JP5948481B1 - スラッジ分散剤、それを含有する液体燃料及びスラッジの形成を防止又は形成されているスラッジを減少させる方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】超重質油やビチューメン等に含まれるアスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させることのできるスラッジ分散剤を提供すること。【解決手段】廃食用油、非食用油又はこれらの混合物からなり、酸価が３以上であり且つ水分量が０．３容量％以下であることを特徴とするスラッジ分散剤である。このスラッジ分散剤を超重質油やビチューメン等に添加することにより、貯蔵安定性に優れ、発熱量が高く且つ廉価である液体燃料を得ることができる。【選択図】なし
Description
本発明は、スラッジ分散剤、それを含有する液体燃料及びスラッジの形成を防止又は形成されているスラッジを減少させる方法に関する。
近年、超重質油やビチューメン（アスファルト）といった非在来型石油資源を利用する動きが活発になっている。超重質油やビチューメンは、常温では固体状又は半固体状であるため、燃料として使用するには、高温に加温して粘度を低下させたり、乳化剤及び水を用いてエマルジョンとすることが行われている。例えば、特許文献１には、超重質油の燃料としての取り扱い性を改良する手段として、超重質油１００質量部及び水３０〜８０質量部を、リグニンスルホン酸塩のようなアニオン界面活性剤０．０５〜１０質量部と混合し乳化した超重質油エマルジョン燃料が提案されている。
しかしながら、特許文献１のような従来技術では、エマルジョン燃料の貯蔵安定性が十分ではなく、発熱量が低いという問題があった。
従って、本発明の目的は、超重質油やビチューメン等に含まれるアスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させることのできるスラッジ分散剤を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記スラッジ分散剤を超重質油やビチューメン等に添加することにより、貯蔵安定性に優れ、発熱量が高く且つ廉価である液体燃料を提供することにある。
従って、本発明の目的は、超重質油やビチューメン等に含まれるアスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させることのできるスラッジ分散剤を提供することにある。
また、本発明の目的は、上記スラッジ分散剤を超重質油やビチューメン等に添加することにより、貯蔵安定性に優れ、発熱量が高く且つ廉価である液体燃料を提供することにある。
本発明は、廃食用油からなり、酸価が３以上であり且つ水分量が０．３容量％以下であることを特徴とするスラッジ分散剤である。
また、本発明は、スラッジ含有油と、上記スラッジ分散剤０．１質量％〜３０質量％とを含有することを特徴とする液体燃料である。
また、本発明は、スラッジ含有油と、上記スラッジ分散剤０．１質量％〜３０質量％とを含有することを特徴とする液体燃料である。
本発明によれば、超重質油やビチューメン等に含まれるアスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させることのできるスラッジ分散剤を提供することができる。また、本発明によれば、貯蔵安定性に優れ、発熱量が高く且つ廉価である液体燃料を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明のスラッジ分散剤について説明する。
本発明者は、超重質油やビチューメン中に含まれるアスファルテン、レジン、残留炭素分等のスラッジ成分が非常に多い点に着目し、これらを完全燃焼させることができれば省エネルギーに大きく貢献できると考えた。本発明者は、先に出願した特願２０１２−５２０３２８号（特許第５５２３５６５号）において、廃動植物油脂が、キセロゲル状非晶質樹脂をストレートアスファルトへ分散させるのに優れていることを見出した。発明者は、その知見に基づき、廃食用油及び非食用油の物性値とスラッジの溶解性・分散性との関係について種々検討した結果、３以上の酸価及び０．３容量％以下の水分量を有する、廃食用油、非食用油又はこれらの混合物が、アスファルテン等を溶解・分散させるのに優れていることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明のスラッジ分散剤は、廃食用油、非食用油又はこれらの混合物からなり、酸価が３以上であり且つ水分量が０．３容量％以下であることを特徴とするものである。スラッジ分散剤の酸価が３未満であると、アスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させることができない。スラッジ分散剤の水分量が０．３容量％超であると、アスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させることができなかったり、スラッジ分散剤が添加された液体燃料の燃焼が不安定化する恐れがある。スラッジ分散剤の酸価は好ましくは３．５〜４．５である。
なお、本発明における酸価は、測定対象の油１ｇ中に含まれる遊離脂肪酸、樹脂酸等を中和するのに必要な水酸化カリウムのｍｇ数であって、ＪＩＳ Ｋ００７０（化学製品の酸価、けん化価、エステル価、よう素価、水酸基価及び不けん化物の試験方法）に準じて測定される値である。また、本発明における水分量は、ＪＩＳ Ｋ２２７５（原油及び石油製品−水分の求め方）に準じて測定される値である。
まず、本発明のスラッジ分散剤について説明する。
本発明者は、超重質油やビチューメン中に含まれるアスファルテン、レジン、残留炭素分等のスラッジ成分が非常に多い点に着目し、これらを完全燃焼させることができれば省エネルギーに大きく貢献できると考えた。本発明者は、先に出願した特願２０１２−５２０３２８号（特許第５５２３５６５号）において、廃動植物油脂が、キセロゲル状非晶質樹脂をストレートアスファルトへ分散させるのに優れていることを見出した。発明者は、その知見に基づき、廃食用油及び非食用油の物性値とスラッジの溶解性・分散性との関係について種々検討した結果、３以上の酸価及び０．３容量％以下の水分量を有する、廃食用油、非食用油又はこれらの混合物が、アスファルテン等を溶解・分散させるのに優れていることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明のスラッジ分散剤は、廃食用油、非食用油又はこれらの混合物からなり、酸価が３以上であり且つ水分量が０．３容量％以下であることを特徴とするものである。スラッジ分散剤の酸価が３未満であると、アスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させることができない。スラッジ分散剤の水分量が０．３容量％超であると、アスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させることができなかったり、スラッジ分散剤が添加された液体燃料の燃焼が不安定化する恐れがある。スラッジ分散剤の酸価は好ましくは３．５〜４．５である。
なお、本発明における酸価は、測定対象の油１ｇ中に含まれる遊離脂肪酸、樹脂酸等を中和するのに必要な水酸化カリウムのｍｇ数であって、ＪＩＳ Ｋ００７０（化学製品の酸価、けん化価、エステル価、よう素価、水酸基価及び不けん化物の試験方法）に準じて測定される値である。また、本発明における水分量は、ＪＩＳ Ｋ２２７５（原油及び石油製品−水分の求め方）に準じて測定される値である。
本発明のスラッジ分散剤の動粘度は、５０℃で３０ｍｍ２／ｓ〜８０ｍｍ２／ｓの動粘度を有することが好ましい。
本発明のスラッジ分散剤は、酸価が３未満であり且つ水分量が３容量％〜６容量％の範囲にある、廃食用油、非食用油又はこれらの混合物を原料油として用い、これを加熱処理することにより製造することができる。具体的には、本発明のスラッジ分散剤は、酸価が３未満であり且つ水分量が３容量％〜６容量％の範囲にある、廃食用油、非食用油又はこれらの混合物を、撹拌下、１３５℃〜１４５℃に加熱して酸価を３以上且つ水分量を０．３容量％以下にすることにより製造することができる。加熱温度が１３５℃未満であると、酸価を３以上且つ水分量を０．３容量％以下にするまでに時間が掛かり過ぎるという問題がある。一方、加熱温度が１４５℃超であると、加熱初期には酸価が上昇するものの、その後は酸価が低下するため、３以上にすることが困難となる。
酸価が３未満であり且つ水分量が３容量％〜６容量％の範囲にある廃食用油としては、一般家庭、飲食店等から廃棄される廃植物油や廃動物油を用いることができる。
また、酸価が３未満であり且つ水分量が３容量％〜６容量％の範囲にある非食用油としては、ジャトロファ（Jatropha）、カランジュ又はポンガミア（Karanj又はPongamia）、メスワック（Meswak）、マフア（Mahua）、ポランガ（Polanga）、グアユール（Guayule）等を用いることができる。
廃食用油、非食用油又はこれらの混合物の水分量が３容量％未満である場合には、水分量が３容量％〜６容量％の範囲となるように水を添加してもよい。また、廃食用油、非食用油又はこれらの混合物中に異物が含まれる場合には、ストレーナー等の濾過装置で異物を予め除去することが好ましい。
また、酸価が３未満であり且つ水分量が３容量％〜６容量％の範囲にある非食用油としては、ジャトロファ（Jatropha）、カランジュ又はポンガミア（Karanj又はPongamia）、メスワック（Meswak）、マフア（Mahua）、ポランガ（Polanga）、グアユール（Guayule）等を用いることができる。
廃食用油、非食用油又はこれらの混合物の水分量が３容量％未満である場合には、水分量が３容量％〜６容量％の範囲となるように水を添加してもよい。また、廃食用油、非食用油又はこれらの混合物中に異物が含まれる場合には、ストレーナー等の濾過装置で異物を予め除去することが好ましい。
本発明者が検討したところ、上記した廃食用油、非食用油又はこれらの混合物を１３５℃〜１４５℃に加熱すると酸価は１時間当たり約０．３３〜約０．３４上昇するので、加熱時間は、原料油の酸価に基づいて適宜設定すればよい。原料油の酸価に依るが、一般的に入手可能な廃食用油を原料油として用いる場合、加熱時間は、通常、１時間〜６時間である。
次に、本発明の液体燃料について説明する。
本発明の液体燃料は、スラッジ含有油と、上記したスラッジ分散剤０．１質量％〜３０質量％とを含有することを特徴とするものである。液体燃料に対してスラッジ分散剤の含有量が０．１質量％未満であると、スラッジ含有油中に含まれるアスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させるという効果が得られない。一方、液体燃料に対するスラッジ分散剤の含有量を３０質量％超としても、含有量に見合った効果が得られない。
本発明の液体燃料は、スラッジ含有油と、上記したスラッジ分散剤０．１質量％〜３０質量％とを含有することを特徴とするものである。液体燃料に対してスラッジ分散剤の含有量が０．１質量％未満であると、スラッジ含有油中に含まれるアスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させるという効果が得られない。一方、液体燃料に対するスラッジ分散剤の含有量を３０質量％超としても、含有量に見合った効果が得られない。
スラッジ含有油としては、アスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を含有する油であればよい。中でも、発熱量が高く且つ廉価な液体燃料を得る観点から、クレオソート油、ビチューメン（アスファルト）、軟質ピッチ、Ｃ重油、原油、オイルサンド、オイルシェール、オリノコタール、重油の絞りかす及びアスファルトの絞りかすからなる群から選択されるスラッジ含有油を用いることが好ましい。
発熱量を高める目的で、本発明の液体燃料に、キセロゲル状非晶質樹脂、カーボンブラック又はこれらの混合物を含有させてもよい。キセロゲル状非晶質樹脂、カーボンブラック又はこれらの混合物の含有量は、液体燃料に対して、１質量％〜６０質量％であることが好ましく、１０質量％〜２０質量％であることがより好ましい。カーボンブラックとしては、疎水性を有する市販品を用いることができる。
なお、キセロゲル状非晶質樹脂とは、特許第５５２３５６５号に記載されるような公知の方法で得られるものである。具体的には、キセロゲル状非晶質樹脂は、非晶質樹脂を溶解することのできる適当な有機溶剤（例えば、シンナー、トルエン、ベンゼン、アセトン、エチルアセテート、シクロヘキサノン、２−ブタノン、白灯油又はこれらの混合物）に対して、非晶質樹脂を１００質量％〜２５０質量％の範囲で除々に添加して溶解させ、飽和状態にしたものを、アルコール類（例えば、メチルアルコール、オクタノール又はこれらの混合物）に浸漬して飽和状態の非晶質樹脂中に残存する有機溶剤を除去した後、乾燥させて得られるものである。非晶質樹脂としては、燃焼性が良好で且つ発熱量が高いという観点から、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂及びアクリル樹脂からなる群から選択されるものが好ましい。
なお、キセロゲル状非晶質樹脂とは、特許第５５２３５６５号に記載されるような公知の方法で得られるものである。具体的には、キセロゲル状非晶質樹脂は、非晶質樹脂を溶解することのできる適当な有機溶剤（例えば、シンナー、トルエン、ベンゼン、アセトン、エチルアセテート、シクロヘキサノン、２−ブタノン、白灯油又はこれらの混合物）に対して、非晶質樹脂を１００質量％〜２５０質量％の範囲で除々に添加して溶解させ、飽和状態にしたものを、アルコール類（例えば、メチルアルコール、オクタノール又はこれらの混合物）に浸漬して飽和状態の非晶質樹脂中に残存する有機溶剤を除去した後、乾燥させて得られるものである。非晶質樹脂としては、燃焼性が良好で且つ発熱量が高いという観点から、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂及びアクリル樹脂からなる群から選択されるものが好ましい。
また、液体燃料の粘度を低下させると共に発熱量を高める目的で、本発明の液体燃料に、廃鉱物油を含有させてもよい。廃鉱物油の含有量は、液体燃料に対して、１質量％〜８０質量％であることが好ましく、３０質量％〜７０質量％であることがより好ましい。
廃鉱物油としては、ガソリンスタンド等から廃棄される廃潤滑油、廃エンジンオイル等を用いることができる。中でも、液体燃料の粘度を低下させる観点から、５０℃で２０ｍｍ２／ｓ〜１００ｍｍ２／ｓの動粘度を有する廃鉱物油を用いることが好ましい。なお、廃鉱物油の動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２８３に準じて測定される値である。また、廃鉱物油中に異物が含まれる場合には、ストレーナー等の濾過装置で異物を予め除去することが好ましい。
廃鉱物油としては、ガソリンスタンド等から廃棄される廃潤滑油、廃エンジンオイル等を用いることができる。中でも、液体燃料の粘度を低下させる観点から、５０℃で２０ｍｍ２／ｓ〜１００ｍｍ２／ｓの動粘度を有する廃鉱物油を用いることが好ましい。なお、廃鉱物油の動粘度は、ＪＩＳ Ｋ２２８３に準じて測定される値である。また、廃鉱物油中に異物が含まれる場合には、ストレーナー等の濾過装置で異物を予め除去することが好ましい。
液体燃料の燃焼排ガス中の有害物質を低減すると共により廉価な液体燃料を得る目的で、本発明の液体燃料に、膠（にかわ）水溶液を含有させてもよい。膠は、水溶液中に０．０１質量％〜０．０３質量％含まれていれば、液体燃料の燃焼排ガス中の有害物質を低減する効果が得られる。また、膠水溶液の含有量は、液体燃料に対して、１質量％〜２５質量％であることが好ましく、１０質量％〜２０質量％であることがより好ましい。さらに、本発明の液体燃料に膠水溶液を含有させる場合、上記したカーボンブラックを併用することで、液体燃料の貯蔵安定性をより高めることができる。ここで用いるカーボンブラックは、液体燃料の貯蔵安定性をより高める観点から、０．０５μｍ〜０．５μｍの平均粒径を有するものが好ましい。
本発明のスラッジ分散剤は、スラッジ含有油中に含まれるアスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させる能力が極めて高いので、本発明の液体燃料は、スラッジ含有油、スラッジ分散剤及び上記した任意成分を混合することにより簡単に製造することができる。
上述したように、本発明のスラッジ分散剤は、スラッジ含有油中に含まれるアスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させる能力が極めて高いので、スラッジ含有油を貯蔵する貯蔵タンク又はスラッジ含有油を輸送する流路においてスラッジの形成を防止するか又は形成されているスラッジを減少させるにも有用である。具体的には、スラッジ含有油に対して、本発明のスラッジ分散剤を０．１質量％〜３０質量％添加することで、スラッジ含有油を貯蔵する貯蔵タンク又はスラッジ含有油を輸送する流路においてスラッジの形成を防止したり、形成されているスラッジを減少させることができる。
また、本発明のスラッジ分散剤は、石炭の湿式粉砕助剤としても利用することができる。本発明のスラッジ分散剤を石炭の湿式粉砕助剤として利用する場合、石炭に対して、０．３質量％〜１０質量％添加することが好ましい。
また、本発明のスラッジ分散剤は、水圧破砕法に用いられるフラクチャリング流体としても利用することができる。本発明のスラッジ分散剤をフラクチャリング流体として利用する場合、従来のフラクチャリング流体の主成分である水と置換すればよい。
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
仙台市内の飲食店から入手した廃食用油（酸価：２．５２、水分量：３．５６容量％）４０００ｋｇを反応釜に仕込み、１５０ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、１４０℃で４時間加熱したところ、酸価が３．８６であり且つ水分量が０．２容量％である廃食用油を得た。
仙台市内の飲食店から入手した廃食用油（酸価：２．５２、水分量：３．５６容量％）４０００ｋｇを反応釜に仕込み、１５０ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、１４０℃で４時間加熱したところ、酸価が３．８６であり且つ水分量が０．２容量％である廃食用油を得た。
［実施例２］
仙台市内の飲食店から入手した廃食用油（酸価：２．５２、水分量：３．５６容量％）に水を添加して水分量を６．０容量％に調整したもの４０００ｋｇを反応釜に仕込み、１５０ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、１４０℃で５時間加熱したところ、酸価が４．３であり且つ水分量が０．１容量％である廃食用油を得た。
仙台市内の飲食店から入手した廃食用油（酸価：２．５２、水分量：３．５６容量％）に水を添加して水分量を６．０容量％に調整したもの４０００ｋｇを反応釜に仕込み、１５０ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、１４０℃で５時間加熱したところ、酸価が４．３であり且つ水分量が０．１容量％である廃食用油を得た。
［比較例１］
仙台市内の飲食店から入手した廃食用油（酸価：２．５２、水分量：３．５６容量％）に水を添加して水分量を６．０容量％に調整したもの４０００ｋｇを反応釜に仕込み、１５０ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、２４０℃で１時間加熱したところ、酸価が３．８９であり且つ水分量が０．５６容量％である廃食用油を得た。
仙台市内の飲食店から入手した廃食用油（酸価：２．５２、水分量：３．５６容量％）に水を添加して水分量を６．０容量％に調整したもの４０００ｋｇを反応釜に仕込み、１５０ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、２４０℃で１時間加熱したところ、酸価が３．８９であり且つ水分量が０．５６容量％である廃食用油を得た。
［比較例２］
仙台市内の飲食店から入手した廃食用油（酸価：２．５２、水分量：３．５６容量％）に水を添加して水分量を６．０容量％に調整したもの４０００ｋｇを反応釜に仕込み、１５０ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、１８０℃で６時間加熱したところ、酸価が２．５２であり且つ水分量が０．０１容量％である廃食用油を得た。
仙台市内の飲食店から入手した廃食用油（酸価：２．５２、水分量：３．５６容量％）に水を添加して水分量を６．０容量％に調整したもの４０００ｋｇを反応釜に仕込み、１５０ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、１８０℃で６時間加熱したところ、酸価が２．５２であり且つ水分量が０．０１容量％である廃食用油を得た。
［比較例３］
仙台市内の飲食店から入手した廃食用油（酸価：２．５２、水分量：３．５６容量％）に水を添加して水分量を６．０容量％に調整したもの４０００ｋｇを反応釜に仕込み、１５０ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、２４０℃で６時間加熱したところ、酸価が１．５であり且つ水分量が０．０１容量％未満である廃食用油を得た。
仙台市内の飲食店から入手した廃食用油（酸価：２．５２、水分量：３．５６容量％）に水を添加して水分量を６．０容量％に調整したもの４０００ｋｇを反応釜に仕込み、１５０ｒｐｍの回転数で撹拌しながら、２４０℃で６時間加熱したところ、酸価が１．５であり且つ水分量が０．０１容量％未満である廃食用油を得た。
＜スラッジ溶解・分散性の評価＞
スラッジ含有油としてのクレオソート油９５０質量部（９５質量％）に、実施例１〜２及び比較例１〜２のいずれかで得られた廃食用油５０質量部（５質量％）を添加した後、１４０℃で３分間撹拌（３００ｒｐｍの回転数）して試料を得た。試料の５０℃における動粘度、トルエン不溶分、アスファルテン分、キノリン不溶分及びコンラドソン残炭率を測定した。結果を表１及び２に示す。
スラッジ含有油としてのクレオソート油９５０質量部（９５質量％）に、実施例１〜２及び比較例１〜２のいずれかで得られた廃食用油５０質量部（５質量％）を添加した後、１４０℃で３分間撹拌（３００ｒｐｍの回転数）して試料を得た。試料の５０℃における動粘度、トルエン不溶分、アスファルテン分、キノリン不溶分及びコンラドソン残炭率を測定した。結果を表１及び２に示す。
なお、トルエン不溶分、アスファルテン分、キノリン不溶分及びコンラドソン残炭率の測定は下記方法に従って行った。
＜トルエン不溶分＞
トルエン不溶分は、ＪＩＳ Ｋ２４２５（クレオソート油、加工タール及びタールピッチ試験方法）に準じて測定する。
トルエン不溶分は、ＪＩＳ Ｋ２４２５（クレオソート油、加工タール及びタールピッチ試験方法）に準じて測定する。
＜アスファルテン分＞
アスファルテン分は、石油学会規格「アスファルトのカラムクロマトグラフィーによる組成分析法」（ＪＰＩ−５Ｓ−２２−８３）に準じて測定する。
アスファルテン分は、石油学会規格「アスファルトのカラムクロマトグラフィーによる組成分析法」（ＪＰＩ−５Ｓ−２２−８３）に準じて測定する。
＜キノリン不溶分＞
キノリン不溶分は、ＪＩＳ Ｋ２４２５（クレオソート油、加工タール及びタールピッチ試験方法）に準じて測定する。
キノリン不溶分は、ＪＩＳ Ｋ２４２５（クレオソート油、加工タール及びタールピッチ試験方法）に準じて測定する。
＜コンラドソン残炭率＞
コンラドソン残炭率は、ＪＩＳ Ｋ２２７０（石油製品残留炭素分試験方法「コンラドソン法」）に準じて測定する。
コンラドソン残炭率は、ＪＩＳ Ｋ２２７０（石油製品残留炭素分試験方法「コンラドソン法」）に準じて測定する。
表１及び２の結果から分かるように、実施例１及び２で得られた廃食用油は、アスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させる能力が極めて優れているといえる。また、実施例１又は２で得られた廃食用油をクレオソート油に添加すると、コンラドソン残炭率が著しく低下していることから、これを液体燃料として用いれば省エネルギーに大きく貢献できると考えられる。
［実施例３］
スラッジ含有油としてのクレオソート油に、実施例１で得られた廃食用油の添加量を変えて（５質量％、１０質量％又は３０質量％）添加した後、１４０℃で３分間撹拌（１５０ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９（原油及び石油製品−発熱量試験方法及び計算による推定方法）に準じて測定した。
結果を表３に示す。なお、表３に示した発熱量は、３回の平均値である。
スラッジ含有油としてのクレオソート油に、実施例１で得られた廃食用油の添加量を変えて（５質量％、１０質量％又は３０質量％）添加した後、１４０℃で３分間撹拌（１５０ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９（原油及び石油製品−発熱量試験方法及び計算による推定方法）に準じて測定した。
結果を表３に示す。なお、表３に示した発熱量は、３回の平均値である。
表３の結果から分かるように、クレオソート油に、実施例１で得られた廃食用油を添加することで、クレオソート油の発熱量を高めることができる。
［実施例４］
スラッジ含有油としてのクレオソート油９０質量％と、実施例１で得られた廃食用油５質量％と、キセロゲル状ポリスチレン５質量％とを、１４０℃で６分間撹拌（１５０ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、３９，９１５ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例４で得られた液体燃料は、クレオソート油（発熱量：３２，７１０ｋＪ／ｋｇ）よりも発熱量が約２２％も高まったことが分かる。
また、図１に、実施例４で得られた液体燃料の顕微鏡観察結果を示す。図１から分かるように、液体燃料中にスラッジは殆ど見られなかった。さらに、実施例４で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
スラッジ含有油としてのクレオソート油９０質量％と、実施例１で得られた廃食用油５質量％と、キセロゲル状ポリスチレン５質量％とを、１４０℃で６分間撹拌（１５０ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、３９，９１５ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例４で得られた液体燃料は、クレオソート油（発熱量：３２，７１０ｋＪ／ｋｇ）よりも発熱量が約２２％も高まったことが分かる。
また、図１に、実施例４で得られた液体燃料の顕微鏡観察結果を示す。図１から分かるように、液体燃料中にスラッジは殆ど見られなかった。さらに、実施例４で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
［実施例５］
スラッジ含有油としてのクレオソート油８０質量％と、実施例１で得られた廃食用油１０質量％と、キセロゲル状ポリスチレン１０質量％とを、１４０℃で６分間撹拌（１５０ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、４０，０５３ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例５で得られた液体燃料は、クレオソート油（発熱量：３２，７１０ｋＪ／ｋｇ）よりも発熱量が約２２．５％も高まったことが分かる。
また、図２に、実施例５で得られた液体燃料の顕微鏡観察結果を示す。図２から分かるように、液体燃料中にスラッジは殆ど見られなかった。さらに、実施例５で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
スラッジ含有油としてのクレオソート油８０質量％と、実施例１で得られた廃食用油１０質量％と、キセロゲル状ポリスチレン１０質量％とを、１４０℃で６分間撹拌（１５０ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、４０，０５３ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例５で得られた液体燃料は、クレオソート油（発熱量：３２，７１０ｋＪ／ｋｇ）よりも発熱量が約２２．５％も高まったことが分かる。
また、図２に、実施例５で得られた液体燃料の顕微鏡観察結果を示す。図２から分かるように、液体燃料中にスラッジは殆ど見られなかった。さらに、実施例５で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
［実施例６］
スラッジ含有油としてのクレオソート油７０質量％と、実施例１で得られた廃食用油１５質量％と、キセロゲル状ポリスチレン１５質量％とを、１４０℃で６分間撹拌（１５０ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、３８，９６５ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例６で得られた液体燃料は、クレオソート油（発熱量：３２，７１０ｋＪ／ｋｇ）よりも発熱量が約１９％も高まったことが分かる。さらに、実施例６で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
スラッジ含有油としてのクレオソート油７０質量％と、実施例１で得られた廃食用油１５質量％と、キセロゲル状ポリスチレン１５質量％とを、１４０℃で６分間撹拌（１５０ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、３８，９６５ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例６で得られた液体燃料は、クレオソート油（発熱量：３２，７１０ｋＪ／ｋｇ）よりも発熱量が約１９％も高まったことが分かる。さらに、実施例６で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
なお、実施例４〜６で用いたキセロゲル状ポリスチレンは、次のように調製した。エチルアセテートと白灯油との容量比が２：８である混合有機溶剤１質量部に対し、発泡ポリスチレン１．５質量部を除々に添加して発泡ポリスチレンを溶解させ、混合してゲル状ポリスチレンを得た。次いで、得られたゲル状ポリスチレンを、メチルアルコールとオクタノールとの容量比が８：２である混合アルコールに約３時間浸漬した後、それを取り出して室温で乾燥させ、キセロゲル状ポリスチレンを得た。
［参考例］
日本製ストレートアスファルト（出光興産株式会社製、針入度６０〜８０）及び外国製ストレートアスファルト（ＳＫ社（韓国）製、針入度６０〜８０）の品質を比較した。針入度は、ＪＩＳ Ｋ２２０７に準じて２５℃にて測定した。成分（アスファルテン分、飽和分、芳香族分及びレジン分）分析は、石油学会規格「アスファルトのカラムクロマトグラフィーによる組成分析法」（ＪＰＩ−５Ｓ−２２−８３）に準じて行った。また、発熱量は、ＪＩＳ Ｋ２２７９（原油及び石油製品−発熱量試験方法及び計算による推定方法）に準じて測定した。結果を表４に示す。
日本製ストレートアスファルト（出光興産株式会社製、針入度６０〜８０）及び外国製ストレートアスファルト（ＳＫ社（韓国）製、針入度６０〜８０）の品質を比較した。針入度は、ＪＩＳ Ｋ２２０７に準じて２５℃にて測定した。成分（アスファルテン分、飽和分、芳香族分及びレジン分）分析は、石油学会規格「アスファルトのカラムクロマトグラフィーによる組成分析法」（ＪＰＩ−５Ｓ−２２−８３）に準じて行った。また、発熱量は、ＪＩＳ Ｋ２２７９（原油及び石油製品−発熱量試験方法及び計算による推定方法）に準じて測定した。結果を表４に示す。
表４から分かるように、日本製ストレートアスファルトと外国製ストレートアスファルトでは、組成がほぼ同等であるにもかかわらず、発熱量が大きく異なっていた。これは、減圧蒸留装置による精製が、外国製ストレートアスファルトよりも日本製ストレートアスファルトでより進められているためであると考えられる。
［実施例７］
スラッジ含有油としての日本製ストレートアスファルト（発熱量：２５，７１９ｋＪ／ｋｇ）を１４０℃に加温し、実施例１で得られた廃食用油及び廃鉱物油（ガソリンスタンドから入手、５０℃における動粘度：６０ｍｍ２／ｓ）を添加し、１４０℃で３分間撹拌（３００ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。液体燃料の組成は、９０質量％の日本製ストレートアスファルト、５質量％の廃食用油及び５質量％の廃鉱物油である。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、４１，７９４ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例７で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約６２．５％も高まったことが分かる。さらに、実施例７で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
スラッジ含有油としての日本製ストレートアスファルト（発熱量：２５，７１９ｋＪ／ｋｇ）を１４０℃に加温し、実施例１で得られた廃食用油及び廃鉱物油（ガソリンスタンドから入手、５０℃における動粘度：６０ｍｍ２／ｓ）を添加し、１４０℃で３分間撹拌（３００ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。液体燃料の組成は、９０質量％の日本製ストレートアスファルト、５質量％の廃食用油及び５質量％の廃鉱物油である。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、４１，７９４ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例７で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約６２．５％も高まったことが分かる。さらに、実施例７で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
［実施例８］
液体燃料の組成を、８５質量％の日本製ストレートアスファルト、５質量％の廃食用油及び１０質量％の廃鉱物油に変更したこと以外は実施例７と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、４１，３２１ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例８で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約６０．７％も高まったことが分かる。さらに、実施例８で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
液体燃料の組成を、８５質量％の日本製ストレートアスファルト、５質量％の廃食用油及び１０質量％の廃鉱物油に変更したこと以外は実施例７と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、４１，３２１ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例８で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約６０．７％も高まったことが分かる。さらに、実施例８で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
［実施例９］
液体燃料の組成を、８０質量％の日本製ストレートアスファルト、５質量％の廃食用油及び１５質量％の廃鉱物油に変更したこと以外は実施例７と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、３８，９６６ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例９で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約５１．５％も高まったことが分かる。さらに、実施例９で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
液体燃料の組成を、８０質量％の日本製ストレートアスファルト、５質量％の廃食用油及び１５質量％の廃鉱物油に変更したこと以外は実施例７と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、３８，９６６ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例９で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約５１．５％も高まったことが分かる。さらに、実施例９で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。
［実施例１０］
液体燃料の組成を、５０質量％の日本製ストレートアスファルト、５質量％の廃食用油及び４５質量％の廃鉱物油に変更したこと以外は実施例７と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、４５，１４９ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例１０で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約７５．５％も高まったことが分かる。さらに、実施例１０で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。また、実施例１１で得られた液体燃料の品質を、ＪＩＳ Ｋ２２０５（重油）に準じて評価したところ、反応：中性、引火点：８５℃以上、５０℃における動粘度：２６０ｍｍ２／ｓ、流動点：−２０℃以下、水分量：０．０１容量％未満、灰分：０．０１質量％未満及び硫黄分：０．８０質量％であった。
液体燃料の組成を、５０質量％の日本製ストレートアスファルト、５質量％の廃食用油及び４５質量％の廃鉱物油に変更したこと以外は実施例７と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、４５，１４９ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例１０で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約７５．５％も高まったことが分かる。さらに、実施例１０で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。また、実施例１１で得られた液体燃料の品質を、ＪＩＳ Ｋ２２０５（重油）に準じて評価したところ、反応：中性、引火点：８５℃以上、５０℃における動粘度：２６０ｍｍ２／ｓ、流動点：−２０℃以下、水分量：０．０１容量％未満、灰分：０．０１質量％未満及び硫黄分：０．８０質量％であった。
［実施例１１］
液体燃料の組成を、３０質量％の日本製ストレートアスファルト、５質量％の廃食用油及び６５質量％の廃鉱物油に変更したこと以外は実施例７と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、４４，８０１ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例１１で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約７４．２％も高まったことが分かる。さらに、実施例１１で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。また、実施例１１で得られた液体燃料の品質を、ＪＩＳ Ｋ２２０５（重油）に準じて評価したところ、反応：中性、引火点：８５℃以上、５０℃における動粘度：６８ｍｍ２／ｓ、流動点：−２０℃以下、水分量：０．０１容量％未満、灰分：０．０１質量％未満及び硫黄分：０．３７質量％であった。
液体燃料の組成を、３０質量％の日本製ストレートアスファルト、５質量％の廃食用油及び６５質量％の廃鉱物油に変更したこと以外は実施例７と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、４４，８０１ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例１１で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約７４．２％も高まったことが分かる。さらに、実施例１１で得られた液体燃料を７０℃にて７２時間放置したが、相分離は起こらなかった。また、実施例１１で得られた液体燃料の品質を、ＪＩＳ Ｋ２２０５（重油）に準じて評価したところ、反応：中性、引火点：８５℃以上、５０℃における動粘度：６８ｍｍ２／ｓ、流動点：−２０℃以下、水分量：０．０１容量％未満、灰分：０．０１質量％未満及び硫黄分：０．３７質量％であった。
実施例７〜１１で得られた液体燃料の発熱量は、実施例１で得られた廃食用油の発熱量：１０，３７６ｋＪ／ｋｇ、廃鉱物油の発熱量：４１，２０８ｋＪ／ｋｇ及び日本製ストレートアスファルトの発熱量：２５，７１９ｋＪ／ｋｇと、液体燃料の混合比率とから計算される発熱量よりも高いことが分かる。これは、実施例１で得られた廃食用油が、ストレートアスファルト中に含まれるアスファルテン等のスラッジを形成し得る成分を溶解・分散させたためであると考えられる。また、実施例７〜１１の結果から分かるように、液体燃料に要求される品質に応じて、ストレートアスファルトと廃鉱物油との混合比率は任意に変更することが可能である。
［実施例１２］
スラッジ含有油としての日本製ストレートアスファルト（発熱量：２５，７１９ｋＪ／ｋｇ）を９０℃に加温し、実施例１で得られた廃食用油を添加した後、撹拌混合した。その後、廃鉱物油（ガソリンスタンドから入手、５０℃における動粘度：６０ｍｍ２／ｓ）をさらに添加し、９０℃で３分間撹拌（３００ｒｐｍの回転数）した。最後に、膠水溶液（膠の含有量：０．０２質量％）を添加し、９０℃で５分間撹拌（３００ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。液体燃料の組成は、５８．５質量％の日本製ストレートアスファルト、１．５質量％の廃食用油、３０質量％の廃鉱物油及び１０質量％の膠水溶液である。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、３７，０１２ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例１２で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約４３．９％も高まったことが分かる。さらに、実施例１２で得られた液体燃料を７０℃にて２４時間放置したが、相分離は起こらなかった。
スラッジ含有油としての日本製ストレートアスファルト（発熱量：２５，７１９ｋＪ／ｋｇ）を９０℃に加温し、実施例１で得られた廃食用油を添加した後、撹拌混合した。その後、廃鉱物油（ガソリンスタンドから入手、５０℃における動粘度：６０ｍｍ２／ｓ）をさらに添加し、９０℃で３分間撹拌（３００ｒｐｍの回転数）した。最後に、膠水溶液（膠の含有量：０．０２質量％）を添加し、９０℃で５分間撹拌（３００ｒｐｍの回転数）して液体燃料を得た。液体燃料の組成は、５８．５質量％の日本製ストレートアスファルト、１．５質量％の廃食用油、３０質量％の廃鉱物油及び１０質量％の膠水溶液である。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、３７，０１２ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例１２で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約４３．９％も高まったことが分かる。さらに、実施例１２で得られた液体燃料を７０℃にて２４時間放置したが、相分離は起こらなかった。
［実施例１３］
液体燃料の組成を、４８．５質量％の日本製ストレートアスファルト、１．５質量％の廃食用油、３０質量％の廃鉱物油及び２０質量％の膠水溶液に変更したこと以外は実施例１２と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、３５，４６８ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例１３で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約３７．９％も高まったことが分かる。さらに、実施例１３で得られた液体燃料を７０℃にて２４時間放置したが、相分離は起こらなかった。
液体燃料の組成を、４８．５質量％の日本製ストレートアスファルト、１．５質量％の廃食用油、３０質量％の廃鉱物油及び２０質量％の膠水溶液に変更したこと以外は実施例１２と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、３５，４６８ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例１３で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約３７．９％も高まったことが分かる。さらに、実施例１３で得られた液体燃料を７０℃にて２４時間放置したが、相分離は起こらなかった。
［実施例１４］
液体燃料の組成を、３８．５質量％の日本製ストレートアスファルト、１．５質量％の廃食用油、３０質量％の廃鉱物油及び３０質量％の膠水溶液に変更したこと以外は実施例１２と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、２８，２３８ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例１４で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約９．７９％も高まったことが分かる。さらに、実施例１４で得られた液体燃料を７０℃にて２４時間放置したが、相分離は起こらなかった。
液体燃料の組成を、３８．５質量％の日本製ストレートアスファルト、１．５質量％の廃食用油、３０質量％の廃鉱物油及び３０質量％の膠水溶液に変更したこと以外は実施例１２と同様にして液体燃料を得た。得られた液体燃料の発熱量を、ＪＩＳ Ｋ２２７９に準じて測定したところ、２８，２３８ｋＪ／ｋｇ（３回の平均値）であった。従って、実施例１４で得られた液体燃料は、日本製ストレートアスファルトよりも発熱量が約９．７９％も高まったことが分かる。さらに、実施例１４で得られた液体燃料を７０℃にて２４時間放置したが、相分離は起こらなかった。
上記結果より、膠水溶液を３０質量％添加すると、水の蒸発潜熱により発熱量が低下した（実施例１４）。従って、膠水溶液２５質量％程度までの添加であれば、高い発熱量を維持しつつ低コスト化を図ることができると考えられる。
Claims (8)
- 廃食用油からなり、酸価が３以上であり且つ水分量が０．３容量％以下であることを特徴とするスラッジ分散剤。
- 酸価が３未満であり且つ水分量が３容量％〜６容量％の範囲にある廃食用油を、撹拌下、１３５℃〜１４５℃に加熱することにより酸価を３以上且つ水分量を０．３容量％以下にすることを含むことを特徴とするスラッジ分散剤の製造方法。
- スラッジ含有油と、請求項１に記載のスラッジ分散剤０．１質量％〜３０質量％とを含有することを特徴とする液体燃料。
- キセロゲル状非晶質樹脂、カーボンブラック又はこれらの混合物を１質量％〜６０質量％さらに含有することを特徴とする請求項３に記載の液体燃料。
- 廃鉱物油を１質量％〜８０質量％さらに含有することを特徴とする請求項３又は４に記載の液体燃料。
- 膠（にかわ）水溶液を１質量％〜２５質量％さらに含有することを特徴とする請求項３〜５の何れか一項に記載の液体燃料。
- 前記スラッジ含有油が、クレオソート油、ビチューメン（アスファルト）、軟質ピッチ、Ｃ重油、原油、オイルサンド、オイルシェール、オリノコタール、重油の絞りかす及びアスファルトの絞りかすからなる群から選択されることを特徴とする請求項３〜６の何れか一項に記載の液体燃料。
- スラッジ含有油を貯蔵する貯蔵タンク又はスラッジ含有油を輸送する流路においてスラッジの形成を防止するか又は形成されているスラッジを減少させる方法であって、該スラッジ含有油に対して請求項１に記載のスラッジ分散剤を０．１質量％〜３０質量％添加することを含むことを特徴とするスラッジの形成を防止又は形成されているスラッジを減少させる方法。
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2015
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