JPS5986694A - 石炭−水スラリ−用添加剤 - 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】 この発明は石炭粉末を水に安定にかつ高濃度で分散させ
るための石炭−水スラリー用添加剤に関する。

石炭はその形状が固体であるために永い間石油に燃料と
しての王座をゆずっていたが、石油ショックを機に石炭
の見直しが行なわれ、石炭石油混合燃料（ＣＯＭ）で代
表されるように、石炭を粉末とし、媒体と混合すること
により石炭を流体として取り扱おうという試みが盛んに
行なわれている。しかし、石炭石油混合燃料の場合には
、約半分が油であるという欠点を避けて通ることができ
ず、さらに別のスラリー燃料の開発が望まれている。

近年、水を媒体として用い、高濃度に石炭を分散させた
流体としてのスラリーをパイプライン輸送や油タンカー
などによる輸送にも適したものとし、さらに各種ボイラ
ーにおける石油の代替燃料として用いようとする試みが
なされている。このスラリーの場合には、媒体が水であ
るところから、スラリーとして次の性質を持つことが好
ましい。

すなわち、石炭濃度が高くかつ低粘度であって、しかも
石炭粉末の凝集や沈降のおこらない長期安定性にすぐれ
たものであることである。また、機械的な剪断力が加わ
ったときでもスラリーの安定性を保ちうるものであるこ
とが望まれる。

ところで、従来、石炭−水スラリーの特性を改質するた
めに、スラリー中に防錆剤、抗酸化剤、分散剤などの各
種の添加剤を添加することはすでに知られている。しか
し、これら公知の添加剤のなかで、石炭濃度ないし粘度
に非常に好結果を与え、またこの特性とスラリーの安定
性とを共に満足させるものはほとんどみられない。たと
えば、米国特許第２，３４６，１５１号明細書、特公昭
５５−４５６００号公報および特開昭５４−１６５１１
号公報などに開示されるりん酸エステル、各種アミン類
、アルキレンオキシドとアルキルフェノールやナフトー
ルその他酸性りん酸塩との反応物、ポリメタクリル酸の
如きポリカルボン酸の塩の如き添加剤では、粘度低下機
能に劣り高濃度スラリーを得ることが難しい。

また、特開昭５２−７１５０６号公報や特開昭５３−５
８１号公報に提案されるリグニンスルホン酸塩、特開昭
５６−２１６３６号公報に提案されるナフタレンスルホ
ン酸塩やナフタレンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合
物の塩などは、前記の添加剤に較べると粘度低下機能が
ありスラリーの安定性にも多少寄与するが、これら特性
はなお改良の余地があり、しかも得られるスラリーに機
械的な剪断力を加えたときその安定性が極端に低下する
欠点があることから、実用化するにはいまひとつ満足で
きるものとはいえなかった。

この発明は、上記提案のものに較べて改善された粘度低
下機能を有しかつスラリーの静置安定性および対剪断力
安定性にも好結果を与える工業的有用な添加剤を提供せ
んとするもので、その要旨とするところは、アクリル酸
もしくはメタクリル酸とビニルスルホン酸類との共重合
物のアルカリ金属塩、アンモニウム塩または低級アミン
塩を有効成分として含有する石炭−水スラリー用添加剤
にある。

かかる有効成分によると、そのすぐれた粘度低下機能に
よって高濃度スラリーの調製が可能となり、たとえば石
炭粉末が６０〜８０重量％もの高濃度の石炭−水スラリ
ーを容易に得ることができるとともに、このスラリーは
経口的な凝集や沈降が抑えられた静置安定性にすぐれた
ものとなる一方、機械的な剪断力を受けても圧密化する
ことのない対剪断力安定性にもすぐれたものとなる。

このような対剪断力安定性にすぐれるスラＩＪ−は、こ
れを海外で製造し長距離パイプラインや長期間の船舶に
よる輸送ののち日本で消費することを想定した場合、輸
送中の機械的剪断力に対してスラリーの安定性を充分に
保つことができるため、非常に有利である。このように
、この発明の添加剤を用いて調製された石炭−水スラリ
ーは、パイプライン輸送その他の輸送が容易で経済的で
あり、また燃焼装置への供給が容易となるなどの利点が
得られる。

この発明の添加剤に含有される有効成分におけるアクリ
ル酸もしくはメタクリル酸とビニルスルホン酸類との共
重合は、常圧下もしくは圧力下に通常のラジカル重合で
進行し、その比率はアクリル酸もしくはメタクリル酸が
５０〜９９モル係、好ましくは６０〜９５モルチである
。アクリル酸またはメタクリル酸が５０モルチ未満およ
び９９モルチを越える場合では、塩としたこの発明の添
加剤を添加して得られる石炭−水スラリーの性質が満足
するものとはならない。共重合物の数平均分子量は１．
０００〜５０，０００であり、好ましくは１．０００〜
１０，０００である。

前記共重合に用いられるビニルスルホン酸類としては、
ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホ
ン酸などがあげられる。

この発明の主眼は前記共重合物のアルカリ金属塩、アン
モニウム塩または低級アミン塩が石炭−水スラリーの粘
度を低下させ、静置安定性を賦与するのみならず、特に
対剪断力安定性を賦与するところにある。

塩を形成するアルカリ金属としては、リチウム、ナトリ
ウム、カリウムがあげられる。低級アミンとしては、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、モノエタノールアミン、モノイソプロパツールア
ミンなどの第一アミン、ジメチルアミン、ジエチルアミ
ン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジェタノール
アミン、ジイソプロパツールアミン、モルホリンなどの
第三アミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ト
リプロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノール
アミン、トリイソプロパツールアミン、などの第三アミ
ンがあげられる。

この発明の添加剤においては、上に述べた有効成分のな
かから、その一種もしくは二種以上を選択して、これを
そのままあるいは水、アルコールなどの媒体に含ませた
状態で使用に供することができる。かかる添加剤には、
必要に応じてゲル化　　、剤、防錆剤、防腐剤の如き公
知のスラリー用添加剤を含ませるようにしてもよい。

石炭−水スラリー中への添加量は、そのスラリー特性、
つまり石炭粉末の粒度や濃度あるいは有効成分自体の種
類などによって異なるが、一般的には、有効成分が、ス
ラリー９００１〜５重量％、とくに好適には０．０５〜
１．０重量％となるようにするのがよい。添加量が多く
なるにしたがって粘度低下効果が犬でまた安定性の面で
も好結果が得られる。しかし、一定量を越えるとそれ以
上の効果は期待できないので経済的に不利である。

添加方法は任意であり、石炭粉末を乾式粉砕法と湿式粉
砕法とのいずれの方法で得るかによって適宜の方法を選
択すればよい。たとえば、乾式粉砕法では、粉砕粉末を
分散させるべき水中に予めこの発明の添加剤を添加混合
し、これに粉砕粉末を加えて混合するのがよい。一方、
湿式粉砕法では、湿式粉砕のために用いる水中に予め添
加するようにしてもよいし、湿式粉砕中もしくは粉砕後
に添加するようにしてもよい。

なお、この発明の添加剤を用いて、水中粉砕ないし通常
のインペラー撹拌を行なっただけでは、安定なスラリー
を得にくいときには、強いせん断力を持ったホモジナイ
ザー、ラインミキサーなどの撹拌機を使用して混合する
のがよい。

この発明に適用される石炭は、亜瀝青炭、瀝青炭、無煙
炭などいずれであってもよくとくに制限はないが、孔隙
の少ない石炭の方が好ましい。また、この石炭を乾式法
や湿式粉砕法で粉砕して水スラリー用の粉末とするが、
この粉末粒度もとくに規定されない。しかし、パイプラ
イン輸送、バーナー燃焼において摩耗、閉塞などのトラ
ブルをおこさないように、通常２００メッシュパス力Ｆ
ＪＯ重量％以上となるのが好ましく、７０重量％以上と
なればさらに好ましい。

つぎに、この発明の実施例を記載してより具体的に説明
する。

実施例 アクリル酸もしくはメタクリル酸とビニルスルホン酸類
を常圧下もしくは加圧下でラジカル共重合させ、共重合
後、塩形成処理を施して下記の第１表に示される試料Ａ
１〜７からなるこの発明の石炭−水スラリー用添加剤を
得た。第１表中Ｍｗとは数平均分子量を意味する。

比較例 下記第２表に示す試料点８〜１３をそれぞれこの発明と
は異なる石炭−水スラリー用添加剤とした。

第　　　２　　　表 上記実施例および比較例の各添加剤を用いて、以下の試
験例１，２に従って実際に石炭−水スラリーを調製し、
このスラリーの粘度（２５°Ｃ）、静置安定性ならびに
剪断力による安定性の影響を調べた。この試験に用いた
ワンポー炭（オーストラリア産）およびバルマー炭（カ
ナダ産）の工業分析値は次のとおりである。

ワンポー炭　　バルマー炭 固有水分（重量％）　　　　３．０　　　　１．５灰　
　分（重量％）　　　１４．０　　　１？、０揮発分（
重量％）　　３２，０　　２０．０固定炭素（重量％）
　　　５０，２　　　６２．０なお、得られた石炭−水
スラリーの粘度（２５°Ｃ）はＢ型粘度計により測定し
、静置安定性は次の方法で調べた。すなわち、直径５ｃ
ｍ、高さ２０Ｇのステンレス製シリンダーの底部より６
Ｃ＋＋＋と１２Ｃの位置に止栓つき取り出し口を設け、
得られた石炭−水スラリーを上記シリンダーの底部から
１８Ｇのところまで入れ、室温で１週間静置した。つぎ
に、シリンダー底部から１２−より上の上層部分、６〜
１２０の中層部分および６ｃｍより下の下層部分に分け
、各層の固形分を１０５°Ｃの乾燥型中に１時間放置す
る乾燥減量法で測定した。

また、剪断力による安定性は次の方法によって判断した
。すなわち、得られた石炭−水スラリーを直径１０．５
ｃｍ、高さ１５ｃｒｎのＩＩ！のビーカーの中へ８００
ｒｎｌの線まで入れ、羽根径２ｃｍのインペラーを４０
０−の位置にセットし、２０　Ｏｒｐｍで２４時間撹拌
した。撹拌停止後、インペラーをとり去り、そのままの
状態で１ｏ日間静置した。１゜日間静置後、ビーカーを
傾けてスラリーを流し出し、すべてが流れ出た場合、底
部に固い沈降物が生成してスパチュラ等でも容易にとり
出すことができない状態の場合を、それぞれ◎、×で表
わし、◎の場合には剪断力に対して強いスラリーが得ら
れたと判定した。

試験例１ ワンポー炭を乾式粉砕して２００メツシユパスが７００
重量％石炭粉末を得た。この粉末の水分量は４重量％（
付着水を含めて）であった。つぎに、ＩＩ！のビーカー
に前記実施例および比較例の各添加剤をそれぞれ所定量
溶解させた水溶液１３５４グをとり、特殊機化工業（株
）製ホモミキサーＭ型を用いて、３００〜５００　ｒｐ
ｍでゆっくり撹拌しながら上記の石炭粉末３６４．６グ
を徐々に加え、加え終ってからホモミキサーの回転数を
５．００　Ｏｒｐｍにあげて１０分間撹拌することによ
り、固形分７０重量％の石炭−水スラリーを得た。

つぎの第３表は、この発明の添加剤として試料厖１〜７
および比較例の添加剤として試料Ａ８〜１３を用いたと
きの上記試験例１の結果である。

表中、添加量はスラリー中に占める添加剤（固型分）の
割合で示した。また、参考例とは添加剤を全く用いなか
ったときの結果であり、さらに表中の（米）はスラリー
の粘度が非常に高いため、シリンダーの取り出し口から
スラリーを取り出すことができず、測定不能であったこ
とを示す。

第　　　　３　　　　表 （※）重量％ 試験例２ 容Ｊｊｔ５／のボールミル（ボール充填率３０容量係）
に粒径約２聴に粗粉砕した水分含量４重量係（付着水も
含めて）のバルマー炭３６４．６５’をとり、これに前
記の添加剤をそれぞれ所定量溶解させた水溶液１２１．
５５’を加え、３０分間粉砕することにより、石炭粉末
の粒度が２００メツシュバス８０重量係とされた固形分
７２重量係の石炭−水スラリーを得た。

つぎの第４表は、この発明の添加剤として試料高２と５
および比較例の添加剤として試料高８と１３を用いたと
きの上記試験例２の結果である。

表中、添加剤の添加量、参考例および（財）に関して以
上の試験結果から明らがなように、この発明の添加剤を
使用することにより、高濃度でかつ低粘度で、しかも静
置安定性のみならず対剪断カ安定性にもすぐれる均質な
石炭−水スラリーが得られることがわかる。

特許出願人日本油脂株式会社 ７３３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アクリル酸もしくはメタクリル酸とビニルスルホ
   ン酸類との共重合物のアルカリ金属塩、アンモニウム塩
   または低級アミン塩を有効成分として含有する石炭−水
   スラリー用添加剤。