JP5184881B2 - 原油由来のディーゼル燃料及びガストゥーリキッドディーゼル燃料のブレンド - Google Patents
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Description
本発明は、原油由来のディーゼル燃料及びガストゥーリキッド(GTL)ディーゼル燃料のブレンドに関する。
合成燃料、例えばGTL(ガストゥーリキッド)ディーゼル燃料は、近年において顕著に関心が高まってきた。これらは、ごくわずかな硫黄及び芳香族化合物を有する非常に清浄な燃料と考えられ、無臭であり、及び>70のセタン価を有する。
本特許明細書における例において使用された該GTLディーゼル燃料は、Sasol Slurry Phase Distillate(Sasol SPD(登録商標))法を用いて製造されたものであり、該方法は図1において概略的に示したように3つの工程段階から成る。
第1の段階において、自己熱改質法(auto−thermal reforming process)が使用され、天然ガスをCO及びH2の混合物である合成ガスに転換する。第2の段階において、該合成ガスは、Fischer−Tropsch法により、パラフィン系炭化水素を主に含んだいわゆる合成石油に転換される。この合成石油は、最初にワックス及び蒸留物の形態にあり、これはさらに第3の段階である緩やかな水素化処理を用いた製品精製段階において精製され、通常の燃料の規格を満足する製品、例えばディーゼル燃料及び灯油を生成する。
本発明は、15℃で0.85kg/lより低い密度、10mg/kgより少ない硫黄含量、5質量%より少ない多環芳香族含量、及び51から60のセタン価を有する原油由来のディーゼル燃料、並びに15℃で0.78kg/lより低い密度、1mg/kgよりも少ない硫黄含量、0.1質量%よりも少ない多環芳香族、及び65より高いセタン価を有するガストゥーリキッド(GTL)ディーゼル燃料の両方を、1:99から99:1の範囲の容積比率において含み、及び1.8:1と2.1:1の間のH:Cモル比率を有する、ディーゼル燃料組成物を提供する。
該ディーゼル燃料組成物は、5質量%より少ない多環芳香族を有しても良い。
該原油由来ディーゼル燃料は、EN590規格を満たす燃料であって良い。
該容積比率の範囲は、1:9から9:1であってよい。
該容積比率の範囲は、1:5から5:1であってよい。
該H:Cモル比率は、1.85:1から2.05:1であってよい。
該H:Cモル比率は、1.9:1から2.00:1であってよい。
該ディーゼル燃料組成物は、180℃から220℃のASTM D86 10%蒸留温度を有してよい。
該ASTM D86 10%蒸留温度は、200℃から215℃であってよい。
該ディーゼル燃料組成物は、60℃と80℃の間、典型的には65℃から78℃の引火点を有してよい。
該ディーゼル燃料組成物は、15℃で0.77kg/lから0.84kg/lの密度を有してよい。
該ディーゼル燃料組成物は、15℃で、約0.8kg/lから約0.82kg/lの密度を有してよい。
該ディーゼル燃料組成物は、42,500kJ/kgから43,800kJ/kg、通常は43,100kJ/kgから43,600kJ/kg、典型的には43,200kJ/kgから43,500kJ/kgの低位発熱量を有してもよい。
NOx及び煤煙の両者の排出における削減は、原油由来ディーゼル燃料中における該GTLディーゼルのブレンド比率により示されたものよりも大きなものが得られるであろう。
従って、純正のGTLディーゼル燃料について得られるNOx及び煤煙排出の両者における削減量である70%を超える値は、1:1 GTL:原油由来ディーゼル比率について得られるであろう。
純正のGTLディーゼルについて得られるNOx及び煤煙排出の両者における削減量の40%を超える値は、1:4 GTL:原油由来ディーゼル比率について得られるであろう。
いくつかの態様において、NOxにおける削減量は最小となるかもしれないが、しかしながら、該NOxは、本発明に従うGTLディーゼルの使用により削減されるであろう。
該組成物の特性及び該成分のブレンド比率は、該組成物に関して上で述べた通りである。
排気物質及びエンジン性能におけるGTLディーゼル燃料ブレンドの効果を検討した。EUディーゼル燃料を、該ブレンドに対する基本原料とすることに加えて、参照燃料として用いた。本研究において使用された試験燃料の特性が、表1において示される。
純正なGTLディーゼル燃料に関して、HC及びCO排出に対する>90%の予想外の高い削減量が得られた。50%ブレンドに対するCO及びHCの削減量は、大体ブレンド比率に対応した。NOx排出はわずかに削減され、50%ブレンドは、純正なGTLディーゼル燃料の削減量の約半分を再度示した。HC+NOxのデータに関しても同様である。
PM排出は、GTLディーゼルを用いて、最大で30%削減された。驚くべきことに、強い非直線的な特徴が、50%ブレンド(EU50)について明らかとなり、これは約22%の削減を示した。
GTLディーゼルが、試験をした全てのEGR比率に対する、煤煙排出及びNOxの両方に関して、顕著な削減を提供することが明らかである。NOx値の低下に対する煤煙排出の増加は、予想されたパターンに従い、及び選択可能であるソフトウェアの較正に関する広い範囲を可能とした。EU50ブレンドの強い非直線性の挙動はさらに明確であり−この燃料が、純正なGTLディーゼル燃料とほとんど同じ利点を示すことは、驚くべきことである。
5つの定常状態の試験点で測定されたデータを使用し、NEDC試験サイクルに関する排出を予測した。実験的因子を使用し、定常状態と一時的なエンジン運転の間の相違を明らかにした。選択された動作点からの全ての結果を標準化し、及び図5において示す一つの全体のプロットに合わせ、各燃料に対する最適化した較正を用いて、NEDC試験における挙動を再現した。煤煙及びNOxにおいて、驚くべき大幅な削減が、GTLディーゼル燃料及びEU50及びEU80ブレンドに関して可能であると思われる。これら削減は、エンジンに対するハードウェアの変更を行うことなく可能である。
20%GTLブレンドが純正なGTLの煤煙/NOxの利点の約48%を回復するであろうと言うことに対して、50%GTLブレンドは該利点の約85%を回復するであろう。これまでに示された該結果が、単純かつコスト効果の高いソフトウェアの適合のみにより容易とされたことは、注目されるべきである。付加的なハードウェアの変更、例えば抽出方式及び/又は燃焼室の設計において考慮に入れる場合、さらなる向上が可能であろうことが予想される。
Claims (18)
- エンジン内で燃焼させた場合に、NOx及び煤煙の排出を削減するディーゼル燃料組成物を製造する方法であって、15℃で0.78kg/lより低い密度、1mg/kgより少ない硫黄含量、0.1質量%より少ない多環芳香族、及び65より高いセタン価を有するガストゥーリキッド(GTL)ディーゼル燃料を、少なくとも一つの、15℃で0.85kg/lより低い密度、10mg/kgより少ない硫黄含量、5質量%より少ない多環芳香族含量、及び51から60のセタン価を有する原油由来のディーゼル燃料と共に使用することを特徴とする方法。
- 該NOx及び煤煙の排出の削減量が、原油由来のディーゼルとの比較において、原油由来のディーゼル燃料中における、GTLディーゼルのブレンド比率に対して、非直線的に削減される、請求項1に記載の方法。
- GTL:原油由来のディーゼルの比率が1:1である場合の、NOx及び煤煙の排出の両者における削減量が、100%GTLディーゼル燃料を用いて得られる削減量の70%を越える、請求項1に記載の方法。
- GTL:原油由来のディーゼルの比率が1:4である場合の、NOx及び煤煙の排出の両者における削減量が、100%GTLディーゼル燃料を用いて得られる削減量の40%を越える、請求項1に記載の方法。
- 原油由来のディーゼルに対するGTLの比率が99:1から1:99であり、かつ該製造したディーゼル燃料組成物が、1.8:1及び2.1:1の間のH:Cモル比率を有する、請求項1に記載の方法。
- 該H:Cモル比率が、1.85:1から2.05:1である、請求項5に記載の方法。
- 該H:Cモル比率が、1.9:1から2.00:1である、請求項6に記載の方法。
- 15℃で0.85kg/lより低い密度、10mg/kgより少ない硫黄含量、5質量%より少ない多環芳香族含量及び51から60のセタン価を有する原油由来のディーゼル燃料、並びに15℃で0.78kg/lより低い密度、1mg/kgより少ない硫黄含量、0.1質量%より少ない多環芳香族及び65より高いセタン価を有するガストゥーリキッド(GTL)ディーゼル燃料の両者を、1:99から99:1の容積比率の範囲において含み、かつ1.8:1及び2.1:1の間のH:Cモル比率を有する、ディーゼル燃料組成物。
- 15℃で0.77kg/lから0.84kg/lの密度を有する、請求項8に記載のディーゼル燃料組成物。
- 15℃で0.8kg/lから0.82kg/lの密度を有する、請求項9に記載のディーゼル燃料組成物。
- 42,500kJ/kgから43,800kJ/kgの低位発熱量を有する、請求項8に記載のディーゼル燃料組成物。
- 43,100kJ/kgから43,600kJ/kgの低位発熱量を有する、請求項11に記載のディーゼル燃料組成物。
- 43,200kJ/kgから43,500kJ/kgの低位発熱量を有する、請求項12に記載のディーゼル燃料組成物。
- 10mg/kgより少ない硫黄を有する、請求項8に記載のディーゼル燃料組成物。
- 5質量%より少ない多環芳香族を有する、請求項8に記載のディーゼル燃料組成物。
- 請求項8に記載のディーゼル燃料組成物を含む、ディーゼル燃料のためのブレンドストック。
- 原油由来のディーゼル燃料を用いたエンジンの使用と比較した場合に、NOx及び煤煙の排出を削減するための、CIエンジンの操作方法であって、前記方法が前記エンジンの操作条件下において該エンジン中で、請求項8に記載するディーゼル燃料組成物を燃焼させることを含み、該エンジン中において燃焼されるGTL:原油由来のディーゼルの比率が1:1である場合のNOx及び煤煙の排出の両者における削減量が、100%GTLディーゼル燃料を該エンジン中で燃焼させた場合に得られる削減量の70%を越える方法。
- 該エンジン中で燃焼されたGTL:原油由来のディーゼルの比率が4:1である場合のNOx及び煤煙の排出の両者における削減量が、100%GTLディーゼル燃料を該エンジン中で燃焼させた場合に得られる削減量の40%を越える、請求項17に記載の方法。
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