JP4630028B2

JP4630028B2 - 燃料組成物

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Publication number: JP4630028B2
Application number: JP2004268040A
Authority: JP
Inventors: 三夫山口; 清美岡村; 民雄大沼; 貞憲澤田
Original assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Current assignee: Idemitsu Kosan Co Ltd
Priority date: 2004-09-15
Filing date: 2004-09-15
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2024-09-15
Also published as: JP2006083254A

Description

本発明は、燃料組成物に関し、より詳しくは、高い発熱量を有し、かつ燃焼性が良好であるため、ボイラー用燃料や工業炉用燃料など、いわゆる外燃用燃料として有用な燃料組成物に関する。

ボイラー用燃料や工業炉用燃料など、いわゆる外燃用燃料として、通常、体積当たりの発熱量が高いＣ重油が使用されるている。このＣ重油は密度が高い基材を用いることによって調製できる。しかしながら、このような密度が高い基材は、高沸点留分であり、動粘度が高く残留炭素分が多く硫黄分も多いため、これを単独で用いると煤を多量に発生する等燃焼不良を招き、同時に硫黄酸化物ＳＯ_Xを多量に発生して環境汚染をも招来する。
そこで、動粘度、残留炭素分、硫黄分を低減するため上記高密度基材に、軽質軽油、重質軽油、減圧軽油など、より軽質の中間留分を混合することが考えられる。しかし、これでは、混合物の密度が低下し、その結果、発熱量自体が低下してしまって燃料油の基本的機能が達せられないことになる。
従って、密度を高く維持することによって発熱量を確保しつつ、燃焼性に優れ、かつ環境汚染を低減できる燃料組成物が望まれている。

本発明は、このような状況下でなされたもので、高い発熱量を有するとともに、燃焼性が優れ、しかも環境汚染を低減できる燃料組成物を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、密度や動粘度などいくつかの性状を特定範囲に調整することによって、その目的を達成できることを見出した。本発明はかかる知見に基づいて完成したものである。

すなわち、本発明は、
〔１〕下記の（１）〜（５）の条件を満たす燃料組成物、
（１）１５℃における密度が１．０２０ｇ／ｃｍ³より高い
（２）５０℃における動粘度が５０．０〜１２５．０ｍｍ²／ｓ
（３）硫黄分が０．８０質量％以下
（４）残留炭素分が８．０質量％以下
（５）引火点が１００℃以上
〔２〕接触分解重油を７０容量％以上含有する前記〔１〕に記載の燃料組成物、
〔３〕前記接触分解重油の１５℃における密度が１．０５０ｇ／ｃｍ³以上、５０℃における動粘度が５０．０〜１３０．０ｍｍ²／ｓ、硫黄分が０．８１〜１．２０質量％、残留炭素分が９．０質量％以下、かつ引火点が１２０℃以上である前記〔１〕に記載の燃料組成物、
〔４〕さらに、脱硫重油を１０〜２５容量％含有する前記〔３〕に記載の燃料組成物、
〔５〕前記脱硫重油が、１５℃における密度が０．８９〜０．９４ｇ／ｃｍ³、５０℃における動粘度が４５．０〜１２０．０ｍｍ²／ｓ、硫黄分が０．３質量％以下、残留炭素分が５．０質量％以下、かつ引火点が９０℃以上である前記〔４〕に記載の燃料組成物、
〔６〕ボイラー用、又は工業炉用燃料である前記〔１〕〜〔５〕のいずれかに記載の燃料組成物、
を提供するものである。

本発明の燃料組成物は、高い発熱量を有するとともに、燃焼性が優れ、しかも環境汚染を低減できる燃料組成物である。従って、燃料の使用量を低減でき、環境負荷の低減にも有効である。

本発明の燃料組成物が必要とする（１）〜（５）の条件について以下に詳述する。
（１）本願発明の燃料組成物は、１５℃における密度が１．０２０ｇ／ｃｍ³より高く、好ましくは１．０３０ｇ／ｃｍ³以上、より好ましくは１．０３５ｇ／ｃｍ³以上である。１５℃における密度が１．０２０ｇ／ｃｍ³以下であると、燃料の本質的機能である体積当たりの発熱量が不十分になる恐れがあり、また、タンク保管時に水分の分離が不十分になる可能性もあり、工業炉やボイラーなどの失火を招く恐れがる。なお、この密度は、ＪＩＳＫ２２４９により測定した値である。
（２）本願発明の燃料組成物は、５０℃における動粘度が５０．０〜１２５．０ｍｍ²／ｓ、好ましくは６０．０〜１２０．０ｍｍ²／ｓ、より好ましくは７０．０〜１１５．０ｍｍ²／ｓ、特に好ましくは８０．０〜１１０．０ｍｍ²／ｓである。５０℃における動粘度が１２５．０ｍｍ²／ｓを超えると、煤が多量に発生するなど燃焼性が低下する場合が多い。従って５０℃における動粘度は低い方が好ましいが、５０．０ｍｍ²／ｓ未満になるとスラッジが生成する恐れが高くなって不都合である。なお、この５０℃における動粘度は、ＪＩＳＫ２２８３により測定した値である。

（３）本願発明の燃料組成物は、硫黄分が０．８０質量％以下である。硫黄分が０．８０質量％を超えると燃焼排ガス中の硫黄酸化物ＳＯ_Xの発生量が許容限界を超える恐れが高い。なお、硫黄分は、ＪＩＳＫ２２４１により測定した値である。
（４）本願発明の燃料組成物は、残留炭素分が８．０質量％以下、好ましくは７．５質量％以下、より好ましくは７．０質量％以下である。残留炭素分が８．０質量％を超える場合は煤が発生しやすく燃焼性が低下する恐れがある。なお、この残留炭素分は、ＪＩＳＫ２２７０により測定した値である。
（５）本願発明の燃料組成物は、さらに引火点が１００℃以上、好ましくは１２０℃以上である。取扱いの安全性を確保するためである。なお、この引火点は、ＪＩＳＫ
２２６５により測定した値である。

また本発明の燃料組成物は、上記（１）〜（５）の条件を満たせば本発明の目的を達成することができるが、通常さらに以下の性状を有することが好ましい。すなわち、燃料組成物の総発熱量が４３０００ＫＪ／Ｌ以上、さらには４３５００ＫＪ／Ｌ以上であることが好ましい。また燃料組成物の真発熱量については４１０００ＫＪ／Ｌ以上、さらには４１５００ＫＪ／Ｌ以上であることが好ましい。このように体積当たりの発熱量が高いことにより、燃料使用量を低減できる効果が大きくなる。なお、これらの発熱量は、ＪＩＳＫ２２７９により測定される値である。
また、本発明の燃料組成物の流動点（ＪＩＳＫ２２６９）については、１５℃以下であることが取扱い上好ましい。
また、本発明の燃料組成物の窒素分については０．１２質量％以下、さらには０．１０質量％以下であることが、燃焼排気ガスのＮＯ_Xの発生量を抑制するために好ましい。なお、この窒素分は、ＪＩＳＫ２６０９により測定される値である。
さらに、本発明の燃料組成物は、バーナーチップなどの摩耗抑制の観点から、灰分（ＪＩＳＫ２２７２）が０．０５質量％以下であること、水分による燃焼不良を避けるために、水分（ＪＩＳＫ２２７５）が０．１質量％以下であること、機器の腐食を抑制する観点から反応（ＪＩＳＫ２２５２）が中性であることが好ましい。

本発明の燃料組成物の製造方法については、特に制限はないが、例えば、次に示す重油基材を用いて、上記（１）〜（５）の条件を満たすように適宜配合することにより調製することができる。その重油基材としては、（Ａ）接触分解重油、（Ｂ）脱硫重油、及び（Ｃ）接触分解軽油、灯油、軽質軽油、重質軽油、減圧軽油、水素化分解軽油、直脱軽油、水素化脱ろう軽油などのいわゆる中間留分などが挙げられる。

（Ａ）の接触分解重油とは、流動接触分解装置又は残油流動接触分解装置から副生するおよそ、２３０〜６００℃の留分又は残油である。この接触分解重油は、本発明の燃料組成物の製造に特に有効な基材であって、以下の性状を有するものが好ましい。その好ましい性状とは、１５℃における密度が１．０５０ｇ／ｃｍ³より高いこと、より好ましくは１．０５５ｇ／ｃｍ³以上、さらに好ましくは１．０６０ｇ／ｃｍ³以上であることである。また、５０℃における動粘度が５５．０〜１３０．０ｍｍ²／ｓであること、より好ましくは６５．０〜１２５．０ｍｍ²／ｓ、さらに好ましくは７５．０〜１２０．０ｍｍ²／ｓ、特に好ましくは８５．０〜１１５．０ｍｍ²／ｓである。
また、硫黄分が０．８１〜１．２０質量％であること、より好ましくは０．８２〜１．０質量％、さらに好ましくは０．８３〜１．０質量％である。さらに、残留炭素分が９．０質量％以下であること、より好ましくは８．５質量％以下、さらに好ましくは８．０質量％以下であることであり、さらにまた引火点が１２０℃以上、好ましくは１５０℃以上である。
また、好ましい接触分解重油性状としては、さらに、流動点が、１０℃以下であること、窒素分については０．１２質量％以下、さらには０．１０質量％以下であること、灰分が０．０５質量％以下であること、水分が０．１質量％以下であること、反応が中性であることである。

次に（Ｂ）の脱硫重油とは、常圧蒸留残油、減圧蒸留残油、減圧軽油、分解軽油、重質軽油又はこれらの混合物を水素化脱硫して得られる留分又は残油であり、本発明の燃料組成物の製造に有効に利用できる留分である。この脱硫重油としては次の性状を有するものが好ましい。
１５℃における密度が０．８９〜０．９４ｇ／ｃｍ³であること、５０℃における動粘度が４５．０〜１２０．０ｍｍ²／ｓであること、より好ましくは５５．０〜１１５．０ｍｍ²／ｓ、さらに好ましくは６５．０〜１１０．０ｍｍ²／ｓ、特に好ましくは７５．０〜１０５．０ｍｍ²／ｓであること、硫黄分が０．３質量％以下であること、残留炭素分が５．０質量％以下であること、より好ましくは４．５質量％以下、さらに好ましくは４．０質量％以下であること、引火点が９０℃以上、好ましくは１２０℃以上であることである。
また、本発明の燃料組成物に使用する脱硫重油としては、さらに流動点が１５℃以下であること、窒素分が０．１２質量％以下、さらには０．１０質量％以下であること、さらに、灰分が０．０１質量％以下であること、水分が０．１質量％以下であること、反応が中性であることである。

さらに続いて、（Ｃ）の中間留分としては、通常の直流軽油、減圧軽油、接触分解軽油が挙げられる。これらの中でも、発熱量、相溶性の観点から、特に接触分解軽油が好ましく、例えば、接触分解軽油について言えば、その性状が、１５℃における密度が０．９０ｇ／ｃｍ³以上であること、硫黄分が０．３質量％以下であること、５０℃における動粘度が３．０ｍｍ²／ｓ以下であること、引火点が７０℃以上であることが好ましい。

本発明の燃料組成物の製造においては、上記（Ａ）接触分解重油を主成分として用いるのが好ましい。特に、接触分解重油を７０容量％以上配合することが好ましく、７５容量％以上配合するのがより好ましい。（Ａ）の接触分解重油を７０容量％以上配合されれば、密度を高く維持することができ、発熱量を確保することが容易である。
一方（Ａ）の接触分解重油の配合量の上限については特に制限はないが、組成物硫黄分中の硫黄分の制御を容易にする観点から９５容量％、より好ましくは９０容量％である。
また、（Ｂ）の脱硫重油、及び（Ｃ）の中間留分の配合量については、接触分解重油の性状を補完するように配合する観点から、（Ｂ）と（Ｃ）合計が０〜３０容量％が好ましく、１０〜３０容量％がより好ましい。
従って、（Ｃ）の中間留分を配合しない場合は、（Ｂ）の脱硫重油を上記範囲で配合しればよい。
つまり、好ましい組成物の態様としては、以下のものがある。
（i）（Ａ）＋（Ｂ）
（Ａ）：７０〜９０容量％
（Ｂ）：１０〜３０容量％
（ii）（Ａ）＋（Ｂ）＋（Ｃ）
（Ａ）：７０〜９０容量％
（Ｂ）：１０〜２５容量％
（Ｃ）：０〜５容量％

本発明のボイラー・工業炉用燃料組成物には、更に必要に応じて各種の添加剤を適宜配合することができる。このような添加剤としては、スラッジ分散剤、エマルジョン防止剤（油水分離剤）、防カビ剤、燃焼促進剤など、公知の重油添加剤が挙げられ、これらの添加剤を１種又は２種以上添加することができる。また、これら添加剤の添加量は状況に応じて適宜選定すればよいが、通常は添加剤の合計量として燃料油組成物に対して０．１質量％以下とすることが好ましい。

次に実施例により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれらの例によって何ら制限されるものではない。なお、燃料組成物の性状及び性能は次の方法に従って求めた。
〔燃料組成物の性状〕
・１５℃における密度
ＪＩＳＫ２２４９に準拠して測定した。
・反応
ＪＩＳＫ２２５２に準拠して測定した。
・硫黄分
ＪＩＳＫ２５４１に準拠して測定した。
・動粘度
ＪＩＳＫ２５８３に準拠して測定した。
・引火点
ＪＩＳＫ２２６５に準拠して測定した。
・水分
ＪＩＳＫ２２７５に準拠して測定した。
・残留炭素分
ＪＩＳＫ２２７０に準拠して測定した。
・流動点
ＪＩＳＫ２２６９に準拠して測定した。
・窒素分
ＪＩＳＫ２６０９に準拠して測定した。
・灰分
ＪＩＳＫ２２７２に準拠して測定した。
・総発熱量、真発熱量
ＪＩＳＫ２２７９に準拠して測定した。
・蒸留性状
ＪＩＳＫ２２５９により測定した。

〔燃料組成物の性能〕
燃焼性の評価方法
（１）実験方法
二流体噴霧型バーナ（中間混合ノズル、空気噴霧方式、噴霧空気圧０．５ＭＰａ）を有する水冷壁炉（７００ｍｍΦ×２６００ｍｍ）式燃焼設備を用い、バーナ部油温９０℃、炉内温度１１００℃、燃焼量３０Ｌ／ｈｒ（バーナー負荷１００％）で各試料油を燃焼し、排気ガスを分析した。
（２）評価方法
排気ガス中の煤発生状況をバッカラッカスモークテスターでバッカラッカ指数を求めた。通常バッカラッカ指数が小さい程良好であり、３．０以下が好ましく、２．０以下がさらに好ましい。

実施例１〜６及び比較例１〜８
第１表に示した基材１〜５を第２表に示す割合で混合して、燃料組成物を調製し、その性状・組成及び性能を第２表に示す。

本発明の燃料組成物によれば、発熱量を高く維持しつつ、燃焼性を高め、かつ環境汚染をも低減でき、ボイラーや工業炉用燃料として、有効に利用できる。

Claims

下記の（１）〜（５）の条件を満たす燃料組成物。
（１）１５℃における密度が１．０２０ｇ／ｃｍ³より高い
（２）５０℃における動粘度が５０．０〜１２５．０ｍｍ²／ｓ
（３）硫黄分が０．８０質量％以下
（４）残留炭素分が８．０質量％以下
（５）引火点が１００℃以上
接触分解重油を７０容量％以上含有する請求項１に記載の燃料組成物。
前記接触分解重油の１５℃における密度が１．０５０ｇ／ｃｍ³以上、５０℃における動粘度が５０．０〜１３０．０ｍｍ²／ｓ、硫黄分が０．８１〜１．２０質量％、残留炭素分が９．０質量％以下、かつ引火点が１２０℃以上である請求項２に記載の燃料組成物。
さらに、脱硫重油を１０〜２５容量％含有する請求項３に記載の燃料組成物。
前記脱硫重油が、１５℃における密度が０．８９〜０．９４ｇ／ｃｍ³、５０℃における動粘度が４５．０〜１２０．０ｍｍ²／ｓ、硫黄分が０．３質量％以下、残留炭素分が５．０質量％以下、かつ引火点が９０℃以上である請求項４に記載の燃料組成物。
ボイラー用、又は工業炉用燃料である請求項１〜５のいずれかに記載の燃料組成物。