JPH07233381A

JPH07233381A - 重質油エマルジョン燃料組成物

Info

Publication number: JPH07233381A
Application number: JP2693094A
Authority: JP
Inventors: Sayuri Tamaoki; さゆり玉置; Masanori Iizuka; 正則飯塚; Takao Taniguchi; 高雄谷口; Katsuhiko Asamori; 勝彦朝守; Chuichi Yamashita; 忠一山下
Original assignee: Kao Corp; Nippon Oil Corp
Current assignee: Kao Corp; Eneos Corp
Priority date: 1994-02-24
Filing date: 1994-02-24
Publication date: 1995-09-05

Abstract

(57)【要約】【構成】 (A)重質油、 (B)水および (C)添加剤を混合
してなる重質油エマルジョン燃料であって、添加剤が以
下の条件(1) と (2)を満たすノニオン性界面活性剤を含
有することを特徴とする重質油エマルジョン燃料組成
物。条件(1):重量平均分子量 (MWw)／数平均分子量(MWn) ≧
1.2 条件(2):MWw が 900未満のものが占める割合；10〜60
重量％ MWw が 900〜2000のものが占める割合；10〜60重量％ MWw が2000を超えるものが占める割合；10〜60重量％【効果】低添加量においても微粒化が可能であり、燃
焼する際に未燃物の原因となる粗粒を大幅に低減でき
る。また、長期安定性に優れ、ノニオン性界面活性剤の
み使用し、低添加量の場合においても十分な安定性を示
す重質油エマルジョン燃料組成物が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は重質油エマルジョン燃料
組成物に関する。更に詳しくは、新しいノニオン性界面
活性剤を含有することを特徴とする、貯蔵安定性に優れ
た重質油エマルジョン燃料組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
エネルギー源として最も多量に使用されてきた石油が、
その埋蔵量の限界やそれに伴う価格の高騰が起こってお
り、石油代替エネルギーの開発が要請されている。この
ような背景から、新たな化石資源として、オイルサンド
やビチューメン、更に石油の蒸留残渣やアスファルト等
の重質油の燃料化が検討されている。

【０００３】しかしながら、これらの重質油は通常減圧
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、又、燃焼ボイラーの配管などの閉塞トラブルを起こ
しやすく、極めて使用しにくい燃料である。

【０００４】この欠点を解決すべく、特開平1-313593号
公報、特開平1-313594号公報、特開平1-185394号公報、
特開平3-97787 号公報、特開平1-313595号公報、特開平
1-249892号公報が知られているが、これらのエマルジョ
ン燃料では高価な界面活性剤の多量使用が不可欠であっ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は鋭意
研究の結果、重質油にブロードな分子量を持つことを特
徴とするノニオン性界面活性剤を用いて、界面活性剤を
少量使用することで、貯蔵安定性に優れた重油大腿燃料
を開発した。

【０００６】即ち本発明は、 (A)重質油、 (B)水および
(C)添加剤を混合してなる重質油エマルジョン燃料であ
って、添加剤が以下の条件(1) と (2)を満たすノニオン
性界面活性剤を含有することを特徴とする重質油エマル
ジョン燃料組成物に関する。

【０００７】条件(1):重量平均分子量 (MWw)／数平均分
子量(MWn) ≧1.2 条件(2):MWw が 900未満のものが占める割合；10〜60
重量％ MWw が 900〜2000のものが占める割合；10〜60重量％ MWw が2000を超えるものが占める割合；10〜60重量％本発明は、 (A)重質油、 (B)水および (C)添加剤からな
る水中油滴型のエマルジョン組成物であり、この組成物
は水に比較的近い粘度を示し、常温〜90℃の温度で十分
な霧化が可能で、ハンドリング性に優れる燃料である。
更に、長期間貯蔵してもエマルジョンの分離や分解の起
きない極めて安定性に優れた燃料組成物である。

【０００８】(A)重質油、 (B)水および (C)添加剤の組
成としては、(A) 重質油と (B)水との重量比が、 (A)/
(B)＝ 55/45〜85/15 であり、かつ (C)添加剤の添加量
が、 (A)＋(B) に対して0.01〜５重量％となる組成を有
することが好ましい。 (C)添加剤の添加量としては、0.
05〜１重量％が更に好ましい。

【０００９】本発明の重質油エマルジョン燃料組成物中
の (B)水の配合量は重要であり、水の配合量が少ない
と、界面活性剤の種類や使用量を最適化しても、乳化安
定性は良くならず流動性に劣るエマルジョンしか得られ
ない場合がある。また、水の配合量が多いと、燃料とし
ての発熱量が低下し直接燃焼が困難になる場合もあり回
避すべきである。

【００１０】(C)添加剤の添加量が、これより少ない添
加量では油分の乳化及び乳化安定性の発現が不充分であ
り、これより多い添加量では不経済であるばかりでな
く、乳化時の泡立ちや粒径制御が困難となり好ましくな
い。

【００１１】(C)添加剤としては、 MWwが 400〜5000、
MWw／MWn が 1.2以上であり、かつMWwが 900未満のもの
が占める割合が10〜60重量％、 MWwが 900〜2000のもの
が占める割合が10〜60重量％、 MWwが2000を超えるもの
が占める割合が10〜60重量％のブロードな分子量分布を
持つノニオン性界面活性剤が好ましく、更に好ましく
は、 MWwが 500〜3000、 MWw／MWn が 1.5以上であり、
かつ MWwが 900以下のものが占める割合が20〜40重量
％、 MWwが 900〜2000のものが占める割合が20〜40重量
％、 MWwが2000以上のものが占める割合が20〜40重量％
のブロードな分子量分布を持つノニオン性界面活性剤で
ある。尚、ノニオン性界面活性剤の分子量分布の測定
は、ゲル相クロマトグラフィーで行った。また、本発明
で用いるブロードな分子量分布を持つノニオン界面活性
剤は、狭い分子量分布を持つ数種をブレンドしてもよ
く、直接合成して作ってもよい。

【００１２】上記のノニオン性界面活性剤を添加剤とし
て混合することにより、貯蔵安定性に優れた重質油エマ
ルジョン燃料組成物が得られるが、上記のノニオン性界
面活性剤の他に、更にアニオン性界面活性剤、カチオン
性界面活性剤および両性界面活性剤の中から選ばれる１
種以上を含有する添加剤を混合することにより更に貯蔵
安定性に優れた重質油エマルジョン燃料組成物が得られ
る。また、必要に応じて安定剤として多価アルコール及
び／又は高分子安定剤を添加することにより、更に貯蔵
安定性に優れた重質油エマルジョン燃料組成物が得られ
る。

【００１３】ノニオン性界面活性剤に上記のその他の添
加剤を併用する場合は、ノニオン性界面活性剤／その他
の添加剤＝95／５〜30／70 (重量比) となるように配合
することが好ましい。

【００１４】本発明におけるノニオン性界面活性剤と
は、分子内にアルキレンオキシドの繰り返し構造を有す
るものである。アルキレンオキシドとしては、エチレン
オキシド、プロピレンオキシドおよびブチレンオキシド
が挙げられる。これらの中では、主にエチレンオキシド
が用いられるが、部分的にプロピレンオキシド又はブチ
レンオキシドとの混合も構わない。また、プロピレンや
ブチレンオキシドには種々の異性体が考えられるが、そ
れらのいずれでも構わないし、混合物でも構わない。付
加の方法は常法によって行われ、付加の形態はブロック
でもランダムでも構わない。以下に代表的な例を挙げ
る。

【００１５】＜ノニオン性界面活性剤＞（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。（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ムアルデヒ
ド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 〜100 、好ましくは２〜20である。) （iii)炭素数２〜50の一価の脂肪族アルコールのアルキ
レンオキシド付加物。（iv) 炭素数２〜50の一価の脂肪族アミンのアルキレン
オキシド付加物。（ｖ）アルキレンオキシドの付加重合物。（vi）多価アルコールのアルキレンオキシド付加物。（vii)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。 (viii)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。（ix) トリグリセライド型油脂１モルと、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。

【００１６】尚、上記(vi)、(vii) の多価アルコールと
しては、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、ショ糖、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等が例
示される。

【００１７】本発明におけるアニオン性界面活性剤とし
ては、以下のものが挙げられる。

【００１８】＜アニオン性界面活性剤＞（Ｉ) ナフタリン、アルキルナフタリン、アルキルフェ
ノール、アルキルベンゼンなどの芳香族環化合物のスル
ホン酸又はスルホン酸塩のホルムアルデヒド縮合物。好
ましくは、ホルムアルデヒドの平均縮合度は 1.2〜100
である。

【００１９】(II) リグニンスルホン酸、リグニンスル
ホン酸塩、その誘導体、リグニンスルホン酸とナフタリ
ン、アルキルナフタリンなどの芳香族化合物のスルホン
酸とのホルムアルデヒド縮合物及びその塩。好ましく
は、ホルムアルデヒドの平均縮合度は 1.2〜50である。

【００２０】(III)ポリスチレンスルホン酸又はその塩
及びスチレンスルホン酸と他の共重合性モノマーとの共
重合体とその塩。好ましくは、分子量は 500〜50万であ
る。

【００２１】(IV) ジシクロペンタジエンスルホン酸重
合物又はその塩。好ましくは、重合物の分子量は 500〜
50万である。

【００２２】(Ｖ) 無水マレイン酸又は／及び無水イタ
コン酸と他の共重合性モノマーとの共重合体とその酸及
び塩。好ましくは、分子量は 500〜50万である。

【００２３】(VI) 液状ポリブタジエンのマレイン化物
及びその塩。好ましくは、液状ポリブタジエンの分子量
は 500〜20万である。

【００２４】(VII)親水基を分子中に１個又は２個持
つ、次のアニオン界面活性剤。 (a) 炭素数４〜18のアルコールの硫酸エステル塩。 (b) 炭素数４〜18のアルカン、アルケン又は／及びアル
キルアリールスルホン酸又はその塩。 (c) 活性水素を分子中に１個以上持つ化合物のアルキレ
ンオキシド付加物の硫酸化物又はリン酸エステル化物及
びそれらの塩。 (d) 炭素数４〜22の飽和又は不飽和脂肪酸のエステルで
あるスルホコハク酸塩。 (e) アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸又はその
塩。アルキル基は炭素数８〜18のアルキル基である。 (f) ロジン酸又はその塩。ロジン酸と高級脂肪酸の混合
酸であるトール油混酸とその塩。 (g) 炭素数４〜18のアルカン又はアルケン脂肪酸とその
塩。 (h) 下記の一般式で表されるα−スルホ脂肪酸エステル
塩。

【００２５】

【化１】

【００２６】(但し、R₁は炭素数６〜22のアルキル基又
はアルケニル基、R₂は炭素数１〜22のアルキル基、M は
１価又は２価の金属原子、NH₄、有機アミン、n は１又
は２を表す。) 尚、（Ｉ）〜 (VII)の化合物について、塩としてはアン
モニウム、モノエタノールアミン、ジエタノールアミ
ン、トリエタノールアミン、トリエチルアミンなどの低
級アミン、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カル
シウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土類金属類であ
る。

【００２７】本発明において、カチオン性界面活性剤及
び両性界面活性剤としては以下のものが挙げられる。

【００２８】＜カチオン性界面活性剤及び両性界面活性
剤＞（Ｉ）炭素数４〜18のアルキル又は／及びアルケニルア
ミンを無機酸又は有機酸で中和したアルキル又は／及び
アルケニルアミン塩。

【００２９】（II）下記式 (１) 〜（３) で表される第
４級アンモニウム塩。

【００３０】

【化２】

【００３１】

【化３】

【００３２】

【化４】

【００３３】（III)次式で表されるアルキルベタイン。

【００３４】

【化５】

【００３５】（IV) 次式で表されるアルキルアミンオキ
サイド。

【００３６】

【化６】

【００３７】（Ｖ）次式で表されるアルキルアラニン。

【００３８】

【化７】

【００３９】（VI）次式（４）又は（５）で表されるポ
リアミート。

【００４０】

【化８】

【００４１】（VII)次式 (６) 又は (７) で表されるポ
リアミン塩。

【００４２】 RNHC₃H₆NHX' (６) RNH(C₃H₆NH)₂X' (７) （但し、R は前記と同じ意味を有し、X'は無機酸又は有
機酸である。）（VIII）次式で表されるイミダゾリン型両性界面活性
剤。

【００４３】

【化９】

【００４４】（IX）次式で表されるスルホベタイン型両
性界面活性剤。

【００４５】

【化１０】

【００４６】多価アルコールとしては、分子内に２個以
上の水酸基を有し水に溶解するものであればよく、例え
ばグリセリン、ポリグリセリン、エチレングリコール、
ジ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、オリゴ糖、ソルビトール、グルコー
ス等の単糖類及び多糖類である。

【００４７】高分子安定剤としては表１に示す分子量１
万以上の各種水溶性高分子が挙げられる

【００４８】

【表１】

【００４９】本発明で使用される高粘度重質油とは、常
温では流動性に乏しく高温に加熱しないと流動しない油
で、下記油が含まれる。

【００５０】(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、及びそれらの混合物 (3) 常温で流動しない高流動点油 (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、天然アスファルト、オリノコター
ルさらに限定するならば、常圧での沸点 340℃以上の成分
を90重量％以上含むものが好ましい。

【００５１】

【作用】本発明の効果出現の機構については明らかでは
ないが、ブロードな分子量分布を持つノニオン性界面活
性剤の低分子量域分子が界面張力低減の効果が大きく微
粒化能を発揮する。ただし、低分子量域分子は吸着した
際のエマルジョン粒子間の立体反発による安定性付与効
果に乏しい。高分子量域分子は親水性が大きいため、粒
子表面へ吸着して界面張力を低減する効果に乏しいが、
立体的反発による安定性付与効果に優れる。分子量分布
がブロードな場合には、このような二つの効果が相乗的
に発揮されるものと考えられ、このような効果が出現す
ると思われる。

【００５２】

【発明の効果】本発明のノニオン性界面活性剤を用いる
ことにより、その優れた微粒化効果により低添加量にお
いても微粒化が可能であり、燃焼する際に未燃物の原因
となる粗粒を大幅に低減できる。また、長期貯蔵安定性
に優れ、ノニオン性界面活性剤のみ使用し、低添加量の
場合においても十分な安定性を示す重質油エマルジョン
燃料組成物が得られた。

【００５３】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳述するが、本
発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
尚、以下の例における％は重量％である。

【００５４】実施例１アラビアンライト原油から抽出したアスファルト (比重
1.015 、粘度595cP/100 ℃、軟化点29℃、針入度370/25
℃)216ｇおよび表２に示す添加剤を溶解した水溶液84ｇ
を 800ml遠沈管に入れ、80℃の温度下にて、特殊機化工
業（株）製のTKホモミキサー (低粘度攪拌翼付き) を用
いてエマルジョンを調製した。攪拌翼の回転数は12,000
rpm とし、攪拌時間は１分とした。以後、一夜室温にて
放置冷却した後のエマルジョンについて、粒度、粗粒
量、貯蔵安定性を測定した。結果を表３に示す。

【００５５】尚、表２に示す添加剤として、ノニオン性
界面活性剤は花王（株）製エマルゲン 900番台を用い、
アニオン性界面活性剤は花王（株）製マイテイ150 を用
いた。また、ノニオン性界面活性剤のHLB は何れも16.4
となるように調製した。更に、水溶性高分子としては、
ダイセル（株）製CMC-1190を用いた。各ノニオン性界面
活性剤の分子量分布は、KF804L×2(昭和電工製) カラ
ム、THF 溶液でゲル相クロマトグラフィーを用いて測定
を行った。

【００５６】粒度、粗粒量、貯蔵安定性の測定方法は下
記の通りである。粒度；レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置 (
(株）堀場製作所製、LA700)により行った。平均粒径は
体積基準のメジアン径である。粗粒量；エマルジョンを 150メッシュに通し、以下の式
のようにメッシュ上の残量を粗粒量 (％) とした。

【００５７】

【数１】

【００５８】安定性；沈降試験管(100cc) を用い、静置
１ケ月後の状態を観察し、表面層への水分離を以下の基
準で評価した。 ◎：なし ○：少しあり(0.5〜２mm) △：少しあり (２〜３mm) ×：あり (３mm以上）

【００５９】

【表２】

【００６０】

【表３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者朝守勝彦和歌山県和歌山市園部1075−21 (72)発明者山下忠一横浜市中区千鳥町八番地日本石油株式会社中央技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 (A)重質油、 (B)水および (C)添加剤を
混合してなる重質油エマルジョン燃料であって、添加剤
が以下の条件(1) と (2)を満たすノニオン性界面活性剤
を含有することを特徴とする重質油エマルジョン燃料組
成物。条件(1):重量平均分子量 (MWw)／数平均分子量(MWn) ≧
1.2 条件(2):MWw が 900未満のものが占める割合；10〜60
重量％ MWw が 900〜2000のものが占める割合；10〜60重量％ MWw が2000を超えるものが占める割合；10〜60重量％
【請求項２】 (A)重質油と (B)水との重量比が、(A)/
(B)＝55/45〜85/15であり、かつ (C)添加剤の添加量
が、 (A)＋(B) に対して0.01〜５重量％となる組成を有
する請求項１記載の重質油エマルジョン燃料組成物。
【請求項３】添加剤が更にアニオン性界面活性剤、カ
チオン性界面活性剤、および両性界面活性剤の中から選
ばれる１種以上を含有する請求項１又は２記載の重質油
エマルジョン燃料組成物。
【請求項４】添加剤が更に高分子安定剤を含有する請
求項１〜３の何れか１項に記載の重質油エマルジョン燃
料組成物。
【請求項５】高分子安定剤が分子量１万以上の水溶性
高分子である請求項４記載の重質油エマルジョン燃料組
成物。
【請求項６】重質油、水および添加剤を混合してなる
重質油エマルジョン燃料であって、添加剤が以下の条件
(1) と (2)を満たすノニオン性界面活性剤であることを
特徴とする重質油エマルジョン燃料組成物。条件(1):重量平均分子量 (MWw)／数平均分子量(MWn) ≧
1.2 条件(2):MWw が 900未満のものが占める割合；10〜60
重量％ MWw が 900〜2000のものが占める割合；10〜60重量％ MWw が2000を超えるものが占める割合；10〜60重量％