JP2013256636A

JP2013256636A - コロイダル燃料組成物

Info

Publication number: JP2013256636A
Application number: JP2012142440A
Authority: JP
Inventors: Rikio Nakayoshi; 力雄仲由; Minoru Fujita; 稔藤田
Original assignee: KANAGAWA KOGYO REFORM KK
Current assignee: KANAGAWA KOGYO REFORM KK
Priority date: 2012-06-08
Filing date: 2012-06-08
Publication date: 2013-12-26

Abstract

【課題】安価で発熱量の大きいコロイダル燃料を提供する。
【解決手段】原油、重油、アスファルト、灯油、軽油、コールタール、ピッチ、オリノコ重質油、オイルサンド油、潤滑油使用済み油、バイオマス、食用油、廃食用油など単独および混合油４０〜６０ｗｔ％に、水道水、井戸水、工業廃水、汚染水など単独および混合物からなる水４０〜６０ｗｔ％、界面活性剤０．００１〜１．０ｗｔ％を添加し攪拌することにより製造したコロイダル燃料組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、非常に発熱量が高く、ＣＯ_２の発生量が少く、ＣＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘ等の排出の少く、地球温暖化防止に貢献する高含水コロイダル燃料組成物および製造方法に関する。

原子力発電は安全性、地球環境への影響など各種の要因により運転休止が続いている。その代替として火力発電所が復活して稼働が増大むしている。しかし火力発電においては、燃料費の高騰により、電力会社の経営を圧迫している。
また、ＣＯ_２の発生量が多く、地球温暖化を促進している。
これらの諸情勢にかんがみ、ＣＯ_２の発生が少なく、ＣＯ、ＮＯｘ、ＳＯｘの生成が少なく、地球環境に貢献し、しかも、高含水燃料のために価格も非常に安価なコロイダル燃料を発明した。
従来、水／油および油／水エマルション燃料の特許が多く提示されているが、共通して存在する問題点は次のとおりである。
１．炭化水素源として石油製品（灯油、軽油、重油など）に限定されている。
２．水の含有量が１０〜３０％と一般的に少ない。
３．添加する界面活性剤の量が０．１〜１０ｗｔ％と多い。
４．実際の燃料実験データが示されていない。
５．発熱量が明示されていない。
６．ＣＯ_２、ＮＯｘ、ＳＯｘの排ガス分析値が示されていない。
７．エマルションが不安定で静置３ヶ月位で水に油が分離する。
８．乳化粒子が３〜１０ミクロンと大きい。
本発明は以上の諸問題の解決を行ったものである。

以上の問題を解決するために、本発明では新らしくコロイダル燃料組成物を開発した。炭化水素源は石油以外の多岐にわたり、水含有量は４０〜６０ｗｔ％を可能とし、界面活性剤は０．００１ｗｔ％でも有効であり、また油／水の分離は長期にわたっておこらない。新しいバーナーによる燃焼実験では１５００〜２０００℃の高温に短時間で到達する。排ガス組成はクリーンである。発熱量は１５０００〜２００００キロカロリー／ｋｇに達している。

上記の目的を達成するため、本発明においては、炭化水素源として従来の石油製品はもとより、コールタール、ピッチ、オイルサンド、オリノコタール、潤滑油使用済み油、食用油、廃食油の使用を可能とした。水としては水道水、井戸水、工業用水、廃水、汚染水の使用を可能とした。界面活性剤としては添加量０．００１ｗｔ％で安定なコロイダル燃料をつくることができ、１年間静置しても油−水の分離は全く認められない。炭化水素源コールタール５０ｗｔ％、工業用水５０ｗｔ％、界面活性剤外わり０．００１ｗｔ％からなるコロイダル燃料は特別に設計された噴霧式バーナーで非常によく燃焼した。ボイラーに使用した結果、炉内温度は短時間で１８００℃に達した。また発熱量は１９０００キロカロリー／ｋｇであった。本発明のコロイダル燃料は、火力発電用ボイラーの燃料として有効であり、また、カナダにおけるオイルサンド採掘現場への適用により、省エネルギーとなり、安価な火力発電用燃料を製造することができる。

本発明のコロイダル燃料は炭化水素源の種類が非常に多く、また、価格も低廉であるので、経済性に優れている。水源資も非常に巾が広く、産業使用汚染水でも良く、大量に入手が可能で、価格も安い。
界面活性剤の効果は大きく、炭化水素油５０ｗｔ％水５０ｗｔ％に対して、外わりで０．００１ｗｔ％で良い。界面活性剤の価格も低くおさえることができる。
また、ボイラーで燃焼実験の結果、短時間で炉内の温度が１８００℃となり、ボイラー燃料として優れている。
また、コールタールピッチを原料として製造したコロイダル燃料の発熱量は１９０００キロカロリー／ｋｇと非常に高い。火力発電用の低価格燃料として非常に工業的価値が大きい。排気ガス組成もＣＯ_２、ＮＯｘ、ＳＯｘが非常に少ない。大気環境の向上に役立つものである。
また、カナダ、アメリカ、ロシアなどではオイルサンド油の製造方法として露天堀したオイルサンドからオイルサンド油を分離するのに熱水抽出を行って、油−水エマルションを得、次に加熱・蒸留して水を分離している。
これはエネルギーの大きい損失である。本発明の界面活性剤を上記エマルションに０．００１ｗｔ％添加することにより、その場でコロイダル燃料を製造することができ、火力発電所や暖房設備等のボイラー燃料としてそのまま使用でき、エネルギーロスが無い。
また、カナダ、アメリカ、ロシアなどで行われている地下５００ｍ〜１０００ｍに存在するオイルサンド層より、オイルサンド油を採取する方法としては、パイプにより高温、高圧の水蒸気を圧入して、珪砂に吸着しているオイルサンド油を油−水エマルションとして粘度を低下させ、くみ上げポンプにより採油している。この場合もくみ上げたエマルションに界面活性剤を０．００１ｗｔ％添加すると、安定なコロイダル燃料となり、そのまま火力発電用ボイラー燃料として使用できる。現在は地上、地下採油いずれの場合も、エマルションを加熱して水を蒸留分離してオイルサンド油を生産していてエネルギーの無駄使いをしている。本発明によると大いなる省エネとなる。また、地上、地下採油いずれの場合も、あらかじめ使用する水に本発明の界面活性剤を添加して使用することができる。この場合は直接コロイダル燃料として製造することができる。
このように本発明のコロイダル燃料は従来のエマルション燃料の抱える問題点、欠点をすべて解決するものであり、本発明の産業界、工業界へ及ぼす影響は大きい。火力発電に用いる化石燃料費が１／２またはそれ以下になることがわかった。

本発明の実施するための形態

本発明を実施するためのコロイダル燃料の原料、製造方法、燃料としての優秀性について述べる。
本発明のコロイダル燃料は炭化水素源、水、界面活性剤から成る。炭化水素としては石油、灯油、軽油、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油、アスファルト、原油など一般的な石油製品を用いることができる。さらに石油製品以外の炭化水素として、コールタール、ピッチ、オイルサンド油、オリノコタール油、オイルシェール油、植物油、廃食油、潤滑油、使用済み潤滑油等を用いることができる。
水としては水道水、井戸水、工業用水、産業用水、汚染水、再生水等を用いることができる。界面活性剤としては陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、非イオン界面活性剤単独もしくは組合せ使用することができる。
コロイダル燃料の構成比率は炭化水素４０〜６０ｗｔ％、水４０〜６０ｗｔ％、界面活性剤０．００１〜１．０ｗｔ％である。これらは容易に混合し、コロイダル燃料を製造することができる。
このコロイダル燃料の特徴は、従来のエマルション燃料の粒子径が１〜１０ミクロンであるに比し、０．１〜１ミクロンと非常に細かいことである。したがって安定で６ヶ月間静置しても油−水の分離は起こらない。
また、バーナーで燃焼すると短時間で炎の温度が１５００℃に達し、この高温のために水分子が瞬間的に熱分解して、水素と酸素に分離し、これらの原子が爆発的に燃焼するものと考えられる。
したがって、ボイラーの燃料としては最適のものであり、家庭や工場の暖房用燃料として、火力発電所の燃料として有効である。価格は従来の燃料の１／３〜１／２であり、経済的効果は大きい。また、排ガス組成の分析の結果、ＣＯ_２、ＮＯｘ、ＳＯｘは従来の燃料よりはるかに少なかった。

（１）

石炭を乾留して得られたコールタールを蒸留して軽油を製造する工程において、燃料として石炭とコロイダル燃料を比較した。
（１）蒸留釜容量１８トン
コールタール温度９７℃
軽油が留出する温度２４５℃
ここで９７℃から２４５℃まで上昇する総時間を比較した。
コロイダル燃料の場合６０ｋｇ／ｈｒで１０時間要した
石炭の場合は９０ｋｇ／ｈｒで２４時間要した
総使用量はコロイダル燃料（炭化水素油５０ｗｔ％＋水５０ｗｔ％）６００ｋｇ
石炭２１６０ｋｇ
排気ガスの状況は、コロイダル燃料は無煙、石炭の場合煙あり
（２）総価格比較
コロイダル燃料￥２０００００／トン→￥１２００００（６００ｋｇ）
石油￥１０００００／トン→￥２１６０００（２１６０ｋｇ）
（３）発熱量の比較
１８トンのコールタールを９７℃より２４５℃まで加熱する場合
石炭５５００キロカロリー／９０ｋｇ／ｈ×２４ｈｒ＝１１８８００００キロカロリー
コロイダル燃料Ｘキロカロリー／ｋｇ×６０ｋｇ／ｈ×１０ｈｒ＝１１８８００００キロカロリー
ｘ＝１９８００キロカロリー／ｋｇ
コロイダル燃料の発熱量は非常に大きいことがわかる。

（２）

コロイダル燃料燃焼時における排気ガス組成を表に示す。

Claims

炭化水素組成物４０〜６０ｗｔ％、水４０〜６０ｗｔ％、界面活性剤０．００１〜１．０ｗｔ％から成るコロイダル燃料組成物。
前記炭化水素組成物は原油、重油、アスファルト、灯油、軽油、コールタール、ピッチ、オリノコ重質油、オイルサンド油、潤滑油使用済み油、バイオマス、食用油、廃食用油など単独および混合油を含むコロイダル燃料組成物。
前記水は、水道水、井戸水、工業廃水、汚染水など単独および混合物を含むコロイダル燃料組成物。
前記界面活性剤は、陽イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、非イオン性界面活性剤など単独および混合物を含むコロイダル燃料組成物。
陽イオン界面活性剤としては次のようなものを用いる。

陰イオン界面活性剤としては次のようなものを用いる。
有機スルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩
直鎖ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（カルシウム）
分岐ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム（カルシウム）など。
非イオン界面活性剤としては次のようなものを用いる。
ポリオキシエチレングリコール脂肪酸エステル
高級アルコールエチレンオキサイト３〜６モル付加物
グリセリン脂肪酸エステル
ポリオキシエチレンアルキル（アルチニル）エーテルなど。
オイルサンドを露天掘によって採掘し、熱水抽出法によってオイルサンド油と砂（主として珪砂、ＳｉＯ_２）を分離したのち、このエマルションに、界面活性剤を添加、かくはんしてコロイダル燃料組成物を製造する方法。エマルションとして地表にくみ上げたのち、これに界面活性剤を添加、かくはんしてコロイダル燃料組成物を製造する方法。
前記において、あらかじめ水または熱水中に界面活性剤を添加しておき、熱水抽出油が直ちにコロイダル燃料組成物となる製造方法。
地下のオイルサンド層に高温、高圧水蒸気を吹き込み、オイルサンド油をエマルションとして地表にくみ上げたのち、これに界面活性剤を添加、かくはんしてコロイダル燃料組成物を製造する方法。
前記において、あらかじめ水または水蒸気に界面活性剤を添加しておき、エマルションが直ちにコロイダル燃料組成物となる製造方法。