JPH0269595A - 固体燃料−水スラリ−用分散安定剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は石炭、脱灰された石炭、石炭乾留コークス、
石油コークスなどの固体燃料粉末を水に分散させてなる
燃料用として有用な固体燃料−水スラリーを得るだめの
分散安定剤に関する。

〔従来の技術〕

石炭を代表とする固体燃料は、その形状が固体であるた
めに永い間石油に燃料としての王座をゆずっていたが、
石油ショックを機に固体燃料の見直しが行われ、石炭石
油混合燃料（ＣＯＭ）で代表されるように、固体燃料の
粉末を媒体と混合することにより固体燃料を流体として
取り扱おうという試みが盛んに行われている。

しかし、石炭石油混合燃料の場合には約半分が石油であ
るという欠点を避けて通ることができず、さらに別のス
ラリー燃料の開発が望まれている。

近年、水を媒体として用い、高濃度に石炭や石油コーク
スなどの固体燃料を分散させた流体としてのスラリーを
パイプライン輸送や油タンカーなどによる輸送にも適し
たものとし、さらに各種ボイラーにおける石油の代替燃
料やガス化用原料として用いようとする試みがなされて
いる。

このスラリーの場合には、媒体が水であるところから、
スラリーとして次の性質を持つことが好ましい。すなわ
ち、固体燃料粉末濃度が高く、かつ低粘度であって、し
かも固体燃料粉末の凝集や沈降のおこらない長期安定性
にすぐれたものであることである。

さらに最近になって、固体燃料−水スラリーの実用化が
進められ、その製造プラントが大型化するに伴い、従来
では予想できなかった問題が明らかになってきた。それ
は、たとえば大型のボールミルを用いて湿式粉砕を行う
場合に、固体燃料−水スラリーの温度が上昇し、製造さ
れる固体燃料−水スラリーが大量であるために、貯蔵タ
ンクに貯えられてもなかなか温度が低下せず、このよう
な高温下においては固体燃料−水スラリーの粘度が経時
的に上昇し、ついには流動不可能になってしまうことで
ある。

ところで、従来、石炭−水スラリーの特性を改質するた
めに、スラリー中に分散剤や防錆剤（たとえばクロム酸
塩）などの添加剤を添加することはすでに知られている
。しかし、これらの公知の添加剤のなかで、固体燃料粉
末濃度、粘度および沈降安定性に非常に好結果を与え、
またこの特性を高温下においても維持し得るものはほと
んどみられない。

たとえば、米国特許第２．３４６．１５１号明細書、特
公昭５５−４５６００号公報および特開昭５４−１６５
１１号公報などに開示されるりん酸エステル、各種アミ
ン類、アルキレンオキシドとアルキルフェノールやナフ
トールその他酸性りん酸塩との反応物、ポリメタクリル
酸の如きポリカルボン酸の塩の如き添加剤では、常温下
においても粘度低下機能に劣り高濃度スラリーを得るこ
とは難しい。

また、特開昭５２−７１５０６号公報や特開昭５３−５
８１号公報に提案されるリグニンスルホン酸塩、特開昭
５６−２１６３６号公報に提案されるナフタレンスルホ
ン酸塩やナフタレンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合
物の塩、特開昭５６５７８８９号公報に提案されるたと
えばオクテン−無水マレイン酸共重合物のナトリウム塩
の如き共重合物さらに特開昭５９−８０３２０号公報に
提案されるポリエーテル化合物などは、前記の添加剤に
較べると粘度低下機能があり、スラリーの安定性にも多
少寄与するが、それは常温下における場合であり、５０
〜９０℃といった高温下においては、経時的なスラリー
の粘度上昇をおさえることは全く不可能である。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明は、以上の状況に鑑み、常温下での粘度の低下
や沈降安定性などに好結果を与えるとともに、従来の技
術では全く解決することができなかった高温下における
固体燃料−水スラリーの経時的な粘度上昇を完全に克服
できる工業的価値の非常に高い分散安定剤を提供するこ
とを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討し
た結果、ヒドロキシフェニルステアリン酸塩を他の各種
の界面活性剤とともに固体燃料−水スラリーに加えるこ
とにより、常温下での粘度の低下や沈降安定性などに好
結果が得られるうえに、高温下における経時的な粘度上
昇を防止できることを見い出し、この発明をなすに至っ
た。

すなわち、この発明は、ヒドロキシフェニルステアリン
酸塩と他の界面活性剤とを有効成分とする固体燃料−水
スラリー用分散安定剤に係るものである。

このように、この発明においては、分散安定剤として各
種の界面活性剤とともにヒドロキシフェニルステアリン
酸塩を用いることにより、石炭や石油コークスのような
固体燃料−水スラリーの常温下での粘度の低下や沈降安
定性などに好結果が得られるだけでなく、上記スラリー
の高温貯蔵時における経時的な粘度上昇を防止できると
いう効果が発現されるが、この理由、特に後者の高温下
での貯蔵安定性が改善される理由は以下の如く考えられ
る。

一般に、石炭のような固体燃料は数多くの孔隙を持って
おり、そこには空気が貯えられている。

また、水中にも空気が溶解している。さらに、石炭には
酸化触媒として機能するものと思われるパーライトなど
も含まれている。このため、高温下においては、酸素に
よる石炭粒子表面の酸化が急激に進むものと考えられ、
これが固体燃料−水スラリ−の粘度上昇を引きおこす原
因ではないかと推定される。

これに対し、この発明で用いるヒドロキシフェニルステ
アリン酸塩は、これが水溶性であってかつ分子中にフェ
ノール基を有することから、水中での酸化防止効果を有
し、このため石炭などの固体燃料の上記酸化が効果的に
防止されて、スラリの経時的な粘度上昇が大きく抑制さ
れるものと思われる。

〔発明の構成・作用〕

この発明において用いられる界面活性剤としては、固体
燃料−水スラリー用の分散剤ないし粉砕助剤として知ら
れるものがいずれも使用可能であり、これには公知の陰
イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤、陽イオン界面
活性剤、両性イオン界面活性剤などが広く包含される。

その中でも、陰イオン界面活性剤と非イオン界面活性剤
とが好ましく、特にスラリーの高濃度化の観点からは、
陰イオン界面活性剤単独かまたはこれと非イオン界面活
性剤との併用系が最も好ましい。

上記の陰イオン界面活性剤としては、有機スルホン酸塩
または有機カルボン酸塩が特に好適であり、その具体例
としては、たとえばナフタレンスルホン酸ホルムアルデ
ヒド縮合物の塩、α−オレフィン−無水マレイン酸共重
合物の加水分解物の塩、ポリスチレンスルホン酸の塩、
ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩
、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル硫酸
エステル塩、ポリオキシアルキレン脂肪酸アミドの硫酸
エステル塩などが挙げられる。

また、上記の非イオン界面活性剤としては、オキシアル
キレン基を有する化合物、特にその平均分子量がｉ、０
００以上、最も好適には１０，０００以上であるものが
よい。このような化合物の例としては、たとえばポリオ
キシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレ
ンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレン脂
肪酸アミドなどのほか、活性水素を３個以上有するアル
コール、カルボン酸、アミンなどのアルキレンオキシド
付加物などが挙げられる。

このような界面活性剤の固体燃料−水スラリー中への添
加量は、上記スラリー中０．０１〜５重量％、好ましく
は０．１〜２重量％の範囲で、固体燃料の種類、粘度分
布などの変化に応じて適切な添加量が決定される。添加
量が多くなるにしたがって粘度低下効果が大でまた安定
性の面でも好結果が得られるが、一定量を超えるとそれ
以上の効果は期待できないので経済的に不利である。

この発明において上記の界面活性剤とともに用いるヒド
ロキシフェニルステアリン酸塩としては、オレイン酸の
二重結合に高温高圧下でフェノールを付加し、カリウム
、ナトリウム、アンモニア、アルカノールアミン、低級
アミンなどで中和して水溶性塩としたものが使用される
。これは前述の如く、水溶性酸化防止剤として有効に働
いて固体燃料−水スラリーの高温下での貯蔵安定性に大
きく寄与するものであるが、その他界面活性剤単独の場
合よりも上記スラリーの初期粘度を低下させる機能をも
有している。

このヒドロキシフェニルステアリン酸塩の添加量は、固
体燃料−水スラリー中０．００１〜１重量％、好ましく
は０．００５〜０．５重量％の範囲内とするのがよい。

この範囲より少ないと効果がなく、多くなってもそれに
見合った効果の向上は認められず経済的に不利である。

また、このヒドロキシフェニルステアリン酸塩と前記他
の界面活性剤との併用割合は、他の界面活性剤や固体燃
料の種類などに応じて広い範囲をとりうるが、一般には
両者の合計中に占めるヒドロキシフェニルステアリン酸
塩の割合が通常１〜７０重景％、特に好ましくは５〜５
０重量％の範囲となるようにするのがよい。

この発明の分散安定剤は、上記の界面活性剤とヒドロキ
シフェニルステアリン酸塩とを有効成分としたものであ
るが、この分散安定剤の固体燃料水スラリー中への添加
方法は任意であり、固体燃料粉末を乾式粉砕法と湿式粉
砕法とのいずれの方法で得るかによって適宜の方法を選
択すればよい。たとえば、乾式粉砕法では、粉砕粉末を
分散させるべき水中にあらかじめこの発明の分散安定剤
を添加混合し、これに粉砕粉末を加えて混合するのがよ
い。一方、湿式粉砕法では、湿式粉砕のために用いる水
中にあらかじめ添加するようにしてもよいし、湿式粉砕
中もしくは粉砕後に添加するようにしてもよい。

なお、分散安定剤を用いて水中粉砕ないし通常のインペ
ラー撹拌を行っただけでは、安定なスラリーを得にくい
ときは、強い剪断力を持ったホモジナイザー、ラインミ
キサーなどの攪拌機を使用して混合するのがよい。

この発明の分散安定剤の適用対象となる固体燃料として
は、石炭、石油コークス、石炭乾留コークスがあり、石
炭は亜瀝青炭、瀝青炭、無煙炭などいずれでもよく特に
制限はない。また、これらの脱灰炭も用いられる。これ
ら固体燃料を乾式粉砕法や湿式粉砕法で粉砕して水スラ
リー用の粉末とするが、この粉末の粒度もとくに規定さ
れない。

しかし、パイプライン輸送、バーナー燃焼において摩耗
、閉塞などのトラブルをおこさないように、通常２００
メツシユバスが５０重量％以上、特に７０重量％以上と
なるのが好ましい。

このような固体燃料をこの発明の前記分散安定剤を用い
て前述の如く水に分散させてなる固体燃料−水スラリー
は、その固型分濃度、つまり固体燃料の濃度が５０〜８
０重量％、特に好ましくは５５〜７５重量％の範囲にあ
るのがよい。かかる高濃度であってもスラリーの粘度は
低く、また沈降安定性なども良好であり、さらに高温下
における経時的な粘度上昇や流動性の低下などの少ない
すくれた貯蔵安定性を示す。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明の分散安定剤を用いることによ
り、固体燃料の濃度が高くても低粘度であり、また沈降
安定性などにすぐれるとともに、従来技術では全く克服
できなかった高温下における経時的な粘度上昇が抑えら
れた固体燃料−水スラリーを提供できるという効果が得
られる。

〔実施例〕

以下に、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。なお、以下の実施例および比較例で用いた分散安
定剤寛１〜１３は、下記の第１表に示す構成成分からな
るものである。

なおまた、以下の実施例および比較例で示す固体燃料−
水スラリーの粘度は、測定温度３０℃でＢ型粘度計によ
り測定したものであり、また上記スラリーの高温貯蔵後
の流動性は、以下の如く測定した。すなわち、直径８ｃ
ｍ、高さ１２ｃｍのステンレス製シリンダーに固体燃料
−水スラリーを６００ｇ入れて封入し、所定温度で所定
時間放置したのち、シリンダーを開封して逆さにし、１
分間に排出される上記スラリーの重量を測定した。

実施例１ 風乾した瀝青炭（オーストラリア産ワークワース炭）と
、第１表に示すこの発明ならびに比較用の分散安定剤隘
１〜１３と、所要の水とを用いて、ステンレス製ボール
ミルにて湿式粉砕を行い、瀝青炭の粒度が２００メツシ
ュバス８０重量％、瀝青炭の濃度が７０重量％の固体燃
料−水スラリを得た。このスラリーの初期粘度、６０℃
で１週間放置した高温貯蔵後の粘度、および上記同様の
高温貯蔵後の流動性を調べた結果は、第２表に示される
とおりであった。なお、第２表には、分散安定剤の使用
量をスラリー中の濃度として併記した。

実施例２ 風乾した脱灰炭（オーストラリア産すク゛ノンベール炭
を浮Ｗ選鉱によって脱灰して灰分量を３重世％に低下さ
せたもの）と、第１表に示すこの発明ならびに比較用の
分散安定剤Ｎｌｌ〜１３と、所要の水とを用いて、ステ
ンレス製ボールミル湿式粉砕を行い、脱灰炭の粒度が２
００メ゛ンシュパス８０重量％，脱灰炭の濃度が７２重
景％の固体燃料−水スラリ−を得た。このスラリーの特
性につき、実施例１と同様にして測定した結果器よ、つ
ぎの第３表に示されるとおりであった。第３表中の分散
安定剤の使用量は前記と同様である。

第　　３ 表 実施例３ 石油コークスと、第１表に示すこの発明ならびに比較用
の分散安定剤１１ｈｌ〜４，９．１０と所要の水とを用
いて、ステンレス製ボールミルにて湿式粉砕を行い、石
油コークスの粒度が２００メツシュパス９５重量％，石
油コークスの濃度が７３重量％の固体燃料−水スラリ−
を得た。このスラリーの初期粘度、７０℃で１週間放置
した高温貯蔵後の粘度、および上記同様の高温貯蔵後の
流動性を調べた結果は、第４表に示されるとおりであっ
た。第４表中の分散安定剤の使用量は前記と同様である
。

第　　４ 表 以上の第２〜４表の結果から明らかなように、この発明
に係る試料１１ｍｌ〜８，阻１４〜２１，Ｎ２７〜３０
の固体燃料−水スラリ−は、いずれもスラリーの初期粘
度が低いうえに、高温貯蔵下での粘度上昇が低く、初期
の流動性を良好に保持している。なお、上記試料患の中
には、その流動性試験において排出量が６０％程度のも
のもあるが、この場合でもシリンダー内の残存部は簡単
な撹拌によって流動性をとり戻すことから、実用化に際
して特に問題は生じない。

これに対し、比較例の試料隘９〜１３，１１ｈ２２〜２
６．Ｔｈ３１．３２は、いずれも高温貯蔵下での粘度の
上昇および流動性の低下が大きく、また流動性試験にお
いてシリンダー内の残存部は撹拌することすら困難であ
った。

なお、別の試験により、上記この発明に係る固体燃料−
水スラリーは、いずれも固体粉末粒子の沈降安定性も充
分に満足するものであることが確認された。

特許出願人　　日本油脂株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ヒドロキシフェニルステアリン酸塩と他の界面活
   性剤とを有効成分とする固体燃料−水スラリー用分散安
   定剤。
2. （２）他の界面活性剤が有機スルホン酸塩もしくは有機
   カルボン酸塩からなる陰イオン界面活性剤、またはオキ
   シアルキレン基を有する非イオン界面活性剤である請求
   項（１）に記載の固体燃料−水スラリー用分散安定剤。