JPS6310759B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は石炭をメチル燃料―水混合媒体中に懸
濁させてなる安定性のある燃料組成物に関する。
この燃料組成物は発電所または諸工業における燃
料として使用することが出来る。

最近、天然資源を保存しようとする機運が高ま
つており、とりわけ埋蔵量の少なくなつてきた石
油を節約する必要性が強調されている。燃料とし
ての石油の代替品として広く入手できるものの一
つに石炭があり、石油価格の上昇に伴つて石炭は
再び競争可能な燃料として見直されるようになつ
てきた。しかし豊富な産炭地域はカナダ、米国、
豪州等、我が国の燃料消費地に対して遠く、この
間の固体石炭の大量の荷役、輸送には莫大な労力
と費用を要する。又燃焼に際しても固体燃料は液
体燃料に較べてハンドリング上の不利はまぬがれ
ない。

上述の不利を克服して石炭の長距離、大量輸送
を可能にする手段として、流体化とパイプ輸送が
考えられ、その際輸送媒体として何を使うかによ
つていろいろと異なつた特徴が出てくるが、最終
時に燃料として使用することを考慮すると、輸送
にも燃焼にも有利な媒体としてメチル燃料の使用
が考えられる。1977年11月末にソ連で開催された
International Institute for Applied System
Analysisの石炭資源に関する国際会議において、
米国ケラー社の石炭の利用と輸送を促進するもの
として「メタコール」の発表があつた。これはメ
タノールを主体とする低級アルコールと石炭又は
他の炭化物とからなる燃料で、その発明の技術内
容の詳細は特開昭53−55304に「燃料組成物およ
びその製造方法」として、及び特開昭53−1203に
「低硫黄、低灰分燃料の製造法」として説明して
ある。メタノールは周知の如くコールガス又は石
油系炭化水素から製造されるのでメタノールを媒
体する上記ケラー社の技術は燃料としての石油の
代替として好適である。

ケラー社の技術によると、採掘された石炭は粉
砕乾燥され、一部はメタノール原料としてガス化
され、残部はメタコール用に微粉砕される。この
過程で必要に応じて脱硫、脱灰を行なう。石炭の
微粉砕の程度は、得られるメタコール即ちメタノ
ール―微粉炭懸濁体中の微粉炭の占める割合が全
体の50〜80重量％であるときに該懸濁体がシユー
ド・シキソトロピー性であり、貯蔵中弱く撹拌す
るだけで懸濁状態が維持出来、パイプライン中を
ポンプで送る際にも分離しないように保持され、
該懸濁体がシエア・シンニング・レオロジー性を
有していて、静止中の粘度よりも低い見かけ粘度
でポンプ輸送可能となるようになる程度にまで粉
砕される。具体的な粉砕の程度は大部分の粒子が
100mesh以下となる迄粉砕する。微粉砕された石
炭をメタノールと混合することによつてメタコー
ル即ちメタノール―微粉炭懸濁体が得られる。該
技術によると石炭を4mesh以下程度に粗粉砕して
おいてまづメタノールと混合してスラリー化して
貯蔵しておき、一定期間経過後メタノールの存在
下で微粉砕してやると、メタノールが石炭粒子中
に浸透しているので微粉砕の際の粉砕動力を大き
く減少させることができるばかりでなく、微粉砕
したときの石炭の個々の微粒子がもつと望ましい
形、たとえばより沈降速度の低い両面凸状の不規
則な板状形となる傾向があるため、得られるメタ
コールの懸濁安定性が一層向上すると記載してあ
る。又、石炭中の湿度分についてはメタコールか
ら石炭を分離して燃焼させる場合は６〜８重量％
の湿度分とするのがよいと記載してある。

湿度分６〜８重量％の石炭を原料として上記し
たケラー社の技術内容に従つてメタノール―微粉
炭懸濁体を製造すると、得られる懸濁体はシユー
ド・シキソトロピー性であり、貯蔵中弱く撹拌す
るだけで懸濁状態が維持出来、パイプライン中を
ポンプで送る際にも分離しないように保持され、
シエア・シンニング・レオロジー性を有してい
て、静止中の粘度よりも低い見かけ粘度でポンプ
輸送可能な性質を持つことは判明したが、撹拌を
停止して貯蔵しておくと貯蔵容器の底部に懸濁微
粉炭の一部が沈積して堅い石炭の層、いわゆる圧
密層を形成するようになり、一旦この圧密層が形
成されると、これを解消して再び全体をもとの均
一な懸濁体とすることが固難である。即ち、相当
強力な撹拌を行なうことにより、やつと圧密層が
解消される場合もあるが、場合によつてはもはや
撹拌によつては圧密層を完全に解消することが困
難なほど強固な圧密層が形成されてしまう。従つ
て、メタコールを海外の産炭地で製造して、遠く
我が国の燃料消費地に輸送し、最終的に燃料とし
て使用するまでの間、貯蔵に際してはかかる圧密
層の形成をさけるため、たえずメタコールを撹拌
状態下におくことが必要である。しかしながら、
燃料としての大量消費を前提としたメタコールの
製造から消費までの各地点での貯蔵及び海上輸送
は、当然大規模なものとなることが予想される。
即ち製造したメタコールの、パイプラインの輸送
する前の山元での貯蔵、産炭国及び我が国での港
での荷役前後の貯蔵、タンカーでの海上輸送、我
が国消費地での貯蔵では、いずれも大量のメタコ
ールを一度に貯蔵ないし輸送することが必要とな
る。この際、大容量のタンク中のメタコールを、
タンクの底に圧密層が形成されないように撹拌を
続けることは、その撹拌形成の選択の困難性の点
からも、又撹拌動力の点からも大問題である。従
つて、もし撹拌しないで放置しておいても圧密層
の形成のおそれのないメタノール―微粉炭懸濁体
が得られれば、その技術的、経済的意義はきわめ
て大きいものである。

発明者は上記課題解釈のため研究を重ねていた
所、「メタノール―微粉炭懸濁体」を製造する際
に使用する媒体としてのメチル燃料に水を加える
と、得られる懸濁体を静止しておいた時に形成さ
れる圧密層が減少してゆく事を知り、適当量の水
を含有するメチル燃料を媒体として使用するなら
ば、静止時に圧密層の形成しない懸濁体を得るこ
とが可能な筈と考えて研究した結果本発明に到達
したものである。

即ち、本発明は、石炭粒子がメチル燃料および
水からなる溶媒中に実質的に均一に分散している
可燃性の液体―固体懸濁体からなり、石炭粒子が
40〜80wt％、水が7wt％を超え30wt％までの割
合の懸濁体である燃料組成物およびその製造方法
である。

本明細書における石炭粒子とは無煙炭、瀝青
炭、亜瀝青炭、褐炭を粉砕して製造するすべての
石炭粒子をさし、メチル燃料とは、メタノールか
らなるものでもよく、また１〜４個の炭素原子を
有する低級アルコールの混合物であつてもよい。

本発明の燃料組成物は含水メチル燃料の存在下
で石炭粒子の全表面が含水メチル燃料によつて濡
れる様に処理され、石炭粒子は溶媒中に均一に分
散し、可燃性の液体―固体懸濁体を形成し、貯蔵
中石炭粒子は圧密層を形成せず、弱く撹拌するだ
けで液体―固体懸濁体に保持され、しかもパイプ
ライン中をポンプで送る際にも分離しないように
保持され、この懸濁体は流動性を有していて静止
中の粘度よりも低い見かけ粘度でポンプ輸送が出
来る。

本発明の燃料組成物中の石炭粒子は40〜80wt
％である。40wt％未満の場合は稀薄すぎて、メ
チル燃料を高割合に必要とするばかりでなく、本
発明の液体―固体懸濁体の物性が得られない。又
80wt％を超える場合はペースト状を呈しシエア
を与えた場合湿潤塊が流れに対して抵抗を始め、
本発明の目的とする流動性を有する燃料組成物と
は成り得ない。

又本発明の燃料組成物中の水分は7wt％を超え
30wt％まであり、7wt％以下の場合は圧密層が形
成され易く、輸送および貯蔵の障害となり、又
30wt％を超える場合は該燃料組成物を使用する
ときの燃焼効率が著しく低下し本発明の目的が達
成出来ない。

又石炭粒子の大きさは、大部分が250μ以下で
あり、10μ以下のものが1wt％を超え20wt％以下
であることが好ましい。

本発明の製造方法としては、石炭を粉砕してメ
チル燃料および水と混合するとか、又は石炭をメ
チル燃料および水と混合してのち粉砕するとか、
又はこれらの方法をモデイフアイした種々の方法
が適用出来るが、第１図に示すような製造方法を
採用することが本発明の目的を達するため最も好
ましい。

即ち石炭は乾式粉砕機１に装入されて第１次粉
砕され、その一部は湿式粉砕機２に送られ、ここ
でメチル燃料、水と混合し、第２次粉砕される。
又石炭は必要ならば第１次粉砕の前又は後に乾燥
される。乾式粉砕機１および湿式粉砕機２には市
販の普通の粉砕機が使用出来る。乾式粉砕機の後
の残りおよび湿式粉砕機の後の石炭、メチル燃
料、水のスラリーは混練機３に送られ混練され
る。必要ならば混練機３にメチル燃料、水を追加
することも出来る。混練機３には市販の普通のも
のが使用可能である。

乾式粉砕機１の後、湿式粉砕機２に送られる粉
砕石炭と直接混練機３に送られる粉砕石炭の割
合、並びに湿式粉砕機２および混練機３に装入す
るメチル燃料、水の割合、並びに乾式粉砕機、湿
式粉砕機、混練機の運転条件は原料石炭の種類、
希望する石炭粒子の粉砕度合および液体―固体懸
濁体の水含有量を勘案して実施者において適宜選
択出来るものである。

混練機３で製造された本発明の燃料組成物は貯
槽４に貯蔵され必要に応じ消費地に輸送され、貯
蔵中および輸送にさいしなんらの障害も生じな
い。

以下実施例、比較例により本発明を更に明確に
するがこれらに限定されるものではない。

実施例 １ カナダＣ炭を乾燥後、乾式粉砕機ハンマークラ
ツシヤーで大部分が250μ以下になるように粉砕
し1000ｇの粉砕石炭を得た。このうち700ｇを湿
式粉砕機ボールミルに装入し、これにメタノール
500ｇおよび水500ｇを加え湿式粉砕を行つ。次い
で乾式粉砕後の石炭300ｇと湿式粉砕後のスラリ
ー1700ｇをニーダーに装入し混練を行い液体―固
体懸濁体からなる燃料組成物を製造した。この組
成物の組成は石炭粒子50wt％、メタノール25wt
％、水25wt％であり、石炭粒子の粒度は大部分
が250μ以下で、10μ以下のもの8wt％であつた。
この組成物500mlを500mlのメスシリンダーに取り
60日間静置後、２時間振動を加え、100秒後の圧
密層の厚さを測定したところ３mmの厚さであつ
た。このことにより該組成物は安定性のある液体
―固体懸濁体であることがわかる。

圧密層の測定には棒貫入テストを用い、６mm
、40ｇの鉄棒を使用した。

実施例 ２ 三池炭を乾操後、乾式粉砕機ハンマークラツシ
ヤーで大部分が250μ以下になるよに粉砕し1000
ｇの粉砕石炭を得た。このうち500ｇを湿式ボー
ルミルに装入し、これにメタノール800ｇおよび
水200ｇを加え湿式粉砕を行つた。ついで乾式粉
砕後の石炭500ｇと湿式粉砕後のスラリー1500ｇ
をニーダーに装入し混練を行い液体―固体懸濁体
からなる燃料組成物を製造した。この組成物の組
成は石炭粒子50wt％、メタノール40wt％、水
10wt％の組成であり、石炭の粒度は大部分が
250μ以下で10μ以下のもの5wt％であつた。この
組成物500mlを500mlのメスシリンダーに取り60日
間静置後、２時間振動を加え100秒後の圧密層の
厚さを測定したところ５mmの厚さであつた。この
ことにより該組成物は安定性のある液体―固体懸
濁体であることが分かる。

比較例 １ カナダＣ炭を乾燥後、乾式粉砕機ハンマークラ
ツシヤーで大部分が250μ以下になるように粉砕
し1000ｇの粉砕石炭を得た。このうち500ｇを湿
式粉砕機ボールミルに装入し、これにメタノール
1000ｇを加え湿式粉砕を行つた。ついで乾式粉砕
後の石炭500ｇと湿式粉砕後のスラリー1500ｇを
ニーダーに装入し混練を行い液体―固体懸濁体か
らなる燃料組成物を製造した。この組成物の組成
は石炭粒子50wt％、メタノール50wt％であり、
石炭粒子の粒度は大部分が250μ以下であり、10μ
以下のもの5wt％であつた。この組成物500mlを
500mlのメスシリンダーに取り60日静置後、２時
間振動を加え、100秒後圧密層の厚さを測定した
ところ20mmの厚さであつた。この結果から水の存
在しない液体―固体懸濁体は圧密層を形成し、安
定した燃料組成物でないことが分かる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法の一例のフローシー
トである。 図中、１……乾式粉砕機、２……湿式粉砕機、
３……混練機、４……燃料組成物貯槽、を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 石炭粒子がメチル燃料および水からなる溶媒
   中に実質的に均一に分散している可燃性の液体―
   固体懸濁体からなり、石炭粒子が40〜80wt％、
   水が7wt％を超え30wt％までの割合の懸濁体であ
   る燃料組成物。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の燃料組成物にお
   いて可燃性の石炭粒子の大きさが大部分は250μ
   以下であり、10μ以下のもの1wt％を超え20wt％
   以下である燃料組成物。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の燃料組成物にお
   いて石炭粒子が無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭
   の群から選ばれた少なくとも１種の石炭の粒子で
   ある燃料組成物。 ４ 石炭粒子がメチル燃料および水からなる溶媒
   中に実質的に均一に分散している可燃性の液体―
   固体懸濁体からなり、石炭粒子が40〜80wt％、
   水分が7wt％を超え30wt％までの割合の懸濁体で
   ある燃料組成物の製造方法において、 (a) 石炭粒子の大きさの大部分が250μ以下にな
   るように乾式粉砕する工程。 (b) 乾式粉砕後の粉砕石炭の一部を湿式粉砕機に
   装入し、メチル燃料および水を加えて湿式粉砕
   する工程。 (c) 乾式粉砕後の、その他の粉砕石炭と湿式粉砕
   後のスラリーをニーダーに装入して混練し、石
   炭粒子の大きさの大部分が250μ以下で、10μ以
   下のもの1wt％を超え20wt％以下になるように
   調整する工程。 からなる石炭粒子40〜80wt％、水が7wt％を超え
   30wt％までの割合の液体―固体懸濁体である燃
   料組成物の製造方法。