JPH0959656A - 高濃度アスファルト・水混合燃料用添加剤およびこの添加剤を用いた混合燃料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アスファルト・水エマルジョンの高濃度化が
可能とし、保存安定性の悪化を防止して、電力や一般産
業の分野において運用が可能とする。 【解決手段】 回転子５１と固定子６１を複数個有し、
回転子および固定子に細流路５３，６３が形成されてい
る乳化機内部の圧力を大気圧に対して加圧状態に保持
し、乳化機内にアスファルト、水および添加剤を供給し
て混合、乳化して高濃度アスファルト・水混合燃料を製
造する際に用いられる添加剤であって、ポリオキシエチ
レンフェノール等のノニオン界面活性剤とα−スルホ脂
肪酸アルキルエステル塩等のアニオン界面活性剤および
／またはポリスチレンスルホン酸塩等のアニオン性高分
子化合物を含有する高濃度アスファルト・水混合燃料用
添加剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高濃度アスファルト・
水混合燃料およびこの調製に用いる添加剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】オイルサンド油等の天然ビチューメンお
よび石油の精製工程から発生する石油アスファルトは、
資源的には中東、カナダ、メキシコ、ベネズエラ、中
国、ロシアなどに広く分布しており豊富な埋蔵量を有し
ている。アスファルトは、その防水性・耐衝撃性等の優
れた性質によりルーフィング・道路舗装用途等に用いら
れている。しかしアスファルトは、常温では固体または
半固体状であることより、常温での取り扱いが困難であ
った。

【０００３】アスファルトの常温での取り扱いを改良す
る手段として、舗装用途等では以前よりアスファルト乳
剤が用いられてきた。しかし従来のアスファルト乳剤
は、乳化性を向上させるために高付加価値のある灯油等
を用いてカットバックと呼ばれる低粘度化処理を行なっ
ており、カットバックを行なわずにアスファルト濃度を
高濃度配合にて乳化を行った場合は充分に乳化すること
ができなかった。一般的に乳化剤として知られているノ
ニオン界面活性剤を単独にて用いた場合、乳化温度が曇
点以上になりやすく乳化が困難であり、また仮に乳化で
きた場合でも、通常、原料アスファルトを１００℃以上
に加熱して流動性をもたせており、これを常圧にて乳化
した場合は水の沸騰が容易に発生し、界面活性剤を含有
することにより起泡が激しく乳化不良となり、このこと
が乳化物の取り扱いおよび貯蔵安定性を著しく低下させ
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】アスファルテンを大量
に含有する超重質油エマルジョン燃料分野での従来技術
としては、特開平１−３１３５９２号公報、特開平１−
３１３５９４号公報、特開平１−３１３５９５号公報、
特開平３−９７７８８号公報に報告されている。しか
し、特開平１−３１３５９２号公報では、書籍「界面活
性剤便覧 産業図書（株）」に記載されているように分
散安定化剤として一般的に広く知られているアニオン界
面活性剤を用いており、この汎用添加剤を単独にて用い
た場合では乳化が充分に行われず、この事がアスファル
ト粒子の沈降または上昇（クリーミング）およびハード
沈降物の生成という保存安定性の悪化につながり、アス
ファルト・水混合燃料としての要求性能を十分に満足す
ることは困難であった。

【０００５】また、特開平１−３１３５９４号公報、特
開平１−３１３５９５号公報、特開平３−９７７８８号
公報では、特開平１−３１３５９２号公報での問題点を
解決するべく、書籍「界面活性剤便覧 産業図書
（株）」に記載されているように乳化剤として一般的に
広く知られているノニオン界面活性剤を用いて乳化性を
改良すべく検討が行われている。これは書籍「新・界面
活性剤入門 三洋化成工業（株）」に記載されているよ
うに、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤を併用
することにより混合ミセルを形成させ、この事によりノ
ニオン界面活性剤の使用上の問題点となる曇点を消失さ
せる一般的な方法である。しかしこの方法では、ノニオ
ン界面活性剤の使用上の利点であるアスファルトとの親
和性を大きく低下させて乳化不良を引き起こす。このた
め、上部または下部に水層が発生し、また、アスファル
ト粒子の沈降ないしは上昇（クリーミング）およびハー
ド沈降物の生成という保存安定性の悪化につながり、ア
スファルト・水混合燃料としての要求性能を十分に満足
することは困難であった。

【０００６】一方、原料アスファルトの温度を１００℃
以下といった比較的低温で乳化を行った場合、水の沸騰
を防止することは困難ではないが、アスファルトが粘弾
性に富むことにより乳化は困難であった。これを解決す
るには低濃度アスファルト・水乳化物とするか、強機械
力の乳化機を用いなければならなかった。

【０００７】しかし、低濃度アスファルト水乳化物とし
た場合は、単位重量当たりの発熱量が充分ではないため
燃料として用いることができず、また、強機械力の乳化
機を用いた場合は剪断による発熱等による起泡やキャビ
デーションの発生による乳化不良、または乳化に多大な
電力を必要とする等の問題が発生し、低コストかつ取り
扱いが容易で貯蔵安定性に優れた高濃度アスファルト・
水乳化物を得ることは困難であった。

【０００８】一方、化石燃料資源の節約・有効利用の観
点から、重油に代わる燃料資源としてアスファルテンを
大量に含有するオリノコタール等の天然アスファルト、
石油アスファルトが注目されており、これらの燃料とし
ての有効利用のためにも高濃度アスファルト・水混合乳
剤の開発が望まれている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記のよう
な欠点のない高濃度なアスファルト・水混合燃料の調製
に用いられる添加剤、およびこれを用いた混合燃料を提
供することを目的として鋭意研究を重ねた結果、流動性
に優れ、上部における水層の発生、アスファルト粒子の
沈降（クリーミング）およびハード沈降物の生成が無い
という保存安定性に優れたアスファルト・水混合燃料を
得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１０】すなわち、本発明の高濃度アスファルト・
水混合燃料添加剤は、回転子と固定子とをそれぞれ複数
個有し、かつ回転子および／または固定子にスリット等
の細流路が形成されている乳化機内部の圧力を大気圧に
対して加圧状態に保持し、該乳化機内にアスファルト、
水および添加剤を供給し、回転子を回転させてこれら３
者を混合、乳化して高濃度アスファルト・水混合燃料を
製造する際に用いられる添加剤であって、該添加剤が、
ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤および／また
はアニオン性高分子化合物であり、かつ（ａ）ノニオン
界面活性剤と（ｂ）アニオン界面活性剤および／または
アニオン性高分子化合物を（ａ）／（ｂ）＝１／９９〜
５０／５０の範囲で添加することを特徴とする。

【００１１】また、本発明の高濃度アスファルト・水混
合燃料は、回転子と固定子をそれぞれ複数個有し、かつ
回転子および／または固定子に細流路が形成されている
乳化機内部の圧力を大気圧に対して加圧状態に保持し、
該乳化機内にアスファルト、水および添加剤を供給し、
回転子を回転させてこれら３者を混合、乳化して製造さ
れる高濃度アスファルト・水混合燃料であって、該添加
剤が、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤および
／またはアニオン性高分子化合物であり、かつ（ａ）ノ
ニオン界面活性剤と（ｂ）アニオン界面活性剤および／
またはアニオン性高分子化合物を（ａ）／（ｂ）＝１／
９９〜５０／５０の範囲で添加することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施態様】本発明で用いられるノニオン界面活
性剤の具体例としては、以下の（Ａ）〜（Ｊ）に示すも
のが挙げられる。 （Ａ）高級アルコールアルキレンオキサイド付加物およ
びアルキルフェノールアルキレンオキサイド付加物。 高級アルコールとしては例えばヤシ油還元アルコール、
牛脂還元アルコール、抹香アルコール等の天然アルコー
ルおよびチーグラーアルコール、オキソアルコール、セ
カンダリーアルコール等の合成アルコールが挙げられ
る。また高級アルコールとしてはラウリルアルコール、
セチルアルコール、オレイルアルコール等の分留した単
一組成物でもよい。アルキルフェノールとしてはノニル
フェノール、ドデシルフェノール、オクチルフェノー
ル、クレゾール、ジノニルフェノール、ブチルフェノー
ル等が挙げられる。またアルキル基は分岐でもよいし直
鎖でもよい。アルキレンオキサイドとしてはエチレンオ
キサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイ
ド、スチレンオキサイドが単独で付加してもよいし、２
種以上混合して付加してもよい。

【００１３】（Ｂ）脂肪酸アルキレンオキサイド付加
物。 例えばポリオキシエチレンラウリン酸エステル、ポリオ
キシエチレンミリスチン酸エステル、ポリオキシエチレ
ンパルミチン酸エステル、ポリオキシエチレンステアリ
ン酸エステル、ポリオキシエチレンオレイン酸エステ
ル、ポリオキシエチレンヒドロキシステアリン酸エステ
ル、ポリオキシエチレン−９，１０ジヒドロキシステア
リン酸エステル、ポリオキシエチレンフェニルステアリ
ン酸エステル、ポリオキシエチレン−ｏ−キシリルステ
アリン酸エステル等が挙げられる。またこれらはモノエ
ステル型でもよいしジエステル型でもよい。アルキレン
オキサイドとしてはエチレンオキサイド、プロピレンオ
キサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイドが
単独で付加してもよいし、２種以上混合して付加しても
よい。

【００１４】（Ｃ）高級脂肪族アミンおよび脂肪族アミ
ドのアルキレンオキサイド付加物。 例えば高級脂肪族アミンのエチレンオキサイド付加物と
してはポリオキシエチレンラウリルアミン、ポリオキシ
エチレンステアリルアミン等が挙げられる。また脂肪族
アミドのエチレンオキサイド付加物としてはポリオキシ
エチレンラウリルアミド、ポリオキシエチレンオレイル
アミド等が挙げられる。アルキレンオキサイドとしては
エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレン
オキサイド、スチレンオキサイドが単独で付加してもよ
いし、２種以上混合して付加してもよい。

【００１５】（Ｄ）ポリアルキレングリコールエチレン
オキサイド付加物。 例えばポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロ
ック付加物またはランダム付加物が挙げられる。アルキ
レン基はプロピレン基、ブチレン基またはスチレンであ
り、これらが単独でポリオキシアルキレングリコールを
形成してもよいし、混成してポリアルキレングリコール
を形成してもよい。

【００１６】（Ｅ）グリセリンまたはペンタエリスリッ
トの脂肪酸エステルアルキレンオキサイド付加物。 例えばグリセリンの脂肪酸エステルエチレンオキサイド
付加物としてはポリオキシエチレングリセリンラウリン
酸モノエステル、ポリオキシエチレングリセリンパルミ
チン酸モノエステル等が挙げられる。またペンタエリス
リットの脂肪酸エステルエチレンオキサイド付加物とし
てはポリオキシエチレンペンタエリスリットステアリン
酸モノエステル、ポリオキシエチレンペンタエリスリッ
ト牛脂脂肪酸モノエステル等が挙げられる。またこれら
はモノエステル型ではなくジエステル型でもよい。アル
キレンオキサイドとしてはエチレンオキサイド、プロピ
レンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサ
イドが単独で付加してもよいし、２種以上混合して付加
してもよい。

【００１７】（Ｆ）ソルビットまたはソルビタンの脂肪
酸エステル、またはそのアルキレンオキサイド付加物。 例えばソルビタンラウリン酸モノエステルまたはそのエ
チレンオキサイド付加物、ソルビタンパルミチン酸モノ
エステルまたはそのエチレンオキサイド付加物、ソルビ
タンステアリン酸モノエステルまたはそのエチレンオキ
サイド付加物、ソルビタンステアリン酸トリエステルま
たはそのエチレンオキサイド付加物、ソルビタンオレイ
ン酸モノエステルまたはそのエチレンオキサイド付加
物、ソルビタンオレイン酸トリエステルまたはそのエチ
レンオキサイド付加物等が挙げられる。アルキレンオキ
サイドとしてはエチレンオキサイド、プロピレンオキサ
イド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイドが単独
で付加してもよいし、２種以上混合して付加してもよ
い。

【００１８】（Ｇ）砂糖またはしょ糖の脂肪酸エステ
ル。 例えば砂糖またはしょ糖のラウリン酸モノエステル、ミ
リスチン酸モノエステル、パルミチン酸モノエステル、
オレイン酸モノエステル、ステアリン酸モノエステル等
が挙げられる。

【００１９】（Ｈ）脂肪酸アルカノールアミド。 ラウリン酸、ラウリン酸メチル等の脂肪酸とモノエタノ
ールアミン、ジエタノールアミン、モノイソプロパノー
ルアミン等のアルカノールアミンの縮合物である脂肪酸
アルカノールアミドとしては、例えばラウリン酸モノエ
タノールアミド、ラウリン酸ジエタノールアミド、ヤシ
油脂肪酸ジエタノールアミド、ラウリン酸モノイソプロ
パノールアミド等が挙げられる。また、これらは脂肪酸
とアルカノールアミンのモル比が１：１である１：１型
脂肪酸アルカノールアミドでもよいし、モル比が１：２
である１：２型脂肪酸アルカノールアミドでもよい。

【００２０】（Ｉ）高級脂肪族アミンまたは多価アミン
のアルキレンオキサイド付加物。 例えばエチレンジアミン、テトラエチレンジアミン、ポ
リエチレンイミン等のエチレンオキサイド付加物が挙げ
られる。アルキレンオキサイドとしてはエチレンオキサ
イド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、ス
チレンオキサイドが単独で付加してもよいし、混合して
付加してもよい。

【００２１】（Ｊ）アルキルフェノール等の芳香環を有
する化合物をホルマリン等のアルデヒドで縮合した化合
物のアルキレンオキサイド付加物。 上記非イオン界面活性剤のアルキレンオキサイド付加モ
ル数は任意の値でかまわないが、ＨＬＢ値が１０〜２０
の範囲のものが好適である。より好ましくはＨＬＢ値が
１３〜２０のものである。本発明で用いられるアニオン
界面活性剤の具体例としては、以下の（ａ）〜（ｈ）に
示すものが挙げられる。 （ａ）下記化２の一般式（Ｉ）または（II）ないしは
（III） で表わされるα−スルホ脂肪酸エステル塩およ
びその誘導体。

【００２２】

【化２】 （Ｒ¹，Ｒ⁴：炭素数６〜２２のアルキル基またはアルケ
ニル基、 Ｒ² ：炭素数１〜２２のアルキル基またはアルケニル
基、 Ｒ³ ：水素または炭素数１〜２２のアルキルないしアル
ケニル基、 Ａ：炭素数２〜４のアルキレン基、 ｎ：１〜５０ Ｍ：対イオン）

【００２３】（ｂ）アルキル、アルケニルまたはアルキ
ルアリールスルホン酸塩。 アルキル、アルケニルまたはアルキルアリール基の炭素
数は４〜２２の範囲が好適であり、より好ましくは炭素
数が６〜１８の範囲のものである。 （ｃ）飽和または不飽和の脂肪酸塩。 炭素数は４〜２２の範囲が好適であり、より好ましくは
炭素数が６〜１８の範囲のものである。

【００２４】（ｄ）アルキルまたはアルケニル硫酸エス
テル塩。 アルキルまたはアルケニル基の炭素数は４〜２２の範囲
が好適であり、より好ましくは炭素数が６〜１８の範囲
のものである。 （ｅ）ポリオキシアルキレンアルキルもしくはアルキル
フェニルエーテル硫酸エステル塩またはスルホン酸塩。

【００２５】アルキルまたはアルケニル基の炭素数は４
〜２２の範囲が好適であり、より好ましくは炭素数が６
〜１８の範囲のものである。また、エチレンオキシド、
プロピレンオキシド等のアルキレンオキシドの平均付加
モル数は１〜５０の範囲が好適であり、より好ましくは
１〜３０の範囲のものである。

【００２６】（ｆ）アルキルジフェニルエーテルジスル
ホン酸塩。 アルキルまたはアルケニル基の炭素数は４〜２２の範囲
が好適であり、より好ましくは炭素数が６〜１８の範囲
のものである。 （ｇ）アルファオレフィンスルホン酸塩。 炭素数は４〜２２の範囲が好適であり、より好ましくは
炭素数が６〜１８の範囲である。

【００２７】（ｈ）アルキルまたはアルケニルスルホコ
ハク酸エステル塩。 アルキルまたはアルケニル基の炭素数は４〜２２の範囲
が好適であり、より好ましくは炭素数が６〜１８の範囲
である。

【００２８】本発明で用いられるアニオン性高分子化合
物の具体例としては、以下の（ｉ）〜（ｐ）に示すもの
が挙げられる。 （ｉ）リグニンスルホン酸塩。 （ｊ）ロジン酸塩。 （ｋ）ポリスチレンスルホン酸塩。 （ｌ）ポリアクリル酸塩。 重量平均分子量（以下Ｍｗと表記）としては、５，００
０〜１００万が好適であり、より好ましくは１万〜５０
万のものである。

【００２９】（ｍ）ナフタリン、アルキルナフタリン、
アルキルフェノール等の芳香族環化合物のホルマリンア
ルデヒド縮合物スルホン酸塩。 平均縮合度として２〜１００が好適であり、より好まし
くは２〜５０のものである。 （ｎ）無水マレイン酸または無水イタコン酸と共重合性
モノマーとの共重合体の塩。 （ｏ）ジシクロペンタジエンスルホン酸（共重合体）
塩。 （ｐ）液状ポリブタジエンのマレイン化物塩。

【００３０】アニオン界面活性剤、アニオン性高分子化
合物における対イオン（塩）としては、ナトリウム、カ
リウム等のアルカリ金属；カルシウム、マグネシウム等
のアルカリ土類金属；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等の
アミン塩が好適であり、好ましくはナトリウム、カリウ
ム、マグネシウム、カルシウム、アンモニウム、アルカ
ノールアミンの水溶性塩である。

【００３１】本発明で用いるアスファルトは、オイルサ
ンド油等の天然ビチューメンおよび石油の精製工程から
発生する石油アスファルト等の常温ではポンプ輸送の困
難な重質油である。詳しくは５０℃における動粘度が５
００ｃＳｔ以上のものが好適である。好ましくは動粘度
が５００ｃＳｔ未満となる温度が７０℃以上のものが適
しており、より好ましくは動粘度が５００ｃＳｔ未満と
なる温度が１００℃以上のものである。

【００３２】動粘度がこの範囲未満では流動性を確保す
る手段として乳化物とする必要性がなく、また代表的な
乳化機と代表的な乳化剤を用いて乳化物を調整すること
が比較的容易である。本発明の高濃度アスファルト・水
混合燃料において、アスファルト濃度は以下の表１の範
囲とすることが望ましい。

【００３３】

【表１】 表１：配合量 通常範囲 好ましい範囲 最適範囲 アスファルト 60〜85重量部 70〜85重量部 70〜80重量部 水 15〜40重量部 15〜30重量部 20〜30重量部

【００３４】水４０重量部に対してアスファルト量が６
０重量部未満となると燃料としての燃焼カロリーが十分
でなく、一方、水１５重量部に対してアスファルトが８
５重量部を超えると、アスファルトが連続相となり流動
性を損なうおそれがある。

【００３５】本発明に用いるノニオン界面活性剤は、ア
スファルトと水の総量１００重量部に対して０．０１〜
５重量部が好適であり、好ましくは０．０１〜２重量
部、より好ましくは０．０５〜２重量部である。この添
加量が０．０１重量部未満となると乳化が充分に行なわ
れず、水とアスファルトが分離したり、アスファルトが
連続相となり流動性を損なう恐れがある。一方、添加量
が５重量部より多いと、燃焼カロリー当たりのコストが
非常にかかり現実的ではない。

【００３６】また、本発明におけるアニオン界面活性剤
および／またはアニオン性高分子化合物の総添加量は、
原料アスファルトと水の総量１００重量部に対して０．
０１〜５重量部が好適であり、好ましくは０．０１〜２
重量部、より好ましくは０．０５〜２重量部である。こ
の範囲よりアニオン界面活性剤および／またはアニオン
性高分子化合物が多いと、燃焼カロリー当たりのコスト
が非常にかかり現実的ではない。一方、この範囲よりア
ニオン界面活性剤および／またはアニオン性高分子化合
物が少ないと上部に水層が発生し、あるいは上層部と下
層部の濃度差が発生するという保存安定性の悪化が生じ
る。

【００３７】ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性
剤、アニオン性高分子化合物は併用して添加され、
（ａ）ノニオン界面活性剤と（ｂ）アニオン界面活性
剤、アニオン性高分子化合物は（ａ）／（ｂ）＝１／９
９〜５０／５０の範囲で添加することが好ましく、より
好ましくは１０／９０〜５０／５０の範囲である。配合
比率がこの範囲を外れると、乳化性の不良、流動性の低
下、保存安定性の悪化が生じる。なお、上記添加剤の性
能を損なわない範囲で、他の添加剤、例えば水溶性高分
子、カチオン界面活性剤等を併用することもできる。

【００３８】本発明では、回転子と固定子とを有する乳
化機内部の圧力を、大気圧に対して加圧状態に保持した
乳化機内に前述のアスファルト、水および添加剤を混合
し、回転子を回転させてこれら３者を混合、乳化して高
濃度アスファルト・水混合燃料とする。

【００３９】また、上記の乳化機においては、固定子と
回転子とは複数配置し、さらに固定子および／または回
転子を内周側から外周側に貫通するスリット等の細流路
を形成することが重要である。

【００４０】固定子および回転子を有する乳化機内部の
圧力を大気圧以上に加圧して乳化することは重要であ
り、これによって初めて貯蔵安定性に優れた高濃度・水
アスファルト混合燃料が得られる。好ましくは、乳化時
の乳化機内部を大気圧に対して０．５ｋｇ／ｃｍ² 以上
加圧すること（０．５ｋｇ／ｃｍ² Ｇとすること）が好
適であり、好ましくは２ｋｇ／ｃｍ² 以上、より好まし
くは３ｋｇ／ｃｍ² 以上大気圧に対して加圧することが
適している。上限は乳化機の耐久性および製造ラインの
耐圧性能により異なるが、大気圧に対して１０ｋｇ／ｃ
ｍ² 以下とすることが好ましい。

【００４１】本発明におけるアスファルト・水混合燃料
は、固定子および回転子を複数個有するラインミキサー
やホモミキサータイプの一般的な乳化または撹拌装置を
用いて製造可能であるが、好ましくはホモジナイザーや
コロイドミルタイプの高剪断型装置を用いる。具体的に
はハイビスラインミキサー、ホモミックラインミル、パ
イプラインホモミキサー、ハイラインミル（以上、特殊
機化工業）、マイルダー（荏原製作所）、キャビトロン
（ユーロテック）があげられる。

【００４２】一方、高圧式ホモジナイザーのように回転
子を有しない乳化機を用いた場合は、内部圧力を高めて
も貯蔵安定性が改善されない。図１は本発明の製造フロ
ー図である。

【００４３】アスファルトおよび添加剤水溶液が、それ
ぞれポンプ１１、圧力計１３およびポンプ２１、圧力計
２３を経て圧送され、乳化機に供給される。そして、乳
化機で均一混合して乳化されたエマルジョンは圧力計３
１および冷却管を経て回収され、高濃度アスファルト・
水混合燃料が得られる。このとき系内で負圧でないこと
が圧力計１１および圧力計２１にて確認される。本発明
における乳化機内部の圧力は圧力計３１にて確認でき
る。乳化機内部の圧力調整として調圧弁やニードル弁ま
たはボールバルブ等を乳化機以降に設置してもかまわな
い。また、アスファルトと添加剤水溶液の逆流防止、圧
力調整、流量調整等のためにポンプ１１またはポンプ２
１以降に逆止弁等を設置してもかまわない。

【００４４】本発明のアスファルト・水混合燃料の製造
におけるアスファルトおよび水の温度は、それぞれが流
動可能な温度に加熱することが好ましい。アスファルト
温度は好ましくは動粘度が１，０００ｃＳｔ未満となる
温度、より好ましくは５００ｃＳｔ以下となる温度であ
る。水または／かつ添加剤の温度は好ましくは２０℃以
上、より好ましくは４０℃以上である。

【００４５】図２、図３は、本発明で用いられる乳化機
の構造を示す一例であり、スリットを有する回転子と固
定子とを同軸軸上に複数有する場合を示している。ここ
で、図２は、キャビトロン（商品名）の縦断面図であ
り、図３は図２の線Ａ−Ａに沿った一部切欠き断面図で
ある。

【００４６】乳化機のハウジング４１には、供給管４３
および排出管４５が接続されている。また、ハウジング
４１の内部には、その基部から突設した複数の固定子５
１が同軸円状に内周側から外周側に３列設けられてお
り、同軸円状の各固定子は部分的に切除されており、こ
の切除部が固定子スリット５３を形成している。

【００４７】一方、駆動軸６５を有する回転子基部から
も複数の回転子６１が内周側から外周側に４列、固定子
５１と噛み合うようにして突設されている。この同軸円
状の回転子６１もまた、部分的に切除されており、この
切除部が回転子スリット６３を形成している。

【００４８】供給管４３から処理対象混合液であるアス
ファルトおよび添加剤水溶液を供給するとともに、駆動
軸６５を回転させて回転子６１を回転させると、混合液
が乳化されて、エマルジョン化されたアスファルト・水
混合燃料が排出管４５から排出される。なお、図２、図
３中の矢印は、液の流れおよび回転子６１の回転方向を
示す。

【００４９】このとき混合液は、同心円状の回転子６１
の高速回転による遠心力により大きな流動力が付与さ
れ、回転子６１と固定子５１とによるズリ応力、高周波
レベルの圧力変化、スリット５３，６３通過時の処理混
合液の一時封じ込み→開放による圧力変化作用などを受
けて均一化され、本発明の添加剤による貯蔵安定効果が
いっそう助長されるものと考えられる。

【００５０】

【発明の効果】本発明によれば、回転子を有する乳化機
内部の圧力を大気圧に対して加圧状態に保持して乳化し
高濃度アスファルト・水混合燃料を製造するに際して、
特定の添加剤を用いることにより、水の沸騰防止による
乳化作用の改善と本発明の添加剤の特性が相俟って、ア
スファルト・水エマルジョンの高濃度化が可能となり、
得られるアスファルト・水混合燃料は従来品の如きアス
ファルト粒子のクリーミングという保存安定性の悪化が
観察されず、電力や一般産業の分野において運用が可能
となる。

【００５１】

【実施例】使用した原料アスファルトは後記の表２およ
び表３に示した。また、使用した添加剤の内容は表４お
よび表５に示した。乳化機として回転式ホモジナイザー
タイプである同軸上に回転子と固定子を交互に配置する
キャビトロンＣＤ１０１０型（ユーロテック）を用い
て、原料アスファルトおよび添加剤水溶液をそれぞれ独
立したポンプにて供給し、エマルジョン換算で４００ｋ
ｇ毎時の処理量をワンスルー・ワンパスにて乳化を行っ
た。

【００５２】処理物は回転軸側より円周方向に流れ、最
外側の回転子の周速を４４ｍ毎秒にて実施した。回転子
と固定子は回転軸側より回転子（Ｉ）、固定子（Ｉ）と
呼称した回転子と固定子のスリット（溝）幅およびスリ
ット数を表６に示す。なお製造フローは図１に示した通
りである。

【００５３】また、乳化機の基本的構造は図２、図３に
示した。比較例は大気圧雰囲気下にて実施する以外、同
様の操作を行った。条件を表７に示す。また、乳化機と
して回転子と固定子を各１個有するホモミキサータイプ
であるＴＫホモミキサーマークＩＩ（特殊機化工業）を
用いて、５００ｍｌ容量の遠沈管にアスファルトと水お
よび添加剤をエマルジョン換算で４００ｇ仕込み、比較
例は大気圧との相対圧力にて１ｋｇ／ｃｍ² の加圧雰囲
気下（１ｋｇ／ｃｍ² Ｇ）のオートクレープ内で７，０
００ｒｐｍにて３０分間乳化を行った。条件を表７に示
す。

【００５４】さらに乳化機として、高圧式ホモジナイザ
ータイプであり回転子を有しないゴーリンホモジナイザ
ー１５Ｍ−８ＴＡ型（日本精機作製所）を用いて原料ア
スファルトおよび添加剤水溶液をそれぞれ独立したポン
プにて供給し、エマルジョン換算で６０ｋｇ毎時の処理
量でワンスルー・ワンパスにて乳化を行った。圧力条件
は大気圧との相対圧力にて５００ｋｇ／ｃｍ² 、背圧で
ある第二段圧力を５０ｋｇ／ｃｍ² として乳化操作を行
った。条件を表７に示す。

【００５５】

【表２】 表２：天然アスファルトの性状 原料アスファルト 原料Ｎｏ．１ 項目 比重（ＡＰＩ比重） ８．７ 動粘度（ｃＳｔ ａｔ５０℃） ８，０００ 流動点（℃） ２５ アスファルテン分（ｗｔ％） ２５

【００５６】

【表３】 表３：石油アスファルトの性状 原料アスファルト 原料Ｎｏ．２ 原料Ｎｏ．３ 項目 アスファルトの種類 中東系ストレートアスファルト 引火点(℃;JIS K 2265) ３５８ ３４６ 針入度(at 25℃;JIS K 2207) ７１ ６８ 三塩化エタン可溶分(重量%;JIS K 2207) ９９．９ ９９．９ 軟化点(℃;JIS K 2207) ４６．５ ４６．５ 密度(g/cm at 15℃;JIS K 2249) １．０３ １．０３ 動粘度(cSt at 120℃;JIS K 2207) １００７ ８７６ 動粘度(cSt at 140℃;JIS K 2207) ３５８ ３１８

【００５７】

【表４】 表４：添加剤の性状 記号 添加剤の種類 添−Ａ ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＨＬＢ＝１４．７） 添−Ｂ ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル（ＨＬＢ＝１８．２） 添−Ｃ ラウリルアミンエチレンオキサイド付加物 （エチレンオキサイド１５モル付加） 添−Ｄ オレイルアミドエチレンオキサイド付加物 （エチレンオキサイド５０モル付加） 添−Ｅ Ｎ−ラウリルトリメチレンジアミンエチレンオキサイド付加物 （エチレンオキサイド１５モル付加） 添−Ｆ ステアリン酸エチレンオキサイド（１０モル）付加物 添−Ｇ ポリオキシプロピレンポリオキシエチレンブロックコポリマー（Ｐ ＰＧ Ｍｗ＝６０００，ＰＥＧ Ｍｗ＝４０００） 添−Ｈ ペンタエリスリットのラウリン酸エステルのエチレンオキサイド５ ０モル付加物 添−Ｉ ソルビタンパルミチン酸エステル 添−Ｊ ショ糖ラウリン酸エステル 添−Ｋ ヤシ油脂肪酸アミドエチレンオキサイド２モル付加物 添−Ｌ ノニルフェノールホルマリン縮合物のアルキレンオキシド付加物 （縮合度＝１０，平均付加モル数１５）

【００５８】

【表５】 表５：添加剤の性状 記号 添加剤の種類 添−ａ α−スルホラウリン酸メチルエステルＮａ塩 添−ｂ α−スルホヤシ脂肪酸ポリエチレングリコールエステルＮａ塩 （ポリエチレングリコール分子量400;一般式(II)の化合物) 添−ｃ ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル硫酸エステルＮａ塩 （エチレンオキサイド２２モル付加） 添−ｄ ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルＮａ塩 （エチレンオキサイド９モル付加） 添−ｅ ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル硫酸エステルＮａ塩 （エチレンオキサイド３モル付加） 添−ｆ ドデシルベンゼンスルホン酸Ｎａ塩 添−ｇ 牛脂脂肪酸Ｎａ塩 添−ｈ ラウリル硫酸Ｎａ塩 添−ｉ ポリオキシエチレン（２モル）ノニルフェニルエーテルスルホン酸 Ｎａ塩 添−ｊ ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸Ｎａ塩 添−ｋ Ｃ₁₄α−オレフィンスルホン酸Ｎａ塩 添−ｌ ジオクチルスルホコハク酸Ｎａ塩 添−ｍ リグニンスルホン酸Ｎａ塩（Ｍｗ５０００） 添−ｎ ロジン酸塩 添−ｏ ポリスチレンスルホン酸Ｎａ（Ｍｗ１５０００） 添−ｐ ポリアクリル酸Ｎａ（Ｍｗ８０００） 添−ｑ ナフタレンスルホン酸Ｎａホルマリン縮合物（Ｍｗ５０００） 添−ｒ スチレン−無水マレイン酸コポリマー（Ｍｗ３０００） 添−ｓ ジシクロペンタジエンスルホン酸Ｎａ 添−ｔ 液状ブタジエンのマレイン化物Ｎａ（Ｍｗ１５００）

【００５９】

【表６】 表６：回転子および固定子の性状 呼称 スリット幅（mm） スリット数（本） 回転子（Ｉ） ３．０ １２ 固定子（Ｉ） ２．０ ２４ 回転子（II） １．６ ２８ 固定子（II） １．２ ３４ 回転子（III） １．０ ４４ 固定子（III） ０．６ ７２ 固定子（IV） ０．６ ７２

【００６０】

【表７】 表７：乳化の条件 相対圧力 AS温度 添加剤水溶液温度 記号 乳化機 (Kg/cm²G) （℃） （℃） 実施例 条-1 回転式ホモジナイザー ４ １５０ ６０ 条-2 回転式ホモジナイザー ４ １２０ ５０ 比較例 条-3 回転式ホモジナイザー ０ １５０ ６０ 条-4 回転式ホモジナイザー ０ １２０ ５０ 条-5 ホモミキサー １ １５０ ６０ 条-6 高圧式ホモジナイザー ５００ １５０ ６０ ＡＳ：アスファルト

【００６１】評価方法および判定基準は以下のとおりで
ある。後記の表８に示した本発明の実施例においては、
いずれもアスファルト粒子の水分散体であるアスファル
ト・水混合燃料が得られた。また、比較例の結果につい
ては、後記表９に示した。

【００６２】［乳化性］目開き１５０μｍ、線径１０４
μｍのＪＩＳに準拠したふるい（内径７５ｍｍφ）およ
び目開き３２μｍ、線径２６μｍのＪＩＳに準拠したふ
るい（内径１００ｍｍφ）を用いてふるい分け試験を行
った。室温に調温したエマルジョンを１０ｇ秤量し水に
て十分に洗浄した後に水分を蒸発させてふるい上残留量
を秤量し、秤量したエマルジョンに対するふるい通過率
を算出した。 ◎：目開き３２μｍのふるい通過率９９ｗｔ％以上 ○：目開き１５０μｍのふるい通過率９９ｗｔ％以上 △：目開き１５０μｍのふるい通過率９０ｗｔ％以上 ×：目開き１５０μｍのふるい通過率９０ｗｔ％未満

【００６３】［流動性］ハーケ動粘度測定器を用いて２
５℃にて１００ｓｅｃ^-1ｄｏｗｎの粘度を測定し評価し
た。 ◎：非常に良好（５００ｍＰａ・ｓ未満） ○：良好（１０００ｍＰａ・ｓ未満） ×：不良（１０００ｍＰａ・ｓ以上）

【００６４】［貯蔵安定性］ＪＩＳ Ｋ ２２０８「貯
蔵安定性」に準拠し試験を行った。ＪＩＳ規格のシリン
ダーに試料を約２５０ｍｌ取り、室温でに５日間静置
し、上層部と下層部のアスファルト濃度差、および天然
アスファルトを使用した試料については下層部、石油ア
スファルトを使用した試料については上層部の状態観察
を行った。

【００６５】アスファルト濃度差は、ＪＩＳ法に準拠し
上層部と下層部をそれぞれ排出し、そのアスファルト濃
度の差を以下の基準で評価した。 ◎：非常に良好（１重量％未満） ○：良好（５重量％未満） ×：不良（５重量％以上） ××：排出せず

【００６６】また、上層部または下層部の観察は目視に
て水層の発生を観察し、以下の基準で評価した。 ◎：非常に良好（水層無し） ○：良好（水層の高さ２ｍｍ未満） △：やや良好（水層の高さ５ｍｍ未満） ×：不良（水層の高さ５ｍｍ以上）

【００６７】［総合評価］ ◎：非常に良好（合格） ○：良好（合格） ×：製造直後ならば使用可（不合格） ××：極めて不良（不合格）

【００６８】

【表８】 表８：実施例 添加剤 添加量 ＡＳ 貯蔵安定性 添加剤 (重量部) 原料 濃度 乳化 乳化 流動 判 定 No 成 分 (対ＥＭ) ＡＳ (重量部) 条件 性 性 濃度差 水層 総合 1 添−Ａ 0.2 No.2 73 条-1 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 添−ｂ 0.4 2 添−Ｂ 0.1 No.3 73 条-2 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 添−ｄ 0.5 3 添−Ｃ 0.3 No.3 73 条-1 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 添−ａ 0.3 4 添−Ｄ 0.1 No.1 73 条-2 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 添−ｅ 0.5 5 添−Ｅ 0.2 No.3 73 条-1 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎ 添−ｃ 0.4 ＥＭ：エマルジョン ＡＳ：アスファルト 条−１において、添Ｆ〜Ｌ（０．２部）の各々と添ｆ〜
ｔ（０．４部）の各々とをそれぞれ組合せて試験した結
果、いずれも良好な結果が得られた。

【００６９】

【表９】 表９：比較例 添加剤 添加量 ＡＳ 貯蔵安定性 添加剤 (重量部) 原料 濃度 乳化 乳化 流動 判 定 No 成 分 (対ＥＭ) ＡＳ (重量部) 条件 性 性 濃度差 水層 総合 1 添−Ａ 0.6 No.3 73 条-2 × × ×× × ×× 2 添−Ｂ 0.6 No.2 73 条-1 × × ×× × ×× 3 添−Ａ 0.4 No.3 73 条-1 ◎ ◎ × △ × 添−ｅ 0.2 4 添−Ａ 0.2 No.2 73 条-3 ○ ◎ × × × 添−ｅ 0.4 5 添−Ｂ 0.1 No.3 73 条-4 △ ◎ × × × 添−ｄ 0.5 6 添−Ａ 0.2 No.2 73 条-5 × ◎ × × × 添−ｅ 0.4 7 添−Ｂ 0.1 No.3 73 条-6 × × ×× × ×× 添−ｄ 0.5 8 無添加 − No.3 73 条-1 × × ×× × ×× ＥＭ：エマルジョン ＡＳ：アスファルト

【００７０】本発明の特徴的な構成としては、以下のも
のが挙げられる。 （１） 回転子と固定子をそれぞれ複数個有し、かつ回
転子および／または固定子に細流路が形成されている乳
化機内部の圧力を大気圧に対して加圧状態に保持し、該
乳化機内にアスファルト、水および添加剤を供給し、回
転子を回転させてこれら３者を混合、乳化して製造され
る高濃度アスファルト・水混合燃料であって、該添加剤
が、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤および／
またはアニオン性高分子化合物であり、かつ（ａ）ノニ
オン界面活性剤と（ｂ）アニオン界面活性剤および／ま
たはアニオン性高分子化合物を（ａ）／（ｂ）＝１／９
９〜５０／５０の範囲で添加することを特徴とする高濃
度アスファルト・水混合燃料。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の乳化用添加剤を用いたアスファルト・
水混合燃料の製造方法を示すフロー図である。

【図２】本発明で用いる乳化機の一例を示す断面図であ
る。

【図３】図２の線Ａ−Ａに沿った断面図である。

【符号の説明】

１１ ポンプ １３ 圧力計 ２１ ポンプ ２３ 圧力計 ３１ 圧力計 ４１ ハウジング ４３ 供給管 ４５ 排出管 ５１ 固定子 ５３ スリット ６１ 回転子 ６３ スリット ６５ 駆動軸

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成８年８月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５６】

【表３】 表３：石油アスファルトの性状 原料アスファルト 原料Ｎｏ．２ 原料Ｎｏ．３ 項目 アスファルトの種類 中東系ストレートアスファルト 引火点(℃;JIS K 2265) ３５８ ３４６ 針入度(at 25℃;JIS K 2207) ７１ ６８ 三塩化エタン可溶分(重量%;JIS K 2207) ９９．９ ９９．９ 軟化点(℃;JIS K 2207) ４６．５ ４６．５ 密度(g/cm³ at 15℃;JIS K 2249) １．０３ １．０３ 動粘度(cSt at 120℃;JIS K 2207) １００７ ８７６ 動粘度(cSt at 140℃;JIS K 2207) ３５８ ３１８

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転子と固定子をそれぞれ複数個有し、
   かつ回転子および／または固定子に細流路が形成されて
   いる乳化機内部の圧力を大気圧に対して加圧状態に保持
   し、該乳化機内にアスファルト、水および添加剤を供給
   し、回転子を回転させてこれら３者を混合、乳化して高
   濃度アスファルト・水混合燃料を製造する際に用いられ
   る添加剤であって、 該添加剤が、ノニオン界面活性剤とアニオン界面活性剤
   および／またはアニオン性高分子化合物であり、かつ
   （ａ）ノニオン界面活性剤と（ｂ）アニオン界面活性剤
   および／またはアニオン性高分子化合物を（ａ）／
   （ｂ）＝１／９９〜５０／５０の範囲で添加することを
   特徴とする高濃度アスファルト・水混合燃料用添加剤。
2. 【請求項２】 ノニオン界面活性剤として次の（Ａ）〜
   （Ｊ）、アニオン界面活性剤、アニオン性高分子化合物
   として次の（ａ）〜（ｐ）からそれぞれ選択されるいず
   れか１種または２種以上の化合物を含有する請求項１に
   記載の高濃度アスファルト・水混合燃料用添加剤。 ＜ノニオン界面活性剤＞ （Ａ）高級アルコールアルキレンオキサイド付加物およ
   びアルキルフェノールアルキレンオキサイド付加物。ア
   ルキレンオキサイドはエチレンオキサイド、プロピレン
   オキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド
   の１種または２種以上の混合物である。 （Ｂ）脂肪酸アルキレンオキサイド付加物。アルキレン
   オキサイドはエチレンオキサイド、プロピレンオキサイ
   ド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイドの１種ま
   たは２種以上の混合物である。 （Ｃ）高級脂肪族アミンおよび脂肪族アミドのアルキレ
   ンオキサイド付加物。アルキレンオキサイドはエチレン
   オキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイ
   ド、スチレンオキサイドの１種または２種以上の混合物
   である。 （Ｄ）ポリアルキレングリコールエチレンオキサイド付
   加物。アルキレン基はプロピレン、ブチレンまたはスチ
   レンであり、これらが混成していてもよい。 （Ｅ）グリセリンまたはペンタエリスリットの脂肪酸エ
   ステルアルキレンオキサイド付加物。アルキレンオキサ
   イドはエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブ
   チレンオキサイド、スチレンオキサイドの１種または２
   種以上の混合物である。 （Ｆ）ソルビットまたはソルビタンの脂肪酸エステル、
   またはそのアルキレンオキサイド付加物。アルキレンオ
   キサイドはエチレンオキサイド、プロピレンオキサイ
   ド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイドの１種ま
   たは２種以上の混合物である。 （Ｇ）砂糖またはしょ糖の脂肪酸エステル。 （Ｈ）脂肪酸アルカノールアミド。 （Ｉ）高級脂肪族アミンまたは多価アミンのアルキレン
   オキサイド付加物。アルキレンオキサイドはエチレンオ
   キサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイ
   ド、スチレンオキサイドの１種または２種以上の混合物
   である。 （Ｊ）アルキルフェノール等の芳香環を有する化合物を
   ホルマリン等のアルデヒドで縮合した化合物のアルキレ
   ンオキサイド付加物。アルキレンオキサイドはエチレン
   オキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイ
   ド、スチレンオキサイドの１種または２種以上の混合物
   である。 ＜アニオン界面活性剤、アニオン性高分子化合物＞ （ａ）下記化１の一般式（Ｉ）または（II）ないしは
   （III） で表わされるα−スルホ脂肪酸エステル塩およ
   びその誘導体、 【化１】 （Ｒ¹，Ｒ⁴：炭素数６〜２２のアルキル基またはアルケ
   ニル基、 Ｒ² ：炭素数１〜２２のアルキル基またはアルケニル
   基、 Ｒ³ ：水素または炭素数１〜２２のアルキルないしアル
   ケニル基、 Ａ：炭素数２〜４のアルキレン基、 ｎ：１〜５０ Ｍ：対イオン） （ｂ）アルキル、アルケニルまたはアルキルアリールス
   ルホン酸塩、 （ｃ）飽和または不飽和の脂肪酸塩、 （ｄ）アルキルまたはアルケニル硫酸エステル塩、 （ｅ）ポリオキシアルキレンアルキルもしくはアルキル
   フェニルエーテル硫酸エステル塩またはスルホン酸塩、 （ｆ）アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、 （ｇ）アルファオレフィンスルホン酸塩、 （ｈ）アルキルまたはアルケニルスルホコハク酸エステ
   ル塩、 （ｉ）リグニンスルホン酸塩、 （ｊ）ロジン酸塩、 （ｋ）ポリスチレンスルホン酸塩、 （ｌ）ポリアクリル酸塩、 （ｍ）ナフタリン、アルキルナフタリン、アルキルフェ
   ノール等の芳香族環化合物のホルマリンアルデヒド縮合
   物スルホン酸塩、 （ｎ）無水マレイン酸または無水イタコン酸と共重合性
   モノマーとの共重合体の塩、 （ｏ）ジシクロペンタジエンスルホン酸（共重合体）
   塩、 （ｐ）液状ポリブタジエンのマレイン化物塩。