JPH09316468A - 界面活性剤および予備細霧化燃料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 約５０重量％のポリ（オキシエチレン−コー
オキシプロピレン）ブロックコポリマー、約４０重量％
の一般式Ｒ_ｘＣ_６Ｈ_４（ＯＣ_２Ｈ_４）_ｎＯＨのエトキシ
ル化アルキルフェノールまたはエトキシル化アルキルフ
ェノールの混合物、および約１０重量％の界面活性高分
子安定剤を含む界面活性剤パッケージ。約２０°ＡＰＩ
以下のＡＰＩ比重、１２２°Ｆでの粘度が約４０，００
０センチポイズ以上、約５０重量％以下のパラフィン含
量、および約１５重量％以上の芳香族炭化水素含量を有
する炭化水素を水相中に、ポリ（オキシエチレン−コ−
オキシプロピレン）ブロックコポリマー、約１５０個の
エトキシ基を有するエトキシル化ジノニルフェノール、
約４０個のエトキシ基を有するエトキシル化モノノニル
フェノール、および変性リグニンを含む界面活性剤パッ
ケージを使用して乳化することにより形成された水中炭
化水素エマルジョンから成る予備細霧化燃料。 【効果】 この燃料によれば、燃焼中の微粒子放出を減
少することができる。

Description

【発明の詳細な説明】関連する出願 本出願は、米国に１９８３年１１月２日に出願した出願
シリーズ番号第５４７，８９２号（特許出願公表 昭６
１−５０１７５４）の次の一部継続出願である１９８４
年９月２４日に出願した出願シリーズ番号第６５３，８
０８号の一部継続出願に関する出願である。１．序 論 本発明は、重質の原油および残油を含む、高粘性炭化水
素類の利用に関するものである。より詳しくは、本発明
は、連続的水性相中に分散された炭化水素液滴が、炭化
水素／水界面で該液滴を取り囲んでいるバイオ乳化剤
［ｂｉｏｅｍｕｌｓｉｆｉｅｒ］、および持に微生物的
なバイオ乳化剤、の存在によって合体から実質的に安定
化される （ａ）化学的に非安定化水−中−炭化水素エマルジョン
類； （ｂ）化学的に安定化水−中−炭化水素エマルジョン
類；および （ｃ）バイオ乳化剤安定化水−中−炭化水素エマルジョ
ン類、または炭化水素ゾル類［ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｓ
ｏｌｓ］を含む低粘性水−中−炭化水素エマルジョン類
の形成を通して粘稠な炭化水素類の利用に関する。さら
にまた、本発明は、炭化水ゾルおよび粘稠な炭化水素類
で作ったその他の水−中−粘性炭化水素エマルジョンの
双方を含む予め細霧化された燃料の燃焼に関する。既存
的なパイプラインあるいは、タンカーおよびバージ（平
底の荷船）が含まれるその他の方法によっての高粘性炭
化水素類の輸送は、現在、これらをポンプ送できる形態
におき変えるための該炭化水素の粘度の減少なしでは実
質的に無理であった。たとえ長距離輸送が因子でなくて
も、粘性を減少することは、燃えやすい燃料として高粘
性炭化水素類の有効使用のためにやはり必要である。本
発明は、加熱またはより軽質の石油原料での希釈を必要
とする方法よりも潜在的により経済的な御し難い重質原
油または残油の粘度低減の代換的手段を示すものであ
る。水−中−炭化水素エマルジョンの形成は重質炭化水
素材料の粘度を効果的に減少させ、これにより船輸送お
よび既存の装置を用いてのポンプ送ならびに顧みてその
取扱いが容易となる。さらに本発明の方法によって形成
される予め細霧化された燃料は、脱水化または解乳状化
することなく、既存の手段で直接燃やすことができ、放
出物の減少を潜在的にまねくことになる。事実、非乳化
形態における燃焼が環境基準に合わなければ高粘性炭化
水素類は、予め細霧化された燃料であるかかる高粘性炭
化水素類を使用して環境に適合し得るきれいな燃焼燃料
に相対的にし得る。長い輸送時間および／または途中操
業休止の可能性がもち上がることとなる製造地より利用
地への輸送距離が無視することができない、あるいは長
い貯蔵期間が要求される情況下では、炭化水素ゾルの使
用は特に有利である。なぜなら、微生物的なバイオ乳化
剤は、炭化水素／水界面に卓越的に存在し、本質的に炭
化水素液滴の表面を覆っているので、該炭化水素液滴は
合体を効果的に阻止されておりそして炭化水素ゾルの低
減された粘度は超時間的に効果的に維持されている。炭
化水素ゾルの実質的な安定性および改良されたポンパビ
リティー［ｐｕｍｐａｂｉｌｉｔｙ］は、長い距離にわ
たって実践的に輸送され得るまたは利用される前の長い
期間にわたる不変性をとどめるものへと該炭化水素ゾル
をなさせる。２．発明の背景 ２．１ 粘稠な炭化水素類 高品質で、比較的安価な、軽質の原油のたくさんの量が
現在世界中の地質学的場所から回収され得るものである
にもかかわらず、石油燃料および石油製品の常に増加す
る消費ならびにこのような高い要求によって促進された
エネルギー危機は、世界の至るところにまた存在する低
比重で、粘稠な炭化水素の莫大な貯蔵を持つことに興味
をそそいでいる。天然に埋蔵されて存在する粘稠な炭化
水素類は、通常、粘性原油、ビチューメン（瀝青）また
はタールとして一般的に分類されており、また重質原
油、天然ビチューメン、未加工ビチューメン、オイルサ
ンド、タールサンド、瀝青砂または瀝青堆積物および天
然アスファルトとさまざまに呼称されており、これらの
すべての物質は、化学的に段階的であり、規格化された
分析なくしては区別をすることができないものである。
〔粘性炭化水素類の一般的な論議およびこれらの正確な
定義および分類については、メイヤー［Ｍａｙｅｒ］の
ザ フューチャー オブ ヘビー クルード アンド
タールサンド，第１頁，ミニング インフォメーショナ
ル サービス，マックグロウ ヒルズ，インコーポレー
テッド，ニューヨーク（１９８１）［Ｔｈｅ Ｆｕｔｕ
ｒｅ ｏｆ Ｈｅａｖｙ Ｃｒｕｄｅ ａｎｄ Ｔａｒ
Ｓａｎｄｓ，ｐ．１，Ｍｉｎｉｎｇ Ｉｎｆｏｍｅｔ
ｉｏｎａｌ Ｓｅｒｖｉｃｅ，ＭｃＧｒａｗ Ｈｉｌ
ｌ，Ｉｎｃ．Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（１９８１）］中の「序
論」を参照のこと。また同書第６．２節を参照のこ
と。〕 重質原油埋蔵の地質学的分布は、第１表に示される〔メ
イヤー［Ｍｅｙｅｒ］とデッツマン［Ｄｉｅｔｚｍａ
ｎ］（１９８１），ザ フューチャー オブ ヘビー
クルード アンド タールサンド，第１６〜２８頁，ミ
ニング インフォメーショナル サービス，マックグロ
ウヒルズ，インコーポレーテッド，ニューヨーク（１９
８１）中の「重質原油の世界地図」より抜粋。〕。認定
量における石油の総見積り量は、６２００×１０^９バー
レルである。ベネズエラが、この総量のおよそ半分であ
る３０００×１０^９バーレルでこのリストの首位をなし
ている。カナダが２９５０×１０^９バーレル（この総量
は、ビチューメンとしての炭化水素を含む）でこれにす
ぐ続き、そして米国が７７×１０^９バーレルと見積られ
ている。設定量においてこれらの数値を述べると、２０
°ＡＰＩより軽い石油の全世界埋蔵量は約６６０×１０
^９バーレルと見積られている。まだ発見されていない埋
蔵量は９００×１０^９バーレルと見積られている。これ
ゆえ、重質原油は在来の石油よりもおよそ４倍ほど豊富
である。さらに在来の原油の製造過程より生成する重質
残油の量を考慮すると、全世界に存在する重質油の量は
実際たいへんな量である。従来の軽質原油の保存量が重質原油よりもかなり早く枯
渇することおよび粘性炭化水素類の世界的保存量の開発
が、世界の燃料需要を支持するために結局必要となるこ
とが明らかである。重質原油の有意義な産出が、まず蒸
気補助高収率化法［ｓｔｅａｍ−ａｓｓｉｓｔｅｄ ｅ
ｎｈａｎｃｅｄ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｍｅｔｈｏｄ］に
より始められた。例えば最近の評価では、カリフォルニ
アにおける重質原油の産出が１日当り２５０，０００バ
ーレルと認定されている。将来的見積り〔バーネア［Ｂ
ａｒｎｅａ］、ザ フューチャー オブ ヘビー クル
ード アンド タールサンド，第１３〜１５頁，ミニン
グ インフォメーショナルサービス，マックグロウヒル
ズ，インコーポレーテッド，ニューヨーク（１９８１）
中の「重質原油およびタールサンドの将来」〕は、２０
００年までに、重質油およびタールサンドからのビチュ
ーメンの産出が世界の石油全産出の１／３まで増加する
であろうことを計画している。重質油資源のこのように
急速な発展は、石油紀を拡張しそして、（１） 存在す
るエネルギー下部構造から利益を受けるために重質油か
らの製品を認め、（２） 輸送セクターへの燃料供給と
石油化学プラントへの供給用蓄積を保証し、（３） 石
油産出国を増加させて、世界石油価格に関する安定化因
子であり、（４） 石油産出の戦略的および政治的観点
を低減させ、そして、（５） 石油転化およびその他合
成石油製造のための安易性についての多額の資本投下の
必要性を遅期することになるだろう。残渣燃料油に関し
て、米国における最近の傾向は、かかる原料に対する要
求が減少した。その結果、コーカー（ｃｏｋｅｒｓ）と
他の重質末端クラッキングに手ごろな主要な投資を行な
う精製業者は、原油の各バレルからの軟質分の生産増加
を進めている。その結果、残油生産能力の減少および燃
料品質が下降した。５年前、１７°のＡＰＩ比重を有す
る１％硫黄残渣燃料油は、普通であった。今日、代表的
な１％硫黄残渣油は１０°のＡＰＩ比重を有し、そして
“負比重”即ち零以下、の油を含む低比重油ですらその
有効性を高めた。この特性変化の一つの理由は、精製業
者が使用した原油スレート（ｓｌａｔｅ）の混合であ
る。第三次回収技術の広い適用、より深い井戸からの原
油の増加および過去における好ましくない開発、即ちよ
り深い埋蔵に関して、原油品質は、下降し続けていると
予想し得る。事実“スウィート（甘い）”な高品質原油
は、より重質油よりおそらくより価格高となり、大量使
用がなくなるであろう。低級原油との組合せは、より有
利な軽質分収量を増加するように能力が増加させられる
という精製業者に変化させた。最後に、コーカー、油質
油クラッカー、ビスブレーカーおよび他の方法の適用が
増加した。最終結果は、高品質残渣燃料油の大量生産能
力を有する精製業者がほとんどいないということであ
る。この傾向の支持は、“直留（ストレートラン）”残
渣燃料油が相対的に希少であることである。残渣燃料油
の品質低下について、これらおよび将来的に残渣油を環
境に許容される方法で燃焼する能力に関する心配が持ち
上った。高品質物質と同様に低品質物品をもきれいに燃
焼させる開発が明らかに必要である。２．２ 粘性炭化水素類の輸送 産出井から外への、タンカーからのあるいは特にパイプ
ラインを通してのものである、粘性炭化水素類の輸送の
問題は、ポンパビリティーの問題である。従って、重質
原油のような粘性炭化水素類の輸送に関する方法は、該
油をポンプ送可能な形態へと改良することに焦点をしぼ
っていた。二つの一般的アプローチが考えられている。
ワックス状の原油に関しては、これらの油をその流動
点、すなわち、油中のワックス結晶がその流動のための
能力で阻止される温度で、輸送することが望ましい。こ
れを終結へと導く１つの方法は、流動点の低下と流動性
を維持する流動点降下剤の使用である。一般的に、この
方法は、周囲の温度での輸送を可能とするために十分低
粘度となる油のみに価値がある。高粘性原油に関して
は、採用されたアプローチは、粘度を減少することであ
った。原油をパイプラインによって輸送すべき場合、従
来のポンプ送設備を用いて従来のラインを通して流すの
に十分な程度、粘度は低減されるべきである。パイプラ
イン送する目的のため、重質原油の粘度を低減させるた
めに数種の方法が用いられている。これらの方法は、油
／固体スラリーの調製、低減化粘度のエマルジョンを形
成するための油の水との混合、粘度をより低いものとす
るための油の加熱およびコンデンセート［ｃｏｎｄｅｎ
ｓａｔｅ］、ガソリンまたはナフサのような低粘度炭化
水素での該油の希釈を含むものである〔スローン［Ｓｌ
ｏａｎ］ら、ザ フューチャー オブ ヘビー クルー
ド アンド タールサンド，第７１９〜７２６頁，ミニ
ング インフォメーショナル サービス，マックグロウ
ヒルインコーポレーテッド，ニューヨーク（１９８１）
中の「重質油のパイプライン輸送」〕。パイプラインを
通しての輸送あるいは井よりのポンプ送のための水−中
−油型エマルジョンの形成による粘性炭化水素類の粘度
の低減に関する報告された方法は、化学的添加物の使用
を含むものであった。提案されているまたは使用されて
いる化学品の中に、水酸化ナトリウムやアンモニアのよ
うなアルカリ類〔米国特許第３，３８０，５３１号、第
３，４８７，８４４号および第３，００６，３５４
号〕、非イオン性界面活性剤〔米国特許第３，４２５，
４２９号および第３，４６７，１９５号〕および非イオ
ン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤の組合せ〔米国
特許第４，２３９，０５２号および４，２４９，５５４
号〕がある。水−中−油型エマルジョンの不安定性は問
題となり得るものであり、例えば、水−中−油型エマル
ジョンはポンプ送できない形態へと破壊もしくは転化し
てしまうことが公知である。安定性を維持するために使
用される化学品の量の増加は、禁止することと同様に高
いコストへとつながるものである。重質原油のパイプラ
イン化に関する最近の見解（スローン［Ｓｌｏａｎ］
ら、上記）において、パイプライン化へのアプローチと
してのエマルジョンの商業的適用は、もしあるとしても
限られたものであったと指摘している点は特筆すべきで
ある。またスローンらが、粘度を低減させるための加熱
および希釈方法は、これらがエネルギー集約的でかつ比
較的高価なものとなるという事実にもかかわらず、重質
原油のパイプライン化輸送に関して主たる候補にとどま
っていることを認めていることも特記すべきことであ
る。２．３ 水−中−油型エマルジョンの燃焼 先行技術において公知である燃焼可能なエマルジョンの
非常に大多数は、燃焼を高めるために油中に比較的少量
の水（１〜１０容量％）が主として存在してなる、水−
中−水型エマルジョンである。いくつかの燃焼可能な水
−中−油型エマルジョンが論述されている〔米国特許第
３，９５８，９１５号、第４，２７３，６１１号，第
４，３８２，８０２号および第４，３９２，８６５号を
参照のこと。〕しかしながら、注意すべきことは、油相
は、室温にて液体である例えば灯油、ガソリン、軽油、
重油などのような、軽質の低粘度燃料および他の低粘度
油であった。燃焼可能なチクソトロピー的ジェット燃料
および他の安全な燃料が米国特許第３，３５２，１０９
号、第３，４９０，２３７号および第４，０８９，９４
０号に論述されている。静止（定常）状態下で、これら
の水−中−油型エマルジョンは、１０００ｃｐｓの、そ
して好ましくは５０，０００〜１００，０００ｃｐｓの
見かけ静止粘度を有するゲルの形態にある。これらのチ
クソトロピーな水−中−油型エマルジョンは高いポンプ
（高いせん断）速度下で低い粘度を示す。２．４ 微生物性界面活性化合物 多くの微生物が、成長およびエネルギー産出に関する唯
一の炭素源として炭化水素を利用し得る。炭化水素基質
は、直鎖状、分枝状、環状あるいは芳香族状であり得
る。このような水不溶性基質を迅速に同化するために、
微生物は、これら自身と油との間の広範な接触領域を必
要とされる。これは取囲む水性媒体中の油のエマルジョ
ン化により達成される。炭化水素分解微生物は、このよ
うなエマルジョン化を促進する界面活性剤をしばしば合
成しそして分泌する。例えばｎ−デカンにおけるマイコ
バクテリウム・リュードクロス［Ｍｙｃｏｂａｃｔｅｒ
ｉｕｍ ｒｈｏｄｏｃｈｒｏｕｓ］ＮＣＩＢ ９９０５
の成長は、アール エス ホルドム［Ｒ．Ｓ．Ｈｏｌｄ
ｏｍ］ら〔ジェイ アプル バクテリオル［Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．］，３２，４４８（１９６
９）〕により非イオン性清浄剤であると報告された界面
活性剤を産出する。ジェイ イグチ［Ｊ．Ｉｇｕｉｃｈ
ｉ］ら〔アグリック バイオル ケム［Ａｇｒｉｃ．Ｂ
ｉｏｌ．Ｃｈｅｍ．］，３３，１６５７（１９６９）〕
はカンジダ・ペトロフィリウム［Ｃａｎｄｉｄａ ｐｅ
ｔｒｏｐｈｉｌｉｕｍ］がペプチド類と脂肪酸分とより
構成された界面活性剤を産出することを見出しており、
またティー スズキ［Ｔ．Ｓｕｚｕｋｉ］ら〔アグリッ
ク バイオル ケム，３３，１９１９（１９６９）〕
は、アルスロバクター［Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ］、
ブレビバクテリウム［Ｂｒｅｖｉｂａｃｔｅｒｉｕ
ｍ］、コリネバクテリウム［Ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒ
ｉｕｍ］およびノカルジア［Ｎｏｃａｒｄｉａ］の種々
の種族の培養ブロスの油相においてトレハロース−脂質
を発見した。ワグナー［Ｗａｇｎｅｒ］はノルカルジア
・リュードクロス［Ｎｏｃａｒｄｉａ ｒｈｏｄｏｃｈ
ｒｏｕｓ］およびマイコバクテリウム・フレイ［Ｍｙｃ
ｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ ｐｈｌｅｉ］によるトレハロー
ス−脂質の産出およびこれらの油回収における使用を報
告している〔米国特許第４，３９２，８９２号および第
４，２８６，６６０号〕。トルロプシス・グロペニギー
セリ［Ｔｏｒｕｌｏｐｓｉｓ ｇｒｏｐｅｎｇｉｅｓｓ
ｅｒｉ］はソホロース−脂質を産出することが見出され
ており、一方ラムノリヒドは、ケイ．ヒサツカ［Ｋ．Ｈ
ｉｓａｔｓｕｋａ］ら〔アグリック バイオルケム，３
５，６８６（１９７１）〕によりシュードモナス・アエ
ルギノーザ［Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ａｅｒｕｇｉｎ
ｏｓａ］種Ｓ７Ｂ１によって産出されることが、またエ
ス イトウ［Ｓ．Ｉｔｏｈ］ら〔アグリック バイオル
ケム，３６，２２３３（１９７１）〕により別のシュ
ードモナス・アエルギノーザ種、ＫＹ４０２５によって
産出されることが報告されている。灯油におけるコリネ
バクテリウム・ヒドロカーボクラストス［Ｃｏｒｙｎｅ
ｂａｃｔｅｒｉｕｍｈｙｄｏｃａｒｂｏｃｌａｓｔｕ
ｓ］の成長は、ジェイ イー ジャジック［Ｊ．Ｅ．Ｚ
ａｊｉｃ］および彼の協力者達〔デブ インダ ミクロ
ビル［Ｄｅｖ．Ｉｎｄ．Ｍｉｃｒｏｂｉｌ］，１２，８
７（１９７１）；バイオテクノル バイオエング［Ｂｉ
ｏｔｅｃｈｎｏｌ．Ｂｉｏｅｎｇ．］，１４，３３１
（１９７２）；ケモスフェアー［Ｃｈｅｍｏｓｐｈｅｒ
ｅ］１，５１（１９７２）；クリット レブ ミクロバ
イオル［Ｃｒｉｔ．Ｒｅｖ．Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ．］，
５，３９；米国特許第３，９９７，３９８号〕によっ
て、数ある特徴のなかで、灯油、バンカーＣ重油［Ｂｕ
ｎｋｅｒＣ ｆｕｅｌ ｏｉｌ］および他の重油類をエ
マルジョン化する細胞外ヘテロポリサッカライドを産出
するものであることが報告されている。ガトニック［Ｇ
ｕｔｎｉｃｋ］らはアシネトバクター・カルコアセチカ
ス［Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｃａｌｃｏａｃｅｔ
ｉｃｕｓ］ＡＴＣＣ ３１０１２（アシネトバクター種
ＡＴＣＣ ３１０１２と以前指定されそしてまたＲＡＧ
−１とも呼ばれている）がエマルザン［ｅｍｕｌｓａ
ｎ］類と呼ばれる界面活性細胞外プロテイン会合リポポ
リサッカリドボイオポリマー［ｉｎｔｅｒｆａｃｉｌｌ
ｙ ａｃｔｉｖｅｅｘｔａｃｅｌｌｕｌａｒ ｐｒｏｔ
ｅｉｎ−ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｌｉｐｏｐｏｌｙｓａ
ｃｃｈａｒｉｄｅ ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒｓ］を産出す
ることを発見した。これらの生体高分子［ｂｉｏｐｏｌ
ｙｍｅｒ］は、成長時に微生物細胞のカプセルまたは外
層として産出されそして増殖され、そしてこれらが細胞
外製品として採収され得るところの媒体中へ最終的に解
放もしくは脱却される。アシネトバクター・カルコアセ
チカス ＡＴＣＣ ３１０１２はエタノールまたは脂肪
酸塩において成長された場合にα−エマルザンを産出し
［米国特許第４，２３０，８０１号；第４，２３４，６
８９号および第４，３９５，３５４号〕、また原油また
はヘキサデカンにおいて成長された場合にβ−エマルザ
ンを産出する〔米国特許第３，９４１，６９２号〕。こ
のα−エマルザンとβ−エマルザンはプサイ−エマルザ
ンの呼ばれるＯ−脱アシル化形態へと誘導され得る〔米
国特許第４，３８０，５０４号〕。α−エマルザン、β
−エマルザンおよびプサイ−エマルザンは、それぞれア
ポ−α−エマルザン、アポ−β−エマルザンおよびアポ
−プサイ−エマルザンを産出するために除タンパク化さ
れ得る［米国特許第４，３１１，８３０号，第４，３１
１，８２９号および第４，３１１，８３１号］。クーパ
ー［Ｃｏｏｐｅｒ］とザシック［Ｚａｊｉｃ］〔アドブ
アピル ミクロバイオル［Ａｄｖ．Ａｐｐｌ．Ｍｉｃ
ｒｏｂｉｏｌ．］，２６：２２９〜２５３（１９８
０）〕は微生物による界面活性剤の産出を再調査してい
る。論述された界面活性剤のいくつかを第２表に列挙す
る。 ３．発明の概要 本発明は、一般にＡＰＩ［比重が約２０°ＡＰＩないし
それ以下、１５０°Ｆでの粘度が約１００センチポイズ
ないしそれ以上、パラフィン分が約５０重量％ないしそ
れ以下、および芳香族分が約１５重量％ないしそれ以上
であることで特徴づけられる、高粘性原油および残油を
包含する粘性炭化水素類の（ａ）現在粘性のない物質を
取扱うために用いられる方法によって施設において貯蔵
し得るまたは輸送し得るおよび（ｂ）上質の燃焼可能な
燃料として直接燃焼可能であるところのエマルジョン形
態へと操作するための新規な化合物および方法を提供す
るものである。輸送目的に関する好ましい実施態様にお
いて、粘性炭化水素類のエマルジョン化形態は、個々の
炭化水素液滴が炭化水素／水界面に卓越して存在する水
溶性バイオ乳化剤分子によって本質的に取囲まれたもの
となるバイオ乳化剤安定化水−中−油型エマルジョンと
して定義される炭化水素ゾルであり、このバイオ乳化剤
分子は液滴合体に対して有効な障害（バリヤー）を形成
し、そしてこれにより連続的な低粘度水性相中に分散し
た不連続な炭化水素液滴の保持を促進する。本発明の炭
化水素ゾルは、粘性炭化水素出発物質のものと比較して
少なくとも約１０倍、好ましくは少なくとも１０^２倍だ
け低減された粘度を有するものであり、該炭化水素ゾル
の粘度は少なくとも約１日、好ましくは約３０日の期間
の間定常な状態下でこのように低減され続けているもの
である。炭化水素ゾルを形成するための界面活性剤パッ
ケージは、水溶性化学的界面活性剤あるいは水溶性化学
的および／または生物学的補助界面活性剤［ｃｏ−ｓｕ
ｒｆａｃｔａｎｔ］類の組合せを、好ましくは非イオン
性およびアニオン性界面活性剤を、高分子量、かなり特
異的な三次元構造、疎水性および親水性状態、重合性状
態および／または、炭化水素類におけるわずかな溶解性
を含む（もちろんこれらに限定されるわけではない。）
いくつかの特性ゆえに、炭化水素／水界面に堅固に結合
しそして水−中−炭化水素エマルジョン中の個々の炭化
水素液滴の表面を本質的に取囲み、効果的に不連続な液
滴を維持しかつ合体を阻止しそして水−中−炭化水素エ
マルジョンへ実質的安定性を添えるものであるバイオ乳
化剤と組合せることで構成される。極めて御し難い重質
原油および重質残油からの水−中−炭化水素エマルジョ
ンの形成用界面活性剤パッケージは提供される。若し、
水−中−炭化水素エマルジョンの形態で取扱うことが不
可能でなければ以前には困難であった次の残渣物質を乳
化し、燃料として使用することを可能とするある種の界
面活性剤が見い出された；熱分解ピッチ類を含むピッチ
類、ビスブレーカー残渣物、標準真空残油を含む真空残
油、接触分解残油、接触水素化残油、コーカー残油、重
質油（ＨＯ）分解残油、残油油超臨界抽出（ＲＯＳＥ）
残油、タール、カットバック タール（ｃｕｔｂａｃｋ
ｔａｒｓ）およびビチューメン、かかる界面活性剤パ
ッケージは、（ａ）界面活性重合性安定剤を含む化学安
定剤を有し、あるいは無しの水性非イオン化学界面活性
剤および／または（ｂ）微生物ポリサッカリドを含むレ
オロジー制御剤から成る。方法は、脱イオン化水、都市
水、塩水（ブライン）またはアルコール／水混合物など
種々で構成される水性相中に約９０容量％以下の炭化水
素を含有する炭化水素ゾルを形成するために油に対し約
１：１００〜約１：２０，０００の割合で、界面活性剤
パッケージが使用される、粘性炭化水素類を輸送するた
めに提供される。そしてこの炭化水素ゾルは従来の手段
により航送されあるいは従来の非加熱化パイプラインに
よってポンプ送され得るものである。方法はまた、予め
細霧化された燃料、すなわち炭化水素ゾル燃料あるいは
水−中−炭化水素エマルジョン燃料を形成することによ
って粘性炭化水素類を利用することおよびこれらを従来
の燃焼設備において燃焼させることを提供するものであ
る。乳化状態の粘性炭化水素の燃焼は、燃料放出の減少
をもたらす。驚くべきことに、５０％以上のアスファル
テン含量の熱分解ピッチ類を含む極めて高アスファルテ
ン含量の粘性炭化水素が水−中−炭化水素エマルジョン
に乳化し得、燃焼して著しく微粒子放出が滅少すること
が見い出された。事実、乳化高アスファルテン含量物質
は、非乳化の同一物質よりも約６倍きれいに燃焼するこ
とが観察された。更に驚くべきことに、乳化高アスファ
ルテン含有物質は、約１／１０〜１／１２のアスファル
テン含有量の非乳化重質油の微粒子放出割合に対しほぼ
５０％〜７０％減少した微粒子放出割合で燃焼し得る。４．術 語 「炭化水素ゾル［ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｓｏｌ］」とい
う用語は、個々の炭化水素液滴が炭化水素／水界面に卓
越して存在する水溶性バイオ乳化剤によって本質的に取
囲まれたあるいは覆われたものである任意のバイオ乳化
剤安定化水−中−炭化水素エマルジョンであると定義さ
れ、ここにおいてバイオ乳化剤分子は液滴合体を有効的
に阻害しそしてこれゆえ連続的低粘度水性相中に懸濁あ
るいは分散した不連続的炭化水素液滴の保持を促進する
ものである。「水溶性［ｗａｔｅｒ−ｓｏｌｕｂｌ
ｅ］」という用記は、水−分散性物質を含むものとして
定義される。「粘性炭化水素［ｖｉｓｃｏｕｓ ｈｙｄ
ｒｏｃａｒｂｏｎ］」という用語は、一般的に約１０^２
〜１０^６センチポイズあるいはそれ以上の粘度により特
徴ずけられ、またこの他一般的に、しかしながら必ずし
も必要であることはないが、約２０°ＡＰＩあるいはそ
れ以下のＡＰＩ比重、高い金属含有率、高い硫黄含有
率、高いアスファルテン含有率および／または高い流動
点に特徴ずけられる任意の天然産出原油あるいは精製操
作後に残る残油として定義される。「粘性炭化水素」と
いう用語はまた、次の術語、すなわち減圧残留物、ビス
コシティ−ブレーキング装置［ｖｉｓ−ｂｒｅａｋｅ
ｒ］残留物、接触分解装置残留物、接触水素化残留物、
コークス器残留物、重質油（ＨＯ）分解残油、ＲＯＳＥ
（残油超臨界抽出）残留物、タールおよびカットバック
タール、ビチューメン、ピッチ、熱分解ピッチ類、およ
び炭化水素製造工程の残留物として述べられるその他の
用語を包含するものとして認識されるべきである。「予
め細霧化された燃料［ｐｒｅ−ａｔｏｍｉｚｅｄ ｆｕ
ｅｌ］」という用語は、粘性炭化水素から作られ、そし
て燃焼可能な燃料としての使用のために本明細書におい
て述べられる方法によって形成される任意の炭化水素ゾ
ルおよび任意の水−中−粘性炭化水素エマルジョンとし
て定義される。「バイオ乳化剤［ｂｉｏｅｍｕｌｓｉｆ
ｉｅｒ］」は、高分子量、重合性状態、かなり特異的な
三次元構造、疎水性および親水性部分および炭化水素類
におけるわずかな溶解性を含む（もちろんこれらに限定
されるわけではない。）いくつかの特性ゆえに、炭化水
素／水界面に堅固に結合しそして水−中−炭化水素エマ
ルジョン中の個々の炭化水素液滴の表面を本質的に覆
い、効果的に不連続な液滴を維持しかつ合体を阻止しそ
してこれにより水−中−炭化水素エマルジョンに実質的
安定性を添えるものである任意の生物学的誘導物質とし
て定義されるものである。バイオ乳化剤の１つの例とし
て、α−エマルザンがある。「バイオ界面活性剤［ｂｉ
ｏｓｕｒｆａｃｔａｎｔ］」という用語は、水と炭化水
素との間の界面張力を低減し、そしてこの結果として添
加的界面領域の創造に関するエネルギー的要求（組合さ
れたエネルギー）を減少させるものである任意の生物学
的誘導物質と定義されるものである。バイオ界面活性剤
の１つの例として糖脂質がある。「界面活性剤パッケー
ジ［ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ ｐａｃｋａｇｅ］」という
用語は、５０重量％ないしそれ以下のパラフィン分およ
び１５重量％ないしはそれ以上の芳香族分ならびに１５
０°Ｆでの約１００センチポイズないしはそれ以上の粘
度で一般的に持徴づけられる粘性炭化水素類の水−中−
炭化水素エマルジョンを形成するために有用な任意の組
成物として定義され、該組成物は、化学界画活性剤、化
学補助界面活性剤類の組合せ、補助界面活性剤（類）と
バイオ界面活性剤（類）の相合せ、化学界面活性剤
（類）とバイオ界面活性剤（類）との組合せ、または化
学界面活性剤（類）とバイオ界面活性剤（類）とバイオ
乳化剤（類）との組合せにより構成され得、また該組成
物は化学乳化安定剤をも含み得、そして化学的、および
／またはバイオロジー的レオロジー制御剤が加えられた
該組成物は水性形態中に存在し得るものである。これら
の化合物のポリサッカリド構造およびこれらの物質の異
例なバイオ乳化剤活性度を反映するものである「エマル
ザン〔ｅｍａｌｕｓａｎ］類」という用語は、アシネト
バクター・カルコアセチカス［Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔ
ｅｒ ｃａｌｃｏａｃｅｔｉｃｕｓ］ＡＴＣＣ ３１０
１２およびその誘導体もしくは変異体により産出される
カプセル的／細胞外的微生物タンパク会合リポヘテロポ
リサッカリド類と属的に識別され、これはα−エマルザ
ンおよびβ−エマルザンに細別される。「アポエマルザ
ン」という名称は、該エマルザン類より得られるこれら
の除タンパク化リポポリサッカリド類として属的に識別
される。「α−エマルザン類」という用語はアシネトバ
クター・カルコアセチアス ＡＴＣＣ ３１０１２およ
びその誘導体もしくは変異体により産出される細胞外微
生物タンパク会合リポポリサッカライド類を定義し、そ
のリポポリサッカリド成分（すなわち結合プロテインの
ないもの）は、多量のＤ−ガラクトースアミンおよびア
ミノウロン酸により構成される完全にＮ−アシル化され
かつ部分的にＯ−アシル化されたヘテロポリサッカリド
類であり、該リポポリサッカリド成分は、（１）脂肪酸
が約１０〜約１８個の炭素原子を含み、そして（２）こ
のような脂肪酸の約５０重量％ないしはそれ以上が２−
ヒドロキシドデカン酸および３−ヒドロキシドデカン酸
で構成されるものである脂肪酸エステルを少なくとも５
重量％含有するものである。したがって、以下、除タン
パク化α−エマルザン類は「アポ−α−エマルザン類」
と呼称される。「β−エマルザン類」という用語は、ア
シネトバクター・カルコアセチカスＡＴＣＣ ３１０１
２およびその変異体により産出される細胞外微生物タン
パク会合リポポリサッカリド類を定義し、そのリポポリ
サッカリド成分（すなわち結合プロテインのないもの）
は、多重のＤ−ガラクト−スアミンおよびアミノウロン
酸により構成される完全にＮ−アシル化されかつ部分的
にＯ−アシル化されたヘテロポリサッカリド類であり、
このポリサッカリド成分は、（１）脂肪酸が約１０〜約
１８個の炭素原子を含み、そして（２）このような脂肪
酸の約５０重量％未満が２−ヒドロキシドデカン酸で構
成されるものである脂肪酸エステルを５重量％未満含有
するものである。この除タンパク化β−エマルザン類は
「アポ−β−エマルザン類」と呼称される。「プサイ−
エマルザン類」という用語は、エマルザン類より得られ
るＯ−脱アシル化細胞外タンパク会合微生物ポリサッカ
リド類を定義し、このようなプサイ−エマルザン類の無
タンパク成分は多量のＤ−ガラクト−スアミンおよびア
ミノウロン酸により構成される完全にＮ−アシル化され
たヘテロポリサッカリド類でありそして０〜１％の脂肪
酸エステルを含み、もしこれが存在する場合、該脂肪酸
は約１０〜約１８個の炭素原子を含むものである。これ
らの無タンパク成分はその製法に関係なく「アポ−プサ
イ−エマルザン類］と呼称される。「ポリアニオン性
ヘテロポリサッカリド バイオポリマー［ｐｏｌｙａｎ
ｉｏｎｉｃ ｈｅｔｅｒｏｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄ
ｅ ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒ］」という用語は、（ａ）実
質的にすべての糖分がＮ−アシル化アミノ糖であり、こ
の一部がＮ−アシル化−Ｄ−ガラクト−スアミンでまた
他部がＮ−アシル化アミノウロン酸であり、このような
ヘテロポリサッカリドのＮ−アシル基の一部がＮ−３−
ヒドロキシドデカノイル基であり、また（ｂ）このよう
なヘテロポリサッカリドの少なくとも０．２ミクロモル
／ミリグラムが、（１）脂肪酸が約１０〜約１８個の炭
素原子を含みかつ（２）このような脂肪酸の約５０重量
％ないしそれ以上が２−ヒドロキシドデカン酸および３
−ヒドロキシドデカン酸で構成されるものである脂肪酸
エステルからなるものである生体高分子を定義するもの
である。５．図面の説明 第１図は、ボスカン［Ｂｏｓｃａｎ］原油で調製された
エマルザン安定化炭化水素ゾルに関する粘度対水含有量
のグラフ的表示である。なお図中（３０％水における）
鎖線は最適に近い操作状態を示すものである。第２図は
重質原油（ボスカン）およびボスカン原油で調製された
２つのエマルザン安定化炭化水素ゾルに関する粘度対温
度のグラフ的表示である。第３図は、界面活性剤パッケ
ージへのエマルザンの添加の粘度における効果を示す、
テキサス ファイヤフロッド［Ｔｅｘａｓ ｆｉｒｅｆ
ｌｏｏｄ］原油および非イオン性界面活性剤とアニオン
性界面活性剤とよりなる界面活性剤パッケージで調製さ
れた２つのエマルジョンに関する粘度対時間のグラフ的
表示である。第４図は、界面活性剤パッケージへのエマ
ルザンの添加の粘度における効果を示す、テキサス フ
ァイヤフロッド原油、および非イオン性界面活性剤より
なる界面活性剤パッケージで調製された２つのエマルジ
ョンに関する粘度対時間のグラフ的表示である。第５図
は、界面活性剤パッケージへのエマルザンの添加の粘度
における効果を示す非イオン性界面活性剤とアニオン性
界面活性剤よりなる界面活性剤パッケージを用いたカン
ザス［Ｋａｎｓａｓ］原油と蛇口水とで構成される２つ
のエマルジョンに関する粘度対時間のグラフ的表示であ
る。第６図は、界面活性剤パッケージへのエマルザンの
添加の粘度における効果を示す、非イオン性界面活性剤
とアニオン性界面活性剤よりなる界面活性剤パッケージ
を用いたカンザス原油およびテキサス塩水で調製された
２つのエマルジョンに関する粘度対時間のグラフ的表示
である。第７図は、界面活性剤パッケージへの乳化安定
剤（エマルザン、あるいは従来用いられている乳化安定
剤であるスルホン化リグニンおよびスルホン化ナフタレ
ン）の添加の粘度における効果を比較する、テキサス
ファイアフロッド原油および非イオン性界面活性剤とア
ニオン性界面活性剤で構成される界面活性剤パッケージ
で調製された４つのエマルジョンに関する粘度対時間の
グラフ的表示である。第８図は３インチパイプラインを
通しての炭化水素ゾルの形成およびポンプ送に用いられ
るパイロット試験システムの概略的表示である。第９図
は、炉の前部壁面からの距離の関数としての、第６号重
油および第６号重油より調製された予め細霧化された燃
料の燃焼時における火炎軸に沿った固体濃度における変
化のグラフ的表示である。第１０図は、炉の前部壁面か
らの距離の関数としての、第６号重油および第６号重油
より調製された予め細霧化された燃料の燃焼時における
軸まわりの火炎温度の変化のグラフ的表示である。第１
１図は、乳化ピッチ、即ち水−中−ピッチの燃焼時に測
定した余分の酸素レベルの関数として、２つの燃料プレ
ヒート温度で燃焼した煙道ガスＣＯ濃度のグラフ的表示
である。そして、第１２図は、乳化ピッチ、即ち水−中
−ピッチの燃焼時に測定した余分の酸素レベルの関数と
して、２つの燃料プレヒート（予熱）温度で燃焼し、測
定した不透明度のグラフ的表示である。６．発明の詳細な説明 ６．１ 界面活性剤パッケージ 本発明の界面活性剤パッケージは、極めて種々の化学的
および微生物的界面活性剤で調製され得、そして好まし
くは、油−中−水型に対抗する、水−中−油型エマルジ
ョンを形成するために水溶性界面活性剤で調製される。
この界面活性剤パッケージは、多数の化学界面活性剤を
単独で、あるいは同種の化学共同性界面活性剤と組合せ
て（例えば水溶性非イオン性界面活性剤類の組合せ）あ
るいは異種の化学共同性界面活性剤と組合せて（例え
ば、水溶性の非イオン性、アニオン性、カチオン性およ
び／または両性界面活性剤の組合せ）使用して調製され
得、さらにまた、（ａ）共同性界面活性剤（類）として
単独の水溶性バイオ界面活性剤もしくはバイオ界面活性
剤の組合せおよび／または（ｂ）乳化安定剤（類）とし
て単独の水溶性バイオ乳化剤もしくはバイオ乳化剤の組
合せと組合せて調製され得る。ある例において、化学乳
化安定剤はまたバイオ乳化剤に代えて使用され得る。あ
る例において、界面活性剤パッケージ含有水性層にレオ
ロジー制御剤を加えることも同様に好ましい。さらに、
微生物性界面活性剤のみ、すなわちバイオ界面活性剤と
バイオ乳化剤との組合せ群のみよりなる界面活性剤パッ
ケージを調製することも可能である。本発明の界面活性
剤パッケージは、乳化される粘性油の種類により変化す
る。以下の一般的組成物は説明のために提示される。粘
性原油に関して、界面活性剤パッケージは少なくとも１
つの化学界面活正剤と少なくとも１つのバイオ乳化剤で
構成されることで調製され得る。これらはまた、少なく
とも１つの水溶性非イオン性界面活性剤、少なくとも１
つの水溶性アニオン性界面活性剤および少なくとも１つ
のバイオ乳化剤で構成されることで調製され得る。粘性
残油に関して、界面活性剤パッケージは、少なくとも１
つの水溶性非イオン性界面活性剤もしくは少なくとも１
つのアニオン性界面活性剤もしくは非イオン性界面活性
剤とアニオン性界面活性剤の組合せで構成されることで
調製され得、そしてさらにバイオ界面活性剤および／ま
たはバイオ乳化剤を含んでも調製され得る。界面活性剤
パッケージにおいて使用されるのに適した水溶性非イオ
ン性化学界面活性剤の種類を第３表に列挙する。粘性原油のための界面活性剤パッケージにおいて、好ま
しい水溶性非イオン性化学界面活性剤はエトキシ化アル
キルフェノールおよびエトキシ化アルコールである。粘
性残油のための界面活性剤パッケージにおいて、好まし
い水溶性非イオン性界面活性剤はまたエトキシ化アルキ
ルフェノールポリオキシアルキル化アミンおよびポリア
ルキレンオキサイドブロックコポリマー類である。エト
キシ化アルキルフェノール類は一般式 Ｒ_ｘＣ_６Ｈ_４（ＯＣ_２Ｈ_４）_ｎＯＨ （式中、Ｒは約８〜約１２個の炭素原子を含むアルキル
基（すなわち約Ｃ_８〜約Ｃ_１２）、ｘはアルキル基の数
を表わすもので１または２であり、そしてｎは約１〜約
１５０の範囲にあるエトキシ基の数（エチレンオキサイ
ドのモル）を表わす。）のものである。〔市販に得られ
るエトキシ化アルキルフェノールの一覧については、エ
ンサイクロペディア オブ ケミカル テクノロジー，
キルク−オスマー（第３版），第２２巻，第３６６〜第
３６７頁，ジョン．ウィレイ アンド サンズ，ニュー
ヨーク（１９８３年）［Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏ
ｆＣｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｉｒｋ
−Ｏｔｈｍｅｒ（Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ），Ｖｏ
ｌｕｍｅ ２２，ｐｐ．３６６−３６７，ＪｏｈｎＷｉ
ｌｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（１９８
３）］中の「界面活性剤および清浄システム」を参照の
こと。〕粘性原油のための界面活性剤パッケージにおい
て、好ましいエトキシ化アルキルフェノールは、８また
は９個の炭素原子のＲ基を有しかつ約７〜約１５０のエ
トキシ基を有するものである。エトキシ化アルキルフェ
ノールの特に好ましいものの例としては、約４０のエト
キシ基を有するモノノニルフェノールである。粘性残油
のための界面活性剤パッケージにおいて、好ましいエト
キシ化アルキルフェノールは８または９個の炭素原子の
アルキル基を有しかつ約９〜約１５０のエトキシ基を有
するものである。該粘性残油に用いられるエトキシ化ア
ルキルフェノールの特に好ましいものの例としては、約
１６のエトキシ基を有するモノオクチルフェノール、約
４０のエトキシ基を有するモノノニルフェノールおよび
約１５０のエトキシ基を有するジノニルフェノールであ
る。エトキシ化アルコール類は一般式 Ｒ（ＯＣ_２Ｈ_４）_ｎＯＨ （式中Ｒは約６〜約１８個の炭素原子を含む脂肪族基
（線状または分枝状）を表わし、またｎは、約２〜約１
００の範囲であり得るエトキシ基の数を表わす。）のも
のである。〔市販に得られるエトキシ化アルコールの一
覧については、エンサイクロペディア オブ ケミカル
テクノロジー、上記、第３６４〜３６５頁中の「界面
活性剤および洗浄システム」を参照のこと。〕エトキシ
化アルコールの例は、約３〜約９のエトキシ基を有する
エトキシ化トリメチルノナノールおよび約３〜約３０の
エトキシ基、しかし好ましくは約７以上のエトキシ基を
有しかつ約１１〜約１５個の炭素原子のＲ基を持つエト
キシ化第２アルコールを含むものである。ポリオキシア
ルキル化アミン類は一般式 Ｒ_ｘＮ_ｙ（ＣＨ_２）_２ （式中Ｒは２または３個の炭素原子を含むオキシアルキ
ル基を表わすものである。このＲ基は約４〜約５００の
範囲の数であり得、この数はｘによって表わされる。ア
ミン基の数はｙによって表わされそしてアルキル基は好
ましくはエチル（Ｃ_２Ｈ_４）である。）好ましいポリオ
キシアルキル化アミンとしては２または３個の炭素原子
のＲ基を有しかつ約５０〜約４５０のオキシアルキル基
を有するものである。ポリオキシアルキル化アミンの特
に好ましいものの例としては、約５０のエトキシ基を有
するおよび約６０のプロポキシ基を有するポリオキシア
ルキル化ジアミンである。ポリ（オキシエチレン−コー
−オキシプロピレン）ブロック共重合体類は、一般式 （式中、ａはオキシエチレン基の数を表わし、かつｂは
オキシプロピレン基の数を表わす。）のものである。好
ましいブロック共重合体類は、出発ブロックの分子量が
８００〜１，０００ダルトンであり、エチレンオキサイ
ドが付加され最終ブロックコポリマーは８０％エチレン
オキサイドであり、そして最終分子量が約４，５００ダ
ルトンであるＥＯＰＯＥＯブロック共重合体類である。
本発明の界面活性剤パッケージにおいて用いられるのに
適した水溶性アニオン性化学界面活性剤の種類を第４表
に列挙する。 粘性原油および粘性残油の双方に用いられる界面活性剤
パッケージにおいて、好ましい水溶性アニオン性化学界
面活性剤は非イオン性界面活性剤のスルフォン化あるい
はスルフェート化形態である。粘性原油のための界面活
性剤パッケージにおいて、エトキシ化アルコール硫酸エ
ステル類が好ましい。粘性残油のための界面活性剤パッ
ケージにおいて、スルフォン化あるいはスルフェート化
エトキシ化アルキルフェノール類およびエトキシ化アル
コール硫酸エステル類が好ましい。粘性原油および粘性
残油の双方のための界面活性剤パッケージにおいて、ア
ルキルアリールスルフェートがまた好ましいアニオン性
化学界面活性剤である。エトキシ化およびスルフェート
化アルコールは一般式 Ｒ（ＯＣ_２Ｈ_４）_ｎＯＳＯ_３Ｍ （式中Ｒは約６〜約１６個、好ましくは約１２〜約１４
個、の炭素原子を含む脂肪族基を、ｎは、約１〜約４、
好ましくは約２〜約３の範囲であり得るエトキシ基の数
を表わし、またＭは、これに限定されるわけではない
が、アンモニウム（ＮＨ_４）、ナトリウム（Ｎａ）、カ
リウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）またはトリエタノー
ルアミン、を含み、好ましくはアンモニウムである。）
のものである。〔市販に得られるエトキシ化アルコール
硫酸エステルの一覧については、エンサイクロペディア
オブ ケミカル テクノロジー、上記、第３５７頁中
の「界面活性剤および洗浄システム」を参照のこと。〕
エトキシ化アルコール硫酸エステルのアルコール分は偶
数または奇数またはこれらの混合物であり得る。粘性原
油のための界面活性剤パッケージにおいて、エトキシ化
アルコール硫酸エステルの特に好ましいものの例として
はポリ（３）エトキシＣ_１２〜Ｃ_１４線状第１アルコー
ル硫酸エステル、アンモニウム塩である。非エトキシ化
アルコール硫酸エステル、すなわち上記した一般式Ｒ
（ＯＣ_２Ｈ_４）_ｎＯＳＯ_３Ｍ（ただしｎ＝０である。）
で表わされるスルフェート化アルコールを使用すること
も可能である。残油のための界面活性剤パッケージにお
いて、非エトキシ化アルコール硫酸エステルの特に好ま
しいものの例は、スルフェート化ラウリルアルコールの
ナトリウム塩である。スルフェート化エトキシ化アルキ
ルフェノール類は一般式 ＲＣ_６Ｈ_４（ＯＣ_２Ｈ_４）_ｎＯＳＯ_３Ｍ （式中、Ｒは少なくとも約８または約９個の炭素原子を
含む脂肪族基を、ｎは約１〜約１００、好ましくは約４
〜約９の範囲であり得るエトキシ基の数を表わし、また
Ｍは、これに限定されるわけではないが、アンモニウム
（ＮＨ_４ ^÷）、ナトリウム（Ｎａ^÷）、カリウム
（Ｋ^÷）およびカルシウム（Ｃａ^÷÷）またはトリエタ
ノールアミン（ＴＥＡ）を含むものであり、好ましくは
アンモニウムである。）のものである。スルフェート化
エトキシ化アルキルフェノールの特に好ましいものの例
は、約４つのエトキシ基（これに限定されるわけではな
い。）を含むスルフェート化ノニルフェノールエトキシ
レートのアンモニウム塩である。スルフォン化アルキル
アリールは一般式 Ｒ_ｎＡｒ_ｍ（ＳＯ_３）_ｘＭ （式中、Ａｒはベンジル、ナフチル、フェニル、トリ
ル、キシリルまたはエチルフェニルである芳香族基で、
Ｒは約２〜約１６個の炭素原子を含む線状または分枝鎖
状アルキル基で、ｎは１または２で、ｍは１またはそれ
以上で、ｘは少なくとも約１であり、そしてＭは、これ
に限定されることはないが、アンモニウム、ナトリウ
ム、カリウム、カルシウムまたはトリエタノールアミン
を含むものである。）のものである。〔市販に得られる
スルフォン化アルキルアリルの一覧については、エンサ
イクロペディア オブ ケミカル テクノロジー、上
記、第３５８頁中の「界面活性剤および洗浄システム」
を参照のこと。〕スルフォン化アルキルアリールの一例
としては変性アミンドデシルベンゼンスルフォネートが
ある。粘性残油のための界面活性剤パッケージにおい
て、特に好ましいアルキルアリールスルフォネートの例
としては、高分子化アルキルナフタレン スルフォネー
トのナトリウム塩がある。本発明の界面活性剤パッケー
ジにおいて用いられる好ましい水溶性微生物性界面活性
剤は、バイオ乳化剤、すなわち、高分子量、重合性状
態、かなり特異的三次元構造、疎水性および親水性状
態、および油中におけるわずかな溶解性のような特性に
よって、水−中−油型エマルジョン中の不連続な個々の
油滴を維持して油／水界面を有効に覆いこれにより合体
よりエマルジョンを実質的に安定化させる物質、として
機能する任意の微生物性あるいは他の生物学的誘導物質
である。とりわけ好ましいバイオ乳化剤は、アシネトバ
クター［Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ］属およびアルス
ロバクター［Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ］属の細菌によ
って産出されるヘテロポリサッカリドバイオポリマーで
あり、そして特に、アシネトバクター・カルコアセチカ
ス［Ａｃｉｎｅｔｏｂａｃｔｅｒ ｃａｌｃｏａｃｅｔ
ｉｃｕｓ］の菌株により産出されたものである。このよ
うなアシネトバクター ヘテロポリサッカリド生体高分
子は、これらに限定されるわけではないが、第４節に定
義され、そして米国特許第４，３９５，３５３号、第
４，３９５，３５４号、第３，９４１，６９２号、第
４，３８０，５０４号、第４，３１１，８３０号、第
４，３１１，８２９号および第４，３１１，８３１号
（関連により編込まれる。）にそれぞれ述べられた、ア
シネトバクター・カルコアセチカス ＡＴＣＣ ３１０
１２（マリーランド州ロックビル［Ｒｏｃｋｖｉｌｌ
ｅ，ＭＤ］のザ アメリカン タイプ カルチャー コ
レクション［ｔｈｅ Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｔｙｐｅ Ｃ
ｕｌｔｕｒｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ］に供託）により
産出された、ポリアニオン性ヘテロポリサッカリドバイ
オポリマー類、α−エマルザン類、β−エマルザン類、
プサイ−エマルザン類、アポ−α−エマルザン類、アポ
−β−エマルザン類およびアポ−プサイ−エマルザン類
を含むものである。用いられ得るその他のアシネトバク
ター・カルコアセチカス物質は、菌株ＮＳ−１（ＮＲＲ
Ｌ Ｂ−１５８４７）、ＮＳ−４（ＮＲＲＬ Ｂ−１５
８４８）、ＮＳ−５（ＮＲＲＬ Ｂ−１５８４９）、Ｎ
Ｓ−６（ＮＲＲＬ Ｂ−１５８６０）およびＮＳ−７
（ＮＲＲＬ Ｂ−１５８５０）の産物である。前記「Ｎ
Ｓ」菌株はイリノイ州ペオリア［Ｐｅｏｒｉａ，ＩＬ」
のザ ノーザン レジオナル リサーチ センター〔ｔ
ｈｅ Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｒｅｓｅ
ａｃｈ Ｃｅｎｔｅｒ］に供託されており、そして前記
ＮＲＲＬ加入番号を指定されている。アシネトバクター
・カルコアセチカスの「ＮＳ」菌株は、ここに関連によ
り編込まれるものである。サー［Ｓａｒ」とローゼンベ
ルグ［Ｒｏｚｅｎｂｅｒｇ］、カレント ミクロバイオ
ル［Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｍｉｃｒｏｂｉｄ．］９（６）：
３０９〜３１４（１９８３）により詳述されている。そ
の他のアシネトバクター・カルコアセチカス ヘテロポ
リサッカリド バイオポリマーは、アシネトバクター・
カルコアセチカス ＢＤ４により産出されたものである
〔テイラーとジュニ、ジェイ バクテリオル８１：６８
８〜６９３（１９６１）［Ｔａｙｌｏｒ ａｎｄ Ｊｕ
ｎｉ，Ｊ．Ｂａｃｔｅｒｉｏｌ．８１：６８８−６９３
（１９６１）］、ここにおいて関連により編込まれ
る。〕。特に好ましいアシネトバクター ヘテロポリサ
ッカリド バイオポリマーは、α−エマルザン類であ
り、これの製造はさらに米国特許第４，２３０，８０１
号および第４，２３４，６８９号（ここにおいて、関連
により編込まれる。）に詳述されている。該α−エマル
ザン類は、約２００単位／ミリグラムないしそれ以上の
比乳化活性度で特徴づけられる（ここにおいて、比乳化
活性度の１単位／ミリグラムは、１：１容量比（ｖ／
ｖ）のヘキサデカン／ ２−メチルナフタレン１ｍｌお
よびトリス−マグネシウム緩衝液７．５ｍｌを含んでな
る標準炭化水素混合物を用いて１００ケレット［Ｋｌｅ
ｔｔ］吸収単位を得るものであるバイオ乳化剤のミリグ
ラム当りの乳化活性度の量として定義される。）。前述
のアシネトバクター バイオ乳化剤は、本発明の界面活
性剤パッケージにおいて、こらに限定されるわけではな
いが、発酵後保存ブロス［ｐｏｓｔ−ｆｅｒｍｅｎｔａ
ｔｉｏｎ ｗｈｏｌｅ ｂｒｏｔｈ］、発酵後培養ブロ
スの無細胞［例えば、ミリポアフィルター［Ｍｉｌｌｉ
ｐｏｒｅ−Ｆｉｌｔｅｒ］にかけた）上澄液または不完
全無細胞上澄液、細胞それ自身、プロテアーゼ処理液状
または乾燥物質、およびプロテアーゼ処理限外濾過処理
液状または乾燥物質を含む種々の形態で用いられ得る。
多くのその他の微生物有機体が、本発明の界面活性剤パ
ッケージにおいて使用される、バイオ界面活性剤および
バイオ乳化剤を含む生物学的界面活性剤の源泉として与
えられ得る。これらの徴生物のいくつかとこれらが産出
する化合物の種類が第５表に列挙されるが、この表は、
すべてを表わすものではない。本発明の界面活性剤パッ
ケージはまた、酸素非含有アミン類、酸素含有アミン
類、アミド結合アミン類および第４級アンモニウム塩を
含む（これらに限定されるわけではない。）水溶性カチ
オン性化学界面活性剤を用いて調製され得る。微生物性
界面活性剤と組合せてのカチオン性化学界面活性剤の使
用は、生物学的化合物の電荷特性を考慮することを要求
する。例えば、カチオン性化学界面活性剤は、おそらく
中性の微生物性界面活性剤と組合せて用いることが最適
であり、またおそらく好ましいポリアニオン性ヘテロポ
リサッカリド バイオ乳化剤と組合せて用いないことが
最適である。 微生物バイオ乳化剤の代替品、化学乳化安定剤を界面活
性剤パッケージ類に使用し得る。例えば、変性リグニン
類、例えばクラフトプロセス（ｋｒａｆｔ ｐｒｏｃｅ
ｓｓ）リグニン類またはスルフォネート化フェノールフ
ォルムアルデヒドポリマー類のような界面活性高分子安
定剤は、エマルジョン安定性を付与するために含まれる
だろう。乳化すべき炭化水素の密度があまりに大きいた
めに炭化水素液滴は、エマルジョンを沈降しがちである
場合に、かかる沈降を妨げまたは防止するために界面活
性剤パッケージ含有水性層にレオロジー制御剤を加える
ことが好ましいであろう。レオロジー制御剤は、これら
に限定されるわけではないが、キサンタン（ｘａｎｔｈ
ａｎｓ）のような微生物ポリサッカリド類を含む。界面
活性剤パッケージは、バイオ乳化剤を用いずに、非イオ
ン性化学界面活性剤または非イオン性およびアニオン性
化学界面活性剤の組合せ（好ましくは、約１：１の重量
比）により調製され得るが、エマルジョンの安定化のた
めに、約１〜約５０重量％の範囲のバイオ乳化剤または
化学乳化剤を共に用いて調製される。約１０〜約２０重
量％の範囲および特にほぼ１０〜１５重量％のバイオ乳
化剤または化学乳化安定剤で構成される界面活性剤パッ
ケージが好ましい。バイオ乳化剤から成る界面活性剤パ
ッケージの例としては、（ａ）約１０〜約１５重量％の
α−エマルザンと長さにおいて約１１〜約１５個の炭素
原子の炭素鎖を有するエトキシ化第２アルコール〔例え
ばタージトール１５−Ｓ−Ｘ［Ｔｅｒｇｉｔｏｌ １５
−Ｓ−Ｘ］（ユニオンカーバイトコーポレーション［Ｕ
ｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｃｏｒｐ．］）〕（ここで
Ｘはエチレンオキサイドのモル数を表わしそして好まし
くは７より多きい。）の組合せ、（ｂ）約１０〜約１５
重量％のα−エマルザンと約２０〜約２５重量％のエト
キシ化トリメチルノナノール〔例えば、タージトールＴ
ＭＮ−６［Ｔｅｒｇｉｔｏｌ ＴＭＮ−６］（ユニオン
カーバイトコーポレーション）〕および約６０〜約７０
重量％のエトキシ化アルキルフェノール〔例えばトリト
ン Ｘ−１１４［ＴｒｉｔｏｎＸ−１１４］（ローン
アンド ハース カンパニー［Ｒｏｈｎ ＆ Ｈａｓｓ
Ｃｏ．］）〕の組合せ、そして（Ｃ）約１５重量％の
α−エマルザンと約８または９個の炭素原子のＲ基を有
するエトキシ化アルキルフェノールの組合せがある。特
に好ましい炭化水素ゾル形成用界面活性剤パッケージ
は、約１０〜約２０重量％のα−エマルザンを、非イオ
ン性エトキシ化アルキルフェノール〔例えばタージトー
ル ＮＰ−４０［Ｔｅｒｇｉｔｏｌ ＮＰ−４０］〕と
アニオン性エトキシ化アルコール硫酸エステル〔例え
ば、アルフォニック １４１２−Ａ［Ａｌｆｏｎｉｃ
１４１２−Ａ］（コノコ インコーポレーテッド［Ｃｏ
ｎｏｃｏ，Ｉｎｃ．］）〕の、該非イオン性およびアニ
オン性界面活性剤の割合を約１：１で用いたものと組合
せて構成される。特に好ましい炭化水素ゾル形成用界面
活性剤パッケージはα−エマルザン約１５重量％、ター
ジトールＮＰ−４０約４２．５重量％およびアルフォニ
ック１４１２−Ａ約４２．５重量％よりなる界面活性剤
パッケージにより例示される。界面活性剤パッケージは
全濃度であるいは希釈水性溶液中で調製され得る。粘性
残油に用いる界面活性剤パッケージの例として、アニオ
ン性界面活性剤の組合せで、エトキシ化スルフェートノ
ニルフェノール８５重量％および少なくとも約５００ダ
ルトン、好ましくは少なくとも約２０００ダルトンの分
子量を有する高分子化アルキルナフタレン スルフォン
酸のナトリウム塩１５重量％である。ピッチを原料にし
て水−中−炭化水素エマルジョン形成用に好ましく、そ
して他の粘性残油の乳化に充分に作用する界面活性剤パ
ッケージの例として、約５０重量％のポリ（オキシエチ
レン−コー−オキシプロピレン）ブロック コポリマー
［例えば、プルロニックＦ３８、バスフ ワイヤンドッ
ト コーポレーション（Ｐｌｕｒｏｎｉｃ Ｆｃ３８
（ＢＡＳＦ Ｗｙａｍｄｏｔｔｅ Ｃｏｒｐ．））］、
約２０重量％のエトキシ化ジアルキルフェノール［例え
ば、ＤＮＰ１５０，ケマック コーポレーション（Ｃｈ
ｅｍａｎ Ｃｏｒｐ．）、１５０のエトキシ基を有する
ジノニルフェノール］、約２０重量％のエトキシ化モノ
アルキルフェノール［例えば、タージトールＮＰ−４
０、ユニオン カーバイト コーポレーション］および
約１０重量％の界面的に活性な化学高分子化安定剤［例
えば、好ましくは、クラフト プロセス変性リグニン、
例えばインダリンＡＴ（Ｉｎｄｕｌｉｎ ＡＴ）（ウエ
ストバコ コーポレーション、Ｗｅｓｔｖａｃｏ Ｃｏ
ｒｐ．）または代りのスルフォネート化フェノールホル
ムアルデヒドポリマー例えば、ダグサド１７（Ｄａｘａ
ｄ（７）（ダブリュ．アール．グレース アンド カン
パニー、Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ＆ Ｃｏ．）］から構成
されるものがある。熱分解ピッチに対しては、キサンタ
ン（Ｘａｎｔｈａｎ）［例えば、フロドリル−Ｓ（Ｆｌ
ｏｄｒｉｌｌ−Ｓ）（プフィッツァーＰｒｉｚｅｒ）］
のようなレオロジー制御剤を含むことが好ましい。レオ
ロジー制御剤をすでに界面活性剤パッケージが加えられ
ている水性層に、水性層の１％以下、好ましくは約０．
１５％の量で主に加える。６．２ 粘性原油および残油 本発明の界面活性剤パッケージ組成物は、これによって
輸送および／または直接燃焼され得るものとなる水−中
−油型エマルジョンにおいて多数の炭化水素類を乳化す
るまたは乳化するおよび実質的に安定化させるために用
いられ得るものである。本発明において使用するのに適
した粘性炭化水素類の一般的に容認された正確な定義が
ないので、これらはこれらの一般的特性の用語において
論述されるのが最良である。粘性炭化水素類は、天然発
生粘性原油類（重質原油とも呼ばれる）ならびに熱分解
ピッチ、減圧残油、その他の残燃料油およびアスファル
トなどのような精製過程からの残留するバレル［ｂａｒ
ｒｅｌ］底部製品を包含するものである。〔第４節、術
語、上記参照のこと。〕低い比重は高い密度と必ずしも
一致しないが、これらの特性は粘性炭化水素類において
一般に相関する。一般に以下の特性は、原油と残油の種
類、本発明の組成物と方法によりより容易とされ得る取
扱いおよび利用を象徴するものである。 １． 低いＡＰＩ比重、一般に約２０°ＡＰＩであるま
たはそれ以下である。これは安易に計測されるためそし
て２０°ＡＰＩ原油は従来の製造技法で回収されうる低
い方の限度と概略一致するために、最もひんぱんに用い
られる基準である。 ２． 約１０^２〜１０^６センチポイズ（ｃｐ）の範囲の
粘度、あ るいはいくつかの場合においてはこれよ
りもさらに高い粘度。 ３． 高い金属含有量。例えば重質原油はしばしば５０
０ｐｐｍの高さほどのニッケルおよびバナジウム含有量
を有する。 ４． 高い硫黄含有量。例えば３重量％ないしそれ以
上。 ５． 高いアスファルテン含有量。 ６． 高い流動点。 もちろん、より軽質な原油もまた本発明の界面活性剤パ
ッケージで乳化および／または安定化され得るものであ
ることは、注意すべきことである。しかしながら、軽質
油の輸送および燃焼は、高粘性の原油および残油の場合
と同様の間題が存在しないので、本発明の組成物および
方法は、特に重質原料の使用に注がれるものである。そ
れにもかかわらず、放射を減少させる目的で、これらの
軽質油を材料として予め細霧化された燃料を形成するた
めに有用なものである。本発明の界面活性剤パッケージ
を用いて、乳化され得るものであり、そして輸送および
／または燃焼の目的のために乳化するのに、最も有用な
ものであるこれらの粘性炭化水素類は、約５０重量％な
いしそれ以下のパラフィン含有量および１５重量％ない
しそれ以上の芳香族含有量を有しかつ１５０°Ｆでの１
００センチポイズないしそれ以上の粘度を有するものと
して一般的に定義される。粘性残油は一般に、約４〜約
４０重量％の範囲のパラフィン含量、約１５〜約７０重
量％の範囲の芳香族含量および約５〜約８０重量％の範
囲のアスファルテン含量により特徴づけられる。さらに
限定的には、本発明の界面活性剤パッケージを用いて有
効に乳化され安定化され得る原油の種類は、ボスカン
［Ｂｏｓｃａｎ］（ベネズエラ）原油、東テキサス原
油、ジャバロ［Ｊａｂａｒｏ］およびバルトラ［Ｂａｒ
ｔｒａ］（ペルー）原油、エルジャボ［ＥｌＪａｂｏ］
（ベネズエラ）原油およびカンザス原油を含むものであ
る。本発明の界面活性剤パッケージを用いて有効に乳化
され安定化され得る特定の粘性残油は、カルフォルニア
減圧残油、オクラホマ減圧残油、ジャーマン ビスブレ
ーカー［Ｇａｒｍａｎ ｖｉｓ−ｂｒｅａｋｅｒ］残
油、テキサス ビスブレーカー残油、接触水素化残油、
ＲＯＳＥ残油、カットバックタールおよび熱分解ピッチ
を含むものである。さらにまた、米国工業規格（ＡＳＴ
Ｍ）級第６号油として分類されるもののような残燃料油
はまた乳化され得る。ときどき「バンカー Ｃ［Ｂｕｎ
ｋｅｒ Ｃ］」油と呼ばれる、第６号油は、商業的およ
び工業的加熱において最も使用される高粘度油である。
これらの利用は通常、貯蔵タンクにおいてポンプ送し得
るように予熱することを必要とし、そしてバーナーにお
いて細霧化し得るようにさらに予熱することを必要とす
る。乳化されていない形態における第６号燃料の取扱い
に必要とされる特別な装置と維持は、通常小さな設備に
おける使用を阻害するものである。第６号重油のＡＳＴ
Ｍ標準仕様は第６表に要約される〔１９８１ブック オ
ブ エイエスティーエム スタンダーズ，パート２３
［１９８１ Ｂｏｏｋ ｏｆ ＡＳＴＭ Ｓｔａｎｄａ
ｒｄｓ，Ｐａｒｔ ２３］中、「重油に関する標準仕
様」、ＡＳＴＭ指定Ｄ３９６〜８０〕 ６．３ エマルジョン形成 第６．１節の界面活性剤パッケージは、約９０重量％程
度の多くの第６．２節で述べた粘性炭化水素を含有する
水−中−油型エマルションを形成するために用いられ得
る。炭化水素が乳化されるところの水性相は、脱イオン
水、都市水源よりの水またはどんな水でも、あるいは、
油産出、輸送もしくは利用の地のすぐ近くに存在する、
遺留水または塩水のような比較的多量の溶解固形分を有
する水なども含まれる任意の水であり得る。水性相はま
た、メタノール／水、エタノール／水あるいはその他の
低級アルコール／水混合物のようなアルコール／水混合
物であり得、そしてさらに抗腐食剤、抗汚濁剤または燃
焼改良剤などのような添加剤を含み得る。水−中−油型
エマルジョンは好ましくは約６０／４０〜約８０／２０
の油／水比、そしてさらに好ましくは約６５／３５〜約
７５／２５の油／水比で含むものである。水−中−油型
エマルジョンの形成において、特定の輸送または利用要
件に適するものへと満足なエマルジョン特性を維持する
一方、できるだけ少量の界面活性剤パッケージを使用す
ることが経済的に望ましい。第６．１節の界面活性剤パ
ッケージは、約１：３５〜約１：２０，０００の界面活
性剤パッケージ：炭化水素の重量比において用いられ得
る。用いられるこの比率は、乳化される炭化水素の種類
および／または乳化する目的に依存し得る。水−中−油
型エマルジョン形成は、多数の好ましい手段によって導
びかれ得る。例えば、界面活性剤パッケージの有効量を
含む水性相が、好ましい混合装置にかけられる直前に計
量注入により炭化水素相へ接触されることができる。計
量は、好ましくは、所望する炭化水素／水比が比較的一
定に保たれるように維持される。ポンプ装置、インライ
ン定常混合器［ｉｎ−ｌｉｎｅ ｓｔａｔｉｃ ｍｉｘ
ｅｒ］またはコロイドミルなどのような混合装置は、乳
化を引き起すために十分な攪拌を与えるために用いられ
得る。より特定の例として、残油の輸送または利用に関
し、約３０％（ｖ／ｖ）の水性相中の加熱残油を、第
６．１節の界面活注剤パッケージの１つを用いて、精油
所の減圧蒸留装置に存在する際に乳化することが可能で
ある。６．３．１ 高温における予め細霧化された燃料の形成 いくつかの低比重残滓性炭化水素類は、極端に粘稠であ
り、そしてこれらを取扱うに十分な流体とするため非常
に高い温度を必要とする。このような炭化水素類は、２
１２°Ｆで約１０００ｃｐ以上である粘度により特徴づ
けられる。このように高い温度を維持することは、これ
らの炭化水素類の長期貯蔵および輸送に経済的に適さな
い。またこれらの粘性炭化水素類を多くのより軽質の油
（カッターストック）と調合することは、取扱うことの
できる粘度を達成するために必要とされるより軽質な油
の量かあるいはより軽質の油の均質な調合をなさせない
粘性炭化水素の好ましからざる特性のいづれかの原因で
経済的に好ましくないものとなる。本発明は、極度に粘
稠な炭化水素を取扱うための新しいアプローチを、予め
細霧化された燃料を形成するためのこのような炭化水素
の水中へ安定な分散によって提供するものである。予め
細霧化された燃料の形成は、粘性炭化水素が流体となる
ように該粘性炭化水素を高温へ加熱することにより達成
される。この加熱炭化水素相は、第６．１節で述べたよ
うな適当な界面活性剤および／または安定剤を含有して
いる水性相と接触させられる。予め細霧化された燃料の
成功裡な形成を達成するための重要なポイントは、水性
相に蒸発をなさせないように導入過程全般を通じた圧力
の維持である。適当な圧力、すなわち水性相中の水の沸
騰を阻止するために必要とされる圧力よって、水性相は
液体状態をとどめ、これにより連続水相中への炭化水素
相の安定な分散をなさせる。得られた加熱状態の予め細
霧化された燃料は、適当な熱交換器を用いて迅速に冷却
されるため、予め細霧化された燃料の出口温度が大気圧
において水性相の気化温度より低いものである。あるい
はこれに代えて、圧力が減少されそして混合物が予め細
霧化された燃料中に含まれる水の部分をフラッシングす
ることにより冷却される。６．３．２ 熱分解炭化水素排出物を用いての予め細霧
化された燃料の形成 精製工業において一般に知られているように、熱分解装
置の排出物より得られる残滓性炭化水素類は一般的では
ない問題を有している。高比重炭化水素のより多くの量
を得る操作において必要とされる極度の条件は、独持な
非混合性の留分への分離の可能性が必常に大きな残留物
をもたらす。この現象の起こる理由は十分明らかなもの
ではないが、アスファルテンなどのような高分子量成分
の不安定化が一因となっていると考えられている。この
ような炭化水素類が第６．３節で述べられたような予め
細霧化された燃料の形成に用いられる際、得られる水−
中−油型エマルジョンは、静置の短い時間の後に３つの
相に分離する。これらの層は低ＡＰＩ比重炭化水素底部
相、水／界面活性剤中間相および高 ＡＰＩ比重炭化水
素上部相よりなるものである。特定な理論により結合あ
るいは拘束されることを求めることなく、分離は、「粘
着性のある状態」およびオストワルド熱成現象［Ｏｓｔ
ｗａｌｄ ｒｉｐｅｎｉｎｇ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ］の
双方に帰するものである複合相互作用の発現に十分な時
間を許すものである、この予め細霧化された燃料のゆっ
くりとした冷却により起るものであることを本発明者ら
は理論立てた。分離へ向かう傾向は適当な熱交換器の使
用あるいは炭化水素の軟化点よりも少なくとも約１００
°Ｆ低い温度へのこの新しく形成された予め細霧化され
た燃料を迅速に急冷する方法によって減少され得る。水
−中−油型エマルジョンの混合装置に存在する際の迅速
な急冷によって、時間の経過によって分離するものでは
ない安定した予め細霧化された燃料が達成される。さら
に加熱された予め細霧化された燃料の迅速な急冷は、上
記した複合相互作用が起こるのに十分な時間を許さない
ことが理論づけられた。６．３．３ スラリーの予め細霧化された燃料との混合 液体燃料のｂｔｕ（英国式燃料単位）含有量を高めるた
めの経済的方法は、低軟化点燃料中へ高軟化点の炭化水
素性原料（例えば、石炭、コークス、ＲＯＳＥ残油等）
を加入させることにより達成される。これは通常高軟化
点炭化水素を非常に小さな粒子（通常直径約１００μ
ｍ）を形成するように粉砕しそして次に、液体燃料中へ
この固体粒子を分散させることにより行なわれる。しか
しながら液体中の固体の分散は、増加した粘度などのよ
うな好ましからざる特性を有する燃料の製造という結果
に終わる。高軟化点の炭化水素性原料（例えば石炭、コ
ークス、ＲＯＳＥ残油等）を経済的に利用する新しい方
法は、これらを予め細霧化された燃料中へ加入すること
により達成される。これは、最初に、高軟化点の物質を
非常に微細な粒子（通常約３０μｍ未満）に粉砕し、そ
して次に該粒子を予め細霧化された燃料に適合する界面
活性剤パッケージを含有する連続水性相へ分散させるこ
とによりスラリーを形成することにより行なわれる。分
散された粒子のスラリーは適当な比率で、スラリーを形
成するために用いられたもの以外の炭化水素により調製
された予め細霧化された燃料と混合される。このスラリ
ーの予め細霧化された燃料との混合は、混合される前の
スラリーもしくは予め細霧化された燃料よりも低い粘度
を有する液体燃料を提供する。スラリー／予め細霧化さ
れた燃料混合物において観察される減少された粘度の理
由は十分明らかにされてはいないが、特定の理論により
結合あるいは拘束されることを求めることなく、本発明
者らは、粒子から粒子への相互作用の低減がその一因と
なっていることと考える。６．３．４ きれいな燃焼用の予め細霧化された燃料を
得るための高粘性炭化水素の乳化 いかなる特定の理論により拘束あるいは限定されること
を求めることなく、出願人は、ここに記載の予め細霧化
された燃料の燃焼により達成された微粒子放出物の低減
が水−中−炭化水素エマルジョン中の炭化水素相の粒子
または液滴の大きさに関連することを理論だてる：一般
的に言って、粒子径が小さくなればなる程、燃焼がきれ
いになる。次のパラメーターは、粒子径低減に最も大き
な衝撃を与えるものであると確認された：炭化水素粘度
（温度）、界面活性剤特性（界面張力、溶解性等）、界
面活性剤処理割合（表面積保護）、エナージー入力（剪
断）および水温（界面活性剤易動度）。少なくとも５０
μｍおよび好ましくは２０μｍもしくはそれ以下に粒子
径を低減することが好ましい。説明として、熱分解でガ
ス油からエチレン製造時に製造された副産物である熱分
解ピッチ（シェル オイル コーポレーション）で作ら
れた水−中−炭化水素エマルジョンの粒子径特性につい
て研究した。炭化水素：水＝７０：３０でエマルジョン
を形成した。使用した界面活性剤は、４７．２４重量％
のＥＯＰＯＥＯブロックコポリマー［プルロニックＦ３
８（バスフ ワイアンドット コーポレーション］、２
１．３８重量％の１５０のエトキシ基を有するジノニル
フェノール［ＤＮＰ１５０（ケマック コーポレーショ
ン）］、２１．３８重量％の４０のエトキシ基を有する
モノノニルフェノール［タージトールＮＰ−４０（ユニ
オン カーバイト コーポレーション）］および変性リ
グニン［インダリンＡＴ（ウエストバコ コーポレーシ
ョン）］から構成されるものであった。エマルジョン
は、炭化水素と水性相をＧ−１０シャーロット コロイ
ド ミル［Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｍｉ
ｌｌ］に供給して形成した。炭化水素粘性の粒子径に対
する影響は、エマルジョン形成前に炭化水素相の入口温
度を変化させて研究した。界面活性剤パッケージは、界
面活性剤／炭化水素を１／２５０（ｗ／ｗ）の処理割合
で使用した。水相の入口温度は、８３〜８５°Ｆであっ
た。生産レートは、２ｇｐｍで、ミルの間隙は０．０３
５インチであった。許容可能な粒子径（約５０μｍまた
はそれ以下）は、２００°Ｆ（２，３１０ｃｐ）〜２９
０゜Ｆ（１００ｃｐ）の炭化水素温度範囲に渡って達成
された。最大容量画分用の最小粒子径（約２０μｍまた
はそれ以下）は、２３０°Ｆ（６１０ｃｐ）〜２５０°
Ｆ（３１０ｃｐ）の炭化水素温度内で生じた。界面活性
剤濃度の粒子径に対する影響は、界面活性剤処理割合を
変更することにより研究した。コロイドミルに対する炭
化水素および水性相の入口温度は、それぞれ２５０°Ｆ
および８０°Ｆであった。生産レートは、２ｇｐｍでミ
ルの間隙は０．０３５インチであった。界面活性剤／炭
化水素が１／４５０（ｗ／ｗ）程度の処理割合は使用し
得るが、最大容量画分用の最大粒径（約２０μｍまたは
それ以下）は１／１２５またはそれ以上の処理割合で得
られた。処理割合は、制御用粒子径の測定では最も臨界
的な変数の一つであることが認められた。入口水温の粒
子径に対する影響を測定するために行なった試験におい
て、特別の試験条件のもとで明確なまたは重要な相関関
係が存在しないことが示された。その条件は次のようで
あった：入口水混８０°Ｆ，１０３°Ｆおよび１１８°
Ｆ、入口炭化水素温度２５０°Ｆ、界面活性剤／炭化水
素の処理割合は１／１２５（ｗ／ｗ）、生産レート２ｇ
ｐｍ、間隙０．０３５インチ。レオロジー的添加物の粒
子径に対する影響は、０．１５％で粘性改質剤［キサン
タン（ｘａｎｔｈａｎ）例えばプフィッツァーからのフ
ロッドリル−Ｓ（Ｆｌｏｄｒｉｌｌ−Ｓ）］を界面活性
剤／炭化水素を１／１２５〜１／２６５（ｗ／ｗ）に変
化する界面活性剤処理割合で水性相に加えて研究した。
入口炭化水素および水温は、それぞれ２５０°Ｆおよび
８０°Ｆであった。生産レートは、２ｇｐｍであり、隙
間は０．０３５インチであった。粘性改質剤を加える
と、与えられた界面活性剤濃度で粒子径において約３０
％の総降下を生じた。水性相経由で追加粘性を導入する
ことにより、炭化水素／水混合物がより小さな粒子径を
生ずるようにより大きなエナジー入力（即ち、より剪断
すること）経験することは示される。６．４ エマルザン安定化炭化水素ゾルの特性 水−中−炭化水素エマルジョンの炭化水素液滴は製造過
程において通常表面へと上昇し、そして水性相上に「浮
く」こととなる。これはクリーミングとして公知であ
り、また炭化水素相の密度が水性相のそれよりも低いた
めおよび分散された相における該液滴がブラウン運動に
より安定化されるには大きすぎるためにもたらされるも
のである。「クリーム」が与えられた時間の間乱されな
いものをとどめている場合、液滴は合体し、２つの分離
した相へ発展することとなる。エマルザン、特にα−エ
マルザンは合体の阻止においてきわめて有効であり、そ
して「クリーム」中のエマルザン安定化液滴は水性相中
へ容易に再分散し得る。エマルジョン安定性を制御する
主な要因は、静電（帯電）効果および立体効果である。
エマルザン類の特性は、これらの機構の最適な開拓に役
立つものである。これらの大きな分子量およびかなり特
異的な三次元構造は、炭化水素／水界面の有効な被覆を
もたらすものである。これは隣接する液滴が衝突した際
の油の油への接触を効果的に阻止するものである。同時
に、エマルザン類のポリアニオン性状態は、斥力を生み
そして炭化水素液滴間における衝突頻度を顕著に減少さ
せるものである負に帯電したエマルジョン液滴の表面を
もたらす。加えて、水相における多分子性エマルザンミ
セルの不存在および炭化水素相におけるエマルザン溶解
性の欠除は、油／水界面へのエマルザン分子の効果的な
移動および付着をもたらす。エマルジョン安定化に関す
る最終的な化学的要求はこれにより非常に小さなものと
なりそして油滴の大きさ、すなわち望まれる界面的領域
に直接関係するものとなる。エマルザン類が既存のエマ
ルジョン安定剤を超えて与える利点は、以下に要約され
る。炭化水素ゾルにおいて、エマルザンは油／水界面の
みに卓越的に存在し、本質的に水相中および油相中のい
ずれにも数え得るエマルザンは見出すことができない。
過剰な水の存在においても、非常にわずかの量のエマル
ザンが要求されるのみである。エマルザン安定化炭化水
素ゾルは、約１：４よりも低い水：油比においても、油
−中−水型エマルジョンへの転化を効果的に阻止するも
のである。これはエマルザンの油中における不溶性に一
部よるところであり、またエマルザン分子の特異的三次
元構造に一部帰因するものである。６．５ 炭化水素類の調合 いくらかの場合において、炭化水素類は従来の製造方法
に関して粘稠すぎるものであり、また安定な予め細霧化
された燃料中へ取込まれるのに不都合なものとしてしま
う特徴（すなわち、低比重、過剰なパラフィン、芳香族
および／またはアスファルテン含量など）を有するもの
である。製造のために粘度を低減するまたは好ましくな
い特徴を軽減するひとつの方法はこの好ましくない炭化
水素を好ましいものを有する炭化水素と調合することで
あり、これは予め細霧化された燃料の形成に適した特性
を有する炭化水素をもたらすことになる。この方法にお
いて、その他の点で使用不可能な炭化水素は使用可能な
形態へと「調整」され得る。６．６ 炭化水素ゾルの輸送および利用 炭化水素ゾルは、これらがバイオ乳化剤を含有している
ゆえに、タンカー、バージにおいておよびより重要なこ
とには標準的非加熱パイプライン網を含む従来のパイプ
ラインを通してこれらを輸送することを許容する特性を
有している。特にパイプライン化のために重要である、
炭化水素ゾルにより示される特性はとりわけ、低減され
た粘度、比較的剪断速度の高い条件においてもなされる
合体に対する安定性、高含塩性水性相での適合する形
成、および非腐食性状態である。約６０°Ｆでの約５０
０ｃｐ未満の粘度を有する炭化水素ゾルは、許容される
流速およびほどよい圧力低下で、油の輸送のための遠心
ポンプの経済的使用をなさせ得るものである。パイプラ
イン化の目的のため、約１：１００〜約１：５，０００
の範囲内の比率において変えられる最小有効濃度で第
６．１節の界面活性剤パッケージを使用することが望ま
しい。炭化水素ゾルは非加熱貯蔵タンクにおいて貯蔵さ
れ得、そして均質性を維持するために攪拌が、ここにお
いて任意的に与えられ得る。これらのものの目的地へ輸
送された場合、もし望まれるならば炭化水素ゾルは解乳
化され得る。より重要なことは、炭化水素ゾルは他の予
め細霧化された燃料と同様に、脱水処理することなく、
直接可燃性燃料として利用することができる。これら
は、現在、第６号重油、すなわちいわゆるバンカーＣ重
油、を発火させるのに用いられている燃焼装置、とりわ
け、蒸気ボイラ、加熱システム、もしくは溶鉱炉におい
て使用され得るものである。炭化水素ゾルは、他の予め
細霧化された燃料の場合と同じように、燃料コスト、貯
蔵コストおよび原料取扱コストを低くすることによって
高額でないプラント操作を潜在的に許容するものとな
る。炭化水素ゾルおよびその他の予め細霧化された燃料
は、その状態によって第２号またはそれより高い等級の
燃料の置換物として適用され得る。利用前の長い貯蔵期
間または長い距離にわたる輸送が要求されない場合に
は、炭化水素ゾルにより示される安定性はより臨界的で
ないものとなる。短い距離の輸送または現地的利用が計
画される場合には、バイオ乳化剤安定化エマルジョンを
形成することは必ずしも必要ではない。さらに、燃焼を
容易とするために安定化されたエマルジョンを形成する
ことは必ずしも必要ではない、すなわちエマルジョン安
定性は通常良好な燃焼特性には要求されない。それゆえ
燃焼に適した予め細霧化された燃料は、１つの化学界面
活性剤のみで、または化学界面活性剤を組合せて調製さ
れた第６．１節に述べたような界面活性剤パッケージを
用いて粘性炭化水素を乳化して調製され得る。例えば、
７０／３０の第６号重油／水エマルジョンは、等重量比
の非イオン性化学界面活性剤とアニオン性化学界面活性
剤とにより構成される界面活性剤パッケージを用いて調
製され得、そして得られた水−中−油型エマルジョン
（これもまた予め細霧化された燃料と呼ばれる。）は直
接燃焼させることが可能である。７．実施例 ７．１ バイオ乳化剤の調製 ７．１．１ 工業級α−エマルザンの調製 米国特許第４，３９５，３５４号（関連により編込まれ
る。上記）に詳述されているように、エタノールにおけ
る発酵の間にアシネトバクター・カルコアセチカスＡＴ
ＣＣ ３１０１２により産出されたα−エマルザン類
は、公知のバイオ乳化剤である。下記に述べる実験にお
いて使用される該α−エマルザン類は２つの方法のいず
れかを用いて調製された、工業級の（そうでなければ別
の方法で指定されたものである）物質であった。いずれ
の調製方法も酵素処理および乾燥を含んでいるが、これ
らの段階が行なわれる順序が異なっていた。一方の方法
によると、エタノール媒体におけるアシネトバクター・
カルコアセチカスＡＴＣＣ３１０１２の発酵より得られ
たα−エマルザン類を含有する遠心分離化（約９０％の
細胞を取去った）発酵ブロスがドラムにて乾燥されそし
て得られた物質が使用前に以下の方法によって処理され
た。物質、すなわち工業級α−エマルザンの１０重量％
懸濁液が脱イオン水において調製され、そして連続的に
攪拌しながら５０°〜６０℃へ加熱した。懸濁液のｐＨ
は、５０重量％水酸化ナトリウム（所望ならば希釈され
る。）を添加することでｐＨ８．５へと調整された。プ
ロテアーゼ酵素（ノボ インダストリーズ［ＮＯＶＯ
Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ］製、１．５Ｍ アルカラーゼ）
が１部（プロテアーゼ）：５００部（固形α−エマルザ
ン）の値で添加された。この混合物は攪拌しながら約３
時間、５０°〜６０℃に保たれた。反応混合物を遠心分
離後視認できる沈澱性エマルザンの不在によって判断し
て、反応は完全に進行させた。酵素処理の完了の後に、
反応混合物はプロテアーゼを変性させそしてその活性を
失活するために約７０℃へ上げられた。溶液は室温まで
が却され、そして保存剤であるコーサン ＰＭＡ−３０
［ＣｏｓａｎＰＭＡ−３０］（コーサン コーポレーシ
ョン［Ｃｏｓａｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ］）が１部
（コーサン）：５００部（α−エマルジョン溶液）の値
で添加された。 もう一方の方法によると、α−エマル
ザンの酵素処理は、以下の調書に従いドラムによる乾燥
の前に行なわれた。エタノール媒体においてのアシネト
バクター・カルコアセチカスＡＴＣＣ３１０１２の発酵
により得られたα−エマルザンを含有する発酵ブロス
は、約９０％の細菌細胞を除去するために遠心分離にか
けられた。遠心分離したブロスに、プロテアーゼ酵素
（前記のものと同じ。）が１グラム（プロテアーゼ）：
５００単位／ミリグラム（比乳化活性度）（ここにおい
て比乳化活性度の１単位／ミリグラムは、１：１容量比
のへキサデカン／２−メチルナフタレン１ｍｌおよびト
リス−マグネシウム緩衝液７．５ｍｌを含んでなる標準
炭化水素混合物を用いての１００ケレット吸収単位を得
るものであるバイオ乳化剤のミリグラム当りの乳化活性
度の量として定義される。）の割合で添加された。プロ
テアーゼ反応は、上記に述べるようにして完了するまで
進行された。プロテアーゼ処理化遠心分離化ブロスは、
次にα−エマルザンの１０％（ｗ／ｖ）へと蒸発され
た。このスラリーは噴霧され乾燥され、そして得られた
物質はまた、工業級α−エマルザンと呼ばれた。７．１．２ アシネトバクター・カルコアセチカスバイ
オ乳化剤の付加的な調製 アシネトバクター・カルコアセチカスＡＴＣＣ ３１０
１２の発酵がエタノールにおいて、米国特許第４，３９
５，３５４号において論述されるようにして行なわれ
た。得られたブロスの以下の画分は界面活性剤パッケー
ジを調製するために用いられた；全ブロス、上澄液、細
胞、酵素処理全ブロス、酵素処理上澄液、酵素処理細胞
（なお酵素処理は、上記第７．１．１節の２番目の方法
において述べたものと同様にして行なわれた。）、均質
化細胞、加熱細胞およびいわゆる「ミリポア エマルザ
ン」。ミリポア エマルザンは細胞を除去するために全
ブロスをミリポア フィルター［Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ
ｆｉｌｔｅｒ］にかけ、続いて酵素処理（上記に述べ
た）および限外濾過を行なうことにより調製される。先
述の調製物は、液体あるいは湿潤形態において使用され
た。ミリポアエマルザン試料は、界面活性剤パッケージ
に使用される前にさらに重炭酸アンモニウムに対して透
析されそして凍結乾燥された。ソープストック［ｓｏａ
ｐ ｓｒｏｃｋ］におけるアシネトバクター・カルコア
セチカスＡＴＣＣ ３１０１２の発酵により得られた全
ブロスおよび酵素処理全ブロス（米国特許第４，２３
０，８０１号（関連により編込まれる、上記）において
述べられたものと同様の条件下で行なった。）がまた用
いられた。アシネトバクター・カルコアセチカス ＮＳ
−１（ＮＲＲＬ Ｂ−１５８４７）が、米国特許第４，
３９５，３５４号において述べられたものと同様の条件
下で、発酵器中でエタノール媒体において培養された。
全ブロスおよび酵素処理全ブロスが界面活性剤パッケー
ジを調製するために用いられた。アシネトバクター・ア
ルコアセチカス菌株ＮＳ−４（ＮＲＲＬ Ｂ−１５８４
８）、ＮＳ−５（ＮＲＲＬ Ｂ−１５８４９）、ＮＳ−
６（ＮＲＲＬ Ｂ−１５８６０）およびＮＳ−７（ＮＲ
ＲＬ Ｂ−１５８５０）が、米国特許第４，３９５，３
５４号に述べられるように、２％エタノール媒体中で振
とうフラスコ培地において３日間培養された。酵素処理
全ブロス試料は、ＮＳ−４、ＮＳ−５およびＮＳ−７の
培地から調製された。酵素処理上澄液試料は、ＮＳ−
４、ＮＳ−５、ＮＳ−６およびＮＳ−７の培地から調製
された。これらの調製物はまた界面活性剤パッケージを
形成するために用いられた。７．２ 粘性炭化水素特性 ７．２．１ ボスカン原油 下記に述べる実験において使用されるボスカン［Ｂｏｓ
ｃａｎ］原油は、西ベネズエラの油田より産出された重
質原油である。この原油の特性、すなわち比重、ＡＰＩ
比重（゜ＡＰＩ）、パラフィン含量（重量％）、芳香族
含量（重量％）、アスファルテン含量（重量％）および
温度（華氏）に対する粘度（センチポイズ）特性が実験
的に測定され、そして第７表に要約される。パラフィ
ン、芳香族およびアスファルテン含量は、下記第７．
２．１２節に述べる方法により測定された。 ７．２．２ テキサス ファイヤフロッド原油 下記に述べる実験に用いられるテキサス原油は東テキサ
ス（テキサス州 クイットマン［Ｑｕｉｔｍａｎ，Ｔ
Ｘ］）の油田より火攻法［ｆｉｒｅｆｌｏｏｄｍｅｔｈ
ｏｄ］により産出されたものである。この原油の特性、
すなわち２６℃での比重〔ＡＳＴＭ Ｄ１２１７−８
１〕、ＡＰＩ比重、パラフィン含量、芳香族含量および
温度に対する粘度特性が、下記第７．２．１２節に述べ
るように実験的に測定され、そして第８表に要約され
る。 ７．２．３ 第６号残滓性試験重油 第７．５節において述べる実験に用いられる第６号残滓
性重油がエムアイティー エネルギー ラボラトリー
［ＭＩＴ Ｅｎｅｒｇｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ］（マ
サチューセッツ州 ケンブリッジ）より得られた。この
残滓性重油の特性、すなわちその比重、ＡＰＩ比重、パ
ラフィン含量、芳香族含量、アスファルテン含量および
温度に対する粘度特性が実験的に測定され、そして第９
表に要約された。パラフィン、芳香族およびアスファル
テン含量は下記第７．２．１３節に述へるようにして測
定された。 ７．２．４ ユニオンカットバックタール 下記に述べる実験において用いられるユニオン［Ｕｎｉ
ｏｎ］カットバックタールは取扱いを容易とするために
カッターストックと混合されたカリフォルニア残油であ
る。このタールの特性、すなわちその比重、ＡＰＩ比
重、パラフィン含量、芳香族含量、アスファルテン含
量、灰分含量および温度に対する粘度特性が実験的に測
定されそして第１０表に要約された。パラフィン、芳香
族およびアスファルテン含量は下記第７．２．１３節に
述べる方法により測定された。 ７．２．５ カリフォルニア減圧残油 下記に述べる実験において用いられるカリフォルニア減
圧残油は、カーン カンティ［Ｋｅｒｎ Ｃｏｕｎｔ
ｙ］原油から得られるそしてカリフォルニア精油所によ
り与えられる減圧残油である。この残油の特性、すなわ
ちその比重、ＡＰＩ比重、パラフィン含量、芳香族含
量、アスファルテン含量および温度に対する粘度特性が
実験的に測定され、そして第１１表に要約された。パラ
フィン、芳香族およびアスファルテン含量は下記第７．
２．１３節において述べる方法によって測定された。 ７．２．６ オクラホマ減圧残油 下記に述べる実験において用いられるオクラホマ減圧残
油はある大陸中央部精油所から得られた減圧残油であ
る。この残油の特性、すなわちその比重、ＡＰＩ比重、
パラフィン含量、芳香族含量、アスファルテン含量およ
び温度に対する粘度特性が実験的に測定されそして第１
２表に要約された。パラフィン、芳香族およびアスファ
ルテン含量は下記第７．２．１３節において述べる方法
により測定された。 ７．２．７ 接触水素化残油（Ｈ−ＯＩＬ） 下記に述べる実験において用いられるＨ−ＯＩＬは、残
油が接触水素化されるプロセスにより得られたものであ
る。この残油はルイジアナ州の精油所から得られたもの
である。この残油の特性、すなわちその比重、ＡＰＩ比
重、パラフィン含量、芳香族含量、アスファルテン含量
および温度に対する粘度特性が実験的に測定されそして
第１３表に要約された。パラフィン、芳香族およびアス
ファルテン含量は下記第７．２．１３節において述べる
ようにして測定された。 ７．２．８ ＲＯＳＥ残油 下記に述べる実験において用いられるＲＯＳＥ残油は、
減圧残油から残存する軽質留分を抽出するものである ＲＯＳＥ（残油超臨界抽出［Ｒｅｓｉｄｕｕｍ Ｏｉｌ
Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｅｘｔｒａｃｔｉｏ
ｎ］）プロセスにより得られるものである。この残油の
特性、すなわちその比重、ＡＰＩ比重、パラフィン含
量、芳香族含量、アスファルテン含量および温度に対す
る粘度特性が実験的に測定され、そして第１４表に要約
された。パラフィン、芳香族およびアスファルテン含量
は、下記第７．２．１３節において述べる方法により測
定された。 ７．２．９ ジャーマンビスブレーカー残油 下記に述べる実験において用いられるジャーマンビスブ
レーカー［Ｇｅｒｍａｎ ｖｉｓ−ｂｒｅａｋｅｒ］残
油は、減圧残油の熱分分解によって得られたものであ
る。ビスブレーカーは、ドイツ連邦共和国に所在の精油
所からのものであった。この残油の特性、すなわちその
比重、ＡＰＩ比重、パラフィン含量、芳香族含量、アス
ファルテン含量および温度に対する粘度特性が実験的に
測定されそして第１５表に要約された。パラフィン、芳
香族およびアスファルテン含量は下記第７．２．１３節
において述べる方法によって測定された。 ７．２．１０ テキサスビスブレーカー残油 下記において述べるテキサスビスブレーカー［Ｔｅｘａ
ｓ ｂｉｓ−ｂｒｅａｋｅｒ］残油は、減圧残油の熱分
解によって得られたものである。ビスブレーカー残油
は、テキサスに所在する精油所からのものであった。こ
の残油の特性、すなわちその比重、ＡＰＩ比重、パラフ
ィン含量、芳香族含量、アスファルテン含量および温度
に対する粘度特性が実験的に測定され、そして第１６表
に要約された。パラフィン、芳香族およびアスファルテ
ン含量は下記第７．２．１３節において述べる方法によ
り測定された。 ７．２．１１ 熱分解ピッチ 下記第７．６節に記載の微粒子放出低減試験において使
用された熱分解ピッチは、ガス油を熱分解してエチレン
を産出するエチレンリフォーマーから得た。熱分解ピッ
チは、シェル オイル コーポレーションから提供され
た。この残滓物質の特性、即ちその比重、流動点、軟化
点、パラフィン含量、芳香族含量、アスファルテン含量
および温度に対する粘度が実験的に測定され、第１７表
に要約された。ピッチそのままと乳化ピッチの特性の比
較を第１８表に示す。 ７．２．１２ 炭化水素特性の測定方法 温度に対する粘度特性は、油を第７〜１３表および第１
５〜１６表の示される温度へと加熱し、レオマト３０
［Ｒｈｅｏｍａｔ ３０］レオメーター（コントラーベ
ス エイジー［Ｃｏｎｔｒａｖｅｓ ＡＧ］）における
粘度を３０ｓｅｃ^−１の近似剪断速度で測定することで
得られた。前記実施例のいくつかの油のパラフィン含量
および芳香族含量は、油が、ｎ−ヘプタンおよび塩化メ
チレンにおける炭化水素溶解度に基づき留分へと分別さ
れる方法によって測定された。パラフィン含量はｎ−ヘ
プタンに溶解する炭化水素留分として定義される。芳香
族含量は塩化メチレンに溶解する炭化水素留分として定
義される。用いられた材料は以下の通りである；０．１
ミリグラム（ｍｇ）精度の化学天秤、５００ミリメータ
ー（ｍｍ）ビューレットタイプ クロマトグラフィーカ
ラム、容器重量をはかった収集フラスコ群、試薬級塩化
メチレン、ｎ−ヘプタン（９９モル％）およびアルミナ
吸収剤。このアルミナは３１０℃に設定したオーブン中
で１２〜１４時間加熱することで活性化された。アルミ
ナはデシケーター中で冷却されそして使用まで密封容器
に入れて保存した。全部の３／４充填されたクロマトグ
ラフィーカラムが使用された。分離は、試料油の５００
〜１０００ｍｇ（±０．１ｍｇ）の定量的計量によって
行なわれた。粘性油は、テッシュペーバーで作られた試
料パッチ中において計量され、そして続いてカラムへと
移された。（粘稠でない油は、通常直接カラム中におい
て計量される。）カラムへの試料油の導入の後、２００
〜２５０ｍｌのｎ−ヘプタンがカラムを通して流され
た。溶剤は、アルミナ充填物を過剰にかき乱さない方法
において添加されることが好ましい。溶離剤は、容器重
量をはかった蒸発フラスコ中に集められた。すべてのｎ
−ヘプタンがカラムを通して流された後、最初の蒸発フ
ラスコは次の容器重量をはかったフラスコととりかえら
れた。次に塩化メチレンがカラムに導入されカラムを通
して流された。集められた溶離剤はそれぞれのフラスコ
から減圧蒸発およびこれに続く適当な安全な予防措置に
より除去された。乾燥フラスコは再計量されそして試料
油の最初の重量に基づいてパラフィンおよび芳香族の百
分率が算出された。すべての試料は、２度づつ行なわれ
た。比重は、試料油の測定容積を計量し、そして油の質
量の同容積の水の対する比を計算することにより測定さ
れた。ＡＰＩ比重は次に一般式： により比重から計算された。７．２．１３ アスファルテン含量を包含する、炭化水
素特性の測定方法 実施例７．２．１、７．２．３ないし７．２．１０の炭
化水素を特徴ずけるために用いられる方法は、第７．
２．１２節のものと本質的に同様のものである。しかし
ながら炭化水素類のパラフィンおよび芳香族含量に加え
てアスファルテン含量を測定するために新しい手法が用
いられた。これは以下に詳述される。試料炭化水素のパ
ラフィン、アスファルテンおよび芳香族含量は、炭化水
素がｎ−ヘプタン中に分散され、アスファルテン分が濾
過により除去されそして残留成分がｎ−ヘプタンおよび
塩化メチレンにおける溶解度に基づいて分離されるもの
である方法により得られた。アスファルテン画分（沈澱
物）はｎ−ヘプタンにおける炭化水素の分散体より濾別
される。パラフィン画分は、ｎ−ヘプタンに溶解する部
分である。芳香族画分は、塩化メチレンに溶解する部分
である。用いられた材料は以下の通りである：０．１ミ
リグラム（ｍｇ）精度の化学天秤、調合器（オステリザ
ー ギャラクシー １４［Ｏｓｔｅｒｉｚｅｒ Ｇａｌ
ａｘｙ １４）と５００ｍｌマーソン［Ｍａｒｓｏｎ］
瓶に適合するブレード群、予め計量されたワットマン１
号紙［Ｗｈａｔｍａｎ ＃１ ｐａｐｅｒ］、漏斗、回
転蒸発装置、５００ミリメーター（ｍｍ）ビューレット
タイプ クロマトグラフィーカラム、容器重量をはかっ
た収集フラスコ群、試薬級塩化メチレン、ｎ−ヘプタン
（９９モル％）およびアルミナ吸収剤。アルミナは、オ
ーブン中で３１０℃で約１２〜１４時間加熱することで
活性化された。このアルミナは冷却されそして使用する
まで密封容器中にて保存された。全量の３／４充填され
たクロマトグラフィーカラムが使用された。１〜２ｇの
炭化水素試料がｎ−ヘプタン１００ｍｌを含むマーソン
瓶に定量的に加えられた。最大速度で１〜２分間調合し
た後、この瓶およびその内容物はさらに加えられたｎ−
ヘプタン１００ｍｌで洗浄された。分散した試料は、ワ
ットマン１号紙を通して濾過されそして濾液は三角フラ
スコ中に集められた。カラムへの濾液の導入の後に、流
出液が容器重量をはかった蒸発フラスコ中に集められ
た。ｎ−ヘプタンが完全に溶出された後、塩化メチレン
２００ｍｌがカラムに加えられそして溶出物質が他の容
器重量をはかった蒸発フラスコ中にカラムが乾燥するま
で集められた。溶離溶剤は、溶剤に適当な温度で回転減
圧蒸発器を用いて除去された。予め計量された紙および
フラスコは、再計量されて、そしてアスファルテン、パ
ラフィンおよび芳香族の百分率が試料の最初の重量に基
づいて計算された。個々の試料は２度づつ行なわれた。
パラフィン、芳香族およびアスファルテン含量に関して
前記の表に表わされるすべての百分率は、比較の目的の
ために１００％回収率に調整されたものである。７．３ 粘度減少実験 ７．３．１ 界面活性剤パッケージおよび炭化水素のエ
マルジョン化 ボスカン原油を効果的に乳化するために用いられた５つ
の界面活性剤パッケージの組成が第１９表に示される。
用いられたα−エマルザンは、第７．１．１節において
述べられた最初の方法により調製された工業級α−エマ
ルザンであった。化学界面活性剤、タージトール １５
−Ｓ−Ｘ〔Ｔｅｒｇｉｔｏｌ １５−Ｓ−Ｘ］（ここで
Ｘはエチレンオキサイドのモル数を表わす。）、タージ
トールＴＭＮ−６、タージトール ＮＰ−４０（以上、
ユニオン カーバイトコーポレーション製）、トリトン
Ｘ−１１４［Ｔｒｉｏｎ Ｘ−１１４］（ローム ア
ンド ハース カンパニー［Ｒｏｈｍ ＆ Ｈａｓｓ
Ｃｏ．］製）およびアルフォニック １４１２−Ａ［Ａ
ｌｆｏｎｉｃ １４１２−Ａ］（コノコ［Ｃｏｎｏｃ
ｏ］製）は、市販のものとして得られた。エマルジョン
は、ある意味でエマルジョン中への空気のビーティング
［ｂｅａｔｉｎｇ］を防止する低速にてオステリザー
ギャラクシ１４調合器中で形成された。脱イオン水に対
するボスカン原油の比は７０：３０容量比（ｖ／ｖ）で
あった。界面活性剤パッケージは１：２５０〜１：２，
０００（界面活性剤パッケージ：油、重量比（ｗ／
ｗ）。）の範囲にわたって効果的に用いられた。α−エ
マルザン１５％、タージトールＮＰ−４０ ４２．５％
およびアルフォニック１４１２−Ａ ４２．５％よりな
る界面活製剤パッケージが、ボスカン原油に対して用い
られる好ましい界面活性剤パッケージであると考察され
た。油２０００部当りこの界面活性剤パッケージ１部で
形成されたエマルジョン（７０／３０、ボスカン原油／
脱イオン水）は、少なくとも３週間にわたり安定であり
かつ低減された粘度を維持することが観察された。加え
て、この界面活注剤パッケージは７０／３０のボスカン
原油／水エマルジョンを、油２０，０００部当り１部と
いう低い処理率で形成するために用いられた。 一般的種類の原油を効果的に（単独もしくは組合せて）
乳化したその他の界面活性剤は、アスフォニック１０１
２−６０（コノコ、インコーポレーテッド製）（１０〜
１２個の炭素原子（Ｃ_１０〜Ｃ_１２）の鎖長を有しかつ
６０％エトキシ化されたエトキシ化線状アルコールであ
る。）、プロトウェット４１９６［Ｐｒｏｔｏｗｅｔ
４１９６］（プロクターケミカル カンパニー［Ｐｒｏ
ｃｔｏｒＣｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．］製）（エトキシ化
ノニルフェノールのスルホ酢酸エステルのナトリウム塩
である。）、プロトウェット４３３７（プロクターケミ
カル カンパニー製）（スルホ酢酸化ジシクロヘキシル
のナトリウム塩である。）、ツウィーン８０（アイシー
アイ アメリカズ インコーポレーテッド［ＩＣＩ Ａ
ｍｅｒｉｃａｓ，Ｉｎｃ．］製）（ポリオキシエチレン
（２０）ソルビタンモノオレアーテである。）、プルロ
ニック Ｆ８８〔Ｐｌｕｒｏｎｉｃ Ｆ８８］（バスフ
ワイアンドット［ＢＡＳＦ Ｗｙａｎｄｏｔｔｅ］
製）、（酸化プロピレンと酸化エチレンのブロック共重
合体である。）、ペトロネート Ｌ［Ｐｅｔｒｏｎａｔ
ｅ Ｌ］（ウィトコ ケミカル コーポレーション［Ｗ
ｉｔｏｃｏ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐ．］製）（ペ
トロリアム スルフォネートのナトリウム塩であ
る。）、およびコノコＡＸＳ［Ｃｏｎｏｃｏ ＡＸＳ］
（コノコ、インコーポレーテッド製）（スルフォン化キ
シレンのアンモニウム塩である。）を含むものである。
オクラホマ減圧残油を乳化するために効果的に用いられ
たいくつかの界面活性剤パッケージが第２０表に列挙さ
れる。用いられたα−エマルザンは第７．１．２節にお
いて述べられた方法によるエマルザンの全ブロスから調
製されたものであった。界面活性剤、テトロニック ７
０７［Ｔｅｔｒｏｎｉｃ ７０７］（バスフ ワイアン
ドット コーポレーション製）、アリパル ＥＰ−１１
０［Ａｌｉｐａｌ ＥＰ−１１０］、アリパル ＣＯ−
４３６（以上、ジエイエフ コーポレーション［ＧＡＦ
Ｃｏｒｐ．］製）、ダキサッド１７［Ｄａｘａｄ １
７］（ダブル アール グレース アンドカンパニー
［Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ＆Ｃｏ．］製）、ノプコサント
［Ｎｏｐｃｏｓａｎｔ］（ダイアモンド シャムロック
［Ｄｉａｍｏｎｄ Ｓｈａｍｒｏｃｋ］製）、トリトン
Ｘ［ＴｒｉｔｏｎＸ］群およびタモール８５０［Ｔａｍ
ｏｌ ８５０］（ローム アンド ハースカンパニー
製）、タージトールＮＰ（Ｔｅｒｇｉｔｏｌ ＮＰ）群
［ユニオンカーバイト コーポレーション製）ならびに
コンコ スルフェート２１９［Ｃｏｎｃｏ Ｓｌｕｆａ
ｔｅ ２１９］（コンチネンタル ケミカル カンパニ
ー［Ｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃ
ｏ．］製）は市販のものとして得られた。エマルジョン
は、ある意味でエマルジョン中への空気のビーティング
を防止する中速にてオステリザー ギャラクシー１４調
合器中で形成された。蛇口水に対するオクラホマ減圧残
油の比率は、７０：３０重量比（ｗ／ｗ）であった。界
面活性剤パッケージは１：１０〜１：２５０（界面活性
剤パッケージ：水）の重量比（ｗ／ｗ）の範囲にわたっ
て効果的に使用された。ダキサッド１７１５％およびア
リパルＣＯ−４３６ ８５％よりなる界面活性剤パッケ
ージがオクラホマ減圧残油に対して用いられる好ましい
界面活性剤パッケージであると考察された。この界面活
性剤パッケージを用いて調製されたエマルジョンは、少
なくとも５週間にわたり安定でかつ低減された粘度を維
持することが観察された。この構成物は、７０／３０の
残油／水エマルジョンを、油７５０部当り１部という低
い値で処理して形成するために用いられた。 第７．２．４節〜第７．２．１０節において述べられた
残滓性炭化水素は、第２０表に挙げられた界面活性剤の
いくつかのものを用いて安定な予め細霧化された燃料へ
と首尾よく乳化された。カリフォルニアおよびオクラホ
マ減圧残油に関しては、好ましい界面活性剤パッケージ
は第１９番のものであった。ユニオンカットバックター
ルに関しては、好ましい界面活性剤パッケーシは第２５
番のものであった。第１８番の界面活性剤パッケージ
は、ジャーマンビスブレーカー残油での使用に関して好
ましいものであり、また第１７番の界面活性剤パッケー
ジは、テキサスビスレーカー残油、ＲＯＳＥ残油および
接触水素化残油での使用に関して好ましいものであっ
た。第７．２．１１節において述べられた熱分解ピッチ
は、プルロニックＦ３８（バスフ ワイアンドット コ
ーポレーション）４７．２４％［ＰｌｕｒｏｎｉｃＦ３
８（ＢＡＳＦ Ｗｙａｎｄｏｔｔｅ Ｃｏｒｐ．）］２
１．３８％、ジノニルフェール（ＤＮＰ）１５０［ケマ
ック コーポレッション（ＣｈｅｎａｃＣｏｒｐ．）］
２１．３８％、タージトールＮＰ−４０ ２１．３８
％、およびインデュリン エイティー（ウェストヴァコ
コーポレーション）［Ｉｎｄｕｌｉｎ ＡＴ（Ｗｅｓ
ｔｖａｃｏ Ｃｏｒｐ．）］１０％を含む界面活性剤パ
ッケージを用いて予め細霧化された燃料へと首尾よく乳
化された。現在まで試験されてきた界面活性剤のすべて
のうちこの界面活性剤は、熱分解ピッチのみならず前に
述べられた他の残油をも乳化するために使用し得る意味
で最も使用用途がひろい。ダクサド１７（ダブリュー
アール ダレース アンド カンパニー）［Ｄａｘａｄ
１７（Ｗ．Ｒ．Ｇｒａｃｅ ＆ Ｃｏ．）は、インデ
ュリンＡＴの代用となり得る。第２１表は、種々の界面
活性剤パッケージを用いて安定なエマルジョン（第３章
参照のこと。）へとうまく乳化されたあるいはいまだう
まく乳化されない油の種類を列挙するものである。安定
なエマルジョンを形成するためにうまく乳化されたとし
て掲げられたすべての油は、α−エマルザン（工業級）
１５％、タージトールＮＰ−４０ ４２．５％およびア
ルフォニック１４１２−Ａ ４２．５％（重量パーセン
ト）よりなる界面活性剤パッケーシを、油５００重量部
当り１重量部用いて、乳化され得るものである。パラフ
ィンおよび芳香族含量（重量パーセント）を側定するの
に用いられた方法は第７．２．１２節および第７．２．
１３節に述べられているものである。 ７．３．２ 予め細霧化された燃料の粘度の水性相中の
メタノールの影響 予め細霧化された燃料が、水性相中に取込まれたメタノ
ールを有するものとして調合器中において低速で（ある
意味ではエマルジョン中への空気のビーティングを防止
する。）形成された。用いられた炭化水素はアメリア
フユーエル オイル［Ａｍｅｌｉａ Ｆｕｅｌ ｃｉ
ｌ］と呼ばれる、第６号残滓性重油類の混合物であっ
た。アメリア フューエル オイルの比重は０．９９６
でまたＡＰＩ比重は１０．６°ＡＰＩであった。温度に
対する粘度特性は第２２表に示される。 界面活性剤パッケージはα−エマルザン（工業級）１５
％、タージトールＮＰ−４０ ４２．５％およびアルフ
ォニック１４１２−Ａ ４２．５％（重量パーセント）
よりなるものであった。界面活性剤パッケージは、メタ
ノールおよび脱イオン水を種々の割合で含んでいる水性
相へと添加された。水性相は約１５秒間低速で調合され
て、アメリアフューエルオイルの水性相に対する割合が
７０：３０容量比（ｖ／ｖ）である予め細霧化された燃
料を形成した。予め細霧化された燃料における界面活性
剤パッケージのアメリアフューエルオイルに対する最終
的割合が１：２５０であるように、界面活性剤パッケー
ジの十分な量が水性相へと加えられた。第２３表は、水
性相の組成が変化させられた場合における予め細霧化さ
れた燃料の粘度の変化を要約したものである。この結果
は、少なくとも約４５％以下のメタノールの添加は、界
面活性剤パッケージによる粘度減少に顕著な影響をもた
らすものではないことが提示している。 ７・３．３ 予め細霧化された燃料の粘度における水含
有量の影響 実験が、第７．２．１節において述べられたボスカン原
油、第７．２．３節において述べられた第６号残滓性試
験重油および第７．３．２節において述べられたアメリ
アフューエル オイルを用いて、予め細霧化された燃料
の粘度における油相に対する水性相の割合の変化の影響
を測定するために行なわれた。実験のすべての３セット
において用いられた界面活性剤パッケージは、α−エマ
ルザン（工業級）１５％、タージトールＮＰ−４０ ４
２．５％およびアルフォニック１４１２−Ａ ４２．５
％（重量パーセント）よりなるものであった。第２４
表、第２５表および第２６表に報告される粘度は、第
７．２．１２節において述べるようにしてレオマット３
０において測定されたものである。ボスカン原油は界面
活性剤パッケージを油に対し１：２５０の比で用いて、
種々の水の割合で調合器で低速にて（第７．３．１節に
おけるものと同様）乳化された。粘度は１００°Ｆで測
定された。データは第２４表に表として示されそして第
１図にグラフ的に表わされた。同様に、第６号残滓性試験重油が、界面活性剤パッケー
ジを油に対し１：２５０の比で用いて、種々の脱イオン
水の割合で乳化された。粘度は１００°Ｆで測定され
た。データは第２５表に表として示された。 さらに、アメリアフューエルオイルが、界面活性剤パッ
ケージを油に対し１：２５０の比で用いて、メタノール
１３．３重量％および脱イオン水８６．７重量％でなる
水性相の種々の割合において乳化された。粘度は１００
°Ｆで測定された。データは第２６表に表として示され
た。３つの場合のすべてにおいて、油：水比が増加すると、
粘度は同様に増加した。７．３．４ 炭化水素ゾルにおける温度影響 炭化水素ゾルが、α−エマルザン（工業級）１５％、タ
ージトールＮＰ−４０４２．５％およびアルフォニック
１４１２−Ａ ４２．５％（重量パーセント）よりなる
界面活性剤パッケージを油に対し１：２５０の比で用い
て、ボスカン原油を７２：２８および６３：３７の油：
水容量比として調合器で低速にて（第７．３．１節にお
けるものと同様）調製された。エマルザン安定化ボスカ
ン原油炭化水素ゾルの温度に対する粘度特性が、乳化さ
れていない該原油の温度に対する粘度特性と比較され
た。炭化水素ゾルにおける温度影響は、第２図に画かれ
るように、炭化水素ゾルがこの原油から調製されたもの
である原油におけるものよりもかなり低く表われるもの
であった。７．３．５ 比較定常試験 この実験の目的は、化学界面活性剤がバイオ乳化剤と共
に、あるいはバイオ乳化剤なしで構成する界面活注剤パ
ッケージを用いて調製された粘性原油の水−中−油型エ
マルジョンの定常状態下における安定性を測定すること
である。特に、該水−中−油型エマルジョンが破壊ある
いは転化されることなく低減された粘度を維持した時間
経過の測定は、このようなエマルジョンが輸送および／
または貯蔵目的のために取扱うことができることの容易
性と成功性を評価するために望まれた。水−中−粘注原
油エマルジョンの挙動は、エマルジョン破壊をなくしそ
して操作の再スタート前の再乳化の必要性を省くために
エマルジョン安定性が望まれるパイプライン化操作にお
けるポンプ破損および休業の可能性に関してさらに興味
のあるものであった。第２７表にその組成が示される数
種の界面活性剤パッケージが、界面活性剤パッケージの
油に対する比が重量比（ｗ／ｗ）で１：５００であると
ころの水−中−油型エマルジョン〔油：水＝７０：３
０、容積比（ｖ／ｖ）による。）を調製するために用い
られた。第２７表の界面活性剤パッケージを形成するた
めに用いられた界面活性剤は、市販に得られるものであ
る；タージトールＮＰ−４０（ユニオン カーバイト
コーポレーション製）またはアルフォニック１４１２−
Ａ（コノコ インコーポレーテッド製）。界面活性剤パ
ッケージは、すぐ下の表に示すようにα−エマルザン
（工業級）を用いてあるいは用いないで調製された。これらの実験に関する水−中−油型エマルジョンを調製
するために用いられた方法は以下の通りである。適当な
容器中に、最終的なエマルジョンにおいて７０容量％を
占めるように、原油のある量が計量されて入れられた。
用いられた原油は、上記第７．２．１節および第７．
２．２節において述べられたようなボスカンおよびテキ
サスファイアフロット原油であり、またさらにカンザス
原油であった。油は次に５０〜６０℃へ加熱された。別
の容器中へ、最終的なエマルジョンにおいて界面活製剤
パッケージの油に対する１：５００重量比（ｗ／ｗ）が
得られるように、選ばれた特別の界面活性剤パッケージ
（第２５表を参照のこと。）が計量されて入れられた。
十分調製された水が、最終的エマルジョンにおいて３０
容量％の水性相を与えるように界面活性剤パッケージへ
と加えられた。３種類の水性相、すなわち、蛇口水、脱
イオン水またはテキサス塩水が用いられた。テキサス塩
水は、以下の慨算濃度（パートパーミリオン（ｐｐ
ｍ））のイオンで構成されている：ナトリウム２８，６
００、カルシウム１，８００、マグネシウム２９０、第
二鉄２７、バリウム１７、塩素４７，９００、重炭酸塩
５４０、および硫酸塩１２。水性相は油相へ添加されそ
して第７．３．１節に述べるように、すなわち、ある意
味でエマルジョン中へ空気のビーティングが防止される
ような低速で代表的調合器アレードを用いて調合され
た。それぞれのエマルジョンは最高２９日間の期間密封
容器中で保存された。粘度は毎日、ＲＶ３スピンドルを
備えたブルックフィールドＲＶＴビスコメーター［Ｂｒ
ｏｏｋｆｉｅｌｄ ＲＶＴＶｉｓｃｏｍｅｔｅｒ］（ブ
ルックフィールド エンジニアリング［Ｂｒｏｏｋｆｉ
ｅｌｄ Ｅｎｇｉｎｅｒｉｎｇ］製）を用いて、１０ｒ
ｐｍ、包囲温度（７０〜８０°Ｆ）で計測した。エマル
ジョンの５つのグループが試験にかけられそしてこれら
の組成は第２８表に示される。 グループ１〜７（第２８表参照）に関する結果はそれぞ
れ第２９表〜第３５表に表として示された。 グループ１に関する結果は、テキサスファイヤーフロッ
ド原油の蛇口水中のエマルジョンに関して、共同性界面
活性剤であるタージトールＮＰ−４０およびアルフォニ
ック１４１２−Ａを含む界面活性剤パッケージへのα−
エマルザン（工業級）１５重量％の添加は、α−エマル
ザン５０重量％の添加よりも好ましく、また、界面活性
剤パッケージよりのα−エマルザンの排除よりも好まし
いことを示している。グループ２に関する結果は、ボス
カン原油の脱イオン水中のエマルジョンに関して、どち
らのエマルジョンすなわち、α−エマルザンを有するあ
るいは有しないエマルジョンの計測された粘度も満足し
うるほど低減されたものではあるが、タージトールＮＰ
−４０のみを含む界面活性剤パッケージへのα−エマル
ザン１５重量％の添加は粘度低減を改良するものではな
いことを示している。グループ３に関する結果は、ボス
カン原油のテキサス塩水中のエマルジョンに関して、タ
ージトールＮＰ−４０のみを含む界面活性剤パッケージ
へのα−エマルザンの添加は、α−エマルザンを有しな
い界面活性剤パッケージよりの結果と顕著な相違を生じ
るものではないことを示している。しかしながらいずれ
の界面活性剤パッケージ、すなわちα−エマルザンを有
するものあるいは有しないもの、も満足すべき低減され
た粘度も生むものであった。この結果はさらに塩水が水
性相として使用できることを示している。グループ４に
関する結果は、テキサスファイヤーフロット原油の脱イ
オン水中のエマルジョンに関して、タージトールＮＰ−
４０のみを含む界面活性剤パッケージへのα−エマルザ
ン１５重量％の添加は、界面活性剤パッケージよりα−
エマルザンを省いたものより好ましいことを示してい
る。グループ５の結果は、テキサスファイヤーフロット
原油のテキサス塩水中のエマルジョンに関して、タージ
トールＮＰ−４０のみを含む界面活性剤パッケージへの
α−エマルザンの添加は、α−エマルザンを有しない界
面活性剤パッケージからの結果と顕著な相違を生じるも
のではないことを示すものである。しかしながらいずれ
の界面活性剤パッケージ、すなわちα−エマルザンを有
するものあるいは有しないもの、も満足すべき低減され
た粘度を生むものであった。グループ４のデータとグル
ープ５のデータとの比較は、テキサスファイアーフロッ
ト原油の水−中−油型エマルジョンの粘度における水性
相の違いの影響を劇的に例証するものである。このデー
タは、テキサス塩水の使用が、テキサスファイアーフロ
ッド原油で水−中−油型エマルジョンを形成することに
関して、脱イオン水の使用よりも好ましいことを示して
いる。グループ６および７の結果は、カンザス原油の蛇
口水中のまたはテキサス塩水中のエマルジョンに関し、
共同性界面活性剤であるタージトールＮＰ−４０および
アルフォニック１４１２−Ａを含む界面活性剤パッケー
ジへのα−エマルザン１５重量％の添加は、界面活性剤
パッケージからのα−エマルザンの排除よりも好ましい
ものであることを示している。これらのグループよりの
結果は、同じ原油のエマルジョンの時間に対する粘度持
性が水性相の関数としてどのように劇的に変化するか
を、また１つの種類の原油／水エマルジョンの時間に対
する粘度の挙動がその他の種類の原油／水エマルジョン
のものと顕著に異なることを例証している。テキサスフ
ァイヤーフロッド原油またはカンザス原油を乳化するた
めに用いられる界面活性剤パッケージにおけるα−エマ
ルザンの存在は、グループ１，４，６および７よりのデ
ータ（０％および１５％のα−エマルザンに関する第２
９，３２，３４および３５表）がグラフとして表わされ
た第３，４，５および６図において見られるように、エ
マルジョン安定性および低減された粘度の維持に顕著な
影響をもつものである。それぞれの図における低い方の
曲線は、α−エマルザン安定化炭化水素ゾルに関する粘
度対時間特性を表わすものである。α−エマルザン安定
化炭化水素ゾルの粘度は、α−エマルザンを含まない界
面活性剤パッケージで形成されたエマルジョンのものよ
りも顕著に低減され続けている。７．３．６ 安定剤比較 実験は、α−エマルザンのエマルジョン安定化効果を、
他の公知の化学エマルジョン安定剤である、スルフォン
化ナフタレンおよびスルフォン化リグニンのものと比較
するために行なわれた。特に、７５°Ｆにおける時間に
対する粘度特性は、α−エマルザン、スルフォン化ナフ
タレンもしくはスルフォン化リグニンのいずれかを含む
または全く安定剤を含まない４つのエマルジョンに関し
て追求された。すべてのエマルジョンは、７０：３０の
油：水容量比で第７．２．２節に述べられたテキサスフ
ァイアーフロッド原油で形成された。界面活性剤パッケ
ージは、油に対し１：５００の重量比で用いられた。結
果は第７図に示される。α−エマルザン安定化炭化水素
ゾルは、α−エマルザン１５重量％、タージトールＮＰ
−４０ ４２．５重量％およびアルフォニック１４１２
−Ａ ４２．５重量％よりなる界面活性剤パッケージを
用いて調製された。これの時間に対する粘度特性は黒く
ぬりつぶした丸により描かれた曲線である。スルフォン
化ナフタレン安定化炭化水素ゾルは、スルフォン化ナフ
タレン１５重量％、タージトールＮＰ−４０ ４２．５
重量％およびアルフォニック１４１２−Ａ４２．５重量
％よりなる界面活性剤パッケージを用いて調製された。
これの時間に対する粘度特性は黒くぬりつぶした三角に
より描かれた曲線である。スルフォン化リグニン安定化
炭化水素ゾルはスルフォン化リグニン１５重量％、ター
ジトールＮＰ−４０ ４２．５重量％およびアルフォニ
ック１４１２−Ａ ４２．５重量％よりなる界面活性剤
パッケージを用いて調製された。これの時間に対する粘
度特性は黒くぬりつぶした逆さの三角により描かれた曲
線である。４番目のエマルジョン（比較対照）は、ター
ジトールＮＰ−４０ ５０重量％およびアルフォニック
１４１２−Ａ ４２．５重量％で添加的なエマルジョン
安定剤を有さずになる界面活性剤パッケージを用いて調
製された。それの時間に対する粘度特性は、白ぬきの四
角により描かれた曲線である。エマルジョン形成の直後
を、測定のゼロ時とした。その後、エマルジョンは静置
的に２８日間保たれ、そしてその間粘度における増加が
あるか否かを測定するために、４つのエマルジョンの経
過時間時の粘度が、毎日計測された。第７図において星
印として表わされる点は、スルフォン化ナフタレン安定
化エマルジョンに関して８日で、スルフォン化リグニン
安定化エマルジョンに関して１２日で、これらの２つの
エマルジョンが不首尾に終わる、すなわち油−中−水型
エマルジョンに転化したことを表わしている。第７図か
ら、この実験条件下において、α−エマルザンがテキサ
スファイヤーフロッド原油：水エマルジョンの安定剤と
して２つの化学安定剤（スルフォン化リグニンおよびス
ルフォン化ナフタレン）のものまたは共同性界面活性剤
（タージトールＮＰ−４０およびアルフォニック１４１
２−Ａ）のみのもののいずれよりもより効果的であるこ
とを見ることができる。純正級、工業級、全ブロス、上
澄液およびアシネトバクター・カルコアセチカスＡＴＣ
Ｃ ３１０１２細菌性細胞の形態におけるα−エマルザ
ン調製物（第７．１節参照）が、オクラホマ減圧残油の
エマルジョンの形成および安定性に対するこれらの能力
によって比較された。すべてのエマルジョシは７０：３
０の油対水重量比で調製された。水性相は２００重量部
の油に対し１重量部の界面活性剤パッケージを含んでい
た。８５重量％を占める界面活性剤はトリトン−１６
５、アリパルＥＰ−１１０またはアリパルＣＯ−４３６
のいずれかであった。性能はエマルジョン粘度、相分離
および炭化水素混入度により持徴づけられた。最も大き
な違いはエマルジョン形成より２日またはそれ以上経過
して表われた。すべての場合においてα−エマルザン調
製物は、界面活性剤総量の１５重量％を構成するもので
あった。工業級α−エマルザンは、共同性界面活性剤の
存在にかかわらず、純正製品よりもより低い粘度のエマ
ルジョンを生みだした。全ブロス、上澄液および細胞中
のα−エマルザンは、用いられた共同性界面活性剤に依
存して異なった応答をするものであった。最も有利な結
果は全ブロスで見られた。全ブロスは工業級または純正
製品よりもより流動性のあるエマルジョンを繰返し生む
ものであった。すべてのα−エマルザン調製物が、時間
の経過においてエマルジョンの安定性および低粘度の維
持において等しく効果的であるわけではなかった。細胞
中に存在するα−エマルザンは低減された粘度を示すエ
マルジョンの維持において変動的な結果を示したが、こ
の物質は、クリーミングを常に阻止するものであった。
加えて、酵素処理は、この炭化水素でのエマルジョンの
調製に関するエマルザンの性能においてほとんど利益を
与えなかった。したがって、全ブロスで得られる一定の
結果により、オクラホマ減圧残油のエマルジョン化に関
して、これが選ばれたα−エマルザン源となる。炭素源
としてソープストックを用いたアシネトバクター・カル
コアセチカスＡＴＣＣ３１０１２培地より産出されたα
−エマルザンは、エタノールにおいて培養される培地よ
り産出されたものと同様の結果を示した。 第７．１．
２節において述べられるようなアシネトバクター・カル
コアセチカスのＮＳ菌株類により産出された物質の調製
物は、オクラホマ減圧残油のエマルジョンを形成しそし
て安定化するために用いられた。すべてのエマルジョン
は、７０：３０の油対水重量比で調製された。水性相は
２０重量部の油に対して１重量部の界面活性剤パッケー
ジを含んでいた。８５重量％を占める界面活性剤はアリ
パルＣＯ−４３６であった。すべての場合において、こ
のＮＳ菌株物質は界面活性剤パッケージ総量の１５重量
％を構成した。バイオ乳化剤の他に、エマルジョン安定
剤としても公知である在来的な合成界面活性剤があり、
これらの物質の例としてスルフォン化リグニンやスルフ
ォン化ナフタレンがある。これらの界面活性剤によるα
−エマルザンの置き換えは、また水−中−油型エマルジ
ョンの形成を許容するものではあるが、スルフォン化リ
グニンは炭化水素の使用に関して低減された粘度のエマ
ルジョンを生成しないので、スルフォン化ナフタレンが
粘性残油での使用に関してα−エマルザンの一般に満足
できる置換物である。これらのスルフォン化ナフタレン
類は、非常に流動的なエマルジョンを形成するのみなら
ず、これらはまた、全く阻害されなかった場合、油のク
リーミングを最小化するものである。これらの特定なア
ニオン性界面活性剤は、前に述べたようなすべての共同
性界面活性体類を共に用いて良好に達成され、そしてエ
マルジョンをうまく形成するものである。７．３．７ スラリーの予め細霧化された燃料との混合 カリフォルニア減圧残油から安定な予め細霧化された燃
料を形成しまたＲＯＳＥ残油から安定なスラリーを形成
するために効果的に用いられる界面活性剤パッケージの
組成は、第２０表において挙げられた、パッケージ１７
である。用いられたα−エマルザンは第７．１．１節に
おいて述べられるような工業級のエマルザンより調製さ
れた。界面活性剤リグノソル ＢＤ［Ｌｉｇｎｏｓｏｌ
ＢＤ］（リード リミテッド ケミカル ディビジョ
ン［Ｒｅｅｄ Ｌｔｄ．Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｖ．］
製）、トリトンＸ群（ローム アンド ハース カンパ
ニー製）およびタージトールＮＰ群（ユニオンカーバイ
トコーポレーション製）は市販のものとして得られた。
予め細霧化された燃料とスラリーは双方とも得られる分
散体中への空気の混入を防止するようにして高速でオス
テリザーギャラクシー１４調合器中で形成された。カリ
フォルニア残油およびＲＯＳＥのそれぞれの水相に対す
る比率は、７０／３０の重量比てあった。界面活性剤パ
ッケージは、予め細霧化された燃料およびスラリーの双
方に関して１：１００（界面活性剤／炭化水素）の重量
比であった。トリトンＸ−４０５ ４２．８％、タージ
トールＮＰ−４０ ２８．６％、リグノソルＢＤ １
４．２％および工業級α−エマルザン１４．２％よりな
る界面活性剤パッケージは、カリフォルニア減圧残油お
よびＲＯＳＥ残油の双方での使用において好ましい界面
活性剤パッケージであった。スラリーの予め細霧化され
た燃料との混合の結果が、第３６表に示される。 ７．３．８ 圧力下高温での予め細霧化された燃料の形
成 高温かつ圧力下に安定な予め細霧化された燃料を形成す
るために効果的に用いられた界面活性剤パッケージの組
成は以下の通りであった：ナコーナル９０−Ｆ［Ｎａｃ
ｃｏｎａｌ ９０−Ｆ］（ステパン ケミカル カンパ
ニー［Ｓｔｅｐａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．］製）
８８．５重量％、およびα−エマルザン全ブロス１１．
５重量％。用いられたα−エマルザンは、第７．１．２
節において述べられるような発酵後全ブロスから調製さ
れた。炭化水素相の水性相に対する比は、７０：３０
（カリフォルニア減圧残油／蛇口水）重量比である。界
面活性剤は、１：２００（界面活性剤／炭化水素）重量
比で用いられた。予め細霧化された燃料は、第６．３節
において述べられたものに以下の変更を加えて形成され
た：予め細霧化された燃料は３００゜Ｆで形成されかつ
約７０ｐｓｉ圧が水性相の蒸発を防止するために維持さ
れた。予め細霧化された燃料は次に適当な熱交換器を用
いて２１２°Ｆよりも低い温度へと冷却されそして圧力
が解除された。前述の実験が、ナコナール ９０−Ｆの
みを含む界面活性剤を用いても同様の結果で達成され
た。７．３．９ 熱分解炭化水素排出物を用いての予め細霧
化された燃料の形成 ジャーマンピスベーカー残油より安定な予め細霧化され
た燃料を形成するために効果的に用いられた界面活性剤
パッケージの組成は次の通りであった；トリトンＸ−７
０５（ローム アンド ハース カンパニー性）５０重
量％、タージトールＮＰ−７０（ユニオンカーバイト
コーポレーション製）３３．３重量％および全ブロスα
−エマルザン１６．７重量％。用いられたα−エマルザ
ンは、第７．１．２節において述べた方法に従い発酵後
全ブロスより調製された。予め細霧化された燃料は、得
られる分散体中への空気の混入を防止するようにして最
高速でオステリザーギラクシー１４調合器中で形成され
た。炭化水素相の水性相に対する比は６９．２：３０．
８重量比であった。界面活性剤パッケージは１：３５０
（界面活性剤：炭化水素）の重量比で用いられた。予め
細霧化された燃料の形成に用いられた方法は、第６．３
節において述べられるものに、次の変更を加えたもので
ある：予め細霜化された燃料を形成するために用いられ
た水は、２の部分にわけられる、すなわち、水の３７．
５重量％は容器中に入れられそして雪泥（スラッシュ
［Ｓｌｕｓｈ］）を形成するために部分的に凍結され、
そして水の６２．５重量％は界面活性剤パッケージと組
合されそして第６．３節において述べられるような予め
細霧化された燃料を形成するために用いられた。この時
点における炭化水素相の水性相に対する割合は、ジャー
マンビスベーカー残油７８．３重量％および水／界面活
性剤パッケージ２１．７重量％であった。新しく形成さ
れた加熱状態の予め細霧化された燃料は次に凍結されて
いる残りの水と組合されそしてこの全混合物は、直ちに
氷浴中へ移された。これは予め細霧化された燃料の、炭
化水素の軟化点よりも少なくとも１００°Ｆ低い温度へ
の早速のかつ迅速な急冷をもたらすものであった。この
方法を用いて調製された予め細霧化された燃料は数週間
にわたって安定でかつ低減された粘度を維持するもので
あることが観察された。７．４ パイプライン化パイロット試験 パイロット規模実地試験が、炭化水素ゾルがパイプライ
ン化模擬条件下でどのように達成されるかを測定するた
めに行なわれた。第７．２．１節において述べられたホ
スカン原油の約２９バーレル（ＢＢＬ）が水−中−油型
エマルジョンを形成するために、約１２バーレルの水性
相中に乳化された。最終的な油相の水相に対する比は７
０：３０容量比であった。水性相は、ツルサ［Ｔｕｌｓ
ａ］、オクラホマ都市システムにより供給される蛇口水
（溶解固形物総量：２２１ｐｐｍ、全硬度：１５１ｐｐ
ｍ）よりなるものであった。エマルジョン化は温められ
た油を界面活性剤含有水性相へ遠心ポンプを用いて混合
することによって行なわれた。用いられた界面活注剤パ
ッケージはα−エマルザン（工業級）およびタージトー
マルＮＰ−４０がそれぞれ１５重量％および８５重量％
で構成されるものであった。界面活性剤パッケージは５
００重量部の油に対して１重量部の界面活性剤パッケー
ジの処理割合で使用された。得られた炭化水素ゾルは、
遠心ポンプを用いて、９６時間の間、６．７ｆｔ／ｓｅ
ｃの平均速度でパイプ環（内径３．１２５インチ、長さ
２，５６０フィート）を連続的に循環された。これは第
８図に概略的に示される。完全な試験が行なわれている
間、観察される炭化水素ゾル粘度は１００ｃｐより低い
値を保っていた。（圧力降下／流速データは、操作を通
じて炭化水素ゾルに関し６０゜Ｆで約７０ｃｐの見かけ
粘度を示した。）これは、約１９２，０００ｃｐである
乳化される前のボスカン原油の粘度と劇的に対比される
ものである。連続試験期間の終了時に、該環をめぐる流
れは、ポンプ故障を想定するために中断された。３日間
の操業停止の後、ポンプ送は、炭化水素ゾル特性におけ
る変化を何ら示さずに再び続けられた。圧力降下と流速
は再始業後も操業停止前のものと同じであった。再乳化
の必要性はなかった。この試験の間、炭化水素ゾルは約
３８０マイルの実績物理距離をポンプ送された。これは
１７分間に一度ポンプを通過するものであった。この様
式において、炭化水素ゾルは化学パイプラインにおいて
２６，０００マイルの距離をポンプ送したものと概略等
しい負荷（剪断力）を受けた。（パイプ径、ポンプ通
過、流速等を考慮。）このような負荷は、従来の界面活
性剤により安定化された水−中−油型エマルジョンの失
敗（転化）をひき起こすものとして公知である。試験の
完了における炭化水素ゾルの研究室的評価は、脱乳状化
が望まれる場合には、このエマルジョンは標準的な石油
業界の技術を用いて容易に脱乳状化されうることを示し
た。第３７表は、パイプライン化パイロット試験の適切
な数値、結果および条件を要約したものである。 ７．５ 予め細霧化された燃料の直接燃焼試験 ７．５．１ 炉組立品および計器 直接燃焼試験は、次の配置よりにより本質的に構成され
る大規模な（１メガワット）炉組立品において行なわれ
た：バーナー、れんが被覆実験用チャンバー（あるいは
また耐火被覆燃焼トンネルとも呼ばれる。）、アフター
バーナー、水冷（冷壁）チャンバーおよび排気区画より
なり、それぞれ長さ１．１４メートル（ｍ）、４．５５
ｍ、１．２４ｍ、４．５５ｍおよび１．６５ｍてある。
用いられた設備のその他の主な構成品は、燃料の貯蔵、
計測、供給および制御のためのシステム、燃焼空気のポ
ンプ送、予熱および計測のためのシステム、ならびに燃
焼産物の清浄およびポンプ送のためのシステムを含むも
のである。炉組立品は、減圧下に搾取しそして試料を連
続的に接続されたガス分析器の一組、限定的にはケミル
ミネッセントＮＯ−ＮＯｘガス分析器［Ｃｈｅｍｉｌｕ
ｍｉｎｅｓｃｅｎｔ ＮＯ−ＮＯＸ Ｇａｓ Ａｎａｌ
ｙｚｅｒ］（サーモ エレクトロン コーポレーション
［Ｔｈｅｒｎｏ Ｅｌｅｃｔｏｒｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａ
ｔｉｏｎ］製、モデル１０Ａ）、赤外線ＣＯ分析器［Ｉ
ｎｆｒａｒｅｄ ＣＯ Ａｎａｌｙｚｅｒ］（ベックマ
ン，インコーポレーテッド［Ｂｅｃｋｍａｎ，Ｉｎｃ］
製、モデル６８５）、赤外線ＣＯ_２分析器（ベックマン
インコーポレーテッド製、モデル６８５）および常磁
性Ｏ_２分析器［Ｐａｒａｍａｇｎｅｔｉｃ Ｏ_２Ａｎａ
ｌｙｚｅｒ］（ベックマン インコーポレーテッド製、
モデル７５５）へ試料輸送ラインを介して通過させるも
のである燃焼ガスをサンプリングするための水冷した試
験装置を装備している。炉組立品はまた、実験用燃焼ト
ンネル中での種々の火炎位置での軸まわりの火炎温度を
計測するための水冷した吸引高温計を装備している。炉
組立品はまた、燃焼ガス（微粒子を含む。）が減圧下に
搾取され、水を用いて急冷され、そして試料採取列（そ
の最初の構成品は固形物を採取するためのフィルター
（紙）である。）を通して流されるところの水冷した水
急冷サンプリング装置を装置している。この装備は、燃
焼ガス中の固形物の定量のために与えられる。７．５．２ 燃焼試験のための予め細霧化された燃料の
調製 予め細霧化された燃料の油相として用いられる第６号残
滓性試験重油の特性は第７．２．３節中に述べられてい
る。第３８表はこの重油の元素分析を要約するものであ
る。これの燃焼熱は１８，３８４Ｂｔｕ／ｌｂであっ
た。第６号重油は、α−エマルザン（工業級）１５重量％、
タージトールＮＰ−４０ ４２．５重量％およびアルフ
ォニック１４１２−Ａ ４２．５重量％よりなる界面活
性剤パッケージを用いて乳化された。界面活性剤パッケ
ージは油２５０重量部当り１重量部の割合で用いられ
た。得られる予め細霧化された燃料における油の水に対
する比は約７０：３０の容量比であった。予め細霧化さ
れた燃料の１１０ガロンがガウリン［Ｇａｕｌｉｎ・］
機械式ホモジナイザーを有する燃料調製システムにおい
て調製された。界面活性剤パッケージを含有する水性溶
液が、遠心ポンプを介して、第６号重油供給ライン上に
位置するミキシング−Ｔ［ｍｉｘｉｎｇ−Ｔ］へと供給
された。この配置は、４５ｇ．ｐ．ｈ．高圧機械式ホモ
ジナイザー（ガウリン）へ導入される前に油と水のイン
ライン予備混合を提供するものであった。１０００ｐｓ
ｉの最小均質化圧力が予め細霧化された燃料を調製する
ために採択された。得られた予め細霧化された燃料は、
８０°Ｆで７０〜１２０ｃｐの範囲の粘度を有してい
た。油および水の双方の流速の正確な制御は、７０／３
０の油／水容量比をこの連続混合操作において維持する
ために要求される。水流量の正確な制御は、きわめて低
い流速が要求されることに帰因する問題であることを証
明し、そして調製の間における油／水比が６５／３５か
ら７５／２５の間で変化したことが概算された。２つの
バーレル（筒）の予め細霧化された燃料が次の組成で調
製された；バーレル第１番−７２．２５重量％油：２
８．７５重量％水、およびバーレル第２番６９．７８重
量％油：３０．２２重量％水。予め細霧化された燃料の
双方のバーレルが燃焼の１週間前に調製され、そしてこ
の時間の間には全く分離が生じなかった。燃焼試験の前
に双方のバーレルが低速攪拌器を用いて攪拌された。７．５．３ 燃焼試験方法 採用された炉組立品の種類における第６号重油を燃焼す
るための規格方法が、インライン燃料加熱器が使用され
なかったことを除いて実行され、そして予め細霧化され
た燃料は約９０°Ｆの温度で発火された。耐熱被覆燃焼
トンネルは、天然ガスを用いて操作温度（約１０００
℃）へとされた。次にガスガンが取り除かれそしてＹ−
ジェット型の二流体噴霧器を備えた規格オイルガンと取
りかえられた。約６０ｐｓｉの圧縮空気が細霧化された
流体に対して用いられた。オイルバーナーにおける最初
の点火は、規格実施であるように第２号油を用いて行な
われた。空気および燃料流速は約１ＭＷまたは３．４Ｍ
Ｍ Ｂｔｕ／ｈｒの熱的入力を与えるように調整され
た。次に、第２号重油から７０／３０比の予め細霧化さ
れた燃料への単純な負荷時燃料転換は、吸引ホースの第
２号重油のバーレルより予め細霧化された燃料のバーレ
ルへの移動によって行なわれた。燃料流速における顕著
な減少が、予め細霧化された燃料への転換の直後に起こ
った。これは主に予め細霧化された燃料のより高い粘度
および燃料ラインにおける結果的圧力降下に起因するも
のである。安定な火炎状態が燃料転換の間維持された
が、良好な火炎状態は、燃料流速が望まれる最小限以下
に降下するために達成されなかった。燃料流速における
初期的降下は、噴霧器の封鎖によるものと思われた。Ｙ
−ジェット噴霧器が取り除かれ、清掃され、そして再び
取付けられた。点火は予め細霧化された燃料を用いて何
ら問題なく行なわれたが、低い燃料流速が支配してい
た。次に第２番目の噴霧器である内部混合型のものが用
いられた。再び予め細霧化された燃料を用いての点火は
何ら問題点を示すことなく行なわれたが、低い燃料流速
は存続した。最終的に、流動の問題は、流量制御バルブ
の部分的閉鎖によるものであると考えられた。この閉鎖
の状態は測定できなかった。この制御バルブのまわりの
手動バイパスバルブが開放され、予め細霧化された燃料
の流速は約４ｌｂ／分（約０．９ＭＷ入力）の最大値へ
と増加された。これは同様の燃焼条件下で得られる第６
号重油のものと非常に似かよった視認的特性を有する全
く満足のゆく火炎をもたらすものであった。この安定な
火炎は、試験期間の残りの時間を通して維持された。そ
してこの間、最小過剰空気値、固体放射、および軸まわ
り火炎温度が測定された。７．５．４ 予備燃焼試験の結果 ７０／３０比の予め細霧化された燃料の可燃性および安
定性が該炉組立品を用いた同様の条件下にあいて、第６
号重油のものに匹敵するものであることが明らかにされ
た。火炎安定性は、過剰空気、最小燃料流量および噴霧
化条件の重要な燃焼パラメーター群が合致したものでな
い場合においてすら、満足のゆくものであることが明ら
かにされた。これは、点火の間および燃料流速が満足す
べき火炎状態に関する限度以下に下降した際に偶然起こ
った。しかしながらこれらの結果は、点火および火炎安
定性が予め細霧化された燃料の主要な問題ではないこと
を示した。２％未満の最小過剰空気値は、煙道ガス中に
おける視認性煙あるいは一酸化炭素ももたらすことなく
達せられた。これらの数値は、第６号重油で得られるも
のと好ましく比較できるものである。第３９表は、この
短い試験の間に過剰空気値と煙道ガス組成について調べ
られた操作条件の範囲を要約するものであり、興味ある
主な点は、得られた低い過剰空気値である。 これらの条件下における視認火炎長は、約６フィートで
あり、そしてこの火炎の一般的な外観は、第６号重油の
火炎のものと非常に似たものであった。高温燃焼帯から
の出口における排気ガスは少量の［白煙」を含んだもの
として表われ、これは同様な条件下で石油−水スラリー
を燃焼させた際に観察されたものと非常に似たものであ
った。この「白煙」は煙突からの出口においては視認す
ることができず、そしてその状態は測定されなかった。
水冷された装置が、排気ガスよりおよび火炎の軸に沿っ
たところよりの固形物試料を得るために用いられた。第
９図は、第６号重油および７０／３０比の予め細霧化さ
れた燃料に関する火炎軸に沿った濃度特性を示す。燃焼
室からの出口における固形物濃度は、これらの２つの燃
料に関してほとんど等しいものであった。火炎内での固
形物濃度は７０／３０比の予め細霧化された燃料におい
てわずかに低いものであった。これらの２つの火炎は、
２つの異なる噴霧器を用いて得られたものであるが、こ
のデーターは、９０°Ｆで発火された予め細霧化された
燃料で達成される炭素焼灼は、噴霧化を容易とするため
に２４０°Ｆで発火された第６号重油に関するものに匹
敵するものであった。軸まわり火炎温度は、また水冷さ
れた吸引高温計を用いて計測され、そしてこれらは第１
０図に示される。７０／３０比の予め細霧化された燃料
の火炎は、燃焼室の全長に沿ってわずかに低い温度を示
すものであった。これは３０％含水量から予想される急
冷効果に全く比較されるものであった。１００〜１５０
℃の火炎温度における計測された低減は、多くの工業的
燃焼システムにおいて深刻な問題となるものではない。７．５．５ 燃焼放出試験の結果 上記の燃焼試験に続き、他の一連の試験燃焼が第４０表
に示されるような、油および予め細霧化された燃料を用
いて行なわれた。 予め細霧化された燃料を形成するのに伴なう方法は上記
に述べたものである。これらの燃焼の主な目的は、予め
細霧化された燃料を用いての潜在的放出低減の測定であ
る。第４１表において、これらの燃焼試験の結果が示さ
れる。この結果は、このような予め細霧化された燃料の
燃焼がＮＯｘおよびＳＯ_２放出において顕著な低減をひ
き起こしたことを示すものである。 ７．６． 水−中−ピッチ予め細霧化された燃料の直接
火熱および微粒子放出物低減 微粒子放出試験は、第７．２．１１節において前に述べ
られた熱分解ピッチで作られた予め細霧化された燃料上
で実行された。ピッチを乳化するため使用される界面活
性剤パッケージは、４７．２４％のプロニックＦ３８、
２１．．３８％のＤＮＰ１０５ジノニルフェノール、２
１．３８％のタージトールＮＰ−４０および１０％のイ
ンデュリンを含んだ。ピッチ対水比は７０：３０であっ
た。界面活性剤パッケージは、炭化水素に対して１／２
５０の処理割合で使用された。フロドリル−Ｓ（プファ
イザー）［Ｆｌｏｄｒｉｌｌ−ｓ（ｐｆｉｚｅｒ）］が
水性相に０．１５重量％加えられた。予め細霧化された
燃料は、Ｇ−１０シャルロットコロイドミル［Ｃｈａｒ
ｌｏｔｔｅ Ｃｏｌｌｏｉｄ Ｍｉｌｌ］にバイキング
歯車ポンプによって炭化水素相（ピッチ）および水性相
（界面活性剤溶液）を供恰することによって形成され
た。炭化水素相の入口温度は、２５０゜Ｆであった。水
性相の入口温度は、２５０°Ｆであった。ミルの出口に
おいて、エマルジョンは、エマルジョンを冷却する能力
を有するプレートとフレームより成る熱交換器を通して
周囲温度にまで転換された。エマルジョンは低い見掛粘
度を有することを見いだし、またニュートン液体学的性
質に近い性質を表わした。物理的にエマルジョンは、ピ
ッチ球体の９９−％が約２０ミクロン以下の直径を有す
る連続水分散系にあけるピッチ球体の幅広いサイズ分布
を含む。微粒子放出試験の一群は、３５０Ｈｐクレーバ
ーブルックス シングル バーナー燃料管ボイラーにお
いて行なわれ公知技術の環境保護庁（ＥＰＡ）法１〜４
および１７に従って実行された。バーナーは、１４，７
００，０００Ｂｔｕ／ｈｒ の定格容量を有したが、燃
料および蒸気需要の限られた供給のため、試験は容量の
約３７％あるいは燃焼率の約５，５００，０００Ｂｔｕ
／ｈｒ（ｍｍＢｔｕ／ｈｒ）において行なわれた。すべ
ての試験は、未加熱燃焼空気および石炭スラリー燃料を
噴霧するため独創的に開発された注文設計された低圧二
重流動（ｄｕａｌ−ｆｌｖｉｄ）噴霧器を使用して行な
われた。圧縮空気は作動流体の噴霧として用いられた。
煙道化学および不透明度メーター（ｏｐａｃｉｔｙ ｍ
ｅｔｅｒ）を測定するためにマススペクトルを用いて、
乳化ピッチの燃焼特性が過剰酸素含有の関数として定量
化された。異なる燃料予熱温度、周囲温度または２０℃
（６８°Ｆ）および６０℃（１４０°Ｆ）を用いて行な
われた二つの試験の一連からの関連データを、第１１図
および第１２図にグラフ的に示す。一酸化炭素対過剰空
気百分率曲線は、予熱燃料に関して左へシフトすること
を示す。これは、良好な燃焼および低い過剰空気レベル
を用いる能力を示す。改良は、著しく低い燃料粘度とと
もにより細霧化された燃料液体粒度分布の結果であるた
めと確信する。不透明度対過剰空気グラフ（第１２図）
も燃料予熱の利益をより顕著に示す。高い燃料予熱、す
なわら６０℃は、温水シェル型熱交換器を用いて成し遂
げられる。加えて、過剰酸素レベルの関数としての煙道
ガス化学および不透明度の変化を決定するために、２つ
の微粒子放出率がＥＰＡ法第１７を用いて実施された。
それらの後者の試験の間集められたデータは、すなわち
２つの燃料温度における各々のものは、炭素転換効率お
よび微粒子炭素温度の計算値とともに第４２表に示す。 予熱燃料に関する微粒子放出率は、周囲温度のそれの半
分である。すなわち各々０．０３４および０．０６８ｌ
ｂｓ／ｍｍＢｔｕであり、これはＥＰＡによる徴粒子放
出に対して認められた０．１０ｌｂｓ／ｍｍＢｔｕより
両者とも十分に低い。集められた微粒子物質は、非常に
微細なダークグレイ粒子から成る。燃料の０．０１２ｌ
ｂ／ｍｍＢｔｕ灰分含有量が２つの試験のために微粒子
放出率から除かれた後、予熱および周囲処理に関する微
粒子において各々６５％および８２％不燃焼炭素が見い
出された。炭素のこの量は、２つの試験に対して９９．
９６〜９９．９７および９９．８９〜９９．９２％の炭
素転換に相当する。微粒子テストの間のＳＯ_２放出物
は、燃料の硫黄含有量の関数である。２６０および２３
５ｐｐｍの放出物は予熱およひ周囲温度燃料試験に関し
て、各々０．５８ｌｂｓ／ｍｍＢｔｕに該当することが
計算された。測定および計算されたＳＯ_２レベルは、非
常にぴったりと一致する。２５．５および１９．５ｐｐ
ｍにおける試験に関して一酸化炭素は双方非常に低い放
出率である０．０２５および０．０２１ｌｂｓ／ｍｍＢ
ｔｕに該当することが計算された。６５および４５ｐｐ
ｍのＮＯ_２が０．１０および０．０８ｌｂｓ／ｍｍＢｔ
ｕに該当することが計算された。これらの放出率はＥＰ
Ａが認めた０．３０ｌｂｓ／ｍｍＢｔｕよりかなり低
い。要約すると、すべての放出物ばＥＰＡによって設定
された認定できる範囲中にある。試験データは、別個の
粒子として燃焼（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｎｄ ｂｕ
ｒｎ）の間乳化ピッチの小球体が細霧化された燃料液体
粒子から分離するという仮定を強力に支持する。熱分解
ピッチ高アスファルテン含有を考慮すると、微粒子放出
試験の詰果は、全く驚くものであった。微粒子試験が特
に予熱燃料に対して、非常に低いという事実は、乳化ピ
ッチの細霧化噴霧特性が燃焼効率を限定する有力な因子
でないという証拠をうらずけとなる。これらのデータ
は、予めまたは燃焼中のいずれかに乳化ピッチ粒子が大
部分かたまりにならないことを明確に提案した。煙道ガ
ス一酸化炭素レベルおよび不透明度において予熱する燃
料の効果と一致して微粒子放出割合は、１／２に低減
し、また燃焼効率は、乳化燃料が６０℃に予熱された時
約９９．８９〜９９．９２％から約９９．９６〜９９．
９７％に増加した。低燃焼率で行なわれた別個の独立し
た燃焼の研究において、生ピッチ、乳化ピッチおよび重
油（第６号油）の燃焼特性が比較された。予熱乳化ピッ
チに関する微粒子放出率は、前に得られたそれらと類似
していることが見い出された。比較試験条件のもとで予
熱乳化ピッチに関する微粒子放出率は、重油および加熱
細霧化生ピッチのそれらより各々１／２および１／６程
度に小さいことが決定された。結果を第４３表に示す。 ここにおいて述べた本発明の多くの変更および変化が本
発明の精神および範疇より逸脱することなく可能である
ことは明白なことである。論述された特定の実施態様は
実施例としてのみ与えられるものであって、本発明は、
特求の範囲に示される用語によってのみ限定されるもの
である。

【図面の簡単な説明】 【図１】ボスカン［Ｂｏｓｃａｎ］原油で調製されたエ
マルザン安定化炭化水素ゾルに関する粘度対水含有量の
グラフ的表示図である。なお図中（３０％水における）
鎖線は最適に近い操作状態を示すものである。 【図２】２つのエマルザン安定化炭化水素ゾルに関する
粘度対温度のグラフ的表示である。 【図３】界面活性剤パッケージへのエマルザンの添加の
粘度における効果を示す図である。 【図４】界面活性剤パッケージへのエマルザンの添加の
粘度における効果を示す図である。 【図５】界面活性剤パッケージへのエマルザンの添加の
粘度における効果を示す図である。 【図６】界面活性剤パッケージへのエマルザンの添加の
粘度における効果を示す図である。 【図７】界面活性剤パッケージへの乳化安定剤の添加の
粘度における効果を比較する図である。 【図８】３インチパイプラインを通しての炭化水素ゾル
の形成およびポンプ送に用いられるパイロット試験シス
テムの概略的表示図である。 【図９】炉の前部壁面からの距離の関数としての、予め
細霧化された燃料の燃焼時における火炎軸に沿った固体
濃度における変化のグラフ的表示図である。 【図１０】炉の前部壁面からの距離の関数としての予め
細霧化された燃料の燃焼時における軸まわりの火炎温度
の変化のグラフ的表示図である。 【図１１】２つの燃料プレヒート温度で燃焼した煙道ガ
スＣＯ濃度のグラフ的表示図である。 【図１２】２つの燃料プレヒート（予熱）温度で燃焼
し、測定した不透明度のグラフ的表示図である。

フロントページの続き (72)発明者 ハーベナー、ケービン ロバート アメリカ合衆国 フロリダ州 32211、 ジャクソンビル、 レイク ロード ウエ スト ホリー オークス 1582 (72)発明者 ディール、ジェームス フランシス、サー ド アメリカ合衆国 フロリダ州 32034、 フェルナンディナビーチ、 ザチャリー コート 21 (72)発明者 ボールデン、ボール レスター、ジュニア アメリカ合衆国 フロリダ州 32034、 フェルナンディナビーチ、 エイ ファー スト アベニュー 2727

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．約５０重量％のポリ（オキシエチレン−コ−オキシ
   プロピレン）ブロックコポリマー、約４０重量％の一般
   式Ｒ_ｘＣ_６Ｈ_４（ＯＣ_２Ｈ_４）_ｎＯＨ〔式中、Ｒは約８
   −１２個の炭素原子を含むアルキル基を表し、ｘはアル
   キル基の数を表しかつ１または２であり、そしてｎは約
   １−１５０の範囲であり得るエトキシ基の数を表す〕の
   エトキシル化アルキルフェノールまたはエトキシル化ア
   ルキルフェノールの混合物、および約１０重量％の界面
   活性高分子安定剤を含む界面活性剤パッケージ。 ２．界面活性高分子安定剤が変性リグニンである、請求
   項１記載の方法。 ３．界面活性高分子安定剤が約５００−２０００ダルト
   ンの分子量を有するスルホン化フェノールホルムアルデ
   ヒドポリマーである、請求項１記載の方法。 ４．約５０重量％のポリ（オキシエチレン−コ−オキシ
   プロピレン）ブロックコポリマー、約２０重量％の約１
   ５０個のエトキシ基を有するエトキシル化ジノニルフェ
   ノール、約２０重量％の約４０個のエトキシ基を有する
   エトキシル化モノノニルフェノール、および約１０重量
   ％の変性リグニンを含む界面活性剤パッケージ。 ５．約４７．２４重量％のポリ（オキシエチレン−コ−
   オキシプロピレン）ブロックコポリマー、約２１．３８
   重量％の約１５０個のエトキシ基を有するエトキシル化
   ジノニルフェノール、約２１．３８重量％の約４０個の
   エトキシ基を有するエトキシル化モノノニルフェノー
   ル、および約１０重量％のクラフトプロセス−変性リグ
   ニンを含む界面活性剤パッケージ。 ６．約２０°ＡＰＩ以下のＡＰＩ比重、１２２°Ｆでの
   粘度が約４０，０００センチポイズ以上、約５０重量％
   以下のパラフィン含量、および約１５重量％以上の芳香
   族炭化水素含量を有する炭化水素を水相中に、約５０重
   量％のポリ（オキシエチレン−コ−オキシプロピレン）
   ブロックコポリマー、約２０重量％の約１５０個のエト
   キシ基を有するエトキシル化ジノニルフェノール、約２
   ０重量％の約４０個のエトキシ基を有するエトキシル化
   モノノニルフェノール、および約１０重量％の変性リグ
   ニンを含む界面活性剤パッケージを炭化水素に基づいて
   約１：３５から約１：４５０の重量比で使用して乳化す
   ることにより形成された、炭化水素：水の容量比が約６
   ０：４０から約９０：１０である水中炭化水素エマルジ
   ョンから成る予備細霧化燃料。 ７．ピッチを水相中に、約５０重量％のポリ（オキシエ
   チレン−コ−オキシプロピレン）ブロックコポリマー、
   約２０重量％の約１５０個のエトキシ基を有するエトキ
   シル化ジノニルフェノール、約２０重量％の約４０個の
   エトキシ基を有するエトキシル化モノノニルフェノー
   ル、および約１０重量％の変性リグニンを含む界面活性
   剤パッケージを炭化水素に基づいて約１：３５から約
   １：４５０の重量比で使用して乳化することにより形成
   された、炭化水素：水の容量比が約６０：４０から約９
   ０：１０である水中炭化水素エマルジョンから成る予備
   細霧化燃料。 ８．熱分解ピッチを水相中に、約４７．２４重量％のポ
   リ（オキシエチレン−コ−オキシプロピレン）ブロック
   コポリマー、約２１．３８重量％の約１５０個のエトキ
   シ基を有するエトキシル化ジノニルフェノール、約２
   １．３８重量％の約４０個のエトキシ基を有するエトキ
   シル化モノノニルフェノール、および約１０重量％のク
   ラフトプロセス−変性リグニンを含む界面活性剤パッケ
   ージを炭化水素に基づいて約１：３５から約１：４５０
   の重量比で使用して乳化することにより形成された、炭
   化水素：水の容量比が約６０：４０から約９０：１０で
   ある水中炭化水素エマルジョンから成る予備細霧化燃
   料。