JPS59120687A - 混合燃料用安定剤 - 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】 本発明は石炭微粉末と燃料油との混合燃料用安定剤、特
に長期間にわたる静的安定性に加えて５機械的な安定性
と流動性に優れ、史に高温での保存安定性にも曖ルた混
合燃料を製造するために使用される安定剤に関する。

近年、エネルギー源として最も重要な位１ｕを占める石
油燃料が高４１するとともに、石油埋蔵量の限界が強く
認識されてきたことから、長期にわたるエネルギー源確
保がエネルギー政策上の重要問題になってきた。このよ
うなことから、エネルギー源として石油と並んで埋蔵量
の大きい石炭が再び注目されるようになった。

しかしながら、石炭の場合は、液状の石油とは異なり、
塊状物であるため、輸送や貯蔵のコストが高く、シかも
取扱いが著しく不便であるという欠点がある。このよう
な取扱い上の欠点を改善するだめに、石炭を微粉末化し
、水や燃料油に分散させてスラリー状の燃料として使用
する方法が種々検討されている。微粉炭を燃料油中に分
散させた石炭／油混合燃料は、水に分散させたものより
も、単位量当りの発熱量が大きく、エネルギー源として
はより好ましいが、実用に供するためには株々の問題が
ある。

火力発′覗などにおいては多量の燃料が必要とされるが
、このような多量の燃料の輸送及び貯蔵ハ、タンカーに
よる輸送や、大型陸上夕／りによる貯蔵が普通である。

ところが、石炭／油混合燃料は製造されてから燃現され
るまでのパイプ移送、タンク貯蔵、輸送等のそれぞれの
工程で種々の外力、例えば遠心ポンプやスクリューポン
プ等の移送ボノグによる剪断力、貯蔵タンクのサイド攪
拌やタンクからの燃料排出時の再流動化攪拌、船舶輸送
における振動、発熱量を一定に保持するための燃焼前の
均質化攪拌等の機械力を受ける。かかる機械的履歴を経
ると、混合燃料中の石炭が分離して沈降圧密現象を生じ
やすいという問題があり、沈降圧密した混合燃料は゛流
動性を失い、実際上その取扱いは不可能に近い。従って
、石炭／油混合燃料を実用に供するには、貯蔵時の静的
安定性は勿論のこと、かかる機械的安定性と流動性を改
良しなければならない。

特開昭５５−５５３０５、同５４−５２１０５、同５４
−５２１０６、同５４−５５１０７、同５７−１６５４
９０号各公報には混合燃料用安定剤としてポリアルキレ
ンオキシド基を含むポリエーテル化合物等が開示されて
いる。しかしこのような化合物の性能は効果を発現させ
るための添加量が多かったり、混合燃料の保存温度は７
０’Ｃ以下、保存条件は静置状態が必要であるという大
きな欠点がめった。更に具体的には、酢加量が多い場合
は経済的に不利であり混合燃料の経済メリットが失われ
る。又、原作温度を高温（７０℃以上）にできないため
に粘度が高く石炭濃度を上昇させることが望めずこれも
同棟に不経循である。又、静画状態が必要であるという
ことは、海外からのタンカーによる輸送（ローリング、
ピッチング等の振動が長期にわたって与えられる）が困
難であるということである。このような現象は混合燃料
の実用化の上で大きな障薄となっていた。

本発明渚等は、このような欠点を改良すべく鋭意研つｔ
した結果、スチレンオキシド基及びエチレンオキシド基
を必須成分として含むポリエーテル化合物を有効成分と
１″る安定剤が低添加沿で有効であり且つ保存温度、保
存状態に影・へされないという画期的な性能を示すこと
を見い出し本発明に到達した。

即ち、本発明は、活性水素を有する化合物にエチレンオ
キシドを必須として含むアルキレンオキシド及びエチレ
ンオキシドを付加した化合物であり、且つスチレンオキ
シドを分子内に１〜２０　Ｎ　１１Ｍ１　（ただしＮは
活性水素を有する化合物１分子中の活性水素の数を示す
）含むポリエーテル化合物又はその誘導体を有効成分と
じて含むことを特徴とする混合燃料用安定剤である。

本発明のポリエーテル化合物又はその誘導体としてはポ
リオキシエチレン鎖の部分の１「量が全分子量の４〜５
０重ｊ＆ｔ４であり、史に全体の分子、量が１　（１、
０００〜２００，０００のものが好ましく、１５．００
０〜１５０，０００のものが更に好ましい。父、ポリエ
ーテル化合物又はその、誘導体は、スチレンオキシド及
びエチレンオキシドを必須成分とするが、更にプロピレ
ンオキシドが一部付加したものが好ましく、ポリオキシ
プロピレン鎖の部分の重量が全分子量の５〜９５　ｗｔ
４のものが好ｔＬ＜、４０〜９０　ｗｔ％のものが特に
好ましい。付加反応はスチレンオキシド、エチレンオキ
シドのいずれが先でもよく、又ブロック状でも、ランダ
ム状でも良好であるが、エチレンオキシド、エチレンオ
キシド乃至は、エチレンオキシド、プロピレンオキシド
、エチレンオキシド等をブロック状に付加したものが良
好な安定性及び流動性を示す。

本発明に用いることの出来る活性水素を有する化合物は
、夫々ヒドロキシル基、アミノ基、メルカプト基等を有
するヒドロキシ化合物、アミノ化合物、メルカプト化合
物等である。

具体的にはヒドロキシ化合物としては、メタノール、エ
タノール等の低ｄ　−価７　／レコー　ルア％らステア
リルアルコール、オレイルアノｔｌコール等の高級−価
アルコール、２−エテルヘキサノール等の側鎖を有する
一価アルコール、エチレンクリコール、プロビレ／クリ
コール、１．４−ブタ／ジオール、ヘキサンジオール、
ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、ボＩ
Ｊプロピレングリコール、グリセリン、ソルビトール、
ポリグリセリン又はこれらの部分エステル化物等の多価
アルコール又はこれらの部分エステル、ノニルフェノー
ル等のフェノールミツ５＝例示され、アミン化合物とし
てはオクチルアミン、牛脂アミン、メチルステアリルア
ミン等のモノアミン、エチレンジアミン、ジエチレント
リアミン、トリエチレンテトラミン、Ｎ−アルキルエチ
レンジアミン、ポリエチレンイミン等のポリアミン化合
物が例示され、メルカプト化合物としては、ラウリルメ
ルカプタン等が例示される。

又、モノ、ジ又はトリエタノールアミンなどのアルカノ
ールアミン、ステアリン酸アミドなどのアミド化合物、
グリシン等のアミノ酸等も用いることができる。

これらのうちでも、活性水素を６個以上４１する化合物
が好ましく、特に−分子中の窒素原子の数が２〜１００
個のポリアミン化合物が優れている。更に好ましい化合
物は、下記（１）式に示す骨格を連続して５ヶ以上有し
且つそれらの内、１ヶ以上は下記（２）式に示す骨格で
あり、末端がＯＲ及び／又はＮＨ２である窒素原子６〜
１００個を含むポリアミ／化合物である。

／（１） −Ｃ！Ｈ２−０Ｈ２−ＩＪ　＼ このポリアミン化合物はエチレンジアミン、ジエチレン
トリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエブーレ
／ペンタミン、ペンタエチレンヘキサミノなどのポリエ
チレンポリアミンにエチレンイミンを付加させることに
より、容易に得る事ができるし、父、エチレンイミンを
一般に酸性触媒を用いて重合することにより得る′４￥
もてきる。この様にして得られたポリアミン化は物は窒
素原子を６〜１ｏｏ詞含むものであり、１級窒素原子、
２級パ素原子及び３級−侃素原子の個数の比率がそれぞ
れおよそ１：１：１乃至１：２：１の範囲にあるものが
好丑しい。安定化効果特に機械的安定性金高めるために
Ｑよ、よりかさ高くする事が必要である。このため、ポ
リアミン化合物は、下記（５）式のような鎖状のポリア
ミンではなく、上記（２）式の骨格を４１する分枝を有
するポリアミンにする事により、カナ高さを大きくする
ことができ、そのために安定性等の効果が著しく高くな
る。

Ｈ２Ｎ　（＝　０Ｈ２０Ｈ，、ＮＨ姶Ｈ（３）コノポリ
アミン化合物の窒素原子の数は６ケ以」二が好ましく取
扱い上１００個以下がよい。末端基は、エチレンイミン
の重合の停止反応試剤により、アミノ基にも水酸基にも
ｌリイｚする。よりバルキー性を高めるためには、末端
基はアミン基の方が好ましい。

又、本発明に用いられるポリエーテル化合物の誘導体と
しては以下のようなものが挙げらｉする。

ａ）　　末ｉの水酸基と等モルのエビハロヒドリンとの
反応物。

エビハロヒドリンとしてハ、一般的にはエピクロルヒド
リンが使用される。この反応は、エポキシ基とハロゲン
の反応性の差を利用して、末端にエポキシ基を導入する
下がり能となる。

ｂ）骨格に含まれる（素原子の一部又は全部をカチオン
化又は、−有機又は無機酸により中和した化合物。

カチオン化試剤としては、アルギルハライド又は、ジエ
チル硫酸などが使用され得る。

又酸としては、アルキルアリールスルホン酸、酢酸、塩
酸などが便用されるが、有機スルホン酸が好ましい。

Ｃ）末端の水酸基の一部又は全部をカルボキシアルキル
化又は硫酸化した化合物又はその塩である化合物。

ｄ）末端の水ｔＷ基の一部又は全部をホウ酸エステル化
又バリン酸エステル化した化合物又はその塩である化合
物。

ホウ酸エステル化は、ホウ酸との脱水反応又は無水ホウ
酸との反応により、又、リン酸エステル化についても五
酸化リンとの反応により容易に行なうことができる。

本発明の安定剤は混合燃料に対して０．０１〜０．１５
　、ｉ、１７％　、好ましくは０．０５〜０．１２５重
量係添加することにょシ、燃料油中に石炭粒子を安定に
分散させることができる。

又、本発明の安定剤を添加した混合燃料は保存温度７０
〜１５０１：：の間でも５ケ月以上安定性が良好であり
、調製直後にプロペラ攪拌等のシェアを与えたり、保存
中に振動を与える等の悪条件下でも極めて安定性が良好
であった。

本発明の安定剤は前記有効成分の他に、必要に応じて他
の界面活性剤を適量カロえることができる。

本発明の安定剤音用いて石炭を油中に分散させるには、
例えば前記安定剤を燃料油に溶解させたのち微粉炭と混
合しても、安定剤を微粉炭と燃料油との混合物に添加し
て混合してもよい。

本発明の安定剤を添加混合する温度は任意であり、例え
ば５０〜１５０℃で混合される。混合圧力は常圧でもよ
いが、混合燃料の脱気をするために減圧にしてもよい。

混合燃料成分としての石炭としては、無煙炭、歴背炭、
褐炭など種々の炭槓のものが使用され、その平均粒径は
、通常１００ミクロン以下であり、好ましくは２００メ
ツシュ篩通過ｔ５０％以上がよい。重油としては原油、
重油、軽油、ガソリンなどの任意の炭化水累油が適用さ
れるが、経済的には、原油や重油の使用が有利である。

混合燃料中の石炭と油の混合割合は必要とされる流動性
、安定性及び保存温度に依存する。

これまで開示された安定剤では保存温度が７０℃１ｉｉ
ｌ後に限定されるため石炭濃度は５．０〜６０ｗｔ優が
限界であった。つまり６０　ｗｔ係以上になると粘ＩＪ
ｙが急激に増大し流動性を失う。ところが本発明の安定
剤は７０℃〜１５０″Ｃの高温保存安定性に潰れるため
石炭濃度を６０〜７　Ｏｗｔ係まで上昇させることがｉ
ｊＪ能となった。

本発明のかかる没れた効果をもたらす作用機構の詳、！
ｆｌ　＆ごついては不明であるが芳Ｉ￥族壌を持つスチ
レンオキシドＪ＾を導入することにより石炭表面の疎水
部との親和性が良好となり石炭衣＋Ｉｉｉへの吸ｄ腎が
飛雀的に改良さ７するためと考えらハ、る。

石Ｉ災は乾燥の方法により異なるが、通常付・Ｓ水を−
ｆｉ“している。本発明の安定剤は、付Ｊ水屓によって
悪彩欅全受けないが、付漬水（外部からの水（公加も含
む）が多すぎると、燃・続効率が低下し、燃料としての
使用に支１シ□をきたすので、その量′は混合燃料中２
０重喰循以下、好ましくは１０重Ｌ１［以Ｆがよい。本
発明の安定Ａ１１Ｏ大きな４長の１つは、実質的に無水
であっても、水を含崩していても、浸れた分数効果を示
・）′ことである。

本発明の安定剤を用いて、倣４りｊ炭、燃料油及び安定
剤からなる石炭／油混合燃料を製造する場合、それらの
各成分の添加方法や順序あるい（ｄ混合を行なうための
情拌機及び４費拌条件は、前記安定剤の１′「用が特に
１且吉さ）１．ない］択り、１ｌｉｌｌ約されない。

次に本発明全実施例により更に詳１泪に説明する。同、
実施１＋すに示（〜だ「部」及び「係」ばｔいｆｈも重
量基準である。

実施例 混合燃料の、；ｌｆ４製 中東重油＊１１ＢＯ，４ｙ　（油中に含まれる水分Ｖよ
除いて）を５００ｍｇの容器中に入れ、更に表−１に示
す各種安定剤の所定−全夫々〃１１え、１００℃のオイ
ルバス中に浸す。２００メツ／ユのｉ作Ｑ８０係パスす
るように粉砕したベルモント炭　５００２（石炭中に含
まれる水分は除いて）を上記の中東重油中に加える。中
東重油中にｏ、ｏ　ｓ　％、ベルセント炭中に３．ｚ　
ｓ　％の水が含まれているので、石炭（乾・燥分）／（
中東取油＋水）＝６０／４０（重量比）となる。部ち油
と石炭中に含まれていた水の縫の合計は１９．５５　Ｆ
である。安定剤を含む油と石炭を入れた容器？：１００
℃のオイルバス中に１時間浸すと一定温度になる。ラボ
ミキサー（特殊磯化工製）を用い、一定温度になった石
炭と油の混合物を５０００　ｒｐｍで６０分間攪拌した
。続いて攪拌機をプロペラ羽根に交換し、９０　ｒｐｍ
で７２時間攪拌し、機械的４歴を与えた混合燃料を調製
し、安定性試験に供した。

安定性試１與 試験装置として、内径５．３驚、高さ２４俤のステンレ
ス製シリンダーで、その底部から６烏、１２ｍ、１Ｂ（
Ｗの各位置に流体の止栓付取出口を有するものを用いる
。このシリンダーに底部から１８０ｒＩ＆の高さまで上
記の様にして調製した各種混合燃料の一定量を入れ、１
００℃の恒温槽に入れて９０日間１神置する。９０日１
経過後、このシリンダーの底部から１２ＬＸｎの位置の
止栓をはずしそれより上の混合燃料（即ち底部力為ら高
さ１２〜１８（支）の個所のシリンダー内の！見合燃料
）を取り出して上層試料とし、その石炭ａｆｉｌｌを測
定した。次に底部から６閑、の位置の止栓をはずしこの
位置より上にある混合燃料を取りＩＢし、中層試料とし
てその石炭濃度を測定した。

最後に残存混合燃料を取り出し、下層試料と（−で石炭
濃度を、測定した。石炭濃度の測定Ｏま、７１も合燃料
に１．１．１−　）リクロロエタンを加えて重油分を溶
解、濾過して除去し、残置の石ＩＮ分の最すの混合燃料
に対する比率を取量ノ（−セントで求めた。これらの結
果を表−２に示す。各ノーでの石炭濃度の差が小さい程
哉械的安定１生の良い混合燃料であることを示す。

本１：　中東重油（中東産）： 発ＰＡ　債１０５１０　Ｋ　ｅａ１／　Ｋｇ　（ＪＩＳ
　Ｋ　２２６５）、比重Ｑ、９５７６％ｉ＃ｔ、動点−
２，５℃（ＪＩＳ　Ｋ　２２６９）％引火点９４．０℃
（ＪＩＳ　Ｋ　２２６５　）、灰分０．０２係（Ｊ工Ｓ
　Ｋ　２２７２　）　、水分０．０３（、Ｔ工Ｓ　Ｋ　
２２７５）、元素分析（卿本有機自動元素分析装置ｊ！
ｉ）Ｏ：８４．１７係、Ｈ：　１３，０６％、Ｓ：　２
，５９俤、Ｎ；０．２５％、０　：　０，１３％、Ｏｌ
：３ｊ　ｐｐｍ、　Ｖ：６５ｐｐｍ１Ｎａ：　１　ｓ　
ｐｐｍ ＊２：　ベルセント炭（オーストラリア産の石炭）：高
位＃３熱鴇：　６５５０　Ｋ　ｃａ１／　Ｋ、　（、Ｔ
工Ｓ　Ｍ　８８１４）、灰分１５，９５　（Ｊ工Ｓ　Ｍ
　８８１２）、水分５．２５　（，７１５Ｍ８８１１）
、固定炭素４９．５５幅（Ｊ工Ｓ　Ｍ　８８１２）、元
素分析（５１５Ｍ３Ｂ１５）、Ｏ：　１６，１７係、Ｈ
：４．７１係、Ｎ　：　１，２３係、ｏ　：　８．４４
壬、Ｓ　：　ｏｌ、ｓ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　活性水素を有する化合物にエチレンオキシドを必須
   として含むアルキレンオキシド及びスチレンオキシドを
   付加した化合物であり、注つスチレンオキシドを分子内
   に１〜２ＯＮ個（ただしＮは活性水素を有する化合物１
   分子中の活性水素の数を示す）含むポリエーテル化合物
   又はその誘導体を有効成分として含むことを特徴とする
   混合燃料用安定剤。 ２　ポリエーテル化合物又はその誘導体中のポリオキシ
   エチレン鎖の部分の重量が全分子量の４〜５０重量係で
   あり、更に全体の分子量が１０，０００〜２００．００
   ０であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   混合燃料用安定剤。 ３　ポリエーテル化合物又はその誘導体が、エチレンオ
   キシドを必須成分として含むアルキレンオキシド及びス
   チレンオキシドのブロック状又は一部ブロック状の付加
   物である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の混合燃
   料用安定剤。 ４　ポリエーテル化合物又はその誘導体が、スチレンオ
   キシド、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドの付
   加・物であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
   第２．ＬＡ又は第３項記載の混合燃料用安定剤。 ５　アルキレンオキシドがエチレンオキシド及びプロピ
   レンオキシドであり、ポリオキシプロピし・ン鎖の部分
   の合計の重置゛が全分子量の５〜９５重ｉｉ′係である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記戦の混合燃料
   用安定剤。 ６　活性水素を有する化合物が、ヒドロキシ化合物、ア
   ミン化合物又はメルカプト化合物のいずれかである特許
   請求の範囲第１項記載の混合燃料用安定剤。 ７　活性水素を有する化合物の活性水素の数が１分子中
   に３個以上である特許請求の範囲第６坦記載のｄＲ合燃
   料用安定剤。 ８　活性水素を有する化合物が、１分子中の窒素原子の
   数が２〜１００のポリアミンであることを特徴とする特
   許請求の範囲第７項記載の混合燃料用安定剤。 ９　ポリエーテル化合物の誘導体が末端の水酸基と等モ
   ルのエビハロヒドリンとの反応物である特許請求の範囲
   第１〜８項のいずれか一項に記載の混合燃料用安定剤。 １０　　ポリエーテル化合物の誘導体が骨格に含まれる
   窒素原子の一部又は全部をカチオン化、又は有機又は無
   機酸にて中和した化合物である特許請求の範囲第１〜８
   項のいずれか一項に記載の混合燃料用安定剤。 １１　　ポリエーテル化合物の誘導体が末端の水酸基の
   一部又は全部をカルボキシアルギル化又は硫酸化した化
   合物又はその塩である特許請求の範囲第１〜８項のいず
   れか一項に記載の混合燃料用安定剤。 １２　　ポリエーテル化合物の誘導体が末端の水酸基の
   一部又は全部金ホウ酸エステル化又はり／酸エステル化
   した化合物又はその塩である特許請求の範囲第１項〜８
   項のいずれか一項に記載の混合燃料用安定剤。