JPH0798951B2 - 石炭−油混合燃料用添加剤 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石炭微粉末と燃料油との混合燃料用安定剤、特
に長期間にわたる静的安定性に加え、配管輸送時の流動
性にも優れた混合燃料を製造するために使用される添加
剤に関する。

〔従来の技術及び問題点〕

近年、エネルギー源としても最も重要な位置を占める石
油燃料が高騰するとともに、石油埋蔵量の限界が強く認
識されてきたことから、長期にわたるエネルギー源確保
がエネルギー政策の重要問題になってきた。このような
ことから、エネルギー源として石油と並んで埋蔵量の大
きい石炭が再び注目されるようになった。

しかしながら、石炭の場合は、液状の石油とは異なり、
塊状物であるため、輸送や貯蔵のコストが高く、しかも
取扱いが著しく不便であるという欠点がある。このよう
な取扱い上の欠点を改善するために、石炭を微粉末化
し、水や燃料油に分散させてスラリー状の燃料として使
用する方法が種々検討されている。微粉炭を燃料油中に
分散させた石炭／油混合燃料は、水に分散させたものよ
りも、単位量当たりの発熱量が大きく、エネルギー源と
してはより好ましいが、実用に供するためには種々の問
題がある。

火力発電などにおいては多量の燃料が必要とされるが、
このような多量の燃料の輸送及び貯蔵は、タンカーによ
る輸送や、大型陸上タンクによる貯蔵が普通である。と
ころが、石炭／油混合燃料は製造されてから燃焼される
までのパイプ移送、タンク貯蔵、輸送等のそれぞれの工
程で種々の外力、例えば遠心ポンプやスクリューポンプ
等の移送ポンプによる剪断力、貯蔵タンクのサイド撹拌
やタンクからの燃料排出時の再流動化撹拌、船舶輸送に
おける振動、発熱量を一定に保持するための燃焼前の均
質化撹拌等の機械力を受けることにより、混合燃料中の
石炭が分離して沈降圧密現象を生じやすいという問題が
あり、沈降圧密した混合燃料は流動性を失い、実際上そ
の取扱いは不可能に近い。従って、石炭／油混合燃料に
実用に供するには、貯蔵時の静的安定性は勿論のこと、
かかる機械的安定性と流動性を改良しなければならな
い。

特開昭53−55305号、同54−52105号、同54−52106号、
同54−53107号、同57−165490号、特公昭60−3119号各
公報には混合燃料用安定剤としてポリアルキレンオキシ
ド基を含むポリエーテル化合物等が開示されている。し
かしこのような化合物の性能は効果を発現させるための
添加量が多かったり、混合燃料の保存温度は70℃以下、
保存条件は設置状態が必要であるという大きな欠点があ
った。更に具体的には、添加量が多い場合は経済的に不
利であり混合燃料の経済メリットが失われる。又、保存
温度を高温（70℃以上）にできないために粘度が高く石
炭温度を上昇させることが望めずこれも同様に不経済で
ある。又、静置状態が必要であるということは、海外か
らのタンカーによる輸送（ローリング、ピッチング等の
振動が長期にわたって与えられる）が困難であるという
ことである。このような現象は混合燃料の実用化の上で
大きな障害となっていた。

また、COM（Coal Oil mixture:石炭／油混合燃料）を長
期にわたり配管輸送をしていると配管中に詰まりを生じ
閉塞する等のトラブルが発生する。この閉塞物は主に灰
分が多く集積した石炭・油混合物であった。このように
従来の安定剤は石炭の炭質部の安定化には有効であった
が灰分の安定化には不十分であった。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで、本発明者等は、このような欠点を改良すべく鋭
意研究した結果、（ａ）特定の分子量のポリオキシアル
キレンアルキルフェニルエーテルホルマリン縮合物及び
（ｂ）特定の含窒素化合物を有効成分として含む石炭−
油混合燃料用添加剤が低添加量で有効であり且つ保温温
度、保存状態に影響されず、又、灰分の安定化にも有効
で配管中の閉塞を防止するなどの画期的な性能を示すこ
とを見出し本発明に到達した。

即ち、本発明は、 （ａ） ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテ
ルホルマリン縮合物であって分子量が500〜5000のも
の、及び （ｂ） アミン化合物又はその塩、４級アンモニウム
塩、及びアミド化合物から選ばれる含窒素化合物の１種
又は２種以上 を有効成分として含むことを特徴とする石炭−油混合燃
料用添加剤を提供するものである。

本発明の（ａ）成分のポリオキシアルキレンアルキルフ
ェニルエーテルホルマリン縮合物は、従来の公知の方
法、たとえばアルキルフェノールを酸触媒の存在下、ホ
ルマリンにより付加縮合した化合物にアルカリ触媒の存
在下、アルキレンオキシドを付加することにより合成で
きる。ホルマリン縮合はキシレン等の有機溶媒の共存下
反応することが一般的である。

アルキルフェノールのアルキル基としては炭素数４〜18
のいずれでもよいが４〜９が好ましい。

付加するアルキレンオキシドとしては、エチレンオキシ
ド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレン
オキシドが使用できるが、エチレンオキシドがより好ま
しい。

また（ａ）成分の分子量は、500〜5000であるが、800〜
3000がより好ましい。アルキルフェノールをホリマリン
で縮合する際の縮合度としては10以下が好ましく、より
好ましくは３〜７である。

（ｂ）成分のアミン化合物あるいは４級アンモニウム塩
の例としては、１級アミンたとえばオクチルアミン、ラ
ウリルアミン、牛脂アミン、２級アミンたとえばジエチ
ルアミン、ジステアリルアミン、モルホリン等、３級ア
ミンたとえばジメチルステアリルアミン、ジメチルラウ
リルアミン、芳香族アミンたとえばアニリン、ジベンジ
ルアミン、トルイジン等及びポリアミン化合物としてポ
リアルキレンポリアミン、アルキル（又はアルケニル）
ポリアルキレンポリアミン、ポリエチレンイミン等があ
り、例としてはエチレンジアミン、トリエチレンテトラ
ミン、ラウリルプロピレンジアミン、ステアリルトリエ
チレンテトラミン、ステアリルテトラエチレンペンタミ
ン、ステアリルペンタエチレンヘキサミンがある。また
これらアミン化合物を酸性化合物で中和することによっ
て生成するアミン塩及び公知の方法により４級化した４
級アンモニウム塩も有効である。アミン塩としてはたと
えば上記アミン化合物の酢酸塩、塩酸塩、硫酸塩等が挙
げられ、また４級アンモニウム塩としては上記アミン化
合分をアルキルハライドやジメチル硫酸などにより公知
の方法でカチオン化反応した化合物があり、例としては
ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリ
ルトリメチルアンモニウムクロライド等が挙げられる。

又、アミド化合物としてはカルボ酸とアンモニア又は上
記アミン化合物との反応物があり、例としてはステアリ
ン酸アミド、エチレンジアミンラウリン酸モノアミド、
トリエチレンテトラミンステアリン酸ジアミド等が挙げ
られる。

本発明の（ａ）成分と（ｂ）成分の配合重量比は、
（ａ）成分／（ｂ）成分＝98〜50/2〜50が好ましく、
（ａ）成分／（ｂ）成分＝98〜70/2〜30がより好まし
い。

本発明の安定剤は混合燃料に対して0.01〜0.30重量％，
好ましくは0.05〜0.20重量％添加することにより、燃料
油中に石炭粒子を安定に分散させることができる。

又、本発明の安定剤を添加した混合燃料は保温温度70〜
150℃の間でも３ヶ月以上安定性が良好であり、調製直
後にプロペラ撹拌等のシェアを与えたり、保存中の振動
を与える等の悪条件下でも極めて安定性が良好であっ
た。

また、灰分の安定性も良好であり、灰分の偏在沈降もな
くすぐれた性能を発揮した。

本発明の安定剤は前記有効成分の他に、必要に応じて他
の界面活性剤を適量加えることができる。

本発明の安定剤を用いて石炭を油中に分散させるには、
例えば前記安定剤を燃料油に溶解させたのち微粉炭と混
合しても、安定剤を微粒炭と燃料油との混合物に添加し
て混合してもよい。本発明の安定剤を添加混合する温度
は任意であり、例えば50〜150℃で混合される。混合圧
力は常圧でもよいが、混合燃料の脱気をするために減圧
にしてもよい。

混合燃料成分としての石炭としては、無煙炭、瀝青炭、
褐炭などの種々の炭種のものが使用され、その平均粒径
は、通常100ミクロン以下であり、好ましくは200メッシ
ュ篩通過量50％以上がよい。又油としては原油、重油、
軽油、ガソリンなどの任意の炭化水素油が適用される
が、経済的にな、原油や重油の使用が有利である。

混合燃料中の石炭と油の混合割合は必要とされる流動
性、安定性及び保存温度に存在する。

石炭は乾燥の方法により異なるが、通常付着水を有して
いる。本発明の安定剤は、付着水量によって悪影響を受
けないが、付着水（外部からの水添加も含む）が多すぎ
ると、燃焼効率が低下し、燃料としての使用に支障をき
たすので、その量は混合燃料中20重量％以下、好ましく
は10重量％以下がよい。

本発明の安定剤を用いて、微粉炭、燃料油及び安定剤か
らなる石炭／油混合燃料を製造する場合、それらの各成
分の添加方法や順序あるいは混合を行うための撹拌機及
び撹拌条件は、前記安定剤の作用が特に阻害されない限
り、制約されない。

〔実施例〕

次に本発明を実施例により更に詳細に説明する。尚、実
施例に示した「部」及び「％」は、いずれも重量基準で
ある。

混合燃料の調製 中東重油^＊１150g（油中に含まれる水分は除いて）を50
0mlの容器内に入れ、更に表３に示す各種安定剤の所定
量を夫々加え、100℃のオイルバス中に浸す。尚、表３
に示す安定剤（ａ）成分、（ｂ）成分はそれぞれ表１、
表２に示す。200メッシュの篩を80％パスするように粉
砕したベルモント炭^＊２150g（石炭中に含まれる水分は
除いて）を上記の中東重油中に加える。石炭（乾燥分）
／中東重油（乾燥分）＝50/50（重量比）となる。安定
剤を含む油と石炭を入れた容器を70℃のオイルバス中に
１時間浸すと一定温度になる。ラボミキサー（特殊機化
工製）を用い、一定温度になった石炭と油の混合物を30
00rpm、で30分間撹拌し安定性試験に供した。

安定性試験 試験装置として、内径5.3cm、高さ24cmのステンレス製
シリンダーで、その底部から6cm、12cm、18cmの各位置
に流体の止栓付取出口を有するものを用いる。このシリ
ンダーに底部から18cmの高さまで上記の様にして調製し
た各種混合燃料の一定量を入れ、70℃の恒温槽に入れて
90日間静置する。90日経過後、このシリンダーの底部か
ら12cmの位置の止栓をはずしそれより上の混合燃料（即
ち底部から高さ12〜18cmの箇所のシリンダー内の混合燃
料）を取り出して上層試料とし、その石炭濃度を測定し
た。次に底部から6cmの位置の止栓をはずしこの位置よ
り上にある混合燃料を取り出した後、残存混合燃料を取
り出し、下層試料として石炭濃度を測定した。石炭濃度
の測定は、混合燃料に1,1,1−トリクロロエタンを加え
て重油分を溶解、濾過して除去し、残査の石炭分の最初
の混合燃料に対する比率を重量パーセントで求めた。こ
れらの結果を表３に示す。上層と下層部での石炭濃度の
差が小さい程、機械的安定性の良い混合燃料であること
を示す。

また、上、下層中の灰分濃度も測定することで灰分の安
定性も評価した。上下層での灰分濃度の差が小さい程、
灰分の安定性が良好であることを示す。

＊1:中東重油（中東産）： 発熱量10310 K cal/kg（JIS K 2265）、比重0.9576、流
動点−2.5℃（JIS K 2269）、引火点94.0℃（JIS K 226
5）、灰分0.02％（JIS K 2272）、水分0.03（JIS K 227
5）、元素分析（柳本有機自動元素分析装置）C:84.17
％、H:13.06％、S:2.39％、N:0.25％、O:0.13％、Cl:3.
3ppm、V:65ppm、Na:15ppm ＊2:ベルモント炭（オーストラリア産の石炭）： 高位発熱量6550 K cal/kg（JIS M 8814）、灰分15.95
（JIS M 8812）、水分3.25（JIS M 8811）、固定炭素4
9.35％（JIS M 8812）、元素分析（JIS M 8813）、C:1
6.17％、H:4.71％、N:1.23％、O:8.44％、S:0.30％、C
l:0.03％、Na:0.04％

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）ポリオキシアルキレンアルキルフェ
   ニルエーテルホルマリン縮合物であって分子量が500〜5
   000のもの、及び （ｂ）アミン化合物又はその塩、４級アンモニウム塩、
   及びアミド化合物から選ばれる含窒素化合物の１種又は
   ２種以上 を有効成分として含むことを特徴とする石炭−油混合燃
   料用添加剤。
2. 【請求項２】（ａ）成分と（ｂ）成分の配合重量比が
   （ａ）成分／（ｂ）成分＝98〜50/2〜50である特許請求
   の範囲第１項記載の石炭−油混合燃料用添加剤。
3. 【請求項３】（ａ）成分の（ｂ）成分の配合重量比が
   （ａ）成分／（ｂ）成分＝98−70/2〜30である特許請求
   の範囲第２項記載の石炭−油混合燃料用添加剤。