JPS60223895A - 混合燃料組成物 - 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】 本発明は混合燃料組成物に関し、詳しくは特定の粒度分
布をもつ石炭粉末と燃料油と安定剤とからなる混合燃料
組成物に関し、高石炭濃度かつ低粘度で、安定性のよい
混合燃料組成物を目的とする。

しての石油を節約する目的で、石炭−石油混合燃料、す
なわちＯＯＭ　（Ｃｏａｌ　Ｏｉｌ　Ｍｉｘｌｕｒｅ）
が利用されはじめている。このようにＯＯＭは石油系燃
料の一部を石炭で代替する目的の混合燃料であるので、
その組成中の石炭濃度が高いほど有利であることは明ら
かである。しかし、現在検討されている００Ｍ中の石炭
濃度は４０〜５０重量係であシ、それ以上の石炭濃度で
は粘度が著しく高くなシ、ポンプによる移送などのハン
ドリングが困難となる欠点がある。また、平均粒径を大
きくして石炭濃度を高めようとした場合には、燃料油に
比較して比重の大きい石炭粒子が経口とともに沈降分離
する欠点があった。

石炭粒子の沈降分離を回避する方法として、たとえば特
開昭５３−１１７００２号においては石炭の粒径を１０
μ以下の微粒子になるまで粉砕しているが、この場合微
粉化に大きな動力を消費するばかシでなく、石炭粒子数
および全粒子の累積表面積の著しい増大により、得られ
たＯＯＭの粘これらの欠点を改良するために安定剤とし
て数多くの界面活性剤（特開昭５３−４７３０７号、特
開昭５３−４７４０５号、米国特許第３６１７０９５号
など）や瀝青物質（日本特許第３６８８１号、特開昭５
４−１．５６０１７号、特開昭５７、−１５３０９０号
など）が提案されているが、まだ十分に満足できる効果
を示すものはない。

また、燃焼性の面からみれば粒子径は小さいことが望ま
しいが、ハンドリング面からは粘度が上昇するために石
炭濃度を高くすることはできない。

通常微粉炭燃焼ボイラで使用する石炭の粒度分布は２０
０メノンユ（７４μ）通過７０％程度のものであシ、こ
れは燃焼性の面からも、経済性の面からも最も適当であ
るといわれている（石炭利用・発電プラント技術、総合
資料集第１４９頁）。

本発明者らはこのようなＣＯＭの欠点を改善すべく鋭意
研究した結果本発明に到達した。

すなわち、本発明は石炭粉末と燃料ｉｔｌ＋と安定剤と
からなる混合燃料組成物において、石炭粉末粒径の累積
重量百分率が１５００μ以下：ｔｏｏｓ、３００μ以下
：９５〜１００％、２００μ以下二９１〜１００チ、１
００μ以下ニア０〜９０％、７４μ以下二６０〜８２チ
、３０μ以下：３５〜５５チ、１０μ以下＝１０〜３０
チ、１μ以下二１〜１０％であることを特徴とする混合
燃料組成物である。

本発明の特徴は石炭粉末粒子の特定の粒度分布にあるが
、このような分布であれば、高石炭濃度のＯＯＭでも低
粘度で良好な安定性をもち、燃焼性や経済性の面でも十
分に満足できるものである。

これは次のような理由によるものと考えられる。

３００μをこえる粒子は比較的粗く、シたがって燃料油
との接触面積も小さいので、石炭濃度が高くても粘度は
低い。つぎにこれらより細かい１００〜３００μの粒子
がさきの粗い粒子の間隙をうめ、一層細かい１０〜１０
０μの粒子が次の間隙をうめる。最終の間隙は１〜１０
μの微粒子と１μ以下の超微粒子がうめることで燃料油
中に石炭粒子が最密充填することになるが、本発明でい
う粒度分布は理想的な分布になっているために高濃度の
ＯＯＭが得られる。

また、特開昭５３−１１７００２号で述べられているよ
うに１μ以下の超微粒子や１０μ以下の微粒子は燃料油
中で安定に分散し、これらが分散した分散液の見かけ比
重は石炭粒子のそれに近づくため、粒径の粗い石炭粒子
に浮力を付与することになる。ここで浮力を与えられた
石炭粒子が分散した分散液はさらに粗い粒子に浮力を与
えることになる。このだめに安定性にすぐれたＯＯＭが
得られる。

本発明で使用される石炭としては、無煙炭、瀝青炭、亜
瀝青炭、褐炭がちり、燃料油としては、原油、ガノリン
、灯油、軽油、重油等のほか、廃油類も用いられる。

本発明で用いられる安定剤としては、界面活性剤または
瀝青物質がある。

界面活性剤としては公知の界面活性剤が使用できるが、
とくに分子内に一８ＯＡ−基および／または−０８０３
−基をもつ陰イオン界面活性剤、第４しい。

分子内に一８Ｏａ−基および／または−ｏｓｏ３−基を
もつ陰イオン界面活性剤の代表的な例としてはつぎのも
のがある。

（１）脂肪族炭化水素のスルホン化物 アルカンスルホン酸、オレフィンスルホン酸など。

（２）芳香族化合物のスルホン化物 石油スルホン酸、リクニンスルホン酸、アルキルベンゼ
ンスルホン酸、ナフタリンスルホン酸、アルキルナフタ
リンスルホン酸、アルキルフェノールスルホン酸、これ
らのスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、ポリスチレ
ンスルホン酸など。

（３）　α−スルホカルボン酸まだはそのエステルα−
スルホ脂肪酸、α−スルホ脂肪酸アルキルエステル、ス
ルホコハク酸モ／ｌたＵジアルキルエステル、スルホコ
ハク酸モノまたはジアルケニルエステルナト。

飽和または不飽和アルコールの硫酸エステル。

（５）　ポリオキシアルキレン化合物の硫酸エステルポ
リオキンアルキレンアルキルまたはアルケニルエーテル
の硫酸エステル。ポリオキシアルキレンアルキルフェニ
ルエーテルの硫酸エステル、ポリオキシアルキレン脂肪
酸エステルの硫酸エステル、ポリオキシアルキレン脂肪
族アミンの硫酸エステル、ポリオキシアルキレン脂肪酸
アミドの硫酸エステル、ポリオキンエチレンポリオキシ
プロピレングリコールの硫酸エステル、ポリオキシエチ
レンポリオキンプロピレンエチレンジアミンの硫酸エス
テル、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエ
リスリトール、ソルビトール等多価アルコールのアルキ
レンオキシド付加物の硫酸エステルなど。

（６）油脂の硫酸エステル 硫酸化トール油、硫酸化動植物油脂など。

その他、これらの化合物のアミン塩、アンモニウム塩、
金属塩なども用いられる。

塩を形成するアミンとしては、脂肪族アミンや芳香族ア
ミンがあり、例えばメチルアミン、ブチルアミン、ラウ
リルアミン、ステアリルアミン、オレイルアミン、ジメ
チルアミン、モノエタノールアミン、トリエタノールア
ミン、モルホリン、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、テトラエチレンベン
タミ／、ペンタエチレンへキサミン、ポリエチレンイミ
ン、アニリンなどがある。

塩を形成する金属としては、カリウム、ナ）　ＩＪウム
、リチウム、・（リウム、カルシウム、マグネ７ウム、
アルミニウム、亜鉛、鉄などがある。

第４アンモニウム塩は、第４アンモニウム基をもつ公知
の陽イオン界面活性剤であり、代表的なものとして次の
一般式（１）で示される化合物のほか、炭素数６〜２２
の炭化水素基をもつアルキルピリジニウムハライド、ア
ルケニルピリジニウムハライド、アルキルキノリニウム
ハライド、アルケニルキノリニウムハライド等がある。

ここで、旧、Ｒ２，Ｒ３、Ｒ４及び几５は炭素数１〜２
２の飽和もしくは不飽和の鎖状炭化水素基、ヒドロキシ
エチル基、ヒドロキシプロピル基、ベンジル基または（
２）式で示される置換基で、少なくともひとつは炭素数
が６〜２２である。

ＲＸ（Ｒ’　０）ｋ（ＯＨｚ　＋ｆｌ・・・・・（２）
（２）式において、■はＨ１炭素数１〜２２の飽和ある
いは不飽和の鎖状炭化水素基もしくはアンル基、または
炭素数１〜１８の飽和あるいは不飽和の鎖状炭化水素基
置換のフェニル基、Ｘは０またはＮ几ＩＩ（Ｒ１１はＨ
または炭素数１〜２２の飽和もしくは不飽和の炭化水素
基）、Ｒ１は炭素数１〜４の直鎖または側鎖アルキレン
基、ｋは０〜１００．２は１〜３である。

一般式（１）の几６は炭素数１〜３の飽和もしくは不飽
和の鎖状炭化水素基、ヒドロキシエチル基、ヒドロキシ
プロピル基またはベンジル基、ｍは１〜３、ｎは１〜１
００、ｘｅは塩素イオン、臭素イオン、ヨウ素イオン、
硝酸イオン、硫酸イオン、メチル硫酸イオン、エチル硫
酸イオン、過塩素酸イオン、ノラトルエンスルホ／酸イ
オン、炭素数１〜２２の脂肪酸イオン等のアニオンであ
る。

ポリエーテル化合物は分子内にポリオキシアルキレン基
をもつ化合物で、分子量が１０００〜１００万、好まし
くは３０００〜６０万のものである。

本発明で用いるポリエーテル化合物は、１価ないし多価
の活性水素をもつ化合物、即ちヒドロキシル基、チオー
ル基、アミノ基、イミノ基、カルボキシル基等をもつ化
合物に、エチレンオキシド、プロピレンオキ７ド、ブチ
レンオキシド、テトラヒドロフラン等のアルキレンオキ
シドを付加反応させて得た化合物であり、２種以上のア
ルキレンオキシドが付加している場合にはその付加形式
はブロック型でもランダム型でもよい。

また、これらの化合物の誘導体も使用することができる
。

ヒドロキシル基をもつ化合物としては、メタノール、エ
タノール、プロパツール、ブタノール、ヘキサノール、
オクタツール、ノナノール、デカノール、ドデカノール
、トリデカノール、テトラデカノール、ヘキサデカノー
ル、オクタデカノール、アイコサノール、オレイルアル
コール等の１価アルコール；エチレングリコール、フロ
ピレンゲリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオール
、グリセリン、ポリグリセリン、トリメチロールプロパ
ン、センタエリスリトール、ソルビトール、ソルビタン
、グルコース、シュークロース、セルロース、デンプン
、ポリ酢酸ビニルのケン化物、トリエタノールアミン等
の多価アルコール；フェノール、クレゾール、キシレノ
ール、オクチルフェノール、ノニルフェノール、ドデシ
ルフェノール、レゾルシン１カテコール、ヒドロキノン
、ピロガロール、ナフトール等のフェノール類のほか、
ヒマシ油、硬化ヒマ７油、脂肪酸ジェタノールアミドな
どがある。また前記フェノール類のホルムアルデヒドに
よる縮合物も含まれる。

チオール基をもつ化合物としては、メチルメルカプタン
、エチルメルカプタン、プチルメルカフ”タン、オクチ
ルメルカプタン、デシルメルカゾタン、ドデソルメルカ
フ０タン、ヘキサデフルメルカブタン、オクタデシルメ
ルカプタン、エタンジチオール等がある。

アミノ基またはイミノ基をもつ化合物としては、メチル
アミン、エチルアミン、プロピルアミン、ヘキシルアミ
ン、オクチルアミン、デシルアミン、ドデシルアミン、
ヘキサデカルアミン、オクタデシルアミン、アリルアミ
ン、オレイルアミン、ヤシ油アルキルアミン、牛脂アル
キルアミン、シクロヘキシルアミン、ベンジルアミン、
アニリン、トルイジン等の１価アミン；エチレンジアミ
ン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、牛
脂アルキルプロピレンジアミン、／クロヘキシルジアミ
ン、フェニレンジアミン、ベンジジン、ジエチレントリ
アミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンぜン
タミン、ポリエチレンイミン等の多価アミ／；ギ酸アミ
ド、酢酸アミド、カプロ／酸アミド、カプリル酸アミド
、カプリン酸アミド、２ウリン酸アミド、ミリスチン酸
アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベ
ヘン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ゛酸アミド等
の脂肪酸アミドなどがある。

カルボキシル基をもつ化合物としては、ギ酸、酢酸、酪
酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸
、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン
酸、２−エチルヘキサ／酸、イソステアリン酸、オレイ
ン酸、エルカ酸、／ユウ酸、マロン酸、コハク酸、グル
タル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデ
カン２酸、マレイン酸、ダイマー酸、ブタンテトラカル
ボン酸、エチレンジアミン四酢酸等の脂肪族カルボン］
安息香酸、トルイル酸、フタル酸、フェニル酢酸、ケイ
皮酸、ヘミメリト酸、トリメリド酸、トリメシン酸、ピ
ロメリト酸等の芳香族カルボン酸；ポリアクリル酸、ポ
リメタクリル酸、マレイン酸共重合体等の重合カルボン
酸がある。

また、異種の２種以上の活性水素基をもつ化合物として
、乳酸、グリコール酸、リンゴ酸、酒石酸、チオグリコ
ール酸、グリシン、Ｎ−アルキルクリシン、モノエタノ
ールアミン、ジェタノールアミン、アミノエテルエタノ
ールアミン、サリチル酸、没食子酸、アミノ安息香酸等
がある。

ポリエーテル化合物の誘導体としては、たとえばつぎの
ものが挙げられる。

（、）　ポリエーテル化合物を架橋させた誘導体ポリエ
ーテル化合物を架橋させる多価イソ７アネートとしては
へキサメチレンジインシアネート、トリレンジインシア
ネート、メタキシン／シイノンアネート、１．５−ナフ
チレンジイソシアネート、４４′−ジフェニルメタンジ
インシアネート等があり、多価工ポキ７ドとしてはジグ
リシジルビスフェノールＡ１ジグリシジルエテレングリ
コール、ジグリシジルテトラオキシエチレングリコール
等があり、多価カルボン酸としてはンユウ酸、マロン酸
、コハク酸、クルタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、
セバシン酸、ドデカン２酸、ダイマー酸、ブタンテトラ
カルボン酸、フタル酸等があり、多価カルボン酸ハライ
ドとしては前記多価カルボン酸のクロリドやプロミドが
ある。

（ｂ）　ポリエーテル化合物の末端水酸基とエピハロヒ
ドリンとの反応物である誘導体。

エピハロヒドリンとしては、エピクロルヒドリン）エピ
ブロムヒドリンなどがある。

（ｃ）　ポリエーテル化合物と脂肪酸との反応物である
誘導体。

脂肪酸としては、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸
、ラウリン酸、ミリスチン酸、バルミチン酸、ステアリ
ン酸、ベヘン酸、イソステアリン酸、オレイン酸、エル
カ鹸ｌある。

（ｄ）　ポリエーテル化合物の末端の水酸基の一部又は
全部をホウ酸エステル化又はリン酸エステル化した誘導
体又はその塩である誘導体。

（ｅ）骨格に窒素原子を含むポリエーテル化合物の窒素
原子の一部または全部を第四アンモニウム塩化または有
機酸もしくは無機酸により中和した誘導体。

第四アンモニウム塩化試剤としてはアルキルハライドや
ジエチル硫酸々どが使用され、中和用の酸としてはアル
キルアリールスルホン酸、酢酸、塩酸、リン酸などが使
用される。

また、瀝青物質としてはコールタール、コールタールピ
ッチ、石油ピンチなどがある。

安定剤である界面活性剤は混合燃料中でｏ、ｏｉ〜２重
量％、好ましくは００３〜０５重量％になるように添加
される。００１重量％未満では効果が小さく、２重量％
をこえてもそれほど効果は向上しない。

安定剤である瀝青物質は混合燃料中に０１〜５重量％、
好ましくは０５〜３重量％添加される。

０１重量％未満では効果が小さく、５重量％をこえた場
合には安定性は向上するが、混合燃料の粘度が高くなる
ので好ましくない。

界面活性剤と瀝青物質は（４１用してもよい。

本発明でいう混合燃料組成物中の石炭粉末の量は、その
含有する水分を除いた量で３０〜７０重量％、好ましく
は５０〜６５重量％である。

石炭は通常ある程度の水分を含有し、多い場合には４０
重量％も含有することがある。石炭の含有水分が多い場
合には乾燥して水分を１５重量％以下、できれば１０重
量−以下にすることが好ましい。水分が多すぎると混合
燃料の輸送効率や燃焼効率の面から好ましくない。

燃料油の量は混合燃料組成物中１５〜７０重量％、好ま
しくは２５〜５０重量％である。

本発明の混合燃料組成物の製造方法についてはとくに規
定するものではないが、たとえばつぎの様にして製造す
ることができる。

本発明の粒度分布になるように調整された乾式または湿
式粉砕炭と燃料油と安定剤とを同時にプロペラ式攪拌機
などを用いて混合したのち、ホモジナイザーなどの高剪
断力を与える高速ミキサーを用いて攪拌する方法、ある
いは本発明の粒度分布になるように調整されたボール粒
径分布を持つ湿式ボールミル中に所定量の粗粉砕された
石炭、高剪断力を有する高速ミキサーで攪拌する方法な
どがある。また、この場合、安定剤は石炭を燃料油中で
粉砕したのちに加えてもよい。

つぎに本発明を実施例により説明する。

実施例中に示した棒貫入試験は、次のように行なった。

試験装置として、内径５．５　ｃｍ　、高さ２０ｍのス
テンレスシリンダーを用い、底部から１８ｃｎｚの高さ
まで所定の混合燃料組成物を入れ、そのシリンダー上部
に中心にガイド孔をもつワン７ヤーをかぶせ、その中心
ガイド孔を通して直径５朗の先端平滑なガラス棒（重さ
２０グ）を垂直に落下させ、その先端が混合燃料組成物
中に浸入してからシリンダー底部に到達するまでの時間
を測定し、この時間を棒貫入時間とした。この時間が短
い柱石炭粉末の沈降圧密が少なく、安定性にすぐれた混
合燃料である。またガラス棒が底部に到達するまでに途
中で止まった場合は止まった位置から底部までの高さを
沈降圧密層として表わした。

また、棒貫入試験および粘度の測定は、いずれもなお実
施例で使用したオーストラリア産瀝青炭および中東産Ｃ
重油は次のような性状であった。

オーストラリア産瀝青炭 固有水分＝２４４重量％ 固定炭素ニア５４重量％ 燃料比：１５６ 灰　分　：　１３４重量％ ＨＧＩ：５］ 中東産Ｃ重油： 発熱量：　１０３１０　Ｋｃａｌ／に９比　重　：０．
９５７６ 流動点ニー２５℃ 水　分＝００３重量％ 元素分析：Ｃ：８４．１７ｉ量係 Ｈ：　１３．０６重量％ Ｓ：２．３９重量％ Ｎ：０．２５重量％ ０：０．１３重量％ 実施例 オーストラリア産瀝青炭をケージミルで乾式粉砕し、Ｏ
，’５Ｍと０．１　＋ｍのスクリーンを通過させて２種
類の石炭微粉末試料を得、これらの配合によシ第１表に
示すＡ−１〜Ａ−３（本発明の粒度分布）およびＢ−１
〜Ｂ−３（本発明以外の粒度分布）の石炭粉末試料を得
た。これら試料の水分はともに１％であった。これら石
炭粉末試料と中東産Ｃ重油と安定剤を混合して２５００
ｒの混合物とし、特殊機化工業■製のオートホモミキサ
ーＭ型を用いて５０００回転で５分間、９０℃で攪拌し
、第２表に示す混合燃料組成物（本発明：１６１〜１６
６、比較：　／１ｇ　７〜４１２）を得た。第３表には
これら混合燃料組成物の７０℃での粘度（Ｂ型粘度引に
よる）ならびに７０℃で４週間静置した後の棒貫入時間
を示しているが、本発明の混合燃料組成物は低粘度でか
つ安定性も良好であることが明らかである。　（以下余
白）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、石炭粉末と燃料油と安定剤とからなる混合燃料組成
   物において、石炭粉末粒径の累積重量百分率が１５００
   μ以下：１００％、３００μ以下：９５〜１００％、２
   ００μ以下：９１〜ｌｏ。 俤、１００μ以下＝７０〜９０％、７４μ以下：６０〜
   ８２％、３０μ以下：３５〜５５％、１０μ以下：ｌＯ
   〜３０チ、１μ以下：１〜１０チであることを特徴とす
   る混合燃料組成物。