JPH0135875B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、石炭と油の安定で流動性の良い混合
燃料に関する。 近年、石油の高騰、枯渇の問題等のためエネル
ギー源として再び石炭が見直されている。 石炭の欠点である輸送の困難さ、広い貯炭場を
要する等を改良するため、微粉炭と油を混合した
膠質燃料の研究がなされている。単に油中に微粉
炭を混合するのは微粉炭が直ちに沈降するので、
それを防止するため、水と界面活性剤を添加する
方法（特開昭53−82810号、特公昭54−16963号公
報）、石炭を超微粉化して油と混合する方法（特
開昭54−40808号公報）等が検討されている。し
かしながら界面活性剤添加法は多くの場合界面活
性剤の添加量が多く、経済的に問題があり、一方
石炭を超微粉化する方法は粉塵爆発の危険性や粉
砕に多大なエネルギーを必要とするため工業的実
施に問題がある。加えて、いずれの場合も分散安
定性および流動性が必ずしも充分でない。 本発明者らは前述の実情にかんがみ、鋭意研究
を重ねた結果、タンカーやパイプラインによる大
量輸送に適した流動性と長期安定性を有する混合
燃料を完成するに到つた。 すなわち、本発明は、石炭と水および油とから
なる混合燃料に、分散安定剤として平均粒径20μ
ｍ以下の微結晶セルロースの微粒子0.1〜10重量
％を含有させた混合燃料である。 本発明の混合燃料は、基本的には石炭と水と油
と分散安定剤とからなる。 本発明に用いられる石炭は、無煙炭、歴青炭、
褐炭など種々の炭種のものであり、その粒度は
100メツシユ篩過100％で、好ましくは200メツシ
ユ篩過80〜90％である。 また、この粒度迄粉砕した石炭は、石炭と灰分
の比重差および粉砕されやすさの性質を利用し、
風力と篩過によつて、灰分を原炭に比し、20〜40
％減ずることができる。しかし、5μｍ以下の超
微粒子迄粉砕するのは、炭塵爆発の恐れがあり、
経済的にも不利である。 本発明に用いられる水は、石炭／油混合燃料中
で分散安定剤と作用して後述の網目構造形成に寄
与するので、混合燃料中には存在しなければなら
ない。その含有量は、全体に対し約0.1〜20重量
％であり、0.1％以下では充分な網目構造を形成
せず、20％以上では水の体積分だけ輸送費や貯蔵
費が高くなり、単位体積当りの発熱量も減少する
ので、好ましくない。この水は石炭、油、微粒子
と共に持ち込まれる水、または新たに添加する水
のどちらでも良い。また、水は混合燃料が燃焼す
る際に蒸発し、油を霧化することにより、過剰空
気量の低減、NOX量の低減および媒塵量の低減
にも効果がある。 本発明に用いられる油としては、原油、重油、
軽油、ガソリンなどの任意の炭化水素油で良い
が、経済的には原油または重油を使用する方が有
利である。 石炭と油の混合割合は、石炭の種類や粒度およ
び油種により、また要求される安定性や流動性に
よつて異なるが、一般には石炭と油の重量比を
３／７〜７／３の範囲に選定するのが良い。もち
ろん３／７より少ない石炭混入量でも流動性およ
び安定性は良好であるが、混合燃料の本来の意味
からして、経済的有利性がなくなる。また７／３
以上では、粘度が高くなり過ぎて流動性が劣り実
用に供しなくなる。 本発明の混合燃料に用いる分散安定剤としての
平均粒径20μｍ以下の微結晶セルロースは、パル
プ、リンター、その他セルロース（例えば、わ
ら、古新聞、レーヨン、ベンベルグ、絹、羊毛、
綿、麻等）を鉱酸、アルカリまたは過酸化物で分
解（誘導体化されていなく、セルロースの化学的
性質を維持している）、または該分解と摩砕等の
機械的粉砕との併用により、平均粒径20μｍ以下
の微粒子にする必要があり、好ましくは10μｍ以
下の微粒子である。 該微粒子が混合燃料中で有力な分散安定剤とな
る理由は、該微粒子が油中にて水と作用し細目構
造を形成し石炭の沈降を防止するものと考えられ
る。 該微粒子は、平均粒径が20μｍ以下になつてお
り、また親水性を有することにより水中で微細な
コロイド粒子となつて分散し、細目構造を形成す
る。更に詳しくは微結晶セルロース中の無数に発
生する1μｍ以下のコロイド領域の大きさの微粒
子によつて分散安定性がもたらされる。即ち、コ
ロイド分散した微結晶セルロースは、水和によつ
て生じたその表面荷電によつて相互に反発し合い
ながらブラウン運動を続け網状構造を形成する。
この特異な網状構造は、微粉炭あるいは油の微粒
子をそのマトリツクス中に捕え安定な懸濁液を形
成することが出来る。しかも該微粒子は、水不溶
性の微細な固体粒子であるために混合燃料中で、
粘度の上昇をもたらすことがなく、温度の変化に
よつても粘性が著しく変化することがないため
に、混合燃料の組成の変更や、混合燃料の使用工
程における温度の変化の影響を受けることがな
い。 該微粒子の平均粒径が20μｍ以上の場合は、1μ
ｍ以下のコロイド粒子の発生が少ないためにこれ
らの効果を充分に発揮することが出来ない。 従来用いられている界面活性剤の場合、被懸濁
物質の表面を充分に濡らす必要があるため添加量
が増大する。またガム質やセルロース誘導体のよ
うな水溶性の高分子を用いる場合は、水溶性高分
子が水に溶解する時の増粘作用を利用するもので
ある。これは混合燃料の粘度を上昇させることに
より、微粉炭などの粒子の沈降速度を小さくする
方法であるが、この場合必然的に混合燃料の粘度
が上昇し、輸送、取扱いに必要な流動性が低下す
る。しかも、この水溶性高分子は温度の上昇によ
つて著しく粘度の低下が起こり、このため被懸濁
物質を長期に亘つて安定に懸濁させることが出来
ない。 本発明の分散安定剤を用いることにより、これ
らの欠点を解消した長期安定性に優れ、流動性の
良い混合燃料を提供することが可能である。 また、該微粒子の添加量は、石炭の種類や、そ
の粒度及び油種により、また要求される安定性お
よび流動性の度合により異なるが、一般的には混
合物中に少なくとも0.1重量％添加しなければ効
果がない。望ましくは0.1〜10重量％である。0.1
％以下では安定性が劣り、10％以上ではこれ以上
添加しても効果は同じであり、経済的にも不利で
ある。 本発明の混合燃料は、油、水、石炭および微粒
子を常法により均一混合することにより得られる
が、望ましいのは油中に水および微粒子を添加し
均一にして、次いで石炭を添加し均一混合するこ
とにより、より良い分散安定性を有する混合燃料
を得ることができる。 以上の如く、安く簡単に、分散安定性を有し、
流動性の良い混合燃料を該微粒子を添加すること
により得ることができた。 以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明
する。なお、実施例の（ ）内に示した％は全体
量に対する重量％であり、粘度は回転式粘度計を
用いローターNo.２、回転数12rpmにて測定した値
である。また、結晶セルロース微粒子の平均粒径
及び1μｍ以下のコロイド粒子の含量は、微結晶
セルロース微粒子を水中１％濃度で分散させたも
のを遠心沈降式粘度分布測定装置CP−50（島津製
作所製）を用いて測定した値である。 実施例 １ 70℃における比重および粘度が0.92、30cps、
高位発熱量が10500Kcal／Kgの重油178Kg（44.5
％）を約70℃の湯浴中で、TKKホモミキサーで
撹拌しながら、別途アビセル 〔旭化成工業(株)製
RCグレードの原料であるウエツトケーク、平均
粒径2μｍ、1μｍ以下のコロイド粒子含量48％〕
４ｇ（１％）を38ｇ（10％）の水に分散させたも
のを前記重油中に混合し、10〜15分間撹拌分散さ
せた。ついで、この分散液中に、豪州産ハンタバ
レー炭を日本精機製作所製の遠心式粉砕機ZMIを
用い、スクリーンの穴径0.25mmにて粉砕して得た
微粉炭178ｇ（44.5％）を混合し、20〜30分間撹
拌分散させて混合燃料を得た。このものの70℃に
おける粘度は1550ops、比重は1.06であつた。こ
れを500c.c.のメスシリンダーに入れ、70℃の湯浴
中にて７日間および15日間の放置安定性試験を行
つた。 ７日後および15日後、上層、中層、下層に分
け、それぞれの70℃における粘度と比重を測定し
た。その結果を表−１に示す。

【表】 実施例 ２ リンターを2.5NのHCl、温度105℃、時間15分
間にて分解させ、平均粒径5μｍ、1μｍ以下のコ
ロイド粒子含量33％のリンター微粒子を得た。こ
のリンター微粒子と、実施例１にて用いた重油お
よび微粉炭を用いて、実施例１と同様にして混合
燃料を得た。尚、比率はリンター微粒子0.5％、
水の量５％、石炭47.25％、重油47.25％であつ
た。上述混合燃料を径約20mm、高さ約200mmの沈
降管に入れ、湯浴中にて７日間放置し、流動性、
安定性を観察したところ、良好な結果を得た。 実施例 ３ 絹をH₂SO₄濃度2wt％、反応時間60分、反応温
度100℃にて分解し、平均粒径3μｍ、1μｍ以下の
コロイド粒子含量37％の微粒子にした。この微粒
子と実施例１で用いた重油と微粉炭を用い、実施
例１と同様にして混合燃料を得た。尚、この比率
は絹微粒子0.5％、水５％、石炭47.25％、重油
47.25％であつた。上述の混合燃料を実施例２と
同様にして70℃で７日間の放置安定試験を行つ
た。その結果、７日後の安定性、流動性は共に良
好であつた。 実施例 ４ 実施例１にて用いた重油および微粉炭を用い、
微粒子の種類、その添加割合、添加する水の量お
よび石炭と油の重量比を表−２に示すようにし、
実施例１と同様にして混合燃料を得た。この混合
燃料を実施例２と同様の方法で、７日間の放置安
定試験を行つた。その結果を表−２に示す。

【表】 ×：流動性、安定性ともに劣る
△：流動性、安定性やや劣る
比較例 １ 平均粒径約40μｍ、1μｍ以下のコロイド粒子含
量１％以下のアビセル （旭化成工業(株)製PH−
102）、実施例１で用いた重油および石炭を用い、
実施例１と同様にして、石炭（47％）／重油（47
％）／PH−102（１％）／水（５％）の混合燃料
を得た。 この場合、燃料を実施例２と同様にして、７日
間の貯蔵安定性試験を行つたところ、２層に分離
し、下層は石炭の固りであつた。これは分散安定
性として用いたPH−102の粒子が大きく1μｍ以
下のコロイド粒子の発生が少なくて、充分な網目
構造を形成しないためと考えられる。 比較例 ２ 実施例１のアビセルに代えてカルボキシメチル
セルロース・ナトリウム塩を用いる以外は実施例
１と同様にして混合燃料を得た。この混合燃料の
70℃における粘度は10000CPS以上となり実用に
供し得ないものであつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭と水と油とからなる混合燃料に、分散安
   定剤として平均粒径20μｍ以下の微結晶セルロー
   スの微粒子0.1〜10重量％を含有させたことを特
   徴とする混合燃料。 ２ 水の量が、0.1〜20重量％であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の混合燃料。 ３ 油が、重油または原油であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の混合燃料。 ４ 石炭と油の混合割合が、重量比で３／７〜
   ７／３であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の混合燃料。