JPH03504024A - 石炭スラリー組成物とその処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 石炭スラリー組成物とその処理 本発明は石炭スラリー組成物とその調製方法、及びその処理方法に関するもので あり、詳しくは石炭スラリーの安定化と、より均一でばらつきのない粒子サイズ な胃するスラリーヲ調製するための石炭スラリー処理に関するものである。

より経済的な総合サイクルガスタービン発電所におけるエネルギー生成用の代替 ガス燃料を供給するガス化用石炭を考えることは、国内にある浸用可能な多量の 埋蔵石炭を利用する道を開いた。しかしながら石炭埋蔵地が、しばしば電気エネ ルギー需要源から遠く離れた所１（位置しているという一つの欠点があり、その ために輸送費用のかかる多数の貨車又ははしけが必要となる。更に乾燥固体の扱 い方や輸送はそれ自体が問題を抱えている。従って、石炭を石炭微粒子のスラリ ーとしてバイプライ／によって輸送することが提案されて来た。しかしながら石 炭スラリーの利用は又、装置、例えばポンプ、パイプ、及び貯蔵夕／りを填塞さ せる沈降と詰まりという問題を抱えている。

この問題に対するいくつかの解決法が提案されて来た。ドネシー（Ｄｏｎｎｅｌ ｌｙ）　　による米国特許第４，７２２．７４０号においては、水溶液中の石炭 分散系が、多成分添加剤、即ち水溶性非イオン湿潤剤；水溶性低分子量ポリマー ；及び水溶性中高分子量ポリマーを含むものが提案されており、更に７５〜６５ 　ミクロンの平均粒子サイズｆ：！：胃する粒子が過半量を占め、６〜１５ミク ロンの平均粒子サイズを有する粒子が半量未満であることを必要とする粒子サイ ズ分布に関しての制限も記Ｓ＋されている。

もう一つ別のスラリー安定剤混合物はフィリポ（Ｆｉｌｌｉｐｏ）による米国特 許第４．７２９．７９５号に記敏されており、該添加剤は、木材先駆物質の分解 蒸留によって調製した粉末活性炭素に対して規定量添加したカルボキシメテルセ ルロースナトリウムトへクトライトクレイ（ｈｅｃｔｏｒｉｔｅ　ｃｌａｙ）Ｙ 含んでいる。更に、石炭スラリーの長距離パイプライン輸送が必要でない、例え ば発電所が開放炭鉱の近くに位置している場合とか、又は石炭材料をパイプライ ンではなくばら積みして輸送する場合においても、特に加圧ガス化反応器に供給 するためには石炭スラリーを用いる方がより好ましい。従ってガス化工程を妨害 しない、スラリーヲ安定化するのに必要な配合剤中に錯体を含有していない、そ して多成分安定剤パッケージを必要としない安定なスラリーが望ましい。本発明 の目的はその様なスラリー液体造することにある。

石炭スラリーの安定化問題に対する解決法と便用時の満足感を提供する本発明と しては、微粉石炭を過半量、水を半量未満。

セルロース系化合物を安定化を有する石炭スラリー組成物がある。好ましくはセ ルロース系化合物はセルロースエーテルであす、メチルセルロースエーテル、ヒ ドロキシグロビルメチルセルロースエーテル、ヒドロキシブチルメチルセルロー スエーテル、及びそれらの混合物から選択される。セルロースエーテルは、スラ リー組成物の総量を基本として０．００２５〜０，０２％含有されていると更疋 好ましい。

上記したように本発明は、水性スラリー中に石炭を含む。本明細書における「石 炭」という用語は、様々なガス化法に用いることかできる炭質材料のいろいろな 形態？：表わすために用いている。従って固体又は固体に形成することができ、 微粉化して水性懸濁液又は分散液を形成することかできる炭質材料の任意の形態 を考察する。一般的な炭素としては例えば無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、亜炭、コ ークス、木炭、石炭液化残液、石油コークス、オイルシェールから誘導し定固体 微粉炭素丁丁、タールサンド、及びビ、チが挙げられる。

石炭は通常、ボール、ハンマー、口、ドミルで粉砕して微粉化することができる 。粉砕又はその他のタイプの微粉砕は、微粉石炭の７０重量％が２００メツシユ スクリ一ン乞通るボイラー粉砕として分類することができる程十分な粉砕である べきである。メツシュスクリーンによるテストでなくてはいけないという訳では ないが、工業的に普通用いる簡便な目安である。３０重量％又はそれ未満が２ｒ ｌＯメ、シュスクリーンを通るようなより大きい粒子でも、又は１００重量％が 通ってしまうようなより小さい粒子でも、本発明においては役に立つことができ る。

更に好ましくは不発ＢＡ組成物はより粗い粉砕物に関して最も都合がよい。なぜ なら粗大粉砕物は、２５重景％が２００メツシエスクリー７を通って９５重量％ が１６メ、シュスクリーンを通るスラリー輸送に用いるバイプライ／粉砕物のよ うに大きな安定化問題を有するからである。

好ましくは粒状石炭の輸送を容易１（する懸濁液又は分散液を有することができ るように微粉砕のちょっと前か微粉砕中に石炭を水と混ぜる。スラリーに用いる 水が少なければ少ない程、操業が更に経済的になる。スラリーの３０〜４９重量 ％は水であることができる。好ましくは水分含有量は４０〜４９重景％である。

スラリーはボ／グ可能な稠度２荷することだけが必要である。

本発明において用いるセルロースエーテルは公知であり、市販されている。しか しながら従来用いているセルロース系化合物は、それだけではスラリー液体分に 安定化することができなかった。本発明のセルロースエーテルは、セルロース系 化合物又はポリマー直鎖中のβ−アンヒドログルコース環のヒドロキシ基をひと つ又はそれ以上の有機置換基で置換することによって製造する。置換基の化学的 性質、量、及び分布は、＠解性と界面活性のような特性を支配する。一般的にセ ルロースエーテルは、水溶性と有機溶解性セルロースエーテルに分割することが できる。水溶性セルロースエーテルは、スラリー液体が水であるので、本発明に 有効である。水溶性セルロースエーテルは好ましいが、もし有機溶媒をスラリー 剤として用いるならば、有機溶解性セルロースエーテルを本発明１（おいて用い ることができる。

一般的な水溶性セルロースエーテルとしては、カルボキシメチル２−ヒドロキシ エチルセルロースナトリウム、２−ヒドロキシエチルセルロース、メチルセルロ ース、２−ヒドロキシプロピルメチルセルロース、２−ヒドロキシエチルメチル セルロース、２−ヒドロキシブチルメチルセルロース、２−ヒドロキシエチルメ チルセルロース、及び商業的に製造されている２−ヒドロキシプロピルセルロー スが挙げられる。商業的に製造されてきた一般的な有機溶解性セルワースエーテ ルとしては、エチルセルロース、エチル２−ヒドロキシエチルセルロース、及び ２−シアノエチルセルロースが挙げられる。最も好ましいのは水溶性セルロース エーテルであり、その中で最も好ましいのはメチルセルロース、２−ヒドロキシ プロピルメチルセルロース、２−ヒドロキシエチルメチルセルロース、２−ヒド ロキシブチルエチルセルロース、及びそれらの混合物であり一更にその中でもメ チルセルロースが最も高度に好ましい。

一般的に本発明において用いるセルロース系化合物は、粉末と粒状の形態で用い ることができ、白又は少し灰色がかっており本質的に無臭で味がない。該セルロ ース系誘導体は置換度（ＤＳ）１．３〜２，０、モル置換度（ＭＳ　）　０．１ ５〜０，８６を有する。一般的に粉末の粒子サイズと用いるセルロース系化合物 の量が、石炭スラリーの安定度を決定する。

石炭、水、及びセルロース系化合物を任意の簡便な方法で混ぜることができる。

６つの成分を共に接触させることのみ必要である。便宜上、水とセルロース系化 合物を石炭粉砕機に加えると効率が良いことが分かった。この方法では、セルロ ース系化合物は粉砕助剤としても役に立つ。ロッドミル入口への添加は、更にば らつきのない粉砕サイズを作る良好な混合とミルを通り抜ける良好な流れを保証 する。不安定スラリーは、ミル出口を通り抜ける時にきめの粗い材料を洗うよう な跳ね回って一貫性のないミル通過ｆＭヲ示す。スラリーの安定性は、石炭のタ イプ、固体濃度、結合水の量、及び粒子サイズ分布による。安定度は、輸送パイ プの詰まり、反用可能なタンク容積の減少、放出ノズルの詰まり、ポンプの詰ま り、及びスラリーが安定でないとしばしば起こる口、ドミルからの大粒放出など の問題処関して、石炭スラリーが装置に対して実際どのような挙動を取るのかを 見ることによって決定することができる。

商業的操業の前に、安定性？決定する実験室的方法を用いて石炭の特別な様式を 調査することができる。例えば異なる剪断速度における様々な石炭スラリー混合 物の粘度と剪断応力をファ／（登録商標）粘度計を用いて測定し、粘度と剪断応 カ対剪断速度ａ線をゼロ剪断速度に外挿することにより推定する降伏応力とを過 度に増加させずに、必要な安定剤のｆ’ｒ決めることができる。降伏応力は安定 度を示し；降伏応力数が大きければ大きい程スラリーはより安定である。

実施例 ２０．２重量％が３２５メ、シュスクリーンを通るように粉砕したピーボディー 石炭会社口、シェル鉱山産出の亜瀝青炭を５１．１重量％含むスラリーに、ミシ ガン州ミ、ドランドにあるタウケミカル社が製造しているメトセル（ＭＥＴＨＯ ＣＥＬ）Ｆ４Ｍという商標のメチルセルツースエーテルの様々なｔｖ水の中で加 えた。粘度と剪断応力をファン粘度計を用いて測定し、降伏応力を計算した。粘 度計の様々なダイヤル設定における粘度を以下の表に示す。

表　１＝異なる剪断速度（ておける安定化石炭スラリーの粘度７３〜７５６Ｆ″ において測定 以上の値から降伏応力は次の様に与えられる：剪断応力＝０．０１Ｘ粘度×剪断 速度（ダイア／ｃｄＣパスカル））降伏応力＝１．９１６７Ｘ（剪断応力３回毎 分）−０，９１６７Ｘ　（剪断応力６回毎分）（ダイン／ｄ（パスカル））。

降伏応力〈０ならば、降伏応カニ〇。

０．００２５　　　　　　　　　　　［１（０）０．００５　　　　　　　　　 　　０　　　　　　（０）０．０１　　　　　　　　　　　　　４．７　　　　 　（０，４７）０．０１５　　　　　　　　　　　１８．８　　　　　（１，８ ８）０．０２　　　　　　　　　　　４６．９７　　　　（４６９７）上記の降 伏応力値は、剪断速度と比べて粘度が太き（増加し始めるのは０．０１５！ｆ％ 以上のみであることを示している。

従りて安定剤が０．０２１ｉｉ％未満、好ましくは０．０１５重ｔ％未満だと、 粘度を太き（増加させずに安定度を増加させることができる。

１際調査報告 Ｉｊ＃ＩＩＪ＋−−１＾−ｍｓ＋ｍ　ｍ　　ＰＣτ／ＵＳ８９１０ユ５４５

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．微粉石炭を過半量、水を半量未満、及び安定化量のセルロースエーテルを含 む、沈降に対して安定な石炭スラリー組成物。
2. ２．該セルロースエーテルが、メチルセルロースエーテル、ヒドロキシプロピル メチルセルロースエーテル、ヒドロキシブチルメチルセルロースエーテル、又は それらの混合物である請求項１記載の組成物。
3. ３．該セルロースエーテルが、メチルセルロースエーテルである請求項２記載の 組成物。
4. ４．該セルロースエーテルが、ヒドロキシブチルメチルセルロースである請求項 ２記載の組成物。
5. ５．該セルロースエーテルが、ヒドロキシプロピルメチルセルロースである請求 項２記載の組成物。
6. ６．該石炭が、瀝青炭、亜瀝青炭、又は亜炭として分類される石炭である請求項 １記載の組成物。
7. ７．該石炭が、亜瀝青炭である請求項６記載の組成物。
8. ８．該石炭を、それの７０重量％が２００メッシュの篩を通る粒子サイズ分布ま で微粉化する請求項１記載の組成物。
9. ９．該セルロースエーテルを、組成物の総量を基準にして０．００２５〜０．０ ２重量％含有する請求項１記載の組成物。
10. １０．該セルロースエーテルを、組成物の総量を基準にして０．０１〜０．０１ ５重量％含有する請求項９記載の組成物。