JPS6264894A - 石炭−水スラリ−用分散剤 - 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−水スラリー用分散剤に関する。より詳し
くは、石炭粉末を水中に分散させ、高濃度石炭でも流動
性のある石炭−水スラリーを与える分散剤に関する。

従来、エネルギー源として広く使用されている石油は、
その価格上昇が著しくまたその枯渇が心配されている。

そこで安定供給できる他のエネルギー源の開発が課題と
なっており、石炭も再び広く利用に供されようとしてい
る。しかし、石炭利用におＩｊる最大の問題点は、石炭
が固体であることに起因する輸送上の問題である。

従来、採掘された石炭を粉砕して粉状とし、これを石炭
−水スラリーとすることにより、流動化しパイプライン
輸送することが行われている。

一方、パイプライン輸送可能なＣＯＭ　（Ｃｏａｌ　−
０ｉｌ−旧ｘｔｕｒｅ　）が実用段階にはいっているが
、油を使用していることから安定供給及び価格の点に問
題があり将来的には石炭利用技術の一つとして高濃度石
炭−水スラリーが有望視されている。

この石炭の水へのスラリー化技術は、前述した石炭のパ
イプライン輸送のほかに石炭の直接燃焼、ガス化等、石
炭利用時にきわめて広範囲に利用されＪ：うとしでおり
、石炭の利用における重要課題となっている。この石炭
−水スラリーは、いずれも水分の少ない高８１度スラリ
ーであることが経済上また公害防止上好ましい。特に、
υ１水処理や公害上の問題を除くことができる石炭−水
スラリーの直接燃焼の場合、石炭−水スラリーの脱水、
乾燥等の処理を施さずに石炭−水スラリーをサイクロン
または乱流バーナーに仕込んで炉内で直接燃焼するため
に含有水分をできるだけ少なくする必要がある。

しかし、公知技術で石炭粉末の濃度を高めようとづると
スラリーは著しく増粘し流動性を失ってしまう。逆に水
中の石炭粉末の濃度を下げると、輸送効率、燃焼効率等
が低下し、さらに石炭−水スラリーを脱水して使用する
場合は、脱水、乾燥■稈にも、よけいな費用がかかった
り公害問題をひきおこす等の問題点がある。

従来、このような課題を解決するために種々の石炭−水
スラリー用分散剤が提案されている。例えばオレイン酸
ソーダ、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、アルキル
アリールスルホネート、ポリオキシエチレンアルキルフ
ェニルエーテル、ステアリルアミンヒドロクロライドな
どの界面活性剤や、ポリエチレングリコール、ポリアク
リルアミド、セルロース類、ポリアクリル酸ソーダ、リ
グニンスルホン酸ソーダ、ナフタリンスルホン酸ソーダ
・ホルマリン縮合物などの水溶性ポリマー等がある。し
かし、いずれも流動性が不十分であり実用性に欠ける。

　５一 本発明者らは、石炭−水スラリー用分散剤における上記
の如き問題点を解決ずべ（鋭意研究を続けた結果、ある
特定の水溶性共重合体が石川−水スラリー用分散剤とし
て優れた効果を有することを見出して本発明を完成する
に至った。

すなわち、本発明は高濃度でも流動性のある石炭−水ス
ラリーを容易に製造するための分散剤を提供するもので
ある。

本発明は、 一般式 ％式％ （ただし、式中Ｘは炭素数２〜４のアルキレン基、ｎは
平均で１〜１００の数であり、Ｙは水素、炭素数１〜５
のアルキル基、フェニル基または炭素数１〜９のアルキ
ル基を１〜３個置換基として持つアルキルフェニル基を
ボす。） で表わされるポリアルキレングリコールモノメタクリレ
ート系単量体（Ｉ）と、 一般式 （ただし、式中７はＩ；Ａ素数１〜４のアルキレン基を
示し、Ｒ１、Ｒ２は炭素数１〜５のアルキル基を示す。

） で表わされるジアルキルアミノアルキルメタクリレ−１
〜および一般式 （ただし、式中７は炭素数１〜４のアルキレン基を示し
、Ｒ１、Ｒ２は水素または炭素数１〜５のアルキル基を
示し、Ｒ３は水素、炭素数１〜５のアルキル基またはベ
ンジル基をを示し、ｍは１または２の整数であり、Ｍは
陰イオンを示す。） で表わされる４級アンモニウム塩化メタクリレートから
なる群より選ばれた少なくとも１種の単量体（ＩＴ）と
を必須成分とし、該単量体（１）と該単量体（ＩＴ）と
のモル比が１：２から１：５００のＶ！卯にあり、かつ
該単量体（１）と該単量体（■）の合計が全１１量体中
５０モル％以−トである原料単量体より得られる水溶性
共重合体からなる石炭−水スラリー用分散剤に関するも
のである。

石炭−水スラリーに用いる石炭は、たとえば、無煙炭、
瀝青炭、亜ｉｌｌ！青疾、′ｌ１ｌＪ炭等の各種石炭で
種類や産地にかかわりなく、また水分含有量や化学組成
にもかかわりな（、いかなるものも利用できる。かかる
石炭は、通常の方法により湿式または乾式粉砕すること
により、２００メツシュパス５０重量％以上、好ましく
は７０〜８０！Ｉｆ％が使用上の目安である。また、ス
ラリー濃度は、微粉炭のドライベースで６０〜９０重量
％であり、６０重量％未満の場合には、経済性、輸送効
率及び燃焼効率などの面から実用的でない。

本発明の石庚−水スラリー用分散剤として有効な水溶性
共重合体は、単量体（Ｉ＞および単量体（Ｉ）を必須成
分とし、＊ｍ体（Ｊ）と単量体（■）とのモル比が１＝
２から１：５００、より好ましくは１：１０〜１：２０
０の範囲にあり、かつ単量体（Ｉ）と１１１体（ＩＩ）
の合計が全単量体中５０モル％以上である原料単量体よ
り得られる。

単量体（１）は、前記一般式で表わされるものであり、
公知の方法で得ることができる。単量体（Ｉ）の例とし
ては、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポ
リプロピレングリコールモノメタクリレ−１−、ポリブ
チレングリコールモノメタクリレート、メトキシポリエ
チレングリコールモノメタクリレート、メトキシポリエ
チレングリコールモノメタクリレート、メトキシポリエ
チレングリコールモノメタクリレート、エトキシポリエ
チレングリコールモノメタクリレート、■トキシポリプ
ロピレングリコールモノメタクリレート、■トキシポリ
ブチレングリ］−ルモノメタクリレート、メトキシポリ
エチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノメ
タクリレート等を挙げることができ、これらの１種又は
２種以上を用いることができる。

また、単量体（ＩＴ）は、前記一般式で表わされるジア
ルキルアミノアルキルメタクリレートや４級アンモニウ
ム塩化メタクリレートの少なくとも１種であり、これも
公知の方法、例えばメチルメタクリレートとジアルキル
アミノアルコールとのエステル交換反応によりジアルキ
ルアミノアルキルメタクリレートとする方法やジアルキ
ルアミノアルキルメタクリレートをアルキルハライド、
ベンジルハライド、ジアルキル硫酸、塩酸などの４級化
剤によって４級アンモニウム塩化メタクリレートとする
方法で得ることができる。単量体（■）の例としては、
ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノ
エチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルメタク
リレート、ジエチルアミノプロピルメタクリレートなど
のジアルキルアミノアルキルメタクリレート類やジメチ
ルアミノエチルメタクリレートのメチルクロリド４級化
物（β−メタクリロキシエチルトリメチルアンモニウム
クロリド）、ジメチルアミノエチルメタクリレートのベ
ンジルクロリド４級化物、ジメチルアミノエチルメタク
リレートのジメチル硫酸４級化物、ジメチルアミノエチ
ルメタクリレートの塩Ｍ４級化物、ジエチルアミノエチ
ルメタクリレートのメチルクロリド４級化物などの４級
アンモニウム塩化メタクリレ−１・類を挙げることがで
き、これらの１種又は２種以上を用いることができる。

単量体（Ｉ）と単量体（ＪＴ）の使用割合は、モル比で
１＝２から１：５００の範囲であり、この範囲の比率を
はずれた割合で使用すると、分散性能に優れた共重合体
が得られない。

なお、これら単量体（Ｉ）と単量体（ＩＩ）以外に、全
単量体中５０モル％未満の範囲で、これらの単量体と共
重合可能な単量体（ＩＩＩ）を用いることができる。こ
の例としてはアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、
イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などの不飽和カルボ
ン酸とアルコールとから得られる例えば（メタ）アクリ
ル酸メチル、■■−−アクリル酸２−ヒドロキシエチル
などの各種エステル；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メ
チロール（メタ）アクリルアミドなどの各種（メタ）ア
クリルアミド；スチレン、ｐ−メチルスチレンなどの芳
香族ビニル化合物；酢酸ビニル、酢酸プロペニル、塩化
ビニル等を挙げることができ、これらの１種又は２種以
十を用いることができる。

これら中量体（Ｉ）及び単量体（Ｉ）と共重合体可能な
単量体（ＩＩＴ）の使用部は全中量体中５０モル％未満
の範囲であり、この範囲を超えて多聞に使用すると、得
られる共重合体の分散性能が低下する。

本発明において、水溶性共重合体を製造するには、重合
開始剤を用いて前記単量体成分を共重合させればよい。

共重合は溶媒中での重合や塊状重合等の方法により行う
ことができる。

溶媒中での重合は回分式でも連続式でも行うことができ
、その際使用される溶媒としては、水；メチルアルコー
ル、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の低
級アルコール；ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロ
ヘキサン、ｎ−ヘキサン等の芳香族あるいは脂肪族炭化
水素；酢酸エチル：アセトン、メチルエチルケトン等の
ケトン化合物等が挙げられる。原料単量体および得られ
る共重合体の溶解性並びに該共重合体の使用時の便利さ
からは、水及び炭素数１〜４の低級アルコールよりなる
群から選ばれた少なくとも１種を用いることが好ましい
。炭素数１〜４の低級アルコールの中でもメチルアルコ
ール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールが特
に有効である。

水媒体中で重合を行う時は、重合開始剤としてアンモニ
ウムまたはアルカリ金属の過硫Ｍ塩あるいは過酸化水素
等の水溶性の重合開始剤が使用される。この際亜硫酸水
素ナトリウム等の促進剤を併用することもできる。また
、低級アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、
酢酸エチルあるいはケトン化合物を溶媒とする重合には
、ベンゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド等
のパーオキシド；クメンハイドロパーオキシド等のハイ
ドロパーオキシド；アゾビスイソブチロニトリル等の脂
肪族アゾ化合物等が重合開始剤として用いられる。この
際アミン化合物等の促進剤を併用することもできる。更
に、水−低級アルコール混合溶媒を用いる場合には、上
記の種々の重合開始剤あるいは重合開始剤と促進剤の組
合せの中から適宜選択して用いることができる。重合温
度は、用いられる溶媒や重合開始剤により適宜室められ
るが、通常Ｏ〜１２０℃の範囲内で行われる。

塊状重合は、重合開始剤としてベンゾイルパーオキシド
やラウロイルパーオキシド等のパーオキシド；クメンハ
イドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド：アゾビ
スイソブチロニトリル等の脂肪族アゾ化合物等を用い、
５０〜１５０℃の湿度範囲内で行われる。

また、共重合体の分子量は広い範囲のものが使用できる
が、石炭−水スラリー用分散剤としての性能を考慮すれ
ば、１０００〜５０万の範囲、特に５０００〜３０万の
範囲が好ましい。

このようにして得られる水溶性共重合体は、そのままで
も本発明の石疾−水スラリー用分散剤として用いられる
が、必要に応じて更に公知の４級化剤で４級アンモニウ
ム塩化してもよい。このような４級化剤としては、メチ
ルクロリドなどのアルキルハライド、ペンシルク［１リ
ドなどのベンジルハライド、ジメチル硫Ｍなどのジアル
キル硫酸が好ましいものどじてあげられる。

本発明の石炭−水スラリー用分散剤は、微粉Ｍ−水系ス
ラリーに用いられるが、その添加量は特に限定されるも
のでは＜ｒ　＜、広い添加量範囲で有効であるが、”経
済的見地から微粉炭重量（ドライベース）の０．０５〜
２重量基、好ましくは０．１〜１重量％の比率で用いら
れる。

本発明の石炭−水スラリー用分散剤を使用するには、予
め石炭に分散剤を混合しておいてからスラリー化しても
に＜、また水の中に予め分散剤を溶解させておいたしの
を用いても良い。もちろん分散剤の所定間を全量一度に
混合しても、また回分式に用いてｔ３良い。

更に、分散剤の性格上、スラリー化装置としては石炭を
水にスラリー化するためのちのならいがなるものでもよ
い。

これらの添加方法及びスラリー化方法により、−１５一 本発明の範囲が限定を受けるものではない。

また、本発明の石炭−水スラリー用分散剤には必要に応
じて防錆剤、防食剤、酸化防止剤、消泡剤、静電気帯電
防止剤、可溶化剤などを添加することができる。

次に本発明の石炭−水スラリー用分散剤について比較例
おＪ：び実施例を挙げて更に詳細に説明するが、もちろ
ん本発明はこれだけに限定されるものではイｆい。

なお、鋼中特にことわりのない限り部は重量部を表わす
ものとする。

実施例　１ 温度討、撹拌機、２本の滴下ロート、ガス導入管及び還
流冷却器を備えた重合容器に水２００部を仕込み、撹拌
下に重合容器内を窒素置換し、窒素雰囲気中で９５℃に
加熱した。その後、ｌＰハ体（１）としてのメトキシポ
リエチレングリコールモノメタクリレート（１分子あた
り平均２０個のエチレンオキシドψ位を含むもの）８部
、単量体（Ｕ）としてのジメヂルアミノエチルメタクリ
レートのメチルクロリド４級化物９２部及び水１５０部
の溶液を６０分か【プて滴下し、もう一方の滴下ローＩ
・から過＠酸アンモニウム０．４部及び水５０部の溶液
を７０分かけて滴下した。滴下終了後、更に同温度で６
０分間重合を続けた後冷却し、平均分子量１０万の共重
合体（１）の水溶液を得た。

実施例　２〜８ 第１表に示された単量体（■）、単量体（Ｉｆ）および
必要により単量体（ＩＩＩ）を、第１表に示された単量
体組成（モル％）で用い、実施例１で行った方法に準拠
して重合を行い、共重合体（２）〜（８）の水溶液を得
た。

＝　１７− 実施例　９ 温度削、撹拌機、２本の滴下ロート、ガス導入管及び還
流冷７１器を備えた重合容器に水２００部を仕込み、撹
拌下に重合容器内を窒素買換し、窒素雰囲気中で９５℃
に加熱した。その後、単量体（１）としてのメトキシポ
リエチレングリコールモノメタクリレ−１・（１分子あ
たり平均２０個のエチレンオキシド単位を含むもの）８
部、ψ量体（ＩＴ）どしてのジメチルアミノエチルメタ
クリレート６９．６部及び水１５０部の溶液を６０分か
けて滴下し、もう一方の滴下ロートから過硫酸アンモニ
ウム０．４部及び水５０部の溶液を７０分かけて滴下し
た。滴下終了後、更に同温度で６０分間重合を続けた後
冷却し、平均分子が１０万の共重合体の水溶液を得た。

得られた共重合体の水溶液に、ジメチル硫Ｍ５６部を１
２０分かけて滴下し、滴下終了後、反応温度５０℃で３
００分間反応して、４級化された共重合体（９）の水溶
液を得た。

比較例　１ 実施例１における単量体（Ｉ）を用いない以外は実施例
１と全く同様にして、平均分子量１０万の比較重合体（
１）の水溶液を得た。

実施例　１０ 実施例１〜９で得られた共重合体（１）〜（９）を、第
２表に示された添加量で含むように調製した水溶液中に
、２００メツシユの篩を７４％パスするように粉砕した
石炭（瀝青疾）を室温にて撹拌しながら少量ずつ加えた
。第２表に示された石炭濃度となる全量を加え終わった
後、ホモミキサー（特殊機化工製）にて５０００ＰＰＭ
、３分間撹拌して石炭−水スラリーを調製した。

得られた石炭−水スラリーの粘度を２５℃にて測定し、
流動性を評価した。その結果を第２表に示す。粘度の低
いものが流動性のよいことを示している。

また、比較のために、比較例１で得られた比較重合体（
１）、ポリアクリル酸ソーダ（平均分子量６万）あるい
はポリ二しチレングリ］−ル（平均分子ω２１５００）
を分散剤として使用した場合および分散剤を全く使用し
なかった場合の比較例の結束を第２表に４１１記した。

第　　　　２　　　　表 ×：不良 手　続　補　正　＠　（自発） 昭和６０年１０月２５日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 ＣＨ＿２−Ｃ（ＣＨ＿３）ＣＯＯ−（ＸＯ）−＿ｎＹ（
   ただし、式中Ｘは炭素数２〜４のアル キレン基、ｎは平均で１〜１００の数で あり、Ｙは水素、炭素数１〜５のアルキ ル基、フェニル基または炭素数１〜９の アルキル基を１〜３個置換基として持つ アルキルフェニル基を示す。） で表わされるポリアルキレングリコールモノメタクリレ
   ート系単量体（ I ）と、 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、式中Ｚは炭素数１〜４のアル キレン基を示し、Ｒ＿１、Ｒ＿２は炭素数１〜５のアル
   キル基を示す。） で表わされるジアルキルアミノアルキルメタクリレート および一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、式中Ｚは炭素数１〜４のアル キレン基を示し、Ｒ＿１、Ｒ＿２は水素または炭素数１
   〜５のアルキル基を示し、 Ｒ＿３は水素、炭素数１〜５のアルキル基 またはベンジル基を示し、ｍは１または ２の整数であり、Ｍは陰イオンを示す。） で表わされる４級アンモニウム塩化メタクリレートから
   なる群より選ばれた少なくとも１種の単量体（II）とを
   必須成分とし、該単量体（ I ）と該単量体（II）との
   モル比が１：２から１：５００の範囲にあり、かつ該単
   量体（ I ）と該単量体（II）の合計が全単量体中５０
   モル％以上である原料単量体より得られる水溶性共重合
   体からなる石炭−水スラリー用分散剤。