JPH0913059A

JPH0913059A - 乳化重質油燃料

Info

Publication number: JPH0913059A
Application number: JP16181295A
Authority: JP
Inventors: Akio Kai; 昭夫開; Toshimitsu Ichinose; 利光一ノ瀬; Yoshikazu Ogura; 義和小倉
Original assignee: Neos Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Neos Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-06-28
Filing date: 1995-06-28
Publication date: 1997-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】天然アスファルト等の重質油から、取扱性が
良好で、燃焼性も改善された安定な乳化重質油燃料を提
供する。【構成】アミン系界面活性剤によって、常温で固体状
または半溶融状の重質油および水を油中水滴状に乳濁さ
せて成る乳化重質油燃料。

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
て利用可能な油中水滴型乳化重質油燃料に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｃ重油までの常温で流動性を有する燃料
に関しては、排ガス中のＮＯxやばいじん量低減のため
に、界面活性剤と少量の水を添加して撹拌し油中水滴型
エマルジョンとすることで燃料を改質し、燃焼の際に霧
化した後に沸騰微粒化を起こさせることで燃焼性を改善
する方法は公知である(例えば、特開昭４８−１３６４
１号公報参照)。しかしながら、アスファルトやオイル
サンドなどの重質油に関して、油中水滴型エマルジョン
の製造技術は知られておらず、このような改善方法は行
われていなかった。最近、燃料の多様化に伴って天然ア
スファルトや石油系アスファルトなどの重質油が発電用
燃料として多用されるようになってきている。これらの
重質油は粘稠であり、また、残留炭素分も多いため、燃
焼性、例えば、ばいじん量あるいは灰中の未燃分の増加
という課題がある。この課題を克服するため、従来、燃
料添加剤の使用や、燃焼時の燃料濃度を高くして霧化性
を高めることが考えられてきたが、いずれもコストある
いはハンドリング性の面で未だ十分とはいえなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記技術水準
に鑑みてなされたものであって、天然アスファルトなど
の重質油から、取扱性が良好で、燃焼性も改善された安
定な乳化重質油燃料を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、アミン系
界面活性剤によって、常温で固体状または半溶融状の重
質油および水を油中水滴状に乳濁させて成る乳化重質油
燃料に関する。

【０００５】本発明の適用対象となる重質油は、沸点４
２０〜４５０℃以上の成分を６０％以上含有する常温で
固体状または半溶融状の重質油、例えば、アスファル
ト、熱処理アスファルト(アスファルトの加熱分解残渣)
およびビチューメン(オリノコタールやアサバスカビチ
ューメン等を含む)等である。

【０００６】アミン系界面活性剤としては、界面活性剤
の分野で自体公知のもの、例えば、下記のアミン類と酸
類から調製されるアミン系界面活性剤等を適宜使用すれ
ばよいが、好ましくは、高級アミン塩型または第４級ア
ンモニウム塩型のものである。

【０００７】アミン類としては、第１級アミン、第２級
アミン、第３級アミンいずれであってもよく、アルキル
アミン、脂環式アミン、アリールアミン、アラルキルア
ミン、ヒドロキシルアミン、アミドアミン、ポリアミ
ン、異項環式アミンなどがある。アルキルアミンのアル
キル基は側鎖を有することもある炭素数１〜２８の飽和
または不飽和のアルキル基、例えばメチル、エチル、ラ
ウリル、ステアリル、オレイル、リノレイル、エルシ
ル、２−エチルヘキシルなどであって、置換基、例えば
水酸基やハロゲンを有していてもよい。アミノ基は末端
炭素の他２級炭素と結合したものであってもよい。この
ようなアルキルアミンの具体例としては、エチルアミ
ン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、２−エチルヘ
キシルアミン、オレイルアミン、ステアリルアミン、メ
チルステアリルアミン、ジエチルオレイルアミンなどが
例示される。好ましい炭素数は４〜２２、より好ましく
は６〜１８である。脂環式アミンとしては、シクロヘキ
シルアミン、シクロベンジルアミン、メチルシクロヘキ
シルアミン、テルペンアミンなどが、また、アリールア
ミンとしては、置換基を有していてもよい芳香族基を有
するアミンであって、置換基としてはアルキル基、ハロ
ゲン、水酸基、ニトロ基などが例示される。具体的には
アニリン、トルイジン、キシリジン、ナフチルアミン、
Ｎ−モノメチルアニリン、ジエチルアニリン、Ｎ,Ｎ−
エチルナフチルアミン、ジフェニルアミン、Ｎ−メチル
ジフェニルアミン、フェニレンジアミン、フェニルヒド
ロキシルアミンなどが例示される。アラルキルアミンと
しては、ベンジルアミン、Ｎ−メチルベンジルアミンな
どが例示される。ヒドロキシルアミンとしては、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、モノプロパノールアミン、ジプロパノールアミ
ン、トリプロパノールアミンのごときアルカノールアミ
ンの他、モノメチルモノエタノールアミン、ジメチルエ
タノールアミン、モノブチルモノプロパノールアミン、
モノメチルジプロパノールアミンなどのアルキルアルカ
ノールアミンなどが例示される。アルカノール基は、炭
素数１〜４のアルカノールアミン、スチレンオキシドな
どから誘導される芳香族アルカノールアミン、アニリン
などの芳香族アミンから誘導されるアルカノールアミン
などであってもよい。アミドアミンは、カルボン酸と
(アルキル)ポリアミンとの部分縮合物であって、カルボ
ン酸は、脂肪族、芳香族、異項環カルボン酸などであっ
て多価カルボン酸や縮合カルボン酸であってもよい。ポ
リアミンとしては、エチレンジアミン、ジエチレントリ
アミン、トリエチレンテトラミン、ペンタエチレンヘキ
サミン、ヘキサメチレンジアミン、エチレンイミン縮合
物、グアニジンなどの脂肪族ポリアミン、異項環ポリア
ミン、メラミンなどの芳香族アミンなどが例示される。
好ましくは炭素数２〜１０、より好ましくは２〜６のア
ルキレンジアミンまたはトリアミンである。アミドが脂
肪族アミドの場合の脂肪族基としては側鎖を有すること
もある炭素数１〜２８、好ましくは炭素数２〜２２、よ
り好ましくは４〜１８の飽和または不飽和の炭化水素基
である。芳香族アミドとしては置換基、例えば、ハロゲ
ン、アルキル基、水酸基、カルボキシル基、ニトロ基な
どを有する安息香酸とポリアミンとの部分アミド化物で
あってもよい。ポリアミンとポリカルボン酸の部分縮合
物であってもよい。ポリアミンとしては、前述のごとき
脂肪族ポリアミン、例えば、エチレンジアミン、ジエチ
レントリアミン、トリエチレンテトラミン、ペンタエチ
レンヘキサミンなどのポリアミン、アルキル基(側鎖や
不飽和結合を有していてもよい)を有するポリアミン(例
えば、アルキルアミンにエチレンイミンを反応させて得
られる)、芳香族ポリアミン(トルイジンなど)などの
他、水酸基を有する脂肪族または芳香族基にエチレンイ
ミンなどのアルキレンイミンを反応させて得られるポリ
アミン類であってもよく、あるいはポリアルキレングリ
コール類または活性水素を有する脂肪族、または芳香族
基を有する化合物の酸化アルキレン付加物にアルキレン
イミンを反応させて得られる化合物であってもよい。含
窒素異項環式化合物としては、モルホリン、ピリジン、
ピロリジン、インドール、スカトール、カルバゾール、
イミダゾール、オキサゾール、チアゾール、トリアジ
ン、ピラゾール、ピペリジン、ピペラジン、ピリミジ
ン、ピラジン、プリンなど種々のものが例示される。こ
れらは置換基を有していてもよい。

【０００８】これらアミン類を塩とするのに用いる酸と
しては、各種の無機、有機の酸を使うことができる。無
機酸としては、例えば、塩酸、硫酸、リン酸などが例示
される。有機酸としては、例えば、カルボン酸が挙げら
れる。カルボン酸としては、脂肪族カルボン酸、芳香族
カルボン酸、脂環式カルボン酸、アラルキルカルボン酸
など種々のカルボン酸が例示される。好ましくは、炭素
数が８より少ない低級カルボン酸がよい。その他の有機
酸としては、スルホン酸、スルフィン酸などが例示され
る。スルホン酸としては、石油スルホン酸、ナフタレン
スルホン酸、アルキルナフタレンスルホン酸、トルエン
スルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸などが例示さ
れる。スルフィン酸としては、脂肪族スルフィン酸、芳
香族スルフィン酸いずれでもよい。安定性や燃焼装置の
腐食や大気汚染などの点でカルボン酸が好ましい。

【０００９】第４級アンモニウム塩としては、次式で表
されるものが例示される:

【化１】 (式中、Ｒ₁、Ｒ₂、Ｒ₃は、炭素数１〜１８のアルキルま
たはアルケニル基、Ｒ₄は、炭素数１〜３のアルキル基
またはベンジル基、Ｘは、アニオン性対イオンであ
る。) Ｘのアニオン性イオンとしては、例えば、Ｃl^-、Ｄr^-、
Ｉ^-などのハロゲンイオンや、ＣＨ₃ＯＳＯ₃ ^-、Ｃ₂Ｈ₅Ｏ
ＳＯ₃ ^-、ＨＳＯ₄ ^-などが挙げられるが、好ましくは、ハ
ロゲンイオンである。この種の第４級アンモニウム塩と
しては、例えば、ドデシルトリメチルアンモニウムクロ
ライド、テトラデシルトリメチルアンモニウムブロマイ
ド、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、
ジドデシルジメチルアンモニウムクロライド、ドデシル
オクタデシルアンモニウムアイオダイド、ドデシルジメ
チルベンジルアンモニウムクロライド、オクタデシルジ
メチルベンジルアンモニウムエトサルフェート、テトラ
デシルオクタデシルメチルベンジルアンモニウムアイオ
ダイドなどが挙げられる。

【００１０】他のアミン系界面活性剤としては、カルボ
ン酸塩型、硫酸エステル塩型、スルホン酸塩型、リン酸
エステル塩型の両性界面活性剤が挙げられる。この中で
特に、カルボン酸塩型が好ましい。この例としては、ラ
ウリルアミノプロピオン酸メチルのようなアミノ酸型
や、ステアリルジメチルベタインのようなベタイン型の
ものが挙げられる。

【００１１】上記界面活性剤の使用量は重質油の性状や
水の使用量等に応じて適宜選定すればよく、特に限定的
ではないが、通常は０．０１〜５重量％、好ましくは
０．１〜２重量％である。

【００１２】水の添加量は重質油の性状や最終的な油中
水滴型乳化重質油燃料の所望の性状等に応じて適宜選定
すればよいが、通常は０．５〜３０重量％、好ましくは
０.５〜２０重量％である。含水量が比較的多い場合に
は、常温で液状の燃料、例えば重油を適宜配合すること
によって、乳化重質油燃料の燃焼効率を高めてもよい。

【００１３】本発明による油中水滴型乳化重質油燃料の
調製法としては、(１)界面活性剤添加水と重質油を剪断
撹拌下で混合する方法、(２)界面活性剤添加重質油と水
を剪断撹拌下で混合する方法、および(３)界面活性剤、
水および重質油を剪断撹拌下で同時に混合する方法が挙
げられる。剪断速度は５００sec^-1以上にするのが好ま
しく、また、上記剪断撹拌は加熱(８０〜２００℃)加圧
下(１〜２０atm)でおこなうのが効率的である。なお、
このような剪断撹拌操作は、高剪断型のタービンミキサ
ー、ホモジナイザーまたはコロイドミル等を用いておこ
なうのが好ましい。

【００１４】本発明による油中水滴型乳化重質油燃料
は、転相によって調製してもよい。例えば、上記の配合
処方において、水の量を２０〜４０重量％程度にして水
中油滴型乳化重質油を調製し、これをオリフィスやバル
ブ等によりインラインで剪断を加えることによって油滴
を破壊して油中水滴型乳化重質油を得てもよい。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例によって説明する。実施例１アスファルト、水１０重量％および表１に示す界面活性
剤を用いて油中水滴型の乳化重質油燃料１〜１２を調製
した。表中の調製法〜は次の通りである: 界面活性剤添加水とアスファルトを剪断撹拌下で混合
する。界面活性剤添加アスファルトと水を剪断撹拌下で混合
する。アスファルト、水および界面活性剤を剪断撹拌下で同
時に混合する。得られた油中水滴型の乳化重質油燃料を耐圧容器のシリ
ンダー(高さ１８cm、直径６cm)に入れ、上部の１／１０
の部分内の水分量を１５日間静置後に測定し、調製直後
の水分量を１．００とする相対値として表１に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】実施例２実施例１の記載の製法に準拠して表２に示す配合処方に
より調製したエマルジョンＡに、常温で液体のＡ重油ま
たはＣ重油を混合することによって乳化重質油燃料１３
〜２５を調製した。得られた乳化重質油燃料の安定性
を、エマルジョン中の水滴の調製直後と１０日間静置後
の大きさを顕微鏡を用いて観察することによって評価し
た。結果を表２に示す。表中の「○」は水滴の粒径が１０
μm以下であったことを示す。

【００１８】

【表２】

【００１９】実施例３表３に示す配合処方によって調製したエマルジョンＢと
重質油を、１５０℃で１０atmの条件下、表３に示す割
合で混合することにより乳化重質油燃料２６〜３７を調
製した。こらの乳化重質油燃料の安定性を実施例２の場
合と同様の方法で評価し、結果を表３に示す。

【００２０】

【表３】

【００２１】実施例４表４に示す配合処方によって調製した水中油滴型エマル
ジョンＣを次の転相方法またはにより油中水滴型エ
マルジョンに転相させた: １６０℃で１０atmの条件下、１２０００sec^-1の剪断
速度での撹拌。１６０℃で１０atmの条件下、インラインオリフィス
による油滴破壊(ブレーキング)方法。得られたエマルジ
ョンの一部のものにはさらに重質油または重油を表４示
す割合で混合した。以上の調製法によって得られた乳化重質油燃料の安定性
を実施例２の場合と同様の方法で評価し、結果を表４に
示す。

【００２２】

【表４】

【００２３】

【発明の効果】本発明によればアスファルト、熱処理ア
スファルト、ビチューメンなどの重質油から、安定な油
中水滴型乳化重質油燃料が提供される。重質油を油中水
滴型エマルジョンとすることにより、取扱性が良好とな
り、さらに燃焼の際、ボイラ内で霧化した後に炉内温度
で沸騰微粒化が起こるため燃焼が促進され、燃焼しにく
い重質油の燃焼性が改善される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小倉義和滋賀県甲賀郡甲西町大池町１番１株式会社ネオス内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アミン系界面活性剤によって、常温で固
体状または半溶融状の重質油および水を油中水滴状に乳
濁させて成る乳化重質油燃料。
【請求項２】界面活性剤が高級アミン塩型または第４
級アンモニウム塩型のアミン系界面活性剤である請求項
１記載の乳化重質油燃料。
【請求項３】重質油がアスファルト、熱処理アスファ
ルトまたはビチューメンである請求項１または２記載の
乳化重質油燃料。
【請求項４】水を０．５〜３０重量％含有する請求項
１から３いずれかに記載の乳化重質油燃料。
【請求項５】常温で液状の燃料をさらに含有する請求
項１から４いずれかに記載の乳化重質油燃料。