JPH08325582A - 超重質油エマルション燃料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】超重質油１００重量部に対してＨＬＢ（親水性
親油性バランス）が１３〜１９のノニオン界面活性剤
０．１〜０．５重量部と水を加え、均一な混合液を調製
し、ついで高剪断力による機械的混合を行って、１０％
累積粒子径が１．５〜８μｍ、５０％累積粒子径が１１
〜３０μｍ、９０％累積粒子径が２５〜１５０μｍ、か
つ１５０μｍ以上の粗粒が３重量％以下を示す粒子径分
布を有し、超重質油濃度が７６．５〜８２．０重量％で
ある超重質油エマルション燃料を得ることを特徴とする
超重質油エマルション燃料の製造方法。 【効果】本発明の製造方法によれば、超重質油濃度が高
く流動性があり、取扱いが容易で、しかも安定な超重質
油エマルション燃料を簡易に製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は火力発電用燃料等として
使用し得る水中油滴型の超重質油エマルション燃料の製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】超重
質油エマルション燃料は、混合添加剤（乳化剤、安定化
剤、流動化剤）を用いると安定なエマルション燃料が得
られることはよく知られており、優れた乳化剤等が開発
されている（特開平１−１８５３９４号公報）。しか
し、これらの乳化剤、安定化剤、流動化剤等を使用して
も、得られる超重質油エマルション燃料中の超重質油の
濃度は高々７７重量％であるとされていた。安定で流動
性のある超重質油エマルション燃料であれば、取扱いが
容易であり、超重質油濃度は高ければ高いほど、水によ
る熱量の損失が少なく、燃料としての価値は高くなる。
また必要に応じて希釈して使用できる点でも有利であ
る。

【０００３】従って、本発明の目的は、超重質油濃度が
高く流動性があり、取扱いが容易で、しかも安定な超重
質油エマルション燃料を製造する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】従来は、エマルション燃
料の高濃度化を考える場合、粒径分布を広くすることが
必要であるとするのが技術常識であった。しかし、本発
明者らはエマルション中における超重質油の量、界面活
性剤の種類と量、及び攪拌力を特定し、粒子径分布をあ
る範囲になるように特定することにより超重質油濃度が
７７重量％を超えたところで、安定なエマルションを得
ることができることを発見した。本発明はかかる発見に
基づきさらに研究を進めて完成するに至ったものであ
る。

【０００５】即ち、本発明の要旨は、（１） 超重質油
１００重量部に対してＨＬＢ（親水性親油性バランス）
が１３〜１９のノニオン界面活性剤０．１〜０．５重量
部と水を加え、均一な混合液を調製し、ついで高剪断力
による機械的混合を行って、１０％累積粒子径が１．５
〜８μｍ、５０％累積粒子径が１１〜３０μｍ、９０％
累積粒子径が２５〜１５０μｍ、かつ１５０μｍ以上の
粗粒が３重量％以下を示す粒子径分布を有し、超重質油
濃度が７６．５〜８２．０重量％である超重質油エマル
ション燃料を得ることを特徴とする超重質油エマルショ
ン燃料の製造方法、（２） 混合液の調製に際して、さ
らにアニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤をノニ
オン界面活性剤の配合量を超えない範囲で添加する、前
記（１）記載の製造方法、（３） 混合液の調製に際し
て、さらに高分子（天然高分子もしくは合成高分子）又
は膨潤性粘土鉱物をノニオン界面活性剤の配合量を超え
ない範囲で添加する、前記（１）又は（２）記載の製造
方法、（４） 混合液の調製に際して、さらに超重質油
１００重量部に対してマグネシウム、カルシウムまたは
鉄の酸化物もしくは水酸化物０．１〜０．５重量部を添
加する、前記（１）〜（３）いずれか記載の製造方法、
（５） 機械的混合を剪断力１，０００〜２０，０００
ｓ^-1で行う、前記（１）〜（４）いずれか記載の製造方
法、（６） 高剪断力による機械的混合の後に、さらに
水又はＨＬＢが１３〜１９の界面活性剤水溶液により希
釈を行って３０００ｃｐ以下の粘度（７ｓ^-1、２５℃）
に調整する工程を有する、前記（１）〜（５）いずれか
記載の製造方法、並びに（７） 超重質油濃度が７８．
０〜８１．０重量％である前記（１）〜（６）いずれか
記載の製造方法、に関する。

【０００６】以下に本発明について詳細に説明する。本
発明に用いられる超重質油とは、常温で固体又は半流動
状態のものであり、高温に加温しないと流動しない油で
ある。具体的には、（１）石油系アスファルト類及びそ
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、残留物及びそれらの油混合物、（３）高
温で流動しない高流動点油あるいは原油、（４）石油系
タールピッチ及びその油混合物、（５）ビチューメン類
（オリノコタール、アサバスカビチューメン）等が含ま
れる。

【０００７】本発明に使用される界面活性剤としては、
ＨＬＢが１３〜１９のノニオン界面活性剤を使用するこ
とが好適である。さらに、アニオン界面活性剤またはカ
チオン界面活性剤をノニオン界面活性剤の配合量を超え
ない範囲で加えて、粒子に電荷を与えて粒子同士の斥力
を賦与することが好ましい。

【０００８】本発明に使用されるノニオン界面活性剤と
しては、以下のものが挙げられる。 (i) フェノール、クレゾール、ブチルフェルール、ノ
ニルフェノール、ジノニルフェノール、ドデシルフェル
ール、パラクミルフェルール、ビスフェルール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。ただし、アルキレンオキシドはエチレンオキ
シド及び／又はプロピレンオキシド、ブチレンオキシ
ド、スチレンオキシドである。

【０００９】(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
ルマリン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、アルキレ
ンオキシドはエチレンオキシド及び／又はプロピレンオ
キシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドである。 (iii) 炭素数２〜５０の一端の脂肪族アルコール及び
／又は脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物。アル
キレンオキシドはエチレンオキシド及び／又はプロピレ
ンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドであ
る。

【００１０】(iv) エチレンオキシドとプロピレンオキ
シド及び／又はブチレンオキシド、スチレンオキシドの
ブロック又はランダム付加重合物。 (v) 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、サッカロース、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、などの多価アルコール、又はそれら多価アルコール
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。アルキレンオキシドはエチレンオキシド
及び／又はプロピレンオキシド、ブチレンオキシド、ス
チレンオキシドである。

【００１１】(iv) 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６００〜１０
０００）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。アルキレンオキシドはエチ
レンオキシド及び／又はプロピレンオキシド、ブチレン
オキシド、スチレンオキシドである。 (vi) トリグリセライド型油脂１モルとグリセリン、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、サッカロース、エチレングリコール、分子量１
０００以下のポリエチレングリコール、プロピレングリ
コール、分子量１０００以下のボリプロピレングリコー
ルからなる群から選ばれた１種または２種以上の多価ア
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。アルキレン
オキシドはエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキ
シド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドである。

【００１２】本発明に用いられるノニオン界面活性剤の
ＨＬＢは、通常１３〜１９、好ましくは１３．５〜１
５．５である。ＨＬＢが１３未満又は１９を越えても使
用することは可能であるが安定なエマルションを調製す
るには特に上記の範囲のものが好ましい。本発明におい
ては、これらのノニオン界面活性剤の１種又は２種以上
を混合して用いる。

【００１３】本発明に用いられるアニオン界面活性剤と
しては以下のものが挙げられる。 （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
ホン酸塩又はスルホン酸塩のホルマリン縮合物。但し、
ホルマリンの平均縮合は１．２〜１００、好ましくは２
〜２０である。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等の塩である。

【００１４】（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
酸とのホルマリン縮合物及びその塩。塩は上記のいずれ
の場合も、アンモニウム、モノエタノールミン、ジエタ
ノールアミン、トリエタノーアミン、トリエチルアミン
などの低級アミン、ナトリム、カリウム、カルシウム、
マグネシウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属
等の塩である。ホルマリンの平均縮合度は１．２〜５
０、好ましくは２〜２０である。リグニンの中では変性
リグニン、例えばカルボキシル基を少し導入した方が、
特に高温で優れた性能を示す。

【００１５】（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。但し、分子量は５００〜５０万、好ま
しくは２０００〜１０万である。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、カルシウム、マグネシウム
などのアルカリ金属又はアルカリ土類金属等の塩であ
る。共重合性モノマーとしては、例えばアクリル酸、メ
タクリル酸、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、オレフ
ィン、アリルアルコール及びその酸化エチレン付加物、
アクリルアミドメチルプロピルスルキン酸などがその代
表例である。

【００１６】（iv) ジシクロペンタジエンスルホン酸重
合物又はその塩。重合物の分子量は５００〜５０万、好
ましくは２０００〜１０万である。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、カルシウム、マグネシウ
ムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属類等の塩で
ある。

【００１７】（ｖ）無水マレイン酸及び／又は無水イタ
コン酸と他の共重合性モノマーとの共重合体及びその
塩。但し、分子量は５００〜５０万、好ましくは１５０
０〜１０万である。塩としてはアンモニウム及びナトリ
ウム、カリウムなどのアルカリ金属類等の塩である。共
重合性モノマーとしては、オレフィン（エチレン、プロ
ピレン、ブチレン、ペンテン、ヘキセン、ヘプテン、オ
クテン、ノネン、デセン、ウンデセン、ドデセン、トリ
デセン、テトラデセン、ペンタデセン、ヘキサデセ
ン）、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸エステル、メ
タクリル酸、アクリル酸などである。

【００１８】（vi) 液状ポリブタジエンのマレイン化物
及びその塩。但し、液状ポリブタジエンの分子量は５０
０〜２０万、好ましくは１０００〜５万、マレイン化度
は水に溶解するのに必要なだけでよいが、好ましくは４
０〜７０％である。塩としては、アンモニウム及びナト
リウム、カリウムなどのアルカリ金属類等の塩である。

【００１９】（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。
但し、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等の塩である。ドデシル硫酸ナトリ
ウム、オクチル硫酸ナトリウムなどがその代表例であ
る。 （ｂ）炭素数４〜１８のアルカン、アルケン及び／又は
アルキルアリールスルホン酸又はその塩。但し、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
属類等の塩である。ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリ
ウム、ブチルナフタリンスルホン酸ナトリウム、ドデカ
ンスルホン酸ナトリウムが代表例である。

【００２０】（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。塩としては、アンモニウ
ム、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム
等の塩である。ポリオキシエチレン（３モル）ノニルフ
ェニルエーテルの硫酸エステルナトリウム塩、ポリオキ
シエチレン（３モル）ドデシルエーテルのリン酸エステ
ルナトリウム塩がその代表例である。 （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。但し、塩としては、アンモ
ニウム、ナトリウム又はカリウム等の塩である。ジオク
チルスルホコハク酸ナトリウム塩、又はアンモニウム
塩、ジブチルスルホコハク酸ナトリウム塩などがその代
表例である。

【００２１】（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
キル基であり、塩としてはアンモニウム、ナトリウム、
カリウム、マグネシウム又はカルシウム等の塩である。 （ｆ）ロジン又はその塩。塩としてはアンモニウム、ナ
トリウム又はカリウム等の塩である。ロジンと高級脂肪
酸の混合酸であるトール油混酸とその塩もこの中に含ま
れる。 （ｇ）炭素数４〜１８のアルカン又はアルケン脂肪酸と
その塩。塩としてはアンモニウム、カリウム又はナトリ
ウム等の塩である。 （ｈ）α−スルホ脂肪酸エステル塩又はその誘導体。塩
としてはナトリウム、カリウム、アンモニウム、マグネ
シウム等の塩である。

【００２２】上記のアニオン界面活性剤のうち、特にリ
グニンスルホン酸塩やリグニンスルホン酸とナフタリン
スルホン酸のホルマリン縮合物やそれらの塩、ナフタリ
ンスルホン酸塩ホルマリン縮合物が総合的に優れた性能
を示す。

【００２３】本発明に用いられるカチオン界面活性剤と
しては以下のものが挙げられる。 （ｉ）炭素数４〜１８のアルキル及び／又はアルケニル
アミンを無機酸又は有機酸で中和したアルキル及び／又
はアルケニルアミン塩。 （ii）下記式（イ）〜（ハ）で表される第４級アンモニ
ウム塩。

【００２４】

【化１】

【００２５】（iii)次式で表されるアルキルベタイン。

【００２６】

【化２】

【００２７】（iv）次式で表されるアルキルアミンオキ
サイド。

【００２８】

【化３】

【００２９】（ｖ）次式で表されるアルキルアラニン。

【００３０】

【化４】

【００３１】（vi）次式（ニ）又は（ホ）で表されるポ
リアミート。

【００３２】

【化５】

【００３３】（vii)次式（ヘ）又は（ト）で表されるポ
リアミン塩。

【００３４】

【化６】

【００３５】本発明において、ＨＬＢ（親水性親油性バ
ランス）が１３〜１９のノニオン界面活性剤の添加量
は、超重質油１００重量部に対し、０．１〜０．５重量
部、好ましくは０．２〜０．４重量部である。ノニオン
界面活性剤を上記の範囲より多く用いると、油滴の粒径
が小さい方にシフトするため、所望の粒子径分布をもっ
た本発明のエマルションは生成されないし、又、添加量
が少なすぎると油滴が大きくなり、エマルションの安定
性も悪くなる。油滴は１５０μｍ以上のものが多いと、
燃焼時に完全燃焼できず、未燃物になる。従って、１５
０μｍ以上の粗粒はできるだけ少ない方が好ましい。本
発明はノニオン界面活性剤をベースに用いることが基本
であるが、前記のようにアニオン界面活性剤やカチオン
界面活性剤などをノニオン性の性質を保つ範囲内で混合
し、荷電を与えると乳化滴同士の斥力が向上するためエ
マルションは安定になる。この場合の界面活性剤（ノニ
オン＋アニオン又はノニオン＋カチオン）の合計の添加
量は、ノニオン界面活性剤単独の場合と同様に、超重質
油１００重量部に対して０．１〜０．５重量部であるの
が好ましい。ノニオン界面活性剤１００重量部に対する
アニオン性やカチオン性の界面活性剤の添加量は、１０
０重量部以下、好ましくは５〜３０重量部である。

【００３６】界面活性剤として前記のようなノニオン界
面活性剤を用いた系に、以下の高分子化合物（天然高分
子もしくは合成高分子）や膨潤性粘土鉱物を更に用いる
と、液滴の界面の粘性が増加するため、乳化滴は安定に
なりエマルションは安定化する。本発明に用いられる高
分子化合物としては、以下のような天然高分子（天然物
に由来する親水性高分子物質）、合成高分子が挙げられ
る。天然物（微生物を含む）に由来する親水性高分子物
質は、下記の（Ａ）〜（Ｄ）で示される微生物由来、植
物由来或いは動物由来の親水性高分子物質又は天然高分
子誘導体からなる群から選ばれる。この親水性高分子物
質は水に溶解又は分散して粘稠性又はゲル化性を示す。

【００３７】 （Ａ）微生物由来の親水性高分子物質（多糖類） （ａ）キサンタンガム （ｂ）プラン （ｃ）デキストラン

【００３８】 （Ｂ）植物由来の親水性高分子物質（多糖類） （ａ）海藻由来 （イ）寒天 （ロ）カラギーナン （ハ）ファーセレラン （ニ）アルギン酸とその塩（Na, K, NH₄, Ca, Mg） （ｂ）種子由来 （イ）ローカストビーンガム （ロ）グアーガム （ハ）タラガム （ニ）タマリンドガム （ｃ）樹木（滲出物） （イ）アラビアガム （ロ）カラヤガム （ハ）トラガントガム （ｄ）果実由来 （イ）ペクチン

【００３９】 （Ｃ）動物由来の親水性高分子物質（蛋白質） （イ）ゼラチン （ロ）カゼイン （Ｄ）天然高分子誘導体 （イ）セルローズ誘導体（カルボキシメチルセルローズ
など） （ロ）加工澱粉

【００４０】合成高分子としては、次のような水溶性合
成高分子が挙げられる。 （ａ）次式で表されるアクリル酸及びその誘導体のホモ
ポリマー、及び他のモノマーとのコポリマー。

【００４１】

【化７】

【００４２】

【化８】

【００４３】又はこのモノマーと共重合可能なモノマー
或いはその塩（NH₄, Na, K, Li) から誘導される２価の
基、例えば、（無水）マレイン酸、（無水）イタコン
酸、α−オレフィン、アクリルアミド、ビニルスルホン
酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、アクリル
アミドメチルプロピルスルホン酸又はその塩（NH₄,Na,
K)、 ジアルキル（メチル又はエチル）エチルアミノメタ
アクリレート及びその塩（塩素、ジエチル硫酸、ジメチ
ル硫酸）。 ｎ：５０〜１００，０００

【００４４】（ｂ）次式で表されるアクリルアミド及び
その誘導体のホモポリマー、及び他の共重合可能なモノ
マーとのコポリマー。

【００４５】

【化９】

【００４６】

【化１０】

【００４７】又はこのモノマーと共重合可能なモノマー
或いはその塩（NH₄, Na, K, Li) から誘導される２価の
基、例えば、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メ
タリルスルホン酸、アクリルアミドメチルプロピルスル
ホン酸、ジアルキル（メチル又はエチル）エチルアミノ
メタアクリレート及びその塩（塩素、ジメチル硫酸、ジ
エチル硫酸など）、スチレン、α−オレフィン（C₂〜C
₁₈)、ビニルアリルアルコール。 （ｃ）無水マレイン酸又は無水イタコン酸のホモポリマ
ー、及び次式で表されるコポリマー。

【００４８】

【化１１】

【００４９】（ｄ）ビニルアルコールのホモポリマー及
び次式で表されるコポリマー。

【００５０】

【化１２】

【００５１】（ｅ）ビニルピロリドンのホモポリマー及
び次式で表されるコポリマー。

【００５２】

【化１３】

【００５３】（ｆ）分子量１万〜５００万のポリアルキ
レンオキシド（但し、エチレンオキシド９５％以上）。
５％以下のプロピレンオキシド、ブチレンオキシド、ス
チレンオキシドの各々のブロックポリマーやアルキルア
リル、アルキル基などを分子中に持つものも含まれる。

【００５４】本発明に用いられる膨潤性粘土鉱物として
は、以下のものが挙げられる。本発明に使用される粘土
鉱物は、高膨潤性の微細な粘土鉱物であるが、本発明に
おいて高膨潤性とは、水中に粘土鉱物を懸濁させると水
分子を多量拘束するものであり、乾燥物換算で１重量％
懸濁した時の核磁気共鳴装置で測定した水分子の緩和時
間（Ｔ₂ ）が９００ミリ秒以下、好ましくは５００ミリ
秒以下となるような膨潤性粘土鉱物をいう。緩和時間
（Ｔ₂ ）が９００ミリ秒を越えると水の拘束力が弱くな
り本発明の効果が不十分となる。また、微細な粘土鉱物
とは平均粒径が１００μｍ以下である粘土鉱物をいう。
平均粒径が１００μｍを越えると水分子の拘束力が弱く
なるのと同時に沈降しやすくなり、本発明の効果には不
十分となる。

【００５５】具体的には、例えばスメクタイト、バーミ
キュライト、緑泥石などの高膨潤性で水分子の拘束力の
強い微細な粘土鉱物が本発明の範囲に含まれる。但し、
これらの中でもＴ₂ が９００ミリ秒以上のものは本発明
には含まれない。一方、ジョージア産のカオリンや一般
のカオリン、タルクなどは水分子の拘束力が弱いため、
本発明の範囲から除外される。

【００５６】以下、本発明に使用するスメクタイト、バ
ーミキュライト、緑泥石などの高膨潤性の微細な粘土鉱
物について説明する。 （Ａ）スメクタイト（ｓｍｅｃｔｉｔｅ）は２：１層の
四面シートおよび八面体シートにおいて、置換が広範囲
に生じ、層間に水分子を伴った種々のイオンが入るため
化学組成は複雑である。具体的には、次のような一般式
で表される。 Ｘ_m （Ｙ²⁺, Ｙ³⁺）_2-3 Ｚ₄ Ｏ₁₀（ＯＨ）₂ ・ｎＨ₂ Ｏ （式中、ＸはＫ，Ｎａ，１／２Ｃａ，１／２Ｍｇを、Ｙ
²⁺はＭｇ，Ｆｅ²⁺，Ｍｎ²⁺，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｌｉを、Ｙ³⁺
はＡｌ，Ｆｅ³⁺，Ｍｎ³⁺，Ｃｒ³⁺を、ＺはＳｉ，Ａｌを
示す。なおＸは層間、Ｙは八面体、Ｚは四面体の陽イオ
ンを表す。）

【００５７】スメクタイトの代表的な種類には次のもの
がある。 ２八面体型（八面体陽イオンが主に３価） モンモリロナイト（ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ） Ｘ_0.33（Ａｌ_1.67Ｍｇ_0.33）Ｓｉ₄ Ｏ₁₀（ＯＨ）₂ ・ｎ
Ｈ₂ Ｏ バイデライト（ｂｅｉｄｅｌｌｉｔｅ） Ｘ_0.33（Ａｌ₂ ）（Ａｌ_0.33Ｓｉ_3.67）Ｏ₁₀（ＯＨ）₂
・ｎＨ₂ Ｏ ノントロナイト（ｎｏｎｔｒｏｎｉｔｅ） Ｘ_0.33（Ｆｅ₂ ³⁺）（Ａｌ_0.33Ｓｉ_3.67）Ｏ₁₀（ＯＨ）
₂ ・ｎＨ₂ Ｏ ３八面体型（八面体陽イオンが主に２価） サポナイト（ｓａｐｏｎｉｔｅ） Ｘ_0.33（Ｍｇ₃ ）（Ａｌ_0.33Ｓｉ_3.67）Ｏ₁₀（ＯＨ）₂
・ｎＨ₂ Ｏ 鉄サポナイト（ｉｒｏｎ ｓａｐｏｎｉｔｅ） Ｘ_0.33（Ｍｇ，Ｆｅ）₃ （Ａｌ_0.33Ｓｉ_3.67）Ｏ₁₀（Ｏ
Ｈ）₂ ・ｎＨ₂ Ｏ ヘクトライト（ｈｅｃｔｏｒｉｔｅ） Ｘ_0.33（Ｍｇ_2.67Ｌｉ_0.33）Ｓｉ₄ Ｏ₁₀（ＯＨ）₂ ・ｎ
Ｈ₂ Ｏ ソーコナイト（ｓａｕｃｏｎｉｔｅ） Ｘ_0.33（Ｍｇ，Ｚｎ）₃ （Ｓｉ_3.67Ａｌ_0.33）Ｏ₁₀（Ｏ
Ｈ）₂ ・ｎＨ₂ Ｏ スチブンサイト（ｓｔｅｖｅｎｓｉｔｅ） Ｘ_0.33/2（Ｍｇ_2.97）Ｓｉ₄ Ｏ₁₀（ＯＨ）₂ ・ｎＨ₂ Ｏ このうち、モンモリロナイト−バイデライト−ノントロ
ナイトは一連の系列をなし、同形置換を生ずる。また、
スチブンサイトは他のスメクタイトの約半分の層荷電を
もち、２八面体型と３八面体型の中間の性質を有してい
る。

【００５８】（Ｂ）バーミキュライト（ひる石，Ｖｅｒ
ｍｉｃｕｌｉｔｅ）は、２：１型層状ケイ酸塩に属し、
化学式は次式で表される。 （Ｍｇ，Ｆｅ³⁺，Ａｌ）_2-3 （Ｓｉ_4-x Ａｌ_x ）Ｏ
₁₀（ＯＨ）₂ （Ｍ⁺ , Ｍ²⁺ _1/2 ）_x ｎＨ₂ Ｏ ただし、Ｍは層間の交換性陽イオンであるが、粗粒なバ
ーミキュライトではＭｇが主である。ｎは水の量である
が、層間陽イオンがＭｇの場合は、広い温度範囲にわた
って、水は２分子層をなして入り、ｎ＝３．５〜５程度
である。ｘは層荷電であって、０．６〜０．９の範囲に
入る。この化学式は層荷電が全て、四面体陽イオンの置
換によって生じているとしているが、実際には八面体シ
ートが負の荷電を持ち、層荷電がこれによっていること
もある。八面体陽イオンの数は２〜３であり、２八面体
型のバーミキュライトと３八面体型のバーミキュライト
の両方がある。黒雲母や金雲母の風化によってできた粗
粒のバーミキュライトは３八面体である。

【００５９】（Ｃ）緑泥石（ｃｈｌｏｒｉｔｅ）の構造
はスメクタイトとバーミキュライトの構造と類似してお
り、それらの底面間隔は１４〜１５Ａである。典型的な
緑泥石は２：１型の含水ケイ酸塩であり、２：１層の性
格によって、３八面体型緑泥石と２八面体型緑泥石に大
別できる。３八面体型緑泥石は次式で表される。 （Ｒ_6-x ²⁺Ｒ_x ³⁺）（Ｓｉ_4-x Ａｌ_x ）Ｏ₁₀（ＯＨ）₈ ただし、Ｒ²⁺はＭｇとＦｅ²⁺を主とするが、Ｍｎ²⁺、Ｎ
ｉ²⁺なども含まれる。Ｒ³⁺はＡｌが主で、Ｆｅ³⁺、Ｃｒ
³⁺なども含まれる。ｘは０．８〜１．６の値を示す。Ｒ
²⁺がＭｇを主とするものをクリノクロア〔ｃｌｉｎｏｃ
ｈｌｏｒｅ，（Ｍｇ₅ Ａｌ）（Ｓｉ₃ Ａｌ）Ｏ₁₀（Ｏ
Ｈ）₈ 〕，Ｆｅを主とするものをシャモサイト〔ｃｈａ
ｍｏｓｉｔｅ，（Ｆｅ₅ Ａｌ）（Ｓｉ₃ Ａｌ）Ｏ₁₀（Ｏ
Ｈ）₈ 〕と呼んでいる。その他、Ｍｎを主成分とするペ
ナンタイト（ｐｅｎｎａｎｔｉｔｅ）Ｎｉを主成分とす
るニマイト（ｎｉｍｉｔｅ）がある。Ａｌを主な八面体
陽イオンとする２八面体緑泥石にはスドーアイト〔須藤
石，Ｓｕｄｏｉｔｅ，（Ｍｇ，Ａｌ）_4.6-5 （Ｓｉ，Ａ
ｌ）₄ Ｏ₁₀（ＯＨ）₈ 〕，クッケアイト〔ｃｏｏｋｅｉ
ｔｅ，（ＬｉＡｌ₄ ）（Ｓｉ₃ Ａｌ）Ｏ₁₀（Ｏ
Ｈ）₈〕，ドンバサイト〔ｄｏｎｂａｓｓｉｔｅ，Ａｌ
_4-4.2 Ｒ_0.2-（Ｓｉ，Ａｌ）₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₈ 〕の３種
がある。

【００６０】スメクタイトは属する粘土鉱物であるモン
モリロナイトを主成分とし、石英，α−クリストバライ
ト，オパール，長石，雲母，沸石，方解石，ドロマイ
ト，石膏，鉄酸化物などを夾雑物として含むものがベン
トナイトと呼ばれるものである。ベントナイトには、Ｎ
ａイオンに富んだナトリウムベントナイトとＣａイオン
に富んだカルシウムベントナイトがあるが、ナトリウム
ベントナイトが膨潤力に富むので、これが本発明におけ
る粘土鉱物に属し、カルシウムベントナイトは膨潤力が
弱いので、本発明の範囲から除外される。

【００６１】ナトリウムベントナイトの中でも、モンモ
リロナイト含量が多いほど好ましく、また、粒子径も１
００μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下である。ナトリ
ウムベントナイトで本発明における粘土鉱物の範囲に入
るのは、水に１重量％懸濁した時の核磁気共鳴装置で測
定した水分子の緩和時間（Ｔ₂ ）が９００ミリ秒以下と
なるもの、好ましくは５００ミリ秒以下となるものであ
る。Ｎａ−ベントナイトでも、産地により含有夾雑物な
どが異なり、膨潤力にも差がみられるが、水篩などの操
作により、モンモリロナイト成分含量を高くすると、上
記の水懸濁液のＴ₂ が小さくなり、効果がより発揮され
る。

【００６２】以上の高分子化合物や粘土鉱物は、単独で
又はこれらを混合して用いることができる。この場合、
ノニオン界面活性剤の配合量を超えない範囲で添加する
のが好ましい。具体的には、ノニオン界面活性剤１００
重量部に対して、２〜４０重量部、好ましくは４〜２０
重量部である。高分子化合物や粘土鉱物は、超重質油を
ノニオン界面活性剤を用いて水中に乳化して混合液を調
製する際に又はその後に添加しても良いが、ノニオン界
面活性剤にアニオン界面活性剤やカチオン界面活性剤を
混合した系に混合するとその効果が一層顕著になる。ま
た、高分子化合物と粘土鉱物を併用することもできる。

【００６３】さらに、超重質油をノニオン界面活性剤を
用いて水中に乳化して混合液を調製する際に、マグネシ
ウム、カルシウムまたは鉄の酸化物もしくは水酸化物を
添加してもよい。これにより乳化安定化の効果が得られ
る。この場合、添加量は超重質油１００重量部に対して
０．０１〜０．５重量部、好ましくは０．０２〜０．０
８重量部であるのが好ましい。

【００６４】本発明の超重質油エマルション燃料の製造
方法は、超重質油、界面活性剤などの添加剤、水などの
混合による予混合（混合液の調製）と高剪断力による機
械的な混合を組み合わせることによって実施することが
できる。エマルションの粘度が高い場合は、水または界
面活性剤などの添加剤を含む水で希釈の工程を設けるこ
とにより、流動性の高いエマルション燃料を調製するこ
とができる。得られる本発明のエマルション燃料は、エ
マルション中における超重質油の濃度が７６．５〜８
２．０重量部、好ましくは７８．０〜８１．０重量％で
あり、所定の好適な粒子径分布を持つものである。

【００６５】本発明の製造方法により得られるエマルシ
ョンの粒子径分布は、１０％累積粒子径が１．５〜８μ
ｍ、５０％累積粒子径が１１〜３０μｍ、好ましくは１
５〜２０μｍ、９０％累積粒子径が２５〜１５０μｍ、
かつ、１５０μｍ以上の粗粒は３重量％以下である。な
お、粒子径は粒子直径を意味する。

【００６６】図１に後述の実施例１で得られたエマルシ
ョンの粒子径分布を、図２に比較例１のエマルションの
粒子径分布を示す。図１と図２は、ノニオン界面活性剤
の添加量が異なるだけで、他は全て同じ条件で製造した
エマルション燃料である。図１の本発明品の粒子径分布
は、１０％累積粒子径が３．１μｍ、５０％累積粒子径
が１７．４μｍ、９０％累積粒子径が５８．１μｍ、１
５０μｍ以上が１．０％となっている。一方、図２の比
較品の粒子径分布は１０％累積粒子径が１．７μｍ、５
０％累積粒子径が８．６μｍ、９０％累積粒子径が３０
μｍ、１５０μｍ以上は０％である。

【００６７】本発明の製造方法の特徴は、前記のように
ノニオン界面活性剤をベースにした界面活性剤などの添
加量を０．１〜０．５重量％（対油）に限定し、高剪断
力を用いて上記の範囲の粒子径分布を持つ、超重質油の
濃度が７６．５〜８２．０重量％、好ましくは７８．０
〜８１．０重量％の超重質油エマルション燃料を製造す
ることである。このエマルションは高い油濃度で、流動
性が良く、取扱いや輸送が容易である。

【００６８】本発明における予混合に用いる攪拌機は、
プラペラ型の攪拌など一般の攪拌機で十分であり、特に
高剪断力は必要としない。予混合した後の攪拌は高剪断
型の攪拌装置が好ましい。たとえば、ラインミキサー、
矢羽根タービン翼、プラペラ型翼、ブルマージン型翼、
バドル翼、高剪断タービンミキサー、ホモジナイザー、
コロイドミルなどが使用できる。ここで、高剪断力とは
１，０００〜２０，０００ｓ^-1の剪断力、さらに好まし
くは４，０００〜２０，０００ｓ^-1の剪断力である。

【００６９】超重質油の濃度が８０重量％を超えると、
系の粘度が高くなりすぎるので、前記のように高剪断力
による機械的混合の後に更に水又はＨＬＢが１３〜１９
の界面活性剤水溶液で希釈し、攪拌して、７７〜７９％
の超重質油濃度のエマルションにすると粘度も３０００
ｃｐ以下、好ましくは２０００ｃｐ以下（７ｓ^-1、２５
℃）となり、安定なエマルションを製造することができ
る。

【００７０】

【実施例】以下に本発明の実施例、比較例を示すが、本
発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００７１】実施例１〜１５、比較例１〜４ ８００ｍｌのステンレス製容器に所定量の水、アスファ
ルト（コスモ石油製、JISK-2207 のストレートアスファ
ルト、針入度８０〜１００）、表１〜３に示す界面活性
剤等を採取し、恒温水槽にて所定の温度まで加温して、
予混合（ダブルヘリカルリボン翼の攪拌機を用いて、回
転数６０rpm で５分間混合）し、その後、特殊機加工製
ホモミキサーのタイプＭ型（低粘度攪拌翼付き）を使っ
て、次の条件でエマルション燃料を製造した。

【００７２】製造条件は、攪拌回転数８０００ｒｐm 、
攪拌時間２分間、温度８０℃である。剪断力は１２００
／秒である。水の比重は０．９９７（２５℃）、油の比
重は１．０２６（２５℃）である。粘度の測定は２５℃
でハーケ社製二重円筒型回転粘度計ＲＶ−２型（センサ
ーＭＶ−１）を使って、７／秒、アップで測定した。粒
子径はグラニュロメーターＨＲ８５０−Ｂ型（シーラス
社製）を用い、１０％累積粒子径（直径）、５０％累積
粒子径（平均の粒子直径）及び９０％累積粒子径（直
径）を算出した。

【００７３】測定方法は、０．３％のノニオン界面活性
剤（ポリオキシエチレン（２０モル）ノニルフェニルエ
ーテル）水溶液中にエマルションを数滴滴下し、スター
ラー攪拌で均一試料とし、これを上記の粒度測定装置中
に入れ、粒度を測定した。測定モードは１〜６００μｍ
を用いた。粗粒量は、湿式篩（φ７５）にて、１５０μ
ｍの成分を測定した。測定方法は、エマルションを２０
ｇ秤量後、篩上に注ぎ込み、水をかけて洗浄後、真空乾
燥機で乾燥した。乾燥後の篩に残った量を測定し、粗粒
量を算出した。安定性（１日後、１週間後、１ケ月後）
は沈降物の量で評価した。総合評価は、次の基準により
判定した。 ◎：非常に良好 ○：良好 △：若干効果あり ×：効果なし

【００７４】

【表１】

【００７５】

【表２】

【００７６】

【表３】

【００７７】表１〜３より明らかなように、本発明の方
法により得られたエマルションは超重質油濃度が高く、
かつ安定性の優れたものであった。これに対し比較例で
得られたエマルションは超重質油濃度の低いものや、高
くても安定性の劣るものであった。

【００７８】

【発明の効果】本発明の製造方法によれば、超重質油濃
度が高く流動性があり、取扱いが容易で、しかも安定な
超重質油エマルション燃料を簡易に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、実施例１で得られたエマルションの粒
子径分布を示す図である。

【図２】図２に、比較例１のエマルションの粒子径分布
を示す図である。

【手続補正書】

【提出日】平成７年１０月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００５

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００５】 即ち、本発明の要旨は、（１） 超重質
油１００重量部に対してＨＬＢ（親水性親油性バラン
ス）が１３〜１９のノニオン界面活性剤０．１〜０．５
重量部と水を加え、均一な混合液を調製し、ついで高剪
断力による機械的混合を行って、１０％累積粒子径が
１．５〜８μｍ、５０％累積粒子径が１１〜３０μｍ、
９０％累積粒子径が２５〜１５０μｍ、かつ１５０μｍ
以上の粗粒が３重量％以下を示す粒子径分布を有し、超
重質油濃度が７６．５〜８２．０重量％である超重質油
エマルション燃料を得ることを特徴とする超重質油エマ
ルション燃料の製造方法、（２） 混合液の調製に際し
て、さらにアニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤
をノニオン界面活性剤の配合量を超えない範囲で添加す
る、前記（１）記載の製造方法、（３） 混合液の調製
に際して、さらに高分子（天然高分子もしくは合成高分
子）又は膨潤性粘土鉱物をノニオン界面活性剤の配合量
を超えない範囲で添加する、前記（１）又は（２）記載
の製造方法、（４） 混合液の調製に際して、さらに超
重質油１００重量部に対してマグネシウム、カルシウム
または鉄の酸化物もしくは水酸化物０．０１〜０．５重
量部を添加する、前記（１）〜（３）いずれか記載の製
造方法、（５） 機械的混合を剪断力１，０００〜２
０，０００ｓ^−１で行う、前記（１）〜（４）いずれか
記載の製造方法、（６） 高剪断力による機械的混合の
後に、さらに水又はＨＬＢが１３〜１９の界面活性剤水
溶液により希釈を行って３０００ｃｐ以下の粘度（７ｓ
^−１、２５℃）に調整する工程を有する、前記（１）〜
（５）いずれか記載の製造方法、並びに（７） 超重質
油濃度が７８．０〜８１．０重量％である前記（１）〜
（６）いずれか記載の製造方法、に関する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 一の瀬 利光 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 坂本 康一 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超重質油１００重量部に対してＨＬＢ
   （親水性親油性バランス）が１３〜１９のノニオン界面
   活性剤０．１〜０．５重量部と水を加え、均一な混合液
   を調製し、ついで高剪断力による機械的混合を行って、
   １０％累積粒子径が１．５〜８μｍ、５０％累積粒子径
   が１１〜３０μｍ、９０％累積粒子径が２５〜１５０μ
   ｍ、かつ１５０μｍ以上の粗粒が３重量％以下を示す粒
   子径分布を有し、超重質油濃度が７６．５〜８２．０重
   量％である超重質油エマルション燃料を得ることを特徴
   とする超重質油エマルション燃料の製造方法。
2. 【請求項２】 混合液の調製に際して、さらにアニオン
   界面活性剤又はカチオン界面活性剤をノニオン界面活性
   剤の配合量を超えない範囲で添加する、請求項１記載の
   製造方法。
3. 【請求項３】 混合液の調製に際して、さらに高分子
   （天然高分子もしくは合成高分子）又は膨潤性粘土鉱物
   をノニオン界面活性剤の配合量を超えない範囲で添加す
   る、請求項１又は２記載の製造方法。
4. 【請求項４】 混合液の調製に際して、さらに超重質油
   １００重量部に対してマグネシウム、カルシウムまたは
   鉄の酸化物もしくは水酸化物０．１〜０．５重量部を添
   加する、請求項１〜３いずれか記載の製造方法。
5. 【請求項５】 機械的混合を剪断力１，０００〜２０，
   ０００ｓ^-1で行う、請求項１〜４いずれか記載の製造方
   法。
6. 【請求項６】 高剪断力による機械的混合の後に、さら
   に水又はＨＬＢが１３〜１９の界面活性剤水溶液により
   希釈を行って３０００ｃｐ以下の粘度（７ｓ^-1、２５
   ℃）に調整する工程を有する、請求項１〜５いずれか記
   載の製造方法。
7. 【請求項７】 超重質油濃度が７８．０〜８１．０重量
   ％である請求項１〜６いずれか記載の製造方法。