JP5153147B2 - ガソリン組成物 - Google Patents

Description

本発明は、ガソリン組成物に関し、更に詳しくは、特定の成分を含む、高オクタン価で、吸気バルブの清浄性や運転性に優れ、環境保全性にも優れたガソリン組成物に関する。

近年、環境改善に対する関心が高まる中、自動車からの排出ガスの低減、燃費の改善等、環境性能に優れたものが要望されるようになってきた。燃費の改善を図るには、エンジンの圧縮比を高くして、熱効率を向上させる方法が知られている。しかし、圧縮比を高くするとノッキングが起こりやすくなるため、高オクタン価のガソリンが必要となる。

一般に、高オクタン価ガソリンとして、重質で芳香族分含有量の多い高オクタン価基材を配合し、特定の蒸留性状及び成分組成を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、シクロペンタン類を一定量配合して軽質分のオクタン価を向上させ、耐ノック性能を向上させたガソリン（例えば、特許文献２参照）や、メチルシクロペンテンを一定量配合した、オクタン価が高く、エンジンの出力性能に優れたガソリン（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。しかし、これらのガソリンは、ガソリンエンジンの吸気バルブへのデポジットの付着性や、運転性等において未だ満足できない場合もあり、一層の改善が望まれる。

特開平7-207286号公報 特開平9-235575号公報 特開平9-302359号公報

本発明は、このような状況下で、ガソリン中の、環境保全上や吸気バルブへのデポジットに関し問題のある芳香族分を増加させることなく、ガソリンのオクタン価を向上させると共に、吸気バルブの清浄性、運転性を向上させ、環境保全性も向上させたガソリン組成物を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、2,4,4-トリメチル-1-ペンテンと2,4,4-トリメチル-2-ペンテンを所定量ガソリンに含有させることによって、上記目的を達成し得る優れた性能を有するガソリン組成物が得られることを見出し、更に、一定の成分組成や蒸留性状を有するようにすれば、より一層優れた性能のガソリン組成物が得られることを知見して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、上記目的を達成するために、下記のガソリン組成物を提供する。
（１）ＢＢ留分を原料にして生成される留分を、2,4,4-トリメチル-1-ペンテンと2,4,4-トリメチル-2-ペンテンとを総和で0.5〜9容量％含有するように含有し、かつ以下の性状を満足することを特徴とするガソリン組成物。
（a）リード蒸気圧（RVP）が45〜90kPa
（b）リサーチ法オクタン価（RON）が89〜103
（c）50%留出温度（T50）が75〜110℃
（d）70℃留出量（E70）が18〜45容量％
（e）芳香族分含有量が5〜19.8容量％
（f）オレフィン分含有量が18〜30容量％
（g）ベンゼン含有量が1容量％以下
（h）硫黄分含有量が10質量ppm以下

本発明のガソリン組成物は、自動車のガソリンエンジン用に好適であり、環境保全性に優れ、高オクタン価で、吸気バルブの清浄性や運転性に優れたものであり、実用性能を維持しつつ環境保全が図れるものである。

以下、本発明の内容を更に詳しく説明する。

本発明のガソリン組成物に用いられる2,4,4-トリメチル-1-ペンテン、2,4,4-トリメチル-2-ペンテンは、その由来については特に制限はないが、BB留分を原料に、sec-ブチルアルコールを脱水素、精製してメチルエチルケトンを製造する工程から生成する2,4,4-トリメチル-1-ペンテン、2,4,4-トリメチル-2-ペンテンを含有する留分等を好ましく使用することができる。
BB留分を原料に、sec-ブチルアルコールの脱水素によるメチルエチルケトン製造工程から生成する留分は、一般に2,4,4-トリメチル-1-ペンテンや2,4,4-トリメチル-2-ペンテン以外に炭素数12のオレフィンなどを含んでおり、2,4,4-トリメチル-1-ペンテンと2,4,4-トリメチル-2-ペンテンの含有量は、両者の総和で、一般に25〜50容量％である。また、本発明では、従来から知られているいずれのメチルエチルケトン製造工程から生成する留分も、2,4,4-トリメチル-1-ペンテン、2,4,4-トリメチル-2-ペンテンを含有する限り使用することができる。

2,4,4-トリメチル-1-ペンテンはリサーチ法オクタン価（RON）が106、2,4,4-トリメチル-2-ペンテンはRONが103.5と高く、これらは、芳香族分ではないので、芳香族分が大きく影響する環境上の問題や吸気バルブのデポジットも少なく、オクタン価を向上させることができる物質である。

本発明のガソリン組成物においては、上記2,4,4-トリメチル-1-ペンテン、2,4,4-トリメチル-2-ペンテンの含有量は、両者の総和で、0.3〜10容量％である。この含有量が0.3容量％未満ではオクタン価の向上効果が十分に発揮されず、耐ノック性能、及び運転性が向上せず、10容量％を超えるとオレフィン分の増加によりガソリンの安定性が低下する可能性がある。オクタン価向上効果及び運転性等の点から、2,4,4-トリメチル-1-ペンテン、2,4,4-トリメチル-2-ペンテンの好ましい含有量は0.5〜9容量％である。また、2,4,4-トリメチル-1-ペンテンと2,4,4-トリメチル-2-ペンテンとの比率は特に制限されない。なお、2,4,4-トリメチル-1-ペンテン、2,4,4-トリメチル-2-ペンテンの含有量は、石油学会法JPI-5S-33-90（ガスクロマトグラフィー法）に準拠して測定した値である。

本発明のガソリン組成物のリード蒸気圧（RVP）は、45〜90kPa、好ましくは50〜90kPaであることが望ましい。RVPを45kPa以上とすることで、低温始動性、暖気性の低下を防ぐことができ、90kPa以下とすることで、蒸発ガス量を少なくすることができて好ましい。なお、ここでRVPは、JIS K 2258に準拠して測定した値である。

本発明のガソリン組成物のリサーチ法オクタン価（RON）は、89〜103、好ましくは89〜102であることが望ましい。RONを89以上とすることで、高い運転性を維持することが可能となり、103以下とすることで、芳香族系の高オクタン価基材の配合量を抑えることができ、吸気バルブの清浄性の低下や、環境保全性の低下を防ぐことができて好ましい。なお、ここでRONは、JIS K 2280に準拠して測定した値である。

本発明のガソリン組成物は、50%留出温度（T50）が75〜110℃、好ましくは80〜105℃、70℃留出量（E70）が18〜45容量％、好ましくは20〜42容量％であることが望ましい。T50及びE70が上記範囲内であれば、運転性、加速性に不具合を生じる場合を防ぐことができて好ましい。なお、これらの蒸留性状はJIS K 2254に準拠して測定した値である。

本発明のガソリン組成物は、芳香族分含有量が45容量％以下、好ましくは5〜45容量％であることが望ましい。芳香族分含有量が45容量％以内であれば、排出ガス中の有害成分の増加を防ぐことができて好ましい。そして、オレフィン分含有量は30容量％以下、好ましくは5〜30容量％であることが望ましい。このオレフィン分含有量が30容量％以内であれば、酸化安定性の低下を防ぐことができて好ましい。なお、ここで芳香族分、オレフィン分は、石油学会法JPI-5S-33-90（ガスクロマトグラフ法）に準拠して測定した値である。

本発明のガソリン組成物は、ベンゼン含有量が1容量％以下、好ましくは0.8容量％以下であることが望ましい。ベンゼン含有量が1容量％以内であれば、大気中のベンゼン濃度の増加を防止し、環境汚染を低減できる可能性があって好ましい。なお、ここでベンゼン含有量は、石油学会法JPI-5S-33-90（ガスクロマトグラフ法）に準拠して測定した値である。

本発明のガソリン組成物は、硫黄分含有量が10質量ppm以下、好ましくは8質量ppm以下であることが望ましい。この硫黄分含有量が10質量ppm以内であれば、排出ガス浄化触媒の能力低下を防止し、排出ガス中のNOｘ、CO、THCの濃度上昇を防止できる可能性があって好ましい。なお、ここで硫黄分含有量は、JIS K 2541に準拠して測定した値である。

上記のような性状を有するガソリン組成物を製造するために用いられるガソリン基材については、特に制限はないが、例えば、下記のような各種石油留分や化合物を基材として用いることができる。

（イ）重質の直留ナフサなどを接触改質法（プラットフォーミング法、マグナフォーミング法、アロマイジング法、レニフォーミング法、フードリフォーミング法、ウルトラフォーミング法、パワーフォーミング法等）により、水素気流中で高温・加圧下で触媒（例えば、アルミナ担体に白金やロジウムと塩素とを担持したもの等）と接触処理して得られた改質ガソリンからベンゼン留分を蒸留により取り除いた脱ベンゼン接触改質ガソリン。

（ロ）上記接触改質法により接触処理して得られた改質ガソリンを蒸留により、軽質留分、ベンゼン留分、重質留分に分けた内の軽質留分（脱ベンゼン軽質接触改質ガソリン）及び重質留分（脱ベンゼン重質接触改質ガソリン）。

（ハ）灯・軽油から常圧残油に至る石油留分、好ましくは重質軽油や減圧軽油を、従来から知られている接触分解法、特に流動接触分解法（UOP法、シェル二段式法、フレキシクラッキング法、ウルトラオルソフロー法、テキサコ法、ガルフ法、ウルトラキャットクラッキング法、RCC法、HOC法等）により、固体酸触媒（例えば、シリカ・アルミナにゼオライトを配合したもの等）で分解して得られた接触分解ガソリン、それを蒸留して得られる軽質接触分解ガソリン。

（ニ）イソブタンと低級オレフィン（ブテン、プロピレン等）を原料として、酸触媒（硫酸、フッ化水素、塩化アルミニウム等）の存在下で反応させて得られるアルキレート。

（ホ）原油を常圧蒸留した直留ナフサを脱硫処理して得られた脱硫直留ナフサを蒸留により、軽質留分と重質留分に分けた軽質留分（軽質ナフサ）。

（ヘ）原油や粗油等の常圧蒸留時、改質ガソリン製造時、あるいは分解ガソリン製造時等に蒸留して得られるブタン、ブテン類を主成分としたC4留分。

（ト）直鎖の低級パラフィン系炭化水素の異性化によって得られるアイソメレート、あるいはアイソメレートを精密蒸留して得られるイソペンタン、接触改質ガソリンから得られるトルエン、キシレン、あるいは炭素数9以上の芳香族を主体とする留分等。

上記のような各種留分を基材として用いて、前記各組成、性状を満たすように、該各種留分の性状等に応じて配合量を適宜選択して、適宜配合することにより本発明の無鉛ガソリンを製造することができる。

本発明のガソリン組成物には、更に必要に応じて、各種の添加剤を適宜配合することができる。このような添加剤としては、フェノール系、アミン系等の酸化防止剤、チオアミド化合物等の金属不活性剤、有機リン系化合物等の表面着火防止剤、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、ポリイソブテンアミン等の清浄分散剤、長鎖脂肪族エステル・アミン等の摩擦調整剤、多価アルコール及びそのエーテル等の氷結防止剤、有機酸のアルカリ金属やアルカリ土類金属塩、高級アルコールの硫酸エステル等の助燃剤、アニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、両性界面活性剤等の帯電防止剤、アルケニル琥珀酸エステル等の錆止め剤及びアゾ染料等の着色剤等、公知の燃料添加剤が挙げられる。これらを1種又は数種組み合わせて添加することができる。これら燃料添加剤の添加量は任意であるが、通常、その合計添加量が0.1重量％以下とすることが好ましい。

以下に本発明の内容を実施例及び比較例により更に詳しく説明するが、本発明はこれらによって制限されるものではない。

（実施例１〜４、比較例１〜４）
接触分解装置、接触改質装置、常圧蒸留装置などから生成するC4留分（ブタン、ブテン類）、表１に示す性状の脱ベンゼン接触改質ガソリン（基材A）、脱ベンゼン軽質接触改質ガソリン（基材B）、脱ベンゼン重質接触改質ガソリン（基材C）、接触分解ガソリン（基材D）、軽質接触分解ガソリン（基材E）、アルキレート（基材F）、軽質ナフサ（基材G）、及び2,4,4-トリメチル-1-ペンテン・2,4,4-トリメチル-2-ペンテンを含有する留分（基材H）を表２に示す配合比で配合することにより、表２に記載する性状のガソリンを得た。さらに、得られたガソリンについて清浄性試験と運転性試験を行い、その結果を表２に示した。清浄性試験と運転性試験は下記のように行った。

（清浄性試験）
排気量1.5L、マルチポイントインジェクション(MPI)方式の車輌を用い、シャシーダイナモにおいて、60−100km/hの加減速×1,500サイクル(8,000km走行)の条件で行い、吸気弁に付着したデポジット(IVD)の目視による評価(Rating：CRC(Coordinating Research Council)No.16)を実施した。なお、このRating値は、数値が大きい方がIVD量は少ないことを示す。

（運転性試験）
試験車輌には、トヨタ カローラ（エンジン：5E-FE、排気量：1,496cc）を用いた。車輌をシャシーダイナモ上に設置し、温度20±3℃、湿度50±5%の条件下で10時間ソークした後、エンジンを始動した。エンジン始動後、アクセル開度50%の条件で、0−40km/hの加速を冷機条件から20回繰り返した。

運転性評価については、石油学会“2005年度運転性調査結果報告書”に記載の方法に準拠し、アイドリング期間中や加速中に発生した不具合について、以下に記す不具合の係数とデメリット評点の積の総和として求め、その現象の程度から運転性の優劣を決定した。

デメリット現象としては、アイドル安定性、走行中における前後の振動、加速のもたつき、息つき、バックファイヤ、アイドル時エンジンストール、走行時エンジンストールを対象とし、その係数をそれぞれ、1、4、6、6、6、8、32とした。

また、現象の程度をテストドライバーでないと判別できない場合をデメリット評点1、平均的なドライバーが判別できる程度をデメリット評点2、どのドライバーでも指摘する程度をデメリット評点4とした。

なお、評価は、不具合が全く発生せずデメリット点数が0の場合を◎、デメリット点数が1〜20の場合を△、デメリット点数が21以上の場合を×として実施した。

以上の結果から、本発明のガソリン組成物は、吸気バルブの清浄性、及び運転性に優れ、実用性能を維持しつつ大気環境の保全が図れるものであることは明らかである。

Claims (1)

1. ＢＢ留分を原料にして生成される留分を、2,4,4-トリメチル-1-ペンテンと2,4,4-トリメチル-2-ペンテンとを総和で0.5〜9容量％含有するように含有し、かつ以下の性状を満足することを特徴とするガソリン組成物。
   （a）リード蒸気圧（RVP）が45〜90kPa
   （b）リサーチ法オクタン価（RON）が89〜103
   （c）50%留出温度（T50）が75〜110℃
   （d）70℃留出量（E70）が18〜45容量％
   （e）芳香族分含有量が5〜19.8容量％
   （f）オレフィン分含有量が18〜30容量％
   （g）ベンゼン含有量が1容量％以下
   （h）硫黄分含有量が10質量ppm以下