JP2002128901A - 無機系水酸化物の水分散液 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラー用の防食剤、排煙脱硫などの中和な
どに使われる無機系水酸化物の水分散液を提供する。 【解決手段】 スルホン酸基を有する高分子分散剤とセ
ルロースのアルキレンオキシド付加体、及び２０質量％
〜７０質量％の無機系水酸化物を含み、２５℃での粘度
が２００ｍＰａ・ｓ〜１２００ｍＰａ・ｓであることを
特徴とする無機系水酸化物の水分散液。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラー用の防食
剤、排煙脱硫などの中和等に使われる無機系水酸化物の
水分散液に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、発電や工業用途等に使用され
る重質油や超重質油を水とのエマルジョンとしたいわゆ
るエマルジョン燃料は、その燃焼灰によるボイラーの腐
食障害が重要な研究課題とされてきている。

【０００３】この腐食障害の原因は、重油に含まれるバ
ナジウム等が腐食性物質である硫黄酸化物や窒素酸化物
の融点を下げ、ボイラー壁面に付着することにより起こ
ると考えられている。このようなボイラーの腐食を防止
する方法としては、例えば、タンクや燃焼部位を腐食し
にくい材質に変えることや、耐食コーティング、燃焼方
法の設計変更などが知られているが、これらは高価であ
ることや、燃焼効率の低下を起こす場合がある。

【０００４】比較的安価で導入しやすいボイラーの腐食
防止手段としては、防食添加剤により腐食を防止する方
法である。この防食添加剤を重油や超重質油に添加する
と、バナジウムと反応してバナジウムの融点を上昇さ
せ、硫黄酸化物や窒素酸化物がボイラー壁面に付着する
のを防ぐことができる。これらの防食添加剤としては、
多くのものが知られているが、多くはカルシウム化合
物、マグネシウム化合物、アルミニウム化合物などのア
ルカリ土類化合物が効果があるといわれている。これら
の中でも経済的な見地から、マグネシウム化合物が広く
用いられており、これらの防食添加剤は、油あるいは水
に分散した状態で提供されている。

【０００５】また、オリノコタールや超重質油といった
ビチューメンが水に分散したエマルジョン燃料の場合
は、油に分散した状態での上記添加剤の添加では分散性
が悪く、更に、燃焼前に乳化破壊を生じ、ノズルを詰ま
らせるといったトラブルの発生、又引火等の安全性の面
からも問題があり、相当の処置をする必要があるもので
ある。そのため、エマルジョン燃料への分散性が良好
で、しかも系中のエマルジョンを破壊せず、安全面でも
良好なマグネシウムに代表される無機系水酸化物の水分
散液の開発が必要となってきている。この水分散液の課
題は、無機系水酸化物の濃度が高く、しかも低粘度で取
り扱いが容易であること、長期間静置しても無機系水酸
化物粒子が沈降せず安定で粒径の変化がないこと、無機
系水酸化物の粒径が小さくバナジウムと反応しやすいこ
と、エマルジョン燃料に添加してもエマルジョンを破壊
しないこと等が挙げられる。

【０００６】そこで、エマルジョン燃料用の防食添加剤
として用いられる無機系水酸化物の水分散液に関する従
来技術として、例えば、特開昭５９−１４１４１９号公
報では、アルキルベンゼンスルホン酸塩を使用して水酸
化マグネシウムの安定な水分散液を得ることが開示さ
れ、また、特開平３−２４３６９５号公報では、ナトリ
ウムとマグネシウムの有機酸塩を水に分散して安定な水
分散液を得ることが開示されている。しかしながら、上
記特開昭５９−１４１４１９号公報の技術では、アルキ
ルベンゼンスルホン酸塩などの界面活性剤の使用では分
散効果が少なく、目的とする粒径まで粒子を分散させる
ことが不可能となる課題があるものである。また、上記
特開平３−２４３６９５号公報の方法では、水分散液中
に含まれるマグネシウムの含量が少なく、分散液として
の効率が劣る点に課題があるものである。

【０００７】更に、燃料以外の用途として水酸化マグネ
シウム水分散液が記載されたものとして、特開平６−１
１５９３０号公報では、アニオン性高分子分散剤とアル
カリ金属塩を用いると長期間安定なスラリーが得られる
ことが開示されており、また、特開平１１−７９７３５
号公報では、無水マレイン酸とメトキシポリオキシエチ
レンモノアリルエーテルとの共重合体を用いると、高濃
度で低粘度のスラリーが得られることが開示されてい
る。しかしながら、これらの公報に記載される添加剤を
上述の乳化燃料等に添加すると、燃料エマルジョンが凝
集して、性状が損なわれる点に課題があることがわかっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の課題などに鑑み、これを解消しようとするものであ
り、長時間保存しても水分離が少なく、流動性があり、
ボイラー用の防食剤、排煙脱硫などの中和などに好適に
用いることができる無機系水酸化物の水分散液を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
の課題を解決すべく鋭意鋭意研究を行った結果、特定の
官能基を有する高分子分散剤とセルロースのアルキレン
オキシド付加体、及び特定量の無機系水酸化物を含み、
２５℃での粘度を特定範囲とすることにより、上記目的
の無機系水酸化物の水分散液が得られることを見い出
し、本発明を完成するに至ったのである。すなわち、本
発明の無機系水酸化物の水分散液は、スルホン酸基を有
する高分子分散剤とセルロースのアルキレンオキシド付
加体、及び２０質量％〜７０質量％の無機系水酸化物を
含み、２５℃での粘度が２００ｍＰａ・ｓ〜１２００ｍ
Ｐａ・ｓであることを特徴とする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
しく説明する。本発明の無機系水酸化物の水分散液は、
スルホン酸基を有する高分子分散剤とセルロースのアル
キレンオキシド付加体、及び２０質量％〜７０質量％の
無機系水酸化物を含み、２５℃での粘度が２００ｍＰａ
・ｓ〜１２００ｍＰａ・ｓであることを特徴とするもの
である。

【００１１】本発明で用いるスルホン酸基を有する高分
子分散剤としては、例えば、スルホン酸基を持つホモポ
リマー、コポリマーが挙げられる。具体的には、以下に
示すものが挙げられる。スチレンスルホン酸（塩）、ビ
ニルスルホン酸（塩）、（メタ）アリルスルホン酸
（塩）、アクリルアミドプロパンスルホン酸（塩）のホ
モないしコポリマー、ナフタレン、アルキルナフタレ
ン、アルキルフェノール等の芳香属環化合物のホルマリ
ン等のアルデヒド縮合物スルホン酸（塩）等が挙げら
れ、好ましくは、スチレンスルホン酸（塩）ホモポリマ
ーである。これらの高分子化合物を塩として用いる場合
における対イオンとしては、ナトリウム、カリウム等の
アルカリ金属、カルシウム、マグネシウム等のアルカリ
土類金属、アンモニウム、モノエタノールアミン、ジエ
タノールアミン、トリエタノールアミン等のアミンが好
適であり、好ましくは、ナトリウム、カリウム、マグネ
シウム、カルシウムである。

【００１２】これらの高分子分散剤は、その分子量が１
０００〜１００万のものであり、１種（単独）あるいは
２種以上のものを組み合わせて用いることができる。例
えば、ポリスチレンスルホン酸塩であれば、分子量１０
００〜１０万のものと分子量２０万〜１００万のものを
組み合わせることにより、分散性と安定性の両者を兼ね
備えた水分散液を得ることができる。

【００１３】これらのスルホン酸基を有する高分子分散
剤の含有量は、使用する無機系水酸化物１００質量部に
対して、０．１〜３０質量部、好ましくは、０．５〜２
０質量部、更に好ましくは、１〜１０質量部である。こ
の高分子分散剤の量が０．１質量部未満であると、分散
効果不良のため、無機系水酸化物が微粒化しないことと
なる。また、３０質量部を越えると、粘度が増して分散
性低下となり、好ましくない。

【００１４】本発明で用いるセルロースのアルキレンオ
キシド付加体とは、セルロースにエチレンオキシド、プ
ロピレンオキシド、ブチレンオキシド等のアルキレンオ
キシドを付加したものである。具体的には、ヒドロキシ
エチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒ
ドロキシブチルセルロース並びにこれらのアルキレンオ
キシド付加体が挙げられる。アルキレンオキシド付加体
の付加モル数は、セルロースを構成する単位グルコース
あたり、０．５〜５モルが好ましく、より好ましくは
０．８〜２モルである。これらのセルロースのアルキレ
ンオキシド付加体は、単独で用いても２種以上を組み合
わせて用いてもよい。また、これらの分子量は、２０万
〜７０万のものが好ましい。これらのセルロースのアル
キレンオキシド付加体の含有量は、使用する無機系水酸
化物１００質量部に対して、０．１〜２０質量部であ
り、好ましくは、０．３〜１０質量部である。このセル
ロースのアルキレンオキシド付加体の量が０．１質量部
未満であると、増粘効果が悪く、安定性不良となり、ま
た、２０質量部を越えると、逆に著しく増粘して取り扱
い不良となり、好ましくない。更に、本発明では、好ま
しくは、上記スルホン酸基を有する高分子分散剤（Ａ）
とセルロースのアルキレンオキシド付加体（Ｂ）の配合
質量比〔（Ａ）／（Ｂ）〕は、１／２〜１０／１、更に
好ましくは、１／２〜５／１とすることが望ましい。上
記配合質量比〔（Ａ）／（Ｂ）〕を１／２〜１０／１と
することにより、本発明の効果を更に向上せしめること
ができる。

【００１５】本発明に用いる無機系水酸化物としては、
例えば、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸
化バリウムなどが挙げられ、好ましくは、水酸化マグネ
シウムである。この無機系水酸化物は、その平均粒径が
１０μｍ以下のものが好ましい。その理由は、バナジウ
ム等の腐食性物質等との反応性にあり、平均粒径が１０
μｍ以下であれば、反応性にそれほど差はないからであ
る。更に好ましくは、２〜６μｍである。また、無機系
水酸化物の濃度は、より高い方が好ましいが、濃度が高
くなると急激に粘度が増加し、取り扱いにくくなり、容
器から排出されないといったトラブル等が発生すること
となる。従って、本発明では、無機系水酸化物の濃度
は、水分散液全量に対して、２０質量％〜７０質量％
（以下、「質量％」は単に「％」と略称する）とするこ
とが必要であり、好ましい濃度は４０〜６０％とするこ
とが望ましい。無機系水酸化物の濃度が２０質量％未満
であると、低粘度となって安定性不良となり、また、７
０質量％を越えると、急激に粘度が増加し、取り扱いに
くくなり、容器から排出されないといったトラブルが発
生することとなり、好ましくない。

【００１６】本発明の水分散液は、水（イオン交換水、
精製水、純水等）に上述のスルホン酸基を有する高分子
分散剤とセルロースのアルキレンオキシド付加体、及び
上述の無機系水酸化物を溶解せしめることにより調製す
ることができる。この水分散液の粘度は、２５℃におい
て、２００〜１２００ｍＰａ・sとすることが必要であ
り、好ましくは、２００〜７００ｍＰａ・ｓとすること
が望ましい。水分散液の粘度が２００ｍＰａ・ｓ未満で
は、安定性が不良であり、水が分離してくると共に、水
分散液中の無機系水酸化物が短時間で沈降し、底部に固
形物を作り排出されないといったトラブルが発生するこ
ととなり、また、１２００ｍＰａ・ｓを越えると、粘度
が高いために製造直後でも排出されなくなり、好ましく
ない。

【００１７】このように構成される本発明の無機系水酸
化物の水分散液では、ボイラー用の防食剤、排煙脱硫や
中和剤などに好適に使用することができ、例えば、所定
量をエマルジョン燃料に添加すると、エマルジョン燃料
のエマルジョンを破壊することがなく、しかも、エマル
ジョン燃料の性状を変化させず、十分なボイラーの腐食
防止効果を発揮させることができる。更に、この無機系
水酸化物の水分散液は、静置しても長期間安定であり、
かつ排出が容易であり、また、水分散系であるので引火
性もなく、安全性に優れたものである。

【００１８】

【実施例】次に、実施例及び比較例により、本発明を更
に詳細に説明するが、本発明は下記実施例に限定される
ものではない。

【００１９】〔実施例１〕水２００ｇにポリスチレンス
ルホン酸Ｎａ（分子量：１５，０００）６ｇを溶解し、
さらにヒドロキシエチルセルロース（光散乱法により測
定した分子量約３３万）１．２ｇを加え溶解した。この
溶液に約３００ｒｐｍで攪拌しながら水酸化マグネシウ
ム（平均粒径が３．５μｍ）２００ｇを徐々に加えた
後、さらにホモミキサーを用いて６０００ｒｐｍで１０
分間攪拌して水酸化マグネシウムの水分散液を得た。

【００２０】〔実施例２〕水２００ｇにポリスチレンス
ルホン酸Ｎａ（分子量：１５，０００）６ｇを溶解し、
さらにヒドロキシエチルセルロース（光散乱法により測
定した分子量約５８万）０．６ｇを加え溶解した。この
溶液に約３００ｒｐｍで攪拌しながら水酸化マグネシウ
ム（平均粒径が３．５μｍ）２００ｇを徐々に加えた
後、さらにホモミキサーを用いて６０００ｒｐｍで１０
分間攪拌して水酸化マグネシウムの水分散液を得た。

【００２１】〔実施例３〕水２００ｇにポリスチレンス
ルホン酸Ｎａ（分子量：１５，０００）６ｇを溶解し、
さらにヒドロキシエチルセルロース（分子量約３３万）
０．８ｇとヒドロキシエチルセルロース（分子量５８
万）０．２ｇを加え溶解した。この溶液に約３００ｒｐ
ｍで攪拌しながら水酸化マグネシウム（平均粒径が３．
５μｍ）２００ｇを徐々に加えた後、さらにホモミキサ
ーを用いて６０００ｒｐｍで１０分間攪拌して水酸化マ
グネシウムの水分散液を得た。

【００２２】〔実施例４〕ノニルフェノールホルマリン
縮合物のスルホン酸Ｎａ（分子量：約１，５００）６ｇ
とヒドロキシエチルセルロース（分子量３３万）１．２
ｇを水２００ｇに溶解した後、水酸化マグネシウム（平
均粒径３．５μｍ）２００ｇを加えて、実施例１と同様
な方法で水分散液を得た。

【００２３】〔比較例１〕分散剤として実施例１のポリ
スチレンスルホン酸Ｎａを使用し、ヒドロキシセルロー
スを使用せずに、上記実施例１と同様にして水酸化マグ
ネシウム水の分散液を得た。

【００２４】〔比較例２〕分散剤として実施例３のノニ
ルフェノールホルマリン縮合物のスルホン酸Ｎａを使用
してヒドロキシセルロースを使用せずに、上記実施例３
と同様にして水酸化マグネシウムの水分散液を得た。

【００２５】〔比較例３〕低分子量のスルホン酸塩であ
るアルキルベンゼンスルホン酸Ｎａ（分子量 ３４８）
と上記実施例１のヒドロキシエチルセルロースを用いて
上記実施例１と同様にして水酸化マグネシウムの水分散
液を得た。

【００２６】上記得られた実施例１〜４及び比較例１〜
３の各水分散液の粘度と、水酸化マグネシウムの平均粒
径、及び安定性の指標である水分離率（水分散液に対し
て水がどの程度上層に分離したかを示す指標）を下記方
法により測定した。これらの結果を下記表１に示す。 （水分散液の粘度の測定法）水分散液の粘度は、Ｂ型粘
度計を用いて、２５℃にて測定した。 （水酸化マグネシウムの平均粒径の測定法）平均粒径
は、光散乱式粒度分布測定装置を用い、平均粒径で表示
した。 （水分離率の測定方法）３００ｍｌのメスシリンダーに
２００ｍｌの水分散液を入れ、常温で静置した。一週間
後、上部に分離した水の容量を測定し、全量に対する比
率で表示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】これらの実施例等に用いた水分散液をエマ
ルジョン燃料（オリマルジョン）に添加した場合にエマ
ルジョンの性状に変化がないかどうかを、下記の２つの
方法により確認した。 (1) エマルジョン燃料に等量の上記分散液を加えて緩や
かに攪拌して観察した。これによって凝集する水分散液
としない水分散液に区別することができる。 (2) 実施例に用いた水分散液をエマルジョン燃料に１％
添加して、加温（５０℃）して攪拌した後、エマルジョ
ンの粘度と粒径を測定した。上記(1)及び(2)で得られた
評価結果を下記表２に示す。なお、比較例４として水酸
化マグネシウムの油分散液（Ｘ社製、水酸化マグネシウ
ム４８％含有した油性分散液）についても、同様に行っ
た。使用したエマルジョンはオリマルジョンを用いた。
また、エマルジョンの粘度は２重円筒型回転粘度計（２
５℃にて測定）を用い、エマルジョンの粒径は上記表１
と同様の装置を使用して測定した。

【００２９】

【表２】

【００３０】上記表２の結果から明らかなように、本発
明範囲となる実施例１〜４に用いた水分散液は、本発明
の範囲外となる比較例１〜３に較べて、オリマルジョン
に添加してもオリマルジョンの性状を変化させないこと
が判った。一方、油性分散液である比較例４は、凝集を
示し、又平均粒径も増加傾向を示すことが判った。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、ボイラー用の防食剤、
排煙脱硫などの中和などに好適に使用することができ、
静置しても長期間安定であり、かつ排出が容易であり、
また、水分散系であるので引火性もなく、安全性にも優
れた無機系水酸化物の水分散液が提供される。特に、エ
マルジョン燃料に添加して、燃焼時に発生する有害物質
による装置の腐食や燃焼効率の低下を防止するための好
適な添加剤となる無機系水酸化物の水分散液が提供され
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D077 AA07 AB20 AC05 BA02 BA07 BA13 BA15 DD03Y DD09Y DD09Z DD10Y DD10Z DD14Y DD14Z DD32Y DD33Y DD65Y DE02Y DE07Y DE08Y DE29Y 4F070 AA02 AB02 AB09 AC13 AC50 AE13 CA03 CB01 4J002 AB011 AB031 BB262 BC122 BG072 CC292 DE076 DE086 DE096 FD202 FD336 GT00

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スルホン酸基を有する高分子分散剤とセ
   ルロースのアルキレンオキシド付加体、及び２０質量％
   〜７０質量％の無機系水酸化物を含み、２５℃での粘度
   が２００ｍＰａ・ｓ〜１２００ｍＰａ・ｓであることを
   特徴とする無機系水酸化物の水分散液。