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JP7171777B2 - Gasoline production method - Google Patents

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JP7171777B2 JP2021006888A JP2021006888A JP7171777B2 JP 7171777 B2 JP7171777 B2 JP 7171777B2 JP 2021006888 A JP2021006888 A JP 2021006888A JP 2021006888 A JP2021006888 A JP 2021006888A JP 7171777 B2 JP7171777 B2 JP 7171777B2
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  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Description

本発明は、ガソリンの製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing gasoline.

従来、ナフサを改質処理してガソリン基材を製造するガソリン基材の製造方法が知られている(例えば特許文献1参照)。上記特許文献1記載のガソリン基材の製造方法では、ナフサを接触改質処理して得られた接触改質ガソリンを蒸留処理し、低沸点留分と中沸点留分と高沸点留分とに分離した後、低沸点留分と高沸点留分とを混合することで、高オクタン価のガソリン基材を製造する。 Conventionally, there has been known a method for producing a gasoline base material by reforming naphtha to produce a gasoline base material (see, for example, Patent Document 1). In the method for producing a gasoline base material described in Patent Document 1, catalytically reformed gasoline obtained by catalytically reforming naphtha is subjected to a distillation treatment to obtain a low boiling point fraction, a medium boiling point fraction, and a high boiling point fraction. After separation, the low-boiling fraction and the high-boiling fraction are mixed to produce a gasoline base stock with a high octane number.

特開2015-189890号公報JP 2015-189890 A

上記特許文献1記載の製造方法のように、接触改質ガソリンの低沸点留分と高沸点留分とを混合して混合燃料を製造する場合、混合燃料のオクタン価は各留分のオクタン価と混合比とに応じて決まるため、高オクタン価の混合燃料を効率的に製造することが難しい。 When a mixed fuel is produced by mixing a low boiling point fraction and a high boiling point fraction of catalytically reformed gasoline as in the production method described in Patent Document 1, the octane number of the mixed fuel is mixed with the octane number of each fraction. It is difficult to efficiently produce a high octane mixed fuel.

本発明の一態様は、ガソリンの製造方法であって、軽質ナフサにシクロペンタンを混合し、軽質ナフサのオクタン価と軽質ナフサの混合割合との積と、シクロペンタンのオクタン価とシクロペンタンの混合割合との積と、の和として算出されるガソリンのオクタン価の算出値と、ガソリンのオクタン価の実測値との差を算出することを含む。シクロペンタンの混合割合は、ガソリンのオクタン価がレギュラーガソリンのオクタン価に応じて設定される所定範囲となるように決定されるとともに、差が極大となる混合割合を中心とし、差が所定値以上となる所定範囲内で決定される。
One aspect of the present invention is a method for producing gasoline, wherein light naphtha is mixed with cyclopentane, and the product of the octane number of light naphtha and the mixing ratio of light naphtha, the octane number of cyclopentane and the mixing ratio of cyclopentane are and calculating the difference between the calculated octane number of gasoline calculated as the sum of the product and the measured octane number of gasoline . The mixture ratio of cyclopentane is determined so that the octane number of gasoline falls within a predetermined range set according to the octane number of regular gasoline, and the mixture ratio at which the difference is maximum is the center, and the difference is a predetermined value or more. is determined within a predetermined range .

本発明によれば、高オクタン価のガソリンを効率的に製造することができる。 According to the present invention, high-octane gasoline can be efficiently produced.

再生可能エネルギーを利用して製造される再生可能燃料の一例について説明するための図。The figure for demonstrating an example of the renewable fuel manufactured using renewable energy. 標準燃料にシクロペンタンを添加して調製した混合燃料のオクタン価の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of octane numbers of mixed fuel prepared by adding cyclopentane to standard fuel. シクロペンタンの混合割合および標準燃料のオクタン価に対するオクタンボーナスの特性を示す図。FIG. 4 is a graph showing characteristics of the octane bonus with respect to the mixture ratio of cyclopentane and the octane number of standard fuel. シクロペンタンの混合割合および標準燃料のオクタン価に対する混合燃料のオクタン価(実測値)の特性を示す図。FIG. 4 is a graph showing characteristics of the mixture ratio of cyclopentane and the octane number (actual value) of the mixed fuel with respect to the octane number of the standard fuel. 混合燃料の燃焼試験結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the combustion-test result of mixed fuel. シクロペンタンの混合割合および標準燃料のオクタン価に対する混合燃料の着火遅れ時間の特性を示す図。FIG. 4 is a graph showing the characteristics of ignition delay time of mixed fuel with respect to the mixture ratio of cyclopentane and the octane number of standard fuel. FT軽質ナフサにシクロペンタンを添加して改質ガソリンを製造するときの、シクロペンタンの好適な混合割合の一例について説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining an example of a suitable mixing ratio of cyclopentane when adding cyclopentane to FT light naphtha to produce reformed gasoline. FT軽質ナフサにシクロペンタンを添加して改質ガソリンを製造するときの、シクロペンタンの好適な混合割合の別の例について説明するための図。FIG. 5 is a diagram for explaining another example of a suitable mixing ratio of cyclopentane when adding cyclopentane to FT light naphtha to produce reformed gasoline. FT軽質ナフサにシクロペンタンを添加して改質ガソリンを製造するときの、シクロペンタンの好適な混合割合のさらに別の例について説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining still another example of a suitable mixing ratio of cyclopentane when adding cyclopentane to FT light naphtha to produce reformed gasoline. パラフィン系炭化水素に対するシクロペンタンの添加効果について説明するための図。The figure for demonstrating the addition effect of the cyclopentane with respect to a paraffinic hydrocarbon. 各混合燃料の燃焼過程で消費、生成されるOHラジカルの内訳について説明するための図。FIG. 4 is a diagram for explaining the breakdown of OH radicals consumed and produced in the combustion process of each mixed fuel;

以下、図1~図11を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係るガソリンの製造方法は、オクタン価の低い軽質ナフサを改質し、高オクタン価の改質ガソリンを製造する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 11. FIG. A method for producing gasoline according to an embodiment of the present invention reforms light naphtha with a low octane number to produce reformed gasoline with a high octane number.

地球の平均気温は、大気中の温室効果ガスにより、生物に適した温暖な状態に保たれている。具体的には、太陽光で暖められた地表面から宇宙空間へと放射される熱の一部を温室効果ガスが吸収し、地表面へと再放射することで、大気が温暖な状態に保たれている。このような大気中の温室効果ガスの濃度が増加すると、地球の平均気温が上昇する(地球温暖化)。 Greenhouse gases in the atmosphere keep the average temperature of the earth warm enough for life. Specifically, greenhouse gases absorb part of the heat radiated from the ground surface warmed by sunlight into outer space and radiate it back to the ground surface, keeping the atmosphere warm. it's dripping When the concentration of such greenhouse gases in the atmosphere increases, the average temperature of the earth rises (global warming).

温室効果ガスの中でも地球温暖化への寄与が大きい二酸化炭素の大気中における濃度は、植物や化石燃料として地上や地中に固定された炭素と、二酸化炭素として大気中に存在する炭素とのバランスによって決定される。例えば、植物の生育過程での光合成により大気中の二酸化炭素が吸収されると大気中の二酸化炭素濃度が減少し、化石燃料の燃焼により二酸化炭素が大気中に放出されると大気中の二酸化炭素濃度が増加する。地球温暖化を抑制するには、化石燃料を太陽光や風力、バイオマスなどの再生可能エネルギーで代替し、炭素排出量を低減することが必要となる。 The concentration of carbon dioxide in the atmosphere, which contributes greatly to global warming among greenhouse gases, is the balance between the carbon fixed on and in the ground as plants and fossil fuels and the carbon existing in the atmosphere as carbon dioxide. determined by For example, when carbon dioxide in the atmosphere is absorbed by photosynthesis during the growth process of plants, the concentration of carbon dioxide in the atmosphere decreases, and when carbon dioxide is released into the atmosphere by burning fossil fuels, carbon dioxide in the atmosphere concentration increases. In order to curb global warming, it is necessary to replace fossil fuels with renewable energy such as solar, wind, and biomass to reduce carbon emissions.

図1は、再生可能エネルギーを利用して製造される再生可能燃料の一例について説明するための図であり、FT(フィッシャー・トロプシュ)合成を経由して製造される再生可能燃料を示す。図1に示すように、太陽光発電や風力発電により再生可能電力が生成され、再生可能電力により水の電気分解が行われて再生可能水素が生成される。さらに、再生可能水素と、工場排ガスなどから回収された二酸化炭素とを利用してFT合成が行われ、FT粗油が生成される。 FIG. 1 is a diagram for explaining an example of renewable fuel produced using renewable energy, and shows renewable fuel produced via FT (Fischer-Tropsch) synthesis. As shown in FIG. 1, renewable power is generated by photovoltaic power generation or wind power generation, and the renewable power is used to electrolyze water to generate renewable hydrogen. Furthermore, FT synthesis is performed using renewable hydrogen and carbon dioxide recovered from factory exhaust gas or the like to produce FT crude oil.

FT粗油は、沸点範囲に応じて分留され、FTディーゼル、ジェット燃料、およびFT軽質ナフサに分離される。このうち、FTディーゼルはディーゼルエンジン用の燃料として、ジェット燃料はジェットエンジン用の燃料として、そのまま利用することができる。一方、FT軽質ナフサは、炭素数が4~6程度の鎖状飽和炭化水素(パラフィン系炭化水素)が主であるためリサーチ法オクタン価が60~70程度と低く、そのままガソリンエンジン用の燃料として利用するとエンジンの燃焼性能を損なうおそれがある。 FT crude oil is fractionated according to boiling range and separated into FT diesel, jet fuel and FT light naphtha. Of these, FT diesel can be used as fuel for diesel engines, and jet fuel can be used as fuel for jet engines. On the other hand, FT light naphtha is mainly composed of linear saturated hydrocarbons (paraffinic hydrocarbons) with about 4 to 6 carbon atoms, so the research octane number is as low as about 60 to 70, so it can be used as fuel for gasoline engines. This may impair the combustion performance of the engine.

この点に関し、発明者らは、パラフィン系炭化水素にシクロペンタンを添加(混合)すると、両者のオクタン価および混合比に応じて予測される以上の値までオクタン価が向上することを知見した。そこで、本実施形態では、FT軽質ナフサにシクロペンタンを添加して改質し、高オクタン価の改質ガソリンを製造する、ガソリンの製造方法について説明する。 In this regard, the inventors have found that adding (mixing) cyclopentane to a paraffinic hydrocarbon increases the octane number to a value greater than expected depending on the octane number and mixing ratio of both. Therefore, in the present embodiment, a gasoline production method will be described in which cyclopentane is added to FT light naphtha for reforming to produce reformed gasoline with a high octane number.

図2は、標準燃料(オクタン価(リサーチ法オクタン価RON)65)に対し、混合割合x(標準状態での容量%)を変えてシクロペンタン(オクタン価103.2)を添加して調製した混合燃料のオクタン価の一例を示す図である。標準燃料は、いずれもパラフィン系炭化水素であるイソオクタン(オクタン価100)とn-ヘプタン(オクタン価0)とを適宜な混合比で調合して調製される。なお、本実施形態では、シクロペンタンのオクタン価として、JIS規格に沿った試験により計測した実験値を用いる。図2に破線で示すように、標準燃料とシクロペンタンとの混合比に基づいて下式(i)により算出される混合燃料のオクタン価の算出値RONcは、シクロペンタンの混合割合xに応じて直線的に増加する。
RONc=65(100-x)/100+103.2x/100 (i)
FIG. 2 shows a mixture of fuel prepared by adding cyclopentane (octane number 103.2) to a standard fuel (octane number (research octane number RON) 65) at a different mixing ratio x (% by volume under standard conditions). It is a figure which shows an example of an octane number. The standard fuel is prepared by blending isooctane (octane number 100) and n-heptane (octane number 0), which are both paraffinic hydrocarbons, in an appropriate mixing ratio. Note that, in the present embodiment, an experimental value measured by a test according to JIS standards is used as the octane number of cyclopentane. As shown by the dashed line in FIG. 2, the calculated value RONc of the octane number of the mixed fuel calculated by the following formula (i) based on the mixing ratio of the standard fuel and cyclopentane is linearly proportional to the mixing ratio x of cyclopentane. increase exponentially.
RONc=65(100−x)/100+103.2x/100 (i)

一方、図2にプロットおよび実線で示すように、混合燃料のオクタン価の実測値RONaは、シクロペンタンの混合割合xによらず算出値RONcよりも高く、混合割合xが50%で極大となった。オクタン価の異なる標準燃料についても、同様の傾向が見られた。このことから、パラフィン系炭化水素とシクロペンタンとの間で何らかの相互作用が生じていると考えられる。以下では、オクタン価の実測値RONaと算出値RONcとの差ΔRONを、「オクタンボーナス」と称する。 On the other hand, as shown by the plot and solid line in FIG. 2, the measured octane number RONa of the mixed fuel was higher than the calculated value RONc regardless of the mixing ratio x of cyclopentane, and reached a maximum at the mixing ratio x of 50%. . Similar trends were observed for standard fuels with different octane numbers. From this, it is considered that some interaction occurs between the paraffinic hydrocarbon and cyclopentane. Hereinafter, the difference ΔRON between the measured octane number RONa and the calculated octane number RONc is referred to as an "octane bonus".

このように、パラフィン系炭化水素にシクロペンタンを添加したときのオクタンボーナスΔRONは、シクロペンタンの混合割合xが50%で極大となる。したがって、FT軽質ナフサにシクロペンタンを添加して改質ガソリンを製造する場合、FT軽質ナフサを有効活用する観点から、シクロペンタンの混合割合xを50%以下とすることが好ましい。 Thus, the octane bonus ΔRON when cyclopentane is added to the paraffinic hydrocarbon reaches a maximum when the mixing ratio x of cyclopentane is 50%. Therefore, when cyclopentane is added to FT light naphtha to produce reformed gasoline, the mixing ratio x of cyclopentane is preferably 50% or less from the viewpoint of effective use of FT light naphtha.

図3は、シクロペンタンの混合割合xおよび標準燃料のオクタン価に対するオクタンボーナスΔRONの特性を示す図である。図3に示すように、オクタンボーナスΔRONは、標準燃料のオクタン価にかかわらず、シクロペンタンの混合割合xが50%のときに極大値を示す。オクタンボーナスΔRONの極大値は、標準燃料のオクタン価が低いほど大きくなる。FT軽質ナフサ相当のオクタン価60~70では、シクロペンタンの混合割合xを調整することで、オクタンボーナスΔRONを15以上とすることができる。FT軽質ナフサにシクロペンタンを添加して改質ガソリンを製造する場合、シクロペンタンの添加効果を十分に活かす観点から、オクタンボーナスΔRONが所定値(例えば、15)以上となる範囲でシクロペンタンの混合割合xを決定することが好ましい。 FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the octane bonus ΔRON with respect to the mixing ratio x of cyclopentane and the octane number of standard fuel. As shown in FIG. 3, the octane bonus ΔRON shows a maximum value when the mixture ratio x of cyclopentane is 50% regardless of the octane number of the standard fuel. The maximum value of the octane bonus ΔRON increases as the octane number of the standard fuel decreases. At an octane number equivalent to FT light naphtha of 60 to 70, the octane bonus ΔRON can be increased to 15 or more by adjusting the mixing ratio x of cyclopentane. When producing reformed gasoline by adding cyclopentane to FT light naphtha, from the viewpoint of fully utilizing the effect of adding cyclopentane, cyclopentane is mixed in a range where the octane bonus ΔRON is a predetermined value (for example, 15) or more. It is preferred to determine the proportion x.

図4は、シクロペンタンの混合割合xおよび標準燃料のオクタン価に対する混合燃料のオクタン価(実測値)RONaの特性を示す図である。図4に示すように、混合燃料のオクタン価RONaは、標準燃料のオクタン価およびシクロペンタンの混合割合xに応じて変化する。このような試験結果に基づいて検量線(予め定められた特性)を設定し、それに基づいてシクロペンタンの混合割合xを決定することで、FT軽質ナフサにシクロペンタンを添加して適宜なオクタン価の改質ガソリンを製造することができる。例えば、レギュラーガソリン相当のオクタン価88~95の改質ガソリンを製造することができる。 FIG. 4 is a diagram showing the characteristics of the mixture ratio x of cyclopentane and the octane number (actually measured value) RONa of the mixed fuel with respect to the octane number of the standard fuel. As shown in FIG. 4, the octane number RONa of the mixed fuel changes according to the octane number of the standard fuel and the mixing ratio x of cyclopentane. By setting a calibration curve (predetermined characteristic) based on such test results and determining the mixing ratio x of cyclopentane based on it, cyclopentane is added to FT light naphtha to obtain an appropriate octane number. Reformulated gasoline can be produced. For example, reformed gasoline with an octane number of 88 to 95, which is equivalent to regular gasoline, can be produced.

図5および図6は、混合燃料の燃焼試験結果の一例を示す図であり、急速圧縮装置による燃焼試験の結果を示す。急速圧縮装置による燃焼試験では、真空状態の燃焼室に理論空燃比の燃料と空気の混合気を導入し、混合気を所定圧縮比まで圧縮し、所定圧縮比に達してから自己着火が開始するまでの時間(着火遅れ時間)ti[ms]を計測した。 5 and 6 are diagrams showing an example of the combustion test results of the mixed fuel, showing the results of the combustion test using a rapid compression device. In a combustion test using a rapid compression device, a mixture of fuel and air with a stoichiometric air-fuel ratio is introduced into a vacuum combustion chamber, the mixture is compressed to a specified compression ratio, and self-ignition starts after the specified compression ratio is reached. A time (ignition delay time) ti [ms] was measured.

図5は、着火遅れ時間tiに対する最大熱効率[%]の特性を示す。図5に示すように、着火遅れ時間tiが10msを下回ると最大熱効率が著しく低下する一方、着火遅れ時間tiが10ms以上の範囲では最大熱効率が安定する傾向が見られた。したがって、FT軽質ナフサにシクロペンタンを添加して改質ガソリンを製造する場合、適用されるエンジンの十分な性能を確保する観点から、着火遅れ時間tiが10ms以上となるようにシクロペンタンの混合割合xを決定することが好ましい。 FIG. 5 shows the characteristics of maximum thermal efficiency [%] with respect to ignition delay time ti. As shown in FIG. 5, when the ignition delay time ti is less than 10 ms, the maximum thermal efficiency drops significantly, while when the ignition delay time ti is 10 ms or more, the maximum thermal efficiency tends to be stable. Therefore, when producing reformed gasoline by adding cyclopentane to FT light naphtha, from the viewpoint of ensuring sufficient performance of the applied engine, the mixing ratio of cyclopentane is such that the ignition delay time ti is 10 ms or more Preferably x is determined.

図6は、シクロペンタンの混合割合xおよび標準燃料のオクタン価に対する着火遅れ時間tiの特性を示す。図6に示すように、シクロペンタンの混合割合xが大きくなるほど着火遅れ時間tiは長くなり、着火遅れ時間tiが10msに達するシクロペンタンの混合割合xは、標準燃料のオクタン価が高いほど低くなる。 FIG. 6 shows the characteristics of the ignition delay time ti with respect to the mixture ratio x of cyclopentane and the octane number of the standard fuel. As shown in FIG. 6, the ignition delay time ti increases as the cyclopentane mixture ratio x increases, and the cyclopentane mixture ratio x at which the ignition delay time ti reaches 10 ms decreases as the octane number of the standard fuel increases.

図7~図9は、FT軽質ナフサにシクロペンタンを添加して改質ガソリンを製造するときの、シクロペンタンの好適な混合割合xの一例について説明するための図であり、FT軽質ナフサのオクタン価に対する好適な混合割合xの範囲の一例を示す。 7 to 9 are diagrams for explaining an example of a suitable mixing ratio x of cyclopentane when cyclopentane is added to FT light naphtha to produce reformed gasoline. An example of a range of a suitable mixing ratio x for is shown.

シクロペンタンの混合割合xは、FT軽質ナフサを有効活用する観点では、50%以下とすることが好ましい(図2)。また、改質ガソリンが適用されるエンジンの十分な性能を確保する観点では、着火遅れ時間tiが10ms以上となるように決定されることが好ましい(図5、図6)。すなわち、図7の例に示すように、FT軽質ナフサにシクロペンタンを添加して改質ガソリンを製造するときのシクロペンタンの混合割合xは、50%以下、かつ、着火遅れ時間tiが10ms以上となるように決定されることが好ましい。 The mixing ratio x of cyclopentane is preferably 50% or less from the viewpoint of effective use of FT light naphtha (Fig. 2). Further, from the viewpoint of ensuring sufficient performance of the engine to which the reformed gasoline is applied, it is preferable that the ignition delay time ti is determined to be 10 ms or longer (FIGS. 5 and 6). That is, as shown in the example of FIG. 7, when cyclopentane is added to FT light naphtha to produce reformed gasoline, the mixing ratio x of cyclopentane is 50% or less, and the ignition delay time ti is 10 ms or more. is preferably determined to be

シクロペンタンの混合割合xは、その添加効果を十分に活かす観点では、オクタンボーナスΔRONが所定値(例えば、15)以上となる範囲で決定されることが好ましい(図3)。また、改質ガソリンが適用されるエンジンの十分な性能を確保する観点では、着火遅れ時間tiが10ms以上となるように決定されることが好ましい(図5、図6)。すなわち、図8の例に示すように、シクロペンタンの混合割合xは、オクタンボーナスΔRONが所定値(例えば、15)以上となる範囲で、着火遅れ時間tiが10ms以上となるように決定されることが好ましい。 The mixing ratio x of cyclopentane is preferably determined within a range in which the octane bonus ΔRON is equal to or greater than a predetermined value (for example, 15) from the viewpoint of making full use of its addition effect (FIG. 3). Further, from the viewpoint of ensuring sufficient performance of the engine to which the reformed gasoline is applied, it is preferable that the ignition delay time ti is determined to be 10 ms or longer (FIGS. 5 and 6). That is, as shown in the example of FIG. 8, the mixing ratio x of cyclopentane is determined so that the ignition delay time ti is 10 ms or more within a range in which the octane bonus ΔRON is a predetermined value (for example, 15) or more. is preferred.

FT軽質ナフサにシクロペンタンを添加して改質ガソリンを製造するときのシクロペンタンの混合割合xは、希望する改質ガソリンのオクタン価に応じて決定することができる(図4)。例えば、レギュラーガソリン相当のオクタン価88~95となるように予め定められた特性に基づいて決定することができる。この場合、改質ガソリンが適用されるエンジンの性能は確保されるが、添加効果を十分に活かす観点で、オクタンボーナスΔRONが所定値(例えば、15)以上となる範囲で決定されることが好ましい(図3)。すなわち、図9の例に示すように、シクロペンタンの混合割合xは、オクタンボーナスΔRONが所定値(例えば、15)以上となる範囲で、混合燃料のオクタン価RONaが所定範囲となるように予め定められた特性に基づいて決定されることが好ましい。 When cyclopentane is added to FT light naphtha to produce reformed gasoline, the mixing ratio x of cyclopentane can be determined according to the desired octane number of the reformed gasoline (Fig. 4). For example, it can be determined based on predetermined characteristics so that the octane number is 88 to 95, which is equivalent to regular gasoline. In this case, the performance of the engine to which the reformed gasoline is applied is ensured, but it is preferable that the octane bonus ΔRON is determined within a range in which the octane bonus ΔRON is equal to or greater than a predetermined value (for example, 15) from the viewpoint of fully utilizing the effect of the addition. (Fig. 3). That is, as shown in the example of FIG. 9, the mixing ratio x of cyclopentane is predetermined so that the octane number RONa of the mixed fuel falls within a predetermined range within a range in which the octane bonus ΔRON is equal to or greater than a predetermined value (for example, 15). It is preferably determined based on the properties identified.

図10は、パラフィン系炭化水素に対するシクロペンタンの添加効果について説明するための図であり、燃料の組成を変えたときの燃焼温度の時間変化を示す。図10に示すように、イソオクタン50%とn-ヘプタン50%との混合燃料(標準燃料)と、イソオクタン50%とシクロペンタン50%との混合燃料とでは、燃焼温度が上昇する低温酸化反応に至る時間に大きな差異が見られた。低温酸化反応は、燃料分子の緩慢な酸化反応により生じる発熱反応であり、OHラジカルの生成と消費により連鎖的に進行する。 FIG. 10 is a diagram for explaining the effect of adding cyclopentane to paraffinic hydrocarbons, and shows changes in combustion temperature over time when the fuel composition is changed. As shown in FIG. 10, in a mixed fuel (standard fuel) of 50% isooctane and 50% n-heptane and a mixed fuel of 50% isooctane and 50% cyclopentane, a low-temperature oxidation reaction in which the combustion temperature rises occurs. There was a big difference in the time taken. The low-temperature oxidation reaction is an exothermic reaction caused by a slow oxidation reaction of fuel molecules, and proceeds in a chain reaction through the generation and consumption of OH radicals.

化学反応解析の結果、一般的なパラフィン系炭化水素が燃焼するときの化学反応では、消費されるOHラジカルに対し、化学当量で2倍弱のOHラジカルが生成された。このように、一般的なパラフィン系炭化水素の燃焼では、消費されるOHラジカルよりも生成されるOHラジカルが多くなるため、連鎖反応が進行しやすく、低温酸化反応が急速に進行する。

Figure 0007171777000001
As a result of chemical reaction analysis, in the chemical reaction when general paraffinic hydrocarbons are burned, OH radicals are produced in chemical equivalents slightly less than twice the OH radicals consumed. As described above, in the general combustion of paraffinic hydrocarbons, more OH radicals are produced than consumed OH radicals, so chain reactions tend to proceed, and the low-temperature oxidation reaction proceeds rapidly.
Figure 0007171777000001

一方、シクロペンタンが燃焼するときの化学反応では、消費されるOHラジカルに対し、0.65倍弱のOHラジカルが生成された。また、生成物の35%が安定なシクロペンテンとなり、ラジカルが消滅する停止反応の割合が高いことが確認された。このように、シクロペンタンの燃焼では、消費されるOHラジカルよりも生成されるOHラジカルが少なくなるため、連鎖反応が進行しにくく、低温酸化反応が急速に進行しにくい。

Figure 0007171777000002
On the other hand, in the chemical reaction when cyclopentane was burned, OH radicals were generated in an amount a little less than 0.65 times as large as the OH radicals consumed. In addition, it was confirmed that 35% of the product became stable cyclopentene, and the rate of termination reaction in which radicals disappeared was high. Thus, in the combustion of cyclopentane, the number of OH radicals produced is less than the number of OH radicals consumed, so the chain reaction is difficult to progress and the low-temperature oxidation reaction is difficult to progress rapidly.
Figure 0007171777000002

図11は、各混合燃料の燃焼過程で消費、生成されるOHラジカルの内訳について説明するための図であり、化学反応解析の結果を示す。図11に示すように、イソオクタン50%とn-ヘプタン50%との混合燃料では、イソオクタンの燃焼過程で消費されるOHラジカルと生成されるOHラジカル、n-ヘプタンの燃焼過程で消費されるOHラジカルと生成されるOHラジカルが、ほぼ等しい。このため、n-ヘプタンの低温酸化反応の速度は、イソオクタンの共存によって変化することがない。 FIG. 11 is a diagram for explaining the breakdown of OH radicals consumed and produced in the combustion process of each mixed fuel, showing the results of chemical reaction analysis. As shown in FIG. 11, in the mixed fuel of 50% isooctane and 50% n-heptane, OH radicals consumed and generated during the combustion process of isooctane, and OH radicals consumed during the combustion process of n-heptane Radicals and generated OH radicals are almost equal. Therefore, the rate of the low-temperature oxidation reaction of n-heptane is not changed by the coexistence of isooctane.

一方、シクロペンタン50%とn-ヘプタン50%との混合燃料では、シクロペンタンの燃焼過程で消費されるOHラジカルが生成されるOHラジカルより多く、n-ヘプタンの燃焼過程で消費されるOHラジカルが生成されるOHラジカルより少ない。すなわち、n-ヘプタンの低温酸化反応とシクロペンタンの低温酸化反応とが並行して進行する場合、n-ヘプタンの燃焼過程で生成されたOHラジカルは、シクロペンタンの燃焼過程で消費される。このため、n-ヘプタンの低温酸化反応は、シクロペンタンの共存によって進行しにくくなる。 On the other hand, in the mixed fuel of 50% cyclopentane and 50% n-heptane, more OH radicals are consumed in the combustion process of n-heptane than in the combustion process of cyclopentane. is less than the OH radicals generated. That is, when the low-temperature oxidation reaction of n-heptane and the low-temperature oxidation reaction of cyclopentane proceed in parallel, the OH radicals generated during the combustion process of n-heptane are consumed during the combustion process of cyclopentane. Therefore, the low-temperature oxidation reaction of n-heptane is difficult to proceed in the presence of cyclopentane.

このように、シクロペンタンは、単体として酸化しにくいだけでなく、パラフィン系炭化水素に添加(混合)された場合、燃焼過程で生成されるOHラジカルを消費することで、混合燃料全体としての低温酸化反応を進行しにくくし、燃焼を緩慢にする効果がある。 In this way, cyclopentane is not only difficult to oxidize as a single substance, but when it is added (mixed) to paraffinic hydrocarbons, it consumes OH radicals generated during the combustion process. It slows down the oxidation reaction and slows down combustion.

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
(1)ガソリンの製造方法は、軽質ナフサにシクロペンタンを混合することを含む。シクロペンタンの混合割合xは、改質ガソリンのオクタン価が所定範囲となるように予め定められた特性に基づいて決定されるとともに、軽質ナフサのオクタン価と、シクロペンタンのオクタン価と、軽質ナフサとシクロペンタンとの混合比とに基づいて算出される改質ガソリンのオクタン価の算出値RONcと、改質ガソリンのオクタン価の実測値RONaとの差ΔRONが所定値(例えば、15)以上となるように決定される。
According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) A process for producing gasoline includes blending light naphtha with cyclopentane. The mixing ratio x of cyclopentane is determined based on predetermined characteristics so that the octane number of the reformed gasoline falls within a predetermined range, and the octane number of light naphtha, the octane number of cyclopentane, the light naphtha and cyclopentane The difference ΔRON between the calculated value RONc of the octane number of the reformed gasoline calculated based on the mixture ratio of be.

軽質ナフサとシクロペンタンとの相互作用によるシクロペンタンの添加効果が十分大きい範囲でシクロペンタンの混合割合xを決定することで、シクロペンタンの添加効果を十分に活かし、高オクタン価のガソリンを効率的に製造することができる。また、軽質ナフサの主成分であるパラフィン系炭化水素とシクロペンタンとの相互作用を考慮して予め定められた特性に基づいてシクロペンタンの混合割合xを決定することで、適宜なオクタン価の改質ガソリンを製造することができる。 By determining the mixing ratio x of cyclopentane in a range where the effect of adding cyclopentane due to the interaction between light naphtha and cyclopentane is sufficiently large, the effect of adding cyclopentane can be fully utilized, and high octane gasoline can be efficiently produced. can be manufactured. In addition, by determining the mixing ratio x of cyclopentane based on predetermined characteristics in consideration of the interaction between paraffinic hydrocarbons and cyclopentane, which are the main components of light naphtha, the octane number can be appropriately modified. Gasoline can be produced.

(2)所定範囲は、レギュラーガソリンのオクタン価に応じて設定される。この場合、改質ガソリンを、レギュラーガソリンの使用を想定して製造されたガソリンエンジンに好適に適用することができる。 (2) The predetermined range is set according to the octane number of regular gasoline. In this case, the reformed gasoline can be suitably applied to gasoline engines manufactured on the assumption that regular gasoline will be used.

(3)軽質ナフサは、FT合成により得られたFT軽質ナフサである。FT軽質ナフサを活用することで、改質ガソリンの炭素強度を一層抑制することができる。 (3) Light naphtha is FT light naphtha obtained by FT synthesis. By using FT light naphtha, the carbon intensity of reformed gasoline can be further suppressed.

上記実施形態では、再生可能燃料であるFT軽質ナフサにシクロペンタンを添加する例を説明したが、化石燃料由来のナフサにシクロペンタンを添加してもよい。また、シクロペンタンとして、再生可能燃料に由来する再生可能シクロペンタンを用いてもよい。この場合、改質ガソリンの炭素強度を一層低減することができる。 In the above embodiment, an example of adding cyclopentane to FT light naphtha, which is a renewable fuel, was described, but cyclopentane may be added to naphtha derived from fossil fuel. Alternatively, renewable cyclopentane derived from renewable fuel may be used as cyclopentane. In this case, the carbon intensity of the reformed gasoline can be further reduced.

上記実施形態では、改質ガソリンのオクタン価の所定範囲として、レギュラーガソリン相当のオクタン価88~95を具体的な数値として例示したが、ガソリンのオクタン価の所定範囲は、このようなものに限定されない。例えば、改質ガソリンが販売される国や地域で販売されているガソリンのオクタン価としてもよい。 In the above embodiment, the octane number of 88 to 95 corresponding to regular gasoline was exemplified as a specific numerical value as the predetermined range of the octane number of the reformed gasoline, but the predetermined range of the octane number of the gasoline is not limited to such. For example, the octane number of gasoline sold in a country or region where reformed gasoline is sold may be used.

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の1つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。 The above description is merely an example, and the present invention is not limited by the above-described embodiments and modifications as long as the features of the present invention are not impaired. It is also possible to arbitrarily combine one or more of the above embodiments and modifications, and it is also possible to combine modifications with each other.

Claims (3)

ガソリンの製造方法であって、
軽質ナフサにシクロペンタンを混合し、
前記軽質ナフサのオクタン価と前記軽質ナフサの混合割合との積と、前記シクロペンタンのオクタン価と前記シクロペンタンの混合割合との積と、の和として算出される前記ガソリンのオクタン価の算出値と、前記ガソリンのオクタン価の実測値との差を算出することを含み、
前記シクロペンタンの混合割合は、前記ガソリンのオクタン価がレギュラーガソリンのオクタン価に応じて設定される所定範囲となるように決定されるとともに、前記差が極大となる混合割合を中心とし、前記差が所定値以上となる所定範囲内で決定されることを特徴とするガソリンの製造方法。
A method for producing gasoline,
Mixing cyclopentane with light naphtha ,
A calculated octane number of the gasoline calculated as the sum of the product of the light naphtha octane number and the light naphtha mixture ratio and the product of the cyclopentane octane number and the mixture ratio of the cyclopentane; Including calculating the difference between the octane number of gasoline and the actual value ,
The mixture ratio of cyclopentane is determined so that the octane number of the gasoline falls within a predetermined range set according to the octane number of regular gasoline, and the mixture ratio at which the difference is maximized is the center. A method for producing gasoline, wherein the value is determined within a predetermined range equal to or greater than a predetermined value.
請求項1に記載のガソリンの製造方法において、 In the method for producing gasoline according to claim 1,
前記所定値は、15であることを特徴とするガソリンの製造方法。 The method for producing gasoline, wherein the predetermined value is 15.
請求項1または2に記載のガソリンの製造方法において、
前記軽質ナフサは、フィッシャー・トロプシュ合成により得られたFT軽質ナフサであることを特徴とするガソリンの製造方法。
In the method for producing gasoline according to claim 1 or 2 ,
The method for producing gasoline, wherein the light naphtha is FT light naphtha obtained by Fischer-Tropsch synthesis.
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