JPS6197392A - 石炭及び炭化水素留分を主成分とした自己潤滑型燃料組成物 - 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】 発明の背景 ７、発明の適用分野 本発明は石炭粉末と炭化水素留分を含有する自己潤滑型
燃料組成物に関するものである。

世界の石炭保存量はオイルシェールやオイルｆンドさえ
含める他の化石燃料の全合計よりもはるかに大である。

従ってこの保存物をもつと使用することが再び注目され
ている。

石炭を燃料として使用する場合、輸送上の問題があり又
燃焼上の問題さえも発生する０石炭が重質燃料油と同じ
ような貯蔵、輸送、燃焼特性を宵する、ポンプ輸送の可
能な流体の形で入手できることが理想的である。

２、従来の技術の説明 原理としては簡単な解決方法を確立するため、ある程度
の研究が行われており、それは粉末の石炭を例えば重質
燃料油のような炭化水素留分中に分散させるという間屈
に関するものである。

しかし粉末石炭と重油を単に混合しただけでは貯蔵中に
石炭が沈降すること、および濃縮された懸濁液が高粘土
であるためにポンプ輸送が困難であることといった多（
の！、！題が生ずる。

石炭−油懸濁液の安定性を増すために使う添加剤が数多
く提案されてるいる。そして、１９７７年の一連の日本
特許Ｎｏ、）９５３１０［ｉ、　　７９５３１０７゜７
９５３１０８および１９７８年の米国特許４１３０４０
１ではポリエチレングリコール又はポリプロピレングリ
コールあるいはその共重合体を使用することを記載して
いる。１９７８年の米国特許４１６２１４４はアルキル
アリールスルフォネート又は′Ｎ４級アンモニウムの使
用に関するものである。

多くの場合、少量の水を添加するとこれらの懸濁液の安
定性を得るのに有利になる。しかし、安定化の効果に伴
って、油−石炭混合物の粘土が増大し、その結果ポンプ
輸送中の圧力損失が増大する。

本発明の要約 本発明はこれらの欠点を克服し貯蔵中においても物質で
あり、容易にポンプ輸送できる石炭粉末と炭化水素留分
とを成分とした懸濁液を提供することを目的としたもの
である。

本発明はその目的達成のため、この混合物の管内輸送中
にその壁を自身で潤滑する作用を生ずる特殊な組成物を
提供するものである。

本発明の燃料組成物は石炭粉末、炭化水素留分、水、表
面活性剤および少な（とも１種類の強１１解質で構成さ
れる。

この組成物は重量基準で、石炭を３０からＢＯパーセン
ト、好ましくは３５から５５パーセント、水ヲ５から２
５パーセント好ましくは１０から２０パーセント、表面
活性剤を０．１から１パーセント好ましくは０．２から
０．６パーセント、および強電解質を０、Ｏｌパーセン
トから１パーセント好ましくは０．１から０．５パーセ
ントで構成され残りは炭化水素留分からなっている。

この留分は燃料組成物の３０パーセントより少なくては
ならない。

本発明による組成物は、石炭、炭化水素留分、水、およ
び表面活性剤の混合物と同じ石炭濃度で比較すると、静
止時にはより大きい固有粘土又は稠度を持っている。

この濃縮作用はその混合物が貯蔵されている時に好結果
をもたらす。この作用によって石炭微粒子の沈降が遅く
なるか又は防止されるのであるり一方、剪断速度の関数
として勤粘土を測定すると、剪断作用の増大と共に動粘
土の急激な低下が見られる。

文献に多く記載されているような、石炭粉末１炭化水素
留分、水および表面活性剤で製造された従来の組成の混
合物にあっては、剪断作用の増大と共に、剪断応力が急
速に増加する・ この結果は内部回転円筒と外部固定円筒の２つの同軸円
筒を備えたクエブト（Ｃ０ＵＥＴＴＥ）型の回転粘土計
による測定から得られる。この粘土計では動粘土を測定
したい混合物は両円筒の間にあって剪断応力を可動円筒
の回転速度が増加するにつれて、粘土を測定したい流体
の剪断速度勾配が増加し、そして回転速度を所定値に維
持するのに必要なトルクは剪断速度勾配と共に増加する
。このトルクは剪断応力に応じて変化する。

本発明による組成物はこのような支配を受けない、事実
、クエフト型の装置で行う測定の場合、剪断速度勾配が
ある値（常に極く微小である）に達すると、剪断速度勾
配が増加するのに伴って剪断応力が急速に低下する。換
言すれば、円筒を益々速く回転させると、それにつれて
動力は相当減少していく、これらの−見矛盾した結果は
剪断作用中に流体に対して動いている機械部分と流体間
に潤滑層が生じこれがこの機械部分と流体間の摩擦を減
少させることになると説明できる。この機械部分が粘土
計の円筒壁であっても、流体が流れる平滑な管路の壁で
あってもよい、潤滑層を形成する液体が本発明の盟性物
からしみ出るのであるがそれは自己潤滑機構を解明する
１つの端緒となる。この機構は本発明組成物の場合にの
み見られるものである。

分析の結果、この潤滑層は本発明の組成物中に存在する
石炭粉末を極く少量と電解質を高割合に含有した水が主
成分であることが明らかになった。

物理的に見ると、この潤滑層の厚さは極端に微小である
（多くて数１０ミクロンである。）この潤滑層によって
管路中の圧力損失の値が大巾に減少する、従ってポンプ
輸送動力も同じ割合で減少する。

潤滑層は、剪断作用開始後、１秒間の何分の１という短
時間で非常に速く生成する。このことは工業的に非常に
有利な点である、何故なら、実際問題として、工業装置
には多数のバルブ、ベンドなどが含まれておりそれらの
構成物おのおのが既に形成されている潤滑層を打ちこわ
しそのためこの水溶液層は混合物全体の中に再溶解して
しまうからである。

従ってこの層が急速に形成するということが絶対に必要
なのである。

使用する表面活性剤は水と重質燃料２液体間の表面張力
を減少させて水を重質燃料中に分散させ得るものでなけ
ればならない、この表面活性剤はイオン性のものでも非
イオン性のものでも良い。

ポリエチレングリコール又はポリプロピレングリコール
の形のもの又はそれらの形を組み合わせたものを含有す
る表面活性剤のような非イオン性表面活性剤が特に適切
である。これらの表面活性剤の中でアルコール、フェノ
ール、アルキルフェノール、アミン、ジアミン、ポリエ
トキシルリン酸塩１ポリプロポキシルリン酸塩、ポリエ
トキシル−ポリプロポキシルリン酸塩ならびにポリエチ
レングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリアル
キレングリコールおよび一般的に分子式が１覆類以上の
ポルアルコキシル化物から成る分子が挙げられる。

表面活性剤は重量で０．１から１パーセントの濃度で、
好ましくは０．２から　０．６パーセントで使用される
。

本発明の方法には、水中の解離係数が大である強電解賀
は全て適している。これらの電解質の中で水酸化ナトリ
ウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化マ
グネシウム、水酸化カルシウムのような強塩基又は有機
塩基およびナトリウム、カリウム、カルシウム又はマグ
ネシウムのハロゲン化物又は硫酸塩のような塩類および
それらの混合物が挙げられるがこれに限定されるもので
はない。

電解質は０．０１から１パーセントの重量濃度で使用す
るが０．１パーセントから　０．５パーセントの間が好
ましい。

石炭粉末は一般に破砕と粉砕によって得られる。

破砕によって約２ミリメートルより小さい直径の石炭粒
子が得られる。この破砕石炭を粉砕機に供給する。一般
に、ボール式又は遠心式粉砕機が使用されるが他のどの
ような形式の粉砕機でも適用できる。粉砕欲得られる石
炭粒子の大きさはいわゆる工業用粒径に相当するもので
ある。

微粒子の大きさは１から２００ミクロンの間であり粒子
の８０パーセントはその大きさが８０ミクロンより小さ
い、２００ミクロンより大きい粒子は不安定であって混
合物を通常の貯蔵温度である５０℃に保った時に急速に
沈澱物を形成する。１ミクロンより小さい微粒子はコロ
イド状となり、そのために混合物の粘土を非常に高くす
る。

炭化水素留分として直接蒸留重質油又は粘土低減処理し
た重質油又は残渣油を一般に使用する。

本発明の組成物は炭化水素留分を８０℃に保って石炭粉
末と、表面活性剤及び電解質を含有した水とを混合して
得られる。

成分を導入する順序は重要ではない、また連続操作でも
混合物が製造される。

この混合物は粘性流体に適した攪拌装置（例えば羽根型
、錨型、螺旋リボン式攪拌機又は管内混合機）を使うで
製造することができる・実施例 ２種類の石炭について研究した。１つはフレイミング（
ＦＲＥＹＭＩＮＧ）　ｏレーヌ盆地（Ｌｏｒｒａｌｎｅ
）ノ炭田のものであり、あとの１つはブランライ（ＢＬ
ＡＮＺＹ）炭田のものである。第１表にこの石炭の物理
化学的特性値を示す。

炭化水素留分は粘土低減も理を行った残渣からの重質燃
料油を使用する。その特性値を第２表に示している。

個有粘土は攪拌動力から求める。事実、攪拌物質の個有
粘土が増大すると攪拌動力が増加するので、この動力は
固有粘土と直接関連付けられる。

固有粘土の測定装置 実験設備は次の器具から成る。すなわち、−容量り、Ｓ
リットルの半球状の底のある２重壁円筒形ガラス容器。

２重壁で仕切られた空間にはサーモスタットで温度ｒＲ
節浴からくる水を高速（毎時１２００リツトル）で流す
ことができる。このガラス容器の形状寸法は次の通りで
ある、すなわち −直径：１００ミリメートル 高さ；１８５ミリメートル 半球の半径；５０ミリメー・トルである。

−２つの螺旋リボンの付いた攪拌装置。シャフトは直径
１０ミリメートルの金属棒であり、その装置の高さは１
００■である。リボンの最外端の巾は９２ミリメートル
である。

２角リボンはそれぞれ巾が８ミリメートルであり、螺旋
リボンのピッチは　１００ミリメートルである。

一回転速度毎分ＢＯからから１０００回転にサーボ機構
で制御される電動機、および −電力形　である。

測定の原理 未知の混合物をこのガラス容器に流し込みテスト温度（
８０℃）まで加熱する。電動機を動かして攪拌装置を回
転させる。このような攪拌に必要な動力はこの混合物の
固有粘土に直接比例する。攪拌によって十分な「乱流」
が起こるので混合物に対して動いている部分（主として
攪拌装置）に、前述の潤滑現象が現われない、従って攪
拌動力は潤滑作用を受けないのでその動力から混合物の
稠度又は固有の粘土に近いものを与える。

動力計によって電動機の消費電力を測定し、荊もって行
った補正（Ｃａ１１ｂｒａｔ１ｏｎ）によってこの電力
を攪拌を維持するのに実際に必要な機械的な力に変換す
る。

測定された機械的攪拌力を第３表に示している。

これらの値から混合物の固有粘土が求められる。

この表において、本発明の組成物の方がより大きい力を
要することが明らかでありそのことはそれ等の稠度又は
固有粘土がエリ大きいことを表わしている。

一定の断面を有する平滑な円筒形管路内の流れ実験装置
二本発明の組成物の圧力損失を管路内流速の関数として
測定した。使用したポンプ輸送装置の構成の概要は次の
通りである、すなわち−ムワノ（ＭＯＩＮＥＡυ）型ポ
ンブ ー攪拌貯槽 一部なった直径のものを順次連結した円筒形管路の配管
網である。

、圧力損失は口径寸法補正済みの水平管について圧力セ
ンサーを用いて計測する。管路に沿って１メ一トル離し
て設置した２つのセンサーの読みの差によって単位長さ
当りの圧力損失が決定される。

これに対応する流量を標準的な方法を使って測定する。

第４表に圧力損失を詳細にメートル当りパールで示して
いる。

この表によって明らかなように、本発明による組成物は
従来文献にある組成物に比較すると、管路内圧力損失を
１００分の１に低減できる。

第２表 重質燃料油の特性 密度（２０℃）　−１，０２９ Ｐ　ＣＩ　−３９２３４１０３ジニール／キログラム動
粘土−３２，２センチストークス（１００℃）第３表 ８０℃における機械的攪拌動力 石 萱

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石炭粉末、炭化水素留分、水および表面活性剤を主
   成分とし０．０１から１重量パーセント好ましくは０．
   １から０．５重量パーセントの少くとも１種類の強電解
   質を含有することを特徴とする自己潤滑型燃料組成物。 ２、当該強電解質が塩基又は塩であることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の組成物。 ３、当該塩基がナトリウム、カリウム、アンモニウム、
   マグネシウム、水酸化カルシウムおよび有機塩基から選
   ばれることを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   組成物。 ４、当該塩がナトリウム、カリウム、カルシウム又はマ
   グネシウムのハロゲン化物又は硫酸塩から選ばれること
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の組成物。 ５、当該粉末石炭が３０から５０パーセント好ましくは
   ３５から５５パーセントの範囲の重量濃度で存在するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第項から第４項のいずれ
   かに記載の組成物。 ６、当該炭化水素留分が少なくても３０重量パーセント
   の濃度で存在することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項から第５項のいずれかに記載の組成物。 ７、水が５から２５パーセント、好ましくは１０から２
   ０パーセントの範囲の重量濃度で存在することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第６項のいずれかに記載
   の組成物。 ８、表面活性剤が０．０１から１パーセント、好ましく
   は０．２から０．６パーセントの範囲の重量濃度で存在
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項から第７項
   のいずれかに記載の組成物。 ９、当該表面活性剤が非イオン性表面活性剤であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項から第８項のいずれ
   かに記載の組成物。 １０、当該非イオン性表面活性剤が、分子式に少なくと
   も１種類のポリアルコキシル化物から成る分子から選ば
   れることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記載の組
   成物。 １１、当該ポリアルコキシル化表面活性剤が、アルコー
   ル、フェノール、アルキルフェノール、アミン、ジアミ
   ン又はポリエトキシルリン酸塩、ポリプロポキシルリン
   酸塩あるいはポリエトキシル−ポリプロポキシルリン酸
   塩から選ばれることを特徴とする特許請求の範囲第１０
   項に記載の組成物。 １２、当該炭化水素留分が重質燃料であることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第１１項のいずれかに記
   載の組成物。