JPH0710986B2 - 水性石炭懸濁液用流動助剤組成物 - Google Patents

水性石炭懸濁液用流動助剤組成物

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JPH0710986B2
JPH0710986B2 JP61084854A JP8485486A JPH0710986B2 JP H0710986 B2 JPH0710986 B2 JP H0710986B2 JP 61084854 A JP61084854 A JP 61084854A JP 8485486 A JP8485486 A JP 8485486A JP H0710986 B2 JPH0710986 B2 JP H0710986B2
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ボルフガング・フォン・リビンスキー
エルナ・クライナー
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ヘンケル・コマンデイツトゲゼルシヤフト・アウフ・アクチエン
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/32—Liquid carbonaceous fuels consisting of coal-oil suspensions or aqueous emulsions or oil emulsions
    • C10L1/326—Coal-water suspensions

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、石炭含量が少なくとも約60重量%である安定
な水性石炭懸濁液の流動性を相乗的に高める流動助剤組
成物の用途に関する。
[従来技術] パイプライン輸送に適する流動性水性石炭懸濁液は、一
方では、剪断速度10〜200s-1における粘度が1,000cP以
下でなければならないが、他方では経済的には懸濁液中
の固体含量をできるだけ高くすることが必要である。添
加剤無含有水性石炭懸濁液の石炭含量は、使用する石炭
の性質によるが、最高50〜55重量%であり、石炭含量を
より高くすると、粘度が高まり、最終的には流動性を失
う。界面活性剤および/またはポリマーを含んで成る添
加剤によって粘度を低下し、流動性を改良することがで
きる(すなわち、懸濁液中の石炭含量を高めることがで
きる)ことが見出された。米国特許第4,282,006号に
は、アニオン性界面活性剤(例えばナフタレンスルホネ
ート)および電解質(例えばNaOH)から成る添加剤組成
物を含有する、石炭含量が少なくとも60重量%の水性石
炭スラリーが開示されている。該懸濁液の60rpmにおけ
る粘度は、300〜4,000cP(ブラック・メサ(Black Mes
a)鉱山の石炭の水性スラリー)および200〜2,400cP
(ウエスト・バージニア(West Virginia)鉱山の石炭
の水性スラリー)である。日本国特許出願公開第56−57
891号には、添加剤としてマレイン酸/アクリル酸コポ
リマーを1重量%の濃度で含有する、石炭含量が60重量
%の水性石炭スラリーが記載されている。コポリマーの
平均分子量が4,000であれば、粘度は1,800cPである。
欧州特許出願公開第109740号には、プロピレンオキシド
/エチレンオキシドブロックコポリマーと脂肪族または
芳香族アルコールとの縮合物を含有する、石炭含量が30
〜90重量%の水性石炭懸濁液が開示されている。ポリマ
ー含有懸濁液は、ブロックポリマーの代わりにナトリウ
ムまたはカルシウムリグニンスルホネートを含有する懸
濁液よりも、石炭の性質に関係なく粘度が低い。日本国
特許出願公開第58−122991号には、石炭含量が50〜80重
量%の石炭懸濁液に添加する、グリセロール−エチレン
オキシド/プロピレンオキシドブロックポリマーエーテ
ルおよび界面活性剤(例えばナフタレンスルホン酸ナト
リウム)の混合物が記載されている。得られる懸濁液
は、4週間以上貯蔵安定性である。
[発明の目的] 本発明の目的は、粘度が1,000cP以下で、十分な流動性
を有する、石炭含量が少なくとも約60重量%の安定な水
性石炭懸濁液を提供することである。
[発明の構成] 前記目的は、水性石炭懸濁液に添加する添加剤組成物に
よって達成される。従って、本発明は、 a)自体既知のナフタレンスルホネートおよび/または
リグニンスルホネート系アニオン性粘度調整剤、および
/または エチレンオキシド/プロピレンオキシドブロックポリマ
ー系非イオン性粘度調整剤、および b)要すれば、多糖類から成る群から選択される安定剤
を、 c)マレイン酸/アクリル酸コポリマー(ここで、マレ
イン酸:アクリル酸の重量比は2:1〜1:2であり、pH8の
1%水溶液の25℃における比粘度は0.1〜5mPasである)
と共に含んで成り、石炭含量が少なくとも約60重量%で
ある安定な水性石炭懸濁液の流動性を相乗的に高める流
動助剤組成物を提供する。
本発明の流動助剤組成物を、石炭の量に対して0.1〜2
重量%、好ましくは0.3〜1.2重量%の濃度で水性石炭懸
濁中に使用する。[成分a)およびb)]:成分c)の
重量比が2:1〜1:2、好ましくは約1:1となるように各成
分の量を選択する。
流動助剤組成物中に非イオン性粘度調整剤として使用す
るエチレンオキシド/プロピレンオキシドブロックポリ
マーの分子量は、1,000〜20,000、好ましくは10,000〜1
6,000である。エチレンオキシド含量は、少なくとも50
重量%、好ましくは少なくとも70重量%である。ブロッ
クポリマーの親水性部分は、少なくともエチレンオキシ
ド約100単位から成る。ワイアンドット・ケミカルズ・
コーポレーション(Wyandotte Chemicals Corporatio
n)から商品名プルロニック(Pluronic)F108として市
販されているブロックポリマー(分子量15,500、エチレ
ンオキシド含量80重量%、親水性部分はエチレンオキシ
ド約290単位から成る)が特に適当である。
アニオン性粘度調整剤として、既知のナフタレンおよび
/またはリグニンスルホン酸のアルカリ金属塩、アルカ
リ土類金属塩および/またはアンモニウム塩を使用し得
る。ダイヤモンド・シャムロック(Diamond Shamrock)
社から商品名ローマーD(Lomar D)として市販されて
いるナフタレンスルホン酸アンモニウムおよびリグニン
−ヘミー(Lignin−Chemie)社から商品名ハンザAM(Ha
nsa AM)として市販されているリグニンスルホン酸アン
モニウムが好ましい。
アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩および/またはア
ンモニウム塩、好ましくはナトリウム塩の形で使用する
流動助剤組成物中のマレイン酸/アクリル酸コポリマー
は、既知の方法でアクリル酸とマレイン酸またはその分
子内無水物とのラジカル重合によって得られ、コポリマ
ーのマレイン酸:アクリル酸の重量比は2:1〜1:2、好ま
しくは1:1〜1:2である。重合温度は、50〜200℃、好ま
しくは100〜150℃である。水溶液の粘度は、コポリマー
の平均分子量に依存する。マレイン酸/アクリル酸コポ
リマーのナトリウム塩の1%水溶液(pH8)の25℃にお
ける比粘度は0.1〜5mPas、好ましくは0.1〜0.5mPas、特
に好ましは0.17〜0.5mPasである。好ましいマレイン酸
/アクリル酸コポリマーの性質を次表に挙げる。
貯蔵中の水性石炭懸濁液の沈降を避けるために、懸濁液
の安定剤として、キサンタン(xanthane)、グアー(gu
ar)ガムおよび/またはヒドロキシプロピルグアーガム
のような多糖類を、石炭含量に対して0.3重量%までの
濃度で添加することが有利であり得る。
流動助剤組成物を、攪拌しながら石炭/水混合物に入れ
ることによって調製された、添加剤含有水性石炭懸濁液
の粘度は、コントラブス・カンパニー(Contraves Comp
any)製回転粘度計レオマート30(Rheomat 30)(測定
部は円筒形である)を使用して剪断速度40s-1で、また
はエプレヒト(Epprecht)回転粘度計(測定部はアンカ
ー(anchor)形である)を使用して剪断速度200s-1で測
定した。第2表および第3表からわかるように、石炭含
量が少なくとも64重量%で、アニオン性または非イオン
性粘度調整剤を含有する水性石炭懸濁液の粘度は、粘度
調整剤がナフタレンおよび/またはリグニンスルホネー
トの場合、少なくとも800cP(レオマート30による測定
値)および少なくとも2,100cP(エプレヒト粘度計によ
る測定値)であった。粘度調整剤がエチレンオキシド/
プロピレンオキシドブロックポリマーの場合は、粘度は
870cPであった。粘度調整剤の代わりにマレイン酸/ア
クリル酸コポリマーを用いると、水性石炭懸濁液の流動
性はなくなる。
驚くべきことに、自体既知のナフタレンスルホネートお
よび/またはリグニンスルホネート系アニオン性粘度調
整剤、および/またはエチレンオキシド/プロピレンオ
キシドブロックポリマー系非イオン性粘度調整剤、並び
に要すれば、多糖類を含んで成る群から選択される自体
既知の安定剤を、マレイン酸/アクリル酸コポリマーと
共に含んで成る流動助剤組成物は、安定な水性石炭懸濁
液の流動性を相乗的に高めることが見出された。第2表
からわかるように、ナフタレンスルホン酸アンモニウム
(ローマーD)またはリグニンスルホン酸アンモニウム
(ハンザAM)をマレイン酸/アクリル酸コポリマーのナ
トリウム塩と共に、重量比1:1で、石炭に対して全濃度
1重量%で含有する、石炭含量64重量%の水性石炭懸濁
液の粘度は600〜750mPasである。これと対照的に、流動
助剤組成物を1成分しか含有していない石炭懸濁液の粘
度は、より高い。1成分がナフタレンスルホン酸アンモ
ニウムである場合、粘度は800mPasであり、リグニンス
ルホン酸アンモニウムの場合には、粘度は930mPasであ
る。コポリマーである場合には、懸濁液の流動性は無
い。非イオン粘度調整剤をマレイン酸/アクリル酸コポ
リマーと共に含んで成る流動助剤組成物の存在下に、粘
度を大幅に低下することができる。
分散性の異なる数種の石炭について、懸濁液の流動性を
相乗的に高め、それによって懸濁液中の石炭含量を増
し、輸送および後の石炭の直接の加工における工業的能
率を改良し得ることがわかった(第2表および第3表参
照)。粒子径200μm以下、発熱量6,500〜7,000kcalお
よび灰分含量約10%のラッシャン・コール(Russian co
al)は、非常に好ましくない分散性を有する。灰分含量
6.8%のルーア・ファット・コール(Ruhr fat coal)
(粒子径200μm以上のものが90%である)のような、
灰分含量の低い石炭の分散性は、より好ましい。
粘度の低下に関して、流動助剤組成物の相乗効果は、石
炭の性質にかかわらずすべての石炭懸濁液に対して顕著
である。アニオン性および/または非イオン性粘度調整
剤を、マレイン酸/アクリル酸コポリマーと共に、重量
比2:1〜1:2、好ましくは1:1で含んで成る添加剤組成物
を含有する石炭スラリーの粘度は、1成分(粘度調整剤
またはマレイン酸/アクリル酸コポリマー)しか含有し
ていない石炭スラリーの粘度よりも50%低い。
本発明の流動助剤組成物を含有する石炭懸濁液は、石炭
をパイプラインによって安価に連続的に輸送するのに特
に適当である。さらに、このような石炭スラリーを使用
すると、予め脱水することなく直接燃焼でき、汚染物質
の放出が少ないので有利である。石炭のガス化において
水性スラリーを使用すると、乾燥石炭微粒子による粉体
爆発を避けることができる。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)ナフタレンスルホネートおよび/また
    はリグニンスルホネート系アニオン性粘度調整剤、およ
    び/または エチレンオキシド/プロピレンオキシドブロックポリマ
    ー系非イオン性粘度調整剤、および b)要すれば、多糖類から成る群から選択される安定剤
    を、 c)マレイン酸/アクリル酸コポリマー(ここで、マレ
    イン酸:アクリル酸の重量比は2:1〜1:2であり、pH8の
    1%水溶液の25℃における比粘度は0.1〜5mPasである)
    と共に含んで成り、石炭含量が少なくとも約60重量%で
    ある水性石炭懸濁液の流動性を相乗的に高める流動助剤
    組成物。
  2. 【請求項2】石炭含量に対しての0.1〜2重量%、好ま
    しくは0.3〜1.2重量%の濃度で使用する第1項記載の流
    動助剤組成物。
  3. 【請求項3】石炭含量に対して、前記成分b)の濃度が
    0〜0.3重量%となるように使用する第1項または第2
    項記載の流動助剤組成物。
  4. 【請求項4】成分a)およびb):成分c)の重量比が
    2:1〜1:2、好ましくは約1:1である第1〜3項のいずれ
    かに記載の流動助剤組成物。
  5. 【請求項5】前記成分a)のアニオン性粘度調整剤が、
    アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩および/またはNH
    4塩、好ましくはNH4塩の形で存在する第1〜4項のいず
    れかに記載の流動助剤組成物。
  6. 【請求項6】前記成分a)のエチレンオキシド/プロピ
    レンオキシドブロックポリマーの分子量が、1,000〜20,
    000、好ましくは10,000〜16,000である第1〜5項のい
    ずれかに記載の流動助剤組成物。
  7. 【請求項7】前記成分a)のエチレンオキシド/プロピ
    レンオキシドブロックポリマー中、エチレンオキシド含
    量が少なくとも50重量%、好ましくは少なくとも70重量
    %であり、エチレンオキシド部分は少なくともエチレン
    オキシド100単位から成る第1〜6項のいずれかに記載
    の流動助剤組成物。
  8. 【請求項8】前記成分b)の安定剤として、キサンタン
    (xanthane)グアー(guar)ガムおよび/またはヒドロ
    キシプロピルグアーガムを使用する第1〜7項のいずれ
    かに記載の流動助剤組成物。
  9. 【請求項9】前記成分c)のコポリマーが、アルカリ金
    属塩、アルカリ土類金属塩および/またはNH4塩、好ま
    しくはナトリウム塩の形で存在する第1〜8項のいずれ
    かに記載の流動助剤組成物。
  10. 【請求項10】比粘度0.1〜0.5mPas、好ましくは0.17〜
    0.5mPasの前記成分c)のコポリマーの塩において、マ
    レイン酸/アクリル酸の重量比が1:1〜1:2である第1〜
    9項のいずれかに記載の流動助剤組成物。
JP61084854A 1985-04-12 1986-04-12 水性石炭懸濁液用流動助剤組成物 Expired - Lifetime JPH0710986B2 (ja)

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