JPH0113519B2

JPH0113519B2 -

Info

Publication number: JPH0113519B2
Application number: JP56148248A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Naka; Shuichi Pponjo; Fukunobu Mayuzumi; Yasuji Tanakamaru; Yoshihisa Nishida
Original assignee: Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
Current assignee: DKS Co Ltd
Priority date: 1981-09-18
Filing date: 1981-09-18
Publication date: 1989-03-07
Also published as: JPS5849795A

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、さに
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54−33803号には微粉鉱石スラリーに高
分子果面活性剤を加えることが記載されている
が、具体的にはポリアクリルアミド、ポリエチレ
ンイミンが例示されているだけであり、かつ低濃
度の微粉鉱石スラリーを対象としたものである。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、一定の窒素原子
数を有するポリアルキレンイミンを出発物質と
し、これにアルキレンオキシドを付加した特定の
分子量を有するポリエーテル化合物、および該ポ
リエーテル化合物の硫酸エステル化物もしくはリ
ン酸エステル化物がすぐれた効果を有し、そのた
め少量の添加で石炭−水スラリーの粘度を著しく
減少することを見出し、それにより高い石炭濃度
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、石炭の取り扱いは非常に
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70％パス
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法について記載すると、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
またはエチレン分解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
機物除去処理をしようとする石炭−水スラリー中
の石炭に対して一般に30％以下の量で充分であ
る。また浮遊選炭法は既在の選炭法で微粉炭−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
することができる方法である。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。本発明の石炭−水スラリー用減粘剤は、窒素原
子数７〜200個、好ましくは９〜100個を有するポ
リアルキレンイミンを出発物質とし、これにアル
キレンオキシドを付加し、その分子量を6000〜60
万、好ましくは１万〜30万にしたポリエーテル化
合物、またはその硫酸エステル化物もしくはリン
酸エステル化物である。前記ポリエーテルまたは
その硫酸エステル化物もしくはリン酸エステル化
物はアルキレンオキシドとしてエチレンオキシド
を含み、その含有率が付加した全アルキレンオキ
シドの10〜95重量％、好ましくは30〜90重量％で
あるものが特にすぐれた効果を発揮する。これに付加するアルキレンオキシドとは、エチ
レンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオ
キシド等をいゝ、好ましくは、プロピレンオキシ
ドとエチレンオキシドを共重合するのが望まし
い。共重合の場合、ブロツク共重合でも、ランダ
ム共重合でも、またいずれのものが先に付加した
ものでもよいが、界面活性剤を有効に発揮するた
めに、ブロツク共重合にするのがさらに好まし
い。アルキレンオキシドの付加は、得られるポリ
エーテル化合物の分子量が6000〜60万、好ましく
は１万〜30万となる割合である。また上記ポリエーテルを硫酸エステル化または
リン酸エステル化したアニオン界面活性剤も有効
である。すなわち上記ポリエーテルは分子内に少
なくとも１個のOH基を含み、例えば硫酸、発煙
硫酸、クロルスルホン酸、酸性硫酸ナトリウム等
と容易に反応し、分子内に硫酸エステル基を導入
することができる。OH基は全部または一部をエ
ステル化することができる。また上記ポリエーテ
ルのOH基は、例えば五酸化リン、メタリン酸、
チオフオスフエート等と反応し、リン酸エステル
とすることができる。この場合もOH基の全部ま
たは一部をエステル化することができる。上記ポリエーテルの硫酸エステル化物またはリ
ン酸エステル化物は、酸の形のまゝか、または塩
の形で本発明の減粘剤として用いることができ
る。塩を形成する陽イオンとしては、ナトリウ
ム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなどの
金属、アンモニウム、アミン類、さらに４級化し
たアミン類が有用である。塩は塩基性塩、中性
塩、酸性塩を含む。本発明の減粘剤は、比較的構造が類似している
脂肪アミンのアルキレンオキシド付加物より効果
がすぐれている。本発明のアルキレンオキシド付加物の出発物質
であるポリアルキレンイミン高度に分岐した枝
と、各末端に１級アミノ基を、そして鎖中の窒素
原子３個あたり平均約２個の２級アミノ基と１個
の３級アミノ基を持つており、従つて窒素原子数
７〜200のポリアルキレンイミンはアルキレンオ
キシドを付加し得る多数の活性水素を分岐した各
枝の末端および鎖中に持つている。これに対し高
級アルキルアミン、アルキレンジアミン、ポリア
ルキレンポリアミンなどの脂肪族アミンはその構
造が直線状であり、かつ活性水素の数も限られ
る。従つてポリアルキレンイミンのアルキレンオキ
シド付加物は非常にかさ高い分子構造を取るのに
対し、アルキルアミン、アルキレンジアミン、ポ
リアルキレンポリアミン等のアルキレンオキシド
付加物は線状の分子構造を取る。このような構造上の特徴が本発明の減粘剤のす
ぐれた効果に寄与していることは確かである。本発明にかゝる減粘剤は、一定の窒素原子数を
有するポリアルキレンイミンを出発物質とし、こ
れにアルキレンオキシドを付加した特定の分子量
を有するポリエーテルまたはそのエステル化物だ
けが有効である。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％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
類が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瀝青炭と第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
スラリーを調整した。なお、調整したスラリーは以下に示す試験方法
により評価した。 (1) スラリー粘度：25℃にてハーケ回転粘度計に
よりズリ速度100sec^-1で測定した。 (2) スラリーの安定性：500mlのシリンダーに300
ｇスラリーを入れ、１ケ月間静置後、水の分離
状態を測定する。 (3) スラリーの寿命：ポツト法にて測定した。即ち、製造したスラリーを250mlの広口ビンに
入れ、１ケ月間静置後、ビンからスラリーを自然
落下によつて払い出し、５mmのフルイを通過させ
る。この際、ビン内に残つた量および５mmフルイ
上のスラリー量を凝集量として測定し、全スラリ
ーに対する凝集率（％）を求めた。また１ケ月静
置後のスラリー粘度も求めた。凝集量が小さく、低粘度でかつ粘度が製造直後
のそれと近いスラリー程寿命の長い良好なスラリ
ーである。評価結果を第２表に示す。第２表から明らかなように、本発明の減粘剤を
添加すると、石炭濃度72〜77％においても粘度は
1200〜2700cpであり、１ケ月間静置した後でも
凝集物は10％以下に押さえることが出来、粘度も
ほとんど上昇しておらず、低粘度かつ寿命の長い
高濃度石炭−水スラリーを得ることができた。一方、本発明品以外の脂肪族アミンのアルキレ
ンオキシド付加物を用いても石炭濃度72〜77％で
1700〜2800cpのスラリーを得ることができたが、
１ケ月静置後粘度が製造直後のそれとくらべ約
1000cpほど上昇しており、凝集物も20〜40％と
多くなつた。実施例２クリーン化した石炭を用い、実施例１に従い石
炭−水スラリーを調整した。なお、添加剤は第１表に示したものを用いた。評価結果を第３表に示す。第３表から明らかなように本発明の減粘剤を添
加すると、石炭濃度77〜80％でも粘度が1100〜
1800cpであり、極めて流動性が良く、１ケ月間
静置した後でも凝集物は10％以下に押さえること
が出来、粘度もほとんど上昇しておらず、低粘度
かつ寿命の長い高濃度石炭−水スラリーを得るこ
とができた。一方、本発明以外の脂肪族アミンのアルキレン
オキシド付加物を用いても石炭濃度78〜80％で
1300〜2000cpのスラリーを得ることができたが、
１ケ月静置粘度が製造直後のそれとくらべ約
1000cpほど上昇しており、凝集物も20〜40％と
多くなつた。

【表】

Claims

【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、窒素原子数７〜
200個、好ましくは９〜100個を有するポリアルキ
レンイミンを出発物質とし、これにアルキレンオ
キシドを付加し分子量を6000〜60万、好ましくは
１万〜30万にしたポリエーテル化合物、または該
ポリエーテル化合物の硫酸エステル化物もしくは
リン酸エステル化物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前記ポリエーテル化合物、または該ポリエー
テル化合物の硫酸エステル化物もしくはリン酸エ
ステル化物がアルキレンオキシドとしてエチレン
オキシドを含み、その含有率が付加したアルキレ
ンオキシドの10ないし95重量％、好ましくは30な
いし90重量％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石炭濃度が61％以上、好ましくは70％より高
い石炭−水スラリーに用いるための特許請求の範
囲第１項または第２項記載の石炭−水スラリー用
減粘剤。４石炭がクリーン化した石炭である特許請求の
範囲第１項または第２項または第３項記載の石炭
−水スラリー用減粘剤。