JP4632738B2 - 無鉛ガソリン組成物およびその製造方法 - Google Patents
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本発明の無鉛ガソリン組成物は、全硫黄分が10質量ppm以下、オレフィン分が5〜30容量%、芳香族分が20〜40容量%、ジエン価が0.3g/100g以下、不飽和炭素数が全炭素数に占める割合が20〜45%、=CH2炭素数が全炭素数に占める割合が1%未満であって、かつリサーチ法オクタン価が89以上である。
本発明の無鉛ガソリン組成物の製造方法における分解ガソリン留分とは、石油留分、石油精製プロセス油、石油化学プロセス油、石炭液化油、オイルサンド、オイルシェール、ポリオレフィン類、プラスチック類、廃プラスチック等の炭化水素類をより分子量の小さい化合物に分解して得られる、おおよそ炭素数が4以上で沸点が250℃以下の範囲の留分を指す。分解ガソリン留分を得るためのプロセスとしては、接触分解プロセスや熱分解プロセスが代表的なものとして挙げられる。エチレンやプロピレン等のオレフィン類を得るためのナフサ、灯油、軽油等のクラッキングプロセスから副生するおおよそ炭素数が4以上で沸点が250℃以下の範囲の留分も、本発明の分解ガソリン留分として好ましく用いることができる。軽油や潤滑油の低温流動性を改善するために含まれるノルマルパラフィン化合物を選択的に分解する接触脱蝋プロセスから得られる脱蝋ガソリン留分も本発明の分解ガソリン留分として好ましく用いることができる。また、本発明では、2種以上の分解ガソリン留分を用いてよい。
本発明の無鉛ガソリン組成物の製造方法においては、分解ガソリン留分として接触分解ガソリン留分が代表的に用いられる。この接触分解ガソリン留分を製造するプロセスは、接触分解装置、原料油、運転条件を特に限定するものでなく、公知の任意の製造工程を採用できる。接触分解装置は、無定形シリカアルミナ、ゼオライトなどの触媒を使用して、軽油から減圧軽油までの石油留分のほか、重油間接脱硫装置から得られる間脱軽油、重油直接脱硫装置から得られる直脱重油、常圧残さ油などを接触分解して高オクタン価ガソリン基材を得る装置である。接触分解の原料油は、特にその硫黄分が4000質量ppm以下、より好ましくは2000質量ppm以下、さらには1000質量ppm以下、特には500質量ppm以下に水素化精製などにより低減した留分を用いることが好ましい。例えば、UOP接触分解法、フレキシクラッキング法、ウルトラ・オルソフロー法、テキサコ流動接触分解法などの流動接触分解法、RCC法、HOC法などの残油流動接触分解法などがある(石油学会編,石油精製プロセス,p.125-156,講談社サイエンティフィク(1998))。
本発明の無鉛ガソリン組成物の製造方法においては、分解ガソリン留分として重質油熱分解ガソリン留分も好ましく用いることができる。重質油熱分解ガソリン留分とは、重質油留分に熱を加えて、ラジカル反応を主体にした反応により得られるおおよそ炭素数が4以上で沸点が250℃以下の範囲の留分で、例えば、ディレードコーキング法、ビスブレーキング法あるいはフルードコーキング法(石油学会編,石油精製プロセス,p.193-208,講談社サイエンティフィク(1998))等により得られる留分をいう。
本発明の無鉛ガソリン組成物の製造方法の工程Aでは、分解ガソリン留分の全量または一部を、水素の存在下で、好ましくは、アルミナなどの無機多孔質担体に周期律表第8族元素から選ばれる少なくとも1種の金属を担持した触媒と接触させてジエン価および全炭素数に占める=CH2炭素の割合を減少させる。この工程では、ジエン含有量を低減するとともに、比較的RONが低い末端オレフィン化合物を比較的RONが高い内部オレフィン化合物に転化させる。通常、分解ガソリン留分は硫黄分を含むので、硫黄分に対する耐性の高いニッケルまたはコバルトを含む触媒が好ましい。触媒が含む第8族元素以外の活性成分元素に特に制約はないが、モリブデン、タングステン、リンは含ませてよい好ましい成分として挙げられる。反応条件としては、得られる分解ガソリン留分のジエン価を低下させ、かつ全炭素数に占める=CH2炭素の割合を低下させるが、オレフィンの水素化を著しく進めてRONを著しく低下させることがないように設定する必要がある。好ましい反応条件は、反応温度が40〜300℃、反応圧力が0〜4MPa、LHSVが1〜10h−1、水素/油比が1〜500NL/Lである。工程Aでは、分解ガソリン留分のジエン価を、好ましくは、0.5g/100g以下、さらに好ましくは、0.3g/100g以下、特には、0.1g/100g以下とする。また、工程Aでは、分解ガソリン留分の全炭素数に占める=CH2炭素の割合を、好ましくは、3%以下、さらに好ましくは、2.5%以下、特には、2%以下とする。さらに、工程Aでは、オレフィン分の減少を、好ましくは、10容量%以内、さらに好ましくは、5容量%以内、特には、3容量%以内とし、RONの低下を、1以内、好ましくは、0.5以内、さらに好ましくは、0.3以内、特には0.2以内とする。なお、工程Aを工程Bと同時に行う場合にあっては、分留して得られた各分解ガソリン留分の得率を加重平均して、上述のジエン価、全炭素数に占める=CH2炭素の割合、オレフィン分およびRONに関する好ましい条件を満たすことが好ましい。
また、本発明においてジエン価を低減する方法として、SHUプロセス(21st JPI Petroleum Refining Conference “Recent Progress in Petroleum Process Technology”,37(2002))やCD Hydroプロセス(NPRA 2001 Annual Meeting,AM-01-39(2001))も用いることができる。
分解ガソリン留分、特に、接触分解ガソリン留分は、比較的軽質な留分中にRONの高いオレフィン化合物を多く含む一方、硫黄分を多くは含まない。これに対して、比較的重質な留分中には、RONの高いオレフィン化合物を多くは含まない一方、硫黄分を多く含む。したがって、分解ガソリン留分、特に、接触分解ガソリン留分を無鉛ガソリン組成物の基材として有効利用するためには、基材とする軽質分解ガソリン留分の全硫黄分が十分に低い場合は、軽質分解ガソリン留分に対しては工程Cのような脱硫工程を施さないことが好ましい。それにより、軽質分解ガソリン留分のRON低下を抑制することができる。工程Bでは、好ましくは、重質分解ガソリン留分の10容量%留出温度が70〜130℃、さらに好ましくは、80〜120℃となるよう、軽質分解ガソリン留分と重質分解ガソリン留分とに分留する。無鉛ガソリン組成物への基材配合の自由度を高めるために、軽質分解ガソリン留分と重質分解ガソリン留分をさらに細分化して分留し、分解ガソリン留分を3つ以上の留分に分留しても構わない。そして、重質分解ガソリン留分に対しては、工程Cを適用することが好ましい。
工程Cは、工程Bで得られた重質分解ガソリン留分と水素化脱硫触媒とを高圧水素の存在下で接触させるものである。水素化脱硫触媒は、モリブデンまたはタングステンを含み、好ましくは、アルミナなどの無機多孔質担体にモリブデンまたはタングステンを担持したものである。触媒が含むモリブデンまたはタングステン以外の成分元素に特に制約はないが、コバルト、リン、カリウム、炭素、窒素は含ませてよい好ましい成分として挙げられる。好ましい反応条件は、反応温度150〜350℃、反応圧力0.1〜4MPa、LHSV1〜10h-1、水素/油比50〜1000NL/Lである。特に好ましい反応条件は、反応温度200〜300℃、反応圧力1〜2.5MPa、LHSV2〜6h-1、水素/油比100〜500NL/Lである。工程Cで得られる重質分解ガソリン留分の硫黄分は、好ましくは、10質量ppm以下、さらに好ましくは、5質量ppm以下である。
分解ガソリン留分は、含まれる硫黄化合物の分子量を大きくする処理(工程D)を行って工程Bの分留工程に供するか、あるいは工程Bの分留工程と同時に硫黄化合物の分子量を大きくする処理を行うことが好ましい。チオール類などの硫黄化合物の分子量を選択的に大きくすることにより、その含硫黄化合物の沸点が高くなるため、分留工程において、含硫黄化合物を重質分解ガソリン留分中に移行することができ、分留工程で得られる軽質分解ガソリン留分の硫黄分を低減することができる。
本発明の無鉛ガソリン組成物の製造方法で、分解ガソリン留分からガソリン基材を得るために、工程A〜工程Dの4つの工程を適用する場合、その工程の順序や複数の工程を同時に行うことによって様々なプロセスフローが可能であるが、特に好ましいプロセスフローとして、図1に(a)、(b)または(c)のブロック図で示すプロセスフローが例示される。(a)は、工程A〜工程Dの4つの工程をすべて別々に行う場合に好ましい。(b)は、工程Aと工程Dを同時に行う場合に好ましい。(c)は、工程A、工程Bおよび工程Dを同時に行う場合に好ましい。
ブレンド工程で混合される分解ガソリン留分以外に由来する他のガソリン基材としては、接触改質ガソリン基材、アルキレートガソリン基材、直留ナフサを脱硫処理した基材、異性化ガソリン基材、トルエン、キシレン及びメチルt−ブチルエーテル(MTBE)、エチルt−ブチルエーテル(ETBE)、エチルi−ブチルエーテル(EIBE)、t−アミルエチルエーテル(TAEE)、エタノール、メタノール等の含酸素ガソリン基材等、公知のガソリン基材を用いることができる。ブレンド工程で混合される他のガソリン基材は、硫黄分が20質量ppm以下であり、好ましくは10質量ppm以下、さらには3質量ppm以下、特には1質量ppm以下であることが好ましい。他のガソリン基材の硫黄分が20質量ppmを超えると、そのガソリン基材のブレンド工程での配合量が制約され、好ましくない。
さらに、本発明の無鉛ガソリン組成物には、当業界で公知の燃料油添加剤の1種または2種以上を必要に応じて配合することができる。これらの配合量は適宜選べるが、通常は添加剤の合計配合量を0.1質量%以下に維持することが好ましい。本発明のガソリンで使用可能な燃料油添加剤を例示すれば、フェノール系、アミン系などの酸化防止剤、シッフ型化合物、チオアミド型化合物などの金属不活性化剤、有機リン系化合物などの表面着火防止剤、コハク酸イミド、ポリアルキルアミン、ポリエーテルアミンなどの清浄分散剤、多価アルコール又はそのエーテルなどの氷結防止剤、有機酸のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩、高級アルコールの硫酸エステルなどの助燃剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤などの帯電防止剤、アゾ染料などの着色剤を挙げることができる。
Claims (6)
- 全硫黄分が10質量ppm以下、オレフィン分が5〜30容量%、芳香族分が20〜40容量%、ジエン価が0.3g/100g以下、不飽和炭素数が全炭素数に占める割合が20〜45%、炭素−炭素二重結合をもつCH2炭素(=CH2炭素)数が全炭素数に占める割合が1%未満であって、かつリサーチ法オクタン価が89以上である無鉛ガソリン組成物。
- リサーチ法オクタン価が92以上である請求項1に記載の無鉛ガソリン組成物。
- 分解ガソリン留分の全量または一部を、水素の存在下で、周期律表第8族元素から選ばれる少なくとも1種の金属を含む触媒と接触させてジエン価を減少させるとともに、全炭素数に占める=CH2炭素数の割合を全炭素数に占める不飽和炭素数の割合の減少よりも大きく減少させる工程(工程A)を含み、工程Aで得られた処理油が含まれた分解ガソリン留分に由来するガソリン基材を30容量%以上配合することを特徴とする全硫黄分が10質量ppm以下、オレフィン分が5〜30容量%、芳香族分が20〜40容量%、ジエン価が0.3g/100g以下、不飽和炭素数が全炭素数に占める割合が20〜45%、全炭素数に占める=CH2炭素の割合が1%未満であって、かつリサーチ法オクタン価が89以上である無鉛ガソリン組成物の製造方法。
- 分解ガソリン留分を分留する工程(工程B)を含み、工程Bで得られた重質分解ガソリン留分を水素の存在下でモリブデンまたはタングステンを含む触媒と接触させて重質分解ガソリン留分の全硫黄分を20質量ppm以下に低減する脱硫工程(工程C)を含むことを特徴とする請求項3に記載の無鉛ガソリン組成物の製造方法。
- 分解ガソリン留分に含まれる硫黄化合物の分子量を大きくする工程(工程D)を含むことを特徴とする請求項4に記載の無鉛ガソリン組成物の製造方法。
- 無鉛ガソリン組成物のリサーチ法オクタン価が92以上である請求項3〜5のいずれかに記載の無鉛ガソリン組成物の製造方法。
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