JPH0113518B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は石炭−水スラリー用減粘剤に関する。
さらに詳しくは、微粉炭を水に分散させ、ポンプ
輸送が可能な高濃度石炭−水スラリーを提供する
ための減粘剤に関する。 近年石油資源の枯渇により、石炭の利用が再認
織され、その利用方法が種々検討されている。と
ころが石炭は石油と異なり、固体であるためポン
プ輸送ができない。そのため石炭を粉体化して水
中に分散し、水スラリーにする方法が種々検討さ
れている。しかしながらこの方法は現技術では、
石炭濃度を上げていくと著しく増粘し、流動性が
なくなるため、ポンプ輸送が困難になつてくる。
一方石炭濃度を下げると輸送効率が低下し、さら
に燃焼前に脱水工程が必要となつてきて、費用が
かゝるため実用的でない。 特開昭52−71506、同昭56−21636にはナフタレ
ンスルホン酸系の塩や、これらのホルマリン縮合
物が記載されているが、これらの化合物を用いた
場合、減粘効果は弱く、石炭濃度が61％以上の高
濃度においては急激に増粘するとともに、ダイラ
タンシーが生じ、実用上ポンプ輸送が困難にな
る。 本発明者らは、高濃度の石炭−水スラリーを流
動化し、ポンプ輸送を可能にする石炭−水スラリ
ー用減粘剤について鋭意研究し、少量の添加で、
石炭−水スラリーの粘度を著しく減少し、そのた
め高濃度の石炭濃度においてもポンプ輸送が可能
な石炭−水スラリーを提供する減粘剤の開発に成
功した。 本発明の減粘剤を用いると、少量の水で石炭を
流動化できるため、ポンプ輸送を可能にすること
は勿論、そのまゝの状態でボイラー燃焼ができ、
燃焼前の脱水工程をも省くことができる。本発明
の減粘剤の使用により、石炭に取り扱いは非常に
簡便になり、その利用用途は大きく広がる。 石炭−水スラリーに使用される石炭は無煙炭、
瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、またはそれらをクリー
ン化したものなど、どのような石炭であつてもよ
い。また水スラリー中の石炭粒度も粉末であれば
どのような粒度であつてもよいが、現在火力発電
所で燃焼される微粉炭は200メツシユパス70％以
上のものであるから、この粒度が微粉炭の粒度の
目安である。しかし本発明の減粘剤は粒度によつ
て影響されるものではなく、どのような粒径の石
炭粉末に対してもすぐれた効果を発揮する。 またクリーン化した石炭は石炭中より無機物、
例えば灰およびイオウなどを除去したものであ
る。石炭をクリーン化する方法としては、例えば
重液分離法、Oil Agglomeration法（以下OA法
という）、浮遊選炭法などがある。しかしながら
これら以外の方法でもよく特に限定するものでは
ない。 OA法について記すと、石炭を乾式あるいは湿
式で粉砕した後、水スラリーを調整し、適量の油
を添加するか、あらかじめ石炭に油をコートした
後、水スラリーを調整し、撹拌することにより石
炭の有機分と無機物との油および水に対する濡れ
の差を利用して、選択的に石炭の有機分を濡らす
油をバインダーにして石炭有機分の凝集を起させ
る。一方無機物は油との親和力が弱いため、水中
に遊離するので、凝集した石炭の水分離を行なえ
ば同時に無機物を除去することができる方法であ
る。OA法の石炭−水スラリー中の石炭濃度は通
常10〜65％である。 OA法において用いる油は原油あるいは原油か
ら得られる各種留分、例えば灯油、軽油、Ａ重
油、Ｂ重油、Ｃ重油などや、タールまたは頁岩油
またはエチレン分離残油または各種配合油などが
一般に燃料として用いられる油や、潤滑油、洗浄
油などの鉱物油である。またベンゼン、トルエ
ン、キシレン、動植物油など水に不溶の油も用い
られるが中でもＣ重油、タール残渣油などの重質
油類は安価であるため特に好ましい。この油は無
機物除去処理しようとする石炭−水スラリー中の
石炭に対して一般的に20％以下の量で充分であ
る。 また浮遊選炭法は既存の選炭法で微粉炭−水ス
ラリー中に極く少量の油を加え撹拌することによ
り泡立たせて、フロスを生成させる。本方法も
OA法同様、石炭の有機分がフロス油膜に付着す
るが、無機物は水中に遊離し、石炭有機分と分離
することができる。 浮遊選炭法において用いる油は、ターピネオイ
ル、タール、Ａ重油、Ｃ重油、軽油、灯油であ
る。 上記方法により数10％以上の無機物が石炭より
除去されるのが一般的である。 このようにしてクリーン化した石炭を使用すれ
ばクリーン化していない石炭にくらべて本発明の
添加剤の効果は著じるしく優れ、数ポイント高濃
度の石炭−水スラリーを得ることができる。さら
に、クリーン化した石炭を用いた場合、本効果以
外にも燃焼時のボイラー腐蝕が抑制され、灰の除
去設備、脱硫設備への負担が軽減される等のメリ
ツトが非常に大きい。 本発明の石炭−水スラリー用減粘剤は、炭化水
素基で置換されていることもある多環式芳香族化
合物のスルホン化物と、イミノ基を有する化合物
および／またはカルバモイル基もしくはチオカル
バモイル基を有する化合物と、脂肪族アルデヒド
との共縮合物またはその塩を必須成分として含有
する。 炭化水素基で置換されていることもある多環式
芳香族化合物のスルホン化物とは、ナフタレン、
アルキルナフタレン、アントラセン等のスルホン
化物や、石油スルホン酸や、リグニンスルホン酸
などである。なかでもナフタレンやアルキルナフ
タレンのスルホン化物が最も好ましい。 イミノ基を有する化合物としては、例えばグア
ニジン、ジシアンジアミド、ビグアニド等があ
り、カルバモイル基もしくはチオカルバモイル基
を有する化合物としては、尿素、アレキレン尿
素、カルバミン酸エステル、およびそれらの対応
するチオ化合物などがある。 脂肪族アルデヒドとしては、ホルマリン、グリ
オキザール、アセトアルデヒドを挙げることがで
き、ホルマリンが一般に使用される。 本発明の減粘剤の製造は公知の合成法によつて
実施できる。 すなわち炭化水素基で置換されていることもあ
る多環式芳香族化合物を、例えば硫酸、発煙硫
酸、またはサルフアン等を用いてスルホン化し、
そのまゝまたは部分中和後、イミノ基を有する化
合物および／またはカルバモイル基もしくはチオ
カルバモイル基を有する化合物と、脂肪族アルデ
ヒドとを加え、60〜110℃の温度で共縮合する。
生成した縮合物をナトリウム、カリウム等のアル
カリ金属、マグネシウム、カルシウム等のアルカ
リ土類金属、アンモニウムまたはアミンとの塩に
してもよい。 しかし本発明の減粘剤は製造法によつて限定さ
れるものではなく、目的の減粘剤が得られる限り
任意の製造法を採用できる。縮合度は、好ましく
は1.5〜50、さらに好ましくは2.0〜10のものが有
効である。 本発明の減粘剤は、公知のナフタレンスルホン
酸ホルマリン縮合物系の添加剤よりも石炭−水ス
ラリーの減粘効果において著しくすぐれており、
それは両者の化学構造の相違に起因するものであ
る。 すなわち、公知の例えばナフタレンスルホン酸
ホルマリン縮合物は以下の繰り返し構造を有す
る。 これに対し、対応する本発明のナフタレンスル
ホン酸と尿素のホルマリン共縮合物は以下の繰り
返し構造を有する。 このように、かさ高いナフタレン環が単にメレ
レン基によつて隔てられているよりも、窒素原子
を含む官能基を持つ長いスペーサー基で隔てられ
ていることが好結果をもたらす原因である。 このように本発明の減粘剤はイミノ基やカルバ
モイル基もしくはチオカルバモイル基を有する化
合物を用いた上記構造の縮合物を必須成分とする
ものであり、これらの構造を有するもののみが驚
くべき効果を発揮するのである。 また脱灰等のクリーン化した石炭を使用すれば
さらにその効果が上昇するのは、脱灰することに
よつて親水性が大きく微粒子でその表面積が大き
い灰が除去されることにより、有機性が向上した
石炭表面に、本発明の減粘剤が効果的に作用する
ためであり、それによつて石炭濃度の上昇をはか
ることができる。 かゝる本発明の減粘剤は、石炭−水スラリーに
対して、0.01〜5.0重量％、好ましくは0.03〜2.0
重量％を添加することによりすぐれた効果を発揮
する。石炭−水スラリーの流動性の限界は石炭の
種類や粒度によつて異なるが、一般に減粘剤を添
加しなければ石炭濃度が50％前後で流動性がなく
なるが、本発明の減粘剤を添加すれば著しく粘度
が低下するため、石炭濃度が61％以上、特に70％
以上においても流動性を有するものである。さら
にクリーン化した石炭を用いた場合は石炭濃度が
さらに数ポイント、一般的には３〜10ポイント上
昇する。 本発明の減粘剤は、他の界面活性剤と併用して
使用することもできる。 石炭−水スラリーの製造方法および減粘剤の添
加方法に関しては、石炭をあらかじめ乾式で粉砕
した後減粘剤を水溶液中に混合する方法や、石炭
−水スラリーをつくつた後減粘剤を添加する方法
や、ミル中へ石炭、水、減粘剤を加え、石炭を粉
砕しながら混合する方法や、それぞれの方法にお
いて、石炭の代わりにクリーン化した石炭を用い
て混合する方法等任意の方法が実施できる。 本発明の減粘剤は、石炭を水中に安定に分散す
る効果もすぐれており、長期間、例えば１ケ月間
静置しても水分離を生ぜず、均質な石炭−水スラ
リーを保持している。 このように本発明の減粘剤は、石炭−水スラリ
ーに対して0.01〜5.0重量％、好ましくは0.03〜
2.0重量％添加するだけで、石炭−水スラリーの
粘度を著しく減少せしめ、しかも高濃度でポンプ
輸送が可能な石炭−水スラリーをつくることがで
きる。 以下に実施例を示す。実施例中％は重量によ
る。 実施例 １ 所定量の第１表に示す減粘剤を溶解した水溶液
に、200メツシユ80％パスまで粉砕した石炭を室
温にてかきまぜながら加え、所定濃度の石炭−水
スラリーを調整する。このスラリーの粘度を25℃
にて測定し、また流動性を観察する。さらにこの
スラリーを１ケ月間静置した後、水の分離状態を
測定する。 試験結果を第２表に示す。第２表に示すとお
り、本発明の減粘剤を添加すると石炭粘度72〜77
％においても粘度は1000〜3000cpであり、極め
て流動性が良好である。これに対し一般のアニオ
ン界面活性剤を添加したり、減粘剤無添加の場合
は、石炭濃度50％において粘度が20000cp以上に
なり、全く流動しない。 また、公知のナフタレンスルホン酸ホルマリン
縮合物Na塩を用いた場合、石炭濃度63％におい
て粘度が10000cpとなつた。

【表】

【表】 実施例 ２ クリーン化した石炭を使用して実施例１と同様
に所定濃度のクリーン石炭−水スラリーを調整す
る。石炭粒度は200メツシユ80％パスのものであ
る。このスラリーの粘度を25℃にて測定し、また
流動性をも観察する。このスラリーを１ケ月間静
置した後、水の分離状態を測定する。 試験に用いた本発明の減粘剤は第１表に示すと
おりである。試験結果を第３表に示す。第３表に
示すとおりクリーン化石炭−水スラリーに本発明
の減粘剤を添加すると石炭濃度76〜80％でも粘度
が1000〜3000cpであり、極めて流動性が良好で
ある。 一方本発明以外の減粘剤を添加したり、無添加
の場合は石炭濃度50％において粘度が20000cp以
上になり全く流動しない。 また、公知のナフタレンスルホン酸ホルマリン
縮合物Na塩を用いた場合、石炭濃度67％におい
て粘度が10000cpとなつた。

【表】 ○ 水分離なし、× 水分離あり

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭−水スラリーの粘度を低下させ、流動性
   と安定性を向上させるために用いる高濃度石炭−
   水スラリー用減粘剤であつて、炭化水素基で置換
   されていることもある多環式芳香族化合物のスル
   ホン化物と、イミノ基を有する化合物および／ま
   たはカルバモイル基もしくはチオカルバモイル基
   を有する化合物と、脂肪族アルデヒドとの共縮合
   物またはその塩を必須成分として含有することを
   特徴とする石炭−水スラリー用高性能減粘剤。 ２ 多環式芳香族化合物のスルホン化物がナフタ
   レンスルホン酸またはアルキルナフタレンスルホ
   ン酸である特許請求の範囲第１項記載の石炭−水
   スラリー用高性能減粘剤。 ３ イミノ基を有する化合物またはカルバモイル
   基もしくはチオカルバモイル基を有する化合物
   が、尿素、チオ尿素、ジシアンジアミド、グアニ
   ジン、ビグアニドおよびそれらの誘導体から選ば
   れる特許請求の範囲第１項または第２項記載の石
   炭−水スラリー用高性能減粘剤。 ４ 石炭濃度が61％以上、好ましくは70％以上の
   石炭−水スラリーに用いるための特許請求の範囲
   第１項ないし第３項のいずれかに記載の石炭−水
   スラリー用高性能減粘剤。 ５ 石炭がクリーン化した石炭である特許請求の
   範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の石炭
   −水スラリー用高性能減粘剤。