燃料油的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及在通过使燃料油燃烧获得动力的内燃机中有用的燃料油、使用该燃料 油的内燃机以及搭载了所述使用燃料油的内燃机的内燃机车（気動車）。
【背景技术】
[0002] 在使汽油等燃料油燃烧获得动力的内燃机、特别是汽车用发动机中，燃料油与空 气混合进行燃烧。空气中以78. 0%存在的氮分子在燃烧过程中生成一氧化氮、一氧化二氮 及其二聚体、二氧化三氮等氮氧化物（NOX)，有它们以不可忽视的量排出这一问题。并且所 述空气中所含的氮起到抑制利用氧的燃烧工作的作用，因此燃烧室中残留有未燃烧的烃， 它们可作为废气排出。为了降低Ν0Χ、总碳氢化合物（THC)的排出量，使用三元催化剂或NOX 吸附还原催化剂。
[0003] 但是，就三元催化剂而言，为了发挥其效果，在燃料油与空气的量满足理论空燃比 (化学计量）的同时必须进行严格的温度管理，还需要铂或铑等高价的贵金属。
[0004] 还已知以氢为燃料进行燃烧而获得动力的发动机（例如专利文献1和2)。该发动 机中，氢与氧和作为工作气体的氩气一起进行燃烧，具有非常高的热效率，同时不使用氮， 因此不必担心排出Ν0Χ。但是由于使用氢，爆炸的危险性高，操作时必须小心，无法简便地利 用。
[0005] 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开平11-93681号公报 专利文献2 :日本特开2009-68392号公报。
【发明内容】
[0006] 发明所要解决的课题 本发明人以前发现：通过在燃料油的燃烧中使用含65容量％以上的氧的气体代替以往 的空气，N0X、THC等废气的量降低（日本特愿2012-286942号）。本发明的目的是提供在这 样的通过燃烧获得动力的内燃机中有用的燃料油，其是NOX、THC等废气的量少的燃料油。
[0007] 解决课题的方案 本发明人发现：具有特定的组成和/或蒸馏性状的燃料油与含有65容量％以上的氧的 气体一起进行燃烧，则可实现上述目的。
[0008] 即，本发明提供一种燃料油，其在内燃机中使用，该内燃机具有适合燃料油和含65 容量％以上的氧的气体进行燃烧的燃烧室，所述燃料油满足选自下述（1)-(7)中之一所述 的条件。
[0009] (1)以燃料油总量为基准，含有60容量％以上烃油，以烃油总量为基准，饱和烃的 含量为30容量％以上，烯烃类烃的含量为35容量％以下，芳族烃的含量为50容量％以下； (2)以燃料油总量为基准，含有60容量％以上烃油，以烃油总量为基准，饱和烃的含量 为30容量％以上，烯烃类烃的含量为40容量％以下，芳族烃的含量为50容量％以下，蒸馏 的初馏点为21°C以上80°C以下，10容量％馏出温度为35°C以上90°C以下，90容量％馏出 温度为l〇〇°C以上190°C以下，且终馏点为130°C以上230°C以下； (3) 以燃料油总量为基准，含有60容量％以上烃油，以烃油总量为基准，饱和烃的含量 为15容量％以上，烯烃类烃的含量为35容量％以下，芳族烃的含量为20-70容量％，蒸馏的 初馏点为24°C以上80°C以下，10容量％馏出温度为40°C以上90°C以下，90容量％馏出温 度为170°C以上220°C以下，且终馏点为210°C以上280°C以下； (4) 以燃料油总量为基准，含有60容量％以上烃油，以烃油总量为基准，饱和烃的含量 为30容量％以上，烯烃类烃的含量为10容量％以下，芳族烃的含量为65容量％以下，环烷 烃类烃含量为45容量％以下，蒸馏的初馏点为100°C以上； (5) 以燃料油总量为基准，含有60容量％以上烃油，以烃油总量为基准，饱和烃的含量 为35容量％以上，烯烃类烃的含量为10容量％以下，芳族烃的含量为65容量％以下，单环 芳族烃含量为45容量％以下，双环芳族烃含量为25容量％以下，3环以上的多环芳族烃的 含量为20容量％以下，蒸馏的初馏点为130°C以上； (6) 蒸馏的初馏点为22°C以上80°C以下，10容量％馏出温度为40°C以上100°C以下， 90容量％馏出温度为220°C以上400°C以下，95容量％馏出温度为230°C以上440°C以下， 且终馏点为260°C以上470°C以下； (7) 含有研究法辛烷值为96. 0以下的汽油基材、和含10容量％以上多环芳族烃的基 材。
[0010] 本发明还提供内燃机，该内燃机具有适合燃料油和含65容量％以上的氧的气体进 行燃烧的燃烧室，该内燃机使用上述燃料油作为该燃料油。
[0011] 本发明还提供内燃机车，该内燃机车搭载有内燃机，该内燃机具有适合燃料油和 含65容量％以上的氧的气体进行燃烧的燃烧室，该内燃机车使用上述燃料油作为该燃料 油。
[0012] 发明效果 本发明的燃料油在与含65容量％以上的氧的气体进行燃烧时，NOX、THC等的废气的量 少，因此在通过这样的燃烧获得动力的内燃机中，无需使用三元催化剂或NOX吸附还原催 化剂。另外，使用本发明的燃料油的所述内燃机可以在车辆、例如内燃机车或汽车等中适宜 地使用。
【附图说明】
[0013] [图1]是表示实施例中使用的内燃机系统的示意图。
【具体实施方式】
[0014] 本发明的燃料油在内燃机中使用，该内燃机具有燃烧室，该燃烧室适合燃料油与 含有65容量％以上的氧的气体一起进行燃烧。
[0015] 图1是示出含有所述内燃机的系统的一个例子的图。内燃机10具有燃烧室。燃 烧室中，由燃料罐1供给的燃料油与经由保存器5供给的气体一起进行燃烧。在稳定状态 的燃烧中，所述气体含有65容量％以上的氧。从抑制NOX的生成的角度考虑，优选所述气 体不含有氮。
[0016] ?燃料油（1) 在所述内燃机中使用的本发明的第一燃料油（以下称为燃料油（1))，以燃料油总量为 基准，含有60容量％以上、优选80容量％以上、进一步优选90容量％以上、还进一步优选 93容量％-100容量％的烃油，以烃油总量为基准，饱和烃含量为30容量％以上，烯烃类烃含 量为35容量％以下，芳族烃的量为50容量％以下。
[0017] 从降低废气中的THC的量的角度考虑，所述饱和烃含量为30容量％以上，优选40 容量％以上，更优选50容量％以上，进一步优选60容量％以上，还进一步优选70容量％以 上，还进一步优选80容量％以上，还进一步优选90容量％以上，最优选95容量％以上；上 限没有限定，优选为100容量％。
[0018] 从使燃烧性良好的角度考虑，所述烯烃类烃含量为35容量％以下，优选30容量％ 以下，更优选25容量％以下；下限没有限定，优选为0容量％。
[0019] 从使燃烧性良好和降低废气中的THC的量的角度考虑，所述芳族烃含量为50容 量％以下，优选45容量％以下，更优选40容量％以下，进一步优选35容量％以下，还进一 步优选30容量％以下，还进一步优选20容量％以下，还进一步优选低于15容量％，最优选 10容量％以下；下限没有限定，优选为〇容量％。
[0020] 所述饱和烃含量、烯烃类烃含量和芳族烃含量均是按照JIS K 2536"石油产品-烃 类试验方法"的荧光指示剂吸附法测定的值。
[0021] 本发明的燃料油（1)中的特定碳原子数的烃含量没有限定，优选范围是以烃油总 量为基准，如下所述。
[0022] 从将蒸发气体（蒸发排放物）的量抑制为较低、由此降低废气中的THC的量，以及 降低易燃性、从而使操作性良好的角度考虑，碳原子数4的烃的含量优选为15容量％以下， 更优选为10容量％以下，进一步优选为5容量％以下；下限没有限定，优选为0容量％。
[0023] 从燃烧性的角度考虑，碳原子数5至8的烃的合计含量优选为50容量％以上100 容量％以下，更优选为55容量％以上100容量％以下，进一步优选为60容量％以上99. 7 容量％以下，更进一步优选为65容量％以上99. 5容量％以下。
[0024] 碳原子数10以上的烃的合计含量优选为20容量％以下，更优选为10容量％以下， 最优选为5容量％以下；下限没有限定，优选为0容量％。
[0025] 关于所述碳原子数5至8的烃，碳原子数5的烃的含量、碳原子数6的烃的含量、 碳原子数7和碳原子数8的烃的合计含量没有限定，优选的范围是以烃油总量为基准，如下 所述。
[0026] 从燃烧性的角度考虑，碳原子数5的烃的含量优选为50容量％以下，更优选为48 容量％以下，进一步优选为45容量％以下；下限没有限定，优选为0容量％。从燃烧性的角 度考虑，所述碳原子数6的烃的含量优选为60容量％以下，更优选为58容量％以下，而且， 更优选为20容量％以上，更进一步优选为25容量％以上，最优选为30容量％以上。所述 碳原子数7和8的烃的合计含量优选为2容量％以上85容量％以下，更优选3容量％以上 82容量％以下。
[0027] 所述碳原子数4的烃（C4)的含量、碳原子数5的烃（C5)的含量、碳原子数6的 烃（C6)的含量、碳原子数7的烃（C7)的含量、碳原子数8的烃（C8)的含量、碳原子数9的 烃（C9)的含量以及碳原子数10以上的烃（CIO以上）的合计含量是通过以下所示的气相 色谱法定量的值。即，是在以下条件下测定的值：柱采用甲基硅的毛细管柱，载气使用氦或 氮，检测器使用氢电离检测器（FID)，柱长25-50m，载气流量0. 5-1. 5毫升/分钟，分流比 1:50-1:250，进样口温度150-250°(：，初期柱温-10至10°(：，末期柱温150-250°(：，检测器温 度 150-250°C。
[0028] 所述饱和烃中的链烷烃的含量没有任何限定，优选为60容量％以上，更优选为65 容量％以上，更进一步优选为70容量％以上，还更进一步优选为75容量％以上，还更进一 步优选为80容量％以上，还更进一步优选为85容量％以上，还更进一步优选为90容量％ 以上，最优选为95容量％以上；上限没有限定，优选为100容量％。
[0029] 所述链烷烃中的分支链烷烃的含量没有任何限定，从排出气体中的THC量少的角 度考虑，优选为30容量％以上，更优选为50容量％以上，最优选为70容量％以上；上限没 有限定，优选为100容量％。
[0030] 所述链烷烃含量和分支链烷烃含量是通过所述气相色谱法定量的值。
[0031] 本发明的燃料油（1)的蒸馏性状没有限定，存在以下2种优选的形式。
[0032] (A)蒸馏的初馏点为24°C以上80°C以下，10容量％馏出温度为35°C以上100°C以 下，90容量％馏出温度为KKTC以上180°C以下，以及终馏点为120°C以上210°C以下；以及 (B)蒸馏的初馏点为24°C以上50°C以下，10容量％馏出温度为35°C以上75°C以下，90 容量％馏出温度为50°C以上100°C以下，以及终馏点为65°C以上100°C以下。
[0033] 关于所述（A)的形式，优选 (Al)蒸馏的初馏点为24°C以上50°C以下，10容量％馏出温度为35°C以上75°C以下， 90容量％馏出温度为l〇〇°C以上180°C以下，以及终馏点为130°C以上210°C以下；或 (A2)蒸馏的初馏点为50°C以上80°C以下，10容量％馏出温度为65°C以上100°C以下， 90容量％馏出温度为l〇〇°C以上180°C以下，以及终馏点为120°C以上210°C以下。
[0034] 所述初馏点（IBP)和10容量％馏出温度（Tiq)的优选范围是从降低易燃性的角度 和将蒸发气体（THC)的发生抑制为较低的角度考虑而规定的。而90容量％馏出温度（T9q) 和终馏点（EP)的优选范围是从排出气体中的THC量少的角度考虑而规定的。
[0035] 所述蒸馏的初馏点（IBP)、10容量％馏出温度（Tiq)、90容量％馏出温度（TJ和终 馏点（EP)是根据JIS K 2254 "石油产品-蒸馏试验方法"测定的值。关于以下所记载的 30容量％馏出温度（TJ、50容量％馏出温度（T5。）以及70容量％馏出温度（TJ也同样如 此。
[0036] 本发明的燃料油（1)的硫含量没有任何限制。这是由于：本发明的燃料油（1)是 在所述特定的内燃机中使用，如上所述，NOX、THC等废气的量少，因此无需使用三元催化剂 等催化剂。以往的内燃机中，为了降低NOX和THC等废气的量而使用三元催化剂等的催化 剂，燃料油中的硫含量多则催化剂失活，但本发明的燃料油（1)不需要使用这样的催化剂， 因此硫含量没有任何限制。由于可以使内燃机系统的劣化减小等，优选以燃料油的总量为 基准，为100质量ppm以下，更优选为50质量ppm以下，进一步优选为30质量ppm以下，更 进一步优选为10质量ppm以下，再更进一步优选为1质量ppm以下，最优选为0· 1质量ppm 以下；下限没有限定，优选为〇质量ppm。
[0037] 所述硫含量为1质量ppm以上时，是根据JIS K 2541 "原油和石油产品-硫分试 验方法"测定的值，低于1质量ppm时，是根据ASTM D4045_96"Standard Test Method for Sulfur in Petroleum Products by Hydrogenolysis and Rateometric Colorimetry(通 过氢解和速率计比色法测定石油产品中硫的标准试验方法）"测定的值。
[0038] 本发明的燃料油（1)的制造方法没有特别限定，例如使用1种或2种以上如下 所述的烃油来制造：将原油常压蒸馏得到的轻质石脑油；将原油常压蒸馏得到的重质石脑 油；对将原油蒸馏得到的石脑油馏分进行脱硫处理所得的脱硫全馏分石脑油；将轻质石脑 油进行脱硫得到的脱硫轻质石脑油；将重质石脑油进行脱硫得到的脱硫重质石脑油；将轻 质石脑油通过异构化装置转化为异链烷烃得到的异构化汽油；通过在异丁烷等烃中加成低 级烯烃（烷基化）得到的烷基化物；将烷基化物进行脱硫处理得到的脱硫烷基化物；基于 脱硫的异丁烷等的烃与脱硫的低级烯烃的低硫烷基化物；通过催化重整法得到的重整汽 油；从重整汽油中将芳族成分进行环丁砜抽提得到的残余成分即提余液（环丁砜提余液）； 重整汽油的轻质馏分（轻质重整汽油）；重整汽油的中重质馏分（中重质重整汽油）；重整 汽油的重质馏分（重质重整汽油）；通过催化裂化法或加氢裂化法等得到的裂化汽油；裂化 汽油的轻质馏分（轻质裂化汽油）；裂化汽油的重质馏分（重质裂化汽油）；将裂化汽油进 行脱硫处理得到的脱硫裂化汽油；将裂化汽油的轻质馏分进行脱硫处理得到的脱硫轻质裂 化汽油；将裂化汽油的重质馏分进行脱硫处理得到的脱硫重质裂化汽油；将天然气等分解 为一