JPH0335355B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は石炭−水スラリー用分散剤に関する。
より詳しくは、石炭粉末を水中に分散させ、高濃
度石炭でも流動性のある石炭−水スラリーを与え
る分散剤に関する。 （従来の技術および発明が解決しようとする問題
点） 従来、エネルギー源として広く使用されている
石油は、その価格上昇が著しくまたその枯渇が心
配されている。そこで安定供給できる他のエネル
ギー源の開発が課題となつており、石炭も再び広
く利用に供されようとしている。しかし、石炭利
用における最大の問題点は、石炭が固体であるこ
とに起因する輸送上の問題である。 従来、採掘された石炭を粉砕して粉状とし、こ
れを石炭−水スラリーとすることにより、流動化
しパイプライン輸送することが行われている。 一方、パイプライン輸送可能なCOM（Coal−
oil−Mixture）が実用段階にはいつているが、
油を使用していることから安定供給及び価格の点
に問題があり将来的には石炭利用技術の一つとし
て高濃度石炭−水スラリーが有望視されている。 この石炭の水へのスラリー化技術は、前述した
石炭のパイプライン輸送のほかに石炭の直接燃
焼、ガス化等、石炭利用時にきわめて広範囲に利
用されようとしており、石炭の利用における重要
課題となつている。この石炭−水スラリーは、い
ずれも水分の少ない高濃度スラリーであることが
経済上または公害防止上好ましい。特に、排水処
理や公害上の問題を除くことができる石炭−水ス
ラリーの直接燃焼の場合、石炭−水スラリーの脱
水、乾燥等の処理を施さずに石炭−水スラリーを
サイクロンまたは乱流バーナーに仕込んで炉内で
直接燃焼するために含有水分できるだけ少なくす
る必要がある。 しかし、公知技術で石炭粉末の濃度を高めよう
とするとスラリリーは著しく増粘し流動性を失つ
てしまう。逆にスラリー中の石炭粉末の濃度を下
げると、輸送効率、燃焼効率等が低下し、さらに
石炭−水スラリーを脱水して使用する場合は、脱
水、乾燥工程にも、よけいな費用がかかつたり公
害問題をひきおこす等の問題点がある。 従来、このような課題を解決するために種々の
石炭−水スラリー用分散剤が提案されている。例
えばオレイン酸ソーダ、ドデシルベンゼンスルホ
ン酸ソーダ、アルキル基アリールスルホネート、
ポリオキシエチレンアルキルフエニルエーテル、
ステアリルアミンロクロライドなどの界面活性剤
や、ポリエチレンリコール、ポリアクリルアミ
ド、セルロース類、ポリアクリル酸ソーダ、リグ
ニンスルホン酸ソーダ、ナフタリンスルホン酸ソ
ーダ・ホルマリン縮合物などの水溶性ポリマー等
がある。しかし、いずれも流動性が不十分であり
実用性に欠ける。 本発明者らは、石炭−水スラリー用分散剤にお
ける上記の如き問題点を解決すべく脱意研究を続
けた結果、ある特定の水溶性共重合体が石炭−水
スラリー用分散剤として優れた効果を有すること
を見出して本発明を完成するに至つた。 すなわち、本発明は高濃度でも流動性のある石
炭−水スラリーを容易に製造するための分散剤を
提供するものである。 （問題点を解決するための手段および作用） 本発明は 一般式 （ただし、式中Ｒは水素またはメチル基、Ｘは
炭素数２〜４のアルキレン基、ｎは平均で１〜
100の数であり、Ｙは水素、炭素数１〜30のアル
キル基、アルケニル基、アリール基、アリール基
を置換基としてもつアルキル基、環状アルキル
基、環状アルケニル基、複素環式化合物より誘導
された１価の有機基を示す。） で表わされるポリアルキレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート系単量体（）から選ばれる１
種または２種以上と、 一般式 （ただし、式中Ｚは炭素数１〜４のアルキレン
基、Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金
属、アンモニウム基またはアミン塩基を示す。） で表わされるスルホアルキルアクリレート系単量
体（）から選ばれる１種または２種以上とを必
須成分とし、該単量体（）と該単量体（）と
のモル比が１：５から１：500の範囲にあり、か
つ該単量体（）と該単量体（）の合計が全単
量体中50％以上である原料単量体より得れる水溶
性共重合体からなる石炭−水スラリー用分散剤に
関するものである。 石炭−水スラリーに用いる石炭は、たとえば、
無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭等の各種石炭で
種類や産地にかかわりなく、また水分含有量や化
学組成にもかかわりなく、いかなるものも利用で
きる。かかる石炭は、通常の方法により湿式また
は乾式粉砕することにより、200メツシユパス50
重量％以上、好ましくは70〜80重量％が使用上の
目安である。また、スラリー濃度は、微粉炭のド
ライベースで60〜90重量％であり、60重量％未満
の場合には、経済性、輸送効率及び燃焼効率など
の面から実用的でない。 本発明の石炭−水スラリー用分散剤として有効
な水溶性共重合体は、単量体（）および単量体
（）を必須成分とし、単量体（）と単量体
（）とのモル比が１：５から１：500、より好ま
しくは１：20〜１：200の範囲にあり、かつ単量
体（）と単量体（）の合計が全単量体中50モ
ル％以上である原料単量体より得られる。 単量体（）は、前記一般式で表わされるもの
であり、公知の方法で得ることができる。単量体
（）の例としては、ポリエチレングリコールモ
ノ（メタ）アクリレート、ポリプロピレンググリ
コールモノ（メタ）アクリレート、ポリブチレン
グリコールモノ（メタ）アクリレート、メトキシ
ポリエチレングリコールモノ（メタ）アクリレー
ト、メトキシポリプロピレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート、メトキシポリブチレングリコ
ールモノ（メタ）アクリレート、エトキシポリエ
チレングリコールモノ（メタ）アクリレート、エ
トキシポリプロピレングリコールモノ（メタ）ア
クリレート、エトキシポリブチレングリコールモ
ノ（メタ）アクリレート、メトキシポリエチレン
グリコール・ポリプロピレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート等の他、炭素数30までのアルキ
ル基でアルコキシ化されたアルコキシポリエチレ
ングリコールモノ（メタ）アクリレート類：炭素
数30までのアルケニル基でアルケノキシ化された
アルケノキシポリエチレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート類：フエノキシポリエチレング
リコールモノ（メタ）アクリレート、ノニルフエ
ノキシポリエチレングリコールモノ（メタ）アク
リレート、ナフトキシポリエチレングリコールモ
ノ（メタ）アクリレート、フエノキシポリプロピ
レングリコールモノ（メタ）アクリレート、ナフ
トキシポリエチレングリコール・ポリプロピレン
グリコールモノ（メタ）アクリレート、ｐ−メチ
ルフエノキシポリエチレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート等のアリーロキシポリアルキレ
ングリコールモノ（メタ）アクリレート類：ベン
ジロキシポリエチレングリコールモノ（メタ）ア
クリレート等のアルキルキロキシポリアルキレン
グリコールモノ（メタ）アクリレート類：シクロ
ヘキソキシポリエチレングリコールモノ（メタ）
アクリレート等の環状アルコキシポリアルキレン
グリコールモノ（メタ）アクリレート類：シクロ
ペンテノキシポリエチレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート等の環状アルケノキシポリアル
キレングリコールモノ（メタ）アクリレート類：
ピリジロキシポリエチレングリコールモノ（メ
タ）アクリレート、チエニロキシポリエチレング
リコールモノ（メタ）アクリレート等のポリアル
キレングリコールモノ（メタ）アクリレートの複
素環式エーテル類などを挙げることができ、これ
らの１種又は２種以上を用いることができる。 また、単量体（）は、同じく前記一般式で表
わされるものであり、これも公知の方法で得るこ
とができる。単量体（）の例としては、２−ス
ルホエチルアクリレート、３−スルホプロピルア
クリレート、２−スルホプロピルアクリレート、
１−スルホプロパン−２−イルアクリレート、４
−スルホブチルアクリレートやそれらのナトリウ
ム、カリウムなどのアルカリ金属塩、マグネシウ
ム、カルシウムなどのアルカリ土類金属塩、アン
モニウム塩または有機アミン塩を挙げることがで
き、これらの１種または２種以上を用いることが
できる。 単量体（）と単量体（）の使用割合は、モ
ル比で１：５から１：500の範囲であり、この範
囲の比率をはずれた割合で使用すると、分散性能
に優れた共重合体が得られない。 なお、これら単量体（）と単量体（）以外
に、全単量体中50モル％未満の範囲で、これらの
単量体と共重合可能な単量体（）を用いること
ができる。この例としてはアクリル酸、メタクリ
ル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フ
マル酸並びにこれらの酸の一価金属塩、二価金属
塩、アンモニウム塩、有機アミン塩及びこれらの
酸とアルコールとから得られる例えば（メタ）ア
クリル酸メチルなどのエステル：ビニルスルホン
酸、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メ
タリルスルホン酸、２−アクリルアミド２−メチ
ルプロパンスルホン酸などの単量体（）以外の
各種スルホン酸並びにそれらの一価金属塩、二価
金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩；（メ
タ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）ア
クリルアミドなどの各種（メタ）アクリルアミ
ド：スチレン、ｐ−メチルスチレンなどの芳香族
ビニル化合物；酢酸ビニル、酢酸プロペニル、塩
化ビニル等を挙げることができ、これらの１種又
は２種以上を用いることができる。 こら単量体（）及び単量体（）と共重合可
能な単量体（）の使用量は全単量体中50モル％
未満の範囲であり、この範囲を超えて多量に使用
すると、得られる共重合体の分散性能が低下す
る。 本発明において、水溶性共重合体を製造するに
は、重合開始剤を用いて前記単量体成分を共重合
させればよい。共重合は溶媒中での重合や塊状重
合等の方法により行うことができる。 溶媒中での重合は回分式でも連続式でも行うこ
とができ、その際使用される溶媒としては、水：
メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロ
ピルアルコール等の低級アルコール：ベンゼン、
トルエン、キシレン、シクロヘキサン、ｎ−ヘキ
サン等の芳香族あるいは脂肪族炭化水素；酢酸エ
チル；アセトン、メチルエチルケトン等のケトン
化合物等が挙げられる。原料単量体および得られ
る共重合体の溶解性並びに該共重合体の使用時の
便利さからは、水及び炭素数１〜４の低級アルコ
ールよりなる群から選ばれた少なくとも１種を用
いることが好ましい。炭素数１〜４の低級アルコ
ールの中でもメチルアルコール、エチルアルコー
ル、イソプロピルアルコールが特に有効である。 水媒体中で重合を行う時は、重合開始剤として
アンモニウムまたはアルカリ金属の過硫酸塩ある
いは過酸化水素等の水溶性の重合開始剤が使用さ
れる。この際亜硫酸水素ナトリウム等の促進剤を
併用することもできる。また、低級アルコール、
芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、酢酸エチルあ
るいはケトン化合物を溶媒とする重合には、ベン
ゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド等
のパーオキシド；クメンハイドロパーオキシド等
のハイドロパーオキシド；アゾビスイソブチロニ
トリル等の脂肪族アゾ化合物等が重合開始剤とし
て用いられる。この際アミン化合物等の促進剤を
併用することもできる。更に、水−低級アルコー
ル混合溶媒を用いる場合には、上記の種々の重合
開始剤あるいは重合開始剤と促進剤の組合せの中
から適宜選択して用いることができる。重合温度
は、用いられる溶媒や重合開始剤により適宜定め
られるが、通常０〜120℃の範囲内で行われる。 塊状重合は、重合開始剤としてベンゾイルパー
オキシドやラウロイルパーオキシド等のパーオキ
シド：クメンハイドロパーオキシド等のハイドロ
パーオキシド；アゾビスソブチロニトリル等の脂
肪族アゾ化合物等を用い、50〜150℃の温度範囲
内で行われる。 また、共重合体の分子量は広い範囲のものが使
用できるが、石炭−水スラリー用分散剤としての
性能を考慮すれば、1000〜50万の範囲、特に5000
〜30万の範囲が好ましい。 本発明の石炭−水スラリー用分散剤は、微粉炭
−水系スラリーに用いられるが、その添加量は特
に限定されるものではなく、広い添加量範囲で有
効であるが、経済的見地から微粉炭重量（ドライ
ベース）の0.05〜２重量％、好ましくは0.1〜１
重量％の比率で用いられる。 本発明の石炭−水スラリー用分散剤を使用する
には、予め石炭に分散剤を混合しておいてからス
ラリー化してもよく、また水の中に予め分散剤を
溶解させておいたものを用いても良い。もちろん
分散剤の所定量を全量一度に混合しても、また回
分式に用いても良い。 更に、分散剤の性格上、スラリー化装置として
は石炭を水にスラリー化するためのものならいか
なるものでもよい。 これらの添加方法及びスラリー化方法により、
本発明の範囲が限定を受けるものではない。 また、本発明の石炭−水スラリー用分散剤には
必要に応じて防錆剤、防食剤、酸化防止剤、消泡
剤、静電気帯電防止剤、可溶化剤などを添加する
ことができる。 （発明の効果） 本発明の石炭−水スラリー用分散剤は、石炭の
水中への分散能にすぐれており、分散剤の少量の
添加で、高流動性かつ高濃度の石炭−水スラリー
を提供できるものである。 本発明の石炭−水スラリー用分散剤を用いて得
られる高濃度石炭−水スラリーを応用すれば、石
炭のパイプライン輸送を経済性良く行うことが可
能となり、固体である石炭の輸送上、燃焼上の問
題点が解消できる。 したがつて、本発明の石炭−水スラリー用分散
剤は、石炭の直接燃焼や石炭ガス化等の石炭利用
技術の普及に大きく貢献できるものである。 （実施例） 次に本発明の石炭−水スラリー用分散剤につい
て比較例および実施例を挙げて更に詳細に説明す
るが、もちろん本発明はこれだけに限定されるも
のではない。 なお、例中特にことわりのない限り部は重量部
を表わすものとする。 実施例 １ 温度計、撹拌機、２本の滴下ロート、ガス導入
管及び還流冷却器を備えた重合容器に水200部を
仕込み、撹拌下に重合容器内を窒素置換し、窒素
雰囲気中で95℃に加熱した。その後、単量体
（）としてのメトキシポリエチレングリコール
モノアクリレート（平均１分子あたり50個のエチ
レンオキシド単位を含むもの）10部、単量体
（）としての２−スルホエチルアクリレートの
ナトリウム塩90部及び水150部の溶液を120分かけ
て滴下し、もう一方の滴下ロートから過硫酸アン
モニウム0.4部及び水50部の溶液を140分かけて滴
下した。滴下終了後、更に同温度で１時間重合を
続けた後冷却し、平均分子量６万の共重合体(1)の
水溶液を得た。 実施例 ２〜11 第１表に示された単量体（）、単量体（）
および必要により単量体（）を、第１表に示さ
れた単量体組成（モル％）で用い、常法により重
合を行い、共重合体(2)〜（11）の水溶液を得た。 比較例 １〜２ 第１表に示す単量体組成で常法により重合して
比較（共）重合体(1)〜(2)を得た。

【表】

【表】 実施例 12 実施例１〜11で得られた共重合体(1)〜（11）
を、第２表に示される添加量で含むように調製し
た水溶液中に、200メツシユの篩を74％パスする
ように粉砕した石炭（瀝青炭）を室温にて撹拌し
ながら少量ずつ加えた。第２表に示された石炭濃
度となる全量を加え終わつた後、ホモミキサー
（特殊機化工製）にて5000RPM、３分間撹拌して
石炭−水スラリーを調製した。 得られた石炭−水スラリーの粘度を25℃にて測
定し、流動性を評価した。その結果を第２表に示
す。粘度の低いものが流動性のよいことを示して
いる。 また、比較のために、比較（共）重合体(1)〜
(2)、ポリアクリル酸ソーダ（平均分子量６万）あ
るいはポリエチレングリコール（平均分子量
21500）を分散剤として使用した場合および分散
剤を全く使用しなかつた場合の比較例の結果を第
２表に併記した。

【表】 ×：不良

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一般式 （ただし、式中Ｒは水素またはメチル基、Ｘは
   炭素数２〜４のアルキレン基、ｎは平均で１〜
   100の数であり、Ｙは水素、炭素数１〜30のアル
   キル基、アルケニル基、アリール基、アリール基
   を置換基としてもつアルキル基、環状アルキル
   基、還状アルケニル基、複素環式化合物より誘導
   された１価の有機基を示す。） で表わされるポリアルキレングリコールモノ（メ
   タ）アクリレート系単量体（）から選ばれる１
   種または２種以上と、 一般式 （ただし、式中Ｚは炭素数１〜４のアルキレン
   基、Ｍは水素、アルカリ金属、アルカリ土類金
   属、アンモニウム基またはアミン塩基を示す。） で表わされるスルホアルキルアクリレート系単量
   体（）から選ばれる１種または２種以上とを必
   須成分とし、該単量体（）と該単量体（）と
   のモル比が１：５から１：500の範囲にあり、か
   つ該単量体（）と該単量体（）の合計が全単
   量体中50モル％以上である原料単量体より得られ
   る水溶性共重合体からなる石炭−水スラリー用分
   散剤。