JPH0369390B2 - - Google Patents
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Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は、特定の分散剤を含有した貯蔵安定性
の優れた固形燃料スラリー組成物に関する。
〔従来の技術〕
従来、石油を主体としたエネルギーに構造がと
られてきたが、近年、石油資源の枯渇により、石
炭、石油コークス、ピツチなどの固形燃料が再確
認され、その利用法が種々検討されている。
しかしながら、これらの固形燃料は、石油など
の液体燃料と異なり固体であるため、通常のパイ
プライン、タンクローリーなどによる輸送が困難
である。
このため、石炭などの固形燃料を微粉化し、水
に分散させスラリーとして液体と同様に取り扱う
技術が種々提案されている。この場合、固形燃料
濃度を低くし水を多量に使用したスラリーとすれ
ば、低粘度のスラリーとすることも可能である
が、燃料の効率の上で得策ではない。また、この
ようにして得られたスラリーは、静置すると固形
燃料が沈降してくるという欠点を有している。
固形燃料濃度を高める方法として、スラリー中
に各種分散剤を添加し、固形燃料の水への分散性
を高める手段が提案されている。
かかる各種分散剤を添加した固形燃料スラリー
は、添加しない場合に比べ流動性が大幅に改善さ
れるので、分散剤を使用すれば高濃度の固形燃料
スラリーを製造することが可能になると報告され
ている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このようにして製造される固形燃料スラリー
は、一般に輸送、貯蔵され、燃料として使用され
るため、スラリーの長時間の静置安定性が良いこ
とが必要とされている。
しかしながら、長期にわたる安定性について
は、未だ充分満足できる域に達していないのが現
状である。
本発明は、前記従来技術の問題点を背景になさ
れたもので、高濃度の固形燃料スラリーに高い流
動性を与えることができ、しかも長時間放置して
も高い流動性を保つことが可能な固形燃料スラリ
ー組成物を提供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは、前記従来の技術的課題を解決す
べく鋭意検討した結果、特定の新規な分散剤とノ
ニオン性界面活性剤とを併用すると、固形燃料ス
ラリーの流動性、安定性が極めて優れたものが得
られることを見出し、本発明に到達したものであ
る。
すなわち、本発明は、(a)ジシクロペンタジエン
のスルホン化物を(共)重合して得られる重量平
均分子量1000〜100000の(共)重合体、(b)酸化ア
ルキレンの付加モル数が4〜800であり、かつポ
リエーテル鎖中のポリオキシエチレン基の含有量
が20重量%以上であるポリエーテルポリオール化
合物を主成分とするノニオン性界面活性剤、(c)固
形燃料および(d)水を含有し、しかも(a)成分/(b)成
分の重量比が95/5〜55/45であることを特徴と
する固形燃料スラリー組成物を提供するものであ
る。
本発明に使用される分散剤は、ジシクロペンタ
ジエンのスルホン化物を(共)重合して得られる
重量平均分子量1000〜100000の(共)重合体であ
る。
分散剤の出発原料として用いられるジシクロペ
ンタジエンは、一般式(A)で表される。
(式中、R1およびR2は、水素原子または炭素数
1〜3のアルキル基を示す。)
前記一般式(A)で表されるジシクロペンタジエン
(およびその誘導体)は、シクロペンタジエンな
どのジエン成分とジエノフイル成分とのデイール
スアルダー反応、ナフサの熱分解などによつて得
られる。
ジエノフイル成分として用いられる前記ジエン
類としては、例えば1,2−ペンタジエン、1,
3−ペンタジエン、2,3−ペンタジエン、シク
ロペンタジエンのほか、分岐したこれらのジエン
類が挙げられる。
これらのジシクロペンタジエン(およびその誘
導体)のスルホン化物およびその(共)重合体の
製造方法は、特開昭61−19608号公報、特開昭61
−19609号公報に詳細に記載されている。
ちなみに、その概略について述べると、ジシク
ロペタジエンおよび/またはその誘導体(以下、
これらの誘導体を単に「誘導体」ということがあ
る)のスルホン化物を製造するには、種々の方法
が考えられるが、例えば前記誘導体の分子中に含
有する2個の二重結合のうち、反応性の高い二重
結合に優先的に亜硫酸塩類を付加させることによ
つて、分子中に1つの二重結合を含有する誘導体
のスルホン化物を得ることができる。
この場合のスルホン化剤としては、通常、アル
カリ金属の酸性亜硫酸塩、メタ亜硫酸塩あるいは
亜硫酸塩類が単独または混合物として使用され
る。
スルホン化剤の量は、誘導体1モルに対して、
通常、0.1〜2.0モル、好ましくは0.5〜1.5モル、
さらに好ましくは1〜1.5モルである。0.1モル未
満では、反応収率が低く、一方2.0モルを超える
とジスルホン化物の生成が多くなる。スルホン化
剤の量が誘導体1モルに対して1モル未満の場
合、スルホン化した誘導体とスルホン化しない誘
導体の混合物ができるが、その場合には、抽出
(溶媒としては、例えばn−ヘキサンなどを用い
る)または蒸留でスルホン化した誘導体のみを該
混合物から取り出してもよいし、またスルホン化
した誘導体とスルホン化しない誘導体との混合物
をそのまま後記する方法で重合させてもよい。そ
の場合にも、スルホン化物の重合体は、抽出(溶
媒として例えばn−ヘキサンなどを使用する)ま
たは蒸留でスルホン化しない重合体と分離するこ
とができる。
スルホン化反応にあたつて、触媒の使用は必ず
しも必要としないが、通常、無機酸化剤などの触
媒を用いると収率の向上、反応時間の短縮などの
高価がある。無機酸化剤としては、例えば硝酸塩
類、亜硝酸塩類、塩素酸塩類などが挙げられる
が、特に硝酸塩類が効果的である。
無機酸化剤の量は、特に限定されるわけではな
いが、誘導体1モルに対し、0.02〜0.15モル、好
ましくは0.05〜0.1モルが効果的である。
さらに、反応を均一かつ円滑に進行させるため
に、適当な溶媒を用いることが好ましい。
有利に使用できる溶剤としては、例えば水ある
いはメチルアルコール、エチルアルコール、プロ
ピルアルコール、イソプロピルアルコール、ブチ
ルアルコール、第3級ブチルアルコールなどの低
級アルコール類、低級グリコール類、ケトン類、
エーテル類、エステル類などが挙げられる。
これらの溶剤は、適宜、2種以上混合して使用
するこができる。なかでも、低級アルコールと水
の混合溶剤、そのうちでも特にメチルアルコール
と水の混合溶剤が、優れた溶剤として推奨され
る。
反応温度は、通常、50〜200℃、好ましくは70
〜150℃、より好ましくは90〜130℃で行われ、ま
た常圧あるいは加圧下のいずれでも実施すること
ができる。
副反応の進行を抑え、無機塩の生成を低くする
ためには、反応系のPHは、通常、2〜9、好まし
くは5〜7に保つ。
かかるスルホン化物のカチオン種は、特に限定
されるものでないが、水溶性にするためには、水
素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニ
ウム、アミンなどが好ましい。
前記アルカリ金属としてはナトリウム、カリウ
ムなどを、アミンとしてはメチルアミン、エチル
アミン、プロピルアミン、ジメチルアミン、ジエ
チルアミン、トリエチルアミン、ブチルアミン、
ジブチルアミン、トリブチルアミンなどのアルキ
ルアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリア
ミン、トリエチレンテトラミンなどのポリアミ
ン、モルホリン、ピペリジンなどを、アルカリ土
類金属としてはカルシウム、マグネシウムなどを
例示することができる。
また、これらのカチオン種は、種々のイオン交
換技法により他種のカチオン種と相互に交換する
ことが可能である。
次に、本発明の(a)成分として使用される前記誘
導体のスルホン化物の重合体とは、前記誘導体の
スルホン化物のうちの少なくとも1種を重合させ
て得られる重合体、または前記の誘導体のスルホ
ン化物と重合可能な単量体(以下「共重合単量
体」という)などを共重合させて得られる重合体
を表すものである。該重合体の製造方法は、下記
のとおりである。
例えば、前記誘導体のスルホン化物を、あるい
はこれと共重合体とを、酸性化合物触媒の存在
下、反応温度、通常、−20〜300℃、好ましくは80
〜180℃で数時間から数十時間にわたり重合反応
させて重合体を製造することができる。前記重合
反応において、反応を円滑に行うため、重合反応
用溶媒を用いることができ、かかる重合反応用溶
媒としては、重合反応に支障がない限り、水など
の極性溶媒、または炭化水素類、ハロゲン化炭化
水素類など任意のものを用いることができる。
前記酸性化合物触媒としては、硫酸、リン酸、
フツ化水素、三フツ化ホウ素およびその錯体、塩
化アルミニウム、臭化アルミニウム、四塩化ス
ズ、塩化亜鉛、三塩化チタンなどのルイス酸類あ
るいは有機プロトン酸を挙げることができる。そ
のなかでも、硫酸を代表的なものとして挙げるこ
とができる。
共重合単量体としては、オレフイン性二重結合
を有する脂肪族、脂環族、芳香族の炭化水素、不
飽和アミド、不飽和アルコール、不飽和エステ
ル、不飽和ニトリル、不飽和カルボン酸およびそ
のエステル、不飽和スルホン酸およびそのエステ
ルなど、または脂肪族、脂環族、芳香族のアルコ
ールまたはフエノール、またはアミノ基、エステ
ル基、ニトリル基、カルボン酸基、スルホン酸基
を有するアルコールまたはジオールなど1種以上
を任意の割合で用いることができる。
使用する共重合単量体の種類を変えることによ
つて、重合体の界面活性特性を変えることができ
る。
本発明のスルホン化物と共重体単量体とから重
合体を製造して、該重合体を固形燃料の分散剤と
して用いる場合、泡立を抑えるために、
本発明のスルホン化物/重合体(重量%)
は、50重量%以上、好ましくは70重量%以上であ
る。
本発明によつて得られた重合体および共重合体
の分子量は、反応条件、特に酸性化合物触媒の種
類およびその量、ならびに溶媒の種類およびその
量または反応温度、反応時間により、適宜、変化
させることができる。
このようにして得られた重合体および共重合体
を本発明の分散剤として用いる場合には、固形燃
料の種類、粒径などによつて特性が変わるため一
義的に決めることはできないが、通常、重量平均
分子量が1000〜100000である。
また、スルホン化物の重合体および共重合体
は、イオン交換法あるいは中和反応などにより酸
型またはアルカリ金属、アルカリ土類金属、アン
モニウム、アミンなどの塩に相互に交換すること
ができる。
次に、本発明の(b)成分は、ポリエーテルポリオ
ール化合物を主成分とするノニオン性界面活性剤
である。
前記ポリエーテルポリオール化合物は、1分子
中に1個以上の活性水素を有する化合物に、常法
により一般的には酸またはアルカリ触媒の存在
下、加圧下でエチレンオキサイドおよび/または
プロピレンオキサイドを付加反応させることによ
り得られる。1分子中に1個以上の活性水素を有
する化合物としては、ラウリルアルコール、ステ
アリルアルコール、フエノール、オクチルフエノ
ール、ノニルフエノールなどの1価のアルコー
ル;エチレングリコール、プロピレングリコー
ル、ブタンジオール、グリセリン、トリメチロー
ルプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビタ
ン、ソルビトールなどの多価アルコール;カテコ
ール、レゾルシン、ピロガロール、ノニルフエノ
ールホルマリン縮合物、フエノールホルマリン縮
合物などの水酸基を1個以上有するアミノ化合物
などを挙げることができる。
また、これらのアミノ化合物をアルキルハライ
ドやジエチル硫酸などによりカチオン化した化合
物も挙げられる。
また、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル
の部分鹸化物、ヒドロキシル基を有するモノマー
を成分として含む重合体も使用し得る。
これらのポリエーテルポリオール化合物は、前
記の1分子中に1個以上の活性水素を有する化合
物に酸化アルキレンであるエチレンオキサイドお
よび/またはプロピレンオキサイドを付加して得
られるが、化合物にバルキー性を与え、かつ石炭
などの固形燃料粒子と吸着性を付与するため、平
均で4モル以上付加することが必要である。約4
モル未満であると、スラリー組成物の分散安定化
効果が著しく減少する。
また、付加モル数の上限は特にないが、大き過
ぎると粘度が高すぎ、取り扱いが困難であり、製
造上も問題が多いため、平均で800モル以下が望
ましく、さらに好ましくは20〜600モル、特に好
ましくは50〜300モルである。
エチレンオキサイドまたはプロピレンオキサイ
ドの一方は必須であるが、このほかに本発明の効
果を損なわない範囲でブチレンオキサイドを付加
することもできる。
また、アミノ化合物にアルキレンオキサイドを
付加したのち、アルキルハライドやジエチル硫酸
などよりカチオン化しても有効である。
これらのポリエーテルポリオール化合物のスラ
リー分散性安定化効果は、エチレンオキサイドお
よびプロピレンオキサイドをブロツク状に付加し
たものがより優れており、さらにはポリエーテル
鎖中のポリオキシエチレン基の含有量が20重量%
以上、好ましくは20〜100重量%、さらに好まし
くは50〜100重量%のもの、特に好ましくは75〜
100重量%である。
これらのポリエーテルポリオール化合物は、水
酸基をエステル化、リン酸化、硫酸化またはカル
ボキシアルキル化しても用いることができる。
カルボン酸によるエステル化は、前記ポリエー
テルポリオール化合物を酢酸、ラウリル酸、ステ
アリン酸などの1価のカルボン酸またはそれらの
無水物あるいは酸ハロゲン化物を常法によりエス
テル化反応を行うことにより得ることができる。
リン酸化、硫酸化、カルボキシアルキル化は、
前記のポリエーテルポリオール化合物を五酸化リ
ンのようなリン酸化剤、三酸化硫黄、クロル硫酸
あるいはスルフアミン酸のような硫酸化剤または
モノクロル酢酸のようなカルボキシアルキル化剤
と常法により反応させることにより得ることがで
き、またさらに造塩反応を行えば、その塩が得ら
れる。
また、ポリエーテルポリオールを架橋して得ら
れる化合物も有効である。架橋剤としては、ヘキ
サメチレンジイソシアネート、トルエンジイソシ
アネート、ジフエニルメタンジイソシアネートな
どの多価イソシアネート、ジグリシジルビスフエ
ノールA、ジグリシジルエチレングリコールなど
の多価エポキサイド、無水マレイン酸、アジピン
酸、ダイマー酸、無水トリメリツト酸などの多価
カルボン酸を挙げることができる。
反応に用いる架橋剤の割合は、一般的には水酸
基に対して0.05〜2当量、好ましくは0.1〜1当
量である。
また、ポリエーテルポリオールにエピハロヒド
リンを反応させて得られる化合物も有効である。
この化合物は、前記のポリエーテルポリオール
を常法により、一般的にはアルカリやスズなどの
金属触媒の存在下にエピクロルヒドリン、エピブ
ロムヒドリンなどのエピハロヒドリンと反応させ
ることにより得られる。
さらに、ポリエーテルポリオールに多価イソシ
アネートを反応させて得られる末端にイソシアネ
ート基を有する化合物も有効である。
この化合物は、前記ポリエーテルポリオールを
多価イソシアネートと反応させることにより得ら
れるが、架橋反応が進行しないように条件を選ぶ
必要がある。この化合物は、末端に反応性に富む
イソシアネート基が存在するため、保存安定性に
欠ける嫌いがあるが、フエノール、クレゾール、
ε−カプロラクタム、酸性亜硫酸ナトリウムなど
によりイソシアネート基を保護し、工程中にイソ
シアネート基を再生させるような化合物としても
よい。
(b)成分中には、これらのほか、水溶性のポリビ
ニルアルコール、ポリ酢酸ビニルあるいはこの全
部または一部の鹸化物、ポリエチレングリコール
あるいはそ一部または全部のエステル化物、〓糖
などの多糖類などを用いることができる。
これらスラリー安定性の上で大きな効果を与え
る化合物は、固形燃料の種類により変化するので
特定できないが、通常、HLB値は5〜20のもの
が効果的であり、HLB値が7〜15のものがさら
に好ましい。
次に、本発明に用いられる(c)固形燃料は、石
炭、石油コークス、ピツチ、および木炭である。
石炭は、褐炭、亜瀝青炭、瀝青炭、無煙炭など
いずれであつてもよく、またこれらをクリーン化
した石炭でもよく特に制限はない。
石油コークスは、石油精製の際に蒸留による重
質残留として得られるアスフアルト、ピツチなど
をさらに高温で熱分解して分解油を留出させた残
留コークスのことであり、一般に無機質を含有す
る石炭に比較すると極めて水に濡れ難いものであ
る。
ピツチは、石油蒸留の際の重質残留物および石
炭乾留により得られるタールを蒸留し油分を残し
た重質残留物であり、その軟化点は50〜180℃の
ものが好ましく、50℃より低いと粉砕が困難であ
る。ピツチは、石炭に較べると灰分および水分を
殆ど含まず、高発熱量のスラリー燃料にすること
ができる。
これらの固形燃料の粘度は、粉末であればどの
ような粒度であつてもよいが、現在、火力発電所
で燃焼される微粉炭は、200メツシユパス分70重
量%以上のものであるから、この粒度が一応の目
安となる。しかし、本発明に使用される分散剤
は、粘度および固形燃料の種類によつて影響され
るものではなく、どのような固形燃料粉末に対し
ても優れた効果を発揮する。
本発明の(a)成分である分散剤は、1種以上、必
要に応じて後記するアニオン性界面活性剤、添加
剤などと併用して、特に限定されないが、濃度50
〜85重量%の固形燃料スラリーに添加される。分
散剤である(a)成分の添加量は、大きくなるほどス
ラリーの粘度は定価するため、所望の粘度に応じ
た添加量を選ぶことができ、スラリー組成物全量
に対し通常0.01〜10重量%でよいが、作業性およ
び経済性の観点から0.05〜1重量%が好ましい。
アニオン性界面活性剤としては、例えばドデシ
ルベンゼンスルホン酸塩、オレイン酸塩、アルキ
ルベンゼンスルホン酸塩、ジアルキルスルホコハ
ク酸塩、リグニンスルホン酸塩、アルコールエト
キシサルフエイト、第2級アルカンスルホネー
ト、α−オレフインスルホン酸、ナフタレンスル
ホン酸ホルマリン縮合物、タモール、ポリスチレ
ンスルホン酸塩などがあり、それらを配合したカ
ルボン酸系、硫酸エステル系、スルホン酸系、リ
ン酸エステル系、アルキルアリルスルホネート系
などの市販の製品を分散剤あるいは湿潤剤として
用いることができる。
添加剤としては、例えば固形燃料中の灰分に含
まれる多価金属トラツプ用のキレート剤、テトラ
ポリリン酸カリウム、クエン酸ソーダ、グルコン
酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、ポリカルボン
酸などがある。
また、発泡を抑えるために消泡剤を添加するこ
ともできる。消泡剤としては、例えばシリコンエ
マルジヨンなどが用いられる。冬期の凍結を防止
するため、凝固点降下剤を添加することも可能で
ある。凝固点降下剤としては、例えばエチレング
リコールなどの低級アルコール、または多価アル
コールなどが用いられる。
本発明に用いられる(b)ノニオン性界面活性剤の
量は、効果のある範囲であれば特に制限されるも
のではないが、通常、固形燃料に対して0.001〜
2重量%、特に0.01〜1重量%が効果および経済
性の観点で好ましい。
また、(b)成分は、(a)成分よりも石炭粒子に吸着
し易く、(a)成分および(b)成分の併用により、(b)成
分を優先的に石炭粒子に吸着させることによつて
石炭粒子の凝集を弱い構造体とさせる作用があ
る。
そのために、流動性に悪影響を与えないで、安
定性を高度に保持できる配合は、通常、(a)成分/
(b)成分が、重量比で95/5〜55/45、好ましくは
90/10〜60/40、さらに好ましくは85/15〜70/
30である。
本発明のスラリー組成物の製造方法は、特に限
定されず、所望の方法で固形燃料、水および本発
明に用いられる分散剤を混合することからなる。
例えば、固形燃料をあらかじめ乾式で粉砕した
のち、分散剤を溶かした水溶液中に混合する方
法、スラリーを製造したのち分散剤を添加する方
法、ミル中に固形燃料、水、分散剤を加えて、該
燃料を粉砕しながら混合する方法など、任意の方
法が実施できる。また、(a)、(b)成分は、同時に加
えてもよいし、分割して加えてもよいことはいう
までもない。
〔作用〕
固形燃料スラリー組成物中に本発明の分散剤が
存在すると、該燃料粒子表面に該分散剤が吸着さ
れ、得られる静電力と分散剤自体の比較的大きい
立体障害により粒子相互の接近が妨げられ、その
結果組成物の粘度低下と安定した分散性が得られ
る。
〔実施例〕
以下、実施例を挙げ本発明をさらに更に詳細に
説明する。
なお、実施例中%とあるのは、重量基準であ
る。
まず、本発明の(a)成分について、その合成法を
を参考例として以下に示す。なお、本発明の(a)成
分は、以下の参考例に限定されるものではない。
参考例 a−1〜a−6
撹拌装置、温度計を備えてなる内容積5のス
テンレス製オートクレーブに、ジシクロペンタジ
エン4モル、亜硫酸水素ナトリウム4モル(416
g)、硝酸カリウム0.8モル(40g)、メチルアル
コール1000ml、蒸留水500gを仕込み、密閉して
強撹拌下で混合しながら、温度130℃で5時間に
わたり反応させた。その後、室温まで放冷したの
ち、反応混合物を取り出し蒸留水200mlおよびn
−ヘキサン600mlを加えて充分混合し分散したn
−ヘキサン層および沈澱部を除いた残部を濃縮
し、蒸発乾固して淡黄色固体が得られた。
この固体をソークスレー抽出器を用いてn−ヘ
キサンで1時間、未反応物を抽出除去し、残液を
乾燥後、氷酢酸1000mlに溶解し、無機塩などの酢
酸不溶分をろ別した。
得られた酢酸可溶分を凝縮乾固することで白黄
色固体を得た。そして、この固体をエタノールで
洗浄してさらに乾燥して第1表に示すスルホン化
物のナトリウム塩678gを得た。
次に、該スルホン化物を用いて、次のような重
合反応を実施した。
撹拌装置、温度計を備えてなる内容積1の三
口フラスコに前記のスルホン化物および第1表に
示す化合物135g、蒸留水58gを仕込み、溶解後
全体を冷却しながら98%硫酸135gを撹拌下に約
30分間で滴下し、次いでオイルバスで加熱し、途
中サンプリングして、GPCで重合度合を確認し
ながら110〜125℃の範囲で重合した。重合後、反
応器に蒸留水300mlを加え溶解させ、炭酸カルシ
ウムで中和し沈澱を除去後、炭酸ナトリウムでソ
ーデーシヨンしてナトリウム塩とした後、この溶
液を乾固して第1表に示した量の茶褐色固体を得
た。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a solid fuel slurry composition containing a specific dispersant and having excellent storage stability. [Conventional technology] Traditionally, energy has been based on petroleum, but in recent years, due to the depletion of petroleum resources, solid fuels such as coal, petroleum coke, and pituti have been reconfirmed, and their uses have become diverse. It is being considered. However, unlike liquid fuels such as petroleum, these solid fuels are solid and therefore difficult to transport by ordinary pipelines, tank trucks, and the like. For this reason, various techniques have been proposed in which solid fuel such as coal is pulverized, dispersed in water, and treated as a slurry in the same way as a liquid. In this case, it is possible to create a slurry with a low viscosity by lowering the solid fuel concentration and using a large amount of water, but this is not a good idea in terms of fuel efficiency. In addition, the slurry thus obtained has the disadvantage that the solid fuel settles when left standing. As a method of increasing the solid fuel concentration, a method has been proposed in which various dispersants are added to the slurry to improve the dispersibility of the solid fuel in water. It has been reported that the fluidity of solid fuel slurries to which such various dispersants are added is significantly improved compared to when no such dispersants are added, and that the use of dispersants makes it possible to produce highly concentrated solid fuel slurries. There is. [Problems to be solved by the invention] Since the solid fuel slurry produced in this way is generally transported, stored, and used as a fuel, it is necessary that the slurry has good static stability over a long period of time. has been done. However, the current situation is that long-term stability has not yet reached a fully satisfactory level. The present invention was made against the background of the above-mentioned problems of the prior art, and is capable of imparting high fluidity to highly concentrated solid fuel slurry and maintaining high fluidity even after being left for a long time. An object of the present invention is to provide a solid fuel slurry composition. [Means for Solving the Problems] As a result of intensive studies to solve the above-mentioned conventional technical problems, the present inventors found that when a specific new dispersant and a nonionic surfactant are used in combination, solid fuel It was discovered that a slurry with extremely excellent fluidity and stability could be obtained, and the present invention was achieved. That is, the present invention provides (a) a (co)polymer having a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000 obtained by (co)polymerizing a sulfonated product of dicyclopentadiene, and (b) an added mole number of alkylene oxide of 4 to 800. and contains a nonionic surfactant whose main component is a polyether polyol compound whose polyoxyethylene group content in the polyether chain is 20% by weight or more, (c) solid fuel, and (d) water. Moreover, the present invention provides a solid fuel slurry composition characterized in that the weight ratio of component (a)/component (b) is from 95/5 to 55/45. The dispersant used in the present invention is a (co)polymer having a weight average molecular weight of 1,000 to 100,000 obtained by (co)polymerizing a sulfonated dicyclopentadiene. Dicyclopentadiene used as a starting material for the dispersant is represented by general formula (A). (In the formula, R 1 and R 2 represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms.) Dicyclopentadiene (and its derivatives) represented by the general formula (A) is a compound such as cyclopentadiene. It is obtained by the Diels-Alder reaction between a diene component and a dienophile component, the thermal decomposition of naphtha, etc. Examples of the dienes used as the dienophile component include 1,2-pentadiene, 1,
Examples include 3-pentadiene, 2,3-pentadiene, cyclopentadiene, and branched dienes thereof. Methods for producing these sulfonated products of dicyclopentadiene (and its derivatives) and their (co)polymers are described in JP-A-61-19608 and JP-A-61-1961.
-Details are described in Publication No. 19609. By the way, to give an overview, dicyclopetadiene and/or its derivatives (hereinafter referred to as
Various methods can be considered to produce sulfonated products of these derivatives (sometimes simply referred to as "derivatives"). A sulfonated derivative containing one double bond in the molecule can be obtained by preferentially adding sulfites to double bonds with a high . As the sulfonating agent in this case, acidic sulfites, metasulfites, or sulfites of alkali metals are usually used alone or as a mixture. The amount of sulfonating agent per mole of derivative is:
Usually 0.1 to 2.0 mol, preferably 0.5 to 1.5 mol,
More preferably, it is 1 to 1.5 mol. If it is less than 0.1 mol, the reaction yield will be low, while if it exceeds 2.0 mol, a large amount of disulfonated product will be produced. When the amount of the sulfonating agent is less than 1 mole per mole of the derivative, a mixture of the sulfonated derivative and the non-sulfonated derivative is formed. Only the sulfonated derivative (used) or distillation may be removed from the mixture, or a mixture of the sulfonated derivative and the non-sulfonated derivative may be directly polymerized by the method described below. In that case as well, the sulfonated polymer can be separated from the non-sulfonated polymer by extraction (using e.g. n-hexane as a solvent) or distillation. In the sulfonation reaction, the use of a catalyst is not necessarily required, but the use of a catalyst such as an inorganic oxidizing agent usually improves the yield and shortens the reaction time, but is expensive. Examples of the inorganic oxidizing agent include nitrates, nitrites, chlorates, etc., and nitrates are particularly effective. The amount of the inorganic oxidizing agent is not particularly limited, but an effective amount is 0.02 to 0.15 mol, preferably 0.05 to 0.1 mol, per 1 mol of the derivative. Furthermore, it is preferable to use an appropriate solvent in order to allow the reaction to proceed uniformly and smoothly. Examples of solvents that can be advantageously used include water, lower alcohols such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propyl alcohol, isopropyl alcohol, butyl alcohol, and tertiary butyl alcohol, lower glycols, ketones,
Examples include ethers and esters. Two or more of these solvents can be used in combination as appropriate. Among these, a mixed solvent of lower alcohol and water, especially a mixed solvent of methyl alcohol and water, is recommended as an excellent solvent. The reaction temperature is usually 50 to 200°C, preferably 70°C.
It is carried out at a temperature of -150°C, more preferably 90 - 130°C, and can be carried out either at normal pressure or under increased pressure. In order to suppress the progress of side reactions and reduce the production of inorganic salts, the pH of the reaction system is usually maintained at 2 to 9, preferably 5 to 7. The cationic species of the sulfonated product is not particularly limited, but in order to make it water-soluble, hydrogen, alkali metals, alkaline earth metals, ammonium, amines and the like are preferred. The alkali metals include sodium, potassium, etc., and the amines include methylamine, ethylamine, propylamine, dimethylamine, diethylamine, triethylamine, butylamine,
Examples of the alkaline earth metals include alkylamines such as dibutylamine and tributylamine, polyamines such as ethylenediamine, diethylenetriamine, and triethylenetetramine, morpholine, and piperidine, and calcium and magnesium as the alkaline earth metals. Additionally, these cationic species can be interchanged with other cationic species by various ion exchange techniques. Next, the polymer of the sulfonated derivatives used as component (a) of the present invention refers to a polymer obtained by polymerizing at least one of the sulfonated derivatives, or a polymer obtained by polymerizing at least one of the sulfonated derivatives. It represents a polymer obtained by copolymerizing a sulfonated product with a polymerizable monomer (hereinafter referred to as a "comonomer"). The method for producing this polymer is as follows. For example, a sulfonated product of the above derivative or a copolymer thereof is reacted in the presence of an acidic compound catalyst at a reaction temperature of usually -20 to 300°C, preferably 80°C.
A polymer can be produced by carrying out a polymerization reaction at ~180°C for several hours to several tens of hours. In the polymerization reaction, a solvent for the polymerization reaction can be used in order to carry out the reaction smoothly, and the solvent for the polymerization reaction may include polar solvents such as water, hydrocarbons, halogens, etc., as long as it does not hinder the polymerization reaction. Any material such as carbonized hydrocarbons can be used. The acidic compound catalyst includes sulfuric acid, phosphoric acid,
Examples include Lewis acids such as hydrogen fluoride, boron trifluoride and complexes thereof, aluminum chloride, aluminum bromide, tin tetrachloride, zinc chloride, and titanium trichloride, and organic protonic acids. Among them, sulfuric acid can be cited as a typical example. Comonomers include aliphatic, alicyclic, and aromatic hydrocarbons having olefinic double bonds, unsaturated amides, unsaturated alcohols, unsaturated esters, unsaturated nitriles, unsaturated carboxylic acids, and their like. Ester, unsaturated sulfonic acid and its ester, etc., aliphatic, alicyclic, aromatic alcohol or phenol, or alcohol or diol having an amino group, ester group, nitrile group, carboxylic acid group, sulfonic acid group, etc. 1 More than one species can be used in any proportion. By changing the type of comonomer used, the surface active properties of the polymer can be changed. When a polymer is produced from the sulfonated product of the present invention and a copolymer monomer and used as a dispersant for solid fuel, the sulfonated product/polymer of the present invention (by weight) is used to suppress foaming. %) is at least 50% by weight, preferably at least 70% by weight. The molecular weight of the polymer and copolymer obtained by the present invention can be changed as appropriate depending on the reaction conditions, especially the type and amount of the acidic compound catalyst, the type and amount of the solvent, or the reaction temperature and reaction time. be able to. When using the polymers and copolymers obtained in this way as the dispersant of the present invention, the characteristics cannot be determined unambiguously because they vary depending on the type of solid fuel, particle size, etc., but usually , the weight average molecular weight is 1000 to 100000. Furthermore, the sulfonated polymers and copolymers can be mutually exchanged into acid forms or salts of alkali metals, alkaline earth metals, ammonium, amines, etc. by ion exchange methods or neutralization reactions. Next, component (b) of the present invention is a nonionic surfactant containing a polyether polyol compound as a main component. The polyether polyol compound is produced by addition reaction of ethylene oxide and/or propylene oxide to a compound having one or more active hydrogen per molecule under pressure in the presence of an acid or alkali catalyst by a conventional method. It can be obtained by Examples of compounds having one or more active hydrogens in one molecule include monohydric alcohols such as lauryl alcohol, stearyl alcohol, phenol, octylphenol, and nonylphenol; ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, glycerin, and trimethylolpropane. , polyhydric alcohols such as pentaerythritol, sorbitan, and sorbitol; amino compounds having one or more hydroxyl groups such as catechol, resorcinol, pyrogallol, nonylphenol formalin condensate, and phenol formalin condensate. Also included are compounds obtained by cationizing these amino compounds with alkyl halides, diethyl sulfate, and the like. Further, polyvinyl alcohol, a partially saponified product of polyvinyl acetate, and a polymer containing a monomer having a hydroxyl group as a component may also be used. These polyether polyol compounds are obtained by adding ethylene oxide and/or propylene oxide, which are alkylene oxides, to the above-mentioned compound having one or more active hydrogens in one molecule. In addition, in order to impart adsorption properties to solid fuel particles such as coal, it is necessary to add 4 moles or more on average. Approximately 4
When the amount is less than mol, the dispersion stabilizing effect of the slurry composition is significantly reduced. In addition, there is no particular upper limit to the number of moles added, but if it is too large, the viscosity is too high, it is difficult to handle, and there are many problems in production, so it is desirable that the number is 800 moles or less on average, and more preferably 20 to 600 moles, Particularly preferably 50 to 300 moles. Either ethylene oxide or propylene oxide is essential, but butylene oxide may also be added to the extent that the effects of the present invention are not impaired. It is also effective to add alkylene oxide to an amino compound and then cationize it with an alkyl halide, diethyl sulfate, or the like. The slurry dispersion stabilizing effect of these polyether polyol compounds is better when ethylene oxide and propylene oxide are added in block form. %
or more, preferably 20 to 100% by weight, more preferably 50 to 100% by weight, particularly preferably 75 to 100% by weight
It is 100% by weight. These polyether polyol compounds can be used even if the hydroxyl group is esterified, phosphorylated, sulfated, or carboxyalkylated. Esterification with a carboxylic acid can be obtained by esterifying the polyether polyol compound with a monovalent carboxylic acid such as acetic acid, lauric acid, or stearic acid, or an anhydride or acid halide thereof, using a conventional method. can. Phosphorylation, sulfation, carboxyalkylation are
By reacting the polyether polyol compound as described above with a phosphorylating agent such as phosphorus pentoxide, a sulfating agent such as sulfur trioxide, chlorosulfuric acid or sulfamic acid, or a carboxyalkylating agent such as monochloroacetic acid in a conventional manner. The salt can be obtained by further carrying out a salt-forming reaction. Compounds obtained by crosslinking polyether polyols are also effective. Examples of crosslinking agents include polyvalent isocyanates such as hexamethylene diisocyanate, toluene diisocyanate, and diphenylmethane diisocyanate, polyvalent epoxides such as diglycidyl bisphenol A and diglycidyl ethylene glycol, maleic anhydride, adipic acid, dimer acid, and trimeric anhydride. Polyhydric carboxylic acids such as acids can be mentioned. The proportion of the crosslinking agent used in the reaction is generally 0.05 to 2 equivalents, preferably 0.1 to 1 equivalent relative to the hydroxyl group. Also effective are compounds obtained by reacting polyether polyol with epihalohydrin. This compound can be obtained by reacting the above polyether polyol with an epihalohydrin such as epichlorohydrin or epibromohydrin in a conventional manner, generally in the presence of an alkali or metal catalyst such as tin. Furthermore, a compound having an isocyanate group at the end obtained by reacting a polyether polyol with a polyvalent isocyanate is also effective. This compound can be obtained by reacting the polyether polyol with a polyvalent isocyanate, but conditions must be selected so that the crosslinking reaction does not proceed. This compound has a highly reactive isocyanate group at the end, so it tends to lack storage stability.
A compound that protects the isocyanate group with ε-caprolactam, acidic sodium sulfite, etc. and regenerates the isocyanate group during the process may also be used. In addition to these, component (b) also includes water-soluble polyvinyl alcohol, polyvinyl acetate, or saponified products of all or part of these, polyethylene glycol or esterified products of part or all of these, polysaccharides such as saccharide, etc. can be used. Compounds that have a large effect on slurry stability cannot be specified because they vary depending on the type of solid fuel, but in general, compounds with an HLB value of 5 to 20 are effective, and compounds with an HLB value of 7 to 15 are effective. is even more preferable. Next, the solid fuel (c) used in the present invention is coal, petroleum coke, pitch, and charcoal. The coal may be lignite, sub-bituminous coal, bituminous coal, anthracite, etc., or may be coal obtained by cleaning these coals, without any particular limitation. Petroleum coke is residual coke produced by distilling asphalt, pitch, etc., which are obtained as heavy residues from distillation during petroleum refining, at higher temperatures to distill cracked oil, and is generally used for coal containing minerals. In comparison, it is extremely difficult to get wet with water. Pituchi is a heavy residue obtained by distilling petroleum distillation and tar obtained by coal carbonization, leaving an oil content, and its softening point is preferably 50 to 180 °C, but lower than 50 °C. and is difficult to crush. Pitch contains almost no ash and moisture compared to coal, and can be made into a slurry fuel with a high calorific value. The viscosity of these solid fuels can be any particle size as long as they are powder, but the pulverized coal currently burned in thermal power plants is 70% by weight or more for 200 mesh passes. The particle size is a rough guideline. However, the dispersant used in the present invention is not affected by the viscosity or type of solid fuel, and exhibits excellent effects on any solid fuel powder. The dispersant, which is the component (a) of the present invention, can be used in combination with one or more kinds of anionic surfactants, additives, etc. to be described later, if necessary, and can be used at a concentration of 50%, although not particularly limited.
~85% by weight is added to the solid fuel slurry. As the viscosity of the slurry increases as the amount of component (a), which is a dispersant, increases, the amount added can be selected according to the desired viscosity, and is usually 0.01 to 10% by weight based on the total amount of the slurry composition. However, from the viewpoint of workability and economic efficiency, 0.05 to 1% by weight is preferable. Examples of the anionic surfactant include dodecylbenzene sulfonate, oleate, alkylbenzene sulfonate, dialkyl sulfosuccinate, lignin sulfonate, alcohol ethoxysulfate, secondary alkanesulfonate, and α-olefin sulfonate. , naphthalene sulfonic acid formalin condensate, tamol, polystyrene sulfonate, etc., and commercially available products such as carboxylic acid type, sulfuric acid ester type, sulfonic acid type, phosphoric acid ester type, and alkylaryl sulfonate type containing these are dispersed. It can be used as an agent or wetting agent. Examples of additives include chelating agents for trapping polyvalent metals contained in ash in solid fuels, potassium tetrapolyphosphate, sodium citrate, sodium gluconate, sodium polyacrylate, and polycarboxylic acids. Moreover, an antifoaming agent can also be added to suppress foaming. As the antifoaming agent, for example, silicone emulsion is used. Freezing point depressants can also be added to prevent freezing in winter. As the freezing point depressant, for example, a lower alcohol such as ethylene glycol or a polyhydric alcohol is used. The amount of nonionic surfactant (b) used in the present invention is not particularly limited as long as it is within an effective range, but is usually 0.001 to
2% by weight, particularly 0.01 to 1% by weight, is preferred from the viewpoint of effectiveness and economy. In addition, component (b) is more easily adsorbed to coal particles than component (a), and by combining component (a) and component (b), component (b) is preferentially adsorbed to coal particles. This has the effect of making coal particles aggregate into a weak structure. For this reason, formulations that can maintain a high degree of stability without adversely affecting flowability are usually
Component (b) is preferably in a weight ratio of 95/5 to 55/45.
90/10 to 60/40, more preferably 85/15 to 70/
It is 30. The method for producing the slurry composition of the present invention is not particularly limited, and consists of mixing solid fuel, water, and the dispersant used in the present invention in a desired manner. For example, solid fuel is dry-pulverized in advance and then mixed into an aqueous solution containing a dispersant, a slurry is produced and then the dispersant is added, or the solid fuel, water, and dispersant are added in a mill. Any method can be used, such as a method of mixing the fuel while pulverizing it. Furthermore, it goes without saying that components (a) and (b) may be added at the same time or may be added separately. [Function] When the dispersant of the present invention is present in the solid fuel slurry composition, the dispersant is adsorbed onto the surface of the fuel particles, and the resulting electrostatic force and the relatively large steric hindrance of the dispersant itself prevent the particles from approaching each other. As a result, the viscosity of the composition is reduced and stable dispersibility is obtained. [Example] Hereinafter, the present invention will be described in further detail with reference to Examples. Note that % in the examples is based on weight. First, the synthesis method for component (a) of the present invention will be shown below as a reference example. Note that the component (a) of the present invention is not limited to the following reference examples. Reference Examples a-1 to a-6 4 moles of dicyclopentadiene and 4 moles of sodium hydrogen sulfite (416
g), 0.8 mol (40 g) of potassium nitrate, 1000 ml of methyl alcohol, and 500 g of distilled water were charged, and the mixture was sealed and reacted at a temperature of 130° C. for 5 hours while mixing under strong stirring. After that, the reaction mixture was left to cool to room temperature, and 200 ml of distilled water and n
-Add 600ml of hexane, mix thoroughly and disperse
-The residue except the hexane layer and the precipitate was concentrated and evaporated to dryness to obtain a pale yellow solid. This solid was extracted with n-hexane for 1 hour using a Soxhlet extractor to remove unreacted substances, and the remaining liquid was dried and then dissolved in 1000 ml of glacial acetic acid, and acetic acid insoluble components such as inorganic salts were filtered off. The obtained acetic acid soluble portion was condensed to dryness to obtain a white-yellow solid. Then, this solid was washed with ethanol and further dried to obtain 678 g of the sodium salt of the sulfonate shown in Table 1. Next, the following polymerization reaction was carried out using the sulfonated product. In a three-necked flask with an inner volume of 1 and equipped with a stirrer and a thermometer, charge 135 g of the above sulfonated product and the compounds shown in Table 1, and 58 g of distilled water, and after dissolving, add 135 g of 98% sulfuric acid while stirring. about
The mixture was added dropwise for 30 minutes, then heated in an oil bath, and polymerized in the range of 110 to 125°C, taking samples along the way and checking the degree of polymerization using GPC. After polymerization, 300 ml of distilled water was added to the reactor to dissolve it, neutralized with calcium carbonate to remove the precipitate, and then sodated with sodium carbonate to form a sodium salt. This solution was dried to give the results shown in Table 1. A quantity of brown solid was obtained.
【表】
参考例 b−1〜b−9
次に、本発明の(b)成分について、その例を第2
表に示す。なお、本発明において使用しうる(b)成
分としては、以下に記載されたものに限定される
ものではない。[Table] Reference Examples b-1 to b-9 Next, regarding the component (b) of the present invention, examples thereof are shown in the second section.
Shown in the table. Note that the component (b) that can be used in the present invention is not limited to those described below.
【表】【table】
【表】
実施例 1〜20
石炭〔(c)成分〕としてオーストラリア産、200
メツシユパス分76%、灰分6.5%、硫黄1.6%を含
むものを使用した。スラリーの調製は、水〔(d)成
分〕の中にあらかじめ第3表に記載した(a)、(b)成
分を入れておき、その中に所定量の微粉炭を入
れ、まずステンレス製のへらで1分間手練りし、
次にホモミキサー(特殊機化工(株)製)を使用して
3000rpmで15分間撹拌して行つた。
スラリーの流動性は、前記のごとくして調製し
たスラリーの25℃における粘度を測定することに
よつて評価した。また、スラリーの安定性は、内
径80mmの透明なアクリルパイプ製の容器の中に20
cmの深さまで前記スラリーを入れ、スラリーの固
さを経時的に(スラリー調製後10日、45日、90
日)測定することにより評価した。
スラリーの固さの測定は、直径10mmのガラス棒
をスラリー中に貫入することにより行つた。
なお、評価基準は、次のとおりである。評価
状態
◎:ガラス棒が自重(約60g)で容器の底まで貫
入する。
○:ガラス棒を手で押すと容器の底まで貫入す
る。
△:ガラス棒を手で押すしても容器の底まで貫入
しない。
×:ガラス棒を手で押しても全く貫入しない。
スラリーの流動性および安定性の評価結果を、
第3表に示す。[Table] Examples 1 to 20 Coal [component (c)] produced in Australia, 200
A material containing 76% meshwork, 6.5% ash, and 1.6% sulfur was used. To prepare the slurry, first add the ingredients (a) and (b) listed in Table 3 in water [component (d)], then add a predetermined amount of pulverized coal into the water [component (d)]. Knead by hand with a spatula for 1 minute,
Next, using a homo mixer (manufactured by Tokushu Kikako Co., Ltd.)
This was done by stirring at 3000 rpm for 15 minutes. The fluidity of the slurry was evaluated by measuring the viscosity at 25°C of the slurry prepared as described above. In addition, the stability of the slurry is determined by 20 mm in a container made of a transparent acrylic pipe with an inner diameter of 80 mm.
Pour the slurry to a depth of cm, and check the consistency of the slurry over time (10 days, 45 days, 90 days after slurry preparation).
Evaluation was made by measuring The hardness of the slurry was measured by inserting a glass rod with a diameter of 10 mm into the slurry. The evaluation criteria are as follows. Evaluation condition ◎: The glass rod penetrates to the bottom of the container under its own weight (approximately 60 g). ○: When the glass rod is pushed by hand, it penetrates to the bottom of the container. △: Even if the glass rod is pushed by hand, it does not penetrate to the bottom of the container. ×: Even if the glass rod is pressed by hand, it does not penetrate at all. The evaluation results of slurry fluidity and stability are
It is shown in Table 3.
【表】【table】
本発明の固形燃料スラリー組成物は、前記のご
とき特定のスルホン化物の重合体を分散剤とし
て、かつノニオン界面活性剤をスラリー安定化剤
として採用することにより、従来の技術に比しス
ラリー粘度を低下させることができ、従つてスラ
リーの分散性、流動性が良好であり、発泡性も少
なく、パイプラインによる輸送に好適である。
The solid fuel slurry composition of the present invention employs the above-mentioned specific sulfonated polymer as a dispersant and a nonionic surfactant as a slurry stabilizer, thereby reducing slurry viscosity compared to conventional techniques. Therefore, the slurry has good dispersibility and fluidity, has little foaming property, and is suitable for transportation by pipeline.
Claims (1)
(共)重合して得られる重量平均分子量1000〜
100000の(共)重合体、(b)酸化アルキレンの付加
モル数が4〜800であり、かつポリエーテル鎖中
のポリオキシエチレン基の含有量が20重量%以上
であるポリエーテルポリオール化合物を主成分と
するノニオン性界面活性剤、(c)固形燃料および(d)
水を含有し、しかも(a)成分/(b)成分の重量比が
95/5〜55/45であることを特徴とする固形燃料
スラリー組成物。1 (a) Weight average molecular weight obtained by (co)polymerizing a sulfonated product of dicyclopentadiene: 1000~
100,000 (co)polymer, (b) The number of added moles of alkylene oxide is 4 to 800, and the content of polyoxyethylene groups in the polyether chain is 20% by weight or more. Nonionic surfactant as a component, (c) solid fuel and (d)
Contains water and has a weight ratio of component (a)/component (b).
A solid fuel slurry composition characterized in that it has a composition of 95/5 to 55/45.
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- 1986-02-03 JP JP61020093A patent/JPS62588A/en active Granted
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