JP4675015B2 - ガスタービン用燃料油組成物 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料油組成物に関し、詳しくは、ガスタービン用燃料油、特にマイクロガスタービン用燃料油に有用な燃料油に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンは、高温高圧で燃料を燃焼させ、燃焼ガスによりタービンを回転させ、エネルギーを得る機関であり、種々の用途に用いられている。最近は、電力事業の規制緩和もあって、小さな事業所でも発電が可能なマイクロガスタービンが利用され始めている。
従来、ガスタービンに使用される燃料は、Ａ重油が使用されているが、高温高圧ガスによりタービン翼に腐食が生ずるおそれがあり、燃焼の制御が難しい面がある。また、排ガス中にＮＯｘ及び硫黄化合物を比較的多く含む場合も多く、環境面からもガスタービンに適した燃料油が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の状況に鑑みてなされたものであり、燃焼性が優れ、排ガス中におけるＮＯｘの濃度を低く抑えることができるガスタービン用燃料油組成物、さらには排ガス中における硫黄化合物の濃度をも低く抑えることができるガスタービン用燃料油組成物を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、芳香族分、ベンゼン、及び炭素数６〜８のパラフィン分を特定の範囲にすることにより、上記課題を達成できることを見い出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、芳香族分が３容量％未満、ベンゼンが０．３容量％未満、炭素数６〜８のパラフィン分が７０容量％以上であることを特徴とするガスタービン用燃料油組成物を提供する。
また、本発明は、上記ガスタービン用燃料油組成物において、前記ガスタービンがマイクロガスタービンであるガスタービン用燃料油組成物を提供する。
また、本発明は、上記ガスタービン用燃料油組成物において、芳香族分が１．１容量％以上、かつ３容量％未満であるガスタービン用燃料油組成物を提供する。
また、本発明は、上記ガスタービン用燃料油組成物において、硫黄分が２０ｐｐｍ以下であるガスタービン用燃料油組成物を提供する。
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のガスタービン用燃料油組成物（以下、本発明の燃料油組成物ともいう。）における芳香族分は、主に炭素数６〜８の芳香族分で、ベンゼン、ナフタレン、及びこれらのアルキル置換体などの芳香族炭化水素などが含まれる。
環境面を考慮すると、本発明の燃料油組成物における芳香族分の含有量は、３容量％未満であり、好ましくは２容量％未満である。ベンゼンの含有量は、０．３容量％未満であり、好ましくは０．１容量％以下である。
本発明の燃料油組成物における炭素数６〜８のパラフィン分は、炭素数６〜８のパラフィンの１種単独であってもよいし、又は２種以上の混合物であってもよい。炭素数６〜８のパラフィン分においては、炭素数６〜７のパラフィンの含有量が５０容量％以上であることが好ましく、６０容量％以上であることがより好ましく、７０容量％以上であることが特に好ましい。
炭素数６〜８のパラフィン分の含有量は、７０容量％以上であるが、７５容量％以上が好ましい。炭素数６〜８のパラフィン分がこの範囲よりも少なく、炭素数９以上の炭化水素が多いと、燃焼性が低下するおそれがあり、ＮＯｘが増加し、着火性が低下するおそれがある。
本発明の燃料油組成物には、オレフィン分が含まれていてもよい。オレフィン分の炭素数は、特に制限ないが、６〜８の範囲が好ましい。
【０００６】
本発明の燃料油組成物において、硫黄分の含有量は２０ｐｐｍ以下が好ましく、１０ｐｐｍ以下が特に好ましい。硫黄分がこの範囲を超えて多くなると、燃焼排ガス中のＳＯｘ濃度がより増加する傾向になる。
本発明の燃料油組成物は、石油精製で製造される留分を１種又は２種以上を適宜利用することにより製造することができる。例えば、原料のナフサを脱硫処理し、続いて改質処理して得られるガソリン基材のリフォーメートからベンゼン分を分離除去したラフィネートなどが利用できる。リフォーメートからのベンゼン分の分離除去は、通常７０〜９０℃の範囲で蒸留分離することにより行われる。
【０００７】
本発明の燃料油組成物は、タービン用燃料油として好適であり、特にマイクロガスタービン用燃料油として好適である。
マイクロガスタービンは、数十〜数百ＫＷの規模の発電を行う小型のガスタービンのことであり、ほとんどのものは熱を回収し再利用する機能を有する再生器を備えており、３０％弱の発電効率を達成する能力を有する。本発明の燃料油組成物は、再生器装備のマイクロガスタービン用燃料油として、特に有効である。再生器装備のマイクロガスタービンは、コンパクトな構造であるため、圧縮率を低く押さえているが、エネルギー効率を向上させるために、排ガスの熱を利用して燃焼空気の温度を上げている。燃焼温度は８５０〜９５０℃程度であり、ＮＯｘの発生を抑制でき、環境負荷低減型の発電機である。排ガス温度は２００〜３００℃程度であるため、再生器で排熱を有効利用することにより、温水回収などの熱利用が容易である。
また、本発明の燃料油組成物は、燃料電池用燃料としても好適である。燃料電池は水素と酸素とを電気化学的に反応させることによって電気を発生させるシステムをいう。原料の水素は、炭化水素を水蒸気改質触媒と接触させて製造され、該炭化水素として本発明の燃料油組成物を好適に利用することができる。本発明の燃料油組成物は、水蒸気改質触媒の寿命を長くすることができる特徴がある。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の内容を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの内容に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
芳香族分（主成分：炭素数６の芳香族（ベンゼン）０．１容量％、炭素数７の芳香族（トルエン）０．１容量％、炭素数８の芳香族（キシレン）０．８容量％、）が１．１容量％、ベンゼンが０．１容量％、炭素数６〜８のパラフィン分が７８容量％（炭素数６〜７のパラフィン分が７１容量％）、オレフィン分（炭素数６）０．２容量％、硫黄分が５ｐｐｍであるラフィネートを燃料油として使用して、再生器装備のマイクロガスタービン中で燃料油を燃焼してマクロガスタービンを運転した。燃料油の組成分析、燃焼性及び排ガス中の組成分析を下記の方法にしたがって測定した。その結果を表１に示す。
【０００９】
＜燃料油の組成分析＞
（１）芳香族分、オレフィン分及び炭素数６〜８のパラフィン分の分析
ガスクロマトグラフィ（ＪＩＳ Ｋ ２５３６ ６）及び液クロマトグラフィ（ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７）により測定する。
（２）硫黄分
ＪＩＳ Ｋ ２５４１に従って測定する。
＜燃焼性＞
マイクロガスタービンの起動時の着火に失敗する割合を、失火率として測定する。
＜排ガスの組成分析＞
（３）ＮＯｘの分析
煙道からの排ガスをサンプリングノズルから等速吸引法で吸収管に採取し、ＮＯｘを酸化吸収した後、滴定法にて濃度を測定する。
（４）ＳＯｘの分析
煙道からの排ガスをサンプリングノズルから等速吸引法で吸収管に採取し、ＳＯｘを酸化吸収した後、滴定法にて濃度を測定する。
【００１０】
（比較例１）
芳香族分２０容量％、パラフィン分が７９．９容量％、オレフィン分０．１容量％、硫黄分が３５ｐｐｍである灯油を燃料油として使用して、再生器装備のマイクロガスタービン中で燃料油を燃焼してマクロガスタービンを運転した。燃料油の組成分析、燃焼性及び排ガス中の組成分析を下記の方法にしたがって測定した。その結果を表１に示す。
【００１１】
【表１】
【００１２】
【発明の効果】
本発明の燃料油組成物は、排ガス中のＮＯｘの発生を抑制できる。また、本発明の燃料油組成物の好ましい態様では、排ガス中のＳＯｘの発生も抑制できる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料油組成物に関し、詳しくは、ガスタービン用燃料油、特にマイクロガスタービン用燃料油に有用な燃料油に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ガスタービンは、高温高圧で燃料を燃焼させ、燃焼ガスによりタービンを回転させ、エネルギーを得る機関であり、種々の用途に用いられている。最近は、電力事業の規制緩和もあって、小さな事業所でも発電が可能なマイクロガスタービンが利用され始めている。
従来、ガスタービンに使用される燃料は、Ａ重油が使用されているが、高温高圧ガスによりタービン翼に腐食が生ずるおそれがあり、燃焼の制御が難しい面がある。また、排ガス中にＮＯｘ及び硫黄化合物を比較的多く含む場合も多く、環境面からもガスタービンに適した燃料油が求められている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の状況に鑑みてなされたものであり、燃焼性が優れ、排ガス中におけるＮＯｘの濃度を低く抑えることができるガスタービン用燃料油組成物、さらには排ガス中における硫黄化合物の濃度をも低く抑えることができるガスタービン用燃料油組成物を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、芳香族分、ベンゼン、及び炭素数６〜８のパラフィン分を特定の範囲にすることにより、上記課題を達成できることを見い出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、芳香族分が３容量％未満、ベンゼンが０．３容量％未満、炭素数６〜８のパラフィン分が７０容量％以上であることを特徴とするガスタービン用燃料油組成物を提供する。
また、本発明は、上記ガスタービン用燃料油組成物において、前記ガスタービンがマイクロガスタービンであるガスタービン用燃料油組成物を提供する。
また、本発明は、上記ガスタービン用燃料油組成物において、芳香族分が１．１容量％以上、かつ３容量％未満であるガスタービン用燃料油組成物を提供する。
また、本発明は、上記ガスタービン用燃料油組成物において、硫黄分が２０ｐｐｍ以下であるガスタービン用燃料油組成物を提供する。
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明のガスタービン用燃料油組成物（以下、本発明の燃料油組成物ともいう。）における芳香族分は、主に炭素数６〜８の芳香族分で、ベンゼン、ナフタレン、及びこれらのアルキル置換体などの芳香族炭化水素などが含まれる。
環境面を考慮すると、本発明の燃料油組成物における芳香族分の含有量は、３容量％未満であり、好ましくは２容量％未満である。ベンゼンの含有量は、０．３容量％未満であり、好ましくは０．１容量％以下である。
本発明の燃料油組成物における炭素数６〜８のパラフィン分は、炭素数６〜８のパラフィンの１種単独であってもよいし、又は２種以上の混合物であってもよい。炭素数６〜８のパラフィン分においては、炭素数６〜７のパラフィンの含有量が５０容量％以上であることが好ましく、６０容量％以上であることがより好ましく、７０容量％以上であることが特に好ましい。
炭素数６〜８のパラフィン分の含有量は、７０容量％以上であるが、７５容量％以上が好ましい。炭素数６〜８のパラフィン分がこの範囲よりも少なく、炭素数９以上の炭化水素が多いと、燃焼性が低下するおそれがあり、ＮＯｘが増加し、着火性が低下するおそれがある。
本発明の燃料油組成物には、オレフィン分が含まれていてもよい。オレフィン分の炭素数は、特に制限ないが、６〜８の範囲が好ましい。
【０００６】
本発明の燃料油組成物において、硫黄分の含有量は２０ｐｐｍ以下が好ましく、１０ｐｐｍ以下が特に好ましい。硫黄分がこの範囲を超えて多くなると、燃焼排ガス中のＳＯｘ濃度がより増加する傾向になる。
本発明の燃料油組成物は、石油精製で製造される留分を１種又は２種以上を適宜利用することにより製造することができる。例えば、原料のナフサを脱硫処理し、続いて改質処理して得られるガソリン基材のリフォーメートからベンゼン分を分離除去したラフィネートなどが利用できる。リフォーメートからのベンゼン分の分離除去は、通常７０〜９０℃の範囲で蒸留分離することにより行われる。
【０００７】
本発明の燃料油組成物は、タービン用燃料油として好適であり、特にマイクロガスタービン用燃料油として好適である。
マイクロガスタービンは、数十〜数百ＫＷの規模の発電を行う小型のガスタービンのことであり、ほとんどのものは熱を回収し再利用する機能を有する再生器を備えており、３０％弱の発電効率を達成する能力を有する。本発明の燃料油組成物は、再生器装備のマイクロガスタービン用燃料油として、特に有効である。再生器装備のマイクロガスタービンは、コンパクトな構造であるため、圧縮率を低く押さえているが、エネルギー効率を向上させるために、排ガスの熱を利用して燃焼空気の温度を上げている。燃焼温度は８５０〜９５０℃程度であり、ＮＯｘの発生を抑制でき、環境負荷低減型の発電機である。排ガス温度は２００〜３００℃程度であるため、再生器で排熱を有効利用することにより、温水回収などの熱利用が容易である。
また、本発明の燃料油組成物は、燃料電池用燃料としても好適である。燃料電池は水素と酸素とを電気化学的に反応させることによって電気を発生させるシステムをいう。原料の水素は、炭化水素を水蒸気改質触媒と接触させて製造され、該炭化水素として本発明の燃料油組成物を好適に利用することができる。本発明の燃料油組成物は、水蒸気改質触媒の寿命を長くすることができる特徴がある。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の内容を実施例及び比較例によってさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの内容に何ら限定されるものではない。
（実施例１）
芳香族分（主成分：炭素数６の芳香族（ベンゼン）０．１容量％、炭素数７の芳香族（トルエン）０．１容量％、炭素数８の芳香族（キシレン）０．８容量％、）が１．１容量％、ベンゼンが０．１容量％、炭素数６〜８のパラフィン分が７８容量％（炭素数６〜７のパラフィン分が７１容量％）、オレフィン分（炭素数６）０．２容量％、硫黄分が５ｐｐｍであるラフィネートを燃料油として使用して、再生器装備のマイクロガスタービン中で燃料油を燃焼してマクロガスタービンを運転した。燃料油の組成分析、燃焼性及び排ガス中の組成分析を下記の方法にしたがって測定した。その結果を表１に示す。
【０００９】
＜燃料油の組成分析＞
（１）芳香族分、オレフィン分及び炭素数６〜８のパラフィン分の分析
ガスクロマトグラフィ（ＪＩＳ Ｋ ２５３６ ６）及び液クロマトグラフィ（ＪＰＩ−５Ｓ−４９−９７）により測定する。
（２）硫黄分
ＪＩＳ Ｋ ２５４１に従って測定する。
＜燃焼性＞
マイクロガスタービンの起動時の着火に失敗する割合を、失火率として測定する。
＜排ガスの組成分析＞
（３）ＮＯｘの分析
煙道からの排ガスをサンプリングノズルから等速吸引法で吸収管に採取し、ＮＯｘを酸化吸収した後、滴定法にて濃度を測定する。
（４）ＳＯｘの分析
煙道からの排ガスをサンプリングノズルから等速吸引法で吸収管に採取し、ＳＯｘを酸化吸収した後、滴定法にて濃度を測定する。
【００１０】
（比較例１）
芳香族分２０容量％、パラフィン分が７９．９容量％、オレフィン分０．１容量％、硫黄分が３５ｐｐｍである灯油を燃料油として使用して、再生器装備のマイクロガスタービン中で燃料油を燃焼してマクロガスタービンを運転した。燃料油の組成分析、燃焼性及び排ガス中の組成分析を下記の方法にしたがって測定した。その結果を表１に示す。
【００１１】
【表１】
【発明の効果】
本発明の燃料油組成物は、排ガス中のＮＯｘの発生を抑制できる。また、本発明の燃料油組成物の好ましい態様では、排ガス中のＳＯｘの発生も抑制できる。
Claims (4)
- 芳香族分が３容量％未満、ベンゼンが０．３容量％未満、炭素数６〜８のパラフィン分が７０容量％以上であることを特徴とするガスタービン用燃料油組成物。
- 前記ガスタービンがマイクロガスタービンである請求項１記載のガスタービン用燃料油組成物。
- 芳香族分が１．１容量％以上、かつ３容量％未満である請求項１記載のガスタービン用燃料油組成物。
- 硫黄分が２０ｐｐｍ以下である請求項１記載のガスタービン用燃料油組成物。」
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|---|---|---|---|
| JP2001295800A JP4675015B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | ガスタービン用燃料油組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001295800A JP4675015B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | ガスタービン用燃料油組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003096475A JP2003096475A (ja) | 2003-04-03 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001295800A Expired - Fee Related JP4675015B2 (ja) | 2001-09-27 | 2001-09-27 | ガスタービン用燃料油組成物 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4746826B2 (ja) * | 2003-06-05 | 2011-08-10 | 出光興産株式会社 | 燃料油組成物 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4426039B2 (ja) * | 1999-12-17 | 2010-03-03 | 出光興産株式会社 | 燃料電池用燃料油及びその製造方法 |
| WO2001077259A1 (fr) * | 2000-04-10 | 2001-10-18 | Nippon Oil Corporation | Combustible destine a un dispositif de pile a combustible |
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2001
- 2001-09-27 JP JP2001295800A patent/JP4675015B2/ja not_active Expired - Fee Related
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