JPS61231092A - 微粉炭油混合燃料組成物 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、石炭の微粉末を石油系重質油に懸濁して安定
化させてなる、液体燃料として使用される微粉炭油混合
燃料組成物の改良に関するものである。

現在世界におけるエネルギーの大部分は石油によって賄
われているが、その石油資源の埋蔵量にも限界があり、
近い将来、増大するエネルギー需要に応じきれなくなる
可能性がある。石油に代替するエネルギー源として、最
近石炭が注目されてきている。石炭は、その埋蔵量の豊
富さや、生産地の広域性から、極めて有望な資源と考え
られている。

石炭は、採掘した状態では塊状であって取扱いが困難で
あるので、これを粉末状の微粉炭にして石油系重質油懸
濁し、液状の燃料として使用することが検討されている
。

従来の技術 石炭を重質油に懸濁しただけでは、懸濁が不安定であっ
て、時間と共に微粉炭が沈澱し易いものである。微粉炭
の粒度を小さくし、０．１〜１０μまで超微粉砕するこ
とにより安定化させることが知られているが、超微粉砕
するのは容易ではな（、経済的に不利であった。

そこで、２００メツシュ程度に粉砕した微粉炭を、重質
油に加えて懸濁させ、これに界面活性剤等の添加剤を添
加して、懸濁液を安定化させることが行われている。従
来この用途に使用される添加剤としては、各種の脂肪酸
や石鹸類、オレイン酸鉛とアルカリとの併用、ソフト型
又はハード型のドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム
、ＥＤＴＡの誘導体、ジアルキルスルホこはく酸、オク
タデシルベタイン、ポリエチレンポリアミンベース共重
合予調型高分子量非イオン界面活性剤、ソルビトール−
プロピレンオキシド−エチレンオキシド共重合型非イオ
ン界面活性剤等が使用されている。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら微粉炭油混合燃料組成物に使用することの
できる添加剤は、高価であって経済的に不利であった。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、安価
であって、且つ組成物の分離を有効に防止し、粘度を低
く保って分散安定性の良好な組成物を得る添加剤を提供
することを目的とするものである。

問題点を解火する手段 而して本発明は、石炭粉末４０〜６０重量部と石油系重
質油４０〜６０重量部との混合物を９５〜９９．５重量
％に対し、添加剤としてトール油又はトール油脂肪１１
０．５〜５重量％を添加したことを特徴とするものであ
る。

一般に石炭は、その産地によって組成が異なっており、
その特性に差異がある。本発明の組成物において使用す
る石炭としては、水分含有量の少ない三池炭が最も適し
ており、本発明による分散の安定化の効果が最も大きく
現れるが、他の産地の石炭であっても使用可能であって
、充分に効果が認められる。

石炭中の水分含有量は、できるだけ少ないのが好ましい
。水分含有量が多いと、石炭が経時的に沈降を起こし易
く、好ましくない。従って、前記三池炭を使用する場合
においても、組成物を調製する前に乾燥しておくのが好
ましい。しかしながら、水分含有量が多い場合において
、石炭が経時的に沈降しても、その沈降石炭が組成物液
の底に堅く固まることがなく、軽く攪拌するだけで容易
に均一化し、液体燃料としての使用に差支えないので、
石炭中の水分含有量は本発明の必須の要件ではない。

重質油としては、通常のＣ重油を使用することができ、
産地による問題はない。

石炭粉末と重質油との比率は、石炭粉末４０〜６０％に
対し、重質油４０〜６０％の範囲で使用でき、通常両者
をほず等量混合する。石炭粉末の量が４０％以下になる
と、石炭の量が少なく、混合燃料とすることにより石油
の消費量を減少させるという意味が失われる。また６０
％以上であっても、本発明によって充分に安定な組成物
を得ることができるが、組成物の粘度が高くなりすぎて
取扱いが困難になる。

本発明の組成物におけるトール油又はトール油脂肪酸の
添加量は、組成物全体に対して０．５〜５重量％が適当
である。なお、以下この明細書においてトール油という
場合は、トール油脂肪酸をも含むものである。

トール油の添加量は、石炭の産地によっても適正添加量
が異なり、三池炭であれば０．５〜１重量％で充分に安
定な組成物が得られるが、他の産地の石炭を使用する場
合には、その産地に応じて２〜５重量％に増量して添加
することが必要である。また石炭粉末の粒度によっても
適正添加量は変動し、粒度が大きい場合にはトール油の
添加量を多くする必要がある。ただ、その石炭粉末の産
地や粒度に応じて必要な量のトール油を添加すれば、そ
れ以上トール油の添加量を増しても効果は上がらない。

本発明の組成物を調製するには、重質油を約７０℃程度
に加温し、ここにトール油と石炭粉末とを所定量加え、
約３分間攪拌機で攪拌することにより調製する。

組成物をＩＩ製する際に、水を少量添加することができ
る。重質油に所定量のトール油と、組成物全体に対して
０．１〜３重量％の水を添加して均質化し、これに所定
量の石炭粉末を加えて攪拌し、組成物を調製する。この
ようにして得られた組成物は、水を添加しないものに比
べて粘度は若干高くなるものの、石炭粉末の沈降が少な
く、経時的な変化が生じにくいものであって、極めて優
れた燃料組成物となる。この事実は前述のように石炭粉
末中の水分含有量が多いのが好ましくないという事実と
矛盾しており、その組成物中の水の挙動は明らかではな
い。

作用 本発明の組成物においては、トール油中の高級脂肪酸や
樹脂酸が石炭中の灰分又は塩基性基に吸着又は反応する
ことにより、石炭の表面が親油性となり、重質油との親
和性が良好となって組成物の安定性が増すものと思われ
る。

また本発明において組成物中に水を添加することに譲り
沈降性が改善されるが、その作用は明らかでない。

発明の効果 本発明によって得られた微粉炭油混合燃料組成物は、長
期間に亙って良好な安定性を保持し、組成物中の石炭粉
末が組成物の流動性を阻害するほどに沈降することはな
く、また粘度が低く、取り扱いが容易である。特に第二
の発明において水を添加した組成物においては、石炭の
沈降が特に少なく、石炭粉末の初期の水分含有量が多少
多くても、長期間に１って高度の安定性を保つことがで
きる。

またトール油は、パルプ製造の際の副生物として得られ
るものであって安価であり、組成物を安＊に製造するこ
とができる。

実施例 試料の配合 微粉炭：　試験に供した石炭粉末は、三池炭を使用し、
南大夕張炭、ワララ炭、太平洋炭及び赤平炭を使用した
ものについても試験して、石炭の産地による影響を見た
。

また微粉炭の粒度は、２００メツシユ以下を８０重量％
と１２０〜２００メツシユを２０重量％との混合物（Ａ
）を基準とし、さらに粒直による影響を見るため、２０
０メツシュ以下１００％（Ｂ）及び３５０メツシュ以下
１００％（Ｃ）についても試験した。

微粉炭の水分含有量は、微粉炭をデシケータ−中で乾燥
して約０．５％に調整したものを使用したが、水分含有
率の影響を見るために、約１．０％及び約１．５％に調
整したものについても試験した。

また本願第二の発明における、組成物に水を添加した場
合の影響を知るために、約１．５％の水分を含有する三
池炭の微粉炭を使用して、組成物全体の０．３重量％、
０．８重量％及び１．８重量％の水を添加した組成物に
ついても試験した。

重質油：　組成物に使用する石油系重質油とじては、ア
ラピアンライト常圧蒸溜残漬油を使用した。

添加剤：　添加剤として、トール油脂肪酸（播磨化成工
業株式会社製バートールＦＡ−３８（脂肪１８８．１％
、樹脂酸７．４％、不鹸化物４゜５％））を使用し、そ
の添加量は１重量％とじたものを基準とし、その添加量
の変化に伴う効果の変化を見るために、０．５１１％、
３重量％及び５重量％添加したものについても試験した
。また比較のために、ドデシルベンゼンスルホン酸ナト
リウムを主成分とする市販の界面活性剤く花玉石鹸株式
会社製ネオペレックスＮＯ。

１Ｆパウダー）を０．２１量％添加したものについても
試験した。

配合割合 微粉炭を５０重量％、トール油脂肪酸を所定量、残部を
重質油とした。ただし水を添加するものについては、微
粉炭と水との合計を５０重量％とした。また微粉炭の増
量の可能性を見るために、トール油脂肪酸を増量して、
微粉炭を５２．５重量％、５５重量％、５７．５型開％
及び、６０重量％とじたものについても試験した。

試料の調製 水を添加しない配合のものについては、７０℃に加温し
た重質油に、トール油脂肪酸及び微粉炭を所定量加えた
後、羽根付き攪拌機で３分間攪拌して試料を調製した。

水を添加した配合のものについては、７０℃に加温した
重質油に、トール油脂肪酸及び水を所定量加えて、高速
ケミトロンで１分間攪拌してホモジナイズし、然る後所
定ｌの微粉炭を加えて、羽根付き攪拌機で３分間攪拌し
て試料を調製した。

試験項目 組成物の安定性試験 棒貫入試験：　内径３８ｍ１のガラス製シリンダー内に
、２１０１ｍの深さに１って試料組成物を入れ、これを
７０℃の恒温層に浸して放置する。

所定時間経過後に、直径５　ｎｖ、重さ２０ｇのガラス
棒を液面から垂直に落とし、ガラス棒が試料内に貫入す
る深さのパーセンテージを、貫入率として測定した。１
００％貫入する場合には、貫入に要した時間（秒）を測
定し、貫入時間とした。

この試験において嵌入率が１００％である場合には、底
部に固い沈降層が生成しておらず、事実上流動が阻害さ
れることはない。また貫入時間は、短い方が良い。

沈降各層比重測定：　組成物を前記棒貫入試験と同様の
ガラス製シリンダーに入れて、７０℃で所定Ｗ間後向し
、その組成物を上層、中層及び下層に三等分し、上層及
び下層のそれぞれ中央部から約１０１ｔを取出し、比重
瓶で比重を測定した。

粘度：　共軸回転二重円筒粘度計（株式会社岩本製作所
製レオメータ−ＩＲ−２００）を使用して、試料組成物
の７０℃における粘度を測定した。組成物のチキソトロ
ピー性を見るために、回転数を５０　ｒ、ｐ、ｉ、　（
剪断速度２２／５ＩＪ）に′まで２分間で定速で昇降さ
せ、剪断応力を連続的に記録した。然る後５０　ｒ、ｐ
、園、で５分間回転させて、粘度（パスカル・秒）を測
定した。

試賎結果 試験に供した試料の配合を表−１に示し、その試験の結
果を表−２に示す。

Ｂ：　２００メツシュ以下１００％ Ｃ：３５０メツシュ以下１００％ ■：トール油（１−１ａｒｔａｌｌＦＡ−３３）Ｎ：市
販の界面活性剤（ＮｅｏＨｌｅｘ　Ｎｏ、　Ｉ　Ｆパウ
ダー）前記試験結果によれば、添加剤を添加しない配合
のものにあっては、微粉炭の粒度が小さく、水分含有量
が少ない三池炭であって、最も状態の良いものである場
合においても、試料１に示すように、試料調製後７日に
おいてすでに棒貫入率が１００％に至らず、また試料の
上層−下層間の比重差が大きくなっており、試料中の微
粉炭が著しく沈降していることを示している。従って、
このような組成物は、液体燃料として到底使用に耐える
ものということはできない。

これに対し本発明の標準試料３においては、粒度が大き
いものであるにも拘らず、１５日後においても棒貫入率
が１００％であり、その貫入時間も短い。また上下層間
の比重差も小さく、粘度も低いものとなっている。

トール油脂肪酸の添加量を０．５％とした試料２におい
ては、１５日後の棒貫入率が１００％に至っておらず、
充分とは言えないが、７日間は充分に使用可能のもので
ある。またトール油脂肪酸の添加量を３〜５％に増量し
た試料４．５においては、その結果は試料３と比べて大
差なく、必要量のトール油を添加すれば、それ以上増量
しても効果の向上は期待できない。

微粉炭の粒度を小さいものとした試料６．７においては
、粘度は若干高くなるものの、棒貫入時間は短く、また
上下層間の比重差も小さくなっており、粒度を小さくす
ることは本発明の効果をより向上させるものであること
が理解できる。３５０メツシュ以下１００％の微粉炭を
使用すれば、トール油の添加量が０．５％でも充分であ
ると推測できる。

微粉炭中に含有されている水分は、本発明の効果に悪影
響を与える。水分含有率の大きい微粉炭を使用した試料
８，９においては、棒貫入率は１００％であるものの、
貫入時間が長くなっており、また上下層間の比重差も大
きく、微粉炭の沈降が激しいことを示している。しかし
ながら組成物の粘度が低くなっており、沈降した微粉炭
の粒子間の結合が弱く、粘度計の円筒の回転により、容
易にかきまぜられて分散していることを示している。

従って、特に長期間の安定性が要求されるような場合で
ない限り、充分に使用可能のものであると考えられる。

本願第二の発明において、組成物に水を添加した場合の
実施例を試料１０．１１．１２に示す。

この試料についての試験結果からも明らかなように、試
料調整後１５日を経過した後においても、棒貫入時間は
極めて短く、また上下層間の比重差も極めて小さいもの
となっている。従って、その根拠は不明であるものの、
水を少量添加することにより、極めて安定性の良好な組
成物を得ることができることが理解できる。

三池炭以外の微粉炭を使用したものについては、試料１
３〜１６に示すように、トール油を３％添加しても、三
池炭に比べて効果の程度が劣る。南大夕張炭を使用した
場合には、は−三池炭と同程度の効果が得られているが
、ワララ炭及び赤平炭では、７日後程度までは辛うじて
使用に耐えるものが得られるものの、１５日後において
は、棒貫入率が１００％に至っていない。また上下層間
比重差も大きい。太平洋炭では、７日後で既に棒貫入率
が１００％に至っていない。

しかしながら、これらの三池炭以外の微粉炭においても
、トール油を添加しない配合のものに比べれば大幅に安
定性が増しており、トール油の添加量をさらに増し、ま
たは水を添加することにより、使用可能の配合を得る可
能性がある。また保存期間が短期間であれば、充分に使
用可能のものとなる。

また、三池炭を使用し、その配合量を増量した場合には
、試料１７〜２０に示されるように、粘度が高くなり、
棒貫入時間が長くなるものの、棒買入率は１００％であ
り、また上下層間の比重差も小さいものであって、組成
物としての安定性は充分に高いものということができる
。粉末を分散した懸濁液として固形分濃度が高い以上、
粘度が高くなることは当然であり、またそれに伴って棒
貫入時間が長くなることも当然と言える。それにも拘ら
ず棒貫入率が１００％であり、組成物中の微粉炭の沈降
は少なく、充分に安定なものであって、液体燃料として
使用可能のものである。ただしこの場合には、微粉炭の
増量に応じてトール油の添加量も増量する必要がある。

しかし微粉炭の配合量が６０％である場合においても、
トール油を５％添加すれば充分であり、１０％添加して
も、試料２１に示すように安定性がさらに向上すること
はない。

比較のために、従来の添加剤としての界面活性剤を使用
した例を試料２２に示すが、本発明のものはこれに比べ
ても何部遜色ないものであり、粘度はむしろ低くなって
おり、本発明は微粉炭油混合燃料組成物として極めて優
れた安定性を有していることが理解できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　石炭粉末４０〜６０重量部と石油系重質油４０〜６
   ０重量部との混合物を９５〜９９．５重量％に対し、ト
   ール油又はトール油脂肪酸０．５〜５重量％を添加した
   ことを特徴とする、微粉炭油混合燃料組成物 ２　前記石炭が、三池炭であることを特徴とする、特許
   請求の範囲第１項記載の微粉炭油混合燃料組成物 ３　石炭粉末４０〜６０重量部と石油系重質油４０〜６
   ０重量部との混合物を９２〜９９．４重量％に対し、ト
   ール油又はトール油脂肪酸０．５〜５重量％と、水０．
   １〜３重量％とを添加したことを特徴とする、微粉炭油
   混合燃料組成物 ４　前記石炭が、三池炭であることを特徴とする、特許
   請求の範囲第３項記載の微粉炭油混合燃料組成物