JPH068423B2 - 超重質油エマルション燃料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は超重質油エマルション燃料に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕

石油、石炭及びLNGに含まれない化石燃料資源として、
オイルサンド、ビチューメン類（オリノコタール、アサ
バスカビチューメン）などが埋蔵量が多いことから非常
に注目されている。また、石油系でもナフサなどの蒸留
留出油分を除いたアスファルト又はその熱処理残渣類は
多量にあまっている。これらの超重質油は通常減圧蒸留
残分である420〜450℃以上の重質留分を約60〜70％以上
含有する油状物質で、そのままでは流動しないか、又は
数万センチポイズ以上の高粘性を有している。そのた
め、燃料として使用するには、280〜300℃などの高温に
しないとハンドリングや霧化などで問題があり、また、
配管などの閉塞のトラブルを起こし易く、大変、使いに
くい燃料である。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは適当な界面活性剤を用いると超重質油(O)
を水(W)の中に乳化させた超重質油の水中油滴型（O/W
型）エマルション燃料を製造できることを見出した。こ
のエマルション燃料は水に比較的近い粘度を示し、80〜
90℃の温度で十分な霧化が可能であり、大変、取り扱い
易い燃料である。O/W型エマルション燃料において、W
（水）の含量が低いほど、即ちO（油）含量が多いほ
ど、燃料として好ましく、燃料損失が少ない。エマルシ
ョン燃料が通常の液体の燃料油と同じように扱えるため
には、輸送や貯蔵に耐える長期安定性が必要である。従
来、灯油、A重油、B重油、C重油などの流動性良好な油
を乳化して使用することは数多く報告されているが、重
質留分が大変高く、流動しないか又は数万センチポイズ
以上の高粘性を持つ超重質油を乳化し、燃料として使用
することは殆ど報告されていない。

本発明者らは超重質油100部（重量基準、以下同じ）、
水30〜80部、及び下記の(ｉ)〜(vii)で示される群から
選ばれるHLB14〜19、好ましくは15〜17のノニオン界面
活性剤を、ラインミキサーなどの高剪断型の攪拌装置で
攪拌すると低い粘度O/W型の超重質油エマルション燃料
を製造できることを見出し、本発明を完成させたのであ
る。

（ｉ）フェノール、クレゾール、ブチルフェノール、ノ
ニルフェノール、ジノニルフェノール、ドデシルフェノ
ール、パラクミルフェノール、ビスフェノールAなどの
フェノール性水酸基を有する化合物のアルキレンオキシ
ド付加物。ただし、アルキレンオキシドはエチレンオキ
シド又は／及びプロピレンオキシド、ブチレンオキシ
ド、スチレンオキシドである。

（ii）アルキルフェノール、フェノール、メタクレゾー
ル、スチレン化フェノール、ベンジル化フェノールなど
のフェノール性水酸基を有する化合物のホルマリン縮合
物のアルキレンオキシド付加物。縮合度の平均は1.2〜1
00、好ましくは２〜20、アルキルオキシドはエチレンオ
キシド又は／及びプロピレンオキシド、ブチレンオキシ
ド、スチレンオキシドである。

（iii）炭素数２〜50の一価の脂肪族アルコール及び／
又は脂肪族アミンのポリアルキレンオキシド付加物。ア
ルキレンオキシドはエチレンオキシド又は／及びブロピ
レンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドで
ある。

（iv）エチレンオキシドとプロピレンオキシド又は／及
びブチレンオキシド、スチレンオキシドのブロック又は
ランダム付加重合物。

（ｖ）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、ソルビトール、蔗糖、ポリグリセリン、
エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピ
レングリコール、ポリプロピレングリコールなどの多価
アルコール、又はそれら多価アルコールと炭素数８〜18
の脂肪酸とのエステルのアルキレンオキシド付加物。ア
ルキレンオキシドはエチレンオキシド又は／及びプロピ
レンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドで
ある。

（vi）エチレンジアミン、テトラエチレンジアミン、ポ
リエチレンイミン（分子量600〜１万）などの複数個の
活性水素を有する多価アミンのアルキレンオキシド付加
物。アルキレンオキシドはエチレンオキシド又は／及び
プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキ
シドである。

（vii）トリグリセライド型油脂１モルと、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、
ソルビトール、蔗糖、エチレングリコール、分子量1000
以下のポリエチレングリコール、プロピレングリコー
ル、分子量1000以下のポリプロピレングリコールからな
る群から選ばれた１種又は２種以上の多価アルコール及
び／又は水0.1〜５モルとの混合物に、アルキレンオキ
シドを付加反応させた生成物。アルキレンオキシドはエ
チレンオキシド又は／及びプロピレンオキシド、ブチレ
ンオキシド、スチレンオキシドである。

上記の(ｉ)〜(vii)で示される群から選ばれるノニオン
界面活性剤の中では、特に(vii)の構造の界面活性剤が
優れた性能を示し、次に(ｉ)及び(iii)が優れた性能を
示した。

超重質油はそのままでは流動しないか又は数万センチポ
イズ以上の高粘性を有しているため、エマルション燃料
を製造する際、加熱し、少なくとも70℃以上の高温にし
て、ある程度以上の流動性にした後、同じように加熱し
た水と界面活性剤を加えるか、又は界面活性剤を含む熱
水中に加熱した超重質油を加えて一般に作られている。
界面活性剤はこのエマルション燃料を製造するときの温
度に最も適したHLB（親水性親油性バランス）のものが
選択される。ノニオン界面活性剤のHLBは温度によって
変化し、系の温度上昇に伴い、HLBは減少する。エマル
ション燃料を製造した後、一般に50℃以下の温度でエマ
ルション燃料は貯蔵されたり、輸送されたりしている。
この貯蔵されたり、輸送されたりする時の温度は製造時
の温度よりかなり低く、従って、界面活性剤のHLBも小
さいものを使用しなければならない。同じ界面活性剤の
場合、HLBが大きくなりすぎて（親水性が強すぎて）そ
の系の界面活性剤としては適さなくなる。従って、乳化
した粒子同士が凝集したり合一したりするので、時間と
共にエマルション燃料の粘度が増大する。ノニオン界面
活性剤の場合、アニオン界面活性剤に比較して、粘度を
下げる効果が小さく、また、上記の理由で時間と共に増
粘するので、エマルション燃料中における水の含量を少
し高くすることが必要である。ノニオン界面活性剤単独
で製造した超重質油エマルション燃料は長期間の貯蔵や
輸送には適していないが、短期間の貯蔵や輸送には適し
ている。ボイラーなどで燃焼する短期間内、例えば１週
間以内に本発明のノニオン界面活性剤を用いた超重質油
エマルション燃料を製造すれば、未燃分の少ない優れた
燃料として使用することができる。

上記の(ｉ)〜(vii)で示される群から選ばれるHLB 14〜1
9のノニオン界面活性剤の作用は超重質油の粒子の界面
に吸着し、粒子が小さくなるのを助けると同時に、保護
作用によって、粒子の再凝集を妨げることである。

上記の(ｉ)〜(vii)で示される群から選ばれるHLB 14〜1
9のノニオン界面活性剤はそれぞれ２種以上を混合した
ものを使用しても良い。

超重質油の粘性は非常に高いため、一般に80℃以上の高
温で乳化してエマルション燃料を製造している。粘性が
高いほど高い温度で必要である。界面活性剤は水、油の
何れに添加しても良いが、水に添加した方が、取り扱い
は容易である。

エマルション燃料を製造するための機械的な手段として
は、効率の良い攪拌手段ならばどのような方法でも良い
し、２つ以上の方法の組み合わせでも良い。例えば、ラ
インミキサー、矢羽根タービン翼、プロペラ翼、ブルマ
ージン翼、バドル翼などである。

本発明で超重質油と呼んでいる油は高温に加温しないと
流動しない下記の油が含まれる。

(1) 石油系アスファルト類及びその油の混合物。

(2) 石油系アスファルト各種処理物、その中間製品、
残渣、及びそれらの油混合物。

(3) 高温で流動しない高流動点油あるいは原油。

(4) 石油系タールピッチ及びその油混合物。

(5) ビチューメン類（オリノコタール、アサバスカビ
チューメン）。

一般にナフテン系アスファルトは乳化が容易で、パラフ
ィン基油や混合基油に由来するアスファルトは乳化が難
しいと言われている。また、ナフテン系も揮発成分を十
分留出させて、重質留分が高いアスファルトでは乳化し
にくくなる。最近のアスファルトは揮発成分を十分に留
出させたものが多くなっているが、本発明のアスファル
トは従来の方法では長期間安定なエマルションを製造す
ることが困難なアスファルトを主な対象としている。

オリノコタールなどのビチューメン類は蒸気注入法など
で油を抽出しているが、この工程で前記の（ｉ）〜（vi
i）で示される群から選ばれるHLB 14〜19のノニオン界
面活性剤を用いることができる。また、抽出後、砂その
他の固体粒子を除いたり、脱塩した後、前記のHLB 14〜
19のノニオン界面活性剤を添加してエマルション燃料を
製造しても良い。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではない。

実施例１ 中東石油系アスファルト（針入度60〜80）、又はアサバ
スカビチューメン（軟化温度12.5℃、カナダ産）、水、
各種界面活性剤を合計量300ｇになるように所定量を秤
量し、800ml遠沈管に入れ、75℃に加温する。一定温度
に達した後、特殊機化工製、TKホモミキサー（低粘度攪
拌翼付）により攪拌し、エマルション燃料を調製し、60
℃の恒温槽に入れ、一定温度に達した後、粘度を測定し
た、エマルション燃料の一部は50℃で保温した後、取り
出して100メッシュの篩の通過量を測定した。粘度は芝
浦システム（株）製ビスメトロンVS−AI型，No.２，ロ
ーター60rpmで測定し、篩通過量は50℃の雰囲気で、φ7
0mmの100メッシュステンレス製篩に約10ｇの試料をの
せ、10分後の篩残量を測定し、算出した。

結果を表１と表２に示した。

総合評価はエマルションの粘度と篩の通過量の両者の結
果から判定した。◎＞○＞△＞×の順に良好である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】超重質油100重量部、水30〜80重量部、下
   記(ｉ)〜(vii)で示される群から選ばれるHLB（親水性親
   油性バランス）14〜19のノニオン界面活性剤0.05〜５重
   量部を混合乳化してなる超重質油エマルション燃料。 （ｉ）フェノール、クレゾール、ブチルフェノール、ノ
   ニルフェノール、ジノニルフェノール、ドデシルフェノ
   ール、パラクミルフェノール、ビスフェノールAなどの
   フェノール性水酸基を有する化合物のアルキレンオキシ
   ド付加物。ただし、アルキレンオキシドはエチレンオキ
   シド又は／及びプロピレンオキシド、ブチレンオキシ
   ド、スチレンオキシドである。 （ii）アルキルフェノール、フェノール、メタクレゾー
   ル、スチレン化フェノール、ベンジル化フェノールなど
   のフェノール性水酸基を有する化合物のホルマリン縮合
   物のアルキレンオキシド付加物。縮合度の平均は1.2〜1
   00、アルキレンオキシドはエチレンオキシド又は／及び
   プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキ
   シドである。 （iii）炭素数２〜50の一価の脂肪族アルコール及び／
   又は脂肪族アミンのアルキレンオキシド付加物。アルキ
   レンオキシドはエチレンオキシド又は／及びブロピレン
   オキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドであ
   る。 （iv）エチレンオキシドとプロピレンオキシド又は／及
   びブチレンオキシド、スチレンオキシドのブロック又は
   ランダム付加重合物。 （ｖ）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、ソルビトール、蔗糖、ポリグリセリン、
   エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピ
   レングリコール、ポリプロピレングリコールなどの多価
   アルコール、又はそれら多価アルコールと炭素数８〜18
   の脂肪酸とのエステルのアルキレンオキシド付加物。ア
   ルキレンオキシドはエチレンオキシド又は／及びプロピ
   レンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシドで
   ある。 （vi）エチレンジアミン、テトラエチレンジアミン、ポ
   リエチレンイミン（分子量600〜１万）などの複数個の
   活性水素を有する多価アミンのアルキレンオキシド付加
   物。アルキレンオキシドはエチレンオキシド又は／及び
   プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキ
   シドである。 （vii）トリグリセライド型油脂１モルと、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、
   ソルビトール、蔗糖、エチレングリコール、分子量1000
   以下のポリエチレングリコール、プロピレングリコー
   ル、分子量1000以下のポリプロピレングリコールからな
   る群から選ばれた１種又は２種以上の多価アルコール及
   び／又は水0.1〜５モルとの混合物に、アルキレンオキ
   シドを付加反応させた生成物。アルキレンオキシドはエ
   チレンオキシド又は／及びプロピレンオキシド、ブチレ
   ンオキシド、スチレンオキシドである。
2. 【請求項２】ノニオン界面活性剤が請求項１記載の(vi
   i)である請求項１記載の超重質油エマルション燃料。
3. 【請求項３】ノニオン界面活性剤が請求項１記載の(ｉ)
   である請求項１記載の超重質油エマルション燃料。
4. 【請求項４】ノニオン界面活性剤の添加量が超重質油10
   0重量部に対し、0.1〜１重量部である請求項１記載の超
   重質油エマルション燃料。
5. 【請求項５】ノニオン界面活性剤のHLBが15〜17である
   請求項１記載の超重質油エマルション燃料。