JPH07310083A - 重質油エマルジョン燃料の貯蔵方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 重質油エマルジョンの貯蔵時に、エマルジョ
ン表面からの水の蒸発を防止した重質油エマルジョン燃
料の貯蔵方法の提供。 【構成】 重質油、水及び界面活性剤を含有する重質油
エマルジョン燃料を貯蔵する際に、水に難溶で、水より
も比重が軽く、沸点が高い液体を添加したり、重質油エ
マルジョン燃料の表面に固体の膜を浮遊させたりするこ
とにより、重質油エマルジョン燃料表面に水の蒸発防止
膜を形成させるか、または、重質油エマルジョン燃料表
面より少量の水を蒸発させることにより、重質油エマル
ジョン燃料表面に重質油膜を形成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、重質油エマルジョン燃
料の貯蔵方法に関し、詳しくは、重質油エマルジョン燃
料をタンクに貯蔵した際に、水の蒸発によるエマルジョ
ンの増粘を防止したり、水の蒸発によりエマルジョン粒
子の凝集や合一が起こり粗粒量が増大することを防止
し、安定に長期間重質油エマルジョン燃料を貯蔵する方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
一次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起こっ
ており、石油代替エネルギーの開発が要請されている。
また一方では地球環境に対する関心が高まり、燃焼排気
ガスのクリーン化も社会の要請として高まっている。こ
のような背景から、新たな化石燃料として、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。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 420〜45
0 ℃以上の重質留分を約60〜70重量％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が困難であり、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。

【０００３】このような欠点を解決した重質油燃料とし
て、特開昭53−104434号、特開昭61−247757号、特表昭
61−501754号等の公報に記載されている重質油エマルジ
ョン燃料が知られている。しかし、これらの重質油エマ
ルジョン燃料は、10〜40重量％の水の中に少量の界面活
性剤を用いて60〜85重量％の重質油を分散させたもので
あるため、タンク等に貯蔵した場合、エマルジョン表面
からの水分の蒸発がすすみ、エマルジョンの上層部に増
粘したクリーム層が形成されたり、また分散粒子同士が
合一をおこし凝集物の発生を引きおこし、ポンプや払出
口の閉塞の問題や、また粒子合一による粗粒量の増大に
より、燃焼時の未燃物の増加などの問題を引きおこして
いる。従って、このような問題を起こさない、水の蒸発
を防止した重質油エマルジョン燃料の貯蔵方法が望まれ
ている。石炭を水中に分散させた燃料であるＣＷＭにつ
いての水の蒸発防止方法については、特開昭62−196224
号公報に記載されている方法が知られているが、ＣＷＭ
については固体の分散であり、重質油エマルジョン燃料
については乳化系であることにより、その性状や安定性
等がまったく異質のものである。本発明の目的は、重質
油エマルジョン燃料の貯蔵時に、エマルジョン表面から
の水の蒸発を防止した重質油エマルジョン燃料の貯蔵方
法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために、鋭意研究の結果、貯蔵した重質油エマ
ルジョン燃料の表面に水の蒸発を防止する保護膜を形成
させることにより、長期間安定に重質油エマルジョン燃
料を貯蔵できることを見出し、本発明を完成した。即
ち、本発明は、下記1)〜5)に示す重質油エマルジョン燃
料の貯蔵方法に係わるものである。 1) 重質油、水及び界面活性剤を含有する重質油エマル
ジョン燃料を貯蔵する際に、重質油エマルジョン燃料表
面に水の蒸発防止膜を形成させることを特徴とする、燃
料中の水の蒸発を防止した重質油エマルジョン燃料の貯
蔵方法。 2) 水の蒸発防止膜が、水に難溶で、水よりも比重が軽
く、沸点が高い液体よりなることを特徴とする上記1)記
載の重質油エマルジョン燃料の貯蔵方法。 3) 水の蒸発防止膜が、重質油エマルジョン燃料上に浮
遊して存在し、重質油エマルジョン燃料の表面に膜状に
広がって存在する固体の膜であることを特徴とする上記
1)記載の重質油エマルジョン燃料の貯蔵方法。 4) 重質油、水及び界面活性剤からなる重質油エマルジ
ョン燃料を貯蔵する際に、重質油エマルジョン燃料表面
より少量の水を蒸発させることにより、重質油エマルジ
ョン燃料表面に重質油膜を形成させることを特徴とす
る、膜形成後の水の蒸発を防止した重質油エマルジョン
燃料の貯蔵方法。 5) 重質油エマルジョン燃料中の、重質油、水及び界面
活性剤の配合量が、重質油60〜85重量％、水10〜40重量
％、界面活性剤0.01〜５重量％である、上記1)〜4)のい
ずれかに記載の重質油エマルジョン燃料の貯蔵方法。

【０００５】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
おける重質油エマルジョン燃料は水中油滴型であり、そ
の組成は、重質油、水及び界面活性剤を必須成分とす
る。これらの成分以外に必要に応じて高分子安定剤、水
溶性高分子、多価アルコール、油脂、脂肪酸、脂肪酸エ
ステル、オリゴ糖又はオリゴ糖誘導体等の配合も可能で
ある。重質油エマルジョン燃料の配合組成は、特に限定
されるものではないが、望ましくは重質油が60〜85重量
％、水が10〜40重量％、界面活性剤が0.01〜５重量％で
ある。

【０００６】本発明において重質油エマルジョン燃料表
面に形成させる水の蒸発防止膜としては、例えば、流動
パラフィン、鉱物油等の水に難溶であり、水より比重が
軽く、沸点の高い液体を少量用いて形成させた保護液
膜、アクリル板等のプラスチック板や、ポリエチレンシ
ート、ビニールシート等の固体の物質で、重質油エマル
ジョン燃料表面に膜をはった状態に広がって存在する固
体膜等が挙げられる。また、貯蔵する際に重質油エマル
ジョン燃料表面より少量の水を蒸発させることにより、
燃料表面にうすい皮状の膜を形成するエマルジョン燃料
を用いて、一度表面に重質油膜を形成させ、膜形成以後
の水の蒸発を防止することもできる。エマルジョン燃料
表面より少量の水を蒸発させる方法としては、例えば、
タンク等に入れたエマルジョン燃料を開放した状態で少
なくとも0.5 時間程度放置する方法等が挙げられる。本
発明においては、エマルジョン燃料の出し入れはエマル
ジョン燃料表面に形成させた水の蒸発防止膜より下部で
行い、一旦形成させた水の蒸発防止膜は、タンク内の貯
蔵レベルで上下するため繰り返し使用できるものであ
る。

【０００７】本発明において、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
性界面活性剤および両性界面活性剤の中から選ばれる１
種又は２種以上を使用することができる。これらの使用
し得る界面活性剤としては、下記のものが挙げられる。

【０００８】＜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。

【０００９】（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。

【００１０】(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。 （ix) 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。

【００１１】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。

【００１２】＜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。 (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。 (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。 (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。

【００１３】(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。 (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。

【００１４】(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(1) で表されるα−スルホ脂肪酸エス
テル塩。

【００１５】

【化１】

【００１６】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 あるいは有機アミン、n は
１又は２を表す。

【００１７】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
金属類が挙げられる。

【００１８】＜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。 （II）下記式(2) 〜(4) で表される第４級アンモニウム
塩。

【００１９】

【化２】

【００２０】

【化３】

【００２１】

【化４】

【００２２】（III)次式(5) で表されるアルキルベタイ
ン。

【００２３】

【化５】

【００２４】（IV) 次式(6) で表されるアルキルアミン
オキサイド。

【００２５】

【化６】

【００２６】（Ｖ）次式(7) で表されるアルキルアラニ
ン。

【００２７】

【化７】

【００２８】（VI）次式(8) 又は(9) で表されるポリア
ミート。

【００２９】

【化８】

【００３０】（VII)次式(10)又は(11)で表されるポリア
ミン塩。

【００３１】R₉NHC₃H₆NHX' (10) R₉NH(C₃H₆NH)₂X' (11) （但し、R₉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(12)で表されるイミダゾリン型両性界面活
性剤。

【００３２】

【化９】

【００３３】（IX）次式(13)で表されるスルホベタイン
型両性界面活性剤。

【００３４】

【化１０】

【００３５】本発明の重質油エマルジョン燃料中の界面
活性剤の配合量は0.01〜５重量％の範囲が好ましい。こ
れより少ない配合量では重質油の乳化および乳化安定性
が不充分であり、これより多い配合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。

【００３６】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。

【００３７】

【発明の効果】本発明により、貯蔵時の重質油エマルジ
ョン燃料の水の蒸発を防止することができ、以下のよう
な効果が生じる。 (1) 水の蒸発によってエマルジョン燃料上層部に生じる
増粘したクリーム層の発生が防止でき、ハンドリング性
の悪化、払出口やポンプの閉塞等を解消できる。 (2) 水の蒸発によって生じる分散粒子同士の合一を防止
でき、払出口やポンプの閉塞の原因となる凝集物の発生
や、燃焼時の未燃分の原因となる粗粒の増大などのエマ
ルジョン燃料の劣化を防ぎ、長期間良好なエマルジョン
燃料として貯蔵が可能となる。 (3) 燃料表面からの水の蒸発と凝結のくり返しによって
生じるエマルジョン燃料の水分離を防止し、長期間安定
にエマルジョン燃料を貯蔵できる。

【００３８】

【実施例】以下実施例により本発明を詳述するが、本発
明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００３９】実施例１〜５及び比較例 下記方法により重質油エマルジョン燃料を製造し、 200
klのエポキシコーティングのドラムに貯蔵し、下記方法
で６ケ月間の貯蔵安定性試験を行った。 〈重質油エマルジョン燃料の製造法〉重質油エマルジョ
ン燃料の製造用原料と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
29℃、針入度 370／25℃） ・水；水道水 ・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) ・アニオン性界面活性剤；ナフタリンスルホン酸ホルム
アルデヒド縮合物（花王（株）製マイティ150)上記原料
を、アスファルト700kg 、水300kg 、ノニオン性界面活
性剤7.0kg 、アニオン性界面活性剤3.0kg 計量し、110
℃のアスファルトと70℃に加温した界面活性剤水溶液を
ライン中で混合し、特殊機化工業（株）製のＰＬ−ＳＬ
型ラインミキサーを用いて１パスの連続乳化方式にて乳
化して約1600kgの重質油エマルジョン燃料を得た。ミキ
サーの回転数は2400rpm であり、乳化後、冷却装置によ
り40℃まで冷却し、貯蔵タンクに貯蔵後、200kl のエポ
キシコーティングのドラムに150kl 入れた。

【００４０】〈貯蔵安定性試験〉ドラムに入れた重質油
エマルジョン燃料に表１に示す処理を施し、６ケ月間、
野外に静置した後、以下の方法で増粘性、粗粒量及び水
分離の有無を評価した。結果を表２に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】・増粘性 上層のエマルジョン燃料を100cc のスクリュー管に90ｇ
採取し、東京計器製造所製、Ｂ型粘度計を用い、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。 ・粗粒量 150μm メッシュ篩を用い、下記式により粗粒量を測定
した。

【００４３】

【数１】

【００４４】・水分離の有無 浮き水の有無を、あり、少しあり、なしの３ランクで評
価した。

【００４５】

【表２】

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重質油、水及び界面活性剤を含有する重
   質油エマルジョン燃料を貯蔵する際に、重質油エマルジ
   ョン燃料表面に水の蒸発防止膜を形成させることを特徴
   とする、燃料中の水の蒸発を防止した重質油エマルジョ
   ン燃料の貯蔵方法。
2. 【請求項２】 水の蒸発防止膜が、水に難溶で、水より
   も比重が軽く、沸点が高い液体よりなることを特徴とす
   る請求項１記載の重質油エマルジョン燃料の貯蔵方法。
3. 【請求項３】 水の蒸発防止膜が、重質油エマルジョン
   燃料上に浮遊して存在し、重質油エマルジョン燃料の表
   面に膜状に広がって存在する固体の膜であることを特徴
   とする請求項１記載の重質油エマルジョン燃料の貯蔵方
   法。
4. 【請求項４】 重質油、水及び界面活性剤からなる重質
   油エマルジョン燃料を貯蔵する際に、重質油エマルジョ
   ン燃料表面より少量の水を蒸発させることにより、重質
   油エマルジョン燃料表面に重質油膜を形成させることを
   特徴とする、膜形成後の水の蒸発を防止した重質油エマ
   ルジョン燃料の貯蔵方法。
5. 【請求項５】 重質油エマルジョン燃料中の、重質油、
   水及び界面活性剤の配合量が、重質油60〜85重量％、水
   10〜40重量％、界面活性剤0.01〜５重量％である、請求
   項１〜４のいずれか一項に記載の重質油エマルジョン燃
   料の貯蔵方法。