JPS58213094A - 石炭−水スラリ−用分散剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭−水スラリー用分散剤に関する。より詳し
くは、石炭粉末を水中に分散させ、高濃度石炭でも流動
性のある石炭−水スラリーを与える分散剤に関する。

従来、エネルギー源どして広く使用されている石油は、
その価格上昇が著しくまたその枯渇が心配されている。

そこで安定供給できる他のエネルギー源の開発が課題と
なっており、石炭も再び広く利用に供されようとしてい
る。しかし、石炭利用における最大の問題点は、石炭が
固体であることに起因づる輸送上の問題である。

従来、採掘された石炭を粉砕して粉状どし、これを石炭
−水スラリーどすることにより、流動化しパイプライン
輸送することが行なわれている。一方、パイプライン輸
送可能なＣＯＭ　（Ｃｏａｌ　−Ｏｉ　ｌ−Ｍ　１ｘｔ
ｕｒｅ）が実証実験−２− にはいっているが、油を使用していることから安定供給
及び価格の点に問題があり将来的には石炭利用技術の一
つどじて高濃度石炭−水スラリーが有望視されている。

この石炭の水へのスラリー化技術は、前述した石炭のパ
イプライン輸送のほかに石炭の直接燃焼ガス化等、石炭
利用時にきわめて広範囲に利用されようどしており、石
炭の利用におりる重要課題どなっている。この石炭−水
スラリーは、いずれも水分の少ない高濃度スラリーであ
ることが経済十また公害防ＩＦ上好ましい。特に、排水
処理や公害上の問題を除くととができる石炭の水スラリ
ーの直接燃焼の場合、石炭の水スラリーの脱水、乾燥等
の処理を施さずに石炭の水スラリーをサイクロンまたは
乱流バーナーに什込んで炉内で直接燃焼するために含有
水分をできるだ０少なくする必要がある。その理由につ
いてはここにあげるまでもなく特開昭５７−２１４８８
号明細書に詳しく述べられている。

しかし、公知技ｔ（ｊで石炭粉末の濃度を高めよう−３
− とするとスラリーは著しく増粘し流動性を失ってしまう
。逆に水中の石炭粉末の濃度を下げると、輸送効率、燃
焼効率等が低下し、さらに石炭の水スラリーを脱水して
使用する場合は、脱水、乾燥ＴＰｉ！にも、よ【Ｊいな
費用がかかったり公害問題をひぎおこず等の問題点があ
る。

従来、このような課題を解決するために種々の石炭−水
スラリー用分散剤が提案されている。例えばオレイン酸
ソーダ、ドデシル・ベンゼン・スルホン酸ソーダ、アル
キル・アリル・スルホネート、ポリオキシエチレン・ア
ルキル・フェニルエーテル、ステアリルアミンヒドロク
ロライドなどの界面活性剤や、ポリエチレングリコール
、ポリアクリルアミド、セルロース類、ポリアクリル酸
ソーダなどの水溶性ポリマー等が４％る。しかし、いず
れも流動性が不十分であり実用性に欠る。

本発明者らは、石炭−水スラリー用分散剤における上記
の如き問題点を解決すべく欽意研究を続けた結果、ある
特定のポリエーテル誘導体および共重合体を含有する組
成物が石炭−水スラリー用−４− 分散剤として優れた効果を有づることを見出して本発明
を完成するに至った。

すなわち、本発明は高濃度でも流動性のある石炭−水ス
ラリーを容易に製造するための分散剤を提供するもので
ある。

づなわち、本発明の石炭−水スラリー用分散剤は （△）一般式 ％式％ （式中、Δは分子内に活性水素を１ｍ以上有するアルコ
ール類、フェノール類、アミン類、カルボン酸類および
それらの誘導体の残基、Ｒ１は炭素数３〜４のアルキレ
ンオキシド残基、ｔはその平均付加モル数で０〜１００
、ｍはエチレンオキシドの平均付加モル数で５０〜１０
００、ｎは官能基の数）で表わされる分子量５０００〜
１０万のポリエーテル誘導体（Ｉ）と、 （Ｂ）ポリアルキレングリコールモノアリルエーテル（
イ）およびマレイン酸系単量体く口）から導かれた共重
合体（Ｉ） −５− とを含有することを特徴とする石炭−水スラリー用分散
剤に関するものである。

石炭−水スラリーに用いる石炭は、たとえば、無煙炭、
瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭等の各種石炭で種類や産地にか
かわりなく、また水分含有量や化学組成にもかかわりな
く、いかなるものも利用できる。かかる石炭は、通常の
方法により湿式または乾式粉砕することにより、２００
メツシュパス５０重間％以上、好ましくは７０〜８０重
量％が使用上の目安である。また、スラリー濃度は、微
粉炭のドライベースで６０〜９０重量％であり、６０重
量％未満の場合には、経済性、輸送効率及び燃焼効率な
どの面から実用的意味がない。

本発明の石炭−水スラリー用分散剤を構成するポリエー
テル誘導体および共重合体は次に示す方法により製造す
ることができる。

本発明の分子量５００〜１０万のポリエーテル誘導体（
１）は、一般式Ａ　〔（Ｒ１０）ｚ（ＣＨ，ｃＨ２ｏ）
ｍｎ〕。

で示されるものであり、Ａは分子内に活性水素を１個以
上有する各種官能基をもつ反応出発物質の−６− 残基であり、これに各種の炭素数３〜４のアルキレンオ
キシド、例えばプロピレンオキシド、ブチレンオキシド
を一般的には加圧下でアルカリや酸等の触媒を用いて常
法により付加反応せしめた後、同様な方法でエヂレンオ
キシドを付加せしめる。

Ｒ１は炭素数３〜４のアルキレンオキシド残基である。

ヱはＯ〜１００でアルキ１ノンオキシドの平均付加モル
数を表わしｍは５０〜１０００でエヂレンオキシドの平
均付加モル数である。ｎは反応出発物質の官能数と同じ
かあるいは小さい数で、官能数すべてにアルキ１ンオキ
シドを結合されてもあるいは官能数の１部にたり結合せ
しめてもよい。

Ｒ１０は１種または２種以上でもよく、その配列は、ブ
ロック型および／またはランダム型のいずれでもよい。

ここで言う活性水素基とは、アルコール性水酸基、フェ
ノール性水酸基、アミノ基、カルボン酸基などであり、
これらを１個以上含む出発物質である。これらの具体例
は次のとおりである。

活性水素基を１個以上含むアルコール類として＝　　７
　− は、■プルアルコール、ブヂルアルコール、オクチルア
ルコール、ステアリルアルコール、セリルアルコール、
Ｃ１２−１４第２級アルコール、（日本触媒化学製商品
名ソフタノール■）、エチレングリコール、ポリブチレ
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、エチレングリコール、ポリブチレングリコ
ール、ブタンジオール、ベンタンジオール、グリセリン
、ブタントリオール、ヘキサントリオール、トリメヂロ
ールプロパン、トリエタノールアミン、ジグリセリン、
ペンタエリスリトール、ソルビタン、ソルビトール、グ
ルコース、シュークローズ、ポリ酢酸ビニル部分ケン化
物セルロース、デンプン等が有用である。

また、活性水素基を１個以上含むアミン類どしては、ジ
メブルアミン、メヂルアミン、エヂルアミン、プロピル
アミン、ブヂルアミン、アリルアミン、アミルアミン、
オクチルアミン、ドデシルアミン、ラウリルアミン、テ
トラデシルアミン、オクタデシルアミン、牛脂アルキル
アミン、ヤシ−８− ・アルキルアミン、アニリン、トルイジン、二ｌ−ロア
ミン、ベンジルアミン、クロルアニリン、シクロヘキシ
ルアミン、アンモニア、牛脂プ［１ピレンジアミン、エ
ヂレンジアミン、テトラメブレンジアミン、フェニレン
ジアミン、ベンジジン、シクロへキシルジアミン、ジエ
ヂレントリアミン、トリエヂレンテトラミン、テトラエ
ヂレンペンタミン等が有用である。

活性水素基を１個以上含むカルボン酸類としては、酢酸
、ラウリン酸、オレイン酸、ステアリン酸、シュウ酸、
マロン酸、フタル酸、フマル酸、マレイン酸、グルタル
酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ダイマー
酸、フエニレンニ酢酸、ヘミメリト酸、トリメリド酸、
トリメシン酸、ピロメリト酸、■ヂレンジアミン四酢酸
等の各種誘導体も利用できる。

また、活性水素基を１個以上含むフェノール類としては
、フェノール、ビスフェノール、クレゾール、アルキル
フェノール ール、ハイドロキノン等があり、その他芳香族性−　　
９　　− 水酸基をもつ化合物などが有用である。

さらに、乳酸、リンゴ酸、グリコール酸、モノエタノー
ルアミン、ジェタノールアミン、アミン酸類等のような
異種の活性水素基を同一分子内に含むものも利用するこ
とができる。

本発明の共重合体■は、ポリアルキレングリコールモノ
アリルエーテル（イ）、およびマレイン酸系単量体く口
）から導かれた共重合体（Ｉｆ）が使用でき、好ましく
は 一般式 ％式％ ） （但し、式中Ｘ及びｙはＯ又は正の整数で×十ｙ−　１
〜１００であり、（−　Ｃ　２　Ｈ　４　０＋　単位と
（７　Ｃ　３　Ｈ　６０　−）　　単位とはどのような
順序に結合していてもよい。） で示されるポリアルキレングリコールモノアリルエーテ
ル（イ）と、 −　　１０　　− 一般式 Ｒ２Ｒ３ １ −Ｃ １ ＣＯ２Ｘ　　Ｃ０２Ｙ （但し、式中Ｒ２及びＲ３はそれぞれ水素又はメチル基
を表わし、Ｘ及びＹはそれぞれ（−Ｃ２Ｈ４０→−斗ｃ
３Ｈ６ｏ±ｑ　Ｒ４（Ｒ４は水素又（木炭素数１〜２０
個のアルキル基を表わし、ｐ及びｑは０又は正の整数で
ｌ）十〇＝０〜１００であり、（−ｃ２Ｈ４０＋　単位
と（−Ｃ３Ｈ６０＋　単位とはどのような順序に結合し
ていてもよい。）、−価金属、二価金属、アンモニウム
基又は有機アミン基を表わす。〉で／Ｘこ戴るマレイン
酸系単量体（０）とから導かれた共重合体（ＩＴ）であ
る。

ポリアルキレングリコールモノアリルエーテル（イ）は
、ＫＯＨやＮａ　ＯＨ等のアルカリを触媒としてアリル
アルコールにエヂレンオキシドおよび／またはプロピレ
ンオキシドを直接付加する公−１１− 知の方法で合成することができる。そして、前記の一般
式で示されるものであれば、単一の構造のものでも混合
物でも用いることができる。

マレイン酸系単量体（ロ）は前記の一般式で示されるも
のであるが、具体的にはマレイン酸、フマル酸、シトラ
コン酸、メサコン酸並びにこれらの酸の一価金属塩、二
価金属塩、アンモニウム塩、有機アミン塩及びこれらの
酸とＨｏ　（−Ｃ２Ｈ４０＋ｐモＣ３Ｈ６０チｑ　Ｉ’
　Ｌ　　（１””　シ、Ｒ＋は水素又は炭素数１〜２０
個のアルキル基を表わし、ｐ及びｑは０又は正の整数で
ｐ＋ｑ＝ｏ〜１００であり、モＣ，Ｈ６０＋　単位と＋
Ｃ２Ｈ４０今　単位とはどのような順序に結合していて
もよい。）で表わされるアルコールどのエステルを挙げ
ることができ、たどえば第二級アルコールエトキシレー
トモノマレートが好適に使用できる。そしてこれらの一
種又は二種以上を用いることができる。

共重合体（ｆｆ）は、ポリアルキレングリコールモノア
リルエーテル（イ）およびマレイン酸系単量体く口）を
それぞれ２０〜８０モル％おにび８０〜２０−　１２　
− モル％の比率で用いて導かれたものである。この比率の
範囲にすることにより優れた性能の石炭−水スラリー用
分散剤が得られるものである。

共重合体（ＩＩ）を製造するには、重合開始剤を用いて
前記単量体成分を共重合させればよい。共重合は溶媒中
での重合や塊状重合等の方法により行なうことができる
。

溶媒中での重合は回分式でも連続式でも行なうことがで
き、その際使用される溶媒としては、水；メチルアルコ
ール、■プルアルコール、イソプロピルアルコール等の
低級アルコール；ベンゼン、トルエン、キシレン、シク
ロヘキサン、ｎ−ヘキサン等の芳香族あるいは脂肪族炭
化水素；酢酸エチル；アセトン、メチルエチルケトン等
のケトン化合物等が挙げられる。原料単量体及び１ｑら
れる共重合体（ＩＩ）の溶解性並びに該共重合体＜ＩＩ
）の使用時の便利さからは、水及び炭素数１〜４の低級
アルコールよりなる群から選ばれた少なくとも一種を用
いることが好ましい。炭素数１〜４の低級アルコールの
中でもメチルアルコール、ニブ−１３− ルアルコール、イソプロピルアルコールが特に有効であ
る。

水媒体中で重合を行なう時は、重合開始剤どしてアンモ
ニウム又はアルカリ金属の通値Ｎ塩あるいは過酸化水素
等の水溶性の重合開始剤が使用される。この際亜硫酸水
素ナトリウム等の促進剤を併用することもできる。また
、低級アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素、
酢酸エチルあるいはケトン化合物を溶媒とＪ−る重合に
は、ベンゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド
等のパーオキシド；クメンハイドロパーオキシド等のハ
イドロパーオキシド；アゾビスイソブチロニトリル等の
脂肪族アゾ化合物等が重合開始剤として用いられる。こ
の際アミン化合物等の促進剤を併用することもできる。

さらに、水−低級アルコール混合溶媒を用いる場合には
、−ヒ記の種々の重合開始剤あるいは重合開始剤と促進
剤の組合せの中から適宜選択して用いることができる。

重合温度は、用いられる溶媒や重合開始剤により適宜定
められるが、通常０〜１２０℃の範囲内で行なわれ−１
４− る。

塊状重合は、重合開始剤としてベンゾイルパーオキシド
やラウロイルパーオキシド等のパーオキシド；クメンハ
イドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド；アゾビ
スイソブブロニトリル等の脂肪族アゾ化合物等を用い、
５０〜１り１０℃の温度範囲内で行なわれる。

このようにして１ｑられた共重合体（ＩＩ）は、必要に
応じてさらにアルカリ性物質で中和して使用してもよい
。このようなアルカリ性物質としては、−価金属及び二
価金属の水酸化物、塩化物及び炭酸塩：アンモニア：有
機アミン等が好ましいものとして挙げられる。

また共重合体（Ｉ）の分子量は広い範囲のものが使用で
きるが、５００〜５０．０００の範囲内のものが好まし
い。

本発明の石炭−水スラリー用分散剤はポリエーテル誘導
体（Ｈ）および共重合体（Ｈ）を有効成分どして含有す
るものであるが、これら両者の使用比率は特に限定され
ないが、ポリエーテル誘導−１５一 体（Ｉ　）　９８〜５０重量部に対して共重合体（■）
２〜５０重量部（ただし、両者の合計を１００重量部と
する。〉の比率が特に優れた性能を発揮する。

本発明の石炭−水スラリー用分散剤は、微粉炭−水系ス
ラリーに用いられるが、その添加量は特に限定されるも
のではな（、広い添加量範囲で有効であるが、経済的見
地から微粉炭重■（ドライベース）の０．１〜３重量％
、好ましくは０．３〜２重量％の比率で用いられる。

本発明の石炭−水スラリー用分散剤を使用するには、ポ
リＺ［−チル誘導体（Ｔ）と共重合体（ＪＴ）とを予め
混合しておいてからスラリー調整時に添加してもよく、
あるいはポリエーテル誘導体（Ｉ）ど共重合体（ＴＩ）
とを別々にスラリー調整時に添加してもよい。

また、予め石炭に混合しておいてからスラリー化しても
よく、また水の中に予め溶解させておいてもよい。また
分散剤の性格上、スラリー化装置どしては石炭を水にス
ラリー化するだめのものならいかなるものでもにい。

−１６− これらの添加方法及びスラリー化方法により、本発明の
範囲が限定を受けるものではない。

次に本発明の石炭−水スラリー用分散剤について比較例
および実施例を挙げて更に詳細に説明するが、もちろん
本発明はこれだけに限定されるものではない。

なお、例中特にことわりのない限り％は重量％を、また
部は重量部を表わすものとする。

共重合体ＩＴ−１のＷＡ製 温度計、撹拌機、滴下ロート、ガス導入管及び還流冷Ｉ
Ｉ器を備えたガラス製反応容器にポリアルキレングリコ
ールモノアリルエーテル〈平均１分子当り５個のエブレ
ンオキシド単位を含むもの）３３４部及び水１００部を
仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲気
中で９５℃に加熱した。

その後無水マレイン醸１１７．７部及び過硫酸アンモニ
ウム１４．２部を水２４６．６部に溶解した水溶液を１
２０分で添加した。添加完結後、更に１４．２部の２０
％過硫酸アンモニウム水溶液を２０分で添加した。

添加完結後、１００分間９５℃に反応容器内の温度を＝
　　１７　− 保持して重合反応を完了し、共重合体水溶液を１ｑだ。

次いで４０％苛性ソーダ水溶液を加えて中和を行ない、
共重合体ＩＴ−１の水溶液を得た。

この共重合体ＩＴ−１の水溶液のＰｌ−１及び粘度は表
−１に示した通りであった。

共重合体ＩＴ−２の調製 温度計、撹拌機、滴下ロート、ガス導入管および還流冷
却器を備えたガラス製反応容器に、ポリアルキレングリ
コールモノアリル■−チル（平均１分子当り５個のエヂ
レンオキシド単位を含むもの）　　２２２．７部、第２
級アルコール３モルエトキシレート（ソフタノール−３
０、日本触媒化学工業■製）モノマレート　３４４．２
部、イソプロピルアルコール２５０２部及びベンゾイル
パーオキシド１１０部からなる混合溶液内の２５０２部
を仕込み、撹拌下に反応容器内を窒素置換し、窒素雰囲
気中で混合溶液の沸点まで加熱した。その後、残りの混
合溶液５８３９部を１２０分で添加した。添加終了後、
１２０分間沸点に反応容器内の温度を保持して重合反応
を継続した。その後、反応容器内の温度を室−１８− 温まで戻し、ベンゾイルパーオキシド１７０部を加えて
再び加熱し、イソプロピルアルコールを留去して共重合
体を得た。次いで４０％苛性ソーダ水溶液及び脱イオン
水を加えて中和を行ない、共重合体ＩＴ−２の水溶液を
１９だ。この共重合体ｌｌ−２の水溶液のＰ　Ｈ及び粘
度は表−１に示した通りであった。

表　　−１ −１９＝ 実施例 表−２に示す所定量の各種分散剤を含む水溶液３１７ｑ
中に２００メツシユの篩を７９％パスするように粉砕し
た大同炭６８．３０　　（含水率５．１％）を室温にて
撹拌しながら生石ずつ加え、全量加え終った後、ホモミ
キ４ノ“−（特殊機化工製）にて１０．ＯＯＯＲＰＭ、
２分間撹拌して石炭−水スラリーを調整し２５°Ｃにて
粘度を測定し、流動性を評価した。

その結果を表−２に示す。粘度の低いものが流動性のよ
いことを示している。

−２０−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）（△）一般式 ％式％）） （式中、Ａは分子内に活性水素を１個以上有するアルコ
   ール類、フェノール類、アミン類、カルボン酸類および
   それらの誘導体の残基、Ｒ１は炭素数３〜４のアルキレ
   ンオキシド残基、ｔはその平均付加モル数で０〜１００
   、ｍはエチレンオキシドの平均付加モル数で５０〜１０
   ００、ｎは官能基の数） で表わされる分子量５０００〜１０万のポリエーテル誘
   導体（丁）と、 （Ｂ）ポリアルキレングリコールモノアリルエーテル（
   イ）およびマレイン酸系単 量体く口）から導かれた共用合体（Ｉ）−１− どを含有することを特徴どする石炭− 水スラリー用分散剤。