JPS63241100A - 石炭−水スラリ−用分散剤 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は石炭−水スラリー用分散剤に関する。より詳し
くは、石炭粉末を水中に分散させ、高濃度石炭でも流動
性のある石炭−水スラリ−を与える分散剤に関する。

（従来の技術および発明が解決しようとする問題点） 従来、エネルギー源として広く使用されている石油は、
その価格上昇が著しくまたその枯渇が心配されている。

そこで安定供給できる他のエネルギー源の開発が課題と
なっており、石炭も再び広く利用に供されようとしてい
る。しかし、石炭利用における最大の問題点は、石炭が
固体であることに起因する輸送上の問題である。

従来、採掘された石炭を粉砕して粉状とし、これを石炭
−水スラリーとすることにより、流動化しパイプライン
輸送することが行われている。

一方、パイプライン輸送可能なＣＯＭ　（Ｃｏａｌ　−
ＯＮ　−ＨｉＸｔｕｒｅ　）が実用段階にはいっている
が、油を使用していることから安定供給及び価格の点に
問題があり将来的には石炭利用技術の一つとして高濃度
石炭−水スラリーが有望視されている。

この石炭の水へのスラリー化技術は、前述した石炭のパ
イプライン輸送のほかに石炭の直接燃焼、ガス化等、石
炭利用時にきわめて広範囲に利用されようとしており、
石炭の利用におけるｍ要課題となっている。この石炭−
水スラリーは、いずれも水分の少ない高濃度スラリーで
あることが経済上また公害防止上好ましい。特に、排水
処理や公害上の問題を除くことができる石炭−水スラリ
ーの直接燃焼の場合、石炭−水スラリーの脱水、乾燥等
の処理を施さずに石炭−水スラリーをサイクロンまたは
乱流バーナーに仕込んで炉内で直接燃焼するために含有
水分をできるだけ少なくする必要がある。

しかし、公知技術で石炭粉末の濃度を高めようとすると
スラリーは著しく増粘し流動性を失ってしまう。逆にス
ラリー中の石炭粉末の濃度を下げると、輸送効率、燃焼
効率等が低下し、さらに石炭−水スラリーを脱水して使
用する場合は、脱水、乾燥工程にも、よけいな費用がか
かったり公害問題をひきおこす等の問題点がある。

従来、このような課題を解決するために種々の石炭−水
スラリー用分散剤が提案されている。例えばオレイン酸
ソーダ、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ、アルキル
アリールスルホネート、ポリオキシエチレンアルキルフ
ェニルエーテル、ステアリルアミンヒドロクロライドな
どの界面活性剤や、ポリエチレングリコール、ポリアク
リルアミド、セルロース類、ポリアクリル酸ソーダ、リ
グニンスルホン酸ソーダ、ナフタリンスルホン酸ソーダ
・ホルマリン縮合物などの水溶性ポリマー等がある。し
かし、いずれも流動性が不十分であり実用性に欠ける。

本発明者らは、石炭−水スラリー用分散剤における上記
の如き問題点を解決すべ（鋭意研究を続けた結果、ある
特定の水溶性共重合体が石炭−水スラリー用分散剤とし
て優れた効果を有することを見出して本発明を完成する
に至った。

すなわち、本発明は高濃度でも流動性のある石炭−水ス
ラリーを容易に１１Ｊ造するための分散剤を提供するも
のである。

（問題点を解決するための手段および作用）本発明は、 一般式 ％式％ （ただし、式中Ｘは炭素数２〜４のアルキレン基、ｎは
平均で１〜１００の数であり、Ｙは水素、炭素数１〜３
０のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アリール
基を置換基としてもつアルキル基、環状アルキル基、環
状アルケニル基、複素環式化合物より誘導された１価の
有機基を示す。） で表わされるポリアルキレングリコールモノアクリレー
ト系中弱体（Ｉ）から選ばれる１種または２種以上と、 一般式 ％式％ （ただし、式中７は炭素数１〜４のアルキレン基、Ｍは
水素、アルカリ金属、アルカリ土類金属、アンモニウム
基またはアミン塩基を示す。） で表わされるスルホアルキルメタクリレート系単量体（
ｆｆ）から選ばれる１種または２種以上とを必須成分と
し、該単量体（Ｉ）と該単量体（Ｉｆ）とのモル比が１
：５から１：５００の範囲にあり、かつ該単量体（１）
と該単量体（ＩＩ）の合計が全単量体中５０モル％以上
である原料単量体より得られる水溶性共重合体からなる
石炭−水スラリー用分散剤に関するものである。

石炭−水スラリーに用いる石炭は、たとえば１、Ｖ燻炭
、Ｆｌ肖炭、亜瀝青炭、褐炭等の各種石炭で種類や産地
にかかわりなく、また水分含有聞や化学組成にもかかわ
りなく、いかなるものも利用できる。かかる石炭は、通
常の方法により湿式または乾式粉砕することにより、２
００メツシュパス５０重量％以上、好ましくは７０〜８
０重」％が使用上の目安である。また、スラリー濃度は
、微粉炭のドライベースで６０〜９０重岱％であり、６
０重量％未満の場合には、経済性、輸送効率及び燃焼効
率などの面から実用的でない。

本発明の石炭−水スラリー用分散剤として有効な水溶性
共重合体は、単ｍ体（Ｉ）および単ｍ体（ｆｆ）を必須
成分とし、単量体＜１）と単量体（ＩＩ）とのモル比が
１：５から１：５００、より好ましくは１：２０〜１：
２００の範囲にあり、かつ単量体（Ｉ）と単量体（Ｉ）
の合計が全単量体中５０モル％以上である原料単量体よ
り得られる。

単量体（Ｉ）は、前記一般式で表わされるものであり、
公知の方法で得ることができる。単ｍ体（Ｉ）の例とし
ては、ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリ
プロピレングリコールモノアクリレート、ポリブチレン
グリコールモノアクリレート、メトキシポリエチレング
リコールモノアクリレート、メトキシポリプロピレング
リコールモノアクリレート、メトキシポリブチレングリ
コールモノアクリレート、エトキシポリエチレングリコ
ールモノアクリレート、エトキシポリプロピレングリコ
ールモノアクリレート、エトキシポリブチレングリコー
ルモノアクリレート、メトキシポリエチレングリコール
・ポリプロピレングリコールモノアクリレート等の他、
炭素数３０までのアルキル基でアルコキシ化されたアル
コキシポリエチレングリコールモノアクリレート類；炭
素数３０までのアルケニル基でアルケノキシ化されたア
ルケノキシポリエチレングリコールモノアクリレート類
；フェノキシポリエチレングリコールモノアクリレート
、ノニルフェノキシポリエチレングリコールモノアクリ
レート、ナフトキシポリエチレングリコールモノアクリ
レート、フェノキシポリプロピレングリコールモノアク
リレート、ナフトキシポリエチレングリコール・ポリプ
ロピレングリコールモノアクリレート、ｐ−メチルフェ
ノキシポリエチレングリコールモノアクリレート等のア
リーロキシポリアルキレングリコールモノアクリレート
類：ベンジロキシポリエチレングリコールモノアクリレ
ート等のアルアルキロキシポリアルキレングリコールモ
ノアクリレート類；シクロヘキソキシポリエチレングリ
コールモノアクリレート等の環状アルコキシポリアルキ
レングリコールモノアクリレート類；シクロペンテノキ
シポリエチレングリコールモノアクリレート等の環状ア
ルケノキシポリアルキレングリコールモノアクリレート
類：ビリジロキシポリエチレングリコールモノアクリレ
ート、チェニロキシポリエチレングリコールモノアクリ
レート等のポリアルキレングリコールモノアクリレート
の複素環式エーテル類などを挙げることができ、これら
の１種又は２種以上を用いることができる。

また、単量体（ＩＦ）は、同じく前記一般式で表わされ
るものであり、これも公知の方法で得ることができる。

単量体（ｎ）の例としては、２−スルホエチルメタクリ
レート、３−スルホプロピルメタクリレート、２−スル
ホプロピルメタクリレート、１−スルホプロパン−２−
イルメタクリレート、４−スルホブチルメタクリレート
やそれらのナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属塩
、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属塩
、アンモニウム塩または有機アミン塩を挙げることがで
き、これらの１種または２＋４以上を用いることができ
る。

単量体（Ｉ）と単量体（Ｉ）の使用割合は、モル比で１
＝５から１：５００の範囲であり、この範囲の比率をは
ずれた割合で使用すると、分散性能にゆれた共重合体が
得られない。

なお、これら単量体（−Ｉ）と単量体（Ｉｆ）以外に、
全単量体中５０モル％未満の範囲で、これらの単量体と
共重合可能な単ｍ体（Ｉｆｆ）を用いることができる。

この例としてはアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸
、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸並びにこれらの酸
の一価金ｍ塩、二価金属塩、アンモニウム塩、有機アミ
ン塩及びこれらの酸とアルコールとから得られる例えば
（メタ）アクリル酸メチルなどのエステル；ビニルスル
ホン酸、スチレンスルホン酸、アリルスルホン酸、メタ
リルスルホン酸、２−アクリルアミド２−メチルプロパ
ンスルホン酸、２−スルホエチルアクリレートなどの単
量体（ＩＩ）以外の各種スルホン酸並びにそれらの−価
金属塩、二価金属塩、アンモニウム塩及び有機アミン塩
；（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）ア
クリルアミドなとの各種（メタ）アクリルアミド；スチ
レン、ρ−メチルスチレンなどの芳香族ビニル化合物；
酢酸ビニル、酢酸プロペニル、塩化ビニル等を挙げるこ
とができ、これらの１種又は２種以上を用いることがで
きる。

これら単ｍ体（Ｉ）及び単量体（Ｕ）と共重合可能な！
ａｍ体（Ｉ［［）の使用量は全車Ｍ体中５０モル％未満
の範囲であり、この範囲を超えて多足に使用すると、得
られる共重合体の分散性能が低下する。

本発明において、水溶性共重合体を製造するには、重合
開始剤を用いて前記単借体成分を共重合させればよい。

共重合は溶媒中での重合や塊状重合等の方法により行う
ことができる。

溶媒中での重合は回分式でも連続式でも行うことができ
、その際使用される溶媒としては、水；メチルアルコー
ル、エチルアルコール、イソプロピルアルコール等の低
級アルコール；ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロ
ヘキサン、ｎ−ヘキサン等の芳香族あるいは脂肪族炭化
水素；酢酸エチル；アセトン、メチルエチルケトン等の
ケトン化合物等が挙げられる。原料単量体および得られ
る共重合体の溶解性並びに該共重合体の使用時の便利さ
からは、水及び炭素数１〜４の低級アルコールよりなる
群から選ばれた少なくとも１種を用いることが好ましい
。炭素数１〜４の低級アルコールの中でもメチルアルコ
ール、エチルアルコール、イソプロピルアルコールが特
に有効である。

水媒体中で重合を行う時は、重合開始剤としてアンモニ
ウムまたはアルカリ金属の過硫ｌ！塩あるいは過酸化水
素等の水溶性の重合開始剤が使用される。この際亜硫酸
水素ナトリウム等の促進剤を併用することもできる。ま
た、低級アルコール、芳香族炭化水素、脂肪族炭化水素
、酢酸エチルあるいはケトン化合物を溶媒とする重合に
は、ベンゾイルパーオキシドやラウロイルパーオキシド
等のパーオキシド；クメンハイドロパーオキシド等のハ
イドロパーオキシド；アゾビスイソブチロニトリル等の
脂肪族アゾ化合物等が重合開始剤として用いられる。こ
の際アミン化合物等の促進剤を併用することもできる。

更に、水−低級アルコール混合溶媒を用いる場合には、
上記の種々の重合開始剤あるいは重合開始剤と促進剤の
組合せの中から適宜選択して用いることができる。重合
温度は、用いられる溶媒や重合開始剤により適宜定めら
れるが、通常Ｏ〜１２０℃の範囲内で行われる。

塊状重合は、重合開始剤としてベンゾイルパーオキシド
やラウロイルパーオキシド等のパーオキシド：クメンハ
イドロパーオキシド等のハイドロパーオキシド；アゾビ
スイソブチロニトリル等の脂肪族アゾ化合物等を用い、
５０〜１５０℃の温度範囲内で行われる。

また、共重合体の分子層は広い範囲のものが使用できる
が、石炭−水スラリー用分散剤としての性能を考慮ずれ
ば、１０００〜５０万の範囲、特に５０００〜３０万の
範囲が好ましい。

本発明の石炭−水スラリー用分散剤は、微粉炭−水系ス
ラリーに用いられるが、その添加岱は特に限定されるも
のではなく、広い添加足範囲で有効であるが、経済的見
地から微粉炭重量（ドライベース）の０．０５〜２重量
％、好ましくは０．１〜１重量％の比率で用いられる。

本発明の石炭−水スラリー用分散剤を使用するには、予
め石炭に分散剤を混合しておいてからスラリー化しても
よく、また水の中に予め分散剤を溶解させておいたもの
を用いても良い。もちろん分散剤の所定量を全組一度に
混合しても、また回分式に用いても良い。

更に、分散剤の性格上、スラリー化装費としては石炭を
水にスラリー化するためのものならいかなるものでもよ
い。

これらの添加方法及びスラリー化方法により、本発明の
範囲が限定を受けるものではない。

また、本発明の石炭−水スラリー用分散剤には必要に応
じて防錆剤、防食剤、酸化防止剤、消泡剤、静電気帯電
防止剤、可溶化剤などを添加することができる。

（発明の効果） 本発明の石炭−水スラリー用分散剤は、石炭の水中への
分散能にすぐれており、分散剤の少量の添加で、高流動
性かつ高濃度の石炭−水スラリーを提供できるものであ
る。

本発明の石炭−水スラリー用分散剤を用いて得られる高
濃度石炭−水スラリーを応用すれば、石炭のパイプライ
ン輸送を経済性良く行うことが可能となり、固体である
石炭の輸送上、燃焼上の問題点が解消できる。

したがって、本発明の石炭−水スラリー用分散剤は、石
炭の直接燃焼や石炭ガス化等の石炭利用技術の普及に大
きく貢献できるものである。

（実　施　例） 次に本発明の石炭−水スラリー用分散剤について比較例
および実施例を挙げて更に詳細に説明するが、もちろん
本発明はこれだけに限定されるものではない。

なお、例中特にことわりのない限り部は重量部を表わす
ものとする。

実施例　１ 温度計、撹拌機、２本の滴下ロート、ガス導入管及び還
流冷却器を備えた重合容器に水２００部を仕込み、撹拌
下に重合容器内を窒素置換し、窒素雰囲気中で９５℃に
加熱した。その後、単量体（Ｉ）としてのメトキシポリ
エチレングリコールモノアクリレート（平均１分子あた
り６０個のエチレンオキシド単位を含むもの）１０部、
単量体（ｎ）としての２−スルホエチルメタクリレート
のカリウム塩８０部、単量体（１）としてのアクリル酸
ナトリウム１０部及び水１５０部の溶液を１２０分かけ
て滴下し、もう一方の滴下ロートから過硫酸アンモニウ
ム０．４部及び水５０部の溶液を１４０分かけて滴下し
た。滴下終了後、更に同温度で１時間重合を続けた後冷
却し、平均分子量１２万の共重合体（１）の水溶液を得
た。

実茄例　２〜１２ 第１表に示された単量体（１）、単量体（ＩＩ）および
必要により単量体（ＩＩＩ）を、第１表に示された単量
体組成（モル％）で用い、常法により重合を行い、共重
合体（２）〜（１２）の水溶液を得た。

比較例　１〜２ 第１表に示す単量体組成で常法により重合して比較共重
合体（１）〜（２）を得た。

実施例　１３ 実施例１〜１２で得られた共重合体（１）〜（１２）を
、第２表に示された添加量で含むように調製した水溶液
中に、２００メツシユの篩を７４％バスするように粉砕
した石炭（Ｎ青膨）を室温にて撹拌しながら少量ずつ加
えた。第２表に示された石炭濃度となる全量を加え終わ
った後、ホモミキサー（特殊機化工製）にて５０００Ｒ
ＰＭ、３分間撹拌して石炭−水スラリーを調製した。

得られた石炭−水スラリーの粘度を２５℃にて測定し、
流動性を評価した。その結果を第２表に示す。粘度の低
いものが流動性のよいことを示している。

また、比較のために、比較例１〜２で得られた比較共重
合体（１）〜（２）、ポリアクリル酸ソーダ（平均分子
量６万）あるいはポリエチレングリコール（平均分子ｆ
ａ２１５００）を分散剤として使用した場合および分散
剤を全く使用しなかった場合の比較例の結果を第２表に
併記した。

第　　　　２　　　　表 （注１）０：良好 Ｘ　ｚ　不良。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、式中Ｘは炭素数２〜４のアル キレン基、ｎは平均で１〜１００の数で あり、Ｙは水素、炭素数１〜３０のアル キル基、アルケニル基、アリール基、ア リール基を置換基としてもつアルキル基、 環状アルキル基、環状アルケニル基、複 素環式化合物より誘導された１価の有機 基を示す。） で表わされるポリアルキレングリコールモノアクリレー
   ト系単量体（ I ）から選ばれる１種または２種以上と
   、 一般式 ＣＨ＿２＝Ｃ（ＣＨ＿３）ＣＯＯＺＳＯ＿３Ｍ（ただし
   、式中Ｚは炭素数１〜４のアル キレン基、Ｍは水素、アルカリ金属、ア ルカリ土類金属、アンモニウム基または アミン塩基を示す。） で表わされるスルホアルキルメタクリレート系単量体（
   II）から選ばれる１種または２種以上とを必須成分とし
   、該単量体（ I ）と該単量体（II）とのモル比が１：
   ５から１：５００の範囲にあり、かつ該単量体（ I ）
   と該単量体（II）の合計が全単量体中５０モル％以上で
   ある原料単量体より得られる水溶性共重合体からなる石
   炭−水スラリー用分散剤。