JPS60258293A - 固体燃料−水スラリ−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】 〔技術分野〕 この発明は石炭、石炭乾留コークス、石油コークス等の
固体燃料粉末を水に分散させてなる固体燃料−水スラリ
ー組成物に関する。

〔背景技術〕

石炭を代表とする固体燃料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
油ショックを機に固体燃料の見直しが行われ、石炭石油
混合燃料（ＣＯＭ）で代表されるように、固体燃料の粉
末を媒体と混合することにより固体燃料を流体として取
り扱おうという試みが盛んに行われている。

しかし、石炭石油混合燃料の場合には約半分が石油であ
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、高濃度に固体燃料を分散さ
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やガス化用原料として用
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、固体濃度が高く、かつ低粘度であって、しか
も固体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ちのである
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、固体濃度ないし粘度
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５１１６５１１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
その低酸性りん酸塩との反応物、ポリメタクリル酸のご
ときポリカルボン酸の塩のごとき添加剤では、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５６−２００９０号公報に提案されるアル
キルまたはアルケニル置換フェノールのオキシエチレン
付加物のスルホン酸塩や、特開昭５６−２１６３６号公
報に提案されるナフタレンスルホン酸やアルキルナフタ
レンスルホン酸の塩の如きアルキル基を有するかもしく
は有しない多環式芳香族化合物のスルホン化物の塩ある
いはこれのホルムアルデヒド縮合物の塩は、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。

〔発明の目的〕

この発明は、上記提案のものに較べて改善された低粘度
を有し、かつスラリーの静置安定性および対剪断力安定
性にもすぐれた工業的に有用な固体燃料−水ユ、１．−
組成物を提供、−６゜よや。的　１□・としている。

〔発明の概要〕

この発明者らは上記目的を達成するために鋭意検討した
結果、この発明をなすに至った。すなわち、この発明は
、固体燃料粉末を５０〜８５重量％含む固体燃料−水ス
ラリー組成物において、添加剤としてａ）ナフタレンス
ルホン酸および／またはアルキルナフタレンスルホン酸
の塩とｂ）ナフタレンスルホン酸および／またはアルキ
ルナフタレンスルホン酸の縮合度４以上のホルムアルデ
ヒド縮合物の塩とを１＝９〜９：１の重量比でかつ両者
の合計量が上記組成物中０．０１〜１重量％となる割合
で含有することを特徴とする固体燃料−水スラリー組成
物に係るものである。

〔発明の効果〕

この発明の固体燃料−水スラリー組成物は、上記添加剤
のすぐれた粘度低下機能によって固体燃料粉末濃度が５
０〜８５重量％の高濃度であるにもかかわらず低粘度を
有し、しかも静置安定性にすぐれているため経口的な凝
集や沈降が起こりにくい。

さらに、この組成物は対剪断力安定性にもすぐれている
ため機械的な剪断力を受けても圧密化することがないの
で、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組成物の安定性
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、この発明の固体燃料−水スラリー組成物は
、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であるという利点を有し
ている。

この発明の固体燃料−水スラリー組成物が上記のように
すぐれた特性を有するのは、添加剤とし　゛て上記のａ
成分とｂ成分とを特定割合でかつ上記組成物中特定量と
なるように併用したことによるものであり、上記のａ成
分とｂ成分とをそれぞれ単独で使用したのでは添加量を
上記併用の場合の添加量に比べてかなり増量したとして
も満足な効果は得られない。上記ａ成分とｂ成分とを併
用することによる相乗効果の理由については明らかでは
ないが、単量体であるａ成分と縮合物であるｂ成分とが
サンドイッチ状に配列することにより、固体燃料粉末粒
子表面へのこれらａ成分とｂ成分の吸着が強固になるこ
とによると思われる。

〔発明の構成〕

この発明の固体燃料−水スラリー組成物における固体燃
料粉末は石炭、石炭乾留コークス、石油コークスなどの
固体燃料を乾式粉砕法や湿式粉砕法で粉末状に粉砕して
得られる。石炭としては亜瀝青炭、瀝青炭、無煙炭など
いずれでもよく、とくに制限はない。この固体燃料粉末
の粉末粒度はとくに規定されないが、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メツシユバスが５０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。

上記スラリー組成物には上記固体燃料粉末が５０〜８５
重量％、好ましくは６５〜７５重量％含まれる。この粉
末の含有量が５０重量％未満では媒体である水の量が多
くなり燃料として適さなくなり、一方８５重量％を超え
るとこのスラリー組成物の粘度が高くなる。

この発明の固体燃料−水スラリー組成物における添加剤
のひとつであるａ成分としては、ナフタレンスルホン酸
の塩とメチルナフタレンスルホン酸、ブチルナフタレン
スルホン酸、２−エチルへキシルナフタレンスルホン酸
などのアルキル基の炭素数が通常８までのアルキルナフ
タレンスルホン酸の塩とのうちの１種または２種以上の
混合物があげられる。

上記の塩としてはアンモニウム塩、リチウム、ナトリウ
ムまたはカリウムなどのアルカリ金属塩、メチルアミン
、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、
プロピルアミン、ブチルアミンなどのアルキルアミン塩
あるいはモノエタノールアミン、ジェタノールアミン、
トリエタノール７５７−ｑ″／　４７７”１１／＜／　
−／ｌｚ７３７など０ア７＋”’　ｓ、。

カノール基をもつアミン塩などの低級アミン塩などかあ
げられる。

また、上記組成物における添加剤の他のひとつであるｂ
成分としては、ナフタレンスルホン酸と上記ａ成分にお
けると同様のアルキルナフタレンスルホン酸とのうちの
１種または２種以上のホルムアルデヒド縮合物の塩であ
り、上記縮合物は縮合度が４以上、好ましくは５〜１２
のものである。

この縮合度が４未満では上記ａ成分と併用することによ
る相乗効果が充分に得られず固体燃料−水スラリー組成
物は低粘度とならず、またとくに対剪断力安定性が不充
分となる。

上記の塩としては上記ａ成分と同様のものがあげられる
。ｂ成分としては上記の縮合物の塩のうちの１種または
２種以上を使用する。

この発明の固体燃料−水スラリー組成物は、上記のａ成
分とｂ成分とを１：９〜９：１の重量比で、好ましくは
３ニア〜７：３の重量比で、かつ両者の合計量が上記組
成物中０．０１〜１重量％、好マしくは０．０５〜０．
５重量％となる割合で含有する。

上記のａ成分の添加量がｂ成分の添加量の１／９未満で
は、上記組成物は低粘度とならず、またと（に対剪断力
安定性が不充分となり、一方、上記ａ成分の添加量がｂ
成分の添加量の９倍を超えると、上記組成物は低粘度と
ならず、またとくに対剪断力安定性が不充分となる。

上記組成物中でのａ成分とｂ成分との合計量が０．０１
重量％未満では、上記組成物は低粘度とならず静置安定
性や対剪断力安定性も不充分となる。

一方、上記合計量が１重量％を超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。

この発明においては添加剤として上記のａ成分とｂ成分
とを使用するが、必要シと応じてゲル化剤、防錆剤、防
腐剤の如き公知の添加剤やアルカリ性物質を含ませるよ
うにしてもよい。

添加剤の添加方法は任意であり、固体燃料粉末を乾式粉
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あらかじめこの発明の
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
いる水中にあらかじ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、添加剤を加えて湿式粉砕ないし通常のインペラー
攪拌を行っただけでは、安定なスラリーを得にくいとき
は、強い剪断力を持ったホモジナイザー、ラインミキサ
ーなどの攪拌機を使用して混合するのがよい。

〔実施例〕

以下にこの発明の実施例を記載してより具体的に説明す
る。

なお、以下の実施例および比較例で固体燃料として用い
た米国産瀝青炭および中東産重油から得られた石油コー
クスの工業分析値はつぎの第１表のとおりである。

第１表 また、以下の実施例および比較例において用いた添加剤
はつぎの第２表に示すとおりである。

第２表の２ 実施例１ 米国産瀝青炭を乾式粉砕して２００メツシユパスが７０
重量％の石炭粉末を得た。この粉末の水分量は２重量％
（付着水を含めて）であった。つぎに、１βのビーカー
に添加剤陥１５をこの添加剤Ｎｆｌ１５がスラリー組成
物中で０．２重量％となる割合で溶解させた水溶液１４
２．’　９　ｇをとり、特殊機化工業■製ホモミキサー
Ｍ型を用いて、３００〜５００ｒｐｍでゆっくり撹拌し
ながら上記の石炭粉末３５７．１　ｇを徐々に加え、加
え終ってからホモミキサーの回転数を５．００Ｏｒｐｍ
にあげて１゜分間攪拌することにより、固形分７０重量
％の石炭−水スラリー組成物を得た。

実施例２〜９ 添加剤として下記の第３表に示す階のものを用いた以外
は実施例１と同様にして石炭−水スラリー組成物を得た
。

比較例１〜Ｊ６ 添加剤として下記の第３表に示す階のものを用い、水溶
液中への溶解量を上記添加剤がスラリー組成物中０．５
重量％となる割合とした以外は実施例１と同様にして石
炭−水スラリー組成物を得た。

上記の実施例１〜９および比較例１〜１６で得られた石
炭−水スラリー組成物の粘度、静置安定性および対剪断
力安定性を次のようにして測定し、これらの結果を下記
の第３表に示した。

組成物の粘度（２５℃）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５ｃｍ、高
さ２０ｃｍのステンレス製シリンダーの底部より５　ｃ
ｍと１２ｃｍの位置に止栓っき取り出し口を設け、得ら
れた組成物を上記シリンダーの底部から１８ｃｍ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１２ｃｍより上の上層部分、６〜１２ｃｍ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℃の乾燥皿中に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っぎの方法にょっ　１゜て
判断した。すなわち、得られた組成物を直径１０、５　
ｃｍ、高さ１５ｃｍのＩＩｌのビーカーの中へ８００ｍ
βの線まで入れ、羽根径２ｃｍのインペラーを４００ｍ
ｊ＋の位置にセットし、２００ｒｐ川で２４時間攪拌し
た。攪拌停止後、インペラーをとり去り、そのままの状
態で１４日間静置した。つぎにビーカーを傾けて組成物
を流し出し、すべてが流れ出た場合、底部に残るがガラ
ス棒等で容易に再流動化できる場合、底部に固い沈降物
が生成し、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◎、０、×で表わし、◎、
○の場合には剪断力に対して強い組成物が得られたと判
定した。

筑３表の１ 第３表の２ 実施例１０ 容量５βのボールミル（ポール充填率３０容量％）に中
東産重油から得られた石油コークスを粒径２酊に粗粉砕
した粉末３６０ｇをとり、これに添加剤歯１５をこの添
加剤がスラリー組成物中０゜１５重量％となる割合で溶
解させた水溶液１４０ｇを加え、３０分間粉砕すること
により石油コークス粉末の粒度が２００メツシユパスが
７８重量％である固形分７２重量％の石油コークス−水
スラリー組成物を得た。

実施例１１〜１４ 添加剤として下記の第４表に示す陽のものを用いた以外
は実施例１０と同様にして石油コークス−水スラリー組
成物を得た。

比較例１７〜３０ 添加剤として下記の第４表に示す隘のものを用い、添加
剤の水溶液中への溶解量をこの添加剤がスラリー組成物
中０．４重量％となる割合とした以外は実施例１０と同
様にして石油コークス−水スラリー組成物を得た。

上記の実施例１０−１４および比較例１７〜３０で得ら
れた石油コークス−水スラリー組成物の粘度、静置安定
性および対剪断力安定性を上記と同様の方法で調べ、こ
れらの結果を下記の第４表に示した。

第４表 上記の実施例１〜１４および比較例１〜３０から明らか
なように、この発明の固体燃料−水スラリー組成物は添
加剤としてａ成分つまりナフタレンスルホン酸および／
またはアルキルナフタレンスルホン酸の塩とｂ成分つま
りナフタレンスルホン酸および／またはアルキルナフタ
レンスルホン酸の縮合度４以上のホルムアルデヒド縮金
物の塩とを特定割合でかつ特定量含有することにより、
固体燃料粉末濃度が高濃度であるにもかかわらず低粘度
でしかも静置安定性および対剪断力安定性にもすぐれて
いることがわかる。

特許出願人　日本油脂株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１１固体燃料粉末を５０〜８５重量％含む固体燃料−
   水スラリー組成物において、添加剤としてａ）ナフタレ
   ンスルホン酸および／またはアルキルナフタレンスルホ
   ン酸の塩とｂ）ナフタレンスルホン酸および／またはア
   ルキルナフタレンスルホン酸の縮合度４以上のホルムア
   ルデヒド縮合物の塩とを１：９〜９：１の重量比でかつ
   両者の合計量が上記組成物中０．０１〜１重量％となる
   割合で含有することを特徴とする固体燃料−水スラリー
   組成物。 （２）固体燃料粉末が石炭、石炭乾留コークスまたは石
   油コークスの粉末である特許請求の範囲第（１）項記載
   の固体燃料−水スラリー組成物。