JPS6186934A - 水溶性分散剤組成物 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水性スラリー用の分散剤に関する。更に詳しく
は、本発明は、固体粒子例えば石炭、亜炭、セメント、
石膏、フィ２−（炭酸カルシウム）および他の同様の材
料の水性スラリーの濃度を実質的に増加し、そして（ま
たは）その粘度を実質的に減少する改良された水溶性分
散剤を提供するものである。

〔従来の技術および発明が解決すべき問題点〕水は、多
くの粒子状固体のスラリー調製用の有効なベヒクルとし
て働く。低い固体含量および（または）高い粘度は、前
記スラリーの有効な使用をしばしば減少する。前記スラ
リーの固体濃度を増加することはほとんど実用的ではな
い。なぜなら、粘度が不相応に増加するからである。公
知分散剤の使用による前記スラリーの粘度の低下は。

技術的または経済的に必ずしも成功していない。

例えば、スルホン化アルキル芳香族炭化水素、スルホン
化す７タレンおよびアルデヒパの縮合ポリマーは石炭お
よびセメント水性スラリー用の分散剤として有効に使用
されてきたが、前記の用途における前記分散剤の使用は
コストが比較的高いので制限されてきた。

〔問題点を解決するだめの手段〕

一般に、本発明はヌルホン化多核縮合環芳香族炭化水素
化合物の混合物からなる。比較的低コストで新規の改良
された水溶性分散剤を提供する。

スルホン化前における前記の多核縮合環芳香族化合物は
、温度１００℃において液体であり、その重賦平均分子
量が５００未満であ夛、そして芳香族含量が６０％を越
えている。前記の分散剤は、微分割粒子状固体例えば石
炭、亜炭、セメント、硫酸カルシウム（石膏）、炭酸カ
ルシウム（フィラー）および他の同様の材料を水中に分
散し、比較的低粘度で比較的高固体含量のスラリーを形
成するのに特に有用である。

本発明は、前記の水溶性分散剤を製造する多段階方法も
提供する。第１段階においては、芳香族含量が６０チよ
り多い多核縮合環芳香族炭化水素化合物の混合物を、第
１の非反応性溶媒に溶解して第１溶液を生成する。第２
段階においては、三酸化イオウを第２の非反応性溶媒中
に溶解して第２溶液を生成する。第３段階においては、
第１溶液と第２溶液とを混合する。混合の際に、芳香族
炭化水素化合物と三酸化イオウとが反応して、第１溶媒
および第２溶媒の両者に不溶性の固体スルホン化芳香族
炭化水素化合物の混合物が生成する。

第４段階においては、固体スルホン化芳香族炭化水素化
合物を溶媒から分離する。固体の分離後に、溶媒を更に
分離して第１段階および第２段階に再循還することがで
きる。両方の反応体を満足することのできる量で溶解す
るものであれば、第１の溶媒と第２の溶媒とは同じ溶媒
であることが有利である。この場合には、再循還前の溶
媒分離工程は必ずしも必要ではない。

本発明をよシ明確に定義し、本明細書における記載の不
明瞭性を回避するために、以下の用語が本明細書におい
てもつ意味を以下に説明する。

「芳香族含量」とは、分散剤化合物の分子構造中の全炭
素原子に対する芳香族性炭素原子の数の比を１００倍し
たものである。

「分数剤」とは、懸濁性媒質に加えて、非常に微細な固
体粒子の均一で最大の分離を促進する界面活性剤である
。

「界面活性剤」とは、水もしくは水溶液中に溶解した場
合に表面張力を減少するか、または液体と固体との間の
界面張力を減少する任意の化合物である。

「多核」とは、閉鎖同素環式炭素環（その環は、必ずし
も常にではないが、通常はベンゼノイド型であるものと
する）３個以上を含む分子構造をもつ芳香族化合物であ
る。

「縮合環」とは、芳香族化合物の閉鎖同素環式炭素環で
あって、その２以上の側面が他の芳香族化合物の閉鎖同
素環式炭素環に対する共通の側面を提供する構造をもつ
ものである。

「ガスオイル」とは、ケロシンと潤滑油との間の粘度お
よび沸点範囲をもつ液体状石油留出物である。

「ナフサ」とは、ＡＳＴＭＤ−８６の７１２頁に記載の
ガンリン、ナフサ、ケロシンおよび同様の生成物の留出
の標準試験法（Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ
Ｔｅｓｔ　ｆｏｒ　Ｄｌｓｔｌｌｌａｔｉｏｎ　ｏｆ　
Ｇａ５ｏｌｉｎｅ。

Ｎａｐｈｔｈａ、Ｋｅｒｏｓｅｎ、ａｎｄ　５１ｍ１ｌ
ａｒ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）による留出にかけた場合に、
４６４°Ｆ（２４０℃）以下で１０％以上が留出する天
然ガスから誘導される液体生成物、および精製、部分精
製、または非精製石油生成物である。

本発明の原理を適用する態様を以下に説明するが、これ
は本発明の技術的範囲を決して限定するものではない。

本発明の分散剤は、多工程方法で製造するのが好ましい
。第１工程においては、ナフサ、ガスオイルまたはそれ
らの混合物を温度８１０〜８５０℃でクラッキングし、
留出物フラクションを得るか。

または温度２００℃以上で沸騰し、温度１００℃におい
て液体であり、そして高い割合の多核縮合環芳香族炭化
水素化合物を含むカマ残を得る。このカマ残をスルホン
化するために、これを最初に非反応性溶媒に溶解して第
１溶液を形成し、続いてこれを第２溶液と激しく混合す
る。第２溶液は、非反応性溶媒中に三酸化イオウを溶解
することによって生成する。三酸化イオウと前記の炭化
水素化合物との反応は極めて迅速である。２種の溶液の
完全な混合を達成するのに必要な時間は、二酸化イオウ
と炭化水素化合物とを完全に反応させて不溶性の固体ス
ルホン酸生成物を形成するのに通常は充分なものである
。この生成物を任意の公知の方法例えば濾過によって残
留□液体から分離することができる。続いて、所望によ
シ、その生成物を適当な塩基によって中和することがで
きる。

更に具体的に述べると、前記のカマ残５０ｇを塩化メチ
レン４５０ｇ中に溶解した。別の容器において、液体三
酸化イオウ４０ｇを塩化メチレン３６０ｇ中に溶解した
。次に、スラリ・７０−・パイプ反応器中において、Ｔ
連絡を通して、前記の２種の溶液を混合した。カマ残溶
液の流速は、三酸化イオウ溶液の流速よりも２０倍の流
速に維持した。不溶性スルホン化生成物を濾過によって
塩化メチレンから連続的に取出した。流速を維持するた
めに、カマ残を含む容器中にろ液を再循還した。

すべての三酸化イオウ溶液を使い切った場合に、反応は
中断し、そして濾過生成物を反応器から除去した。その
生成物を最初に水中に溶解し、次に水酸化ナトリウムで
中和し、最後に乾燥して、イオウ含量１４．２重量％を
もつスルホン化多核縮合環芳香族化合物の混合物のナト
リウム塩を得た。

カマ残のスルホン化によって生成したスルホン化化合物
の混合物は、水性スラリー中の分散剤として非常に有効
な水溶性分散剤を提供する。

本発明の目的に適したカマ残すなわちスルホン化前の多
核縮合環化合物の混合物は数種の特別な物性をもってい
る。第１にそれらは１００　℃で液体である。室温にお
いて、カマ残は、（、）分子量分布および（ｂ）重量平
均分子量に依存して固体または液体である。一定のカマ
残試料においては、１５０〜１０．０００の分子量を見
出すことができる。そのような分子量分布であっても、
そのカマ残の重量平均分子量は５００未満である。重量
平均分子量は有利には２００〜４５０、望ましくは２０
０〜４００、そして好ましくは２００〜３５０である。

分散剤すなわちスルホン化多核縮合環芳香族炭化水素化
合物は、イオウ含量１０〜２０重量％をもっているのが
適当である。イオウ含量１０重量％未満の化合物は、商
業的に実行可能な分散剤となるのに充分な親水性をもっ
ていない。２０ｆｆｉｆｔチより大きいイオウ含量を容
易に得ることができない事は当業者には理解されるもの
と考える。分散剤のイオウ含量は１２〜１５重量％であ
ることが望ましい。

スルホン化分散剤化合物製造のもとＫなるカマ残の特性
化は、Ｃ核磁気共鳴（ｎｍ）分析を使って行なった。そ
の分析によって測定した特性の１っはカマ残の芳香族含
量であった。

スルホン化多核縮合環芳香族炭化水素化合物の混合物は
、そのスルホン酸塩の形で使用するのが好ましい。それ
らは、そのナトリウム塩の形で使用するのが更に好まし
い。

水性スラリー中で前記分散剤を使用する濃度水準は、ス
ラリーの必要な粘度および（または）固体濃度に依存し
て広範に変化させることができるが、ナトリウム塩に関
しては、分散剤濃度の実用的な範囲は、水不含を基準と
して、粒子固体０．０５〜３．０重量％であることが見
出された。この濃度範囲は、石炭、亜炭、セメントおよ
び石膏のスラリー用Ｋ特に有用であることが見出された
。　。

〔実施例〕

水性スラリー中の分散剤の特定の用途について以下の実
施例において説明する 例１〜例１３ 亜炭をロッドミル中で水研ぎ（湿式グラインディング）
することによって５０重量％亜炭−水スラリ−を調製し
た。前記のスルホン化工程によってカマ残から調製した
分散剤と前記スラリーとを手で混合し、例１〜例１３に
対する得られた粘度を以下の表■に記録した。カマ残は
温度１００℃において液体であった。各実施例の粘度測
定は。

１分間に２．５回転でらせんの移動パスとクロスバ−ス
ピンドルＡＢとを備えたブルックフィールド粘度計を使
用して行なった。この評価においては、中和してナトリ
ウム塩を形成させた分散剤を使用した。分散剤中のイオ
ウの重量％、分散剤の濃度（無水の亜炭固体を基準とし
て、重量のｐｐｍで表示）、および測定粘度（センチボ
イズ：　ｃｐｓ　）を以下の表■に示す。

以下余白 表■ イオウ含量濃度　　　　粘度 １　　　　　　　　　　−　　　　１２０，０００　　
（１２０）２　　　　　３　　　２．０００　　１１０
，０００　　（１１０）３　　　　　３　　　５．００
０　　　８３，０００　　　（８３）４　　　　　３　
　　７．５００　　　８０．０００　　　（ｓｏ）５　
　　　　３　　　１０．０００　　　７２，０００　　
　（７２）６　　　　　６　　　２．０００　　　９５
，０００　　　（９５）７　　　　６　　　　５．００
０　　　６５，０００　　　（６５）８　　　　６　　
　７．５００　　　５２，０００　　　（５２）９　　
　６　　１０．０００　　４３，０００　　（４３）６
１０　　　　　　１３　　　　　２．０００　　　　　
８０，０００　　　　（８０）中１１　　　　　　１３
　　　　　５．０００　　　　　３５，０００　　　　
（３５）中１２　　　　１３　　　７．５００　　　２
０，０００　　　（２０）本本発明の実施例 申傘パスカル秒（Ｐｉ−ｓ）で表わした粘度衣１に示す
データは、分散剤として使用する化合物の適当性につい
て、イオウ含量の効果を充分に説明している。１０．０
００　ｐｐｍの濃度において、イオウ含量１３重量−の
分散剤（例１３）は、イオウ含量６重量％（例９）また
は３重量％（例５）の分散剤と比較して、粘度を減少す
る点で、よシ効果的である。同様の結果は、本発明の実
施例である他の分散剤においても得られる。

例１４ イオウ１４重量％を含むスルホン化分散剤のナトリウム
塩形を、前記の方法で製造した。スルホン化分散剤を調
製するもとＫなるカマ残の重量平均分子量は２５０であ
った。次に、分散剤の一部分を、ロッドミル中で水研ぎ
Ｋより、て調製した５０重量％亜炭−水スラリー中で混
合した。分散剤１重ｔチ（１０，０００ｐｐｍ：水不含
亜炭固体を基準とする）をスラリー中に手で混合した。

分散剤を含まないスラリーの粘度は、スピンドルエ、？
ブ（Ｂｏｂ　）　Ｂを使用する１分間あたり１００回転
で６３フアン（Ｆａｎｎ）粘度計単位であったのに対し
、分散剤添加後の粘度は２５７アン単位であった。

添加した分散剤を含むスラリーを２４時間平静に保った
。その期間の経過後において、沈降または相分離の証拠
はまったくなかった。市販の分散剤である。商品名［ロ
マル・ディー（ＬＯＭＡＲＤ）Ｊとして市販のスルホン
酸ナフタレ桧伽ルムアルデヒド縮合ポリマーを、本発明
の分散剤と同じ濃度で使用した場合には、２４時間後に
有意の相分離が観察された。

例１５ 例１４で調製した分散剤の一部分を、「ロンスター・ク
ラス＋１エイチ（Ｌｏｎｅｓｔａｒ　Ｃ１ａｓｓ　Ｈ）
Ｊとして市販のセメント６０重ｆ％と新鮮水４０％とを
含むポートランドセメント処方中で混合した。

使用する分散剤の濃度は、セメントの乾燥重量を基準と
して０．５％（５，０００ｐｐｍ）であった。例１４と
同じ粘度計および手順を使い、４種類の異なるスピンド
ル速度（１分間あた夛の回転数：ｒｐｍ）で測定した、
分散剤の添加前と添加後の混合物の粘度（ファン単位）
を以下の表に示す。

１００　ｒｐｍ　２００　ｒｐｍ　３００　ｒｐｍ　６
００　ｒｐｍ分散剤なし　　　４８　　６３　　７５　
　１１８分散剤５０００　ｐｐｍ　　９　　　２０　　
　３３　　　８５ム下余白 例１６ 石膏（硫酸カルシウム）２００ｇを、ハミルトン・ピン
チ（Ｈａｍｉｌｔｏｎ　Ｂｅａｃｈ）ミキサー中で水２
５０ｇに徐々に加え、４０秒間ノーキングさせた。次に
、混合物を３０秒間激しく攪拌した。この混合物をすぐ
にジョンソン（Ｊｏｂｎｓｏｎ）カップ中に注ぎ、ガラ
ス板上に流れ出るにまかせた。混合物の得られたｉ４イ
形体の直径はフインチ（約０．１８ｍ）であった。前記
の操作を、例１４からの分散剤の一部分を、混合前に加
えて、繰返した。分散剤は、石膏の乾燥重量の０．３重
量％の量で使用した。繰返した試験において、得られた
）４イ形体の直径は８３／８インチ（約０．２１ｍ）で
ありた。

例１４、例１５および例１６は、本発明の代表例である
分散剤の有効性を明白に示すものである。

本発明を代表する他の分散剤によっても、同様の結果が
得られる。

以トポ白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スルホン化多核縮合環芳香族炭化水素化合物の混合
   物またはその化合物のアルカリ金属塩の混合物を含んで
   なる水溶性分散剤組成物であって、スルホン化前におけ
   る前記の多核縮合環芳香族炭化水素化合物が温度１００
   ℃において液体であり、その重量平均分子量が５００未
   満であり、そしてその芳香族含量が６０％を越えている
   ことを特徴とする、前記の水溶性分散剤組成物。 ２、スルホン化化合物の混合物のイオウ含量が、混合物
   の重量の１０〜２０％である特許請求の範囲第１項記載
   の組成物。 ３、前記の重量平均分子量が２００〜４５０の範囲内で
   ある特許請求の範囲第１項記載の組成物。 ４、前記の重量平均分子量が２００〜４００の範囲内で
   ある特許請求の範囲第１項記載の組成物。 ５、前記の重量平均分子量が２２０〜３５０の範囲内で
   ある特許請求の範囲第１項記載の組成物。 ６、前記のアルカリ金属がナトリウムである特許請求の
   範囲第１項記載の組成物。