JPS6264896A - 石炭−水スラリ−系用の分散安定剤 - 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】 Ａ、産業上の利用分舒 本発明は石炭微粉末の水スラリー系用の分散安定剤に関
する。

近年原油供給に対する不安からエネルギー源の原油依存
度を下げる努力がなされておりそのひとつとして埋蔵量
が多くかつ世界中に広く存在１．でいる石炭の見直しが
行なわれ、利用方法が種々検討されている。しかし石炭
は石油と異なり固体であるために輸送や貯蔵等取扱いの
面で石油に比べ著しく不利である。

この改善方法として石炭をスラリー状で取扱うことが提
案されており、石炭粉末を油に分散させたスラリー（Ｃ
ｏａｌ　−０ｉｌ　−Ｍｉｘｔｕｒｅ　）、石炭粉末を
メタノールに分散させたスラリー（Ｍｅｔｈａｎｏｌ　
−Ｃｏａｌ　−Ｍｉｘｔｕｒｅ　）および石炭粉末を水
に分散させたスラリー　（Ｃｏａｌ　−Ｗａｔｅｒ　−
Ｍｉｘｔｕｒｅ　）が開発されているが、これらの中で
完全な脱石油という点や安全性の点から石炭−水スラリ
ーが最も有望視されている。

Ｂ、従来の技術 石炭粉末を水でスラリー化することにより該スラリーは
液体燃料として輸送、貯蔵、燃焼が可能となり、燃焼系
の操作、制御が容易になるとともに安全燃料として発火
や粉塵に対する対策が不要となる等の長所を有するが、
−万で石炭を水で稀釈しているために燃料としての発熱
量の低下および輸送費用の上昇は避けられず、スラリー
としては可能な限り高濃度であることが要求されている
。

水スラリー中の石炭濃度を上げかつ流動性を保つために
、これまで石炭粉末の粒子径分布を調節することと、適
切な分散安定剤を用いることにより種々の試みがなされ
ている。分散安定剤としてはたとえばナフタレンスルホ
ン酸塩のホルマリン縮合物、リグニンスルホン酸塩、ポ
リオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリアク
リル酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩
、アクリル酸とビニルモノマーの共重合体塩等の分散安
定剤が用いられているが、少なくとも７０重量％の高濃
度においても充分な流動性を示し、かつ放置安定性のす
ぐれた石炭−水スラリーという観点からみると必ずしも
満足できるものが得られてない。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 本発明は上記した如く、高濃度、すなわち少なくとも石
炭濃度７０重量％以上で流動性と放置安定性のすぐれた
石炭−水スラリーヲ与えうる分散安定剤を提供するもの
である。

本発明者らは高ｓＩｆで流動性と放置安定性のすぐれた
石炭−水スラリーについて鋭意検討した結果、一般式Ｐ
Ｉ＋５−Ｐ２）ｎ［ｎは１又は２］で表わされるブロッ
ク共重合体を有効成分として含有することを特徴とする
石炭−水スラリー光用の分散安定剤 〔但し、ｐｌは疎水性重合体全表わし、Ｐｌはアクリル
酸またはメタクリル酸、ないしはそのアルカリ金属塩、
アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩からなる重合体で
、重合度が１０以上３５００以下の重合体を表わす。〕 を用いることにより、上記の目的が達成されることを見
出し、本発明を完成させたものである。

本発明に用いられる一般式Ｐ’（８−Ｐｌ）ｎ（ｎは１
又は２〕で表わされるブロック共重合体は、疎水性重合
体であるｐｌ及びアクリル酸またはメタクリル酸、ない
しはそれらのアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、ア
ンモニウム塩からなる重合体で、重合度が１０以−ヒ３
５００以下の重合体Ｐ２とからなるブロック共重合体で
ある。

ここで疎水性重合体（Ｐｌ）とは水に不溶の重合体を意
味するものであり、ｐｌとしてはポリスチレン、ポリメ
タクリル酸メチル、ポリブテン、ポリ酢酸ビニル、ポリ
塩化ビニル、ポリバーサテイツク酸ビニル等に代表され
る水に不溶のビニル重合体やビニル共重合体、ポリオキ
シプロピレンやポリオキシテトラメチレンの如き水に不
溶のポリオキシアルキレン類、ざらにはポリアミドやポ
リエステル等の重合体が例示される。とりわけ、ポリス
チレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリオキシプロピレ
ン、ポリオキシテトラメチレンまたはポリバーサテイツ
ク酸ビニルが望ましい。

またＰｌの重合度は２以上５００以下、好ましくは２以
上２００以下、更に好ましくは２以上１００以下である
。

Ｐｌはアクリル酸またはメタクリル酸、ないしはそのア
ルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アンモニウム塩か
らなる重合体を表わすのであるが、Ｐｌがこれらの構成
単位の２種以上からなる場合も含まれる。さらに一般式
Ｐ’（−８−Ｐｌ）ｎ［ｎはｌ又は２〕で表わされる重
合体が水溶性又は水分散性である限りにおいて、Ｐｌが
上記以外の他の構成単位を含むことは何らさしつかえな
い。ただし、他の構成単位の量が多過ぎる場合には、Ｐ
ｌの親水性が低くなって目的の分散安定性が得られなく
なったり、Ｐｌの重合度が目標のものが得られにくくな
つたすするので、他の構成単位の含有量は好ましくは５
０モル％未満、更に好ましくは２０モル％以下である。

これらの構成単位としては、例えばマレイン酸、フマル
酸、クロトン酸、イタコン酸等の酸類、およびそれらの
塩、無水マレイン酸等の酸無水物類、（メタ）アクリル
酸メチル、（メタ）アクリル酸エチル等の（メタ）アク
リル酸エステル類、（メタ）アクリルアミド及びその誘
導体、エチレン、プロピレン、イソブチン等のα−オレ
フィン類、スチレン、アクリロニトリル、ビニルピロリ
ドン、塩化ビニル、弗化ビニル等が挙げられる。

また、Ｐｌの重合度は１０〜３５００、好ましくは１０
〜５００である。

本発明の一般式ＰＩ（−８−Ｐｌ）ｎで表わされるブロ
ック共重合体は、水溶性から水分散性まで広い範囲の程
度の水溶性を有するものであり、水溶性のもののみなら
ず、水分散性のものも本発明に於いて好適に用い得る。

本発明の一般式ＰＩ（−８−Ｐｌ）、　（ｎは１又は２
〕で表わされるブロック共重合体は、これを構成する重
合体Ｐ１およびＰｌの化学組成、分子量等により石炭−
水スラリー光用の分散安定剤としての効果は興なるが、
ＰｌとｐＺの割合が、それぞれＰ、及びＰｌを構成する
ビニルモノマーのユニット数比（重合度比）が、 ０．００１≦ｐｌ　／Ｐ２≦２ より好ましくは ０．０１≦ｐｌ　／ｐ２≦１ の組成を有するものが特に効果がすぐれる。

本発明のブロック共重合体の製造方法に関しては特に制
限はないが、末端にチオール基を有する疎水性重合体の
存在下に、アクリル酸、メタクリル酸を主体とする七ツ
マ−を重合し、得られた重合体を水またはアルカリ水溶
液に溶解する方法が最も好ましい。

本発明の分散安定剤の石炭−水スラリー系への添加量は
、石炭の種類や粒度（分布）等により異なるがスラリー
中の石炭に対し０．０１〜５．０重量％、好ましくは０
．０５〜２．０重量％である。０．０１重量％以下では
分散そのものが不十分であり、一方５．０］ｉ−［ｉ％
以上入れても効果の上昇は認められず、むしろ凝集や沈
降を生じやすい傾向となる。

また該分散安定剤の石炭−水スラリー系への添加方法は
特に制限はなく、たとえば乾式粉砕した石炭では石炭粉
末を分散させるべき水中に予め分散剤を添加混合し、こ
れに石炭粉末を加えて混合する方法等が、また湿式粉砕
の場合には、粉砕時に添加することも、粉砕中も（、＜
は粉砕後に添加することもできる。

本発明の分散安定剤は石炭の種類によって特に制限をう
けることはなく、亜瀝青炭、瀝青炭、無煙炭等いずれで
あってもよい。

また石炭の粉末の粒度（分布）はたしかにスラリーの粘
度や安定性に影響をおよぼすが、２００メツシユパスが
５０部量％以上、好ましくは７０重量％以上であれば調
整した石炭−水スラリーがパイプライン輸送、バーナー
燃焼等でトラブルをおこすことなく使用できる。

本発明の分散安定剤は他の界面活性剤、湿潤剤、保護コ
ロイドとして作用するポリマーたとえば通常のポリビニ
ルアルコール系重合体やカルボキシメチルセルロース等
のセルロース誘導体と併用シて使用することももちろん
差しつかえない。

Ｅ０作用および発明の効果 本発明の一般式Ｐ’＋８−Ｐ２）ｎ［ｎはｌ又は２］で
あられされるブロック共重合体を有効成分として含有す
る分散安定剤が極めて有効に作用する機構については明
らかではないが、該ブロック共重合体が界面活性を示し
、疎水性重合体（Ｐｌ）部分が石炭粉末表面への吸着力
を高めていることによると思われる。

以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらに何ら限定されるものではない。なお以下で
１部］、［％−１は特にことわりのない限り「重量部」
、「重量％」を意味する。

（Ａｌ　　末端にチオール基を有する重合体の合成側重
合容器にメタクリル酸メチル３００部を仕込み、窒素雰
囲気下で８０℃に加温した後、チオ酢酸４０部、アゾビ
スイソブチロニトリル０．３部を添加して６時間重合を
行なった。室温まで冷却したのちｎ−ヘキサン中に重合
液を投入してポリメタクリル酸メチルを得、アセトン−
ｎ−へキサン系で１回、アセトン−水系で２回再沈精製
をして、末端にチオ酢酸エステル基含有するポリメタク
リル酸メチルを得た。続いて末端にチオ酢酸エステル基
を有するポリメタクリル酸メチル１８０部をメタノール
２５０部とアセトン１００部の混合溶媒に溶解し、窒素
流下４０℃で１０％ＮａＯＨのメタノール溶液１０部を
添加し、２時間撹拌した。

次に・Ｎ硫酸３０部金倉む５０００部の蒸留水中に投入
し、末端にチオール基を有するポリメタクリル酸メチル
を得た。この重合体はヨウ素滴定により、４．５５　Ｘ
　１０　’ｆ３ｑ／ｇのチオール基を末端に含むもので
あった。

（１３）　　ブロック共重合体の合成側重合容器にアク
リル酸７００部、テトラ上１２フ９フフ００部を仕込み
、窒素雰囲気下で６０℃に加温した後、末端にチオール
基含有するポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ　）　２
１３部、アゾビスイソブチロニトリル１．４部を加えて
重合を開始Ｅ７た。６時間後に冷却して重合を停止トし
た。この時のアクリル酸の重合率は９８％であった。こ
の溶液全乾燥後、粉砕して粉末を得た。またこの溶液の
一部を取って大量のトルエンに投入して得た重合体を、
トルエンで充分洗浄し、乾燥後Ｉｎ−ＮＭＩ（スペクト
ル全測定したところ、アクリル酸由来のメチンプロトン
とＰＭＭＡ由来のメトキシ基のプロトンのシグナル強度
比より、重合体の数平均重合度は１００であることが判
明した。

前記重合体粉末１００部に水１０９１部、水酸化ナトリ
ウム４３部を加えて溶解し、Ｐ　ＭＭＡとポリアクリル
酸ナトリウムのブロック共重合体の１０％水溶液を得た
。これ′Ｊ＆：重合体〔Ａ〕の１０％水溶液とする。

以下同様の方法でブロック共重合体ＣＢ）〜（Ｆ）の水
溶液を作製した。詳細を表１に示す。

実施例１〜６及び比較例１〜５ 予備乾燥したオーストラリア炭をボールミルにて乾式粉
砕（７，２００メツシユパスが８０重量％の石炭粉末を
得た。前記重合体の１０％水溶液を稀釈して所定量の分
散安定剤を含む水溶液とし、これと所定量の石炭粉末を
石炭濃度７０％となるよう混合し、ホモミキサーにより
５０００ｒｐｍで１０分撹拌して、石炭−水スラリーヲ
調整した。

得られたスラリーの粘度を２５℃でＢＬ型粘度計を用い
て測定し、流動性を評価した。また、スラリーを１力月
室濡にて静置し、上部と下部の吠態を観察してスラリー
の放置安定性を評価した。

結果を表２に示す。

表２より本発明の分散安定剤を用いた石炭−水スラリー
系は粘度が低く、流動性にすぐれ、かつ放置安定性にも
すぐれることが明らかである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一般式Ｐ＾１−（Ｓ−Ｐ＾２）＿ｎ〔ｎは１又は
   ２〕で表わされるブロック共重合体を有効成分として含
   有することを特徴とする石炭−水スラリー系用の分散安
   定剤。 〔但し、Ｐ＾１は疎水性重合体を表わし、 Ｐ＾２はアクリル酸またはメタクリル酸、 ないしはそのアルカリ金属塩、アルカ リ土類金属塩、アンモニウム塩からな る重合体で、重合度が１０以上３５００ 以下の重合体を表わす。〕
2. （２）Ｐ＾１がポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル
   、ポリオキシプロピレン、ポリオキシテトラメチレンま
   たはポリバーサテイツク酸ビニルから選ばれた少くとも
   １種である特許請求の範囲第１項記載の石炭−水スラリ
   ー系用の分散安定剤。
3. （３）Ｐ＾１の重合度が２以上５００以下である特許請
   求の範囲第１項記載の石炭−水スラリー系用の分散安定
   剤。
4. （４）Ｐ＾２の重合度が１０以上５００以下である特許
   請求の範囲第１項記載の石炭−水スラリー系用の分散安
   定剤。