JPH06271875A - 重質油エマルジョン燃料組成物 - Google Patents
重質油エマルジョン燃料組成物Info
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- JPH06271875A JPH06271875A JP5708893A JP5708893A JPH06271875A JP H06271875 A JPH06271875 A JP H06271875A JP 5708893 A JP5708893 A JP 5708893A JP 5708893 A JP5708893 A JP 5708893A JP H06271875 A JPH06271875 A JP H06271875A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 重質油60〜85重量%、水10〜40重量%、界面
活性剤 0.1〜5重量%、および平均分子量 500以上、1
0,000未満のオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体0.1〜10
重量%を含有してなる重質油エマルジョン燃料組成物。 【効果】 従来エネルギー源として有効に利用されてい
なかったビチューメンやアスファルト等の重質油を、重
油代替燃料として使用可能ならしめ、しかも、その貯蔵
安定性の改良により、さらに汎用性を高めた画期的なエ
マルジョン燃料である。さらに、燃焼時の水蒸気爆裂の
強化により、燃焼効率が高く、また燃焼後の煤塵や窒素
酸化物の低減が計れる。
活性剤 0.1〜5重量%、および平均分子量 500以上、1
0,000未満のオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体0.1〜10
重量%を含有してなる重質油エマルジョン燃料組成物。 【効果】 従来エネルギー源として有効に利用されてい
なかったビチューメンやアスファルト等の重質油を、重
油代替燃料として使用可能ならしめ、しかも、その貯蔵
安定性の改良により、さらに汎用性を高めた画期的なエ
マルジョン燃料である。さらに、燃焼時の水蒸気爆裂の
強化により、燃焼効率が高く、また燃焼後の煤塵や窒素
酸化物の低減が計れる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は重質油エマルジョン燃料
組成物に関する。更に詳しくは、重質油、水、界面活性
剤及びオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体を含有してな
る重質油の水エマルジョン組成物であって、貯蔵安定性
に優れ且つクリーンな燃料を提供する重質油エマルジョ
ン燃料組成物に関する。
組成物に関する。更に詳しくは、重質油、水、界面活性
剤及びオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体を含有してな
る重質油の水エマルジョン組成物であって、貯蔵安定性
に優れ且つクリーンな燃料を提供する重質油エマルジョ
ン燃料組成物に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
エネルギー源として最も多量に使用されてきた石油が、
その埋蔵量の限界やそれに伴う価格の高騰がおこってお
り、石油代替エネルギーの開発が要請されている。この
ような背景から、新たな化石資源として、オイルサンド
やビチューメンさらに、石油の蒸留残渣やアスファルト
等の重質油の燃料化が検討されている。
エネルギー源として最も多量に使用されてきた石油が、
その埋蔵量の限界やそれに伴う価格の高騰がおこってお
り、石油代替エネルギーの開発が要請されている。この
ような背景から、新たな化石資源として、オイルサンド
やビチューメンさらに、石油の蒸留残渣やアスファルト
等の重質油の燃料化が検討されている。
【0003】しかしながら、これらの重質油は通常減圧
蒸留残分である 420〜450 ℃以上の重質留分を約60〜70
%以上含有する油状物質で、そのままでは流動しない
か、または数万センチポイズ以上の高粘性を有してい
る。そのため、燃料として使用するには、 280〜300 ℃
などの高温にしないとハンドリングや霧化などで問題が
あり、また、燃焼ボイラーの配管などの閉塞トラブルを
起こしやすく、極めて使用しにくい燃料である。
蒸留残分である 420〜450 ℃以上の重質留分を約60〜70
%以上含有する油状物質で、そのままでは流動しない
か、または数万センチポイズ以上の高粘性を有してい
る。そのため、燃料として使用するには、 280〜300 ℃
などの高温にしないとハンドリングや霧化などで問題が
あり、また、燃焼ボイラーの配管などの閉塞トラブルを
起こしやすく、極めて使用しにくい燃料である。
【0004】この欠点を解決すべく、公開特許公報昭53
−104434や公開特許公報昭61−247757、公表特許公報昭
61−501754が知られているが、これらのエマルジョン燃
料では、貯蔵安定性に問題があり、満足するエマルジョ
ン燃料とは言えない。
−104434や公開特許公報昭61−247757、公表特許公報昭
61−501754が知られているが、これらのエマルジョン燃
料では、貯蔵安定性に問題があり、満足するエマルジョ
ン燃料とは言えない。
【0005】また、これらの重質油は、燃料として一般
に用いられている軽油、灯油、重油などに比べ残留炭素
分や窒素の含有量が多く、燃料として用いた場合、排気
ガス中の煤塵や窒素酸化物が増加するという大きな欠点
を有している。
に用いられている軽油、灯油、重油などに比べ残留炭素
分や窒素の含有量が多く、燃料として用いた場合、排気
ガス中の煤塵や窒素酸化物が増加するという大きな欠点
を有している。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、鋭意検討
の結果、重質油、水、界面活性剤及びオリゴ糖及び/又
はオリゴ糖誘導体からなる水中油滴型のエマルジョン組
成物が水に比較的近い粘度を示し、常温〜90℃の温度で
十分な霧化が可能であり、ハンドリング性に優れる燃料
であり、更にオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体の配合
効果により、極めて高濃度であるにもかかわらず流動性
に優れ、且つ、長期間貯蔵してもエマルジョンの分離や
分解の起きない極めて安定性に優れた燃料であることを
見出した。また、オリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体の
配合効果により、排気ガス中の煤塵や窒素酸化物が大き
く低減でき、クリーンな燃料であることを見出し、本発
明を完成するに至った。
の結果、重質油、水、界面活性剤及びオリゴ糖及び/又
はオリゴ糖誘導体からなる水中油滴型のエマルジョン組
成物が水に比較的近い粘度を示し、常温〜90℃の温度で
十分な霧化が可能であり、ハンドリング性に優れる燃料
であり、更にオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体の配合
効果により、極めて高濃度であるにもかかわらず流動性
に優れ、且つ、長期間貯蔵してもエマルジョンの分離や
分解の起きない極めて安定性に優れた燃料であることを
見出した。また、オリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体の
配合効果により、排気ガス中の煤塵や窒素酸化物が大き
く低減でき、クリーンな燃料であることを見出し、本発
明を完成するに至った。
【0007】すなわち本発明は、平均分子量 500以上、
10,000未満のオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体を必須
成分とする重質油エマルジョン燃料組成物に関する。更
に詳しくは、重質油60〜85重量%、水10〜40重量%、界
面活性剤 0.1〜5重量%、および平均分子量 500以上、
10,000未満のオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体 0.1〜
10重量%を含有してなる重質油エマルジョン燃料組成物
に関する。
10,000未満のオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体を必須
成分とする重質油エマルジョン燃料組成物に関する。更
に詳しくは、重質油60〜85重量%、水10〜40重量%、界
面活性剤 0.1〜5重量%、および平均分子量 500以上、
10,000未満のオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体 0.1〜
10重量%を含有してなる重質油エマルジョン燃料組成物
に関する。
【0008】本発明における長期安定性付与の機構は必
ずしも定かではないが、次の様に推察する。互いに溶け
合わない二種類の液体の一方が、他方に細粒状に分散し
た状態にあるエマルジョンは、二液の界面積の増大に伴
い界面の自由エネルギーが増大するために、熱力学的に
不安定な非平衡系であり、分散状態は時間と共に変化
し、エマルジョン状態は解消の方向に向かう。界面の自
由エネルギーを低減させ系の安定性を向上させる目的で
界面活性剤の使用が一般的であるが、いかに性能の良い
界面活性剤を使用しても、界面自由エネルギーはゼロに
はならず、真に安定性の良いエマルジョンを得ることは
困難である。
ずしも定かではないが、次の様に推察する。互いに溶け
合わない二種類の液体の一方が、他方に細粒状に分散し
た状態にあるエマルジョンは、二液の界面積の増大に伴
い界面の自由エネルギーが増大するために、熱力学的に
不安定な非平衡系であり、分散状態は時間と共に変化
し、エマルジョン状態は解消の方向に向かう。界面の自
由エネルギーを低減させ系の安定性を向上させる目的で
界面活性剤の使用が一般的であるが、いかに性能の良い
界面活性剤を使用しても、界面自由エネルギーはゼロに
はならず、真に安定性の良いエマルジョンを得ることは
困難である。
【0009】さらにエマルジョン燃料は、輸送時の振動
や温度環境の変化にさらされ、水の分離や凍結によるエ
マルジョンの分解などが生じ、長期安定性の良いエマル
ジョンを得ることは極めて困難である。
や温度環境の変化にさらされ、水の分離や凍結によるエ
マルジョンの分解などが生じ、長期安定性の良いエマル
ジョンを得ることは極めて困難である。
【0010】そこで本発明者等は、水に着目し、その構
造を制御することにより、エマルジョンからの水の分離
や凍結による分解を抑制できると考えた。即ち、エマル
ジョンにオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体を配合する
ことにより、オリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体の水酸
基と水分子との間に水素結合が生じ、水の状態は“自由
な水”から“拘束された水”へと変化した構造を形成す
る。その結果、エマルジョンからの水の分離が抑制され
ると共に凍結抵抗性が向上するものと推察した。
造を制御することにより、エマルジョンからの水の分離
や凍結による分解を抑制できると考えた。即ち、エマル
ジョンにオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体を配合する
ことにより、オリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体の水酸
基と水分子との間に水素結合が生じ、水の状態は“自由
な水”から“拘束された水”へと変化した構造を形成す
る。その結果、エマルジョンからの水の分離が抑制され
ると共に凍結抵抗性が向上するものと推察した。
【0011】本発明におけるオリゴ糖は、好ましくは澱
粉、セルロースまたはヘミセルロースを加水分解するこ
とにより得られる平均分子量 500以上、10,000未満のオ
リゴ糖である。本発明における平均分子量とは、ゲルパ
ーミエーションクロマトグラフィー法によって求める重
量平均分子量のことである。平均分子量が 500より小さ
いとエマルジョンの安定性改善効果に乏しく、平均分子
量が10,000以上では水への溶解性が乏しくなり本発明の
特徴である貯蔵安定性に優れ且つクリーンな燃料という
目的が達成できない。
粉、セルロースまたはヘミセルロースを加水分解するこ
とにより得られる平均分子量 500以上、10,000未満のオ
リゴ糖である。本発明における平均分子量とは、ゲルパ
ーミエーションクロマトグラフィー法によって求める重
量平均分子量のことである。平均分子量が 500より小さ
いとエマルジョンの安定性改善効果に乏しく、平均分子
量が10,000以上では水への溶解性が乏しくなり本発明の
特徴である貯蔵安定性に優れ且つクリーンな燃料という
目的が達成できない。
【0012】澱粉はグルコースがα−グルコシド結合さ
れた長鎖状分子であり、酵素、鉱酸、シュウ酸等で容易
に加水分解される。本発明で使用される澱粉は、例え
ば、とうもろこし、小麦、タピオカ等の植物源から得ら
れるものであるが、特に限定するものではない。
れた長鎖状分子であり、酵素、鉱酸、シュウ酸等で容易
に加水分解される。本発明で使用される澱粉は、例え
ば、とうもろこし、小麦、タピオカ等の植物源から得ら
れるものであるが、特に限定するものではない。
【0013】また、セルロースはグルコースがβ−グル
コシド結合したもので、この場合は一般のアセタール結
合と同様に酸触媒によって切断されるからセルロース分
子を酸触媒によって容易に加水分解することができる。
コシド結合したもので、この場合は一般のアセタール結
合と同様に酸触媒によって切断されるからセルロース分
子を酸触媒によって容易に加水分解することができる。
【0014】ヘミセルロースはセルロース、リグニン等
と共に木材およびその他の木質系組成内に存在し、アル
カリ溶液に易溶である一方、酸によって比較的容易に加
水分解される。ヘミセルロースを構成する基本としては
D-グルコース、D-マンノース、D-ガラクトース、D-フラ
クトース、D-キシローズ、D-グルクロン酸、D-ガラクト
ロ酸、D-マンノウロン酸等が知られている。
と共に木材およびその他の木質系組成内に存在し、アル
カリ溶液に易溶である一方、酸によって比較的容易に加
水分解される。ヘミセルロースを構成する基本としては
D-グルコース、D-マンノース、D-ガラクトース、D-フラ
クトース、D-キシローズ、D-グルクロン酸、D-ガラクト
ロ酸、D-マンノウロン酸等が知られている。
【0015】本発明におけるオリゴ糖誘導体は、前記オ
リゴ糖の誘導体であり、オリゴ糖酸化物、オリゴ糖水添
物であり、特に好ましくは燐酸化物である。オリゴ糖燐
酸化物は前記オリゴ糖を燐酸及び/又は無水燐酸によっ
て燐酸化させることによって得られる。
リゴ糖の誘導体であり、オリゴ糖酸化物、オリゴ糖水添
物であり、特に好ましくは燐酸化物である。オリゴ糖燐
酸化物は前記オリゴ糖を燐酸及び/又は無水燐酸によっ
て燐酸化させることによって得られる。
【0016】オリゴ糖燐酸化物は酸性であり、このまま
使用することもできるし、水溶性塩として使用すること
もできる。水溶性塩としては、Li、Na、K 、Mg、NH4 、
アルカノールアミン、モルホリン等が適当である。
使用することもできるし、水溶性塩として使用すること
もできる。水溶性塩としては、Li、Na、K 、Mg、NH4 、
アルカノールアミン、モルホリン等が適当である。
【0017】オリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体の配合
量は 0.1〜10重量%の範囲が望ましく、これより少ない
と長期安定性の付与効果は乏しく、また排気ガス中の煤
塵や窒素酸化物の低減効果が期待できない。オリゴ糖及
び/又はオリゴ糖誘導体の配合量が10重量%を超えると
経済性が著しく損なわれると共に長期安定性が低下し好
ましくない。
量は 0.1〜10重量%の範囲が望ましく、これより少ない
と長期安定性の付与効果は乏しく、また排気ガス中の煤
塵や窒素酸化物の低減効果が期待できない。オリゴ糖及
び/又はオリゴ糖誘導体の配合量が10重量%を超えると
経済性が著しく損なわれると共に長期安定性が低下し好
ましくない。
【0018】本発明におけるエマルジョン燃料の重質油
濃度は60〜85重量%、好ましくは65〜80重量%である。
濃度が低すぎると発熱量が低下すると共に、場合によっ
ては直接燃焼が困難になる。また、濃度が高すぎるとエ
マルジョンの粘度が高くなり流動性が低下すると共に、
貯蔵中に粒子の合一や凝集が起こり貯蔵安定性が低下す
る。
濃度は60〜85重量%、好ましくは65〜80重量%である。
濃度が低すぎると発熱量が低下すると共に、場合によっ
ては直接燃焼が困難になる。また、濃度が高すぎるとエ
マルジョンの粘度が高くなり流動性が低下すると共に、
貯蔵中に粒子の合一や凝集が起こり貯蔵安定性が低下す
る。
【0019】本発明における界面活性剤としては、ノニ
オン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性
界面活性剤及び両性界面活性剤のうちから選ばれる1種
又は2種以上を使用する。使用し得る界面活性剤として
は下記のものが挙げられる。
オン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性
界面活性剤及び両性界面活性剤のうちから選ばれる1種
又は2種以上を使用する。使用し得る界面活性剤として
は下記のものが挙げられる。
【0020】<ノニオン性界面活性剤> (i)フェノール、クレゾール、ブチルフェノール、ノ
ニルフェノール、ジノニルフェノール、ドデシルフェノ
ール、パラクミルフェノール、ビスフェノールAなどの
フェノール性水酸基を有する化合物のアルキレンオキシ
ド付加物。 (ii)アルキルフェノール、フェノール、メタクレゾー
ル、スチレン化フェノール、ベンジル化フェノールなど
のフェノール性水酸基を有する化合物のホルムアルデヒ
ド縮合物のアルキレンオキシド付加物。縮合度の平均は
1.2〜100 、好ましくは2〜20である。 (iii)炭素数2〜50の一価の脂肪族アルコールのアルキ
レンオキシド付加物。 (iv) 炭素数2〜50の一価の脂肪族アミンのアルキレン
オキシド付加物。 (v)アルキレンオキシドのブロック又はランダム付加
重合物。 (vi)多価アルコールのアルキレンオキシド付加物。 (vii)多価アルコールと炭素数8〜18の脂肪酸とのエス
テルのアルキレンオキシド付加物。 (viii)エチレンジアミン、テトラエチレンジアミン、ポ
リエチレンイミン(分子量 600〜1万) などの複数個の
活性水素を有する多価アミンのアルキレンオキシド付加
物。 (iv) トリグリセライド型油脂1モルと、多価アルコー
ル及び/又は水0.1 〜5モルとの混合物に、アルキレン
オキシドを付加反応させた生成物。
ニルフェノール、ジノニルフェノール、ドデシルフェノ
ール、パラクミルフェノール、ビスフェノールAなどの
フェノール性水酸基を有する化合物のアルキレンオキシ
ド付加物。 (ii)アルキルフェノール、フェノール、メタクレゾー
ル、スチレン化フェノール、ベンジル化フェノールなど
のフェノール性水酸基を有する化合物のホルムアルデヒ
ド縮合物のアルキレンオキシド付加物。縮合度の平均は
1.2〜100 、好ましくは2〜20である。 (iii)炭素数2〜50の一価の脂肪族アルコールのアルキ
レンオキシド付加物。 (iv) 炭素数2〜50の一価の脂肪族アミンのアルキレン
オキシド付加物。 (v)アルキレンオキシドのブロック又はランダム付加
重合物。 (vi)多価アルコールのアルキレンオキシド付加物。 (vii)多価アルコールと炭素数8〜18の脂肪酸とのエス
テルのアルキレンオキシド付加物。 (viii)エチレンジアミン、テトラエチレンジアミン、ポ
リエチレンイミン(分子量 600〜1万) などの複数個の
活性水素を有する多価アミンのアルキレンオキシド付加
物。 (iv) トリグリセライド型油脂1モルと、多価アルコー
ル及び/又は水0.1 〜5モルとの混合物に、アルキレン
オキシドを付加反応させた生成物。
【0021】尚、上記(vi)、(vii) の多価アルコールと
しては、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタ
エリスリトール、ソルビトール、ショ糖、ポリグリセリ
ン、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プ
ロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等が例
示される。
しては、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタ
エリスリトール、ソルビトール、ショ糖、ポリグリセリ
ン、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プ
ロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等が例
示される。
【0022】<アニオン性界面活性剤> (I) ナフタリン、アルキルナフタリン、アルキルフェ
ノール、アルキルベンゼンなどの芳香族環化合物のスル
ホン酸又はスルホン酸塩のホルムアルデヒド縮合物。好
ましくは、ホルムアルデヒドの平均縮合度は 1.2〜100
である。
ノール、アルキルベンゼンなどの芳香族環化合物のスル
ホン酸又はスルホン酸塩のホルムアルデヒド縮合物。好
ましくは、ホルムアルデヒドの平均縮合度は 1.2〜100
である。
【0023】(II) リグニンスルホン酸、リグニンスル
ホン酸塩、その誘導体、リグニンスルホン酸とナフタリ
ン、アルキルナフタリンなどの芳香族化合物のスルホン
酸とのホルムアルデヒド縮合物及びその塩。好ましく
は、ホルムアルデヒドの平均縮合度は 1.2〜50である。
ホン酸塩、その誘導体、リグニンスルホン酸とナフタリ
ン、アルキルナフタリンなどの芳香族化合物のスルホン
酸とのホルムアルデヒド縮合物及びその塩。好ましく
は、ホルムアルデヒドの平均縮合度は 1.2〜50である。
【0024】(III)ポリスチレンスルホン酸又はその塩
及びスチレンスルホン酸と他の共重合性モノマーとの共
重合体とその塩。好ましくは、分子量は 500〜50万であ
る。
及びスチレンスルホン酸と他の共重合性モノマーとの共
重合体とその塩。好ましくは、分子量は 500〜50万であ
る。
【0025】(IV) ジシクロペンタジエンスルホン酸重
合物又はその塩。好ましくは、重合物の分子量は 500〜
50万である。
合物又はその塩。好ましくは、重合物の分子量は 500〜
50万である。
【0026】(V) 無水マレイン酸又は/及び無水イタ
コン酸と他の共重合性モノマーとの共重合体とその酸及
び塩。好ましくは、分子量は 500〜50万である。
コン酸と他の共重合性モノマーとの共重合体とその酸及
び塩。好ましくは、分子量は 500〜50万である。
【0027】(VI) 液状ポリブタジエンのマレイン化物
及びその塩。好ましくは、液状ポリブタジエンの分子量
は 500〜20万である。
及びその塩。好ましくは、液状ポリブタジエンの分子量
は 500〜20万である。
【0028】(VII)親水基を分子中に1個又は2個持
つ、次のアニオン界面活性剤。 (a) 炭素数4〜18のアルコールの硫酸エステル塩。 (b) 炭素数4〜18のアルカン、アルケン又は/及びアル
キルアリールスルホン酸又はその塩。 (c) 活性水素を分子中に1個以上持つ化合物のアルキレ
ンオキシド付加物の硫酸化物又はリン酸エステル化物及
びそれらの塩。 (d) 炭素数4〜22の飽和又は不飽和脂肪酸のエステルで
あるスルホコハク酸塩。 (e) アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸又はその
塩。アルキル基は炭素数8〜18のアルキル基である。 (f) ロジン酸又はその塩。ロジン酸と高級脂肪酸の混合
酸であるトール油混酸とその塩。 (g) 炭素数4〜18のアルカン又はアルケン脂肪酸とその
塩。 (h) 下記の一般式で表されるα−スルホ脂肪酸エステル
塩。
つ、次のアニオン界面活性剤。 (a) 炭素数4〜18のアルコールの硫酸エステル塩。 (b) 炭素数4〜18のアルカン、アルケン又は/及びアル
キルアリールスルホン酸又はその塩。 (c) 活性水素を分子中に1個以上持つ化合物のアルキレ
ンオキシド付加物の硫酸化物又はリン酸エステル化物及
びそれらの塩。 (d) 炭素数4〜22の飽和又は不飽和脂肪酸のエステルで
あるスルホコハク酸塩。 (e) アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸又はその
塩。アルキル基は炭素数8〜18のアルキル基である。 (f) ロジン酸又はその塩。ロジン酸と高級脂肪酸の混合
酸であるトール油混酸とその塩。 (g) 炭素数4〜18のアルカン又はアルケン脂肪酸とその
塩。 (h) 下記の一般式で表されるα−スルホ脂肪酸エステル
塩。
【0029】
【化1】
【0030】但し、R1は炭素数6〜22のアルキル基又は
アルケニル基、R2は炭素数1〜22のアルキル基、M は1
価又は2価の金属原子、NH4 、有機アミン、n は1又は
2を表す。
アルケニル基、R2は炭素数1〜22のアルキル基、M は1
価又は2価の金属原子、NH4 、有機アミン、n は1又は
2を表す。
【0031】尚、(I)〜 (VII)の化合物について、塩
としてはアンモニウム、モノエタノールアミン、ジエタ
ノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミ
ンなどの低級アミン、ナトリウム、カリウム、マグネシ
ウム、カルシウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類
金属類である。
としてはアンモニウム、モノエタノールアミン、ジエタ
ノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルアミ
ンなどの低級アミン、ナトリウム、カリウム、マグネシ
ウム、カルシウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類
金属類である。
【0032】<カチオン性界面活性剤及び両性界面活性
剤> (I)炭素数4〜18のアルキル又は/及びアルケニルア
ミンを無機酸又は有機酸で中和したアルキル又は/及び
アルケニルアミン塩。
剤> (I)炭素数4〜18のアルキル又は/及びアルケニルア
ミンを無機酸又は有機酸で中和したアルキル又は/及び
アルケニルアミン塩。
【0033】(II)下記式 (1) 〜(3) で表される第
4級アンモニウム塩。
4級アンモニウム塩。
【0034】
【化2】
【0035】
【化3】
【0036】
【化4】
【0037】(III)次式で表されるアルキルベタイン。
【0038】
【化5】
【0039】(IV) 次式で表されるアルキルアミンオキ
サイド。
サイド。
【0040】
【化6】
【0041】(V)次式で表されるアルキルアラニン。
【0042】
【化7】
【0043】(VI)次式(4)又は(5)で表されるポ
リアミート。
リアミート。
【0044】
【化8】
【0045】(VII)次式 (6) 又は (7) で表されるポ
リアミン塩。
リアミン塩。
【0046】RNHC3H6NHX' (6) RNH(C3H6NH)2X' (7) (但し、R は前記と同じ意味を有し、X'は無機酸又は有
機酸である。) (VIII)次式で表されるイミダゾリン型両性界面活性
剤。
機酸である。) (VIII)次式で表されるイミダゾリン型両性界面活性
剤。
【0047】
【化9】
【0048】(IX)次式で表されるスルホベタイン型両
性界面活性剤。
性界面活性剤。
【0049】
【化10】
【0050】界面活性剤の使用量は、エマルジョンに対
して 0.1〜5重量%の範囲であり、好ましくは 0.1〜1
重量%である。これより少ない使用量では重質油の乳化
および乳化安定性の発現が不充分であり、これより多い
使用量では不経済であるばかりでなく、乳化時の泡立ち
や粒径制御が困難となり好ましくない。
して 0.1〜5重量%の範囲であり、好ましくは 0.1〜1
重量%である。これより少ない使用量では重質油の乳化
および乳化安定性の発現が不充分であり、これより多い
使用量では不経済であるばかりでなく、乳化時の泡立ち
や粒径制御が困難となり好ましくない。
【0051】本発明の重質油エマルジョン燃料中の水の
配合量は重要であり、10〜40重量%、さらに好ましくは
15〜25重量%である。水の配合量がこれより少ないと、
界面活性剤の種類や使用量を最適化しても、乳化安定性
は良くならず流動性に劣るエマルジョンしか得られない
場合がある。また水の配合量がこれより多いと、燃料と
しての発熱量が低下し直接燃焼が困難になる場合もあり
回避すべきである。
配合量は重要であり、10〜40重量%、さらに好ましくは
15〜25重量%である。水の配合量がこれより少ないと、
界面活性剤の種類や使用量を最適化しても、乳化安定性
は良くならず流動性に劣るエマルジョンしか得られない
場合がある。また水の配合量がこれより多いと、燃料と
しての発熱量が低下し直接燃焼が困難になる場合もあり
回避すべきである。
【0052】本発明においては、必要に応じて更なる安
定性の向上を目的として、多価アルコール及び/又は高
分子安定剤の配合も可能である。多価アルコールとして
は、分子内に2個以上の水酸基を有し水に溶解するもの
であればよく、例えばグリセリン、ポリグリセリン、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ソルビトール、
グルコース等である。多価アルコールの配合量はエマル
ジョンに対して 0.1〜50重量%である。高分子安定剤と
しては表1に示す分子量1万以上の各種水溶性高分子の
配合が可能であり、配合量はエマルジョンに対して 0.0
05〜3重量%である。
定性の向上を目的として、多価アルコール及び/又は高
分子安定剤の配合も可能である。多価アルコールとして
は、分子内に2個以上の水酸基を有し水に溶解するもの
であればよく、例えばグリセリン、ポリグリセリン、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ソルビトール、
グルコース等である。多価アルコールの配合量はエマル
ジョンに対して 0.1〜50重量%である。高分子安定剤と
しては表1に示す分子量1万以上の各種水溶性高分子の
配合が可能であり、配合量はエマルジョンに対して 0.0
05〜3重量%である。
【0053】
【表1】
【0054】本発明で使用される重質油とは、常温では
流動性に乏しく高温に加熱しないと流動しない油で、下
記油が含まれる。 (1) 石油系アスファルト類およびその油の混合物 (2) 石油系アスファルト各種処理物、その中間製品、残
渣、およびそれらの混合物 (3) 常温で流動しない高流動点油 (4) 石油系タールピッチおよびその油混合物 (5) ビチューメン類、天然アスファルト、オリノコター
ル さらに限定するならば、常圧での沸点 340℃以上の成分
を90重量%以上含むものが好ましい。
流動性に乏しく高温に加熱しないと流動しない油で、下
記油が含まれる。 (1) 石油系アスファルト類およびその油の混合物 (2) 石油系アスファルト各種処理物、その中間製品、残
渣、およびそれらの混合物 (3) 常温で流動しない高流動点油 (4) 石油系タールピッチおよびその油混合物 (5) ビチューメン類、天然アスファルト、オリノコター
ル さらに限定するならば、常圧での沸点 340℃以上の成分
を90重量%以上含むものが好ましい。
【0055】本発明におけるオリゴ糖またはオリゴ糖誘
導体の配合方法は、エマルジョン製造時に水に溶解して
おく方法、またはエマルジョン製造後に水溶液として配
合することが望ましい。
導体の配合方法は、エマルジョン製造時に水に溶解して
おく方法、またはエマルジョン製造後に水溶液として配
合することが望ましい。
【0056】
【作用】本発明における排気ガス中の煤塵や窒素酸化物
の低減の機構は必ずしも定かではないが次の様に推察す
る。重質油であるアスファルトやビチューメン類は、燃
料として一般に用いられている軽油、灯油、重油等に比
べ残留炭素分や窒素の含有量が多く、燃料として用いた
場合、煤塵や窒素酸化物の増加は避けられない。そこ
で、煤塵及び窒素酸化物を低減する手法として、燃料油
を多数の油滴群に霧化し微粒化することで、酸素との接
触、混合性を向上させ大幅な燃焼改善の達成により煤塵
の低減を計り、更に、火炎の高温域を短時間で通過させ
サーマルNOXの低減を計る方法が考えられる。
の低減の機構は必ずしも定かではないが次の様に推察す
る。重質油であるアスファルトやビチューメン類は、燃
料として一般に用いられている軽油、灯油、重油等に比
べ残留炭素分や窒素の含有量が多く、燃料として用いた
場合、煤塵や窒素酸化物の増加は避けられない。そこ
で、煤塵及び窒素酸化物を低減する手法として、燃料油
を多数の油滴群に霧化し微粒化することで、酸素との接
触、混合性を向上させ大幅な燃焼改善の達成により煤塵
の低減を計り、更に、火炎の高温域を短時間で通過させ
サーマルNOXの低減を計る方法が考えられる。
【0057】本発明におけるエマルジョン燃料では、オ
リゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体の配合により、水の沸
点が上昇し、水蒸気爆裂の発生が高温側に移行する。そ
の結果、水蒸気爆裂が強大になり油滴が微粒化すること
で煤塵が低下すると共に、強大な水蒸気爆裂により、微
粒化された油滴の飛散速度が加速されることにより火災
の高温域を短時間で粒子が通過し、その結果、サーマル
NOX に起因する窒素酸化物の低減が計られているものと
推察する。
リゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体の配合により、水の沸
点が上昇し、水蒸気爆裂の発生が高温側に移行する。そ
の結果、水蒸気爆裂が強大になり油滴が微粒化すること
で煤塵が低下すると共に、強大な水蒸気爆裂により、微
粒化された油滴の飛散速度が加速されることにより火災
の高温域を短時間で粒子が通過し、その結果、サーマル
NOX に起因する窒素酸化物の低減が計られているものと
推察する。
【0058】
【発明の効果】上述のごとく、本発明によるエマルジョ
ンは、従来エネルギー源として有効に利用されていなか
ったビチューメンやアスファルト等の重質油を、重油代
替燃料として使用可能ならしめ、しかも、その貯蔵安定
性の改良により、さらに汎用性を高めた画期的なエマル
ジョン燃料である。さらに、燃焼時の水蒸気爆裂の強化
により、燃焼効率が高く、また燃焼後の煤塵や窒素酸化
物の低減が計れる、極めて有用な重質油代替燃料であ
る。
ンは、従来エネルギー源として有効に利用されていなか
ったビチューメンやアスファルト等の重質油を、重油代
替燃料として使用可能ならしめ、しかも、その貯蔵安定
性の改良により、さらに汎用性を高めた画期的なエマル
ジョン燃料である。さらに、燃焼時の水蒸気爆裂の強化
により、燃焼効率が高く、また燃焼後の煤塵や窒素酸化
物の低減が計れる、極めて有用な重質油代替燃料であ
る。
【0059】
【実施例】以下実施例により本発明を詳述するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。尚、以下の例に
おける%は重量%である。
明はこれらに限定されるものではない。尚、以下の例に
おける%は重量%である。
【0060】まず、オリゴ糖及びオリゴ糖酸化物の製造
例を示す。 製造例1 タピオカ澱粉172g、水200g、α−アミラーゼ0.15gを90
℃で2時間混合した後、90℃の熱水127gを加え更に2時
間混合した。20℃に冷却してオリゴ糖を得た。平均分子
量は3800 (ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
法)であった。
例を示す。 製造例1 タピオカ澱粉172g、水200g、α−アミラーゼ0.15gを90
℃で2時間混合した後、90℃の熱水127gを加え更に2時
間混合した。20℃に冷却してオリゴ糖を得た。平均分子
量は3800 (ゲルパーミエーションクロマトグラフィー
法)であった。
【0061】製造例2 タピオカ澱粉172g、水200g、α−アミラーゼ0.15gを90
℃で2時間混合した後、90℃の熱水127gを加え2時間混
合した。混合物に85%燐酸12.2gを加え、更に1時間混
合した後、20℃に冷却して1規定の水酸化ナトリウムで
pH8に調整してオリゴ糖の燐酸化物を得た。平均分子量
は3300 (ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法)
であった。
℃で2時間混合した後、90℃の熱水127gを加え2時間混
合した。混合物に85%燐酸12.2gを加え、更に1時間混
合した後、20℃に冷却して1規定の水酸化ナトリウムで
pH8に調整してオリゴ糖の燐酸化物を得た。平均分子量
は3300 (ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法)
であった。
【0062】製造例3 砕木パルプをアルコールとベンゼンの混液で脱脂後、亜
硫酸ソーダ及びさらし粉で脱リグニンして得たヘミセル
ロースに、17.5%カセイソーダを加え、20℃で1時間処
理した後 160℃に加熱し3時間加水分解してオリゴ糖を
得た。平均分子量は1500 (ゲルパーミエーションクロマ
トグラフィー法) であった。
硫酸ソーダ及びさらし粉で脱リグニンして得たヘミセル
ロースに、17.5%カセイソーダを加え、20℃で1時間処
理した後 160℃に加熱し3時間加水分解してオリゴ糖を
得た。平均分子量は1500 (ゲルパーミエーションクロマ
トグラフィー法) であった。
【0063】実施例1 重質油エマルジョン燃料の製造用原料して次のものを用
いた。 ・アスファルト;アラビアンライト原油から抽出したア
スファルト(比重1.015、粘度 595cP/100 ℃、軟化点2
9℃、針入度 370/25℃) ・水;イオン交換水 ・ノニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンノニルフ
ェニルエーテル、花王(株)製 エマルゲン921 ・オリゴ糖又はオリゴ糖誘導体;製造例1、2、3にて
製造したサンプル ・多価アルコール;グリセリン (花王(株)製) 上記原料を表2の通り計量し、オリゴ糖又はオリゴ糖誘
導体、界面活性剤、高分子安定剤及びグリセリンは水に
溶解した。以後、アスファルトと水を80℃に加熱した
後、80℃に保温しながら、特殊機化工業(株)製のTKホ
モミキサー (低粘度攪拌翼付き)を用いて、攪拌翼の回
転数は 8000rpm、攪拌時間は3分間としてエマルジョン
を製造した。製造後20℃に24時間放置後、エマルジョン
の平均粒径、粘度、貯蔵安定性を測定した。結果を表3
に示す。
いた。 ・アスファルト;アラビアンライト原油から抽出したア
スファルト(比重1.015、粘度 595cP/100 ℃、軟化点2
9℃、針入度 370/25℃) ・水;イオン交換水 ・ノニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンノニルフ
ェニルエーテル、花王(株)製 エマルゲン921 ・オリゴ糖又はオリゴ糖誘導体;製造例1、2、3にて
製造したサンプル ・多価アルコール;グリセリン (花王(株)製) 上記原料を表2の通り計量し、オリゴ糖又はオリゴ糖誘
導体、界面活性剤、高分子安定剤及びグリセリンは水に
溶解した。以後、アスファルトと水を80℃に加熱した
後、80℃に保温しながら、特殊機化工業(株)製のTKホ
モミキサー (低粘度攪拌翼付き)を用いて、攪拌翼の回
転数は 8000rpm、攪拌時間は3分間としてエマルジョン
を製造した。製造後20℃に24時間放置後、エマルジョン
の平均粒径、粘度、貯蔵安定性を測定した。結果を表3
に示す。
【0064】測定方法は下記の通りである。 平均粒径;レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置
((株)堀場製作所製、LA700)により測定し、メジアン
径を求めた。 粘度;東京計器製造所製 B型粘度計(型式BM) を用
い、ローターNo.3を用い60rpm にて、回転開始1分後の
値を測定した。 安定性;沈降試験管(100cc) を用い、静置1ヶ月後の状
態を観察し、表面層の革張りの有無、浮き水の有無およ
び下層への沈澱の有無を3ランク(あり、少しあり、な
し) で評価した。
((株)堀場製作所製、LA700)により測定し、メジアン
径を求めた。 粘度;東京計器製造所製 B型粘度計(型式BM) を用
い、ローターNo.3を用い60rpm にて、回転開始1分後の
値を測定した。 安定性;沈降試験管(100cc) を用い、静置1ヶ月後の状
態を観察し、表面層の革張りの有無、浮き水の有無およ
び下層への沈澱の有無を3ランク(あり、少しあり、な
し) で評価した。
【0065】
【表2】
【0066】
【表3】
【0067】表3の安定性測定結果より、比較例である
オリゴ糖又はオリゴ糖誘導体を配合していない実験No.1
では静置安定1ヶ月において、エマルジョン表面に浮き
水が発生し、また底の部分に沈降が確認され、安定性の
悪いエマルジョンと言える。一方、本発明である実験N
o.2〜No.7のオリゴ糖又はオリゴ糖誘導体、さらに高分
子安定剤及び/又は多価アルコールを配合した系では、
静置安定性が極めて良好であり、1ヶ月後において水の
分離や底の部分への沈降のない安定性に優れたエマルジ
ョン燃料と言える。
オリゴ糖又はオリゴ糖誘導体を配合していない実験No.1
では静置安定1ヶ月において、エマルジョン表面に浮き
水が発生し、また底の部分に沈降が確認され、安定性の
悪いエマルジョンと言える。一方、本発明である実験N
o.2〜No.7のオリゴ糖又はオリゴ糖誘導体、さらに高分
子安定剤及び/又は多価アルコールを配合した系では、
静置安定性が極めて良好であり、1ヶ月後において水の
分離や底の部分への沈降のない安定性に優れたエマルジ
ョン燃料と言える。
【0068】実施例2 実施例1で調整したエマルジョンと同一原料、同一配合
比率にて、各4000kgのエマルジョンを製造し燃焼試験を
実施した。エマルジョンの製造は、5m3の反応槽 (槽径
1.9m) にアスファルト、水、界面活性剤、オリゴ糖又は
オリゴ糖誘導体、高分子安定剤、多価アルコールを各々
80℃に加温した後仕込み、60分間80℃を保持しながら攪
拌した。攪拌翼種はファドラー翼であり翼径は1.1m、回
転数は64rpm である。予備攪拌終了後、特殊機化工業
(株)製のPL−SL型ラインミキサーを用い、バッチ循環
方式にて乳化した。ミキサーの回転数は3600rpm であ
り、乳化時間は4時間とした。乳化終了後10時間かけて
20℃まで冷却し、燃焼試験用のエマルジョンとした。
比率にて、各4000kgのエマルジョンを製造し燃焼試験を
実施した。エマルジョンの製造は、5m3の反応槽 (槽径
1.9m) にアスファルト、水、界面活性剤、オリゴ糖又は
オリゴ糖誘導体、高分子安定剤、多価アルコールを各々
80℃に加温した後仕込み、60分間80℃を保持しながら攪
拌した。攪拌翼種はファドラー翼であり翼径は1.1m、回
転数は64rpm である。予備攪拌終了後、特殊機化工業
(株)製のPL−SL型ラインミキサーを用い、バッチ循環
方式にて乳化した。ミキサーの回転数は3600rpm であ
り、乳化時間は4時間とした。乳化終了後10時間かけて
20℃まで冷却し、燃焼試験用のエマルジョンとした。
【0069】燃焼試験は、横置円筒型二重壁水冷式実験
炉 (1.2mφ×3.4mリットル、日本ファーネス工業(株)
製) を用い、排気ガス中の煤塵量(JIS Z-8808)および窒
素酸化物量(JIS K-0104)を測定した。結果を表4に示
す。燃焼条件は次の通りである。 バーナー;内部混合型 (日本ファーネス工業(株)製) アトマイズスチーム;温度= 170℃、流量=60リットル
/hr、圧力=4.3 kg/cm2 エマルジョン燃料;温度=50℃、流量= 150リットル/
hr、圧力=3.8 kg/cm2 空気量;1230m3/hr
炉 (1.2mφ×3.4mリットル、日本ファーネス工業(株)
製) を用い、排気ガス中の煤塵量(JIS Z-8808)および窒
素酸化物量(JIS K-0104)を測定した。結果を表4に示
す。燃焼条件は次の通りである。 バーナー;内部混合型 (日本ファーネス工業(株)製) アトマイズスチーム;温度= 170℃、流量=60リットル
/hr、圧力=4.3 kg/cm2 エマルジョン燃料;温度=50℃、流量= 150リットル/
hr、圧力=3.8 kg/cm2 空気量;1230m3/hr
【0070】
【表4】
【0071】表4の燃焼結果より、比較例である実験N
o.1のオリゴ糖またはオリゴ糖誘導体を配合していない
エマルジョン燃料では、煤塵量が0.15g/m3、窒素酸化
物量が257ppmである。これに対し、本発明であるオリゴ
糖またはオリゴ糖誘導体、さらに高分子安定剤及び/又
は多価アルコールを配合した実験No.2〜No.7では、実験
No.1に比べ、煤塵および窒素酸化物が大幅に低減し、極
めてクリーンなエマルジョン燃料と言える。
o.1のオリゴ糖またはオリゴ糖誘導体を配合していない
エマルジョン燃料では、煤塵量が0.15g/m3、窒素酸化
物量が257ppmである。これに対し、本発明であるオリゴ
糖またはオリゴ糖誘導体、さらに高分子安定剤及び/又
は多価アルコールを配合した実験No.2〜No.7では、実験
No.1に比べ、煤塵および窒素酸化物が大幅に低減し、極
めてクリーンなエマルジョン燃料と言える。
フロントページの続き (72)発明者 玉置 さゆり 和歌山市砂山南1−3−9 (72)発明者 山下 忠一 横浜市中区千鳥町八番地 日本石油株式会 社中央技術研究所内 (72)発明者 佐竹 信一 東京都港区西新橋一丁目三番十二号 日本 石油株式会社本館内
Claims (4)
- 【請求項1】 平均分子量 500以上、10,000未満のオリ
ゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体を必須成分とする重質油
エマルジョン燃料組成物。 - 【請求項2】 重質油60〜85重量%、水10〜40重量%、
界面活性剤 0.1〜5重量%、および平均分子量 500以
上、10,000未満のオリゴ糖及び/又はオリゴ糖誘導体
0.1〜10重量%を含有してなる重質油エマルジョン燃料
組成物。 - 【請求項3】 オリゴ糖が澱粉、セルロースまたはヘミ
セルロースの加水分解物である請求項1または2記載の
重質油エマルジョン燃料組成物。 - 【請求項4】 オリゴ糖誘導体がオリゴ糖の燐酸化物で
ある請求項1〜3の何れか1項に記載の重質油エマルジ
ョン燃料組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5708893A JPH06271875A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 重質油エマルジョン燃料組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5708893A JPH06271875A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 重質油エマルジョン燃料組成物 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06271875A true JPH06271875A (ja) | 1994-09-27 |
Family
ID=13045749
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5708893A Pending JPH06271875A (ja) | 1993-03-17 | 1993-03-17 | 重質油エマルジョン燃料組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06271875A (ja) |
-
1993
- 1993-03-17 JP JP5708893A patent/JPH06271875A/ja active Pending
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