JP2973376B2 - エマルジョン燃料用添加剤 - Google Patents

エマルジョン燃料用添加剤

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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10LFUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L10/00Use of additives to fuels or fires for particular purposes
    • C10L10/02Use of additives to fuels or fires for particular purposes for reducing smoke development

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料に水や、CaO,
MgO等のSOx、NOx吸収剤を混合し、燃料燃焼時
に発生する媒塵、NOx等の有害物質を低減することの
できるエマルジョン燃料に好適なエマルジョン燃料用添
加剤に関する。
【0002】
【従来の技術】燃料中に水、NOx、SOx吸収剤等を
含有させることにより、燃焼時に発生する媒塵、NOx
等を低減する方法については、多くの研究がなされてお
り、これらは特開昭49−8502号公報、特開昭50
−46562号公報、特開昭63−54498号公報な
どに開示されている。
【0003】また、作用機構についても、「油化学」
−10,p66〜73、「新界面活性剤の機能作用の
解明とその応用製品の開発総合技術資料集」(経営開発
センター出版部)等に記載されているが、燃焼時に発生
する媒塵やNOxを低減させるためには、燃料中に添加
する水や、NOx,SOx吸収剤を微細に乳化分散させ
ることが必要であると考えられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の添加剤
は相応の効果が見られるものの、水や吸収剤等の乳化・
分散性能が十分とは言えず、燃焼時の媒塵、NOx削減
効率に限界があった。そこで、水や吸収剤等が燃料油中
に微細に乳化分散し、製造から燃焼までに長期間放置し
ても分離・増粘が起こらないエマルジョン燃料が望まれ
ていた。
【0005】本発明は、燃料油と水等を混合した際のエ
マルジョンの乳化・分散性を向上させるとともに、燃焼
時までの期間、乳化破壊を抑え、且つ媒塵やNOxが低
減されたエマルジョン燃料を形成させるための添加剤を
開発することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、化2で
示される化合物を必須成分として含み、燃料油と水との
比率が重量比で50/50〜95/5の範囲にあるエマ
ルジョン燃料に添加されるエマルジョン燃料用添加剤が
提供される。
【0007】
【化2】 (式中、 R1 :炭素数7〜21のアルキル、ヒドロキシアルキ
ル、アルケニルまたはヒドロキシアルケニル基 R2 :炭素数1〜22のアルキルまたはアルケニル基 m :2〜4の整数 n :1〜100)
【0008】本発明によると、燃料油と水を混合してエ
マルジョン燃料を製造する際の添加剤として、上記化2
で表わされるアルコキシポリオキシアルキレン脂肪酸エ
ステルを使用することにより、製造時の乳化・分散性に
優れ、粒子同士の合一による乳化破壊が起こらない微細
粒子が生成するエマルジョン燃料を提供することができ
る。
【0009】本発明において用いられるアルコキシポリ
オキシアルキレン脂肪酸エステルは、例えば、アルコー
ルにアルキレンオキシドを付加反応させて付加物とし、
つぎにこれと脂肪酸または脂肪酸エステルとをエステル
化あるいはエステル交換反応させる方法(製法−1)
や、脂肪酸にアルキレンオキシドを付加させて付加物と
し、つぎにこれとハロゲン化アルキルを反応させる(製
法−2)ことにより、得ることができる。また、脂肪酸
とアルコールとのエステル化物に、特定の触媒を用いて
アルキレンオキシドを付加反応させる方法(特願平3−
63904号明細書参照)によっても製造することがで
き、この方法(製法−3)に従うことにより、純度の高
い化2で示される化合物が得られるので特に好ましい。
【0010】本発明で用いられる上記化2で表わされる
化合物において、R1 は炭素数7〜21の直鎖又は分岐
状のアルキル基、ヒドロキシアルキル基、アルケニル
基、又はヒドロキシアルケニル基の1種または2種以上
から選択される脂肪酸残基である。R1 は好ましくは炭
素数11〜17のアルキル基である。脂肪酸の炭素数が
8より小さい場合にはエマルジョンの乳化性能が不十分
となり、22を越えると水に対する溶解性が不良になる
ので好ましくない。
【0011】脂肪酸残基を構成する脂肪酸の具体例とし
ては、カプリル酸(C8)、ペラルゴン酸(C9)、カプ
リン酸(C10)、ウンデカン酸(C11)、 ラウリン酸
(C12)、ミリスチン酸(C14)、パルミチン酸(C1
6)、マルガリン酸(C17)、ステアリン酸(C18)、
12−ヒドロキシステアリン酸(C18)、アラキン酸
(C20)、ベヘン酸(C22)等の飽和脂肪酸、オレイン
酸(C18)、エライジン酸(C18)、リノール酸(C1
8)、リノレイン酸(C18)、エルカ酸(C22)等の不
飽和脂肪酸等をあげることができる。
【0012】脂肪酸は、植物性、動物性由来の天然脂肪
酸又は合成脂肪酸でもよい。植物由来の脂肪酸として
は、とうもろこし油、綿実油、ヒマシ油、パーム油、パ
ーム核油、落花生油、菜種油、ゴマ油、大豆油、サフラ
ワー油、ヤシ油等があげられる。動物由来の脂肪酸とし
ては、豚油、牛脂油、ニシン油、イカ油、鯨油等があげ
られる。
【0013】これらの脂肪酸は、単独又は2種以上混合
して使用される。
【0014】化2で表わされる化合物において、R2
直鎖又は分岐のアルキル基又はアルケニル基の1種また
は2種以上から選択されるアルコール残基である。R2
の炭素数は1〜22、好ましくは1〜18、より好まし
くは1〜8である。
【0015】アルコール残基を構成するアルコールの具
体例としては、メタノール、エタノール、1−プロパノ
ール、2−プロパノール、1−ブタノール、2−ブタノ
ール、イソブチルアルコール、tert−ブチルアルコ
ール、アリルアルコール、ヘプタノール、オクタノー
ル、2−エチルヘキサノール、ラウリルアルコール、パ
ルミチルアルコール、ステアリルアルコール、オレイル
アルコール、又は、上記の植物性油脂由来の脂肪酸を還
元して得られる高級アルコールや合成アルコール等があ
げられる。
【0016】これらのアルコールは、単独又は2種以上
混合して使用される。
【0017】上記一般式化2において、mは2〜4の整
数であり、 (OCmH2m)はアルキレンオキシドであ
る。具体的にはエチレンオキシド、プロピレンオキシ
ド、ブチレンオキシドがあげられ、この中から少なくと
も1種が選択される。
【0018】上記一般式化2において、nは上記アルキ
レンオキシドの付加モル数であり、通常1〜100、好
ましくは10〜80である。より好ましくは10〜50
である。これらは、単独又は2種以上併用して用いられ
るが、ランダム付加させてもブロック付加させてもよ
い。
【0019】本発明の使用に好適な添加剤のHLBは燃
料油の種類にもよるが、3〜20、好ましくは4〜12
である。
【0020】エマルジョン燃料製造の際、本添加剤の使
用量は、油種、製造から燃焼までの時間等によっても異
なるが、エマルジョンに対して0.01〜2重量%、好
ましくは0.1〜1重量%である。
【0021】本発明に係る添加剤は単独で使用しても、
2種以上併用してもよい。また、従来から公知の他の添
加剤と併用することも出来る。他の添加剤としては、ノ
ニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤等が使用でき、
更に水溶性高分子などを併用することもできる。ノニオ
ン界面活性剤とアニオン界面活性剤を併用する場合の重
量比は98:2〜25:75であり、好ましくは90:
10〜60:40である。ノニオン界面活性剤のみを添
加した場合には、燃焼前にエマルジョン燃料を予熱した
とき、界面活性剤の溶存状態が変化してしまい、微粒状
態での燃焼ができなくなる可能性がある。本発明のノニ
オン界面活性剤とアニオン界面活性剤を併用すると、耐
熱合一安定性が良好となる。
【0022】このようなアニオン界面活性剤としては、
α−オレフィンスルホネート、インターナルオレフィン
スルホネート、アルキルベンゼンスルホネート、α−ス
ルホ脂肪酸エステル塩などが挙げられる。
【0023】更に、CaO、MgO等のNOx,SOx
吸収剤を配合すると、SOxやNOxの低減にはより効
果的である。これらの添加剤は、通常、燃料中のS分に
対しCa,Mg当量比で0.5〜3の範囲添加すること
が好適である。これらの添加剤は、燃料油と水と混合し
てエマルジョンを製造する際に添加しても良いし、製造
されたエマルジョン燃料に後添加しても良い。
【0024】エマルジョンを形成する燃料油と水の比率
は重量比で50:50〜95:05である。本発明にお
いて形成されるエマルジョンは、燃料油の種類によりW
/O型、O/W型が適宜選択されるが、W/O型のエマ
ルジョンが形成される場合には、バーナーで霧化された
後、水滴の蒸発膨張により燃料油が微粒化されるので特
に好ましい。
【0025】混合燃料成分の燃料油としては、灯油、
A,B,C重油、軽油、脱硫重油等種々のものが使用さ
れ、一般に、50℃での粘度1000cp以下の燃料油
が用いられる。
【0026】本発明のエマルジョン燃料を製造するため
の撹拌手段としては、一般的な撹拌方法で十分である
が、特に高剪断型の撹拌装置、例えばラインミキサー、
ホモミキサー等が好ましい。
【0027】
【発明の効果】本発明の添加剤である化2で表わされる
化合物を使用することによって、低添加量でもエマルジ
ョン燃料の製造時における乳化・分散性、輸送・貯蔵安
定性が良好であり、燃焼時の有害物質が従来のものより
低減するエマルジョン燃料を製造することができる。
【0028】本発明のエマルジョン燃料は、長期の輸送
・貯蔵安定性に優れているため、電力や一般産業のみな
らず、小規模ボイラーに移送し燃料として使用すること
も可能である。
【0029】
【実施例】次に実施例により本発明を説明するが、本発
明はこれらに限定されるものではない。なお、実施例に
示した「%」はいずれも重量基準である。
【0030】実施例1 燃料油(C重油:S分=0.8%、N分=0.25%)
284g、水および所定量の添加剤を合計400gにな
るようにそれぞれ計量し、50℃に加温した後、ホモミ
キサー(特殊機化工業製)を用いて混合撹拌し、燃料油
濃度71%のエマルジョン燃料を調製した。次いで、調
製直後のエマルジョンを顕微鏡観察し、下記の評価基準
により評価した。
【0031】[エマルジョンの評価基準] 乳化性 ◎:ほぼ数μmの均一な粒子として存在 ○:数μmの粒子と少量の10〜20μmの粒子が存在 △:10〜30μm程度の粒子として存在 ×:大部分が30μm以上の粒子として存在
【0032】 安定性 サンプル200gを直径60mmのポリビンに入れ、5
0℃で2週間放置したのち、表面より1cm内部の水分
量を測定し、また、撹拌して上記と同様の評価を行
い、調製直後の結果とあわせて総合評価した。
【0033】[総合評価基準] ◎:水分量28%以上、合一がほとんど認められない ○:水分量25〜28%、若干の合一が認められる △:水分量5〜25%、合一が認められる ×:水分量5%以下、ほぼ合一
【0034】使用した添加剤の性状を表1および表2
に、評価結果を表3にまとめて示した。
【0035】
【表1】 本 発 明 添 加 剤 No. 1 2 平均n 平均m 付加形態 1 C919 CH3 5 0 − 2 C1123 CH3 7 0 − 3 C1327 CH3 5 0 − 4 C1531 CH3 15 0 − 5 C1735 CH3 10 0 − 6 C1735 CH3 13 0 − 7 C1123 49 10 0 − 8 C1735 49 18 0 − 9 C1735 49 12 0 − 10 C1735 CH3 17 6 ランダム 11 C1327 CH3 10 10 ブロック 12 C1123 49 15 5 ランダム
【0036】
【表2】 No. 添 加 剤 13 ノニルフェノールエトキシレート(平均EO付加モル数=8) 14 ノニルフェノールエトキシレート(平均EO付加モル数=5) 15 ノニルフェノールエトキシレート(平均EO付加モル数=3) 16 ラウリルアルコールエトキシレート(平均EO付加モル数=5) 17 ラウリルアルコールエトキシレート(平均EO付加モル数=8) 18 C15〜C17インターナルオレフィンスルホネートMg塩 19 C18〜C20インターナルオレフィンスルホネートNa塩 20 C14α−オレフィンスルホネートMg塩 21 アルキル(C12)ベンゼンスルホン酸Ca 22 添加剤No.2/No.18=70/30の混合物 23 添加剤No.5/No.19=60/40の混合物 24 添加剤No.6/No.20=90/10の混合物 25 添加剤No.11/No.21=80/20の混合物
【0037】
【表3】 添加剤No. 添加量(%) 調製直後の評価 総合評価 − 無添加 × × 1 0.2 ◎ ○ 2 0.2 ◎ ◎ 3 0.2 ◎ ◎ 4 0.2 ◎ ○ 本 5 0.2 ◎ ◎ 発 6 0.2 ◎ ◎ 明 7 0.2 ○ ○ 例 8 0.2 ○ ○ 9 0.2 ◎ ◎ 10 0.2 ◎ ◎ 11 0.2 ○ ○ 12 0.2 ○ ○ 13 0.2 ○ △ 比 14 0.2 ○ △ 較 15 0.2 △ × 例 16 0.2 ○ △ 17 0.2 ○ △ 本 22 0.15 ◎ ◎ 発 23 0.15 ◎ ◎ 明 24 0.15 ◎ ◎ 例 25 0.15 ◎ ◎
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10L 1/18 C10L 1/32 C10L 10/02 B01F 17/38

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記化1で示される化合物を必須成分と
    して含み、燃料油と水との比率が重量比で50/50〜
    95/5の範囲のエマルジョン燃料に添加されることを
    特徴とするエマルジョン燃料用添加剤。 【化1】 (式中、 R1:炭素数7〜21のアルキル、ヒドロキシアルキ
    ル、アルケニルまたはヒドロキシアルケニル基 R2:炭素数1〜22のアルキルまたはアルケニル基 m :2〜4の整数 n :1〜100)
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