JPS638485A - 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】 （産業上の利用分野） 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じ、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。

（従来の技術および発明が解決しようとする問題点） 従来、エネルギー源として広く使用されている石油は、
その価格上界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、石炭利用における最大の問題点は、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、流動化しバイブライン
輸送することが行われている。

一方、バイブライン輸送可能なＣＯＭ　（Ｃｏａｌ　−
０ｉｌ　−Ｍｉｘｔｕｒｅ　）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、前述した石炭のバ
イブ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ようとしており、
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開度スラリーで
あることが経済上また公害防止上好ましい。特に、排水
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すると
スラリーは著しく増粘し流動性を失ってしまう。逆にス
ラリー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、乾燥工程にも、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り、ま
た、ノニオン界面活性剤と水溶性ポリマーとを併用する
ことも行われている。しかし、いずれも流動性が不十分
であり実用性に欠け、また界面活性剤を使用すると、気
泡が生じやすくなったり、得られた石炭−水スラリーが
経時的に増粘したりし、スラリーとしての物性上の問題
点があった。

本発明者らは、石炭−水スラリー用分散剤におＧフる上
記の如き問題点を解決すべく鋭意研究を続けた結果、あ
る特定の水溶性共重合体が石炭−水スラリー用分散剤と
して浸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促供するもので
ある。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は、 一般式 （但し、式中Ｒ、Ｒ、Ｒ３はそれぞれ独立に水素または
メチル基を示し、Ａ１は−ＣＨ２−１→ＣＨ２→−１−
＋　ＣＩ−＋　２→−または−Ｃ（ＣＨ３）　　−を示
し、八　は炭素数２〜４のフルキレン基を示し、ｎは０
または平均で１〜１００の数を示す。） で表わされる不飽和単射体（Ｉ）から選ばれる１種また
は２種以上と 一般式 （ただし、式中ＲおよびＲ５はそれぞれ独立に水素、メ
チル基または−ｃｏｏｘを示し、且つＲ４およびＲ５は
同時に−ｃｏｏｘとなることはなく、Ｒ６は水素、メチ
ル基または一〇Ｈ２Ｃ０ｏＸを示し、且つＲ６が−ＣＨ
２Ｃ００Ｘの場合にはＲ４およびＲ５はそれぞれ独立に
水素またはメチル基であり、Ｘは水素、アルカリ金属、
アルカリ土類金属、アンモニウム基またはアミン塩基を
示す。）で表わされる不飽和カルボン酸系単量体（ＩＩ
）から選ばれる１種または２種以上とを必須成分とし、
該単量体（Ｉ）と該単量体（１［＞とのモル比が１＝１
０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、亜瀝青炭、褐炭等の各種石炭で種類や産地にか
かわりなく、また水分含有止や化学組成にもかかわりな
く、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
メツシュバス５０重ω％以上、好ましくは７０〜８０重
量％が使用上の目安である。また、スラリーδ力度は、
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。

本発明の石炭−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（Ｉｆ）を必須
成分とし、単量体（Ｉ）と単」体（Ｉｆ）とのモル比が
１：１０から１：５００．より好ましくは１：２０〜１
：２００の範囲にあり、かつ単量体（Ｉ）と単量体（Ｉ
Ｉ）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（Ｉ）は、前記一般式で表わされるものであり、
単量体（Ｉ）の例としては、２−プロペン−１−オール
（アリルアルコール）、２−メチル−２−プロペン−１
−オール、２−ブテン−１−オール、３−メチル−３−
ブテン−１−オ゛−ル、３−メチル−２−ブテン−１−
オール、２−メチル−３−ブテン−２−オール等の不飽
和アルコール類；それらの不飽和アルコール類１モルに
対してエチレンオキシド、プロピレンオキシドおよび／
またはブチレンオキシドを１〜１００モル付加した化合
物等をあげることができ、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（Ｉｆ）は、同じく前記一般式で表わされ
るものであり、単量体（ＩＩ）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、シトラコン酸やそれらのナトリウム、カ
リウムなどのアルカリ金属塩、マグネシウム、カルシウ
ムなどのアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩または有
機アミン塩を挙げることができ、これらの１種または２
種以上を用いることができる。

単量体（１）と単量体（ＩＩ）の使用割合は、モル比で
１：１０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（［＞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（１）を用いることができる。この例と
しては（メタ）アクリル酸メチルなどの（メタ）アクリ
ル酸アルキルエステル；ビニルスルホン酸、スチレンス
ルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、２
−アクツルアミド２−メチルプロパンスルホン酸、２−
スルホエチル（メタ）アクリレート、３−スルホプロピ
ル（メタ）アクリレート、２−スルホプロピル〈メタン
アクリレート、４−スルホブチル（メタ）アクリレ−ｉ
〜などの各種不飽和スルホン酸並びにそれらの−価金属
塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩；　
（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、酢酸ブＯベニル、塩化ビニル等を挙げること
ができ、これらの１種又は２種以上を用いることができ
る。

これら単量体（Ｉ）及び単（至）体（■）と共重合可能
な単１６体（１）の使用量は全単量体中５０モル％未満
の範囲であり、この範囲を超えて条苗に使用すると、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。原料単爪体および得られ
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屑の過硫酸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窓められ
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Ｖシド：アゾビ
スイソブチロニｊ〜リル等の脂肪族アゾ化合物等を用い
、５０〜１５０℃の温１α範囲内で１１ねれる。

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−用分散剤としての性能を考慮すれ
ば、１　０００〜５０万の範囲、特に５０００〜３０万
の範囲が好ましい。

・　本発明の石炭−水スラリ−用分散剤は、微粉炭−水
系スラリ−に用いられるが、その添加ωは特に限定され
るものではなく、広い添加量範囲で有効であるが、経済
的見地から微粉炭ｆｆｉｆｆｉｆｆｉ（ドライベース）
の０．０５〜２重量％、好ましくは０．　１〜１車閣％
の比率で用いられる。

本発明の石炭−水スラリ−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
よく、また水の中に予め分散剤を溶解させてＪ３いたし
のを用いても良い。もちろん分散剤の所定量を仝Ｂ一度
に混合しても、また回分式に用いても良い。

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

これらの添加方法及びスラリー化方法により、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。

（発明の効果） 本発明の石炭−水スラリー用分散剤は、石炭の水中への
分散能にすぐれており、分散剤の少量の添加で、高流動
性かつ高濃度の石炭−水スラリーを提供できるものであ
る。

本発明の石炭−水スラリー用分散剤を用いて得られる高
濃度石炭−水スラリーを応用すれば、石炭のパイプライ
ン輸送を経済性良く行うことが可能となり、固体である
石炭の輸送上、燃焼上の問題点が解消できる。

したがって、本発明の石炭−水スラリー用分散剤は、石
炭の直接燃焼や石炭ガス化等の石炭利用技術の普及に大
きく貢献できるものである。

（実　施　例） 次に本発明の石炭−水スラリー用分散剤について比較例
およ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ない。

なお、例中特にことわりのない限り部ｊ、ｔ　ｆｆｌ　
ｆｆｌ部を表わすものとする。

実施例　１〜９ 第１表に示された単量体（Ｉ）、！１ｌｆｆｉ体（ＩＩ
）および必要により単量体（Ｉ）を、第１表に示された
単量体組成（モル％）を用いて手合を行い、共用合体（
１）〜（９）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（瀝青炭）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（特殊礪化■製）にて５０００ＲＰＭ
、３分間撹拌して石炭−水スラリーを調製した。

１ｑ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、第１表に示された単量体組成で得
られた比較共重合体（１）〜（２）、ポリアクリル酸ソ
ーダ（平均分子ｍ６万）あるいはポリエチレングリコー
ル（平均分子ｆｆ１２１５００＞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
の結果を第２表に併記した。

第　　　　２　　　　表 ×：不良

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、式中Ｒ＾１、Ｒ＾２、Ｒ＾３はそれぞれ独立に
   水素またはメチル基を示し、Ａ＾１は−ＣＨ＿２−、−
   （ＣＨ＿２）−＿２、−（ＣＨ＿２）−＿３または−Ｃ
   （ＣＨ＿３）＿２−を示し、Ａ＾２は炭素数２〜４のア
   ルキレン基を示し、ｎ は０または平均で１〜１００の数を示す。）で表わされ
   る不飽和単量体（ I ）から選ばれる１種または２種以
   上と 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、式中Ｒ＾４およびＲ＾５はそれぞれ独立に水
   素、メチル基または−ＣＯＯＸを 示し、且つＲ＾４およびＲ＾５は同時に−ＣＯＯＸとな
   ることはなく、Ｒ＾６は水素、メチル基または−ＣＨ＿
   ２ＣＯＯＸを示し、且つＲ＾６が−ＣＨ＿２ＣＯＯＸの
   場合にはＲ＾４およびＲ＾５はそれぞれ独立に水素また
   はメチル基であり、Ｘは水素、アルカリ金属、ア ルカリ土類金属、アンモニウム基またはア ミン塩基を示す。） で表わされる不飽和カルボン酸系単量体（II）から選ば
   れる１種または２種以上とを必須成分とし、該単量体（
   I ）と該単量体（II）とのモル比が１：１０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。