JPS6026090A - 高濃度石炭−水スラリ−用減粘剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭−水スラリー用減粘剤に関する。

２− さらに詳しくは、微粉炭を水に分散し、ポンプ輸送が可
能な高濃度石炭−水スラリーを提供するための減粘剤に
関する。

近年石油資源の枯渇により、石炭の利用が再認識され、
その利用方法が種々検討されている。

ところが石炭は石油と異なり、固体であるためポンプ輸
送ができない。そのため石炭を粉体化して水中に分散し
、水スラリーにする方法が種々検討されている。また、
石炭ガス化工程においても、ガス化反応器への石炭の供
給を、水スラリーの形態で実施する試みが検討されてい
る。

しかしながら、これらの方法は、現技術では、石炭濃度
を」二げていくと著しく増粘し、流動性がなくなるため
、ポンプ輸送が困難になってくる。一方、石炭濃度を下
げると輸送効率が低下し、さらに燃焼前に脱水工程が必
要であったり、石炭ガス化では、十分な反応温度が得ら
れず、問題点が多い。

今までに、単環式または多環式芳香族化合物のスルホン
酸塩のホルムアルデビド縮合物や、３− これに無機塩を併用した例がみられるが、これらの薬剤
では、減粘効果が弱く、実用に供しうるスラリーを造る
ことができない。

本発明の石炭−水スラリーに使用する石炭としては、無
煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、亜炭またはそれらをク
リーン化したものなどがあげられるが、どのような石炭
であってもよい。また、水スラリー中の石炭粒度も粉末
であればどのような粒度であってもよいが、現在火力発
電所で燃焼される微粉炭は２００メツシュパス７０重量
％以」二のものであるから、この粒度が微粉炭の粒度の
目安である。しかし、本発明の減粘剤は、粒度によって
影響されるものではなく、どのような粒径の石炭粉末に
対してもすぐれた効果を発揮する。

また、クリーン化した石炭は、石炭中より無機物、例え
ば、灰およびイオウなどを除去したものである。石炭を
クリーン化する方法としては、例えばＯｉｌ、　Ａｇｇ
ｌ、ｏｍｅｒａｔｊ、ｏｎ法（以下ＯＡ法という）、浮
遊選炭法、重液分離法などがある。し４− かしながら、これら以外の方法でもよく、特に限定する
ものではない。

ＯＡ法について記すと、石炭を乾式あるいは湿式で粉砕
した後、水スラリーを調整し、必要により界面活性剤を
加えた適量の油を添加するか、あらかじめ石炭に前記油
をニー１−シた後、水スラリーを調整し、攪拌すること
により石炭の有機分と無機物との油および水に対する濡
れの差を利用して、選択的に石炭の有機分を濡らす油を
バインダーにして石炭有機分の凝集を起す。

一方、無機物は、油との親和力が弱いため、水中に遊離
するので、凝集した石炭の水分離を行えば、同時に無機
物を除去することができる方法である。ＯＡ法の石炭−
水スラリー中の石炭濃度は通常１０〜５０重量％である
。

ＯＡ法において用いる油は原油あるいは原油から得られ
る各種留分、例えば灯油、軽油、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重
油などや、タールまたは頁岩油またはエチレン分解残油
または各種配合油などで、一般に燃料として用いられる
油や、潤滑５− 浦、洗浄油などの鉱物油である。またベンゼン、ｌ−ル
エン、キシレン、動植物油など水に不溶の油も用いられ
るが、中でもＣ重油、タール残渣油などの重質油類は安
価であるため、特に好ましい。この油は無機物除去処理
しようとする石炭−水スラリー中の石炭に対して一般的
に３０重量％以下の量で充分である。

また、浮遊選炭法は既存の選炭法で微粉炭−水スラリー
中に極く少量の油を加え、攪拌することにより泡立て、
フロスを生成する。本方法もＯＡ法同様、石炭の有機分
がフロス油膜に付着するが、無機物は水中に遊離し、石
炭有機分と分離できる方法である。

浮遊選炭法において用いる油は、ターピネオール、ター
ル、へ重油、Ｃ重油、軽油、灯油である。

」１記方法により、数１０重景％以上の無機物を石炭よ
り除去するのが一般的である。

このようにしてクリーン化した石炭を使用すればクリー
ン化していない石炭にくらべて本発明６− の添加剤の効果は著しく優れ、さらに数ポイント高濃度
の石炭−水スラリーが得られる。クリーン化した石炭を
用いた場合、本効果以外にも燃焼時のボイラー腐蝕が抑
制され、灰の除去設備、脱硫設備への負担が軽減される
等のメリッ１へが非常に大きい。

つぎに本発明の石炭−水スラリーに使用する減粘剤とし
ては、石炭−水スラリーの粘度を低下し、流動性と安定
性を向」ニするために用いる高濃度石炭−水スラリー用
減粘剤であって、 （ａ）　リグニンスルホン酸とナフタレンスルホン酸と
のホルマリン共縮合物もしくはその塩、または、リグニ
ンスルホン酸とアルキルナフタレンスルホン酸とのホル
マリン共縮合物もしくはその塩と、（ｂ）ポリリン酸塩 とを必須成分として含有することを特徴とする石炭−水
スラリー用減粘剤である。

リグニンスルホン酸は、木材チップをスルホン化７− して得られるものであり、その化学処理工程、加水分解
反応や、酸化反応や、脱スルホン化反応や、脱メチル化
反応等を受けた変性リグニンスルホン酸や縮合反応によ
る縮合リグニンスルホン酸をいう。

ナフタレンスルホン酸またはアルキルナフタレンスルホ
ン酸の例としては、ナフタレンスルホン酸。

メチルナフタレンスルホン酸、エチルナフタレンスルホ
ン酸、プロピルナフタレンスルホン酸、ブチルナフタレ
ンスルホン酸等のナフタレン系スルホン酸があげられる
。

（ａ）成分は」１記のりゲニンスルホン酸とナフタレン
スルホン酸またはアルキルナフタレンスルホン酸を任意
の割合で混合し、ホルマリン共縮合したもの、もしくは
その塩である。

塩としては、ナ１ヘリウム、カリウムなどのアルカリ金
属塩や、カルシウムなどのアルカリ土類金属塩、アンモ
ニウム塩およびアミン塩などがある。

この場合、平均縮合度は１．５・〜２０が好ましく、さ
らに好ましくは２〜１０である。平均縮合度が８− この範囲外の場合、石炭−水スラリーの減粘効果が弱い
。

さらに５　リグニンスルホン酸／ナフタレンスルホン酸
、または、リグニンスルホン酸／アルキルナフタレンス
ルホン酸の組成割合は、重量比で１／９〜９／１の範囲
が好ましい。

（ｂ）成分であるポリリン酸塩とは、２つ以上のＰ（酸
化数５）を含み、Ｐ−０−Ｐの結合をもつものをいう。

具体的には、ピロリン酸す１〜リウム、１−リポリリン
酸すｌ〜ツリウムポリメタリン酸す１−リウム、ピロリ
ン酸カリウム、ｌ−リポリリン酸カリウム、ポリメタリ
ン酸カリウム等がある。

本発明の減粘剤は、」１記（ａ）成分および（ｂ）成分
をそれぞれ少なくとも１種類以上配合したものであり、
その配合比は、（ａ）５〜９５重量％、（ｂ）　９５〜
５重景％、好ましくは（ａ）２０〜８０重量％、（ｂ）
８０〜２０重量％である。

本発明の減粘剤の添加量は、石戻−水スラリーに対して
、０．０１〜５．０重量％、好ましくは０．０３〜２．
０重皿％であり、この添加量ですく９− れた効果を発揮する。石炭−水スラリーの流動性の限界
は、石炭の種類や粒度によって異なるが、一般に減粘剤
を添加しなければ、石炭濃度が５０重量％前後で流動性
がなくなるが、本発明の減粘ものである。さらにクリー
ン化した石炭を用いた場合は、石炭濃度がさらに数ポイ
ン１〜、一般的には、３〜１０ポイン１へに昇する。

本発明の減粘剤は、他の界面活性剤と併用して使用する
こともできる。

石炭−水スラリーの製造方法および減粘剤の添加方法に
関しては、石炭をあらかじめ乾式で粉砕した後、減粘剤
を水溶液中に混合する方法や、石炭−水スラリーをつく
った後、減粘剤を添加する方法や、ミル中へ石炭、水、
減粘剤を加え、石炭を粉砕しながら混合する方法や、そ
れぞれの方法において、石炭の代わりにクリーン化した
石炭を用いて混合する方法など、任意の方法が実施でき
る。

本発明の減粘剤は、（ａ）成分と（ｂ）成分の併１０− 用から成り立っており、各々単独ではこの減粘効果は非
常に弱い。また（ａ）成分においてもリグニンスルホン
酸とナフタレンスルホン酸とのホルマリン共縮合物もし
くはその塩、または、リグニンスルホン酸とアルキルナ
フタレンスルホン酸とのホルマリン共縮合物もしくはそ
の塩が必須条件であって、単独のホルマリン縮合物では
、極めて減粘効果が劣る。一方、（ｂ）成分においても
、通常の低分子量の無機塩では、本発明のような優れ九
減粘効果は得られず、本発明の高分子量のポリリン酸の
みにみられる併用効果である。

本発明の減粘剤が優れた効果を発揮する理由は、（ａ）
成分の特殊な構造が石炭粒子表面に強固に吸着し、静電
気反発力を持つとともに、ポリリン酸塩からの電荷の付
与がさらに強い静電気反発となって、粒子の凝集を防げ
、しかも、高い石炭濃度において、スラリーの流動性を
向上させるものと思われる。

また、脱灰等のクリーン化した石炭を使用すれば、さら
にその効果が」１昇するのは、脱灰することによって、
親木性が大きく微粒子でその表面積が大きい灰が除去さ
れることにより、有機性が向−１ニした石炭表面に、本
発明の減粘剤が効果的に作用するためであり、それによ
って石炭濃度の」１昇をはかることができる。

置しても水分離を生ぜず、均質な石炭−水スラリーを保
持している。

このように本発明の減粘剤は、石炭−水スラリーに対し
て０．０１〜５．０重量％、好ましくは０．０３〜２．
０重量％添加するだけで、石炭−水スラリーの粘度を著
しく減少せしめ、しかも、高濃度でポンプ輸送が可能な
石炭−水スラリーをつくることができる。

以下に実施例を示す。実施例中％は重量による。

実施例１ 所定量の第１表に示す減粘剤を溶解した水溶液に、２０
０メツシュ８０％パスまで粉砕した石炭を室温にてかき
まぜながら加え、所定濃度の石炭−水スラリーを調整す
る。このスラリーの粘度を２５℃にて測定し、また、流
動性を観察する。さらに、このスラリーを５００１ｎＱ
のシリンダーに１８　ｃｍの高さまで入れ・　１力月間
静置した後、上層（」二部から１ｃｍ）、下層（底部か
ら１ｃｍ）の石炭濃度を測定する。

試験結果を第２表に示す。第２表に示すとおり、本発明
の減粘剤を添加すると、石炭濃度７４〜７７％において
も粘度はｌ］００・〜２８００ｃＰであり、極めて流動
性が良好である。

また、スラリーは１力月間静置した後も、石炭の沈降は
ほとんど生じておらず、非常に安定である。これに対し
、一般のアニオン界面活性剤を添加したり、減粘剤無添
加の場合などは、石炭濃度５０％において粘度が２０，
０００　ｃ　Ｐ以上になり、全く流動しない。

また、（ａ）成分、（ｂ）成分単独で添加した場合や、
（ａ）成分にＰＨ調整剤として一般の無機塩を併用した
場合などは、減粘効果が著しく弱く、石炭濃度６０％に
おいて粘度が２０゜−１３＝ ０００ｃＰ前後であり、全く流動しない。

実施例２ クリーン化した石炭を使用して実施例１と同様に所定濃
度のクリーン石炭−水スラリーを調整する。石炭粒度は
２００メツシュ８０％パスのものである。このスラリー
の粘度を２５℃にて測定し、また、流動性をも観察する
。このスラリーを１力月間静置した後、実施例１と同様
」二層、下層の石炭濃度を測定する。

試験に用いた本発明の減粘剤は、第１表に示すとおりで
ある。試験結果は第３表に示す。

第３表に示すとおりクリーン化石炭−水スラリーに本発
明の減粘剤を添加すると、石炭濃度が７８〜８０％でも
、粘度が１２００・〜２７００ｃＰであり、低粘度で流
動性が良好である。また、スラリーは、１力月間静置し
た後も、石炭沈降がほとんど生じておらず、非常に安定
である。これに対し、一般のアニオン界面活性剤を添加
したり、減粘剤無添加の場合などは、石炭濃度５０％に
おいて粘度が２０，０００　ｃ　Ｐ以１４− 上になり、全く流動しない。

また、（ａ）成分、（ｂ）成分単独で添加した場合や、
（ａ）成分にｐ　Ｈ調整剤として一般の低分子量無機塩
を併用した場合などは、減粘効果が著しく弱く、石炭濃
度６０％において、粘度が２０　、　ＯＯＯｃ　Ｐ前後
であり、全く流動し。

ない。

−１５＝ １１開日ＵＧＯ−２６０９０　（６） 特開昭ＧＯ−２６０９０（７） 特開昭ＧＯ−２ＧＯ９０（８） く１ 冒昧

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭−水スラリーの粘度を低下し、流動性と安定
   性を向上するために用いる高濃度石炭−水スラリー用減
   粘剤であって、 （ａ）　リグニンスルホン酸とナフタレンスルホン酸と
   のホルマリン共縮合物もしくはその塩。 または、リグニンスルホン酸とアルキルナフタレンスル
   ホン酸とのホルマリン共縮合物もしくはその塩と、 （ｂ）ポリリン酸塩 とを必須成分として含有することを特徴とする石炭−水
   スラリー用減粘剤。
2. （２）リグニンスルホン酸／ナフタレンスルホン酸、ま
   たは、リグニンスル示ン酸／アルキルナフタレンスルホ
   ン酸の組成割合が１重量比で１／９〜９／１である特許
   請求の範囲第（１）１− 項記載の石炭−水スラリー用減粘剤。
3. （３）ホルマリン共縮合物の平均縮合度が、好ましくは
   １．５・〜２０、さらに好ましくは２〜１０である特許
   請求の範囲第（１）項または第（２）項記載の石炭−水
   スラリー用減粘剤。
4. （４）　（ａ）成分と（ｂ）成分の配合比が（ａ）５〜
   ９５重量％、（ｂ）９５〜５重量％、好ましくは（ａ）
   ２０−８０重量％、（ｂ）８０−２０重量％である特許
   請求の範囲第（１）項ないし、第（３）項のいずれか記
   載の石炭−水スラリー用減粘剤。
5. （５）石炭濃度が６１％以」二、好ましくは７０％以上
   の石炭−水スラリーに用いるための特許請求の範囲第（
   １）項ないし第（４）項のいずれかに記載の石炭−水ス
   ラリー用減粘剤。
6. （６）石炭がクリーン化した石炭である特許請求の範囲
   第（１）項ないし第（５）項のいずれかに記載の石炭−
   水スラリー用減粘剤。