噴氣式發動機燃料用組合物的製造方法及噴氣式發動機燃料用組合物的製作方法
2023-08-04 06:18:06 2
噴氣式發動機燃料用組合物的製造方法及噴氣式發動機燃料用組合物的製作方法
【專利摘要】本發明的目的為提供一種用於製造噴氣式發動機燃料用組合物的方法，和燃料用組合物。所述方法能以高收率製造具有優異品質的噴氣式發動機燃料用組合物，即使當使用FT合成油由來的噴氣式發動機燃料基材時。為了實現這個目的，本發明的特徵在於通過將特定的費託(FT)合成噴氣式發動機燃料基材與特定的石油系噴氣式發動機燃料基材混合以使FT合成噴氣式發動機燃料基材的比例在20體積％至80體積％的範圍內。
【專利說明】噴氣式發動機燃料用組合物的製造方法及噴氣式發動機燃 料用組合物
【技術領域】
[0001] 本發明涉及噴氣式發動機燃料用組合物的製造方法和噴氣式發動機燃料用組合 物，特別是即使當使用FT合成油由來的噴氣式發動機燃料基材（jet fuel base material) 時，能製造具有優異品質的噴氣式發動機燃料用組合物的噴氣式發動機燃料用組合物的制 造方法，及用相同的製造方法製造的噴氣式發動機燃料用組合物。
【背景技術】
[0002] 照慣例，出於有效利用非石油系燃料油的目的，已知使用具有低硫含量的基材的 航空機燃料（噴氣式發動機燃料）的製造方法。
[0003] 例如，PCT國際申請公開的日文譯文No. 2006-522859(專利文獻1)公開了一種使 用低溫費託（low temperature Fish Tropsch)原料的航空機燃料的製造方法。具體地，其 為低溫費託（LTFT)原料的低硫合成柴油燃料和低煤煙（soot and smoke)放出航空機燃料 的製造方法，能用作低煤煙放出航空機燃料和/或航空機燃料共混油（blend stock)的輕 質煤油餾分的，和能用作低硫合成柴油燃料和/或柴油燃料共混油的重質柴油餾分（包含 低溫費託合成原料精餾至體積比為1:2至5:4的輕質煤油餾分和重質柴油餾分（其中餾分 實質上滿足柴油燃料和航空機燃料標準））的製造方法。
[0004] 然而，當使用費託合成油（下文中稱為"FT合成油"）製造低硫含量的噴氣式發動 機燃料時，因為FT合成油為鏈烷（paraffinic)，所以FT合成油需要加氫轉化為具有足夠品 質以用作噴氣式發動機燃料。這是因為當其保持鏈烷時凝固點高，且不能應用於需要低凝 固點的噴氣式發動機燃料，所以需要進行加氫轉化處理（下文中稱為"加氫處理"）的步驟 以降低FT合成油的凝固點。此外，本發明的加氫處理包括，例如，加氫異構化處理和加氫分 解處理。
[0005] 當通過上述FT合成油加氫處理試圖改進噴氣式發動機燃料基材的品質（例如，降 低凝固點）時，因為噴氣式發動機燃料基材的品質改進和收率增加是權衡的關係，存在相 對於FT合成油的量得到的噴氣式發動機燃料基材收率降低的問題。因此，需要能以良好的 收率製造 FT合成油由來的噴氣式發動機燃料基材，且使用FT合成油由來的噴氣式發動機 燃料基材製造具有充分良好品質（例如，滿足噴氣式發動機燃料標準）的噴氣式發動機燃 料的技術的開發。
[0006] 現有技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :PCT國際申請公開的日文譯文No. 2006-522859
【發明內容】
[0009] 發明要解決的問是頁
[0010] 考慮到上述現狀開發本發明，且具有提供以高收率得到FT合成噴氣式發動機燃 料基材的方法，和即使當使用在具有特定性狀的條件下製造的FT合成由來的噴氣式發動 機燃料基材時、具有優異品質的噴氣式發動機燃料用組合物的製造方法，和由相同製造方 法製造的噴氣式發動機燃料用組合物的目的。
[0011] 用於解決問題的方案
[0012] 作為致力於研究上述問題的結果，本發明人發現通過將具有特定性狀的源自FT 合成油的噴氣式發動機燃料基材（下文中稱為"FT合成噴氣式發動機燃料基材"）與具有 特定性狀的石油系噴氣式發動機燃料基材混合以使FT合成噴氣式發動機燃料基材在組合 物中的比在20%至80體積％的範圍內，為將FT合成噴氣式發動機燃料基材應用至噴氣式 發動機燃料所需的加氫處理的條件緩和，相對於單獨使用FT合成噴氣式發動機燃料基材 的情況；因此，FT合成噴氣式發動機燃料基材可以比常規高的收率得到；且得到的噴氣式 發動機燃料用組合物的品質也可保持在高標準。
[0013] 本發明是基於這些發現製成的，且概要如下：
[0014] (1) 一種噴氣式發動機燃料用組合物的製造方法，包括將具有0.720g/cm3至 0. 780g/cm3的15°C下的密度、38°C至48°C的閃點和-47°C至-43°C的凝固點的費託（Fish Tropsch，FT)合成噴氣式發動機燃料基材與具有0· 770g/cm3至0· 850g/cm3的15°C下的密 度、40°C至48°C的閃點、_70°C至_50°C的凝固點、和10體積％至30體積％的芳族含量的石 油系噴氣式發動機燃料基材混合，以使FT合成噴氣式發動機燃料基材在組合物中的比率 為20體積％至80體積％的步驟。
[0015] (2)根據上述項（1)的噴氣式發動機燃料用組合物的製造方法，其中所述FT合成 噴氣式發動機燃料基材具有160°C至180°C的5%餾出溫度，和210°C至225°C的90%餾出 溫度。
[0016] (3) -種根據上述項（1)的製造方法得到的噴氣式發動機燃料用組合物，其中 15°C下的密度為0. 760g/cm3至0. 785g/cm3,硫含量不大於0. 3質量％，芳族含量為5體積％ 至30體積％，閃點為38°C至43°C，且凝固點為-50°C至-45°C。
[0017] 發明的效果
[0018] 根據本發明，可使用以比常規技術高的收率得到的FT合成油由來的噴氣式發動 機燃料基材，且可能產生具有高品質的噴氣式發動機燃料用組合物，即使當使用FT合成油 由來的噴氣式發動機燃料基材時。
【具體實施方式】
[0019] 以下將具體描述本發明。
[0020] 根據本發明的汽油基材的製造方法的特徵在於，將具有特定性狀的合成噴氣式發 動機燃料基材與具有特定性狀的石油系噴氣式發動機燃料基材混合以使FT合成噴氣式發 動機燃料基材在汽油基材中的比率在20體積％至80體積％的範圍內。
[0021] 通過將合成噴氣式發動機燃料基材與石油系噴氣式發動機燃料基材以上述比率 混合，為將具有FT合成噴氣式發動機燃料基材與石油系噴氣式發動機燃料基材混合的基 材（下文中稱為"混合基材"）應用至噴氣式發動機燃料所需的加氫處理的條件顯著緩和， 相對於使用FT合成噴氣式發動機燃料基材的情況。此外，因為加氫處理的條件緩和，所以 FT合成噴氣式發動機燃料基材可以比常規高的收率得到。
[0022] 例如，因為用於處理混合基材的加氫處理的反應溫度不需要高於必要的，相對於 單獨使用FT合成噴氣式發動機燃料基材的情況，可抑制FT合成噴氣式發動機燃料基材的 分解，且可抑制石腦油饋分（naphtha fraction)和氣體饋分（gas fraction)的收率，由FT 合成油得到的FT合成噴氣式發動機燃料基材的收率可顯著改進。
[0023] 此外，本發明中，因為試圖最佳化FT合成噴氣式發動機燃料基材和石油系噴氣式 發動機燃料基材的各性狀，不僅增加 FT合成噴氣式發動機燃料基材的收率，也使得到的噴 氣式發動機燃料用組合物的品質變良好。此外，因為FT合成噴氣式發動機燃料基材的加氫 處理條件可緩和，所以實現格外效果，即，製造成本也可減少，考慮到石油的代替燃料，且可 抑制使用FT合成噴氣式發動機燃料基材的石油系燃料基材的消費。
[0024] 混合時，FT合成噴氣式發動機燃料基材與混合基材的比率在20體積％至80體 積％的範圍內；因為當比率少於20體積％時，石油系噴氣式發動機燃料基材太多，且FT合 成噴氣式發動機燃料基材的使用不充分。另一方面，因為當比率大於80體積％時，FT合成 系噴氣式發動機燃料基材太多，為使最終得到的噴氣式發動機燃料用組合物的品質良好， 改進FT合成系噴氣式發動機燃料基材的品質變得必要，FT合成系噴氣式發動機燃料基材 的加氫處理條件的緩和效果變小，因此製造成本升高且FT合成系噴氣式發動機燃料基材 的收率也降低；因此，最終得到的噴氣式發動機燃料用組合物的製造成本也趨於增加。
[0025] 此外，考慮到實現FT合成噴氣式發動機燃料基材的較高收率和多使用FT合成噴 氣式發動機燃料基材作為噴氣式發動機燃料用組合物的基材，合成噴氣式發動機燃料基材 的比率優選在30體積％至80體積％的範圍內，更優選在40體積％至80體積％的範圍內， 且進一步優選在60體積％至80體積％的範圍內。
[0026] (FT合成噴氣式發動機燃料基材）
[0027] 用於本發明的製造方法的FT合成噴氣式發動機燃料基材具有0. 720g/cm3至 0. 780g/cm3的15 °C下的密度、38 °C至48 °C的閃點，和-47 °C至-43 °C的凝固點。
[0028] FT合成噴氣式發動機燃料基材的15°C下的密度為0. 720g/cm3至0. 780g/cm3,且 優選0. 745g/cm3至0. 755g/cm3。具有小密度，易揮發組分趨於增加，同時考慮到易處理，揮 發組分優選不要太多，因此15°C下的密度不小於0. 720g/cm3。此外，具有大密度，易凝固組 分趨於增加，同時噴氣式發動機燃料基材中的易凝固組分優選不要太多，因此15°C下的密 度不大於〇· 780g/cm3。
[0029] FT合成噴氣式發動機燃料基材的閃點為38°C至48°C，且優選40°C至45°C。考慮 到易處理，閃點不小於38°C，且考慮到更好的可燃性，閃點不大於48°C。
[0030] FT合成噴氣式發動機燃料基材的凝固點為-47°C至-43°C，優選-47°C至-45°C，且 更優選-46°C至_45°C。當使用噴氣式發動機燃料的航空機在空中飛行，為使易凝固組分例 如蠟餾分不在航空機的槽內凝固析出，凝固點需要不大於-43°C。此外，為使FT合成噴氣式 發動機燃料基材的收率高，凝固點不少於_47°C。
[0031] 此外，FT合成噴氣式發動機燃料基材的5%餾出溫度優選160°C至180°C，且更優 選165°C至170°C。考慮到不具有太多易揮發組分和使FT合成噴氣式發動機燃料基材的處 理容易，5%餾出溫度優選不少於160°C，且考慮到增加 FT合成噴氣式發動機燃料基材的收 率，5%餾出溫度優選不大於1801：。
[0032] 此外，FT合成噴氣式發動機燃料基材的90%餾出溫度優選210°C至225°C，且更優 選215 °C至225 °C。為了增加 FT合成噴氣式發動機燃料基材的收率，90 %餾出溫度優選不少 於210°C，且為了減少易凝固組分，重質組分越少越好，且90%餾出溫度優選不大於225°C。 此外，95%餾出溫度優選在225°C至230°C的範圍內。
[0033] 此外，FT合成噴氣式發動機燃料基材中，為了減少排氣中氧化硫量和粒子狀物質 (particulate matter)，硫含量優選不大於1質量％，且芳族含量優選不大於1質量％。
[0034] 此外，不特別限定FT合成噴氣式發動機燃料基材的製造方法，只要能得到上述性 狀即可。
[0035] 例如，可通過包括將FT合成油分餾至輕質餾分和蠟餾分，加氫異構化處理輕質餾 分以得到加氫異構化處理油，加氫分解處理蠟餾分以得到加氫分解油，混合加氫異構化處 理油和加氫分解油然後供給至產品分饋裝置（product fractionation apparatus),並調 整產品分饋裝置的切削溫度（cutting temperature)以得到本發明的煤油組合物的步驟的 製造方法來製造。此外，優選將產品分餾裝置的殘餘油（bottom oil)回收利用、與蠟餾分 混合然後加氫分解處理。
[0036] 不特別限定FT合成油由來的FT合成噴氣式發動機燃料基材的收率，但優選30體 積％至70體積％，且更優選35體積％至65體積％，基於FT合成油標準。因為FT合成系 噴氣式發動機燃料基材的收率越高越好，優選不少於35體積％，同時因為基於FT合成反應 理論，難以高於70體積％，FT合成系噴氣式發動機燃料基材的收率優選不大於70體積％。 [0037](石油系噴氣式發動機燃料基材）
[0038] 用於本發明的製造方法的石油系噴氣式發動機燃料基材具有0.770g/cm3至 0. 850g/cm3的15°C下的密度、40°C至48°C的閃點、_70°C至-50°C的凝固點、和10體積％至 30體積％的芳族含量。
[0039] 石油系噴氣式發動機燃料基材的15°C下的密度為0· 770g/cm3至0· 850g/cm3,且 優選0. 785g/cm3至0. 815g/cm3。當石油系噴氣式發動機燃料基材的密度小時，易揮發組分 趨於增加，同時考慮到易處理，揮發組分最好不要太多，因此15°C下的密度不小於0. 770g/ cm3。另一方面，具有大密度，易凝固組分趨於增加，且易凝固組分最好不要和噴氣式發動機 燃料基材一樣多，因此15°C下的密度不大於0. 850g/cm3。
[0040] 石油系噴氣式發動機燃料基材的閃點為40°C至48°C，且優選40°C至45°C。考慮 到易處理，閃點不小於40°C，且考慮到更好的可燃性，閃點不大於48°C。
[0041] 石油系噴氣式發動機燃料基材的凝固點為_70°C至-50°C，且優選-65°C至-52°C。 當使用噴氣式發動機燃料的航空機在空中飛行時，為使易凝固組分例如蠟餾分不在航空機 的槽內凝固析出，凝固點需要不大於_5〇°C。此外，為了增加用作與石油系噴氣式發動機燃 料基材混合的基材的FT合成噴氣式發動機燃料基材的收率，凝固點不少於-70°C。
[0042] 石油系噴氣式發動機燃料基材的芳族含量為10體積％至30體積％，且優選15體 積％至25體積％。當使用本發明的噴氣式發動機燃料用組合物時，為使橡膠元件的密封性 狀更好，芳族含量不少於10體積％，且考慮到減少排氣中的粒子狀物質，芳族含量不大於 30體積％。
[0043] 此外，石油系噴氣式發動機燃料基材的10%餾出溫度優選155°C至175°C，且更優 選160°C至170°C。考慮到不具有太多易揮發組分和使石油系噴氣式發動機燃料基材的處 理容易，10%餾出溫度優選不少於155°C，且考慮到增加 FT合成噴氣式發動機燃料基材的 收率，10 %餾出溫度優選不大於175°C。
[0044] 此外，石油系噴氣式發動機燃料基材的90%餾出溫度優選215°C至250°C，且更優 選220°C至245°C。為了增加 FT合成噴氣式發動機燃料基材的收率，90%餾出溫度優選不少 於215°C，且為了減少易凝固組分，重質組分越少越好，且90%餾出溫度優選不大於250°C。 此外，終點（end point)優選 255. 0°C至 257. 5°C。
[0045] 此外，不特別限定石油系噴氣式發動機燃料基材的製造方法，只要能得到上述性 狀即可。
[0046] 例如，可通過使用常壓蒸餾裝置處理原油，並使用煤油脫硫裝置將得到的直餾煤 油餾分進行氫化來製造。此外，為了得到上述性狀，可通過將石油精製廠的各裝置得到的基 材共混來製備石油系噴氣式發動機燃料基材，或適當地添加溶劑。
[0047](噴氣式發動機燃料用組合物）
[0048] 由上述製造方法製造的本發明的噴氣式發動機燃料用組合物具有高品質的特徵。
[0049] 此外，本發明的噴氣式發動機燃料用組合物的15°C下的密度為0.760g/cm3至 0. 785g/cm3,且優選0. 770g/cm3至0. 780g/cm3。為使閃點不會太低，且也為使噴氣式發動機 使用時的燃料效率良好，優選不少於〇. 760g/cm3,且為使重質組分多且凝固點不會太高，優 選不大於〇· 780g/cm3。
[0050] 此外，本發明的噴氣式發動機燃料用組合物的5%餾出溫度為160°C至175°C，且 優選165°C至170°C。90%餾出溫度為220°C至240°C，且優選225°C至235°C。95%餾出溫 度優選235°C至250°C。此外，當5%餾出溫度少於160°C時，閃點可能太低，且當5%餾出溫 度大於175°C時，可燃性降低。此外，當95%餾出溫度少於235°C時，噴氣式發動機的燃料效 率降低，且當95%餾出溫度大於250°C時，凝固點可能太高。因此，各餾出溫度優選在上述 範圍內。
[0051] 此外，本發明的噴氣式發動機燃料用組合物的凝固點為-50°C至_45°C，且優 選-49°C至_48°C。閃點為38°C至43°C，且優選40°C至43°C。為使製造成本良好，凝固點 不少於-50°C，且為使低溫特性良好，不大於_45°C。
[0052] 此外，本發明的噴氣式發動機燃料用組合物的硫含量不大於0. 3質量％，且優選 不大於〇. 1質量％。為了進一步減少噴氣式發動機的排氣中硫含量，硫含量不超過〇. 3質 量％。
[0053] 此外，芳族含量為5體積％至20體積％，優選5體積％至15體積％，且更優選8 體積％至12體積％。為使用於噴氣式發動機時的橡膠膨潤性（swelling property)良好， 芳族含量不少於5體積％，且為了減少噴氣式發動機的排氣中粒子狀物質（PM)，芳族含量 不大於20體積％。
[0054] 上述描述僅說明本發明的實施方案的一個實施例，且根據要求的描述可進行各種 變更。
[0055] 實施例
[0056] 雖然以下將參照實施例進一步詳細描述本發明，但本發明並不局限於任何下述實 施例。
[0057] 需要注意的是，實施例中各性狀的分析方法如下。
[0058] 硫含量：根據JIS K 2541進行測量
[0059] 芳族含量：根據JIS K 2536-3進行測量 [0060] 蒸餾性狀：根據JIS Κ 2254進行測量
[0061] 密度：根據JIS Κ 2249 "原油和石油產品的密度試驗方法和密度/質量/體積換 算表"進行測量
[0062] 閃點：根據JIS Κ 2265 "原油和石油產品的閃點試驗方法"進行測量
[0063] 濁點：根據JIS Κ 2269 "原油和石油產品的傾點和濁點試驗方法"進行測量
[0064] 凝固點：根據JIS Κ 2276 "石油產品-航空燃料油試驗方法"進行測量 [0065](燃料基材）
[0066] (1)根據下述程序製備FT合成噴氣式發動機燃料基材1和2。
[0067] 將通過使用由FT合成反應得到的FT合成油和加氫異構化處理（(LHSV :2. 01Γ1，氫 分壓：3. OMPa，反應溫度：見表1)FT合成油的輕質餾分得到的加氫異構化處理油，和加氫分 解油處理（LHSV :2. 01Γ1，氫分壓：4. OMPa，反應溫度：310°C )FT合成油的蠟餾分得到的加氫 分解油，同時將回收利用的（回收比率：55體積％ )產品分餾裝置的殘餘油（切削溫度不 少於360°C的餾分）混合併提供至產品分餾裝置。所述產品分餾裝置的石腦油餾分和本發 明的FT合成噴氣式發動機燃料基材的切削溫度為恆溫150°C。
[0068] (2)此外，製備具有表1所示特性的石油系噴氣式發動機燃料基材1。
[0069] 此外，表1不出所述FT合成噴氣式發動機燃料基材1和2的加氫異構化處理反應 溫度（°C )和加氫分解反應溫度（°C )，FT合成油標準的石腦油收率（體積％ )和所述噴氣 式發動機燃料基材的收率（體積％)。
[0070] 此外，表1也示出各燃料基材的性狀（15°C下的密度、硫含量、芳族含量、閃點、凝 固點、蒸餾性狀、5 %餾出溫度、10 %餾出溫度、30 %餾出溫度、50 %餾出溫度、70 %餾出溫 度、90%餾出溫度、95%餾出溫度和終點）。
[0071] (表 1)
[0072]
【權利要求】
1. 一種用於製造噴氣式發動機燃料用組合物的方法，所述方法包括將具有0. 720g/ cm3至0. 780g/cm3的15°C下的密度、38°C至48°C的閃點和-47°C至-43°C的凝固點的費託 (FT)合成噴氣式發動機燃料基材與具有0. 770g/cm3至0. 850g/cm3的15°C下的密度、40°C 至48°C的閃點、_70°C至-50°C的凝固點、和10體積％至30體積％的芳族含量的石油系噴 氣式發動機燃料基材混合，以使所述FT合成噴氣式發動機燃料基材在所述組合物中的比 率為20體積％至80體積％的步驟。
2. 根據權利要求1所述的用於製造噴氣式發動機燃料用組合物的方法，其中所述FT合 成噴氣式發動機燃料基材具有1601：至1801：的5%餾出溫度，和2101：至2251：的90%餾 出溫度。
3. -種噴氣式發動機燃料用組合物，其根據權利要求1所述的製造方法得到，其中 15°C下的密度為0. 760g/cm3至0. 785g/cm3,硫含量不大於0. 3質量％，芳族含量為5體積％ 至30體積％，閃點為38°C至43°C，且凝固點為-50°C至-45°C。
【文檔編號】C10L1/04GK104204156SQ201380017786
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年1月15日 優先權日:2012年3月30日
【發明者】新妻拓彌, 巖間真理繪 申請人:吉坤日礦日石能源株式會社