ナフテン油

原油は岩盤から抽出され、数段階の処理を経て、天然の汚染物質や不要な炭化水素が除去されます。この分離プロセスによって鉱油が生成され、これはパラフィン系、ナフテン系、芳香族系として分類されます。これらの異なるタイプの油の違いは明確ではありませんが、主に油に含まれる主要な炭化水素の種類によって決まります。たとえば、パラフィン系油には主に高級アルカンが含まれますが、ナフテン系油には混合物中に環状アルカンが多く含まれています。

原油はさまざまな形で存在し、それによって精製方法が決まります。原油の分類は、関係者によって出発点が異なるため、さまざまです。製油所では、主に蒸留留分（ガソリン、パラフィン、軽油、潤滑油留分など）間の配分に関心が集まっています。製油所では、原油の密度（軽質、中質、重質）や硫黄含有量（原油が「スイート」か「サワー」か）に注目します。さまざまな種類の原油の一般的な分類は、米国石油協会
（API） が作成したガイドラインに基づいており、その特性は、たとえば炭化水素の組成や硫黄含有量に応じて異なる場合があります。

原油の分類は、精製業者に、目的の製品を得るための適切な処理条件の大まかなガイドを提供します。パラフィン、アスファルト、芳香族、ナフテンなどの用語は長い間使用されてきました。石油科学の進歩に伴い、原油の分類をさらに強化するために、物理的および化学的特性が追加されました。 ^[1]

密度は常に油の重要な基準であり、一般的には、低密度の油は、より軽い留分（ガソリンなど）を含んでいるため、高密度の油よりも価値があると考えられています。したがって、API 比重または比重は、米国石油協会が提案したスキームに基づいて、原油の分類に広く使用されています（表 1）。API
値が 30 を超える高い値は、パラフィン特性を持つ軽質原油を意味し、API 値が低い値は、芳香族特性が増加する重質原油を意味します。

表1. API比重による原油の分類

低比重 ⇒ 高°API値 = パラフィン系
高比重 ⇒ 低°API値 = ナフテン系

UOP特性係数（Kw _）（ UOP 375-07 ^[2]）は、炭化水素の比重がH/C比（したがって化学的特性）に関連し、沸点は分子内の炭素原子数に関係するという観察に基づいています。Kwの値が高い（13～12.5）場合は、その成分が主にパラフィン系であることを示し、ナフテン系炭化水素は12～11の間で変化し、10に近い値は芳香族系であることを示します。

原油に含まれる炭化水素の主な種類は、1)ノルマルパラフィン、2)分岐パラフィン（イソパラフィン）、3)シクロパラフィン（ナフテン）、4)芳香族です。

API ガイドラインによれば、ベースストック（原油を精製した後に得られる潤滑油成分）は 5 つの一般的なカテゴリに分類されます。

表2. APIベースストックの分類^[3] .*粘度指数（セクション4.1） .

上記の特性以外にも、オイルがナフテン系かパラフィン系かを確認するために使用できる他の方法があります。その中には次のようなものがあります。

粘度比重定数は、粘度と比重の間の数学的関係です (ASTM D2501 ^[4] ) パラフィン系カットは、ほぼ同じ蒸留範囲のナフテン系カットよりも密度 (および比重) が低くなります。VGC は、主にパラフィン系または環状の組成を示すのに特に役立ちます。VGC は、パラフィン系原油では低く、ナフテン系では高くなります。^[5] VGC はベースストックについて報告され、約 0.78 (パラフィン系ベースストック) から 1.0 (高芳香族ベースストック) の範囲で、その値は油の溶解特性に関するある程度の指針となります。ndM 法の結果と同様に、VGC は通常、ナフテン系製品については報告されますが、パラフィン系製品については報告されません。

潤滑油基油の組成情報を得る方法の一つにndM法（ASTM D3238 ^[6]）がある。これは芳香族構造の炭素の割合（%CA）、ナフテン構造の炭素の割合（%CN）、およびパラフィン構造の炭素の割合（%CP）を示すことによって炭素タイプの分布を決定する経験的な方法である。ndM法の開発は、組成の屈折率（n）、密度（d）、および分子量（M）に関する多くの先行研究の結果である。^[1]

鉱油の粘度、密度、相対密度（比重）および屈折率^{[7]が決定されれば、粘度重力定数（VGC）および屈折率切片（ri）を計算できます。与えられた値を使用して、相関チャート、ASTM D2140法から炭素の割合（%CA、%CN、%CP）を導き出すことができます。 [8]} ndM法と同様に、結果は通常ナフテン油について報告されます。

原油の分類を目的としていくつかのシステムが開発されているが、通常は(1)パラフィンベース、(2)ナフテンベース、(3)混合ベース、(4)アスファルトベースと呼ばれている。しかし、これらの分類に特定の定義はないようだ。^[9]生産者または購入者が定義するベースオイルの仕様には、主に流体に必要な物理的特性、つまり密度、粘度、粘度指数(VI)、流動点および引火点、およびアニリン点または粘度比重定数(VGC)からの溶解度情報が含まれる。^[10]ナフテン系ベースオイルは一般に中程度のVIと非常に低い流動点を持ち、特殊潤滑剤の製造に有用である。線状パラフィン(n-パラフィン)の量が少ないため、通常、脱蝋は不要である。

粘度指数（ASTM D2270 ^[11]）は、温度による粘度変化の程度を測る指標であり、VIが高いほど変化は小さい。VIは40°Cと100°Cでの粘度測定値から算出される。パラフィン系ベースオイルとナフテン系ベースオイルの粘度は、温度変化に対して非常に異なる挙動を示す。通常、パラフィン系ベースオイルは、温度による粘度変化が大きい（VIが低い）ナフテン系ベースオイルよりも粘度変化が少ない（VIが高い）。低から中程度のVIにより、ナフテン系ベースオイルは特殊用途に特に適している。^[10]

流動点（ASTM D97 ^[12]）は、ベースオイルが流動しなくなる温度を測定します。パラフィン系ベースオイルの場合、流動点は通常-12℃から-15℃の間で、脱蝋ユニットの動作によって決まります。ナフテン系ベースオイルは一般にワックス分を含まず、流動点はかなり低くなります（-70℃未満まで）。^[10]

アニリン点（ASTM D611 ^[13]）は、石油製品の特性評価において非常に重要な値です。アニリン点は、ベースオイルが溶剤として作用する能力の尺度であり、等量のアニリンとベースストックが溶解する温度から決定されます。アニリン点が高い（約100°C以上）場合はパラフィン系ベースストックを意味し、アニリン点が低い（100°C未満）場合はナフテン系または芳香族系ストックを意味します。^[10]

VGC ^[4]は、密度と粘度から計算される基油の組成と溶解力の指標です。値が高いほど溶解力が高く、ナフテンや芳香族の含有量が多いことを示します。^[10]

屈折率は基油の組成に関する情報を提供します。低いRI値はパラフィン系物質を示し、高いRI値は芳香族成分を示します。RI値は分子量とともに増加します。^[14]

• ワックスがほとんどまたは全く含まれていない
  • 優れた低温特性
• 良好な支払い能力
  • アニリン点が低い
  • 高VGC
• ナフテン分子の割合が高い
  • ASTM D 3238またはASTM D2140で測定された%CN（約50％）
• 特殊製品の製造および配合に適しています
  • 中級VI

ナフテン系オイルは、優れた低温特性、多くのポリマーとの優れた相溶性、優れた溶解力を備えています。これらの特性により、ナフテン系オイルは特殊オイル市場で特に有用です。

1. 変圧器油。ナフテン油は粘度指数が低いため、冷却特性と絶縁特性に優れています。油の溶解性が良いため、シールやガスケットなどとの適合性も高まります。

2. プロセスオイル。ナフテン油は溶解力に優れているため、多くの化学プロセスで使用されています。これには、ポリマーベースの配合物の可塑剤、印刷インクのレオロジー調整剤、消泡剤のキャリアオイルなどが含まれます。ナフテン油は、健康と環境に有害な多環芳香族炭化水素 (PAH) の含有量が低いため、タイヤオイル分野に適していることが証明されています。

3. 潤滑油。グリースや工業用潤滑剤などの製品の製造にはベースオイルが必要です。ナフテン系ベースオイルは、特に金属加工油に適しています。この場合のナフテン系オイルの主な機能は冷却と潤滑であり、両者のバランスを保ちます。