JPH05295373A - 燃料組成物の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は粘弾性流体燃料の貯蔵性、熱安定性及
び燃焼性の改良を目的とする。 【構成】混練中のアスファルトに、別途作成した水及び
アスァルトより構成される水中油分散型エマンジョン燃
料を投入し、曳糸性を示す条件の下で混練した。この組
成物は、構造が油中水分散型エマルジョンに転換されて
いた。 【効果】アスファルト等を素材とする水中油分散型エマ
ルジョン燃料は、素材が持つ付着性を制限する事により
輸送性を改善する事が出来るが、貯蔵の際の安定性、燃
焼装置内での燃焼性に問題があり、油中水分散型の方が
好適である。エマルジョン燃料の構造を、水中油分散型
あるいは油中水分散型と使い分ける事により、輸送、貯
蔵、燃焼の各段階に於いて処理が容易となる。これによ
り、アスファルト、コールタールピッチの様な粘弾性体
を素材とする流体燃料の、汎用燃料としての用途を拡大
することが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】近時、流体エネルギーが燃料とし
て利用されるようになり、液化ガス、ＣＯＭ、ＣＷＭと
いった具合にガスから石炭迄が流体化エネルギーとなっ
て利用されるようになった。 更に今回、天然アスファ
ルトと云われているビチュメンが、オリマルジョンと云
われる水中油分散型エマルジョン燃料として日本に上陸
してきた。この発明は、例えば天然アスファルトの如く
粘弾性を有する未利用の燃料資源に関し、輸送性に富む
水中油分散型エマルジョン（以下Ｏ／Ｗと略す）にて送
付された、含水量が多く燃焼性に乏しい資源を、廉価且
つ安定な燃焼性に富んだ資源、油中水分散型エマルジョ
ン（以下Ｗ／Ｏと略す）に変換する方法に関するもので
ある。此処に云う未利用の燃料資源とは、巷間原油究極
可採掘量の４倍の埋蔵量を持ちながら、天然アスファル
トという名称で容易に類推し得るようにアスファルトの
如き粘弾性を有し、その為に利用されなかった燃料資
源、或いは、同様に粘弾性が邪魔になって燃料用途で歓
迎されていないコールタールピッチ等をいう。種々の未
利用資源が、この物性により燃料としての利用の道を失
っている。従って、この未利用資源の粘弾性という物性
を制御し、これら未利用資源を燃料、化学原料に利用さ
れる道を見出す事は、価値有ることということができ
る。今回の発明は、未利用、或いは、貧利用粘弾性資源
を、主として汎用燃料として利用する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ビチュメン、アスファルト、コールター
ルピッチの如き物質が資源として利用されなかった理由
は、常温、剪断力の掛かっていない状態の下では、粘弾
性（Ｖｉｓｃｏ−Ｅｌａｓｔｉｃｉｔｙ）で代表される
ように、付着性に富み、高粘性であり、力が掛る場合に
変形するといった特性を持ち、取扱いにくい性質に起因
するところが多かった。 アスファルトの場合、低沸点
の液体油と混合して低粘性油とするか、又は温度を上昇
し流体化、燃料として利用してきた。 ビチュメンの場
合には、カナダ・シンクルードが合成原油を製造してい
るが、合成ガソリンならば兎も角、合成原油では競合相
手が原油であり、とても天然品との競合は難しいと考え
られる。

【０００３】極く最近、オリマルジョンというビチュメ
ンを水中に乳化した物質が日本に上陸してきた。 この
発想は、ＣＯＭ、ＣＷＭの延長線上にあり、合成原油で
はなく、ただ粘弾性という厄介な物性を制御し、エマル
ジョン化することにより流体化、ハンドリングをよくし
たものである。 この技術の根幹は、アスファルト乳剤
として古くから利用されている技術であり、目新しいも
のではない。ただアスファルト乳剤は骨剤の如き無機物
質を大量に入れて混合し、加熱して塗装し、含有水分を
加熱、加圧状態で除去、固化しているところに独自の目
標と技術的特徴がある。この類似技術に関しては、エマ
ルジョン重合したビニリデンクロライドと塩化ビニルの
共重合塗料のシンターリングがある。 このものは加
熱、加圧ではなく、エマルジョン粒子間より水が蒸発す
るさいに生ずる圧力を利用して皮膜を合成しており、共
通した目的と技術思想がある。これら二つの技術には、
当初より目的が明確でありそれに対応する無駄のない技
術思想があるが、オリマルジョンに関しては、粘弾性を
殺して輸送可能な流体に変換するという以外に目的が見
当たらない。即ち、燃料として用いる場合の、温度、貯
蔵安定性、燃焼性についての疑問点が残っている。 エ
マルジョン燃焼に関しては、三菱石油、クリノダンが既
に流体油と水のエマルジョンで工業的に行っているが、
何れの場合も、Ｗ／Ｏ型を用いている。

【０００４】本発明者等は、粘弾性流体としてアスファ
ルト、ビチュメン、コールタールに関し詳細な実験を行
い、特に燃焼性に関するＷ／Ｏ、Ｏ／Ｗの双方に関して
は、噴霧状態試験、実燃焼試験を詳細に行い、乳化粘弾
性燃料に関しては流体油の三菱石油、クリノダンの結論
は本発明者の粘弾性体にも適用しうることを確認した。
粘弾性体のＯ／Ｗエマルジョンに関しては、確かに輸送
面では好ましい結果が得られている。 然し、本発明者
等が得た知見では、燃焼性に関してはＷ／Ｏエマルジョ
ンの方が優れているという結論を崩す結果は得られてい
ない。この結果を総合し、現時点でのオリマルジョンは
流体輸送可能な状態となっているのであるから、既に商
業規模で消費されているＣＯＭ、ＣＷＭと同様に使用す
ればよいという思想ではないかと推定している。 即
ち、燃焼性に関する技術に尚、問題が残っているように
思われる。

【０００５】最近の燃料の傾向として、液化ガス、ＣＯ
Ｍ（Ｃｏａｌ Ｏｉｌ Ｍｉｘｔｕｒｅ），ＣＷＭ（Ｃ
ｏａｌ Ｗａｔｅｒ Ｍｉｘｔｕｒｅ）の如く、気体、
固体を液化し輸送性を向上している例が多い。この延長
線上にオリマルジョンの如きビチュメンの混合燃料を位
置すればよいであろう。 従って、単価を石炭並みに考
えているのも妥当である。 一方、エマルジョン燃料の
如く混合燃料として眺める場合、ＣＯＭは兎も角、ＣＷ
Ｍは熱量的に大きい無駄を運んでいることとなる。従っ
て、オリマルジョンを考える場合、ＣＷＭを想定し、技
術指向して行くのが妥当であろう。 既に、ＣＷＭは重
油と併焼していると云われ、その理由はカロリーを別と
すれば、廉価且つ安定に供給しうる輸送のみに留意した
組成物であるからである。 従って、オリマルジョンの
検討を行う場合、詳細にＣＷＭの工業的、経済的価値に
ついての検討が必要であろう。 即ち、輸送性を向上
し、廉価且つ安定に供給されるようにはなったが、燃焼
を如何に廉価且つ安定に行うかのスキムが、オリマルジ
ョンには見当たらないからである。 その目的地は、通
常Ｃ−重油が用いられている汎用設備である。

【０００６】ではオリマルジョンで燃焼時問題になる点
はどこにあるだろうか？カナダのオイルサンド、ビチュ
メンの経験から、（１）．エマルジョンの貯蔵、熱安定
性、燃焼安定性、（２）．Ｏ／Ｗ燃料の特性として見ら
れる完全燃焼性、以上が問題になるであろう。（１）．
は、従来の経験では比重をほぼ同じくするエマルジョン
の安定性は良好であるはずであるが、本発明者が作成し
たカナダ・ビチュメンエマルジョンの安定性はよくな
く、特に温度に対する安定性に問題があった。次に、こ
れも本発明者の経験であるが、（２）．に関し前述の如
く燃焼に関してはＯ／ＷよりＷ／Ｏが優れているという
結果を得ている。

【０００７】日本の原油依存度は、３０〜３５％まで低
下する必要があるだろう。 そのために石炭、ビチュメ
ン、或いは使い捨て、消費は美徳であるといった時代の
遺物を、エネルギーとして回収しなければならぬ時代
が、既に来ていると考える。川下直結技術に関しては得
意であるが、川上に関しては駄目な日本の特徴は、産業
廃棄物の如き、究極的末端な未利用資源の有効利用に関
し得意な領域と考えるが、如何なものだろうか？以上に
示した、ビチュメン燃料化に関する二つの廉価且つ安定
な解決が既に１０年経過後も行われておらず、此処に、
この未利用資源が工業的に利用されていない理由がある
と考えても差し支えないであろう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】粘弾性流体燃料の
（１）に示した貯蔵、熱安定性の改良、及び（２）燃焼
性の改良を行い、汎用燃焼設備による汎用燃料の製造。

【０００９】

【課題を解決するための手段】現状では、（１）（２）
に示した欠陥を持つ物質は、輸送性良好な流体ではある
が、燃焼に際しては適当と考えられぬ点が多く、そのま
まではＣＷＭの経過を辿るであろう。即ち、輸送性を向
上し燃料として必要な輸送費を廉価にしたのは事実であ
る。然し、１０年間を経て燃料として利用されないの
は、何か大きい根本的な理由があると考えて差し支えが
ないと思う。 それは多分、燃焼性にあると考える。即
ち、輸送性良好な物質は、必ずしも燃焼性良好ではない
という事である。廉価且つ安定に供給される組成物を、
廉価且つ安定な燃料にする為の手段が必要であり、その
為には輸送性良好な組成物を更に燃焼適性を持つ組成物
に変換し、経常使用している汎用設備で普遍的に燃焼す
るようにすればよい。

【００１０】既に、本発明者は約１０年前から、ビチュ
メン採取、燃料化に興味を持ち、主として粘弾性流体と
いう観点から、オイル・サンドよりのビチュメン回収、
燃焼、脱硫に関し、研究開発を行ってきた。この工業所
有権は、日本は勿論、先進国にて成立しているものであ
る。（例えば特許第１１３１７７４，ＵＳＡ−４４５５
１４９）既に、この技術の一部をカナダＡＯＳＴＲＡに
提案してあるが、たまたまオイル・ショックもあり、サ
イトされてはいるが実用化には至っていない状況にあ
る。

【００１１】これらの問題の解決手段として、流体輸送
をそのままＯ／Ｗで行い、燃料として使用する場所で廉
価且つ安定にＷ／Ｏに相反転し、燃焼するのが合理的で
ある。これを実施することにより、Ｗ／Ｏエマルジョン
を恰かもガス燃焼の如き燃焼形態にて燃焼することが可
能になる。この方法は、実施例にて説明しているよう
に、先ずＯ／Ｗを廉価且つ安定にＷ／Ｏに変換し、この
Ｗ／Ｏエマルジョンを通常の炉中でＣ−重油と同様に燃
焼することにより行われる。 その際、燃料中に含有す
る微細粒子状の水が蒸発気化しその結果生ずる体積膨脹
により、ビチュメン等の粘弾性体が微細に粉砕され、そ
れに着火することにより、恰かもガス体の如くに燃焼す
るものである。この現象は、Ｏ／Ｗの場合には認められ
ない。

【００１２】この方法は、輸送性に富んだＯ／Ｗを使用
場所まで輸送し、そこでＷ／Ｏに廉価且つ安定に転換す
る事により、貯蔵性良好な燃料組成物とし、なおかつ、
通常使用しているＣ−重油燃焼装置にて恰かもガス体の
如き燃焼形態で燃焼し得るものであり、必要ならば燃焼
時に生成するＳＯｘを、予めＷ／Ｏに相変換する際に燃
料中に硫黄捕捉剤を添加しておくことによりＳＯｘを乾
式で捕捉することも可能とする、汎用燃焼装置による世
界的な未利用資源のエネルギー化を可能にするものであ
る。

【００１３】以上に述べた方法により、先ず（１）．の
貯蔵、加熱安定性に関する問題点は、Ｏ／ＷをＷ／Ｏに
変換することで解決される。そもそも、主として輸送性
を良好にする目的でＯ／Ｗにするのは、粘弾性を制御す
る最も常識的な方法であり、有効な方法の一つであると
は考えられるが、この方法で粘弾性を消滅した組成物
は、その構造を破壊する要因、例えば温度変化、或いは
水分率変化等の乳化物構造上の変化が生ずる場合、容易
にＯ／Ｗが破壊され、例えばＷ／ＯとＯ／Ｗの混合物に
変化する。従って、Ｏ／Ｗを安定に保存するためには水
分蒸発を起させず、温度を制御する等の配慮が必要であ
る。 燃料にこのような配慮が必要ということは、仮に
廉価な燃料組成物であっても決して好ましいことではな
い。

【００１４】このＯ／ＷとＷ／Ｏのエマルジョンの安定
性に関しては、本発明者は以下の如き方法にて検証し
た。カナダより送付されたアサバスカ・ビチュメンを試
料とし、高剪断力下、曳糸性を示しながら大変形してい
る状態で混練し、この中に徐々に水を添加しながらＷ／
Ｏを作成し、更にこのＷ／Ｏに乳化剤として部分鹸化ポ
リビニルアセテート水溶液を添加混練してＯ／Ｗを製造
した。この両者の水分量を等しく調整し、両者の安定性
を比較した。 Ｏ／Ｗは、常温にて２〜３日で上部に水
が分離してきたが、Ｗ／Ｏは既に９年目に入っているが
乳化状態の変化がないことを確認している。

【００１５】この原因に関して完全には理由が判明して
いない。 多分、静的状態における粘度差は１００倍程
度の差があり、Ｏ／Ｗの方の粘度が低い。 従って、乳
化している物質の移動はＯ／Ｗの方が容易で、１００倍
程度大きく、温度変化に対しても鋭敏な筈である。 こ
れが乳化粒子の安定性を損なっている原因と考えてい
る。一方、静止状態にあるＷ／Ｏの粘度は確かに高く、
アスファルトを例にとる場合、沸点が３６０℃であり、
この中に存在する水は恰かもオートクレーブ中に存在す
る溶剤の如きもので、容易に沸騰、或いは蒸発しない。
これが水等の蒸発をも含む物質移動を妨げ、安定性に
寄与していることは確実である。然し、高剪断力下曳糸
性を示しながら大変形している、所謂、構造粘性が問題
となる領域では、粘度は１／４０〜１／８０程度に低下
し、Ｏ／Ｗの輸送時の粘度と大きな差があった状態から
は変わってくる。 静的状態における高粘度は、微細に
分散している水粒子の移動を妨げ、凝集を妨げる。 一
方、高剪断力が掛かる状態にあっては、静止状態の時に
形成していた構造を容易に破壊し、新しい安定状態に移
動する。 この安定状態は、高剪断力下、曳糸性を示し
ながら大変形している状態が続く限り継続する。

【００１６】以上により、（１）．の問題点はＯ／Ｗを
Ｗ／Ｏに変換することにより解決されるようになった。
次に、（２）．の燃焼状態の改良であるが、一般に燃
焼速度は燃料粒子の径の二乗に逆比例するといわれ、燃
料粒子径が小さければ小さい程燃焼速度が早くなる。
Ｗ／Ｏエマルジョンに於いては、燃焼時、燃料粒子中に
微細に分散した水は炉中で気化し、標準状態に於いても
１３００倍に及ぶ急激な体積膨脹を生ずる。 この際、
水を取り巻いているビチュメンの如き粘弾性体は爆砕さ
れ、非常に細かい粒子となる。 この細かい粒子に着火
し、恰かもガス燃焼の如くに燃焼しているのである。こ
の状態にある燃焼に際しては、通常燃焼時に使用するア
トマイザーは必要ないと考えられた。 事実、外部を約
２００〜２８０℃の加熱油にて過加熱した二重直管の内
部にＷ／Ｏを層流で沸騰を予防しながら移送し、大気開
放した管末より大気中に噴射する場合、ビチュメンは恰
かも霧の如く噴霧し、この状態を炉中にて造り出し着火
する場合、恰かもガス燃焼の如く燃焼させることが可能
となった。

【００１７】以上の状態は、粘弾性を有するＷ／Ｏの場
合にのみ成立する。 即ち、Ｗ／Ｏの構造は、微細化水
粒子の外部周辺を静止状態にあっては流動しにくい特性
を有する粘弾性体で取り巻き、少々の変動があっても変
動に対抗する粘弾性と云う物性で保護している状態にな
っている。 所が、この状態に高剪断力をかける場合、
この物質の粘度が大幅に低下し、流動しやすい方向に構
造を変化する。所謂、構造粘性である。 燃焼時にこの
大きい変化が生ずる。 それまでタンク中で静止状態に
あったＷ／Ｏは頑なに状態の変化を拒み、最も存在しや
すい状態で存在していた。 所が燃焼する際、高剪断力
を与えられ、先ず移動する。更に燃焼ダイスにあって
は、細孔より大きい線速度で炉中に噴射する。 この
際、Ｗ／Ｏにかかる剪断力は、到底混練時の剪断力の比
ではない。

【００１８】この膨大な剪断力による粘度低下は、再生
繊維、合成繊維に於ける例より類推すれば、１／１００
程度までになっていると想像される。 燃焼時、粘弾性
体が保有している構造粘性により粘度自体に大きい変化
を与え、大きい粘度低下が生じていると考えざるを得な
い状態となっており、静止状態における粘性より想像す
る設備を想定する必要はなく、燃焼装置自体をＣ−重油
と大幅に変更する必要はないと考えられるに至った。
事実、この実証は、ビチュメンのＷ／Ｏ燃焼を通常のＣ
−重油燃焼装置で恰かもＣ−重油同様に燃焼しうること
により確認された。 （２）．の解決である。以上説明
したように、（１），（２）に示した問題点は、Ｏ／Ｗ
にて供給された輸送性良好な燃料組成物を、使用時にＷ
／Ｏに変換使用することにより解消することが判明し
た。

【００１９】更に、静止状態における高粘性を利用し、
この燃料組成物中に他の物質を添加し混合燃料としてい
ても、静止状態では容易に分離させることが不可能であ
ることが判明した。この種の燃料は硫黄含有量が大き
く、燃焼時最も温度の高い所で脱硫するのが理想的であ
るが（乾式脱硫）、燃料中に添加している比重の異なる
硫黄捕捉剤を安定に分散含有させるには、この物性を利
用することが好ましく、静的粘度の高いＷ／Ｏ中に添
加、タンク保存するのが好ましいことも実証されてい
る。以下、実施例で本発明を説明する。此処に示してい
る対象例とは、既に権利化されている方法により、Ｏ／
Ｗを製造した事例を示しており、実施例とは、本発明の
実施例を示している。

【００２０】対象例−１． 高粘度粘弾性体のＯ／Ｗ製造方法 針入度１０〜１５の重質油分解残査１ｋｇを、内容１５
ｌ、混練容積１．５ｌの混練機中に入れ、外部より蒸気
で８０℃に加温し、６０ｒｐｍにて曳糸性を示す範囲で
混練し一旦混練可能となった時点で水を１ｌ添加、混練
した。 ３０℃に内部温度を制御した後、余剰の水を系
外に排除した。 排除した水量は、約７５０ｃｃであ
る。混練時の粘弾性体は、赤黒色であり、水の影響で表
面光沢がある。 この状態の粘弾性体は、Ｗ／Ｏであ
る。 これに重合度１０００，鹸化度８０モルパーセン
トの部分鹸化ポリビニルアセテート１０％水溶液１０ｍ
ｌを添加、混合した。 混練機の電流値は混合直後から
低下し、遂にブランク状態の電流値に等しくなった。こ
の時の混練サンプルは容易に水中に分散し、Ｏ／Ｗに変
換していた事が判明した。

【００２１】対象例−２． ビチュメンのＯ／Ｗ製造方法 カナダ・アサバスカから送付されたビチュメンは、針入
度１５０〜２００の低粘度のアスファルト相当品であ
る。 対象例−１に示した方法で、カナダ・アサバスカ
から送付されたビチュメンを、外部温度のみ３０℃に変
え、他条件は全く対象例−１と同じ条件で、水分率３５
％のＯ／Ｗを生成した。以上２つのＯ／Ｗを供試試料と
して、以下の実験を行った。

【００２２】実施例−１． 高粘性粘弾性体．Ｏ／ＷのＷ／Ｏへの変換（含有水分減
少による相反転） 対象例−１に示したＯ／Ｗを蒸発缶を用いて水分を蒸発
し、含有水分平均値を２０％とした。 その際、Ｏ／Ｗ
は、部分的に凝集した表面がツルツルのレバ状物質を含
有する、不均一な組成物に変化した。 このレバ状物質
を選別し混練機中に入れ、３０℃、６０ｒｐｍの混練条
件で混練した。 レバ状物質の表面は平滑で付着性がな
く、当初不均一な状態はそのままでは解消されなかっ
た。 そこで少量のアスファルトを添加し、レバ状物質
の表面の平滑性を消失させた。 この操作を行った後
は、それまで表面平滑性のため滑っていた粘弾性体は付
着し、混練機の電流値が付加を示し出した。 当初フレ
が大きかった電流値は１０〜１５分にて一定値となり、
粘弾性体は赤黒色の均一体となった。 このサンプルは
全く水中に分散せず、Ｗ／Ｏエマルジョンである事が判
明した。この実験では、含有水分低下による不均一層を
作成する事により、少量の粘弾性体を引き金として、全
系を高剪力下曳糸性を示しながら大変形する状態とする
ことによって、Ｏ／ＷをＷ／Ｏに相反転することができ
た。

【００２３】実施例−２． 高粘性粘弾性体のＯ／ＷのＷ／Ｏへの変換（粘弾性体添
加による相反転） 対象例−１に示したＯ／Ｗ中に、水分率２０％になるよ
うに、６０／８０アスファルトを添加、３０℃、６０ｒ
ｐｍにて混練した。 当初フレの大きかった電流値は、
４０分後一定となった。 少量のサンプルを採取し、水
中に滴下したが分散せす、Ｗ／Ｏに変換したことを示し
ている。 相対的に水分を低下させる目的でアスファル
トを添加、高剪断力下、曳糸性を示しながら大変形する
状態で相反転した実施例である。所が、このＷ／Ｏを実
炉で燃焼する場合、火炎の色相、並びに火炎長がばらつ
き、決して良好な燃料組成物とは考えられなかった。

【００２４】実施例−３． 低粘性粘弾性体Ｏ／ＷのＷ／Ｏへの変換（粘弾性体添加
による相反転） 対象例−２に示した針入度１５０〜２００水分率３５％
のＯ／Ｗ中に、６０／８０アスファルトを添加しながら
３０〜３５℃、６０ｒｐｍで混練した。 水分率２０％
に到達した際、混練時の電流値が変動し始め、３０分後
一定電流値になった。 この際の組成物は水中に分散せ
ず、Ｗ／Ｏになっていた。 水分２０％、Ｗ／Ｏ組成物
を３０℃、６０ｒｐｍにて混練し、この中に水を徐々に
添加水分率を上昇していった。 水分含有量３０〜３３
重量％で表面光沢が出てき、これ以上の水分添加が難し
いようであった。この原因として、部分鹸化ポリビニル
アセテートの如き分散剤が存在しているためと考えられ
る。 粘弾性体の粘度変化には無関係にＯ／ＷをＷ／Ｏ
に変換可能な事を示す。このＷ／Ｏの燃焼テストの結果
は、実施例−２と比較し良好であった。 その理由とし
て一旦水分の少ない量での混練を行い、十分混合状態を
良好にした後に水を添加する場合、均一なＷ／Ｏが生成
することを示している。

【００２５】実施例−４． Ｗ／Ｏの製造（石油系） ８０℃の６０／８０アスファルトを、６０ｒｐｍにて運
転中のニーダ中に１ｋｇ入れて混練し、この中に等量の
対象例−２に示したＯ／Ｗを添加して曳糸性を示す条件
の下で混練した。 混練１０分で電流値が一定となり、
混合物色相が暗赤色となった。この組成物はＷ／Ｏであ
り、含水量は１８％、ｗ粒子は１〜１５μで均一分布を
していた。 この混練組成物中に徐々に水を添加する場
合、Ｗ／Ｏ中の水分は３０％まで添加可能である。 こ
の場合の燃焼テストは、実施例−３より悪い。然し、添
加方法を変え、徐々に対象例−２に示したＯ／Ｗを添加
して生成したＷ／Ｏの燃焼性は優れていた。 工業的に
均一なエマルジョン組成物を廉価且つ安定に製造し燃料
とすることは難しいが、この方法は既にアスファルト燃
料として廉価且つ安定に入手可能な、粘弾性保有燃料組
成物の物性を利用し、そのものと相溶性を持つ、輸送性
良好なＯ／Ｗを混合し、曳糸性を示しながら大変形しう
る条件の下で混練することにより、安定性良好なＷ／Ｏ
を廉価に製造することが可能となったものである。

【００２６】実施例−５． Ｗ／Ｏの製造（石炭系） ８０℃の中ピッチを、６０ｒｐｍにて運転中のニーダー
中に１．５ｋｇ入れて混練し、この中に０．５ｋｇの対
象例−１に示したＯ／Ｗを添加混練した。 混練１０分
で電流値が一定となり、混合物色相は赤黄色がかった黒
色に変化した。この組成物はＷ／Ｏであり、水中には分
散しない。

【００２７】実施例−６． Ｗ／Ｏの製造（樹脂系） ８０℃、６０ｒｐｍにて運転中のニーダー中に、１．０
ｋｇのトールピッチを入れて混練し、この中に１．０ｋ
ｇの対象例−２に示したＯ／Ｗを添加混練した。混練１
０分で電流値が一定となり、混合物色相は赤黒色となっ
た。 この組成物はＷ／Ｏであり水中には分散しない。

【００２８】実施例−７． Ｗ／Ｏの燃焼 実施例−４にて製造したＷ／Ｏを、問題点を解決するた
めの手段にて説明した二重管、並びに通常のＣ−重油燃
焼装置を用いて一週間の燃焼試験を実施した。双方とも
恰かもガス体の如き燃焼形態を示した。

【００２９】［参考特許］ 国内特許 特公平１−５７６４０ 天然有機物を含有する燃料
用組成物 特開昭５８−１４５７８５ 燃料組成物 ５９−７４１８７ 重質油の微粒化方法 ５９−１７６３９２ 有機物含有廃水の燃料化 ６０−６３２９０ コールタールピッチを主体とする
流動性燃料の製造方法 ５６−１６６２９６ 硫黄吸収剤を含有する液体燃料の
製造方法 実開平１−１０１６０３ 粘弾性体による含水有機物
の脱水装置 外国特許 ＵＳＰ−４４３０２３０ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｒ
ｅｍｏｖａｌ ｏｆ ｉｍｐｕｒｉｔｉｅｓ ｆｒｏｍ
ｌｉｑｕｉｄ ｍｉｘｔｕｒｅ ＵＳＰ−４５５１４０ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ
ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｆｕｅｌ ｃｏ
ｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ．

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１２月３日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 燃料組成物の製造法

【特許請求の範囲】 粘弾性を示しうる疎水性高粘性有機物を水中に分散せし
めた系中の水分を調整して系が粘弾性を示しうる状態と
して、これを混練することにより高粘性有機物中に水を
微細に分散せしめることを特徴とする燃料組成物の製造
法

【発明の詳細な説明】ここでは、アスファルトの如き高
粘性物質に混練の如き高剪断力を加えた場合、これが曳
糸性を示しながら大変形する性質を粘弾性と言い、この
粘弾性を示す物体を粘弾性体と言うことにする。

【０００１】

【産業上の利用分野】ビチュメン、アスファルト、コー
ルタールピッチ等、燃料価値はありながら利用度低き或
いは未利用の資源より、廉価で汎用可能な燃料の製造を
可能とし広く産業界で利用可能とする。

【０００２】

【従来の技術】ビチュメン、アスファルト、コールター
ルピッチ等が燃料資源として広く利用されないのは、第
一にその高粘性、付着性の為取扱いにくいことにある。
例えばアスファルトの場合、低沸点の液体油を混合して
低粘性とするか又は温度を上昇し流動化して一部燃料に
利用されているにすぎない。未利用資源として世界に多
量存在するビチュメンのうち、最近ベネゼェラより「オ
リマルジョン」というビチュメンを水中に乳化したもの
が我国にも来た。 しかし、このものの乳化安定性、燃
焼性に問題があるようで、燃料として広く活用されるに
は至っていない。 このように、石炭でＣＷＭ（微粉炭
の水中分散物）として既に行われているように、高粘性
物を水中に細かく分散させて流動性をあたえることによ
り、その取扱性、輸送性をよくする一つの方法は提供さ
れたが、これが直ちにその燃料化には繋がっていない。

【０００３】

【発明が解決しようとしている問題点】未利用又は利用
度の低い高粘性有機物を、廉価な汎用の燃料とするため
には、その取扱性、輸送性、汎用燃焼設備による燃焼性
を付与することが必要であると考えられる。 取扱性、
輸送性の付与方法については、これを水中に微細に分散
して低粘度、流動性とすることが、採用可能性のある安
価な方法であろう。 しかし、既に一部で行われている
この方法による流動性付与は取扱性、輸送性は改良出来
たかに見えるが、生成物の安定性、燃焼性には問題があ
る。 本発明の目的はこれらの点を解決して所期の燃料
を得ようとするところにある。

【０００４】

【問題点を解決するための手段及び作用】本発明者は、
上記の問題点を解決すべく種々検討した結果、水中高粘
性物質分散物（以下Ｏ／Ｗと略称）中の水分を適宜調整
して、これを混練すればこれを容易に粘弾性状態に戻す
ことが出来、その結果、高粘性有機物中に微細に水を分
散せしめた生成物（以下Ｗ／Ｏと略称）が得られること
を見出した。系の水分を調制するには系中の水分の一部
を蒸発せしめて除いてもよいが、新たに高粘性物を追加
して全体としての水分を調制することも出来る。このＷ
／ＯはＯ／Ｗのものに比べ格段の貯蔵安定性を有し、Ｏ
／Ｗが常温で貯蔵数日で上部に水が分離して来たのに対
し、水をよく微細に分散せしめたＷ／Ｏは数年間放置後
においても変化は見られない。

【０００５】Ｗ／ＯはＯ／Ｗに比べ静止状態では確かに
粘度は高いが、これを閉鎖系で加温しても水の蒸発はな
く、乳化状態に変化はない。 その上、粘弾性体の特徴
として高剪断力を与えて移動させれば大きい粘度低下を
起こす。従って、このＷ／Ｏは通常のＣ重油燃焼装置で
使用できる。 加熱状態で管中を移動したＷ／Ｏは燃焼
ダイスを通り炉内に噴射され、Ｗ／Ｏ中の水は急激に気
化膨脹して有機物を爆砕し非常に細かい粒子として着火
して、恰かもガス燃焼の如く燃焼する。 勿論、アトマ
イザーの使用は必要ではない。従って、Ｗ／Ｏの燃焼性
は完壁に近いといっても過言ではない。尚、このＷ／Ｏ
は安定性が良いため、必要ならば硫黄捕捉剤を安定に分
散含有させることが出来、問題としている高粘性有機物
に多い硫黄含有物は燃焼時高温脱硫（乾式脱硫）するこ
とができる。このように、粘弾性を示しうる高粘性有機
物の取扱性、輸送性を良好にするためのＯ／Ｗとする方
法と、Ｏ／Ｗの系の水分を調整することにより粘弾性を
発揮せしめＷ／Ｏに反転せしめる方法とを巧みに組み合
わせることにより、ビチュメン、アスファルト、コール
タールピッチの如き利用度の低い、又は未利用の燃料資
源を廉価で汎用性のある燃料として活用することを可能
にした。 以下実施例で本発明を説明する。

【０００６】

【実施例】 試料−１の作成 針入度１０〜１５の重質油分解残査１ｋｇを内容１５
ｌ、混練容積１．５ｌの混練機中に入れ、外部より蒸気
で８０℃に加温し６０ｒｐｍにて曳糸性を示しうる条件
で混練し、一旦混練状態が安定した時点で、水１ｌを添
加して混練を続けた。 次いで３０℃に内部温度を制御
した後、余剰の水を系外に排除した。 排除した水量は
７５０ｃｃである。 混練時の粘弾性体は赤黒色であ
り、水の影響で表面光沢がある。 この状態はＷ／Ｏで
ある。これに、重合度１０００、鹸化度８０モルパーセ
ントの部分鹸化ポリビニルアセテート１０％水溶液１０
ｍｌを添加混合した。 電流値は混合直後から低下し、
ついにブランク状態の電流値に等しくなる。 この時
期、混練サンプルはＯ／Ｗに変換し、高粘性有機物は水
中に分散した。

【０００７】試料−２の作成 カナダ・アサバスカから送付されたビチュメンは、針入
度１５０〜２００程度の低粘度のアスファルト相当品で
ある。 試料−１の作成で示した方法でこのビチュメン
のＯ／Ｗを作成した。 この場合、試料−１に用いた重
質油分解残査より粘度が大幅に低いため、ビチュメン中
の含水量が多く、排除水量は４６０ｃｃが得られた。
含水率は３５％である。以上２つを供試試料として以下
の実験を行った。

【０００８】

【実施例−１】試料−１を蒸発缶を用いて、その中の水
分を蒸発し含有水分を２０％より１６％とした。 その
際、試料は部分的に凝集し、凝集面がツルツルのレバ状
物質を含有する不均一な混合物に変化した。 このレバ
状物質を分別し、混練機中に入れ、３０℃、６０ｒｐｍ
の混練条件で混練した。レバ状物質の表面が平滑で付着
性が無く当初の不均一な状態は、そのままでは解消され
なかった。 そこで試料１ｋｇに対し少量づつ合計量５
ｇのアスファルトを混練下で添加した。 やがてレバ状
物質の表面の平滑性は消失した。 この操作を行った
後、それまで表面平滑性のため滑っていた試料は付着す
るようになり、混練機の電流値が増加し始めた。 当初
大きかった電流値の変動は１０〜１５分にて一定値とな
り、赤黒色の均一体となった。このサンプルは水中に分
散せず、水分は高粘性体中に分散しＷ／Ｏに変換してい
た。含有水分を低下させ不均一な層を作成、少量の粘弾
性体を引き金として全系を高剪断力下曳糸性を示しなが
ら大変形する状態とすることによりＯ／ＷをＷ／Ｏに相
反転することができた。

【０００９】

【実施例−２】試料−１に、水分率１８％になるように
６０／８０アスファルトを添加、３０℃、６０ｒｐｍに
て混練した。 当初変動の大きかった電流値は４０分後
に一定となった。 少量のサンプルを採取し水中に分散
させようとしたが分散せずＷ／Ｏに変換したことを示し
た。 相対的に水分を低下させる目的でアスファルトを
添加し、高剪断力下曳糸性を示しながら大変形する状態
で混練して相反転させＷ／Ｏが得られたのである。

【００１０】

【実施例−３】針入度６０／８０アスファルトを３０〜
３５℃、６０ｒｐｍで混煉し、その中に水分率３５％の
試料−２を徐々に添加しながら混練を続けた。水分率２
０％に到達した際、混練時の電流値が変動し始め３０分
後一定電流値になった。このものの燃焼テストの結果は
実施例−２のものと比較し良好であった。その理由とし
て、一旦水分の少ない量での混練を行い十分混合状態を
良好にした後に水を添加する場合、均一なＷ／Ｏが生成
する事を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多量に水を含有する粘弾性有機物を、高
   剪断力下曳糸性を示す範囲で混練中の粘弾性体中に添
   加、曳糸性を示す範囲で混練することを特徴とする燃料
   組成物の製造方法。