JPH0248035B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、貯蔵安定性のすぐれた固体燃料−水
スラリの製法に関する。 更に詳しくは、本発明は、石炭、石油コークス
などの固体燃料を水および分散剤と混合して固体
燃料−水スラリを製造する方法の改良に関するも
ので、分散剤として特にリグニンスルホン酸のア
ルカリ金属塩とカルボキシメチルセルロースのア
ルカリ金属塩とを組合せて使用することにより、
低粘度、かつ高濃度で、長期間の貯蔵においても
固体燃料が沈降、圧密化しない貯蔵安定性のすぐ
れた固体燃料−水スラリを製造する方法に関する
ものである。 近年、エネルギー源として石炭、石油コークス
などの固体燃料が見直されてきている。しかしな
がら石炭、石油コークスなどは、石油のような流
体燃料と比較して輸送や貯蔵を円滑に行ないにく
く、取扱いに際しても作業効率が悪く、石油より
使いにくいという欠点がある。それ故、これらの
欠点を改良するために、固体燃料を微粉状にして
水に分散させ、固体燃料−水スラリにする方法の
開発が進められている。 しかし固体燃料−水スラリを製造する場合、一
般に固体燃料の濃度を上げると、スラリの粘度が
著しく高くなつて流動性が失なわれ取扱いやパイ
プ輸送が困難となる。また逆にスラリの粘度を下
げるために固体燃料の濃度を下げると輸送効率が
低下し、燃料やガス化原料として使用するために
は、後処理として脱水工程を必要とするという難
点がある。 これらの問題点を解決し、低粘度、かつ高濃度
の固体燃料−水スラリを製造するために、分散剤
を添加混合する方法が多数提案されているが、こ
れらの方法で製造したスラリを長期間静置させて
おくと、固体燃料と水との比重差により、固体燃
料粒子の沈降が生じ、しかも沈降物の圧密化によ
る脱水現象により強固な固体沈降層が形成され、
再分散も容易でない場合が多く、また分散剤を添
加する公知の方法では、固体燃料濃度を高めよう
とするとスラリ粘度の上昇が著しくなるだけでな
く、貯蔵安定性も悪くなつてしまい、低粘度、か
つ高濃度で、貯蔵安定性のすぐれた固体燃料−水
スラリの製造は困難である。 例えば分散剤として、リグニンスルホン酸のナ
トリウム塩を単独で使用した場合、その添加量を
増すとある程度の高濃度化をはかることができる
が、固体燃料濃度を例えば70重量％以上にまで高
めようにするとスラリ粘度が著しく高くなつてし
まいスラリの製造が困難になり、また70重量％よ
りも低い濃度でスラリを製造した場合でも短期間
で固体燃料の沈降が生じ、スラリの安定化をはか
ることができない。また分散剤としてカルボキシ
メチルセルロースのナトリウム塩を単独で使用し
た場合も低粘度、かつ高濃度で、貯蔵安定性のす
ぐれた固体燃料−水スラリを製造することができ
ない。 また例えば分散剤として、リグニンスルホン酸
のナトリウム塩にかえてカルシウム塩とカルボキ
シメチルセルロースのナトリウム塩との２種、リ
グニンスルホン酸のナトリウム塩とポリアクリル
アミドとの２種、カルボキシメチルセルロースと
β−ナフタレンスルホン酸ナトリウムのホルマリ
ン縮合物との２種などを使用した場合も、固体燃
料が短期間に沈降したり、高濃度化をはかろうと
するとスラリ粘度が著しく上昇して高濃度化が困
難になつたり、また貯蔵安定性が悪くなつたりし
て、低粘度、かつ高濃度で、貯蔵安定性のすぐれ
た固体燃料／水スラリを製造することができな
い。 また分酸剤を使用する方法のほかに固体燃料の
粒度分布を調節して固体燃料−水スラリを製造す
る方法なども提案されているが、粒度分布を調節
する程度ではスラリの貯蔵安定性を改善すること
は容易ではない。 本発明者らは、これらの実情に鑑み、低粘度、
かつ高濃度で、貯蔵安定性のすぐれた実用的な固
体燃料−水スラリを開発することを目的として鋭
意研究を行つた結果、従来知られている多数の分
散剤のなかから、特にリグニンスルホン酸のアル
カリ金属塩とカルボキシメチルセルロースのアル
カリ金属塩とを選択し、この両者を、固体燃料お
よび水と混合して固体燃料−水スラリを製造する
と、上記目的を達成できるスラリが得られること
を知り、本発明に到つた。 本発明は、固体燃料を水および分散剤と混合し
て固体燃料−水スラリを製造する方法において、
固体燃料が微粉状の石油コークスまたは脱灰処理
した石炭で、分散剤として、リグニンスルホン酸
のアルカリ金属塩とカルボキシメチルセルロース
のアルカリ金属塩とを、スラリ100重量部に対し
てそれぞれ0.05〜0.6重量部、0.03〜0.5重量部使
用することを特徴とする固体燃硫−水スラリの製
法に関するものである。 本発明により製造される固体燃料−水スラリ
は、低粘度で固体燃料の濃度が高く、長期間にわ
たつて貯蔵可能であるという特長がある。従つて
本発明による固体燃料−水スラリは、タンク貯蔵
に特殊な設備を必要とせず、ボイラ、発電所など
での燃料としての使用や、水素、一酸化炭素など
の製造のようなガス化原料としての使用に好適で
ある。 本発明においては、リグニンスルホン酸のアル
カリ金属塩とカルボキシメチルセルロースのアル
カリ金属塩の両者を使用することが特に重要であ
り、例えば各々を単独で使用したり、リグニンス
ルホン酸のアルカリ金属塩にかえてアルカリ土類
金属塩を使用したりしたのでは本発明の目的を達
成することは困難である。 本発明において、リグニンスルホン酸のアルカ
リ金属塩としてはナトリウム塩、カリウム塩など
を挙げることができ、リグニンスルホン酸のアル
カリ金属塩はスラリ100重量部に対して0.05〜0.6
重量部、好ましくは0.1〜0.5重量部の範囲で使用
される。使用量が少なすぎると固体燃料濃度を充
分に高めることができず、多すぎても使用量を多
くしたことによつて固体燃料濃度をさらに高める
ことができるといつた効果はなく、経済的でもな
いのでリグニンスルホン酸のアルカリ金属塩の使
用量は前記範囲にするのがよい。 またカルボキシメチルセルロースのアルカリ金
属塩としてはナトリウム塩、カリウム塩などを挙
げることができ、カルボキシメチルセルロースの
アルカリ塩はスラリ100重量部に対して0.03〜0.5
重量部、好ましくは0.05〜0.3重量部の範囲で使
用される。使用量が少なすぎると貯蔵安定性が充
分でなく、多すぎるとスラリ粘度が高くなつた
り、固体燃料濃度の高いスラリを製造し難くなる
のでカルボキシメチルセルロースのアルカリ金属
塩の用量は前記範囲にするのがよい。 本発明において使用される固体燃料としては、
石油精製工程から副生する石油コークス、脱灰処
理した石炭など、灰分含有量が約６重量％以下の
ものが好適である。灰分含有量が高い石炭では高
濃度の固体燃料−水スラリの製造が阻害され易
い。脱灰処理した石炭は例えば通常市販されてい
る石炭を重液選炭などそれ自体公知の方法で脱灰
処理することによつて容易に得られる。また固体
燃料として石炭を使用する場合の炭種は特に制限
はなく、例えば亜炭、亜歴青炭、歴青炭、無煙炭
などが使用できる。 固体燃料の粒度は、固体燃料−水スラリの反応
性、燃焼性などを考慮すると幾可平均径が150μ
ｍ以下、好ましくは74μｍ以下であることが望ま
しい。 本発明を実施するにあたり、固体燃料、水、リ
グニンスルホン酸のアルカリ金属塩、およびカル
ボキシメチルセルロースのアルカリ金属塩の混合
順序は特に制限されない。好適な調製法の１例と
してはあらかじめ水にリグニンスルホン酸のアル
カリ金属塩とカルボキシメチルセルロースのアル
カリ金属塩を溶解させ、次いで微粉状の固体燃料
を加え、固体燃料を湿式粉砕しながら混合する方
法を挙げることができる。 次に実施例および比較例を示した本発明を説明
する。 各例において、固体燃料としては石油コークス
（工業分析値：水分0.7重量％、灰分0.2重量％、
揮発分11.2重量％、固定炭素87.9重量％）を使用
した。 また各例において固体燃料−水スラリの製造は
次の方法で行つた。 乾式粉砕した幾可平均径が約70μｍの固体燃料
と、これをさらに幾可平均径が約8μｍに湿式粉
砕した固体燃料とを絶乾基準で60：40の重量割合
で混合したものを、あらかじめ分散剤を溶解させ
た水に加えて、ラボデイスパー（特殊機化工業
製）を使用して3000r.p.m.で３分間撹拌する方法
で固体燃料−水スラリを製造した。 スラリ粘度は、Ｂ型粘度計（東京計器製）で測
定した。 また固体燃料−水スラリの貯蔵安定性の試験は
次の(1)または(2)の方法で行つた。 (1) 固体燃料−水スラリを100mlのサンブル管容
器に仕込み、所定期間静置後、ガラス棒を貫入
して容器底部付近での沈降部の有無、圧密化程
度を調べる簡易法。評価は、沈降部のない場合
を〇、ある場合を×とした。 (2) 内径36mmφおよび高さ180mmでその最下部に
下層抜出口、下層抜出口から60mm上方に中層抜
出口、さらに中層抜出口から60mm上方に上層抜
出口が設けられている有底円筒管容器に、固体
燃料−水スラリを仕込み、所定期間静置後上層
部、中層部および下層部のスラリを取り出し、
各部での固体燃料濃度、スラリ粘度を測定する
方法。 実施例 １〜２ 分散剤として第１表に記載の量の、リグニンス
ルホン酸のナトリウム塩とカルボキシメチルセル
ロースのナトリウム塩との２種を使用し、固体燃
料濃度が第１表に記載の石油コークス−水スラリ
を製造し、スラリ粘度を測定した。結果は第１表
に示す。 比較例 １〜７ 分散剤として第１表に記載の量の、リグニンス
ルホン酸のナトリウム塩単独、カルボキシメチル
セルロースのナトリウム塩単独、リグニンスルホ
ン酸のナトリウム塩とポリアクリルアミドとの２
種、およびリグニンスルホン酸のカルシウム塩と
カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩との
２種を使用し、固体燃料濃度が第１表に記載の石
油コークス−水スラリを製造し、スラリ粘度を測
定した。結果は第１表に示す。

【表】 第１表中CMCはカルボキシメチルセルロース
のナトリウム塩を意味する。 第１表において、本発明によれば、固体燃料濃
度70重量％以上で粘度2000cp程度のスラリを製
造できることがわかる（実施例１〜２）。なおリ
グニンスルホン酸のナトリウム塩単独では、添加
量を増すとある程度の高濃度化は可能であつた
が、貯蔵安定性が悪く（第２表参照）、また固体
燃料濃度をさらに高くしようとするとスラリ粘度
が高くなり、70重量％以上にまですることは難し
かつた。またCMC（カルボキシメチルセルロース
のナトリウム塩）単独では添加量が0.1重量％程
度で最も高い固体燃料濃度にすることができた
が、70重量％以上にまでしようとすると急激にス
ラリ粘度が上昇してしまい、CMC単独で固体燃
料濃度が70重量％以上のスラリにすることはでき
なかつた。また本発明以外の組合せ、例えば
CMCの代りに水溶性高分子のポリアクリルアミ
ドを使用してもスラリ粘度が高くなり、固体燃料
濃度の高濃度化はできなかつた。またリグニンス
ルホン酸のナトリウム塩の代りに、リグニンスル
ホン酸のカルシウム塩を使用してもスラリ粘度が
高くなり、同様に高濃度化はできなかつた。 実施例 ３〜５ 分散例として第２表に記載の量のリグニンスル
ホン酸のナトリウム塩とカルボキシメチルセルロ
ースのナトリウム塩との２種を使用し、固体燃料
濃度が第２表に記載の石油コークス−水スラリを
製造し、スラリの貯蔵安定性を(1)の方法で試験し
た。結果は第２表に示す。 比較例 ８〜11 分散例として第２表に記載の量の、リグニンス
ルホン酸のナトリウム塩単独、およびβ−ナフタ
レンスルホン酸ナトリウムのホルマリン縮合物と
カルボキシメチルセルロースのナトリウム塩との
２種を使用し、固体燃料濃度が第２表に記載の石
油コークス−水スラリを製造し、スラリの貯蔵安
定性を(1)の方法で試験をした。結果は第２表に示
す。

【表】 第２表において、本発明による場合は固体燃料
−水スラリは３日後も安定（実施例３〜５）であ
つたのに対し、リグニンスルホン酸のナトリウム
塩単独の場合は、１日後には沈降を生じ（比較例
９）、β−ナフタレンスルホン酸ナトリウム塩の
ホルマリン縮合物とCMCの組合せも３日後には
沈降を生じた（比較例９〜11）。 実施例 ６ 分散剤としてリグニンスルホン酸のナトリウム
塩が0.25重量％およびカルボキシメチルセルロー
スが0.16重量％でスラリ濃度が69.0重量％の石油
コークス−水スラリを製造し、(2)の方式でスラリ
の貯蔵安定性を試験した。結果は第３表に示す。

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固体燃料を水および分散剤と混合して固体燃
   料−水スラリを製造する方法において、固体燃料
   が微粉状の石油コークスまたは脱灰処理した石炭
   で、分散剤として、リグニンスルホン酸のアルカ
   リ金属塩とカルボキシメチルセルロースのアルカ
   リ金属塩とを、スラリ100重量部に対してそれぞ
   れ0.05〜0.6重量部、0.03〜0.5重量部使用するこ
   とを特徴とする固体燃料−水スラリの製法。