JP4567947B2 - 軽油組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は硫黄分含有量の少ない軽油組成物に関する。より詳しくは過渡運転時におけるエンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、粒子状物質（ＰＭ）、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類を低減し、排ガス後処理装置の負荷を低減し、燃費を向上させ、運転性及び加速性に優れ、燃料噴射ポンプの駆動力を低減し、エンジン運転時の騒音を低減し、なおかつエンジン始動性に優れ、酸化安定性に優れ、部材への影響を少なくすることができる軽油組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軽油の基材としては、原油の常圧蒸留装置から得られる直留軽油に水素化精製処理や水素化脱硫処理を施したもの、原油の常圧蒸留装置から得られる直留灯油に水素化精製処理や水素化脱硫処理を施したもの等が知られている。従来の軽油組成物は上記軽油基材及び灯油基材を１種または２種以上配合することにより製造されている。また、これらの軽油組成物には、必要に応じてセタン価向上剤や清浄剤等の添加剤が配合される（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
小西誠一著、「燃料工学概論」、裳華房、１９９１年３月、ｐ．１３６−１４４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、地球規模での環境問題及び大都市圏を中心とする局所的な大気汚染問題は日々深刻の度合いを深めており、早急な改善を目指して様々な検討が行われている。
これらの検討の中でも、移動排出源である自動車、特に物流、輸送部門を支えているディーゼル自動車からの有害大気汚染物質の低減：地球規模としては二酸化炭素の削減問題及び車両の燃費の向上、局所的には未燃物質である炭化水素・一酸化炭素・アルデヒド類、粒子状物質（以降ＰＭと表記）やその粒径サイズが細かな微小粒子・ナノ粒子、及び窒素酸化物（以降ＮＯｘと表記）等の低減が早急に達すべき課題とされている。これらの最も効果的でかつ現実的な対応としては、酸化触媒、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以降、ＤＰＦと表記）やＮＯｘ還元触媒といった排ガス後処理装置の装着が挙げられる。
【０００５】
その一方で、自動車はユーザーが直接操作し、ユーザーの意志通りの挙動を示し、ユーザーに快適感を与えることも要求されている。例えば、登坂走行時の出力やトルクの厚み、高速道路における追い越し加速、アクセル応答といった運転性能に関わる要素に優れ、燃焼や噴射ポンプ駆動時の騒音が少なく、ユーザーに不快感を与えないことも求められている。また、冬場の低温時においても、夏場の高温時においても、車両はユーザーの思いのままに始動し、所定の性能を発揮しなければならない。しかしながら、これらへの対応は前述の排ガス対策と技術的に相反する内容であり、高水準での同時の達成が困難である。
【０００６】
これらの相反する性能改善要求は、定常運転及び単純なパターン運転だけからなる許認可試験モードにおける結果だけでは検討や議論が困難であり、実際の路上走行に即した過渡的な運転（以降、リアルワールド走行と表記）からなる試験モードによる評価が妥当であり必須である。
これらの自動車に求められている諸性能に対し、自動車技術の改善による対応は必須であるが、諸改善要求性能に及ぼす燃料の影響度合いも小さくはないものがあり、むしろ改善要求幅が大きくなっている現状においては燃料品質設計が担う面も大きいとされている。また、燃料品質設計による対応は、新車、既販車を問わず、即効性を持って効果を発揮する面もある。
しかしながら、現時点では特に過渡運転時のリアルワールド走行に着眼して、これらの多くの性能改善に寄与する燃料品質設計を実施した例は存在しなく、更には市販燃料油として求められている諸性能、具体的には低温流動性及び酸化安定性に優れ、部材への攻撃性が少ない等の品質設計をも鑑み、現実的な製造法の検討を踏まえた総合的な例、知見は全く存在していない。
【０００７】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディーゼル車用燃料として用いた場合、実走行条件、すなわち過渡運転時における環境負荷低減、より詳しくはエンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、ＰＭ、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類を低減し、排ガス後処理装置の負荷を低減し、燃費及び出力を向上させ、運転性及び加速性に優れ、燃料噴射ポンプの駆動力を低減し、エンジン運転時の騒音を低減し、なおかつエンジン始動性に優れることを、同時に高水準で達成することであり、更にはこれに加えて市販燃料油として求められている諸性能、具体的には低温流動性及び酸化安定性に優れ、部材への影響が少ない等を高水準で達成する軽油組成物を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、硫黄分含有量５質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下、沸点範囲１５０℃以上３８０℃以下の石油系炭化水素の水素化精製油を原料油として、水素化触媒の存在下で水素化処理することによって得られる９０％留出温度が２００℃以上３８０℃以下、１５℃における密度が７８０ｋｇ／ｍ３以上８７０ｋｇ／ｍ３以下、硫黄分含有量が５質量ｐｐｍ以下、ナフテン分含有量が３０容量％以上且つ芳香族分含有量が１０容量％以下である深度水素化精製軽油を２０容量％以上含有し、硫黄分含有量が５質量ｐｐｍ以下、５０％留出温度が２５０℃以上３１０℃以下、ナフテン分含有量が３０容量％以上であることを特徴とする軽油組成物に関する。
【０００９】
本発明によれば、上記の特定の性状を有する深度水素化精製軽油を含有する軽油組成物とすることにより、従来の軽油組成物では実現が困難であった、過渡運転時におけるエンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、粒子状物質（ＰＭ）、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類の低減、排ガス後処理装置の負荷の低減、燃費の向上、運転性及び加速性の向上、燃料噴射ポンプの駆動力の低減、エンジン運転時の騒音の低減、なおかつエンジン始動性に優れ、酸化安定性に優れ、部材への影響を少なくすることができる軽油組成物が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明においては、硫黄分含有量５質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下、沸点範囲１５０℃以上３８０℃以下である石油系炭化水素の水素化精製油を原料油として、水素化触媒の存在下で水素化処理することによって得られる９０％留出温度が２００℃以上３８０℃以下、１５℃における密度が７８０ｋｇ／ｍ3以上８７０ｋｇ／ｍ3以下、硫黄分含有量が５質量ｐｐｍ以下、ナフテン分含有量が３０容量％以上且つ芳香族分含有量が１０容量％以下である深度水素化精製軽油が用いられる。
本発明にかかる深度水素化精製軽油とは、前記した所定の原料油を水素化触媒の存在下で水素化処理して得られる軽油留分である。原料油は、原油の常圧蒸留装置から得られる直留軽油、常圧蒸留装置から得られる直留重質油や残査油を減圧蒸留装置で処理して得られる減圧軽油、減圧重質軽油あるいは脱硫重油を接触分解または水素化分解して得られる接触分解軽油及び水素化分解軽油、これらの石油系炭化水素を水素化精製して得られる水素化精製軽油または水素化脱硫軽油等が挙げられる。
【００１１】
前記石油系炭化水素の水素化精製は、石油精製において一般的な水素化精製装置を用いて行うことができる。一般的には、反応温度３００〜３８０℃、水素圧力３〜８ＭＰａ、ＬＨＳＶ０．３〜２ｈ-1、水素/油比１００〜５００ＮＬ／Ｌといった条件で行われる。
水素化精製に用いられる触媒は一般的な水素化脱硫用触媒を適用できる。活性金属としては、通常、周期律表第６Ａ族および第８族金属が好ましく用いられ、例えば、Ｃｏ−Ｍｏ，Ｎｉ−Ｍｏ，Ｃｏ−Ｗ，Ｎｉ−Ｗが挙げられる。担体としてはアルミナを主成分とした多孔質無機酸化物が用いられる。これらの条件、触媒は原料油の性状を満たす限りにおいて特に限定されるものではない。
【００１２】
本発明における深度水素化精製軽油の原料油は、上述の水素化精製処理により得られ、硫黄分含有量５質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下、沸点範囲１５０℃以上３８０℃以下であることが必要である。原料油の硫黄分、沸点範囲が前記の範囲内であると、本発明の深度水素化精製軽油において規定される性状を容易に且つ確実に達成することができる。
【００１３】
本発明の深度水素化精製軽油は上述の原料油を水素化触媒の存在下で水素化処理することによって得られる。
水素化処理条件は反応温度１７０〜３２０℃、水素圧力２〜１０ＭＰａ、ＬＨＳＶ０．１〜２ｈ-1、水素／油比１００〜８００ＮＬ／Ｌである。好ましくは反応温度１７５℃〜３００℃、水素圧力２．５〜８ＭＰａ、ＬＨＳＶ０．２〜１．５ｈ-1、水素／油比１５０〜６００ＮＬ／Ｌであり、さらに好ましくは反応温度１８０℃〜２８０℃、水素圧力３〜７ＭＰａ、ＬＨＳＶ０．３〜１．２ｈ-1、水素／油比１５０〜５００ＮＬ／Ｌである。反応温度は低温ほど水素化反応には有利であるが、脱硫反応には好ましくない。水素圧力、水素／油比は高いほど脱硫、水素化反応とも促進されるが、経済的に最適点が存在する。ＬＨＳＶは低いほど反応に有利であるが、低すぎる場合には極めて大きな反応塔容積が必要となり過大な設備投資となるので不利である
【００１４】
原料油を水素化処理する装置はいかなる構成でもよく、反応塔は単独でもまたは複数を組み合わせてもよく、複数の反応塔の間に水素を追加注入してもよく、気液分離操作や硫化水素除去設備を有していてもよい。
水素化処理装置の反応形式としては、固定床方式が好ましく採用される。水素は原料油に対して、向流または並流のいずれの形式をとることができ、また、複数の反応塔を有し向流、並流を組み合わせた形式のものでもよい。一般的な形式としてはダウンフローであり、気液双並流形式が好ましい。反応塔の中段には反応熱の除去、あるいは水素分圧を上げる目的で水素ガスをクエンチとして注入してもよい。
【００１５】
水素化処理に用いる触媒は水素化活性金属を多孔質担体に担持したものである。多孔質担体としては無機酸化物が挙げられる。具体的な無機酸化物としてはアルミナ、チタニア、ジルコニア、ボリア、シリカ、あるいはゼオライトがあり、本発明ではこのうちチタニア、ジルコニア、ボリア、シリカ、ゼオライトのうち少なくとも１種類とアルミナによって構成されているものがよい。
その製造法は特に限定されないが、各元素に対応した各種ゾル、塩化合物などの状態の原料を用いて任意の調製法を採用することができる。さらには一旦シリカアルミナ、シリカジルコニア、アルミナチタニア、シリカチタニア、アルミナボリアなどの複合水酸化物あるいは複合酸化物を調製した後に、アルミナゲルやその他水酸化物の状態あるいは適当な溶液の状態で調製工程の任意の工程で添加して調製してもよい。アルミナと他の酸化物との比率は多孔質担体に対して任意の割合を取りうるが、好ましくはアルミナが９０％以下、さらに好ましくは６０％以下、より好ましくは４０％以下である。
【００１６】
ゼオライトは結晶性アルミノシリケートであり、フォージャサイト、ペンタシル、モルデナイトなどが挙げられ、所定の水熱処理および／または酸処理によって超安定化したもの、あるいはゼオライト中のアルミナ含有量を調整したものを用いることができる。好ましくはフォージャサイト、モルデナイト、特に好ましくはＹ型、ベータ型が用いられる。Ｙ型は超安定化したものが好ましく、水熱処理により超安定化したゼオライトは本来の２０Å以下のミクロ細孔と呼ばれる細孔構造に加え、２０〜１００Åの範囲に新たな細孔が形成される。水熱処理条件は公知の条件を用いることができる。
【００１７】
水素化処理に用いる触媒の活性金属としては周期律表第８族金属から選ばれる少なくとも１種類の金属である。好ましくはＲｕ，Ｒｄ，Ｉｒ，ＰｄおよびＰｔから選ばれる少なくとも１種類であり、さらに好ましくはＰｄまたは／およびＰｔである。活性金属としてはこれらの金属を組み合わせたものでよく、例えばＰｔ−Ｐｄ，Ｐｔ−Ｒｈ，Ｐｔ−Ｒｕ，Ｉｒ−Ｐｄ，Ｉｒ−Ｒｈ，Ｉｒ−Ｒｕ，Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ，Ｐｔ−Ｒｈ−Ｒｕ，Ｉｒ−Ｐｄ−Ｒｈ，Ｉｒ−Ｒｈ−Ｒｕなどの組み合わせを採用することができる。金属源としては一般的な無機塩、錯塩化合物を用いることができ、担持方法としては含浸法、イオン交換法など通常の水素化触媒で用いられる担持方法のいずれの方法も用いることができる。また、複数の金属を担持する場合には混合溶液を用いて同時に担持してもよく、または単独溶液を用いて逐次担持してもよい。金属溶液は水溶液でもよく有機溶剤を用いてもよい。
【００１８】
金属担持は、構成されている多孔質担体の調製全工程終了後に行ってもよく、多孔質担体調製中間工程における適当な酸化物、複合酸化物、ゼオライトに予め担持した後に更なるゲル調合工程あるいは加熱濃縮、混練を行ってもよい。
活性金属の担持量は特に限定されないが、触媒質量に対し金属量合計で０．１〜１０質量％、好ましくは０．１５〜５質量％、さらに好ましくは０．２〜３質量％である。
【００１９】
触媒は水素気流下において予備還元処理を施した後に用いるのが好ましい。一般的には水素を含むガスを流通し、２００℃以上の熱を所定の手順に従って与えることにより触媒上の活性金属が還元され、水素化活性を発現することになる。
【００２０】
本発明にかかる深度水素化精製軽油の９０％留出温度（以下、Ｔ９０とも表記する。）は、過度の蒸留性状の軽質化に伴う運転性等への悪影響を抑制するために、２００℃以上であることが必要であり、好ましくは２１０℃以上、より好ましくは２２０℃以上、さらに好ましくは２３０℃以上、さらにより好ましくは２４０℃以上である。また当該Ｔ９０は、エンジンより排出される粒子状物質（ＰＭ）の増加を抑制する点から、３８０℃以下であることが必要であり、好ましくは３７０℃以下、より好ましくは３６０℃以下、さらに好ましくは３５０℃以下、さらにより好ましくは３４０℃以下である。なお、ここでいう９０％留出温度とは、ＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」により測定される値を意味する。
【００２１】
また、本発明にかかる深度水素化精製軽油の１５℃における密度は、発熱量確保の点から、７８０ｋｇ／ｍ3以上であることが必要であり、好ましくは７９０ｋｇ／ｍ3以上、より好ましくは８００ｋｇ／ｍ3以上である。また、当該密度はＮＯｘ、ＰＭの排出量を低減する点から、８７０ｋｇ／ｍ3以下であることが必要であり、好ましくは８６０ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは８５０ｋｇ／ｍ3以下、さらに好ましくは８４０ｋｇ／ｍ3以下である。なお、ここでいう密度とは、ＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を意味する。
【００２２】
また、本発明にかかる深度水素化精製軽油の硫黄分含有量は、エンジンから排出される有害排気成分低減と排ガス後処理装置の性能向上の点から５質量ｐｐｍ以下である必要があり、好ましくは３質量ｐｐｍ以下、より好ましくは２質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１質量ｐｐｍ以下である。なお、ここでいう硫黄分含有量とは、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基準の硫黄分の質量含有量を意味する。
【００２３】
本発明にかかる深度水素化精製軽油のナフテン分含有量は、３０容量％以上であることが必要であり、３２容量％以上であることが好ましく、３５容量％以上であることがより好ましい。深度水素化精製軽油のナフテン分含有量が前記の範囲内であると、本発明の軽油組成物において規定される性状をより容易に且つ確実に達成することができる。なお、ここでいうナフテン分含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７８６「Standard Test Method for Hydrocarbon Types Analysis of Gas-Oil Saturates Fractions by High Ionizing Voltage Mass Spectrometry」に準拠して測定されるナフテン分の容量百分率（容量％）を意味する。
【００２４】
本発明にかかる深度水素化精製軽油の芳香族分含有量は、１０容量％以下であること必要であり、８容量％以下であることが好ましく、５容量％以下であることがより好ましい。深度水素化精製軽油の芳香族分含有量が前記の範囲内であると、本発明の軽油組成物において規定される性状をより容易に且つ確実に達成することができる。なお、ここでいう芳香族分含有量は、社団法人石油学会により発行されている石油学会誌ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「炭化水素タイプ試験法−高速液体クロマトグラフ法」に準拠され測定された、芳香族分含有量の容量百分率（容量％）を意味する。
【００２５】
本発明における軽油組成物は、上記特定の深度水素化精製軽油を２０容量％以上含有するものである。本発明にかかる深度水素化精製軽油の配合量は、他の基材の配合量や、市販燃料油としての実用性能（例えば低温流動性能や潤滑性能）に応じて適宜設定可能であるが、エンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、粒子状物質（ＰＭ）、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類の低減、排ガス後処理装置の負荷の低減、燃費の向上、運転性及び加速性の向上、燃料噴射ポンプの駆動力の低減、エンジン運転時の騒音の低減、なおかつエンジン始動性に優れ、酸化安定性に優れ、部材への影響を少なくするという効果を同時に達成するには、好ましくは３０容量％以上、より好ましくは４０容量％以上、さらに好ましくは５０容量％以上である。
【００２６】
深度水素化精製軽油の含有量が２０容量％未満の場合は、上記の過渡運転時におけるエンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、粒子状物質（ＰＭ）、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類の低減、排ガス後処理装置の負荷の低減、燃費の向上、運転性及び加速性の向上、燃料噴射ポンプの駆動力の低減、エンジン運転時の騒音の低減、なおかつエンジン始動性に優れ、酸化安定性に優れ、部材への影響を少なくするという本発明の効果を同時に達成することができない。
【００２７】
本発明における軽油組成物は、深度水素化精製軽油に加えて、その他のベース軽油、合成軽油、灯油基材等の他の燃料基材を１種もしくは２種以上混合して製造することができる。
【００２８】
前記のその他のベース軽油としては、具体的には、原油の常圧蒸留装置から得られる直留軽油、常圧蒸留装置から得られる直留重質油や残査油を減圧蒸留装置で処理して得られる減圧軽油、硫黄分含有量に応じて前述の軽油を水素化精製装置で水素化処理した水素化精製軽油、水素化精製よりも苛酷な条件で一段階または多段階で水素化脱硫して得られる水素化脱硫軽油、上記の種々の軽油基材を水素化分解して得られる水素化分解軽油等が使用可能である。
【００２９】
これらの軽油基材の性状は特に制限されないが、本発明の軽油組成物における目的の性状を容易に且つ確実に達成するためには、後述する特定性状を有することが好ましい。
すなわち、上記軽油基材のＴ９０は、好ましくは２００℃以上、より好ましくは２１０℃以上、さらに好ましくは２２０℃以上、さらにより好ましくは２３０℃以上、最も好ましくは２４０℃以上である。また、当該Ｔ９０は、好ましくは３８０℃以下、より好ましくは３７０℃以下、さらに好ましくは３６０℃以下、さらにより好ましくは３５０℃以下、最も好ましくは３４０℃以下である。なお、ここでいうＴ９０はＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」により測定される値を意味する。
【００３０】
また、上記軽油基材の１５℃における密度は、好ましくは７８０ｋｇ／ｍ3以上、より好ましくは７９０ｋｇ／ｍ3以上、さらに好ましくは８００ｋｇ／ｍ3以上である。また、当該密度は、好ましくは８７０ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは８６０ｋｇ／ｍ3以下、さらに好ましくは８５０ｋｇ／ｍ3以下、さらにより好ましくは８４０ｋｇ／ｍ3以下である。なお、ここでいう密度とはＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を意味する。
【００３１】
また、上記軽油基材の硫黄分含有量は、好ましくは１０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは５質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは３質量ｐｐｍ以下である。なお、ここでいう硫黄分含有量とは、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基準の硫黄分の質量含有量を意味する。
【００３２】
また、上記軽油基材の芳香族分含有量は特に制限されないが、２０容量％以下であることが好ましく、１５容量％以下であることがより好ましく、１０容量％以下であることがさらに好ましい。なお、ここでいう芳香族分含有量は、社団法人石油学会により発行されている石油学会誌ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「炭化水素タイプ試験法−高速液体クロマトグラフ法」に準拠され測定された、芳香族分含有量の容量百分率（容量％）を意味する。
【００３３】
上記軽油基材の配合量は、深度水素化精製軽油の含有量や、市販燃料油としての実用性能（例えば低温流動性能や潤滑性能）に応じて適宜設定可能である。環境負荷低減効果と燃費の向上効果との双方をより高めるためには、当該軽油基材の配合量は、好ましくは７０容量％以下、より好ましくは６０容量％以下、さらに好ましくは５０容量％以下である。
【００３４】
前記の合成軽油とは、天然ガス、アスファルト分、石炭等を原料とし、これを化学合成させることで得られる合成軽油をいう。化学合成方法としては間接液化法、直接液化法などがあり、代表的な合成手法として、フィッシャートロップス合成法が挙げられるが、本発明で使用する合成軽油はこれらの製造方法により限定されるものではない。合成軽油は一般に飽和炭化水素類が主成分であり、詳しくはノルマルパラフィン類、イソパラフィン類、ナフテン類から構成されている。すなわち合成軽油は一般に、芳香族分をほとんど含有していない。
【００３５】
本発明の軽油組成物における目的の性状を容易に且つ確実に達成するためには、合成軽油は後述する特定性状を有することが好ましい。
すなわち、合成軽油の１５℃における密度は、好ましくは７２０ｋｇ／ｍ3以上、より好ましくは７３０ｋｇ／ｍ3以上、さらに好ましくは７４０ｋｇ／ｍ3以上、さらにより好ましくは７５０ｋｇ／ｍ3以上である。また、当該密度は、好ましくは８４０ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは８３０ｋｇ／ｍ3以下、さらに好ましくは８２０ｋｇ／ｍ3以下、さらにより好ましくは８１０ｋｇ／ｍ3以下である。なお、ここでいう密度とはＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を意味する。
【００３６】
また、合成軽油の硫黄分含有量は、好ましくは５質量ｐｐｍ以下、より好ましくは３質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２質量ｐｐｍ以下、さらにより好ましくは１質量ｐｐｍ以下である。なお、ここでいう硫黄分含有量とは、ＪＩＳ Ｋ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基準の硫黄分の質量含有量を意味する。
【００３７】
前記の灯油基材としては、原油の常圧蒸留により得られる直留灯油、水素化分解軽油と共に製造される水素化分解灯油、上記の灯油留分を水素化精製して得られる水素化精製灯油、天然ガス、アスファルト分、石炭等を原料とする合成灯油等が使用可能である。
【００３８】
これらの灯油基材の性状は特に制限されないが、本発明の軽油組成物における目的の性状を容易に且つ確実に達成するためには、後述する特定性状を有することが好ましい。
すなわち、灯油基材のＴ９０は、好ましくは１４０℃以上、より好ましくは１４５℃以上、さらに好ましくは１５０℃以上である。また、当該Ｔ９０は、好ましくは２８０℃以下、より好ましく２７０℃以下、さらに好ましくは２６０℃以下である。なお、ここでいうＴ９０はＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」により測定される値を意味する。
【００３９】
また、灯油基材の１５℃における密度は、好ましくは７５０ｋｇ／ｍ3以上、より好ましくは７６０ｋｇ／ｍ3以上、さらに好ましくは７７０ｋｇ／ｍ3以上である。また、当該密度は、好ましくは８２０ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは８１０ｋｇ／ｍ3以下、さらに好ましくは８００ｋｇ／ｍ3以下である。なお、ここでいう密度とはＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を意味する。
【００４０】
また、灯油基材の硫黄分含有量は、好ましくは１０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは５質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは３質量ｐｐｍ以下である。なお、ここでいう硫黄分含有量とは、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基準の硫黄分の質量含有量を意味する。
【００４１】
また、灯油基材の芳香族分含有量は特に制限されないが、２０容量％以下であることが好ましく、１５容量％以下であることがより好ましく、１０容量％以下であることがさらに好ましい。なお、ここでいう芳香族分含有量は、社団法人石油学会により発行されている石油学会誌ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「炭化水素タイプ試験法−高速液体クロマトグラフ法」に準拠して測定される芳香族分含有量の容量百分率（容量％）を意味する。
【００４２】
本発明にかかる灯油基材の配合量は、深度水素化精製軽油の含有量や、市販燃料油としての実用性能（例えば低温流動性能や潤滑性能）に応じて適宜設定可能であるが、環境負荷低減効果と燃費の向上効果との双方をより高めるためには、好ましくは７０容量％以下、より好ましくは６０容量％以下、さらに好ましくは５０容量％以下、さらにより好ましくは４０容量％以下、最も好ましくは３０容量％以下である。
【００４３】
本発明の軽油組成物においては、必要に応じてセタン価向上剤を適量配合し、得られる軽油組成物のセタン価を向上させることができる。
セタン価向上剤としては、軽油のセタン価向上剤として知られる各種の化合物を任意に使用することができ、例えば、硝酸エステルや有機過酸化物等が挙げられる。これらのセタン価向上剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００４４】
本発明においては、上述のセタン価向上剤の中でも硝酸エステルを用いることが好ましい。かかる硝酸エステルには、２−クロロエチルナイトレート、２−エトキシエチルナイトレート、イソプロピルナイトレート、ブチルナイトレート、第一アミルナイトレート、第二アミルナイトレート、イソアミルナイトレート、第一ヘキシルナイトレート、第二ヘキシルナイトレート、ｎ−ヘプチルナイトレート、ｎ−オクチルナイトレート、２−エチルヘキシルナイトレート、シクロヘキシルナイトレート、エチレングリコールジナイトレートなどの種々のナイトレート等が包含されるが、特に、炭素数６〜８のアルキルナイトレートが好ましい。
【００４５】
セタン価向上剤の含有量は、組成物全量基準で５００質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、６００質量ｐｐｍ以上であることがより好ましく、７００質量ｐｐｍ以上であることがさらに好ましく、８００質量ｐｐｍ以上であることがさらにより好ましく、９００質量ｐｐｍ以上であることが最も好ましい。セタン価向上剤の含有量が５００質量ｐｐｍに満たない場合は、十分なセタン価向上効果が得られず、ディーゼルエンジン排出ガスのＰＭ、アルデヒド類、さらにはＮＯｘが十分に低減されない傾向にある。また、セタン価向上剤の含有量の上限値は特に限定されないが、軽油組成物全量基準で、１４００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１２５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１１００質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましく、１０００質量ｐｐｍ以下であることが最も好ましい。
【００４６】
セタン価向上剤は、常法に従い合成したものを用いてもよく、また、市販品を用いてもよい。なお、セタン価向上剤と称して市販されているものは、セタン価向上に寄与する有効成分（すなわちセタン価向上剤自体）を適当な溶剤で希釈した状態で入手されるのが通例である。このような市販品を使用して本発明の軽油組成物を調製する場合には、軽油組成物中の当該有効成分の含有量が上述の範囲内となることが好ましい。
【００４７】
本発明の軽油組成物においては、上記セタン価向上剤以外の添加剤を必要に応じて配合することができ、特に、潤滑性向上剤および／または清浄剤が好ましく配合される。
潤滑性向上剤としては、例えば、カルボン酸系、エステル系、アルコール系およびフェノール系の各潤滑性向上剤の１種又は２種以上が任意に使用可能である。これらの中でも、カルボン酸系及びエステル系の潤滑性向上剤が好ましい。
カルボン酸系の潤滑性向上剤としては、例えば、リノ−ル酸、オレイン酸、サリチル酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ヘキサデセン酸及び上記カルボン酸の２種以上の混合物が例示できる。
【００４８】
エステル系の潤滑性向上剤としては、グリセリンのカルボン酸エステルが挙げられる。カルボン酸エステルを構成するカルボン酸は、１種であっても２種以上であってもよく、その具体例としては、リノ−ル酸、オレイン酸、サリチル酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ヘキサデセン酸等がある。
【００４９】
潤滑性向上剤の配合量は、ＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）が後述の好ましい範囲内であれば特に制限されないが、組成物全量基準で３５質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、５０質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。潤滑性向上剤の配合量が前記の範囲内であると、配合された潤滑性向上剤の効能を有効に引き出すことができ、例えば分配型噴射ポンプを搭載したディーゼルエンジンにおいて、運転中のポンプの駆動トルク増を抑制し、ポンプの摩耗を低減させることができる。また、配合量の上限値は、それ以上加えても添加量に見合う効果が得られないことから、組成物全量基準で１５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０５質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【００５０】
清浄剤としては、例えば、イミド系化合物；ポリブテニルコハク酸無水物とエチレンポリアミン類とから合成されるポリブテニルコハク酸イミドなどのアルケニルコハク酸イミド；ペンタエリスリトールなどの多価アルコールとポリブテニルコハク酸無水物から合成されるポリブテニルコハク酸エステルなどのコハク酸エステル；ジアルキルアミノエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ビニルピロリドンなどとアルキルメタクリレートとのコポリマーなどの共重合系ポリマー、カルボン酸とアミンの反応生成物等の無灰清浄剤等が挙げられ、中でもアルケニルコハク酸イミド及びカルボン酸とアミンとの反応生成物が好ましい。これらの清浄剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００５１】
アルケニルコハク酸イミドを使用する例としては、分子量１０００〜３０００程度のアルケニルコハク酸イミドを単独使用する場合と、分子量７００〜２０００程度のアルケニルコハク酸イミドと分子量１００００〜２００００程度のアルケニルコハク酸イミドとを混合して使用する場合とがある。
カルボン酸とアミンとの反応生成物を構成するカルボン酸は１種であっても２種以上であってもよく、その具体例としては、炭素数１２〜２４の脂肪酸および炭素数７〜２４の芳香族カルボン酸等が挙げられる。炭素数１２〜２４の脂肪酸としては、リノール酸、オレイン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、炭素数７〜２４の芳香族カルボン酸としては、安息香酸、サリチル酸等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、カルボン酸とアミンとの反応生成物を構成するアミンは、１種であっても２種以上であってもよい。ここで用いられるアミンとしては、オレイルアミンが代表的であるが、これに限定されるものではなく、各種アミンが使用可能である。
【００５２】
清浄剤の配合量は特に制限されないが、清浄剤を配合した効果、具体的には、燃料噴射ノズルの閉塞抑制効果を引き出すためには、清浄剤の配合量を組成物全量基準で３０質量ｐｐｍ以上とすることが好ましく、６０質量ｐｐｍ以上とすることがより好ましく、８０質量ｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。３０質量ｐｐｍに満たない量を添加しても効果が現れない可能性がある。一方、配合量が多すぎても、それに見合う効果が期待できず、逆にディーゼルエンジン排出ガス中のＮＯｘ、ＰＭ、アルデヒド類等を増加させる恐れがあることから、清浄剤の配合量は３００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１８０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【００５３】
なお、先のセタン価向上剤の場合と同様、潤滑性向上剤又は清浄剤と称して市販されているものは、それぞれ潤滑性向上または清浄に寄与する有効成分が適当な溶剤で希釈された状態で入手されるのが通例である。このような市販品を本発明の軽油組成物に配合する際には、軽油組成物中の当該有効成分の含有量が上述の範囲内となることが好ましい。
【００５４】
また、本発明における軽油組成物の性能をさらに高める目的で、後述するその他の公知の燃料油添加剤（以下、便宜上「その他の添加剤」という）を単独で、または数種類組み合わせて添加することもできる。その他の添加剤としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アルケニルコハク酸アミドなどの低温流動性向上剤；フェノール系、アミン系などの酸化防止剤；サリチリデン誘導体などの金属不活性化剤；ポリグリコールエーテルなどの氷結防止剤；脂肪族アミン、アルケニルコハク酸エステルなどの腐食防止剤；アニオン系、カチオン系、両性系界面活性剤などの帯電防止剤；アゾ染料などの着色剤；シリコン系などの消泡剤等が挙げられる。
その他の添加剤の添加量は任意に決めることができるが、添加剤個々の添加量は、軽油組成物全量基準でそれぞれ好ましくは０．５質量％以下、より好ましくは０．２質量％以下である。
【００５５】
上述のように、本発明の軽油組成物は、上記特定の深度水素化精製軽油を２０容量％以上、並びに必要に応じて配合されるその他のベース軽油、合成軽油、灯油基材、セタン価向上剤、潤滑性向上剤、清浄剤及びその他の添加剤を含んで構成されるものであり、より詳しくは軽油組成物全体として、硫黄分含有量が５質量ｐｐｍ以下のものである。
【００５６】
本発明の軽油組成物における硫黄分含有量は、前述の通り５質量ｐｐｍ以下であることが必要であり、好ましくは３質量ｐｐｍ以下、より好ましくは２質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１質量ｐｐｍ以下である。当該硫黄分含有量が５質量ｐｐｍを超えると、環境負荷の低減効果が不十分となる。なお、ここでいう硫黄分含有量とは、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される、軽油組成物全量を基準とした硫黄分の含有量を意味する。
【００５７】
本発明の軽油組成物における蒸留性状としては、１０％留出温度が好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２４０℃以下、さらに好ましくは２３０℃以下、さらにより好ましくは２２５℃以下、最も好ましくは２２０℃以下である。１０％留出温度が前記上限値を超えると、排ガス性能が悪化する傾向にある。また、１０％留出温度は、好ましくは１６０℃以上、より好ましくは１７０℃以上、さらに好ましくは１８０℃以上である。１０％留出温度が前記下限値に満たないと、エンジン出力や高温時の始動性が悪化する傾向にある。
【００５８】
本発明の軽油組成物における蒸留性状としては、５０％留出温度が好ましくは３１０℃以下、より好ましくは３００℃以下、さらに好ましくは２９５℃以下、さらにより好ましくは２９０℃以下である。５０％留出温度が前記上限値を超えると、排ガス性能が悪化する傾向にある。また、５０％留出温度は、好ましくは２４０℃以上、より好ましくは２４５℃以上、さらに好ましくは２５０℃以上、さらにより好ましくは２５５℃以上、最も好ましくは２６０℃以上である。５０％留出温度が前記下限値に満たないと、エンジン出力や高温時の始動性が悪化する傾向にある。
【００５９】
本発明の軽油組成物における蒸留性状としては、９０％留出温度が好ましくは３６０℃以下、より好ましくは３５０℃以下、さらに好ましくは３４０℃以下、さらにより好ましくは３３０℃以下、最も好ましくは３２０℃以下である。９０％留出温度が前記上限値を超えると、ＰＭや微小粒子の排出量が増加する傾向にある。また、９０％留出温度は、好ましくは２２０℃以上、より好ましくは２３０℃以上、さらに好ましくは２４０℃以上、さらにより好ましくは２５０℃以上、最も好ましくは２６０℃以上である。９０％留出温度が前記下限値に満たないと、燃費向上効果が不十分となり、エンジン出力が低下する傾向にある。なお、ここでいう１０％留出温度、５０％留出温度、９０％留出温度とは、全てＪＩＳ
Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」により測定される値を意味する。
【００６０】
本発明の軽油組成物における１５℃における密度は、燃費及び加速性の点から、７７０ｋｇ／ｍ3以上であることが必要であり、好ましくは７８０ｋｇ／ｍ3以上であり、より好ましくは７９０ｋｇ／ｍ3以上であり、さらにより好ましくは８００ｋｇ／ｍ3以上であり、最も好ましくは８１０ｋｇ／ｍ3以上である。また、当該密度は、排出ガス中のＰＭ濃度低下の点から、８７０ｋｇ／ｍ3以下であることが必要であり、好ましくは８６０ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは８５０ｋｇ／ｍ3以下であり、さらにより好ましくは８４０ｋｇ／ｍ3以下である。なお、ここでいう密度とは、ＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を意味する。
【００６１】
本発明の軽油組成物の３０℃における動粘度は１．７ｍｍ2／ｓ以上であることが好ましく、１．７２ｍｍ2／ｓ以上であることがより好ましく、１．７５ｍｍ2／ｓ以上であることがさらに好ましく、１．７８ｍｍ2／ｓ以上であることがさらにより好ましく、１．８０ｍｍ2／ｓ以上であることが最も好ましい。当該動粘度が１．７ｍｍ2／ｓに満たない場合は、燃料噴射ポンプ側の燃料噴射時期制御が困難となる傾向にあり、またエンジンに搭載された燃料噴射ポンプの各部における潤滑性が損なわれるおそれがある。
また、本発明の軽油組成物の３０℃における動粘度は６．０ｍｍ2／ｓ以下であることが好ましく、５．５ｍｍ2／ｓ以下であることがより好ましく、５．０ｍｍ2／ｓ以下であることがさらに好ましく、４．５ｍｍ2／ｓ以下であることがさらにより好ましい。当該動粘度が６．０ｍｍ2／ｓを超えると、燃料噴射システム内部の抵抗が増加して噴射系が不安定化し、排出ガス中のＮＯｘ、ＰＭの濃度が高くなってしまう。
なお、ここでいう動粘度とは、ＪＩＳ Ｋ ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定される動粘度を意味する。
【００６２】
本発明の軽油組成物におけるセタン価は、好ましくは４８以上であり、より好ましくは５０以上であり、さらに好ましくは５２以上であり、さらにより好ましくは５４以上である。セタン価が４８に満たない場合には、排出ガス中のＮＯｘ、ＰＭ及びアルデヒド類の濃度が高くなりやすい。なお、ここでいうセタン価とは、ＪＩＳ Ｋ ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」の「７．セタン価試験方法」に準拠して測定されるセタン価を意味する。
【００６３】
本発明の軽油組成物のセタン指数は４５以上であることが好ましい。セタン指数が４５に満たない場合には、排出ガス中のＰＭ、アルデヒド類、あるいはさらにＮＯｘの濃度が高くなる傾向にある。また、同様の理由により、セタン指数は４７以上であることがより好ましく、５０以上であることがさらに好ましい。
なお、本発明でいうセタン指数とは、ＪＩＳ Ｋ ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」の「８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」によって算出される価を意味する。ここで、上記ＪＩＳ規格におけるセタン指数は、一般的にはセタン価向上剤を添加していない軽油に対して適用されるが、本発明ではセタン価向上剤を添加した軽油組成物についても上記「８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」を適用し、当該算出方法により算出される値をセタン指数として表す。
【００６４】
本発明の軽油組成物における芳香族分含有量は、ＮＯｘ及びＰＭ低減の観点から、好ましくは１０容量％以下、より好ましくは８容量％以下、さらに好ましくは５容量％以下である。
また、当該芳香族分のうち２環以上の芳香族分含有量は、１容量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５容量％以下、さらに好ましくは０．２容量％以下である。当該２環以上の芳香族分含有量が前記上限値を超えると、排ガス中のＮＯｘ、ＰＭ排出量が増加し、環境負荷の低減効果が不十分となる。
【００６５】
本発明の軽油組成物における飽和分含有量は、排出ガス中のＰＭ及びＮＯｘの各濃度を低下させる点で、好ましくは６０容量％以上、より好ましくは６５容量％以上、さらに好ましくは７０容量％以上、最も好ましくは７５容量％以上であることが望ましい。また、飽和分含有量の上限に関しては特に制限はないが、本発明の軽油組成物がＪＩＳ２号軽油に相当する蒸留性状を有する場合には、低温始動性および低温運転性を良好に維持する点から、飽和分含有量は好ましくは９５容量％以下、より好ましくは９０容量％以下、さらにより好ましくは８５容量％以下であることが望ましいが、軽油組成物中のナフテン分含有量が２０容量％以上の場合はこの限りではない。ここで、本発明でいう飽和分には、ノルマルパラフィン類、イソパラフィン類及びナフテン類が包含される。
【００６６】
本発明の軽油組成物において、ナフテン分含有量は、排ガス性能への影響の点から、ナフテン分含有量は９５容量％以下であることが好ましく、９０容量％以下であることがより好ましく、８５容量％以下であることがさらに好ましく、８０容量％以下であることが最も好ましい。また、当該ナフテン分含有量は、燃費及び出力改善の面から３０容量％以上であることが好ましく、３５容量％以上であることがさらに好ましい。
【００６７】
本発明の軽油組成物におけるオレフィン分含有量は、本発明の軽油組成物の安定性の点から、好ましくは１容量％以下、より好ましくは０．５容量％以下である。なお、本発明でいう飽和分含有量（容量％）、オレフィン分含有量（容量％）、芳香族分含有量（容量％）及び２環以上の芳香族分含有量（容量％）とは、それぞれ社団法人石油学会から発行されている石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「炭化水素タイプ試験法−高速液体クロマトグラフ法」に準拠して測定される値を意味する。また、本発明でいうナフテン分含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７８６「Standard Test Method for Hydrocarbon Types Analysis of Gas-Oil Saturates Fractions by High Ionizing Voltage Mass Spectrometry」に準拠して測定されるナフテン分の容量百分率（容量％）を意味する。
【００６８】
本発明の軽油組成物は、ＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）が好ましくは４６０μｍ以下、より好ましくは４４０μｍ以下、さらに好ましくは４２０μｍ以下、さらにより好ましくは４００μｍ以下となる潤滑性能を有することが望ましい。ＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）が４６０μｍを超える場合は、特に分配型噴射ポンプを搭載したディーゼルエンジンにおいて、運転中のポンプの駆動トルク増、ポンプ各部の摩耗増を引き起こし、排ガス性能、微小粒子性能の悪化のみならずエンジン自体が破壊される恐れがある。また、高圧噴射が可能な電子制御式燃料噴射ポンプにおいても、摺動面等の摩耗が懸念される。
なお、本発明でいうＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）とは、社団法人石油学会から発行されている石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−５０−９８「軽油−潤滑性試験方法」により測定される値を意味する。
【００６９】
本発明の軽油組成物においては、灰分の含有量が０．０１質量％未満であることが好ましい。灰分の含有量が前記上限値を超えると、エンジンでの燃焼過程中に灰分がＰＭの核となり、ＰＭ全体の量及びナノ粒子の量が増加してしまう。また、灰分のまま排出された場合であっても、灰分が排ガス後処理装置に堆積してしまい、後処理装置の性能低下を招いてしまうことがある。さらには、燃料噴射系に対する悪影響も考えられる。
なお、本発明でいう灰分とは、ＪＩＳ Ｋ ２２７２「原油及び石油製品の灰分並びに硫酸灰分試験方法」によって測定される値を意味する。
【００７０】
また、本発明の軽油組成物における流動点は、低温始動性ないしは低温運転性の観点、並びに電子制御式燃料噴射ポンプにおける噴射性能維持の観点から、−７．５℃以下であることが好ましく、−１０℃以下であることがより好ましく、―１５℃以下であることがさらに好ましく、−２０℃以下であることが最も好ましい。ここで流動点とは、ＪＩＳ Ｋ ２２６９「原油及び石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法」により測定される流動点を意味する。
【００７１】
本発明の軽油組成物は、その目詰まり点については特に限定条件はない。しかし、一般的には組成物の目詰まり点は、ディーゼル車のプレフィルタ閉塞防止の点から、−５℃以下であることが好ましく、−８℃以下であることがより好ましく、−１２℃以下であることがさらにより好ましく、−１９℃以下であることが最も好ましい。ここで目詰まり点とはＪＩＳ Ｋ ２２８８「軽油−目詰まり点試験方法」により測定される目詰まり点を指す。
【００７２】
本発明の軽油組成物においては、貯蔵安定性の点から、酸化安定性試験後の全不溶解分が２．０ｍｇ／１００ｍＬ以下であることが好ましく、１．０ｍｇ／１００ｍＬ以下であることがより好ましく、０．５ｍｇ／１００ｍＬ以下であることがさらに好ましく、０．３ｍｇ／１００ｍＬ以下であることがさらにより好ましく、０．１ｍｇ／１００ｍＬ以下であることが最も好ましい。なお、ここでいう酸化安定性試験とは、ＡＳＴＭ Ｄ２２７４−９４に準拠して、９５℃、酸素バブリング下、１６時間の条件で実施するものである。また、ここでいう酸化安定性試験後の全不溶解分とは、前記酸化安定性試験に準拠して測定される値を意味する。
【００７３】
本発明の軽油組成物は、貯蔵安定性、部材への適合性の点から、上記酸化安定性試験後の過酸化物価は、好ましくは１０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは５質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２質量ｐｐｍ以下、さらにより好ましくは１質量ｐｐｍ以下である。なお、ここでいう過酸化物価とは石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−４６−９６に準拠して測定される値を意味する。
本発明の軽油組成物には、全不溶解分や過酸化物価を低減するために、酸化防止剤や金属不活性剤等の添加剤を適宜添加することができる。
【００７４】
また、本発明における軽油組成物における導電率は特に限定されないが、安全性の点から５０ｐＳ／ｍ以上であることが好ましい。
本発明の軽油組成物には、導電率を改善するために、適宜帯電防止剤等を添加することができる。なお、ここでいう導電率とは、ＪＩＳ Ｋ ２２７６「石油製品−航空燃料油試験方法」に準拠して測定される値を意味する。
【００７５】
本発明の軽油組成物において、体積弾性率は１２５０ＭＰａ以上１６００ＭＰａ以下であることが好ましい。
一般に、軽油のような圧縮性のある流体に高い圧力を加えた場合、雰囲気の温度、圧力に応じて流体が圧縮し、その結果、流体の密度（流量あたりの体積）が変化する。本発明では、このような流体の圧縮弾性率を体積弾性率（単位：ＭＰａ）と定義している。
例えばディーゼル燃料噴射を想定した場合、燃料流体の体積弾性率は、燃料がおかれている雰囲気の温度や圧力、さらには燃料自体の物理特性や組成に応じて一定の割合で変化する。従って、電子制御式燃料噴射ポンプのように、高圧で高精度な噴射特性を有する噴射系において、設定通りの燃料噴射量や噴射率を維持するためには、体積弾性率が安定した数値を示す燃料が必要である。この体積弾性率の安定化がＰＭ全体及びナノ粒子、あるいはさらにＮＯｘ等の低減に繋がる
。
【００７６】
かかる理由により、本発明の軽油組成物では、その体積弾性率の上限値は１６００ＭＰａ以下であることが好ましく、１５５０ＭＰａ以下であることがより好ましく、１５００ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、１４５０ＭＰａ以下であることが最も好ましい。また当該体積弾性率の下限値は１２５０ＭＰａ以上であることが好ましく、１３００ＭＰａ以上であることがより好ましく、１３５０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。
【００７７】
なお、体積弾性率は単一の燃料物理特性、組成によって支配されるものではなく、複数の物理特性、組成の影響を複合的に受けた結果として定義されるものであるため、他の物理特性、組成と並行して捉えるべき燃料特性と考えることが、技術的見地から妥当である。
【００７８】
ここで、軽油組成物の体積弾性率の測定方法について説明する。図１は体積弾性率測定装置の一例を示す概略構成図である。図１中、定容容器１の上面には定容容器１内に連通するように供給弁２が設けられており、供給弁２の所定の位置には排出弁３が接続されている。また、定容容器１の側面には温度センサ４及び圧力センサ５、定容容器１の下面にはピストン６がそれぞれ定容容器１内に連通するように設けられている。ここで、定容容器１及びピストン６は、雰囲気の温度及び圧力が所定量変化したときに、その容量変化が燃料の体積変化に比べて十分に小さい材料及び構造からなるものである。
図１に示した測定装置を用いる場合、先ず、測定対象である軽油組成物１００を供給弁２から定容容器１内に導入し、定容容器１内を軽油組成物で充満させる。次に、ピストン６により定容容器１内の容積を変化させる。このとき、軽油組成物はその圧縮弾性特性に従って圧縮されるので、結果として定容容器１内の圧力が変化することになる。この圧縮工程の際の温度及び圧力を温度センサ４及び圧力センサ５で測定し、得られた測定値に基づいて体積弾性率を算出することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の軽油組成物は、過渡運転時におけるエンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、粒子状物質（ＰＭ）、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類の低減、排ガス後処理装置の負荷の低減、燃費の向上、運転性及び加速性の向上、燃料噴射ポンプの駆動力の低減、エンジン運転時の騒音の低減が図られ、なおかつエンジン始動性に優れ、酸化安定性に優れ、部材への影響を少なくすることができる。
【００８０】
【実施例】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００８１】
（実施例１〜３および比較例１〜２）
直留軽油および水素化精製油を、それぞれ表１に示す条件で水素化処理して、深度水素化精製軽油の原料油となる水素化精製油、深度水素化精製軽油−１および深度水素化精製軽油−２を得た。深度水素化精製軽油−１および深度水素化精製軽油−２の性状を表２に示す。また、実施例および比較例で軽油組成物の基材として使用した水素化精製軽油、水素化分解軽油、合成軽油、深度水素化精製灯油および水素化精製灯油の性状も表２に併記した。
【００８２】
各種基材および添加剤を配合して表３に示す軽油組成物を調製した（実施例１〜３及び比較例１〜２）。
なお、使用した添加剤は以下のとおりである。
潤滑性向上剤：リノ−ル酸を主成分とするカルボン酸混合物
清浄剤：オレイン酸を主成分とするカルボン酸混合物とオレイルアミンとの反応生成物
低温流動性向上剤：エチレン−酢酸ビニル共重合体
【００８３】
調合した軽油組成物の調合比率、及びこの調合した軽油組成物に対して、１５℃における密度、３０℃における動粘度、硫黄分含有量、蒸留性状、飽和分、オレフィン分、芳香族分含有量、１環及び２環以上の芳香族分含有量、ナフテン分含有量、セタン指数及びセタン価、流動点、目詰まり点、体積弾性率、灰分、酸化安定性試験後の全不溶解分、過酸化物価、導電率、潤滑性評価指標である摩耗痕径を測定した結果を表３に示す。
【００８４】
なお、燃料油の性状は以下の方法により測定した。
密度は、ＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を指す。
動粘度は、ＪＩＳ Ｋ ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定される動粘度を指す。
硫黄分含有量は、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基準の硫黄分の質量含有量を指す。
蒸留性状は、全てＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」によって測定される値である。
飽和分、オレフィン分、芳香族分含有量は、社団法人石油学会により発行されている石油学会法ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「炭化水素タイプ試験方法−高速液体クロマトグラフ法」に準拠して測定される芳香族分含有量の容量百分率（容量％）を意味する。
ナフテン分含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７８６「Standard Test Method for Hydrocarbon Types Analysis of Gas-Oil Saturates Fractions by High Ionizing Voltage Mass Spectrometry」に準拠して測定されるナフテン分の容量百分率（容量％）を意味する。
【００８５】
セタン指数は、ＪＩＳ Ｋ ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」の「８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」によって算出した価を指す。なお、上記ＪＩＳ規格におけるセタン指数は、セタン価向上剤を添加したものに対しては適用されないが、本発明ではセタン価向上剤を添加したもののセタン指数も、上記「８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」によって算出した値を表すものとする。
セタン価は、ＪＩＳ Ｋ ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」の「７．セタン価試験方法」に準拠して測定されるセタン価を意味する。
流動点は、ＪＩＳ Ｋ ２２６９「原油及び石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法」により測定される流動点を指す。
目詰まり点は、ＪＩＳ Ｋ ２２８８「軽油−目詰まり点試験方法」により測定される目詰まり点を指す。
体積弾性率は前記試験方法で測定した値を意味する。
灰分は、ＪＩＳ Ｋ ２２７２「原油及び石油製品の灰分並びに硫酸灰分試験方法」によって測定される値を意味する。
【００８６】
酸化安定性試験後の全不溶解分とは、ＡＳＴＭ Ｄ２２７４−９４に準拠して、９５℃、酸素バブリング下、１６時間の条件で測定される値を意味する。
過酸化物価とは、石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−４６−９６に準拠して測定される値を意味する。
導電率とは、ＪＩＳ Ｋ ２２７６「石油製品−航空燃料油試験方法」に準拠して測定される値を意味する。
潤滑性能およびＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）とは、社団法人石油学会から発行されている石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−５０−９８「軽油−潤滑性試験方法」により測定される潤滑性能を指す。
【００８７】
実施例および比較例で使用した軽油組成物は、表３に示すとおり、数種の軽油基材を特定の配合割合で調合したものである。
表３から明らかなように、９０％留出温度（Ｔ９０）、１５℃における密度及び硫黄分含有量が、いずれも本発明で規定される範囲内である深度水素化精製軽油を所定量使用した実施例１〜３においては、硫黄分が５質量ｐｐｍ以下である軽油組成物を容易にかつ確実に得ることができる。一方、上記特定の深度水素化精製軽油を用いずに軽油組成物を調製した比較例１〜２においては、本発明の目的とする軽油組成物を容易に得ることができない。
【００８８】
次に実施例１〜３及び比較例１〜２の各軽油組成物を用いて、以下に示す各種試験を行った。全ての試験結果を表４に示す。表４の結果から分かるように、実施例１〜３の軽油組成物は、比較例１〜２の軽油組成物に比べ、排ガス排出量および粒子個数が少なく、後処理装置性能改善効果、エンジン全負荷出力、燃費、加速性能、噴射ポンプ駆動力、騒音、低温始動性、高温始動性、ゴム膨潤性能に優れていることが明らかである。
【００８９】
なお、エンジン単体試験に係わる試験方法は、旧運輸省監修新型自動車審査関係基準集別添２９「ディーゼル自動車１３モード排出ガス測定の技術規準」に準拠し、車両試験に係わる試験方法は、同別添２７「ディーゼル自動車１０・１５モード排出ガス測定の技術基準」に準拠している。
【００９０】
（車両排ガス試験、燃費試験）
下記に示すディーゼルエンジン搭載車両（車両１）を用いて、ＮＯｘ、ＴＨＣ、ＣＯ、ＰＭ、ＣＯ2、アルデヒド類及び燃費の測定を行った。ＰＭは全量希釈トンネルにて希釈した排ガスを炭化フッ素被膜ガラス繊維フィルタで、またアルデヒド類はＤＮＰＨカートリッジを使用して捕集、分析した。試験モードは、図２に示す実走行を模擬した過渡運転モードで行い、各排ガス成分は試験モード１ｋｍあたりの排出量として算出し、比較例１の燃料を供試した場合の結果を１００として、各結果を相対的に比較、定量化した。燃費は試験モード中に消費した燃料容積流量を燃料温度補正し、重量値に置き換えた値について、比較例１の燃料を供試した場合の結果を１００として、各結果を相対的に比較、定量化した。
【００９１】
（車両諸元）：車両１
エンジン種類：インタークーラー付過給直列４気筒ディ−ゼル
排気量 ：３Ｌ
圧縮比 ：１８．５
最高出力 ：１２５ｋＷ／３４００ｒｐｍ
最高トルク：３５０Ｎｍ／２４００ｒｐｍ
規制適合 ：平成９年度排ガス規制適合
車両重量 ：１９００ｋｇ
ミッション：４ＡＴ
排ガス後処理装置：酸化触媒
【００９２】
（微小粒子測定）
粒子数の測定の際には、図３に示す走査型モビリティ粒径分析装置を使用し、粒子の粒径ごとに分離と粒子数の検出を行った。すなわち、図３に示した装置において、希釈された排ガスサンプルを通す流路には、その上流から順に、荷電分布制御部ａ、分級部ｂ、粒子数計測部ｃが設けられている。希釈された排ガス中の微小粒子は、荷電分布制御部ａで平衡荷電分布状態となり、分級部ｂで粒子それぞれの電気移動度に従い分級（分離）される。そして、粒子数計測部ｃにおいて、粒径ごとに分離された粒子が計測される。
試験は、排ガス試験と同様に車両１を図２に示す試験モードで運転し、上記装置にて試験期間中に捕集された粒子を、総粒子数と直径１００ｎｍ以下の粒子（ナノ粒子）とに区分し、比較例１の燃料を供試した場合の結果を１００として、各結果を相対的に比較、定量化した。
【００９３】
（排ガス後処理装置の性能改善効果判定試験）
下記エンジン１に排ガス後処理装置として、フィルタ部に酸化触媒機能を有する連続再生式ＤＰＦを装着し、試験を行った。試験はディーゼル１３モード（以降Ｄ１３モードと表示）で規定される４０％回転数、６０％回転数において、負荷をそれぞれ０％から１００％まで階段状に変化させ、その時のエンジン背圧並びに後処理装置前後の差圧を測定し、背圧および差圧の変化、並びに後処理装置に堆積したＰＭ量と再生が必要になるまでの連続使用時間等を鑑みて、排ガス後処理装置の性能改善効果の判定を行った。
なお、各判定の基準は以下の通りであるが、最終安定結果はこれらの結果ならびに従来までの知見を総合して判断している。また、排ガス後処理装置の連続再生機能に問題は見られなかったことも判定の際加味している。
エンジン背圧 ：各運転条件での背圧が試験開始時より３０ｋＰａ以上上昇した場合かつ、その後３０分以上条件を保持しても低下しなかった場合を背圧不合格とする。
後処理装置前後差圧：各運転条件での前後差圧が開始時より３０ｋＰａ以上上昇した場合かつ、その後３０分以上条件を保持しても低下しなかった場合を前後差圧不合格とする。
連続使用時間 ：開始時から背圧上昇が１００ｋＰａとなるまでの時間
背圧、前後差圧の判定で不合格となったものに対して適用する。
【００９４】
（エンジン諸元）：エンジン１
エンジン種類：自然吸気直列４気筒ディ−ゼル
排気量 ：５Ｌ
圧縮比 ：１９
最高出力 ：１１０ｋＷ／２９００ｒｐｍ
最高トルク：３６０Ｎｍ／１７００ｒｐｍ
規制適合 ：平成６年排ガス規制適合
【００９５】
（エンジン全負荷出力）
上記エンジン１を用いて、ディーゼル１３モードに規定される回転数（４０％、６０％、８０％回転数）の３点に対する全負荷（アクセル開度全開）運転を行い、その時の最大トルク値を測定した。結果は、比較例１の燃料を供試した場合の結果を１００として、各結果を相対的に比較すると共に、３つの回転数条件ごとの結果を平均化して評価した。
【００９６】
（車両運転性能・加速性能評価）
環境温度２５℃、環境湿度６０％一定に保持したシャーシダイナモメータ（勾配条件：５％）上で、上記ディーゼルエンジン搭載車両（車両１）を用いて評価した。試験は車両を十分に暖機走行させた後、４０ｋｍ／ｈ定速条件で保持し、所定の時間後スロットル（アクセル）全開運転させ、６０ｋｍ／ｈに達するまでの時間を測定し、車両運転性能及び加速性能の改善効果判定を行った。
【００９７】
（噴射ポンプ駆動力測定）
噴射ポンプの駆動力測定は、下記のディーゼルエンジン（エンジン２）を用いて、エンジンベンチにて行った。エンジン設置後、噴射ポンプの駆動用ベルト等を外し、噴射ポンプ単体での駆動トルクを測定する。トルクは５回測定し、その平均値を駆動トルク値として使用する。その後、試験燃料を使用して、４２００ｒｐｍ、全負荷で６時間連続運転する。運転後、再度噴射ポンプ単体での駆動トルクを測定し、初期値との差を駆動トルク増加量として定義する。結果は、比較例１の燃料を供試した場合の結果を１００として、各結果を相対的に比較、定量化した。
【００９８】
（エンジン諸元）：エンジン２
エンジン種類：自然吸気直列４気筒副室式ディ−ゼル
排気量 ：２Ｌ
圧縮比 ：２２
最高出力 ：５６ｋＷ／４８００ｒｐｍ
最高トルク：１３０Ｎｍ／２８００ｒｐｍ
噴射ポンプ：機械式分配型噴射ポンプ
【００９９】
（騒音測定）
エンジン騒音はＪＩＳ Ｄ １６１６−１９９５「自動車−排気系の騒音試験方法」に準拠して行った。マイクロホンはエンジンの第１シリンダ横５０ｃｍの位置（吸気側）及び第４シリンダ横５０ｃｍの位置（吸気側）で、シリンダブロックとシリンダヘッドとの境目の高さに設置した。
試験は、上記エンジン１を用いて行い、エンジンを停止させた状態での暗騒音を測定し、その後十分の暖機の後にディーゼル１３モード中の１０モード目（６０％回転数、８０％負荷）の定常条件で運転し、１０回の測定を行った。このとき測定された最大騒音レベルｄＢ（Ａ）を平均化して指標とする。比較例１の燃料を供試した場合のこの指標を１００として、各燃料での結果を相対的に比較、定量化した。
【０１００】
（低温始動性）
環境温度の制御が可能なシャーシダイナモメータ上で、室温で、▲１▼供試ディーゼル自動車の燃料系統を評価燃料でフラッシング(洗浄)、▲２▼フラッシング燃料の抜き出し、▲３▼メインフィルタの新品への交換、▲４▼燃料タンクに評価燃料の規定量（供試車両の燃料タンク容量の１／２）の張り込みを行う。その後、▲５▼環境温度を室温から５℃まで急冷し、▲６▼５℃で１時間保持した後、▲７▼１℃／ｈの冷却速度で所定の温度（−１２、−１４℃）に達するまで徐冷し、▲８▼所定の温度で1時間保持した後、エンジンを始動させる。１０秒間のクランキングを３０秒間隔で２回繰り返しても始動しない場合は不可（×）、クランキングを２回繰り返す間でエンジンが始動した場合は可（◯）とした。
【０１０１】
（高温始動性試験）
高温始動性を確認するため、以下の手順に従い、環境温度及び湿度の制御が可能なシャーシダイナモメータ上で、下記ディーゼルエンジン搭載車両（車両２）を用いて評価した。試験は、車両に供試燃料を１５Ｌ給油し、その後エンジンを始動させアイドリングにて保持する。環境温度を後述する試験温度に設定して試験室内温度を安定させ、アイドリング中の車両の燃料噴射ポンプ出口温度が安定した時点でエンジンを停止させる。その後、５分間放置し、エンジンを再始動させる。この時、エンジンが正常に始動した場合は、環境温度を一段階上昇させた次の試験温度に設定し、前述の試験操作を繰り返す。試験温度は２５℃、３０℃、３５℃とし、２５℃から試験を開始する。正常に始動した場合を合格（○）、始動しなかった場合を不合格（×）とする。
【０１０２】
（車両諸元）：車両２
エンジン種類：インタークーラー付過給直列４気筒ディ−ゼル
排気量 ：３．２Ｌ
圧縮比 ：１７
最高出力 ：１３０ｋＷ／３８００ｒｐｍ
最高トルク：３８０Ｎｍ／２０００ｒｐｍ
規制適合 ：平成１０年排ガス規制適合
車両重量 ：２１５０ｋｇ
ミッション：４ＡＴ
排ガス後処理装置：酸化触媒
【０１０３】
（ゴム膨潤試験）
エンジン部品のＯ−リング等で使用されているゴム部材に対する影響を確認するため、以下に示す手順で浸せき試験を行った。ゴムを構成している化合物の１つであるアクリロニトリルが結合アクリロニトリル質量中心値として、全体の２５％以上３５％以下であるニトリルゴム（中ニトリルゴム）を評価対象のゴム部材とし、ＭＩＬ Ｒ６８５５に準拠して試験燃料を１００℃に加熱、保持し、その中に試験ゴム部材を７０時間浸せきさせる。評価は７０時間後の試験ゴム部材の体積変化で比較、定量化する。判定は試験前後における体積変化率絶対値が±２０％以上の場合を不合格（×）とし、±１０％以上±２０％以内の場合をボーダーライン（△）、±１０％以内の場合を合格（○）とする。
【０１０４】
【表１】
【０１０５】
【表２】
【０１０６】
【表３】
【０１０７】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【図１】軽油組成物の体積弾性率の測定に使用される装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】排ガス試験における試験モードを示す図である。
【図３】粒子数の測定に使用する走査型モビリティ粒径分析装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 定容容器
２ 供給弁
３ 排出弁
４ 温度センサ
５ 圧力センサ
６ ピストン
１００ 軽油組成物
ａ 荷電分布制御部
ｂ 分級部
ｃ 粒子数計測部
【発明の属する技術分野】
本発明は硫黄分含有量の少ない軽油組成物に関する。より詳しくは過渡運転時におけるエンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、粒子状物質（ＰＭ）、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類を低減し、排ガス後処理装置の負荷を低減し、燃費を向上させ、運転性及び加速性に優れ、燃料噴射ポンプの駆動力を低減し、エンジン運転時の騒音を低減し、なおかつエンジン始動性に優れ、酸化安定性に優れ、部材への影響を少なくすることができる軽油組成物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軽油の基材としては、原油の常圧蒸留装置から得られる直留軽油に水素化精製処理や水素化脱硫処理を施したもの、原油の常圧蒸留装置から得られる直留灯油に水素化精製処理や水素化脱硫処理を施したもの等が知られている。従来の軽油組成物は上記軽油基材及び灯油基材を１種または２種以上配合することにより製造されている。また、これらの軽油組成物には、必要に応じてセタン価向上剤や清浄剤等の添加剤が配合される（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
【非特許文献１】
小西誠一著、「燃料工学概論」、裳華房、１９９１年３月、ｐ．１３６−１４４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、地球規模での環境問題及び大都市圏を中心とする局所的な大気汚染問題は日々深刻の度合いを深めており、早急な改善を目指して様々な検討が行われている。
これらの検討の中でも、移動排出源である自動車、特に物流、輸送部門を支えているディーゼル自動車からの有害大気汚染物質の低減：地球規模としては二酸化炭素の削減問題及び車両の燃費の向上、局所的には未燃物質である炭化水素・一酸化炭素・アルデヒド類、粒子状物質（以降ＰＭと表記）やその粒径サイズが細かな微小粒子・ナノ粒子、及び窒素酸化物（以降ＮＯｘと表記）等の低減が早急に達すべき課題とされている。これらの最も効果的でかつ現実的な対応としては、酸化触媒、ディーゼルパティキュレートフィルタ（以降、ＤＰＦと表記）やＮＯｘ還元触媒といった排ガス後処理装置の装着が挙げられる。
【０００５】
その一方で、自動車はユーザーが直接操作し、ユーザーの意志通りの挙動を示し、ユーザーに快適感を与えることも要求されている。例えば、登坂走行時の出力やトルクの厚み、高速道路における追い越し加速、アクセル応答といった運転性能に関わる要素に優れ、燃焼や噴射ポンプ駆動時の騒音が少なく、ユーザーに不快感を与えないことも求められている。また、冬場の低温時においても、夏場の高温時においても、車両はユーザーの思いのままに始動し、所定の性能を発揮しなければならない。しかしながら、これらへの対応は前述の排ガス対策と技術的に相反する内容であり、高水準での同時の達成が困難である。
【０００６】
これらの相反する性能改善要求は、定常運転及び単純なパターン運転だけからなる許認可試験モードにおける結果だけでは検討や議論が困難であり、実際の路上走行に即した過渡的な運転（以降、リアルワールド走行と表記）からなる試験モードによる評価が妥当であり必須である。
これらの自動車に求められている諸性能に対し、自動車技術の改善による対応は必須であるが、諸改善要求性能に及ぼす燃料の影響度合いも小さくはないものがあり、むしろ改善要求幅が大きくなっている現状においては燃料品質設計が担う面も大きいとされている。また、燃料品質設計による対応は、新車、既販車を問わず、即効性を持って効果を発揮する面もある。
しかしながら、現時点では特に過渡運転時のリアルワールド走行に着眼して、これらの多くの性能改善に寄与する燃料品質設計を実施した例は存在しなく、更には市販燃料油として求められている諸性能、具体的には低温流動性及び酸化安定性に優れ、部材への攻撃性が少ない等の品質設計をも鑑み、現実的な製造法の検討を踏まえた総合的な例、知見は全く存在していない。
【０００７】
本発明はかかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディーゼル車用燃料として用いた場合、実走行条件、すなわち過渡運転時における環境負荷低減、より詳しくはエンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、ＰＭ、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類を低減し、排ガス後処理装置の負荷を低減し、燃費及び出力を向上させ、運転性及び加速性に優れ、燃料噴射ポンプの駆動力を低減し、エンジン運転時の騒音を低減し、なおかつエンジン始動性に優れることを、同時に高水準で達成することであり、更にはこれに加えて市販燃料油として求められている諸性能、具体的には低温流動性及び酸化安定性に優れ、部材への影響が少ない等を高水準で達成する軽油組成物を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、硫黄分含有量５質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下、沸点範囲１５０℃以上３８０℃以下の石油系炭化水素の水素化精製油を原料油として、水素化触媒の存在下で水素化処理することによって得られる９０％留出温度が２００℃以上３８０℃以下、１５℃における密度が７８０ｋｇ／ｍ３以上８７０ｋｇ／ｍ３以下、硫黄分含有量が５質量ｐｐｍ以下、ナフテン分含有量が３０容量％以上且つ芳香族分含有量が１０容量％以下である深度水素化精製軽油を２０容量％以上含有し、硫黄分含有量が５質量ｐｐｍ以下、５０％留出温度が２５０℃以上３１０℃以下、ナフテン分含有量が３０容量％以上であることを特徴とする軽油組成物に関する。
【０００９】
本発明によれば、上記の特定の性状を有する深度水素化精製軽油を含有する軽油組成物とすることにより、従来の軽油組成物では実現が困難であった、過渡運転時におけるエンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、粒子状物質（ＰＭ）、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類の低減、排ガス後処理装置の負荷の低減、燃費の向上、運転性及び加速性の向上、燃料噴射ポンプの駆動力の低減、エンジン運転時の騒音の低減、なおかつエンジン始動性に優れ、酸化安定性に優れ、部材への影響を少なくすることができる軽油組成物が提供される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明においては、硫黄分含有量５質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下、沸点範囲１５０℃以上３８０℃以下である石油系炭化水素の水素化精製油を原料油として、水素化触媒の存在下で水素化処理することによって得られる９０％留出温度が２００℃以上３８０℃以下、１５℃における密度が７８０ｋｇ／ｍ3以上８７０ｋｇ／ｍ3以下、硫黄分含有量が５質量ｐｐｍ以下、ナフテン分含有量が３０容量％以上且つ芳香族分含有量が１０容量％以下である深度水素化精製軽油が用いられる。
本発明にかかる深度水素化精製軽油とは、前記した所定の原料油を水素化触媒の存在下で水素化処理して得られる軽油留分である。原料油は、原油の常圧蒸留装置から得られる直留軽油、常圧蒸留装置から得られる直留重質油や残査油を減圧蒸留装置で処理して得られる減圧軽油、減圧重質軽油あるいは脱硫重油を接触分解または水素化分解して得られる接触分解軽油及び水素化分解軽油、これらの石油系炭化水素を水素化精製して得られる水素化精製軽油または水素化脱硫軽油等が挙げられる。
【００１１】
前記石油系炭化水素の水素化精製は、石油精製において一般的な水素化精製装置を用いて行うことができる。一般的には、反応温度３００〜３８０℃、水素圧力３〜８ＭＰａ、ＬＨＳＶ０．３〜２ｈ-1、水素/油比１００〜５００ＮＬ／Ｌといった条件で行われる。
水素化精製に用いられる触媒は一般的な水素化脱硫用触媒を適用できる。活性金属としては、通常、周期律表第６Ａ族および第８族金属が好ましく用いられ、例えば、Ｃｏ−Ｍｏ，Ｎｉ−Ｍｏ，Ｃｏ−Ｗ，Ｎｉ−Ｗが挙げられる。担体としてはアルミナを主成分とした多孔質無機酸化物が用いられる。これらの条件、触媒は原料油の性状を満たす限りにおいて特に限定されるものではない。
【００１２】
本発明における深度水素化精製軽油の原料油は、上述の水素化精製処理により得られ、硫黄分含有量５質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下、沸点範囲１５０℃以上３８０℃以下であることが必要である。原料油の硫黄分、沸点範囲が前記の範囲内であると、本発明の深度水素化精製軽油において規定される性状を容易に且つ確実に達成することができる。
【００１３】
本発明の深度水素化精製軽油は上述の原料油を水素化触媒の存在下で水素化処理することによって得られる。
水素化処理条件は反応温度１７０〜３２０℃、水素圧力２〜１０ＭＰａ、ＬＨＳＶ０．１〜２ｈ-1、水素／油比１００〜８００ＮＬ／Ｌである。好ましくは反応温度１７５℃〜３００℃、水素圧力２．５〜８ＭＰａ、ＬＨＳＶ０．２〜１．５ｈ-1、水素／油比１５０〜６００ＮＬ／Ｌであり、さらに好ましくは反応温度１８０℃〜２８０℃、水素圧力３〜７ＭＰａ、ＬＨＳＶ０．３〜１．２ｈ-1、水素／油比１５０〜５００ＮＬ／Ｌである。反応温度は低温ほど水素化反応には有利であるが、脱硫反応には好ましくない。水素圧力、水素／油比は高いほど脱硫、水素化反応とも促進されるが、経済的に最適点が存在する。ＬＨＳＶは低いほど反応に有利であるが、低すぎる場合には極めて大きな反応塔容積が必要となり過大な設備投資となるので不利である
【００１４】
原料油を水素化処理する装置はいかなる構成でもよく、反応塔は単独でもまたは複数を組み合わせてもよく、複数の反応塔の間に水素を追加注入してもよく、気液分離操作や硫化水素除去設備を有していてもよい。
水素化処理装置の反応形式としては、固定床方式が好ましく採用される。水素は原料油に対して、向流または並流のいずれの形式をとることができ、また、複数の反応塔を有し向流、並流を組み合わせた形式のものでもよい。一般的な形式としてはダウンフローであり、気液双並流形式が好ましい。反応塔の中段には反応熱の除去、あるいは水素分圧を上げる目的で水素ガスをクエンチとして注入してもよい。
【００１５】
水素化処理に用いる触媒は水素化活性金属を多孔質担体に担持したものである。多孔質担体としては無機酸化物が挙げられる。具体的な無機酸化物としてはアルミナ、チタニア、ジルコニア、ボリア、シリカ、あるいはゼオライトがあり、本発明ではこのうちチタニア、ジルコニア、ボリア、シリカ、ゼオライトのうち少なくとも１種類とアルミナによって構成されているものがよい。
その製造法は特に限定されないが、各元素に対応した各種ゾル、塩化合物などの状態の原料を用いて任意の調製法を採用することができる。さらには一旦シリカアルミナ、シリカジルコニア、アルミナチタニア、シリカチタニア、アルミナボリアなどの複合水酸化物あるいは複合酸化物を調製した後に、アルミナゲルやその他水酸化物の状態あるいは適当な溶液の状態で調製工程の任意の工程で添加して調製してもよい。アルミナと他の酸化物との比率は多孔質担体に対して任意の割合を取りうるが、好ましくはアルミナが９０％以下、さらに好ましくは６０％以下、より好ましくは４０％以下である。
【００１６】
ゼオライトは結晶性アルミノシリケートであり、フォージャサイト、ペンタシル、モルデナイトなどが挙げられ、所定の水熱処理および／または酸処理によって超安定化したもの、あるいはゼオライト中のアルミナ含有量を調整したものを用いることができる。好ましくはフォージャサイト、モルデナイト、特に好ましくはＹ型、ベータ型が用いられる。Ｙ型は超安定化したものが好ましく、水熱処理により超安定化したゼオライトは本来の２０Å以下のミクロ細孔と呼ばれる細孔構造に加え、２０〜１００Åの範囲に新たな細孔が形成される。水熱処理条件は公知の条件を用いることができる。
【００１７】
水素化処理に用いる触媒の活性金属としては周期律表第８族金属から選ばれる少なくとも１種類の金属である。好ましくはＲｕ，Ｒｄ，Ｉｒ，ＰｄおよびＰｔから選ばれる少なくとも１種類であり、さらに好ましくはＰｄまたは／およびＰｔである。活性金属としてはこれらの金属を組み合わせたものでよく、例えばＰｔ−Ｐｄ，Ｐｔ−Ｒｈ，Ｐｔ−Ｒｕ，Ｉｒ−Ｐｄ，Ｉｒ−Ｒｈ，Ｉｒ−Ｒｕ，Ｐｔ−Ｐｄ−Ｒｈ，Ｐｔ−Ｒｈ−Ｒｕ，Ｉｒ−Ｐｄ−Ｒｈ，Ｉｒ−Ｒｈ−Ｒｕなどの組み合わせを採用することができる。金属源としては一般的な無機塩、錯塩化合物を用いることができ、担持方法としては含浸法、イオン交換法など通常の水素化触媒で用いられる担持方法のいずれの方法も用いることができる。また、複数の金属を担持する場合には混合溶液を用いて同時に担持してもよく、または単独溶液を用いて逐次担持してもよい。金属溶液は水溶液でもよく有機溶剤を用いてもよい。
【００１８】
金属担持は、構成されている多孔質担体の調製全工程終了後に行ってもよく、多孔質担体調製中間工程における適当な酸化物、複合酸化物、ゼオライトに予め担持した後に更なるゲル調合工程あるいは加熱濃縮、混練を行ってもよい。
活性金属の担持量は特に限定されないが、触媒質量に対し金属量合計で０．１〜１０質量％、好ましくは０．１５〜５質量％、さらに好ましくは０．２〜３質量％である。
【００１９】
触媒は水素気流下において予備還元処理を施した後に用いるのが好ましい。一般的には水素を含むガスを流通し、２００℃以上の熱を所定の手順に従って与えることにより触媒上の活性金属が還元され、水素化活性を発現することになる。
【００２０】
本発明にかかる深度水素化精製軽油の９０％留出温度（以下、Ｔ９０とも表記する。）は、過度の蒸留性状の軽質化に伴う運転性等への悪影響を抑制するために、２００℃以上であることが必要であり、好ましくは２１０℃以上、より好ましくは２２０℃以上、さらに好ましくは２３０℃以上、さらにより好ましくは２４０℃以上である。また当該Ｔ９０は、エンジンより排出される粒子状物質（ＰＭ）の増加を抑制する点から、３８０℃以下であることが必要であり、好ましくは３７０℃以下、より好ましくは３６０℃以下、さらに好ましくは３５０℃以下、さらにより好ましくは３４０℃以下である。なお、ここでいう９０％留出温度とは、ＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」により測定される値を意味する。
【００２１】
また、本発明にかかる深度水素化精製軽油の１５℃における密度は、発熱量確保の点から、７８０ｋｇ／ｍ3以上であることが必要であり、好ましくは７９０ｋｇ／ｍ3以上、より好ましくは８００ｋｇ／ｍ3以上である。また、当該密度はＮＯｘ、ＰＭの排出量を低減する点から、８７０ｋｇ／ｍ3以下であることが必要であり、好ましくは８６０ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは８５０ｋｇ／ｍ3以下、さらに好ましくは８４０ｋｇ／ｍ3以下である。なお、ここでいう密度とは、ＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を意味する。
【００２２】
また、本発明にかかる深度水素化精製軽油の硫黄分含有量は、エンジンから排出される有害排気成分低減と排ガス後処理装置の性能向上の点から５質量ｐｐｍ以下である必要があり、好ましくは３質量ｐｐｍ以下、より好ましくは２質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１質量ｐｐｍ以下である。なお、ここでいう硫黄分含有量とは、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基準の硫黄分の質量含有量を意味する。
【００２３】
本発明にかかる深度水素化精製軽油のナフテン分含有量は、３０容量％以上であることが必要であり、３２容量％以上であることが好ましく、３５容量％以上であることがより好ましい。深度水素化精製軽油のナフテン分含有量が前記の範囲内であると、本発明の軽油組成物において規定される性状をより容易に且つ確実に達成することができる。なお、ここでいうナフテン分含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７８６「Standard Test Method for Hydrocarbon Types Analysis of Gas-Oil Saturates Fractions by High Ionizing Voltage Mass Spectrometry」に準拠して測定されるナフテン分の容量百分率（容量％）を意味する。
【００２４】
本発明にかかる深度水素化精製軽油の芳香族分含有量は、１０容量％以下であること必要であり、８容量％以下であることが好ましく、５容量％以下であることがより好ましい。深度水素化精製軽油の芳香族分含有量が前記の範囲内であると、本発明の軽油組成物において規定される性状をより容易に且つ確実に達成することができる。なお、ここでいう芳香族分含有量は、社団法人石油学会により発行されている石油学会誌ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「炭化水素タイプ試験法−高速液体クロマトグラフ法」に準拠され測定された、芳香族分含有量の容量百分率（容量％）を意味する。
【００２５】
本発明における軽油組成物は、上記特定の深度水素化精製軽油を２０容量％以上含有するものである。本発明にかかる深度水素化精製軽油の配合量は、他の基材の配合量や、市販燃料油としての実用性能（例えば低温流動性能や潤滑性能）に応じて適宜設定可能であるが、エンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、粒子状物質（ＰＭ）、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類の低減、排ガス後処理装置の負荷の低減、燃費の向上、運転性及び加速性の向上、燃料噴射ポンプの駆動力の低減、エンジン運転時の騒音の低減、なおかつエンジン始動性に優れ、酸化安定性に優れ、部材への影響を少なくするという効果を同時に達成するには、好ましくは３０容量％以上、より好ましくは４０容量％以上、さらに好ましくは５０容量％以上である。
【００２６】
深度水素化精製軽油の含有量が２０容量％未満の場合は、上記の過渡運転時におけるエンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、粒子状物質（ＰＭ）、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類の低減、排ガス後処理装置の負荷の低減、燃費の向上、運転性及び加速性の向上、燃料噴射ポンプの駆動力の低減、エンジン運転時の騒音の低減、なおかつエンジン始動性に優れ、酸化安定性に優れ、部材への影響を少なくするという本発明の効果を同時に達成することができない。
【００２７】
本発明における軽油組成物は、深度水素化精製軽油に加えて、その他のベース軽油、合成軽油、灯油基材等の他の燃料基材を１種もしくは２種以上混合して製造することができる。
【００２８】
前記のその他のベース軽油としては、具体的には、原油の常圧蒸留装置から得られる直留軽油、常圧蒸留装置から得られる直留重質油や残査油を減圧蒸留装置で処理して得られる減圧軽油、硫黄分含有量に応じて前述の軽油を水素化精製装置で水素化処理した水素化精製軽油、水素化精製よりも苛酷な条件で一段階または多段階で水素化脱硫して得られる水素化脱硫軽油、上記の種々の軽油基材を水素化分解して得られる水素化分解軽油等が使用可能である。
【００２９】
これらの軽油基材の性状は特に制限されないが、本発明の軽油組成物における目的の性状を容易に且つ確実に達成するためには、後述する特定性状を有することが好ましい。
すなわち、上記軽油基材のＴ９０は、好ましくは２００℃以上、より好ましくは２１０℃以上、さらに好ましくは２２０℃以上、さらにより好ましくは２３０℃以上、最も好ましくは２４０℃以上である。また、当該Ｔ９０は、好ましくは３８０℃以下、より好ましくは３７０℃以下、さらに好ましくは３６０℃以下、さらにより好ましくは３５０℃以下、最も好ましくは３４０℃以下である。なお、ここでいうＴ９０はＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」により測定される値を意味する。
【００３０】
また、上記軽油基材の１５℃における密度は、好ましくは７８０ｋｇ／ｍ3以上、より好ましくは７９０ｋｇ／ｍ3以上、さらに好ましくは８００ｋｇ／ｍ3以上である。また、当該密度は、好ましくは８７０ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは８６０ｋｇ／ｍ3以下、さらに好ましくは８５０ｋｇ／ｍ3以下、さらにより好ましくは８４０ｋｇ／ｍ3以下である。なお、ここでいう密度とはＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を意味する。
【００３１】
また、上記軽油基材の硫黄分含有量は、好ましくは１０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは５質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは３質量ｐｐｍ以下である。なお、ここでいう硫黄分含有量とは、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基準の硫黄分の質量含有量を意味する。
【００３２】
また、上記軽油基材の芳香族分含有量は特に制限されないが、２０容量％以下であることが好ましく、１５容量％以下であることがより好ましく、１０容量％以下であることがさらに好ましい。なお、ここでいう芳香族分含有量は、社団法人石油学会により発行されている石油学会誌ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「炭化水素タイプ試験法−高速液体クロマトグラフ法」に準拠され測定された、芳香族分含有量の容量百分率（容量％）を意味する。
【００３３】
上記軽油基材の配合量は、深度水素化精製軽油の含有量や、市販燃料油としての実用性能（例えば低温流動性能や潤滑性能）に応じて適宜設定可能である。環境負荷低減効果と燃費の向上効果との双方をより高めるためには、当該軽油基材の配合量は、好ましくは７０容量％以下、より好ましくは６０容量％以下、さらに好ましくは５０容量％以下である。
【００３４】
前記の合成軽油とは、天然ガス、アスファルト分、石炭等を原料とし、これを化学合成させることで得られる合成軽油をいう。化学合成方法としては間接液化法、直接液化法などがあり、代表的な合成手法として、フィッシャートロップス合成法が挙げられるが、本発明で使用する合成軽油はこれらの製造方法により限定されるものではない。合成軽油は一般に飽和炭化水素類が主成分であり、詳しくはノルマルパラフィン類、イソパラフィン類、ナフテン類から構成されている。すなわち合成軽油は一般に、芳香族分をほとんど含有していない。
【００３５】
本発明の軽油組成物における目的の性状を容易に且つ確実に達成するためには、合成軽油は後述する特定性状を有することが好ましい。
すなわち、合成軽油の１５℃における密度は、好ましくは７２０ｋｇ／ｍ3以上、より好ましくは７３０ｋｇ／ｍ3以上、さらに好ましくは７４０ｋｇ／ｍ3以上、さらにより好ましくは７５０ｋｇ／ｍ3以上である。また、当該密度は、好ましくは８４０ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは８３０ｋｇ／ｍ3以下、さらに好ましくは８２０ｋｇ／ｍ3以下、さらにより好ましくは８１０ｋｇ／ｍ3以下である。なお、ここでいう密度とはＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を意味する。
【００３６】
また、合成軽油の硫黄分含有量は、好ましくは５質量ｐｐｍ以下、より好ましくは３質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２質量ｐｐｍ以下、さらにより好ましくは１質量ｐｐｍ以下である。なお、ここでいう硫黄分含有量とは、ＪＩＳ Ｋ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基準の硫黄分の質量含有量を意味する。
【００３７】
前記の灯油基材としては、原油の常圧蒸留により得られる直留灯油、水素化分解軽油と共に製造される水素化分解灯油、上記の灯油留分を水素化精製して得られる水素化精製灯油、天然ガス、アスファルト分、石炭等を原料とする合成灯油等が使用可能である。
【００３８】
これらの灯油基材の性状は特に制限されないが、本発明の軽油組成物における目的の性状を容易に且つ確実に達成するためには、後述する特定性状を有することが好ましい。
すなわち、灯油基材のＴ９０は、好ましくは１４０℃以上、より好ましくは１４５℃以上、さらに好ましくは１５０℃以上である。また、当該Ｔ９０は、好ましくは２８０℃以下、より好ましく２７０℃以下、さらに好ましくは２６０℃以下である。なお、ここでいうＴ９０はＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」により測定される値を意味する。
【００３９】
また、灯油基材の１５℃における密度は、好ましくは７５０ｋｇ／ｍ3以上、より好ましくは７６０ｋｇ／ｍ3以上、さらに好ましくは７７０ｋｇ／ｍ3以上である。また、当該密度は、好ましくは８２０ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは８１０ｋｇ／ｍ3以下、さらに好ましくは８００ｋｇ／ｍ3以下である。なお、ここでいう密度とはＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を意味する。
【００４０】
また、灯油基材の硫黄分含有量は、好ましくは１０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは５質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは３質量ｐｐｍ以下である。なお、ここでいう硫黄分含有量とは、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基準の硫黄分の質量含有量を意味する。
【００４１】
また、灯油基材の芳香族分含有量は特に制限されないが、２０容量％以下であることが好ましく、１５容量％以下であることがより好ましく、１０容量％以下であることがさらに好ましい。なお、ここでいう芳香族分含有量は、社団法人石油学会により発行されている石油学会誌ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「炭化水素タイプ試験法−高速液体クロマトグラフ法」に準拠して測定される芳香族分含有量の容量百分率（容量％）を意味する。
【００４２】
本発明にかかる灯油基材の配合量は、深度水素化精製軽油の含有量や、市販燃料油としての実用性能（例えば低温流動性能や潤滑性能）に応じて適宜設定可能であるが、環境負荷低減効果と燃費の向上効果との双方をより高めるためには、好ましくは７０容量％以下、より好ましくは６０容量％以下、さらに好ましくは５０容量％以下、さらにより好ましくは４０容量％以下、最も好ましくは３０容量％以下である。
【００４３】
本発明の軽油組成物においては、必要に応じてセタン価向上剤を適量配合し、得られる軽油組成物のセタン価を向上させることができる。
セタン価向上剤としては、軽油のセタン価向上剤として知られる各種の化合物を任意に使用することができ、例えば、硝酸エステルや有機過酸化物等が挙げられる。これらのセタン価向上剤は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００４４】
本発明においては、上述のセタン価向上剤の中でも硝酸エステルを用いることが好ましい。かかる硝酸エステルには、２−クロロエチルナイトレート、２−エトキシエチルナイトレート、イソプロピルナイトレート、ブチルナイトレート、第一アミルナイトレート、第二アミルナイトレート、イソアミルナイトレート、第一ヘキシルナイトレート、第二ヘキシルナイトレート、ｎ−ヘプチルナイトレート、ｎ−オクチルナイトレート、２−エチルヘキシルナイトレート、シクロヘキシルナイトレート、エチレングリコールジナイトレートなどの種々のナイトレート等が包含されるが、特に、炭素数６〜８のアルキルナイトレートが好ましい。
【００４５】
セタン価向上剤の含有量は、組成物全量基準で５００質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、６００質量ｐｐｍ以上であることがより好ましく、７００質量ｐｐｍ以上であることがさらに好ましく、８００質量ｐｐｍ以上であることがさらにより好ましく、９００質量ｐｐｍ以上であることが最も好ましい。セタン価向上剤の含有量が５００質量ｐｐｍに満たない場合は、十分なセタン価向上効果が得られず、ディーゼルエンジン排出ガスのＰＭ、アルデヒド類、さらにはＮＯｘが十分に低減されない傾向にある。また、セタン価向上剤の含有量の上限値は特に限定されないが、軽油組成物全量基準で、１４００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１２５０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましく、１１００質量ｐｐｍ以下であることがさらに好ましく、１０００質量ｐｐｍ以下であることが最も好ましい。
【００４６】
セタン価向上剤は、常法に従い合成したものを用いてもよく、また、市販品を用いてもよい。なお、セタン価向上剤と称して市販されているものは、セタン価向上に寄与する有効成分（すなわちセタン価向上剤自体）を適当な溶剤で希釈した状態で入手されるのが通例である。このような市販品を使用して本発明の軽油組成物を調製する場合には、軽油組成物中の当該有効成分の含有量が上述の範囲内となることが好ましい。
【００４７】
本発明の軽油組成物においては、上記セタン価向上剤以外の添加剤を必要に応じて配合することができ、特に、潤滑性向上剤および／または清浄剤が好ましく配合される。
潤滑性向上剤としては、例えば、カルボン酸系、エステル系、アルコール系およびフェノール系の各潤滑性向上剤の１種又は２種以上が任意に使用可能である。これらの中でも、カルボン酸系及びエステル系の潤滑性向上剤が好ましい。
カルボン酸系の潤滑性向上剤としては、例えば、リノ−ル酸、オレイン酸、サリチル酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ヘキサデセン酸及び上記カルボン酸の２種以上の混合物が例示できる。
【００４８】
エステル系の潤滑性向上剤としては、グリセリンのカルボン酸エステルが挙げられる。カルボン酸エステルを構成するカルボン酸は、１種であっても２種以上であってもよく、その具体例としては、リノ−ル酸、オレイン酸、サリチル酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、ヘキサデセン酸等がある。
【００４９】
潤滑性向上剤の配合量は、ＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）が後述の好ましい範囲内であれば特に制限されないが、組成物全量基準で３５質量ｐｐｍ以上であることが好ましく、５０質量ｐｐｍ以上であることがより好ましい。潤滑性向上剤の配合量が前記の範囲内であると、配合された潤滑性向上剤の効能を有効に引き出すことができ、例えば分配型噴射ポンプを搭載したディーゼルエンジンにおいて、運転中のポンプの駆動トルク増を抑制し、ポンプの摩耗を低減させることができる。また、配合量の上限値は、それ以上加えても添加量に見合う効果が得られないことから、組成物全量基準で１５０質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１０５質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【００５０】
清浄剤としては、例えば、イミド系化合物；ポリブテニルコハク酸無水物とエチレンポリアミン類とから合成されるポリブテニルコハク酸イミドなどのアルケニルコハク酸イミド；ペンタエリスリトールなどの多価アルコールとポリブテニルコハク酸無水物から合成されるポリブテニルコハク酸エステルなどのコハク酸エステル；ジアルキルアミノエチルメタクリレート、ポリエチレングリコールメタクリレート、ビニルピロリドンなどとアルキルメタクリレートとのコポリマーなどの共重合系ポリマー、カルボン酸とアミンの反応生成物等の無灰清浄剤等が挙げられ、中でもアルケニルコハク酸イミド及びカルボン酸とアミンとの反応生成物が好ましい。これらの清浄剤は、１種を単独で又は２種以上を組み合わせて使用することができる。
【００５１】
アルケニルコハク酸イミドを使用する例としては、分子量１０００〜３０００程度のアルケニルコハク酸イミドを単独使用する場合と、分子量７００〜２０００程度のアルケニルコハク酸イミドと分子量１００００〜２００００程度のアルケニルコハク酸イミドとを混合して使用する場合とがある。
カルボン酸とアミンとの反応生成物を構成するカルボン酸は１種であっても２種以上であってもよく、その具体例としては、炭素数１２〜２４の脂肪酸および炭素数７〜２４の芳香族カルボン酸等が挙げられる。炭素数１２〜２４の脂肪酸としては、リノール酸、オレイン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、炭素数７〜２４の芳香族カルボン酸としては、安息香酸、サリチル酸等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、カルボン酸とアミンとの反応生成物を構成するアミンは、１種であっても２種以上であってもよい。ここで用いられるアミンとしては、オレイルアミンが代表的であるが、これに限定されるものではなく、各種アミンが使用可能である。
【００５２】
清浄剤の配合量は特に制限されないが、清浄剤を配合した効果、具体的には、燃料噴射ノズルの閉塞抑制効果を引き出すためには、清浄剤の配合量を組成物全量基準で３０質量ｐｐｍ以上とすることが好ましく、６０質量ｐｐｍ以上とすることがより好ましく、８０質量ｐｐｍ以上とすることがさらに好ましい。３０質量ｐｐｍに満たない量を添加しても効果が現れない可能性がある。一方、配合量が多すぎても、それに見合う効果が期待できず、逆にディーゼルエンジン排出ガス中のＮＯｘ、ＰＭ、アルデヒド類等を増加させる恐れがあることから、清浄剤の配合量は３００質量ｐｐｍ以下であることが好ましく、１８０質量ｐｐｍ以下であることがより好ましい。
【００５３】
なお、先のセタン価向上剤の場合と同様、潤滑性向上剤又は清浄剤と称して市販されているものは、それぞれ潤滑性向上または清浄に寄与する有効成分が適当な溶剤で希釈された状態で入手されるのが通例である。このような市販品を本発明の軽油組成物に配合する際には、軽油組成物中の当該有効成分の含有量が上述の範囲内となることが好ましい。
【００５４】
また、本発明における軽油組成物の性能をさらに高める目的で、後述するその他の公知の燃料油添加剤（以下、便宜上「その他の添加剤」という）を単独で、または数種類組み合わせて添加することもできる。その他の添加剤としては、例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体、アルケニルコハク酸アミドなどの低温流動性向上剤；フェノール系、アミン系などの酸化防止剤；サリチリデン誘導体などの金属不活性化剤；ポリグリコールエーテルなどの氷結防止剤；脂肪族アミン、アルケニルコハク酸エステルなどの腐食防止剤；アニオン系、カチオン系、両性系界面活性剤などの帯電防止剤；アゾ染料などの着色剤；シリコン系などの消泡剤等が挙げられる。
その他の添加剤の添加量は任意に決めることができるが、添加剤個々の添加量は、軽油組成物全量基準でそれぞれ好ましくは０．５質量％以下、より好ましくは０．２質量％以下である。
【００５５】
上述のように、本発明の軽油組成物は、上記特定の深度水素化精製軽油を２０容量％以上、並びに必要に応じて配合されるその他のベース軽油、合成軽油、灯油基材、セタン価向上剤、潤滑性向上剤、清浄剤及びその他の添加剤を含んで構成されるものであり、より詳しくは軽油組成物全体として、硫黄分含有量が５質量ｐｐｍ以下のものである。
【００５６】
本発明の軽油組成物における硫黄分含有量は、前述の通り５質量ｐｐｍ以下であることが必要であり、好ましくは３質量ｐｐｍ以下、より好ましくは２質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは１質量ｐｐｍ以下である。当該硫黄分含有量が５質量ｐｐｍを超えると、環境負荷の低減効果が不十分となる。なお、ここでいう硫黄分含有量とは、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される、軽油組成物全量を基準とした硫黄分の含有量を意味する。
【００５７】
本発明の軽油組成物における蒸留性状としては、１０％留出温度が好ましくは２５０℃以下、より好ましくは２４０℃以下、さらに好ましくは２３０℃以下、さらにより好ましくは２２５℃以下、最も好ましくは２２０℃以下である。１０％留出温度が前記上限値を超えると、排ガス性能が悪化する傾向にある。また、１０％留出温度は、好ましくは１６０℃以上、より好ましくは１７０℃以上、さらに好ましくは１８０℃以上である。１０％留出温度が前記下限値に満たないと、エンジン出力や高温時の始動性が悪化する傾向にある。
【００５８】
本発明の軽油組成物における蒸留性状としては、５０％留出温度が好ましくは３１０℃以下、より好ましくは３００℃以下、さらに好ましくは２９５℃以下、さらにより好ましくは２９０℃以下である。５０％留出温度が前記上限値を超えると、排ガス性能が悪化する傾向にある。また、５０％留出温度は、好ましくは２４０℃以上、より好ましくは２４５℃以上、さらに好ましくは２５０℃以上、さらにより好ましくは２５５℃以上、最も好ましくは２６０℃以上である。５０％留出温度が前記下限値に満たないと、エンジン出力や高温時の始動性が悪化する傾向にある。
【００５９】
本発明の軽油組成物における蒸留性状としては、９０％留出温度が好ましくは３６０℃以下、より好ましくは３５０℃以下、さらに好ましくは３４０℃以下、さらにより好ましくは３３０℃以下、最も好ましくは３２０℃以下である。９０％留出温度が前記上限値を超えると、ＰＭや微小粒子の排出量が増加する傾向にある。また、９０％留出温度は、好ましくは２２０℃以上、より好ましくは２３０℃以上、さらに好ましくは２４０℃以上、さらにより好ましくは２５０℃以上、最も好ましくは２６０℃以上である。９０％留出温度が前記下限値に満たないと、燃費向上効果が不十分となり、エンジン出力が低下する傾向にある。なお、ここでいう１０％留出温度、５０％留出温度、９０％留出温度とは、全てＪＩＳ
Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」により測定される値を意味する。
【００６０】
本発明の軽油組成物における１５℃における密度は、燃費及び加速性の点から、７７０ｋｇ／ｍ3以上であることが必要であり、好ましくは７８０ｋｇ／ｍ3以上であり、より好ましくは７９０ｋｇ／ｍ3以上であり、さらにより好ましくは８００ｋｇ／ｍ3以上であり、最も好ましくは８１０ｋｇ／ｍ3以上である。また、当該密度は、排出ガス中のＰＭ濃度低下の点から、８７０ｋｇ／ｍ3以下であることが必要であり、好ましくは８６０ｋｇ／ｍ3以下、より好ましくは８５０ｋｇ／ｍ3以下であり、さらにより好ましくは８４０ｋｇ／ｍ3以下である。なお、ここでいう密度とは、ＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を意味する。
【００６１】
本発明の軽油組成物の３０℃における動粘度は１．７ｍｍ2／ｓ以上であることが好ましく、１．７２ｍｍ2／ｓ以上であることがより好ましく、１．７５ｍｍ2／ｓ以上であることがさらに好ましく、１．７８ｍｍ2／ｓ以上であることがさらにより好ましく、１．８０ｍｍ2／ｓ以上であることが最も好ましい。当該動粘度が１．７ｍｍ2／ｓに満たない場合は、燃料噴射ポンプ側の燃料噴射時期制御が困難となる傾向にあり、またエンジンに搭載された燃料噴射ポンプの各部における潤滑性が損なわれるおそれがある。
また、本発明の軽油組成物の３０℃における動粘度は６．０ｍｍ2／ｓ以下であることが好ましく、５．５ｍｍ2／ｓ以下であることがより好ましく、５．０ｍｍ2／ｓ以下であることがさらに好ましく、４．５ｍｍ2／ｓ以下であることがさらにより好ましい。当該動粘度が６．０ｍｍ2／ｓを超えると、燃料噴射システム内部の抵抗が増加して噴射系が不安定化し、排出ガス中のＮＯｘ、ＰＭの濃度が高くなってしまう。
なお、ここでいう動粘度とは、ＪＩＳ Ｋ ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定される動粘度を意味する。
【００６２】
本発明の軽油組成物におけるセタン価は、好ましくは４８以上であり、より好ましくは５０以上であり、さらに好ましくは５２以上であり、さらにより好ましくは５４以上である。セタン価が４８に満たない場合には、排出ガス中のＮＯｘ、ＰＭ及びアルデヒド類の濃度が高くなりやすい。なお、ここでいうセタン価とは、ＪＩＳ Ｋ ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」の「７．セタン価試験方法」に準拠して測定されるセタン価を意味する。
【００６３】
本発明の軽油組成物のセタン指数は４５以上であることが好ましい。セタン指数が４５に満たない場合には、排出ガス中のＰＭ、アルデヒド類、あるいはさらにＮＯｘの濃度が高くなる傾向にある。また、同様の理由により、セタン指数は４７以上であることがより好ましく、５０以上であることがさらに好ましい。
なお、本発明でいうセタン指数とは、ＪＩＳ Ｋ ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」の「８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」によって算出される価を意味する。ここで、上記ＪＩＳ規格におけるセタン指数は、一般的にはセタン価向上剤を添加していない軽油に対して適用されるが、本発明ではセタン価向上剤を添加した軽油組成物についても上記「８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」を適用し、当該算出方法により算出される値をセタン指数として表す。
【００６４】
本発明の軽油組成物における芳香族分含有量は、ＮＯｘ及びＰＭ低減の観点から、好ましくは１０容量％以下、より好ましくは８容量％以下、さらに好ましくは５容量％以下である。
また、当該芳香族分のうち２環以上の芳香族分含有量は、１容量％以下であることが好ましく、より好ましくは０．５容量％以下、さらに好ましくは０．２容量％以下である。当該２環以上の芳香族分含有量が前記上限値を超えると、排ガス中のＮＯｘ、ＰＭ排出量が増加し、環境負荷の低減効果が不十分となる。
【００６５】
本発明の軽油組成物における飽和分含有量は、排出ガス中のＰＭ及びＮＯｘの各濃度を低下させる点で、好ましくは６０容量％以上、より好ましくは６５容量％以上、さらに好ましくは７０容量％以上、最も好ましくは７５容量％以上であることが望ましい。また、飽和分含有量の上限に関しては特に制限はないが、本発明の軽油組成物がＪＩＳ２号軽油に相当する蒸留性状を有する場合には、低温始動性および低温運転性を良好に維持する点から、飽和分含有量は好ましくは９５容量％以下、より好ましくは９０容量％以下、さらにより好ましくは８５容量％以下であることが望ましいが、軽油組成物中のナフテン分含有量が２０容量％以上の場合はこの限りではない。ここで、本発明でいう飽和分には、ノルマルパラフィン類、イソパラフィン類及びナフテン類が包含される。
【００６６】
本発明の軽油組成物において、ナフテン分含有量は、排ガス性能への影響の点から、ナフテン分含有量は９５容量％以下であることが好ましく、９０容量％以下であることがより好ましく、８５容量％以下であることがさらに好ましく、８０容量％以下であることが最も好ましい。また、当該ナフテン分含有量は、燃費及び出力改善の面から３０容量％以上であることが好ましく、３５容量％以上であることがさらに好ましい。
【００６７】
本発明の軽油組成物におけるオレフィン分含有量は、本発明の軽油組成物の安定性の点から、好ましくは１容量％以下、より好ましくは０．５容量％以下である。なお、本発明でいう飽和分含有量（容量％）、オレフィン分含有量（容量％）、芳香族分含有量（容量％）及び２環以上の芳香族分含有量（容量％）とは、それぞれ社団法人石油学会から発行されている石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「炭化水素タイプ試験法−高速液体クロマトグラフ法」に準拠して測定される値を意味する。また、本発明でいうナフテン分含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７８６「Standard Test Method for Hydrocarbon Types Analysis of Gas-Oil Saturates Fractions by High Ionizing Voltage Mass Spectrometry」に準拠して測定されるナフテン分の容量百分率（容量％）を意味する。
【００６８】
本発明の軽油組成物は、ＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）が好ましくは４６０μｍ以下、より好ましくは４４０μｍ以下、さらに好ましくは４２０μｍ以下、さらにより好ましくは４００μｍ以下となる潤滑性能を有することが望ましい。ＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）が４６０μｍを超える場合は、特に分配型噴射ポンプを搭載したディーゼルエンジンにおいて、運転中のポンプの駆動トルク増、ポンプ各部の摩耗増を引き起こし、排ガス性能、微小粒子性能の悪化のみならずエンジン自体が破壊される恐れがある。また、高圧噴射が可能な電子制御式燃料噴射ポンプにおいても、摺動面等の摩耗が懸念される。
なお、本発明でいうＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）とは、社団法人石油学会から発行されている石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−５０−９８「軽油−潤滑性試験方法」により測定される値を意味する。
【００６９】
本発明の軽油組成物においては、灰分の含有量が０．０１質量％未満であることが好ましい。灰分の含有量が前記上限値を超えると、エンジンでの燃焼過程中に灰分がＰＭの核となり、ＰＭ全体の量及びナノ粒子の量が増加してしまう。また、灰分のまま排出された場合であっても、灰分が排ガス後処理装置に堆積してしまい、後処理装置の性能低下を招いてしまうことがある。さらには、燃料噴射系に対する悪影響も考えられる。
なお、本発明でいう灰分とは、ＪＩＳ Ｋ ２２７２「原油及び石油製品の灰分並びに硫酸灰分試験方法」によって測定される値を意味する。
【００７０】
また、本発明の軽油組成物における流動点は、低温始動性ないしは低温運転性の観点、並びに電子制御式燃料噴射ポンプにおける噴射性能維持の観点から、−７．５℃以下であることが好ましく、−１０℃以下であることがより好ましく、―１５℃以下であることがさらに好ましく、−２０℃以下であることが最も好ましい。ここで流動点とは、ＪＩＳ Ｋ ２２６９「原油及び石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法」により測定される流動点を意味する。
【００７１】
本発明の軽油組成物は、その目詰まり点については特に限定条件はない。しかし、一般的には組成物の目詰まり点は、ディーゼル車のプレフィルタ閉塞防止の点から、−５℃以下であることが好ましく、−８℃以下であることがより好ましく、−１２℃以下であることがさらにより好ましく、−１９℃以下であることが最も好ましい。ここで目詰まり点とはＪＩＳ Ｋ ２２８８「軽油−目詰まり点試験方法」により測定される目詰まり点を指す。
【００７２】
本発明の軽油組成物においては、貯蔵安定性の点から、酸化安定性試験後の全不溶解分が２．０ｍｇ／１００ｍＬ以下であることが好ましく、１．０ｍｇ／１００ｍＬ以下であることがより好ましく、０．５ｍｇ／１００ｍＬ以下であることがさらに好ましく、０．３ｍｇ／１００ｍＬ以下であることがさらにより好ましく、０．１ｍｇ／１００ｍＬ以下であることが最も好ましい。なお、ここでいう酸化安定性試験とは、ＡＳＴＭ Ｄ２２７４−９４に準拠して、９５℃、酸素バブリング下、１６時間の条件で実施するものである。また、ここでいう酸化安定性試験後の全不溶解分とは、前記酸化安定性試験に準拠して測定される値を意味する。
【００７３】
本発明の軽油組成物は、貯蔵安定性、部材への適合性の点から、上記酸化安定性試験後の過酸化物価は、好ましくは１０質量ｐｐｍ以下、より好ましくは５質量ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２質量ｐｐｍ以下、さらにより好ましくは１質量ｐｐｍ以下である。なお、ここでいう過酸化物価とは石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−４６−９６に準拠して測定される値を意味する。
本発明の軽油組成物には、全不溶解分や過酸化物価を低減するために、酸化防止剤や金属不活性剤等の添加剤を適宜添加することができる。
【００７４】
また、本発明における軽油組成物における導電率は特に限定されないが、安全性の点から５０ｐＳ／ｍ以上であることが好ましい。
本発明の軽油組成物には、導電率を改善するために、適宜帯電防止剤等を添加することができる。なお、ここでいう導電率とは、ＪＩＳ Ｋ ２２７６「石油製品−航空燃料油試験方法」に準拠して測定される値を意味する。
【００７５】
本発明の軽油組成物において、体積弾性率は１２５０ＭＰａ以上１６００ＭＰａ以下であることが好ましい。
一般に、軽油のような圧縮性のある流体に高い圧力を加えた場合、雰囲気の温度、圧力に応じて流体が圧縮し、その結果、流体の密度（流量あたりの体積）が変化する。本発明では、このような流体の圧縮弾性率を体積弾性率（単位：ＭＰａ）と定義している。
例えばディーゼル燃料噴射を想定した場合、燃料流体の体積弾性率は、燃料がおかれている雰囲気の温度や圧力、さらには燃料自体の物理特性や組成に応じて一定の割合で変化する。従って、電子制御式燃料噴射ポンプのように、高圧で高精度な噴射特性を有する噴射系において、設定通りの燃料噴射量や噴射率を維持するためには、体積弾性率が安定した数値を示す燃料が必要である。この体積弾性率の安定化がＰＭ全体及びナノ粒子、あるいはさらにＮＯｘ等の低減に繋がる
。
【００７６】
かかる理由により、本発明の軽油組成物では、その体積弾性率の上限値は１６００ＭＰａ以下であることが好ましく、１５５０ＭＰａ以下であることがより好ましく、１５００ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、１４５０ＭＰａ以下であることが最も好ましい。また当該体積弾性率の下限値は１２５０ＭＰａ以上であることが好ましく、１３００ＭＰａ以上であることがより好ましく、１３５０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。
【００７７】
なお、体積弾性率は単一の燃料物理特性、組成によって支配されるものではなく、複数の物理特性、組成の影響を複合的に受けた結果として定義されるものであるため、他の物理特性、組成と並行して捉えるべき燃料特性と考えることが、技術的見地から妥当である。
【００７８】
ここで、軽油組成物の体積弾性率の測定方法について説明する。図１は体積弾性率測定装置の一例を示す概略構成図である。図１中、定容容器１の上面には定容容器１内に連通するように供給弁２が設けられており、供給弁２の所定の位置には排出弁３が接続されている。また、定容容器１の側面には温度センサ４及び圧力センサ５、定容容器１の下面にはピストン６がそれぞれ定容容器１内に連通するように設けられている。ここで、定容容器１及びピストン６は、雰囲気の温度及び圧力が所定量変化したときに、その容量変化が燃料の体積変化に比べて十分に小さい材料及び構造からなるものである。
図１に示した測定装置を用いる場合、先ず、測定対象である軽油組成物１００を供給弁２から定容容器１内に導入し、定容容器１内を軽油組成物で充満させる。次に、ピストン６により定容容器１内の容積を変化させる。このとき、軽油組成物はその圧縮弾性特性に従って圧縮されるので、結果として定容容器１内の圧力が変化することになる。この圧縮工程の際の温度及び圧力を温度センサ４及び圧力センサ５で測定し、得られた測定値に基づいて体積弾性率を算出することができる。
【００７９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の軽油組成物は、過渡運転時におけるエンジンから排出される窒素酸化物、炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、粒子状物質（ＰＭ）、微小粒子、ナノ粒子、アルデヒド類の低減、排ガス後処理装置の負荷の低減、燃費の向上、運転性及び加速性の向上、燃料噴射ポンプの駆動力の低減、エンジン運転時の騒音の低減が図られ、なおかつエンジン始動性に優れ、酸化安定性に優れ、部材への影響を少なくすることができる。
【００８０】
【実施例】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００８１】
（実施例１〜３および比較例１〜２）
直留軽油および水素化精製油を、それぞれ表１に示す条件で水素化処理して、深度水素化精製軽油の原料油となる水素化精製油、深度水素化精製軽油−１および深度水素化精製軽油−２を得た。深度水素化精製軽油−１および深度水素化精製軽油−２の性状を表２に示す。また、実施例および比較例で軽油組成物の基材として使用した水素化精製軽油、水素化分解軽油、合成軽油、深度水素化精製灯油および水素化精製灯油の性状も表２に併記した。
【００８２】
各種基材および添加剤を配合して表３に示す軽油組成物を調製した（実施例１〜３及び比較例１〜２）。
なお、使用した添加剤は以下のとおりである。
潤滑性向上剤：リノ−ル酸を主成分とするカルボン酸混合物
清浄剤：オレイン酸を主成分とするカルボン酸混合物とオレイルアミンとの反応生成物
低温流動性向上剤：エチレン−酢酸ビニル共重合体
【００８３】
調合した軽油組成物の調合比率、及びこの調合した軽油組成物に対して、１５℃における密度、３０℃における動粘度、硫黄分含有量、蒸留性状、飽和分、オレフィン分、芳香族分含有量、１環及び２環以上の芳香族分含有量、ナフテン分含有量、セタン指数及びセタン価、流動点、目詰まり点、体積弾性率、灰分、酸化安定性試験後の全不溶解分、過酸化物価、導電率、潤滑性評価指標である摩耗痕径を測定した結果を表３に示す。
【００８４】
なお、燃料油の性状は以下の方法により測定した。
密度は、ＪＩＳ Ｋ ２２４９「原油及び石油製品の密度試験方法並びに密度・質量・容量換算表」により測定される密度を指す。
動粘度は、ＪＩＳ Ｋ ２２８３「原油及び石油製品−動粘度試験方法及び粘度指数算出方法」により測定される動粘度を指す。
硫黄分含有量は、ＪＩＳ Ｋ ２５４１「硫黄分試験方法」により測定される軽油組成物全量基準の硫黄分の質量含有量を指す。
蒸留性状は、全てＪＩＳ Ｋ ２２５４「石油製品−蒸留試験方法」によって測定される値である。
飽和分、オレフィン分、芳香族分含有量は、社団法人石油学会により発行されている石油学会法ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７「炭化水素タイプ試験方法−高速液体クロマトグラフ法」に準拠して測定される芳香族分含有量の容量百分率（容量％）を意味する。
ナフテン分含有量は、ＡＳＴＭ Ｄ２７８６「Standard Test Method for Hydrocarbon Types Analysis of Gas-Oil Saturates Fractions by High Ionizing Voltage Mass Spectrometry」に準拠して測定されるナフテン分の容量百分率（容量％）を意味する。
【００８５】
セタン指数は、ＪＩＳ Ｋ ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」の「８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」によって算出した価を指す。なお、上記ＪＩＳ規格におけるセタン指数は、セタン価向上剤を添加したものに対しては適用されないが、本発明ではセタン価向上剤を添加したもののセタン指数も、上記「８．４変数方程式を用いたセタン指数の算出方法」によって算出した値を表すものとする。
セタン価は、ＪＩＳ Ｋ ２２８０「石油製品−燃料油−オクタン価及びセタン価試験方法並びにセタン指数算出方法」の「７．セタン価試験方法」に準拠して測定されるセタン価を意味する。
流動点は、ＪＩＳ Ｋ ２２６９「原油及び石油製品の流動点並びに石油製品曇り点試験方法」により測定される流動点を指す。
目詰まり点は、ＪＩＳ Ｋ ２２８８「軽油−目詰まり点試験方法」により測定される目詰まり点を指す。
体積弾性率は前記試験方法で測定した値を意味する。
灰分は、ＪＩＳ Ｋ ２２７２「原油及び石油製品の灰分並びに硫酸灰分試験方法」によって測定される値を意味する。
【００８６】
酸化安定性試験後の全不溶解分とは、ＡＳＴＭ Ｄ２２７４−９４に準拠して、９５℃、酸素バブリング下、１６時間の条件で測定される値を意味する。
過酸化物価とは、石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−４６−９６に準拠して測定される値を意味する。
導電率とは、ＪＩＳ Ｋ ２２７６「石油製品−航空燃料油試験方法」に準拠して測定される値を意味する。
潤滑性能およびＨＦＲＲ摩耗痕径（ＷＳ１．４）とは、社団法人石油学会から発行されている石油学会規格ＪＰＩ−５Ｓ−５０−９８「軽油−潤滑性試験方法」により測定される潤滑性能を指す。
【００８７】
実施例および比較例で使用した軽油組成物は、表３に示すとおり、数種の軽油基材を特定の配合割合で調合したものである。
表３から明らかなように、９０％留出温度（Ｔ９０）、１５℃における密度及び硫黄分含有量が、いずれも本発明で規定される範囲内である深度水素化精製軽油を所定量使用した実施例１〜３においては、硫黄分が５質量ｐｐｍ以下である軽油組成物を容易にかつ確実に得ることができる。一方、上記特定の深度水素化精製軽油を用いずに軽油組成物を調製した比較例１〜２においては、本発明の目的とする軽油組成物を容易に得ることができない。
【００８８】
次に実施例１〜３及び比較例１〜２の各軽油組成物を用いて、以下に示す各種試験を行った。全ての試験結果を表４に示す。表４の結果から分かるように、実施例１〜３の軽油組成物は、比較例１〜２の軽油組成物に比べ、排ガス排出量および粒子個数が少なく、後処理装置性能改善効果、エンジン全負荷出力、燃費、加速性能、噴射ポンプ駆動力、騒音、低温始動性、高温始動性、ゴム膨潤性能に優れていることが明らかである。
【００８９】
なお、エンジン単体試験に係わる試験方法は、旧運輸省監修新型自動車審査関係基準集別添２９「ディーゼル自動車１３モード排出ガス測定の技術規準」に準拠し、車両試験に係わる試験方法は、同別添２７「ディーゼル自動車１０・１５モード排出ガス測定の技術基準」に準拠している。
【００９０】
（車両排ガス試験、燃費試験）
下記に示すディーゼルエンジン搭載車両（車両１）を用いて、ＮＯｘ、ＴＨＣ、ＣＯ、ＰＭ、ＣＯ2、アルデヒド類及び燃費の測定を行った。ＰＭは全量希釈トンネルにて希釈した排ガスを炭化フッ素被膜ガラス繊維フィルタで、またアルデヒド類はＤＮＰＨカートリッジを使用して捕集、分析した。試験モードは、図２に示す実走行を模擬した過渡運転モードで行い、各排ガス成分は試験モード１ｋｍあたりの排出量として算出し、比較例１の燃料を供試した場合の結果を１００として、各結果を相対的に比較、定量化した。燃費は試験モード中に消費した燃料容積流量を燃料温度補正し、重量値に置き換えた値について、比較例１の燃料を供試した場合の結果を１００として、各結果を相対的に比較、定量化した。
【００９１】
（車両諸元）：車両１
エンジン種類：インタークーラー付過給直列４気筒ディ−ゼル
排気量 ：３Ｌ
圧縮比 ：１８．５
最高出力 ：１２５ｋＷ／３４００ｒｐｍ
最高トルク：３５０Ｎｍ／２４００ｒｐｍ
規制適合 ：平成９年度排ガス規制適合
車両重量 ：１９００ｋｇ
ミッション：４ＡＴ
排ガス後処理装置：酸化触媒
【００９２】
（微小粒子測定）
粒子数の測定の際には、図３に示す走査型モビリティ粒径分析装置を使用し、粒子の粒径ごとに分離と粒子数の検出を行った。すなわち、図３に示した装置において、希釈された排ガスサンプルを通す流路には、その上流から順に、荷電分布制御部ａ、分級部ｂ、粒子数計測部ｃが設けられている。希釈された排ガス中の微小粒子は、荷電分布制御部ａで平衡荷電分布状態となり、分級部ｂで粒子それぞれの電気移動度に従い分級（分離）される。そして、粒子数計測部ｃにおいて、粒径ごとに分離された粒子が計測される。
試験は、排ガス試験と同様に車両１を図２に示す試験モードで運転し、上記装置にて試験期間中に捕集された粒子を、総粒子数と直径１００ｎｍ以下の粒子（ナノ粒子）とに区分し、比較例１の燃料を供試した場合の結果を１００として、各結果を相対的に比較、定量化した。
【００９３】
（排ガス後処理装置の性能改善効果判定試験）
下記エンジン１に排ガス後処理装置として、フィルタ部に酸化触媒機能を有する連続再生式ＤＰＦを装着し、試験を行った。試験はディーゼル１３モード（以降Ｄ１３モードと表示）で規定される４０％回転数、６０％回転数において、負荷をそれぞれ０％から１００％まで階段状に変化させ、その時のエンジン背圧並びに後処理装置前後の差圧を測定し、背圧および差圧の変化、並びに後処理装置に堆積したＰＭ量と再生が必要になるまでの連続使用時間等を鑑みて、排ガス後処理装置の性能改善効果の判定を行った。
なお、各判定の基準は以下の通りであるが、最終安定結果はこれらの結果ならびに従来までの知見を総合して判断している。また、排ガス後処理装置の連続再生機能に問題は見られなかったことも判定の際加味している。
エンジン背圧 ：各運転条件での背圧が試験開始時より３０ｋＰａ以上上昇した場合かつ、その後３０分以上条件を保持しても低下しなかった場合を背圧不合格とする。
後処理装置前後差圧：各運転条件での前後差圧が開始時より３０ｋＰａ以上上昇した場合かつ、その後３０分以上条件を保持しても低下しなかった場合を前後差圧不合格とする。
連続使用時間 ：開始時から背圧上昇が１００ｋＰａとなるまでの時間
背圧、前後差圧の判定で不合格となったものに対して適用する。
【００９４】
（エンジン諸元）：エンジン１
エンジン種類：自然吸気直列４気筒ディ−ゼル
排気量 ：５Ｌ
圧縮比 ：１９
最高出力 ：１１０ｋＷ／２９００ｒｐｍ
最高トルク：３６０Ｎｍ／１７００ｒｐｍ
規制適合 ：平成６年排ガス規制適合
【００９５】
（エンジン全負荷出力）
上記エンジン１を用いて、ディーゼル１３モードに規定される回転数（４０％、６０％、８０％回転数）の３点に対する全負荷（アクセル開度全開）運転を行い、その時の最大トルク値を測定した。結果は、比較例１の燃料を供試した場合の結果を１００として、各結果を相対的に比較すると共に、３つの回転数条件ごとの結果を平均化して評価した。
【００９６】
（車両運転性能・加速性能評価）
環境温度２５℃、環境湿度６０％一定に保持したシャーシダイナモメータ（勾配条件：５％）上で、上記ディーゼルエンジン搭載車両（車両１）を用いて評価した。試験は車両を十分に暖機走行させた後、４０ｋｍ／ｈ定速条件で保持し、所定の時間後スロットル（アクセル）全開運転させ、６０ｋｍ／ｈに達するまでの時間を測定し、車両運転性能及び加速性能の改善効果判定を行った。
【００９７】
（噴射ポンプ駆動力測定）
噴射ポンプの駆動力測定は、下記のディーゼルエンジン（エンジン２）を用いて、エンジンベンチにて行った。エンジン設置後、噴射ポンプの駆動用ベルト等を外し、噴射ポンプ単体での駆動トルクを測定する。トルクは５回測定し、その平均値を駆動トルク値として使用する。その後、試験燃料を使用して、４２００ｒｐｍ、全負荷で６時間連続運転する。運転後、再度噴射ポンプ単体での駆動トルクを測定し、初期値との差を駆動トルク増加量として定義する。結果は、比較例１の燃料を供試した場合の結果を１００として、各結果を相対的に比較、定量化した。
【００９８】
（エンジン諸元）：エンジン２
エンジン種類：自然吸気直列４気筒副室式ディ−ゼル
排気量 ：２Ｌ
圧縮比 ：２２
最高出力 ：５６ｋＷ／４８００ｒｐｍ
最高トルク：１３０Ｎｍ／２８００ｒｐｍ
噴射ポンプ：機械式分配型噴射ポンプ
【００９９】
（騒音測定）
エンジン騒音はＪＩＳ Ｄ １６１６−１９９５「自動車−排気系の騒音試験方法」に準拠して行った。マイクロホンはエンジンの第１シリンダ横５０ｃｍの位置（吸気側）及び第４シリンダ横５０ｃｍの位置（吸気側）で、シリンダブロックとシリンダヘッドとの境目の高さに設置した。
試験は、上記エンジン１を用いて行い、エンジンを停止させた状態での暗騒音を測定し、その後十分の暖機の後にディーゼル１３モード中の１０モード目（６０％回転数、８０％負荷）の定常条件で運転し、１０回の測定を行った。このとき測定された最大騒音レベルｄＢ（Ａ）を平均化して指標とする。比較例１の燃料を供試した場合のこの指標を１００として、各燃料での結果を相対的に比較、定量化した。
【０１００】
（低温始動性）
環境温度の制御が可能なシャーシダイナモメータ上で、室温で、▲１▼供試ディーゼル自動車の燃料系統を評価燃料でフラッシング(洗浄)、▲２▼フラッシング燃料の抜き出し、▲３▼メインフィルタの新品への交換、▲４▼燃料タンクに評価燃料の規定量（供試車両の燃料タンク容量の１／２）の張り込みを行う。その後、▲５▼環境温度を室温から５℃まで急冷し、▲６▼５℃で１時間保持した後、▲７▼１℃／ｈの冷却速度で所定の温度（−１２、−１４℃）に達するまで徐冷し、▲８▼所定の温度で1時間保持した後、エンジンを始動させる。１０秒間のクランキングを３０秒間隔で２回繰り返しても始動しない場合は不可（×）、クランキングを２回繰り返す間でエンジンが始動した場合は可（◯）とした。
【０１０１】
（高温始動性試験）
高温始動性を確認するため、以下の手順に従い、環境温度及び湿度の制御が可能なシャーシダイナモメータ上で、下記ディーゼルエンジン搭載車両（車両２）を用いて評価した。試験は、車両に供試燃料を１５Ｌ給油し、その後エンジンを始動させアイドリングにて保持する。環境温度を後述する試験温度に設定して試験室内温度を安定させ、アイドリング中の車両の燃料噴射ポンプ出口温度が安定した時点でエンジンを停止させる。その後、５分間放置し、エンジンを再始動させる。この時、エンジンが正常に始動した場合は、環境温度を一段階上昇させた次の試験温度に設定し、前述の試験操作を繰り返す。試験温度は２５℃、３０℃、３５℃とし、２５℃から試験を開始する。正常に始動した場合を合格（○）、始動しなかった場合を不合格（×）とする。
【０１０２】
（車両諸元）：車両２
エンジン種類：インタークーラー付過給直列４気筒ディ−ゼル
排気量 ：３．２Ｌ
圧縮比 ：１７
最高出力 ：１３０ｋＷ／３８００ｒｐｍ
最高トルク：３８０Ｎｍ／２０００ｒｐｍ
規制適合 ：平成１０年排ガス規制適合
車両重量 ：２１５０ｋｇ
ミッション：４ＡＴ
排ガス後処理装置：酸化触媒
【０１０３】
（ゴム膨潤試験）
エンジン部品のＯ−リング等で使用されているゴム部材に対する影響を確認するため、以下に示す手順で浸せき試験を行った。ゴムを構成している化合物の１つであるアクリロニトリルが結合アクリロニトリル質量中心値として、全体の２５％以上３５％以下であるニトリルゴム（中ニトリルゴム）を評価対象のゴム部材とし、ＭＩＬ Ｒ６８５５に準拠して試験燃料を１００℃に加熱、保持し、その中に試験ゴム部材を７０時間浸せきさせる。評価は７０時間後の試験ゴム部材の体積変化で比較、定量化する。判定は試験前後における体積変化率絶対値が±２０％以上の場合を不合格（×）とし、±１０％以上±２０％以内の場合をボーダーライン（△）、±１０％以内の場合を合格（○）とする。
【０１０４】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【図面の簡単な説明】
【図１】軽油組成物の体積弾性率の測定に使用される装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】排ガス試験における試験モードを示す図である。
【図３】粒子数の測定に使用する走査型モビリティ粒径分析装置の概略図である。
【符号の説明】
１ 定容容器
２ 供給弁
３ 排出弁
４ 温度センサ
５ 圧力センサ
６ ピストン
１００ 軽油組成物
ａ 荷電分布制御部
ｂ 分級部
ｃ 粒子数計測部
Claims (1)
- 硫黄分含有量５質量ｐｐｍ以上１０質量ｐｐｍ以下、沸点範囲１５０℃以上３８０℃以下の石油系炭化水素の水素化精製油を原料油として、水素化触媒の存在下で水素化処理することによって得られる９０％留出温度が２００℃以上３８０℃以下、１５℃における密度が７８０ｋｇ／ｍ３以上８７０ｋｇ／ｍ３以下、硫黄分含有量が５質量ｐｐｍ以下、ナフテン分含有量が３０容量％以上且つ芳香族分含有量が１０容量％以下である深度水素化精製軽油を２０容量％以上含有し、硫黄分含有量が５質量ｐｐｍ以下、５０％留出温度が２５０℃以上３１０℃以下、ナフテン分含有量が３０容量％以上であることを特徴とする軽油組成物。
Priority Applications (1)
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Publications (2)
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