JPS5847092A - 高濃度石炭−水スラリ−用減粘剤 - 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−水スラリー用減粘剤に関する。

さらに詳しくは、微粉炭を水に分散させ、ポンプ輸送が
可能な高濃度石炭−水スラリーを提供するための減粘剤
に関する。

近年石油資源の枯渇により、石炭の利用が再認識され、
その利用方法が種々検討されている。ところが石炭は石
油と異なり、固体であるためポンプ輸送ができない。そ
のため石炭を粉体化して水中に分散し、水スラリーにす
る方法が種々検討されている。しかしながらこの方法は
現技術では、石炭濃度を上げていくと著しく増粘し、流
動性がなくなるため、ポンプ輸送が困難になってくる。

一方石炭濃度を下げると輸送効率が低下し、さらに燃焼
前に脱水工程が必要となってきて、費用がか＼るため実
用的でない。。

特開昭５６−６２５３８には、プロピレンオキシド−エ
チレンオキシド共重合型界面活性剤が微粉末水系分散剤
として記載されているが、具体的には微粉末濃度が極め
て低濃度における分散安定剤として例示されているたけ
であり、低濃度の微粉末スラリーを対象としたものであ
る。

本発明者らは、高濃度の石炭−水スラリーを流動化し、
ポンプ輸送を可能にする石炭−水スラリー用減粘剤にろ
いて鋭意研究し、少量の添加で、石炭−水スラリーの粘
度を著しく減少し、そのため高濃度の石炭濃度において
もポンプ輸送が可能な石炭−水スラリーを提供する減粘
剤のｔｉｌＪ発に成功した。

本発明の減粘剤を用いると、少量の水で石炭を流動化で
きるため、ポンプ輸送を可能にすることは勿論、そのま
＼の状態でボイラー燃焼が、でき、燃焼前の脱水工程を
も省くことができる。本発明の減粘剤の使用により、石
炭の取り扱いは非常に簡便になり、その利用用途は大き
く広がる。

石炭−水スラリーに使用される石炭は無煙炭、瀝青炭、
亜瀝青炭、褐炭、またはそれらをクリーン化したもめな
ど、どのような石炭であってもよい。また水スラリー中
の石炭粒度も粉末であればどのような粒度であってもよ
いが、現在火力発電所で燃焼される微粉炭は２００メツ
シュパス７０％以上のものであるから、この粒度が微粉
炭の粒度の目安で蔦る。しかし本発明の減粘剤は粒度に
よって影響されるものではなく、どのような粒径の石炭
粉末に対してもすぐれた効果を発揮する。

またクリーン化した石炭は石炭中より無機物、例えば灰
およびイオウなどを除去したものである。

石炭をクリーン化ｉる方法としては、例えば重液分離法
、Ｏｉ　ｌ　Ａｇｇｌａｎｅｒａｔｉｏｎ法（以下ＯＡ
法という）、浮遊選炭法などがある。しかしながらこれ
ら以外の方法でもよく特に限定するものではない。

ＯＡ法について髪すと、石炭を乾式あるいは湿式で粉砕
した後、水スラリーを調整し、適晴の油を添加するか、
あらかじめ石炭に油をコートした後、水スラリーを調整
し、攪拌することにより石炭の４１機分と無機物との油
および水に対する濡ねの差を利用して、選択的に石炭の
有機分を濡らす油をバインダーにして石炭有機分の凝集
を起させる。一方無機物は油との親和力が弱いため、水
中に遊離するので、凝集した石炭の水分離を行なえば同
時に無機物を除去することができるη法である６、ＯＡ
法の石炭−水スラリー中の石炭濃度は通常ｌＯ〜６５％
である。

ＯＡ法において用いる油は原油あるいは原油から得られ
る各種留分、例えば灯油、軽油、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重
油などや、タールまたは頁岩油またはエチレン分解残油
または各種配合油などが一般に燃料として用いられる油
や、潤滑油、洗浄油などの鉱物油である。またベンゼン
、トルエン、キシレン、動植物油など水に不溶の油も用
いられるが中でもＣ重油、タール残渣油などの重質油類
は安価であるため特に好ましい。この油は無機物除去処
理しようとする石炭−水スラリー中の石炭に対して一般
的に３０％以下の量で充分である。

また浮遊選炭法は既存の選炭法で微粉炭−水スラリー中
に極く少量の油を加え攪拌することにより泡立たせて、
７０スを生成させる。本方法もＯＡ法同様、石炭の有機
分が７０ス油膜に付着するが、無機物は水中に遊離し、
石炭有機分と分離することができる方法である。

浮遊選炭法において用いる油は、ターピネオイル、ター
ル、Ａ重油、Ｃ重油、軽油、灯油である。

上記方法により数１０％以上の無機物が石炭より除去さ
れるのが一般的である。

このよう、にしてクリーン化した石炭を使用すればクリ
ーン化していない石炭にくらべて本発明の添加剤の効果
は著じるしく優れ、数ポイント高濃度の石炭−水スラリ
ーを得ることができる。さらに、クリーン化した石炭を
用いた場合、本効果以外にも燃焼時のボイラー腐蝕が抑
制され、灰の除去設備、脱硫設備への負担が６減される
等のメリットが非常に大きい。

本発明の石炭−水スラリー用減粘剤は、分子内に活性水
素を１個以ト、好ましくは３個以上、さらに好ましくは
５個以上有する化合物のテルキレンオキシド付加物で、
エチレンオキシドａ有率が付加したアルキレンオキシド
のｌＯないし４９重岨％である分子Ｍ１００Ｏないし１
０万、好ましくは４０００ないしＩＯ万であるポリエー
テル。

またはエチレンオキシド含有率が１０ないし３９重量％
の−Ｌ記ポリエーテルの硫酸エステル化物もしくはリン
酸エステル化物を必須成分として含有するものである。

こ＼でいうポリ、エーテルとは、一般式２式％） で示し得るもので、Ｚは活性水素を有する出発物質の残
基である。前記ポリエーテルは前記出発物質にエチレン
オキシドおよびそれ以外の各種アルキレンオキシド（Ｒ
Ｏ）、例えばプロピレンオキシド、ブチレンオキシド等
を一般に加圧下、アルカリや酸等の触媒を用いて付加反
応して得られる。

またエピクロルヒドリンやエチレンカーボネイトも反応
に用いることができる。Ｒはエチレンオキシド以外のア
ルキレンオキシド残基、例えばプロピレン、ブチレン基
等で、ｍおよびｎはモル数であるｃ、ＲＯは２種類以上
であってもよく、エチレンオキシドと、エチレンオキシ
ド以外のアルキレンオキシドの配列はブロック共重合型
、ランダム重合型のいずれでもよいが、エチレンオキシ
ドの含有率が付加したすべてのアルキレンオキシドのＩ
Ｏないし４９重量％でなければなら−ない。

基Ｚになり得る出発物質としては、例えば脂肪族アルコ
ール、脂環族アルコール、芳香族アルコール、脂肪族ア
ミン、脂環族アミン、芳香族アミン、上記多価アルコー
ル、上記多価アミン、フェノール類、アミド類、′脂肪
族カルボン酸、脂環族カルボン酸、芳香族カルボン酸お
よびこれら化合物の誘導体で活性水素を分子内に１”個
以上、好ましくは３個以上、さらに好ましくは５個以上
含んだもの、水、アンモニア、尿素、ジシアンジアミド
、ハロゲン化有機物質、シアネート化合物等であり、ア
ルキレンオキシドと反応できる官能基を分子内に１個以
上有していればよい。

前記一般゛式中の１は出発物質中の活性水素の数と同じ
か、またはそれより少ない数であり、活性水素すべてに
アルキレンオキシドを付加させても、またはその一部だ
けに結合させてもよいことを意味する。

出発物質を例示すれば次のようなものがある。

アルコール類としては、活性水素１個を有するアルコー
ル類、例えばエチルアルコール、ブチルアルコール、オ
クチルアルコールなと、？ｆｉ性水素２個を有するアル
コール類、例えば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゛、ブチレングリコール、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、ヘキサンジオ
ール等、活性水素３個を有するアルコール類、例えばグ
リセリン、ブタントリオール、ヘキサントリオール、ト
リメチロールプロパン、トリエタノールアミン等、活性
水素基４個を有するアルコール類、例えばジグリセリン
、ペンタエリスリトール等、活性水素基５個以上を有す
るアルコール類、例えばソルビタン、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、ポリ酢酸ビニル共重合体部分ケン化物、セルロース
、デンプン等が有用であり、また２個以上の活性水素を
有するアルコール類の部分エステル化物等の誘導体であ
っても、１個以上の活性水素が残っていれば用いること
ができる。

また、アミン類としては、活性水素１個を有するアミン
類、例えばジメチルアミン、Ｎ−メチルラウリルアミン
等、活性水素２個を有するアミン類、例えばメチルアミ
ン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミン、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、ペンタ
デシルアミン、オクタデシルアミン、牛脂アルキルアミ
ン、ヤシアルキルアミン、アニリン、ｐ−トルイジン、
ｍ−トルイジン、ニトロアニリン、ベンジルアミン、ク
ロルアニリン、ｐ−ドデシルベンジルアミン、シクロヘ
キシルアミン等、活性水素を３個有するアミン、例えば
アンモニア、牛脂プロピレンジアミン等、活性水素を４
個有するアミン、例えばエチレンジアミン、テトラメチ
レンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、フェニレンジ
アミン、ベンジジン、シクロヘキシルジアミン等、活性
水素を５個以上を有するアミン、例えばジエチレントリ
アミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペン
タミン等が有用であり、また２個以上の活性水素を有す
るアミンの部分アミド等の各種誘導体であっても、１個
以上の活性水素が残っていれば用いることができる。

カルボン酸としては、活性水素１個を有するカルボン酸
類、例えば酢酸、ラウリル酸等、また、活性水素２個を
有するカルボン酸類、例えばシュウ酸、フマル酸、マレ
イン酸等、活性水素３個を有するカルボン酸、例えばト
リメシン酸等、活性水素４個を有するカルボン酸、例え
ばブタンテトラカルボン酸、ピロメリト酸等を用いるこ
とができる。

また、フェノール類としては、フェノール、クレゾール
、アルキルフェノール、レゾルシン、カテコール、ハイ
ドロキノン等があり、その他芳香族性ＯＨ基をもつ化合
物としてはナフトール類もあ□る。これら芳香族性ＯＨ
基をもつ化合物またはおよびこれらのホルマリン縮合物
で少なくとも１個のフェノール性ＯＨ基を有するものな
ども有用である。

さら、に、乳酸、グリコール酸、Ｎ−置換アルキルグリ
シン、グリシン、リンゴ酸、モノエタノールアミン、ジ
ェタノールアミン、酒石酸、アミノエチルエタノールア
ミン等のように異種の活性水素を同一分子内に含むもの
であってもかまわない。

上記ポリエーテルはその分子量が１０００ないし１０万
になるように出発物質とアルキレンオキシドの仕込み量
を調節する。またその平均分子量は反応生成物のＯＨ値
を測定すれば容易に測定することができる。分子量は４
０００ないし１０万の高分子のものがさらに好まｔ７い
。分子量が１０００より小さい場合は減粘効果が弱く、
分子量が１０万より大きくなると凝集作用が生じ、本発
明の目的には好ましくない。

また上記ポリエーテルをエステル化したアニオン性界面
活性剤も有効であり、この場合エチレンオキシド含有率
が全アルキレンオキシドの１０ないし３９重量％でよく
、分子量１０００ないしｌＯ万、好ましくは４０００な
いしｌＯ万の上記ポリエーテルの硫酸エステル化物また
はり・ン酸エステル化物がこれに金遣れる。

上記ボリエニ罎ルは分子内に少なくとも１個のＯＨ基が
残っており、例えば硫酸、発煙硫酸、クロルスルホン酸
、スルファミン酸、ｍ性硫酸ｆトリウム等と容易に反応
し、分子内に硫酸エステル基を導入することができる。

ＯＨ基は全部または一部をエステル化することができる
。また上記ポリエーテルのＯＨ基は、例えば五酸化リン
、メタリン酸・チオフォスフェート等と反応し、リン酸
エステルとすることができる。この場合もＯＨ基の全部
または一部をエステル化することができる。

上記ポリエーテルの硫酸エステル化物またはリン酸エス
テル化物は、酸の形のま＼か、または塩の形で本発明の
減粘剤として用いることができる。

塩を形成する陽イオンとしては、ナトリウム、カリウム
、カルシウム、マグネシウムなどの金属、アンモニア、
アミン類、さらに４級化したアミン類が有用である。塩
は塩基性塩、中性塩、酸性塩を含む。

本発明の減粘剤は製造法によって限定されるものではな
く、目的の減粘剤が得られる限り任意の製造法を採用で
きる。本発明の石炭−水スラリー用減粘剤がすぐれた効
果を発揮する理由を詳細に解明することはできないが、
本発明の減粘剤はその特殊構造により粒子表面に強固に
吸着した後、周囲の水を水和してこの水を潤滑油的作用
を有する構造に変えるため、石炭粒子は一次粒子として
安定し、流動性が向上し、同時に著しい粘度低下を起こ
すものと思われる。とりわけ本発明の減粘剤は、エチレ
ンオキシドの含有率が好適範囲にあり、粒子への吸着が
一段と強固なため、今までにはなかったすくゞれた効果
を発揮するものと思われる。

また脱灰等のクリーン化した石炭を使用すればさらにそ
の効果が上昇するのは、脱灰することによって親水性が
大きく微粒子でその表面積が太きい灰が除去されること
により、有機性が向上した石炭表面に、本発明の減粘剤
が効果的に作用するためであり、それによって石炭濃度
の−Ｌ昇をはかることができる。

か＼る本発明の減粘剤は、石炭−水スラリーに対して、
０．Ｏ１〜５．０重量％、好ましくは０．０３さ２０重
量％添加することによりすぐれた効果を発揮する。石炭
−水スラリーの流動性の限界は石炭の種類や粒度によっ
て異なるが、一般に減粘剤を添加しなければ石炭濃度が
５０％前後で流動性がなくなるが、本発明の減粘剤を添
加すれば著しく粘度が低下するため、石炭濃度が６１％
以上、特に７０％以上においても流動性を有するもので
ある。さらにクリーン化した石炭を用いた場合は石炭濃
度がさらに数ポイント、一般的には３〜ｌＯポイント上
昇する。

本発明の減粘剤は、他の界面活性剤と併用して使用する
こともできる。

石炭−水スラリーの製造方法および減粘剤の添加方法に
関しては、石炭をあらかじめ乾式で粉砕した後減粘剤を
水溶液中に混合する方法や、石炭−水スラリーをつくっ
た後減粘剤を添加する方法や、ミル中へ石炭、水、減粘
剤を加え、石炭を粉砕しながら混合する方法や、それぞ
れの方法において、石炭の代わりにクリーン化した石炭
を用いて混合する方法等任意の方法が実施できる。

本発明の減粘剤は、石炭を水中に安定に分散する効果も
すぐれており、長期間、例えば１ケ月間静置しても水分
離を生ぜず、均質な石炭−水スラリーを保持している。

このように本発明の減粘剤は、石炭−水スラリーに対し
て０．０１〜５．０重量％、好ましくは０１０３〜２０
重量％添加するだけで、石炭−水スラリーの粘度を著し
く減少せしめ、しかも高濃度でポンプ輸送が可能な石炭
−水スラリーをつくることができる。

以下に実施例を示す。実施例中％は重量による。

実施例１ 所定量の傘１表に示す減粘剤を溶解した水溶液に、２０
０メツシュ８０％パスまで粉砕した石炭を室温にてかき
まぜながら加え、所定濃度の石炭−水スラリーを調整す
る。このスラリーの粘度を２５°（゛にて測定し、また
流動性を観察する。さらにこのスラリーを１ケ月間静置
した後、水の分離状態を測定する。

試験結果を第２表に示す。第２表に示すとおり、本発明
の減粘剤を添加すると石炭濃度７２〜７７％においても
粘度は８００〜２８００　ｃｐ　であり、極めて流−動
性が良好である。これに対し一般のアニオン界面活性剤
を添加したり、減粘剤無添加の場合は、石炭濃度５０％
において粘度が２０，０００ｃｐ　以上になり、全く流
動しない。

実施例２ クリーン化した石炭を使用して実施例１と同様に所定濃
度のクリーン石炭−水スラリーを調整する。石炭粒度は
２００メツシュ８０％パスのものである。このスラリー
の粘度を２５°Ｃにて測定し、また流動性をも観察する
。このスラリーを１ケ月間静置した後、水の分離状態を
測定する。

試験に用いた本発明の減粘剤は第１表に示すとおりであ
る。試験結果を第３表に示す。

第３表に示すとおりクリーン化石炭−水スラリーに本発
明の減粘剤を添加すると石炭濃度が７６〜８０％でも粘
度が１５００〜２２００　ｃｐてあり、極めて流動性が
良好である。一方本発明以外の減粘剤を添加したり、薬
剤無添加の場合は石炭濃度５０％において粘度が２０．
．０００ｃｐ以上になり、全く流動しない。

（以下余白） 特許出幀人　第−工業製楽株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭−水スラリーの粘度を低下させ、流動性と安
   定性を向上させるために用いる高濃度石炭−水スラリー
   用減粘剤であって、分子内に活性水素を１個以上、好ま
   しくは３個以上、さらに好ましくは５個以上有する化合
   物のアルキレンオキシド付加物で、エチレンオキシド含
   有率が付加したアルキレンオキシドのＩＯないし４９重
   量％である分子量１０００ないしＩＯ万、好ましくは４
   ０００ないしｌ′Ｏ万であるポリエーテル、またはエチ
   レンオキシド含有率が１０ないし３９重鼠％の上記ポリ
   エーテルの硫酸エステル化物もしくはリン酸エステル化
   物を必須成分として含有することを特徴とする石炭−水
   スラリー用高性能減粘剤。
2. （２）石炭濃度が６１％以上、好ましくは７０％以上の
   石炭−水スラリーに用いるための特許請求の範囲第１項
   記載の石炭−水スラリー用高性能減粘剤。
3. （３）　　石炭がクリーン化した石炭である特許請求の
   範囲第１項または第２項記載の石炭−水スラリー用高性
   能減粘剤。