JPS63501578A - 予め細霧化された燃料を利用する放出物の低減方法 - Google Patents
予め細霧化された燃料を利用する放出物の低減方法Info
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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
予め!IB霧化された燃料を利用する放出物の低減方法関連する出願
本出願は、米国に1983年11月2日に出願した出願シリーズ番号筒547,
892号(特許出願公表 昭61−501754>の次の一部継続出願である1
984年9月24日に出願した出願シリーズ番号筒653,808号の一部継続
出願に関する出願である。
1、序論
本発明は、重質の原油および残油を含む、高粘性炭化水素類の利用に関するもの
である。より詳しくは、本発明は、連続的水性相中に分散された炭化水素液滴が
、炭化水素/水界面で該液滴を取り囲んでいるバイオ乳化剤[bioemuls
ifier ] 、および特に微生物的なバイオ乳化剤、の存在によって合体か
ら実質的に安定化される<a>化学的に非安定化水−中一炭化水素エマルジョン
類;(b)化学的に安定化水−中一炭化水素エマルジョン類;および
(C)バイオ乳化剤安定化水−中一炭化水素エマルジョン類、マタハ炭化水素ゾ
ル類[hydrocarbosolslを含む低活性水−中−炭化水素エマルジ
ョン類の形成を通して粘稠な炭化水素類の利用に関する。さらにまた、本発明は
、炭化水ゾルおよび粘稠な炭化水素類で作ったその他の水−中一粘性炭化水素エ
マルジョンの双方を含む予めIB霧化された燃料の燃焼に関する。
既存的なパイプラインあるいは、タンカーおよびパージ(平底の荷船)が含まれ
るその他の方法によっての高粘性炭化水素類の輸送は、現在、これらをポンプ送
できる形態におき変えるための該炭化水素の粘度の減少なしでは実質的に無理で
あった。たとえ長距離輸送が因子でなくても、粘性を減少することは、燃えやす
い燃料として高粘性炭化水素類の有効使用のためにやはり必要でおる。本発明は
、加熱またはより軽質の石油原料での希釈を必要とする方法よりも潜在的により
経済的な御し難い重質原油または残油の粘度低減の代換的手段を示すものである
。水−中一炭化水素エマルジョンの形成は重質炭化水素材料の粘度を効果的に減
少させ、これにより船輸送および既存の装置を用いてのポンプ送ならびに顧みて
その取扱いが容易となる。さらに本発明の方法によって形成される予め細霧化さ
れた燃料は、脱水化または解乳状化することなく、既存の手段で直接燃やすこと
ができ、放出物の減少を潜在的にまねくことになる。事実、非乳化形態における
燃焼が環境基準に合わなければ高粘性炭化水素類は、予め細霧化された燃料であ
るかかる高粘性炭化水素類を使用して環境に適合し得るきれいな燃焼燃料に相対
的にし得る。
長い輸送時間および/または途中操業休止の可能性がもち上がることとなる製造
地より利用地への輸送距離が無視することができない、あるいは長い貯蔵期間が
要求される情況下では、炭化水素ゾルの使用は特に有利である。なピなら、微生
物的なバイオ乳化剤は、炭化水素/水界面に卓越的に存在し、本質的に炭化水素
液滴の表面を覆っているので、該炭化水素液滴は合体を効果的に阻止されており
そして炭化水素ゾルの低減された粘度は超時間的に効果的に維持されている。炭
化水素ゾルの実質的な安定性および改良されたポンパビリティ−[pumpab
ility ]は、長い距離にわたって実践的に輸送され得るまたは利用される
前の長い期間にわたる不変性をとどめるものへと該炭化水素ゾルをなさせる。
高品質で、比較的安価な、軽質の原油のたくさんの量が現在世界中の地質学的場
所から回収され得るものでおるにもかかわらず、石油燃料および石油製品の常に
増加する消費ならびにこのような高い要求によって促進されたエネルギー危機は
、世界の至るところにまた存在する低比重で、粘稠な炭化水素の莫大な貯蔵を持
つことに興味をそそいでいる。天然に埋蔵されて存在する粘稠な炭化水素類は、
通常、粘性原油、ビチューメン(瀝青)またはタールとして一般的に分類されて
おり、また重質原油、天然ビチューメン、未加エビチューメン、オイルサンド、
タールサンド、瀝青砂または瀝青堆積物および天然アスファルトとさまざまに呼
称されており、これらのすべての物質は、化学的に段階的であり、規格化された
分析なくしては区別をすることができないものである。〔粘性炭化水素類の一般
的な論議およびこれらの正確な定義および分類については、メイヤー[Maye
r]のザ ツユ−チャー オン ヘビー クルード アンド クールサンド、第
1頁、ミニング インフオメーショナル サービス、マツフグロウ ヒルズ、イ
ンコーポレーテッド、二:x−3−り(1981)[丁heFuture of
Heavy Crude and Tar 5andS、 p”+ )lin
ingInfometional 5ervice、 HcGrav Hill
、 Inc、 New York(1981) ]中の「序論」を参照のこと。
また同書第6.2節を参照のこと。〕
重質原油埋蔵の地質学的分布は、第1表に示される〔メイヤ−[Meyerlと
デツツマン[[)ietzman ] (1981)、ザ ツユ−チャー オン
ヘビー クルード アンドタールサンド、第16〜28頁、ミニング インフ
オメーショナル サービス、マツクグロウヒルズ、インコーポレーテッド、ニュ
ーヨーク(1981)中の「重質原油の世界地図」より抜粋。〕。認定量におけ
る石油の総見積り量は、6200X109バーレルである。ベネズエラが、この
総量のおよそ半分である3000x109バーレルでこのリストの首位をなして
いる。カナダが2950x109バーレル(この総量は、ビナ1−メンとしての
炭化水素を含む)でこれにすぐ続き、そして米国が77X109バーレルと見積
られている。設定量においてこれらの数値を述べると、20’APIより軽い石
油の全世界埋蔵量は約660×109バーレルと見積られている。まだ発見され
ていない埋蔵量は900X109バーレルと見積られている。
これゆえ、重質原油は在来の石油よりもおよそ4倍はど豊富である。さらに在来
の原油の製造過程より生成する重質残油の量を考慮すると、全世界に存在する重
質油の最は実際たいへんな量である。
ベネズエラ 3000 500
カナダ 2950 213
米 国 71 30
イタリア 121
マダガスカル 251
イ ラ り 10 1
従来の軽質原油の保存量が重質原油よりもかなり早く枯渇することおよび粘性炭
化水素類の世界的保存量の開発が、世界の燃料需要を支持するために結局必要と
なることが明らかである。重質原油の有意義な産出が、まず蒸気補助高収率化法
[Steam −assisted enhanced recOVeryme
thodコにより始められた。例えば最近の評価では、カリフォルニアにおける
重質原油の産出が1日当り250,000バーレルと認定されている。将来的見
積り〔バーネア[Ba rnea ]、ザ ツユ−チャー オン へど− クル
ード アンド タールサンド、第13〜15頁、ミニング インフォメーショナ
ル サービス、マンクグロウヒルズ、インコーポレーテッド、ニューヨーク(1
981)中の「重質原油およびタールサンドの将来J〕は、2000年までに、
重質油およびタールサンドからのビチューメンの産出が世界の石油全産出の1/
3まで増加するであろうことを計画している。
重質油資源のこのように急速な発展は、石油紀を拡張しそして、
(1) 存在するエネルギー下部@造から利益を受けるために重質油からの製品
を認め、
(2) 輸送セクターへの燃料供給と石油化学プラントへの供給用蓄積を保証し
、
(3) 石油産出国を増加させて、世界石油価格に関する安定化因子であり、
(4) 石油産出の戦略的および政治的観点を低減させ、そして、
(5) 石油転化およびその他合成石油製造のための安易性についての多額の資
本投下の必要性を遅期することになるだろう。
残渣燃料油に関して、米国における最近の傾向は、かがる原料に対する要求が減
少した。その結果、コーカー(COkers)と他の重質末端クラッキングに手
ごろな主要な投資を行なう精製業者は、原油の各バレルがらの軟質分の生産増加
を進めている。その結果、残油生産能力の減少および燃料品質が下降した。
5年前、17°のAPI比重を有する1%硫黄残渣燃料油は、普通でめった。今
日、代表的な1%硫黄残渣油は10°のAPI比重を有し、そして゛′負比重″
即ち零以下、の油を含む低比重油ですらその有効性を高めた。この特性変化の一
つの理由は、精製業者が使用した原油スレート(Slate)の混合である。第
三次回収技術の広い適用、より深い井戸からの原油の増加および過去における好
ましくない開発、即ちより深い埋蔵に関して、原油品質は、下降し続けていると
予想し得る。事実゛スウィート(甘(ゾ′な高品質原油は、より重質油よりおそ
らくより価格高となり、大量使用がなくなるであろう。
低級原油との組合せは、より有利な軽質分収量を増加するように能力が増加させ
られるという精製業者に変化させた。最後に、コーカー、重質油クラッカー、ビ
スブレーカ−および他の方法の適用が増加した。最終結果は、高品質残渣燃料油
の大量生産能力を有する精製業者がほとんどいないということである。この傾向
の支持は、゛′直留(ストレートラン)″残漬燃料油が相対的に希少であること
である。残渣燃料油の品質低下について、これらおよび将来的に残渣油を環境に
許容される方法で燃焼する能力に関する心配が持ち上った。高品質物質と@様に
低品質物品をもきれいに燃焼させる開発が明らかに必要である。
2.2 粘性炭化水素類の輸送
産出井から外への、タンカーからのあるいは特にパイプラインを通してのもので
ある、粘性炭化水素類の輸送の問題は、ボンパビリティーの問題である。従って
、重質原油のような粘性炭化水素類の輸送に関する方法は、重油をポンプ送可能
な形態へと改良することに焦点をしぼっていた。
二つの一般的アプローチが考えられている。ワックス状の原油に関しては、これ
らの油をその流動点、すなわち、油中のワックス結晶がその流動のための能力で
阻止される温度で、輸送することが望ましい。これを終結へと導く1つの方法は
、流動点の低下と流動性を維持する流動点降下剤の使用である。一般的に、この
方法は、周囲の温度での輸送を可能とするために十分低粘度となる油のみに価値
がある。
高粘性原油に関しては、採用されたアプローチは、粘度を減少することであった
。原油をバイブラインによって輸送すべき場合、従来のポンプ送設備を用いて従
来のラインを通して流すのに十分な程度、粘度は低減されるべきである。パイプ
ライン送する目的のため、重質原油の粘度を低減させるために数種の方法が用い
られている。これらの方法は、油/固体スラリーの調製、低減化粘度のエマルジ
ョンを形成するための油の水との混合、粘度をより低いものとするための油の加
熱およびコンデンセート[condensate]、ガソリンまたはナフサのよ
うな低粘度炭化水素での重油の希釈を含むものである〔スローン[5Ioan]
ら、ザ ツユ−チャー オン へど−クルード アンド タールサンド、第71
9〜726頁、ミニング インフオメーショナル サービス、マツクグロウヒル
インコーボレーテッド。
ニューヨーク(1981)中のF重質油のバイブライン輸送」〕。
パイプラインを通しての輸送あるいは井よりのポンプ送のための水−中一油型エ
マルジョンの形成による粘性炭化水素類の粘度の低減に関する報告された方法は
、化学的添加物の使用を含むものであった。提案されているまたは使用されてい
る化学品の中に、水酸化ナトリウムやアンモニアのようなアルカリ類〔米国特許
第3.380,531号、第3.487,844号および第3.006,354
号〕、非イオン性界面活性剤〔米国特許第3,425.429号および第3,4
67.195号〕および非イオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤の組合せ
〔米国特許第4.239.052号および4,249,554@)がある。水−
中一泊型エマルジョンの不安定性は問題となり得るものであり、例えば、水−中
一泊型エマルジョンはポンプ送できない形態へと破壊もしくは転化してしまうこ
とが公知である。安定性を維持するために使用される化学品の量の増加は、禁止
することと同様に高いコストへとつながるものである。
重質原油のパイプライン化に関する最近の見解(スローン[Slo、an]ら、
上記)において、パイプライン化へのアプローチとしてのエマルジョンの商業的
適用は、もしあるとしても限られたものであったと指摘している点は特筆すべき
である。またスローンらが、粘度を低減させるだめの加熱および希釈方法は、こ
れらがエネルギー集約的でかつ比較的高価なものとなるという事実にもかかわら
ず、重質原油のパイプライン化輸送に関して主たる候補にとどまっていることを
認めていることも特記すべきことである。
2.3 水−中一油型エマルジョンの燃焼先行技術において公知である燃焼可能
なエマルジョンの非常に大多数は、燃焼を高めるために油中に比較的少量の水(
1〜10容量%)が主として存在してなる、油−中一水型エマルジョンである。
いくつかの燃焼可能な水−中一泊型エマルジョンが論述されている〔米国特許第
3,958.915号、第4,273.611M、第4,382゜802@およ
び第4,392,865号を参照のこと。〕しかしながら、注意すべきことは、
油相は、至温にて液体である例えば灯油、ガソリン、軽油、重油などのような、
軽質の低粘度燃料および他の低粘度油であった。燃焼可能米国特許第3.352
,109号、第3.490,237号および第4.089,940号に論述され
ている。静止(定常)状態下で、これらの水−中一泊型エマルジョンは、100
0cpsの、そして好ましくは50,000〜100゜o o o cpsの見
かけ静止粘度を有するゲルの形態にある。
これらのチクソトロピーな水−中一泊型エマルジョンは高いポンプ(高いせん断
)速度下で低い粘度を示す。
2.4 Wi生物性界面活性化合物
多くの微生物が、成長およびエネルギー産出に関する唯一の炭素源として炭化水
素を利用し得る。炭化水素基質は、直鎖状、分校状、環状あるいは芳香族状であ
り得る。このような水不溶性基質を迅速に同化するために、微生物は、これら自
身と油との間の広範な接触領域を必要とされる。
これは取囲む水性媒体中の油のエマルジョン化により達成される。炭化水素分解
微生物は、このようなエマルジョン化を促進する界面活性剤をしばしば合成しそ
して分泌する。
例えばn−デカンにおけるマイコバクテリウム・リュードクロス[)lycob
acterium rhodochrouS ] N CI B 9905の成
長は、アール ニス ホルドム[R,S、Holdom、]ら〔ジエイ アブル
バクチリオル[J、Appl、 Bacteriol、 ] 。
ると報告された界面活性剤を産出する。ジエイ イグチ[J、 Iguichi
コら〔アゲリック パイオル ケム[Apr’iC。
Biol、 Chem、コ1.シβ−,1657(1969))はカンジダ・ペ
トロフイリウム[Candida petrophiliumコがペプチド類と
脂肪酸分とより構成された界面活性剤を産出することを見出しており、またティ
ー スズキ[丁、 5uzuk i ]ら〔アゲリック パイオル ケム、Jユ
、1919 (1969)〕は、〕アルスロバクターArthrobacter
l 、ブレビバクテリウム[Brevibacterium]、コリネバクテリ
ウム[Corynebacterium ] 13よびノルカルシア[N0Ca
rdiaコの種々の種族の培養ブロスの油相においてトレハロース−脂質を発見
した。ワグナ−[Wagner ]はノルカルシア・リュードクロス[N0Ca
rdia rhodochrousコおよびマイコバクテリウム・フレイ[)l
ycobacterium phlei 3によるトレハロース−脂質の産出お
よびこれらの油回収における使用を報告している〔米国特許第4,392,89
2@および第4.286.660@)。
トルロプシス・グロペニギーセリ[Torulopsis gropengie
sseri ]はソホロースー脂質を産出することが見出されており、一方うム
ノリヒドは、ケイ、ヒサツカ[に、Hisatsuka ]ら〔アゲリック バ
イオルケム、J互、686(1971))によりシュードモナス・アエルギノー
ザ[Pseudomonas aeruginosa]種3781によって産出
されることが、またニス イトウ[S、Itoh]ら〔アゲリックパイオル ケ
ム、36.2233 (1971))により別のシュードモナス・アエルギノー
ザ種、KY4025によって産出されることが報告されている。灯油におけるコ
ヤジック[J、E、Zajic ]および彼の協力者達
【デブ インタ ミクロ
ビ)I、t [Dev、 Ind、 Hicrobilコ、12.87 (19
71);バイオチクノル バイオエング[Biotechnol。
Bioeng、 ]、旦、331 (1972);ケモスフエアー米国特許第3
,997,398号〕によって、数ある特徴のなかで、灯油、バンカーC重油[
BUnkerCfuel oil]および他の重油類をエマルジョン化する細胞
外へテロポリサッカライドを産出するものであることが報告されている。
ガトニック[Gutnick ]らは]アシネトバクターカルコアセチカス[A
c1netobacter calcoaceticus ] A T CC3
1012(アシネトバクタ一種ATCC31012と以前指定されそしてまたR
AG−1とも呼ばれている)がエマルザン[emulsan l類と呼ばれる界
面活性細胞外プロティン会合リポボリサッカリドボイオポリマ−[1nterf
acially activeextracellular protein−
associated 1ipopolysaccharide biopol
ymers ]を産出することを発見した。
これらの生体高分子[biopolymerlは、成長時に微生物細胞のカプセ
ルまたは外層として産出されそして増殖され、そしてこれらが細胞外製品として
採収され得るところの媒体中へ最終的に解放もしくは脱却される。アシネトバク
タ−・カルコアセチカス A丁CC31012はエタノールまたは脂肪酸塩にお
いて成長された場合にα−エマルザンヲ産出シr米国持n第4 、230.80
1 号: 第4.234.689@および第4,395.354号〕、また原油
またはヘキサデカンにおいて成長された場合にβ−エマルザンを産出する〔米国
特許第3.941,692@)。1このα−エマルザンとβ−エマルザンはプサ
イーエマルザンの呼ばれる〇−説アシル化形態へと誘導され得る〔米国特許第4
.380,504号〕。α−エマルザン、β−■マルザンおよびプサイーエ、マ
ルザンは、それぞれアポ−α−エマルサン、アポ−β−エマルサンおよびアポー
プサイーエマルザンを産出するために除タンパク化され得る[米国特許第4,3
11,830@、第4,311,829号および第4,311,831@]。
クーパー[Cooperコとザジック[Zajic ] (アドブ アビル ミ
クロパイオル[Adv、 Appl、 Hicrobiol、コ、λ5;229
〜253 (1980>)は微生物による界面活性剤の産出を再調査している。
論述された界面活性剤のいくつかを第2表に列挙する。
第 2 表
トレハロース−脂質 ノルカルシア、マイコバクテリウム、コリネバクテリウム
、
アルスロバクタ−
ラムノース−脂質 シュードモナス・アエルギノーザ
ソホロースー脂質 トルロプシス種
ポリサッカライドー脂質 カンジダ・トロピカルス[Candida trop
icalisコ、アシネトバクタ−・カルコアセチカ
ス
プトマイセス[Streptmyces ]、コリネバクテリウム、マイコバ
クテリウム
第 2 表 (続 き)
オルニチン−脂質 シュードモナス、チオバシラス[Th1obacillus
l 、アグロバクテリウム[AqrObaCterium ]、グリコノバクタ
ー
[GIuconobacter ]
リ ン脂質 チオバシラス、コリネバクテリウム、カンジダ、ミクロコツ力
ス
脂肪酸/天然脂質 シュードモナス、マイココツカス[Hycococcusコ
、ペネシリウム[penec i I l iumコ、アスペリギルス[Asp
erigillusコ、アシネトバクタ−、ミクロコツカス、
カンジダ
3、発明の概要
本発明は、一般にAPI比重が約20″APIないしそれ以下、150°Fでの
粘度が約100センチポイズないしそれ以上、パラフィン分が約50重量%ない
しそれ以下、および芳香族分が約15重量%ないしそれ以上であることで特徴づ
けられる、高粘性原油および残油を包含する粘性炭化水素類の(a)現在粘性の
ない物質を取扱うために用いられる方法によって施設において貯蔵し得るまたは
輸送し得るおよび(b)上質の燃焼可能な燃料として直接燃焼可能であるところ
のエマルジョン形態へと操作するための新規な化合物および方法を提供するもの
である。
輸送目的に関する好ましい実施態様において、粘性炭化水素類のエマルジョン化
形態は、個々の炭化水素液滴が炭化水素/水界面に卓越して存在する水溶性バイ
オ乳化剤分子によって本質的に取囲まれたものとなるバイオ乳化剤安定化水−中
一泊型エマルジョンとして定義される炭化水素ゾルであり、このバイオ乳化剤分
子は液滴合体に対して有効な障害(バリヤー)を形成し、そしてこれにより連続
的な低粘度水性相中に分散した不連続な炭化水素液滴の保持を促進する。本発明
の炭化水素ゾルは、粘性炭化水素出発物質のものと比較して少なくとも約10の
因数、好ましくは少なくとも102の因数だけ低減された粘度を有するものであ
り、該炭化水素ゾルの粘度は少なくとも約1日、好ましくは約30日の期間の間
定常な状態下でこのように低減され続けているものである。
炭化水素ゾルを形成するための界面活性剤パッケージは、水溶性化学的界面活性
剤あるいは水溶性化学的および/または生物学的補助界面活性剤[co −5u
rfactant ]類の組合せを、好ましくは非イオン性およびアニオン性界
面活性剤を、高分子量、かなり特異的な三次元構造、疎水性および親水性状態、
重合性状gおよび/または、炭化水素類におけるわずかな溶解性を含む(もちろ
んこれらに限定されるわけではない。)いくつかの特性ゆえに、炭化水素/水界
面に堅固に結合しそして水−中一炭化水素エマルジョン中の個々の炭化水素液滴
の表面を本質的に取囲み、効果的に不連続な液滴を維持しかつ合体を阻止しそし
て水−中一炭化水素エマルジョンへ実質的安定性を添えるものであるバイオ乳化
剤と組合せることで構成される。
される。若し、水−中一炭化水素二マルジョンの形態で取扱うことが不可能でな
ければ以前には困難であった次の残渣物質を乳化し、燃料として使用することを
可能とするある種の界面活性剤が見い出された;熱分解ピッチ類を含むピッチ類
、ビスブレーカ−残漬物、標準真空残油を含む真空残油、接触分解残油、接触水
素化残油、コーカー残油、重質油(HO)分解残油、残油油解臨界抽出(RO3
E)残油、タール、カットバック クール(cutback tars)および
どチューメン、かかる界面活性剤パッケージは、(a)界面活性重合性安定剤を
含む化学安定剤を有し、あるいは無しの水性非イオン化学界面活性剤および/ま
たは(b)微生物ポリサツカリドを含むレオロジー制御剤から成る。
方法は、脱イオン化水、都市水、塩水(ブライン)またはアルコール/水混合物
など種々で構成される水性相中に約90容量%以下の炭化水素を含有する炭化水
素ゾルを形成するために油に対し約1100〜約1 :20,000の割合で、
界面活性剤パッケージが使用される、粘性炭化水素類を輸送するために提供され
る。そしてこの炭化水素ゾルは従来の手段により前送されあるいは従来の非加熱
化パイプラインによってポンプ送され得るものである。
方法はまた、予め細霧化された燃料、すなわち炭化水素ゾル燃料あるいは水−中
一炭化水素エマルジョン燃料を形成することによって粘性炭化水素類を利用する
ことおよびこれらを従来の燃焼設備において燃焼させることを提供するものであ
る。乳化状態の粘性炭化水素の燃焼は、燃料放出の減少をもたらす。
驚くべきことに、50%以上のアスファルテン含量の熱分解ピッチ類を含む極め
て高アスファルテン含量の粘性炭化水素が水−中一炭化水素エマルジョンに乳化
し得、燃焼して著しく微粒子放出が減少することが見い出された。事実、乳化高
アスファルテン含量物質は、非乳化の同一物質よりも約6倍きれいに燃焼するこ
とが観察された。更に驚くべきことに、乳化高アスファルテン含有物質は、約1
/10〜1/12の7スフフルテン含有非乳化重質油の微粒子放出割合に対しほ
ぼ50%〜70%減少した微粒子放出割合で燃焼し得る。
4、術 語
「炭化水素ゾル[、hydrocarbosol ] Jという用語は、個々の
炭化水素液滴が炭化水素/水界面に申越して存在する水溶性バイオ乳化剤によっ
て本質的に取囲まれたあるいは覆われたものである任意のバイオ乳化剤安定化水
−中一炭化水素エマルジョンであると定義され、ここにおいてバイオ乳化剤分子
は液滴合体を有効的に阻害しそしてこれゆえ連続的低粘度水性相中に懸濁おるい
は分散した不連続的炭化水素液滴の保持を促進するものである。
「水溶性[water−solubleコ」という用語は、水−分散性物質を含
むものとして定義される。
[粘性炭化水素[viscous hydrocarbon ’] Jという用
語は、一般的に約102〜106センチボイスあるいはそれ以上の粘度により特
徴ずけられ、またこの他一般的に、しかしながら必ずしも必要でおることはない
が、約20゜APIあるいはそれ以下のAPI比重、高い金属含有率、高い硫黄
含有率、高いアスファルテン含有率および/または高い流動点に特徴ずけられる
任意の天然産出原油あるいは精製操作後に残る残油として定義される。「粘性炭
化水素」という用語はまた、次の術詔、すなわち減圧残留物、ビスコシティ−ブ
レーキング装置1’Vis −breaker コ残留物、接触分解装置残留物
、接触水素化残留物、コークス器残留物、重質油(HO)分解残油、RO3E
(残油超臨界抽出)残留物、タールおよびカットバックタール、ごチューメン、
ピッチ、熱分解ピッチ類、および炭化水素製造工程の残留物として述べられるそ
の他の用9Bを包含するものとして認識されるべきである。
「予め細霧化された燃料[pre −atomized fuel ] Jとい
う用語は、粘性炭化水素から作られ、そして燃焼可能な燃料としての使用のため
に本明)IB書において述べられる方法によって形成される任意の炭化水素ゾル
および任意の水−中一粘性炭化水素エマルジョンとして定義される。
「バイオ乳化剤[bioemulsifierコ」は、高分子量、重合性状態、
かなり特異的な三次元構造、疎水性および親水性部分および炭化水素類にあける
わずかな溶解性を含む(もちろんこれらに限定されるわけではない。)いくつか
の特性ゆえに、炭化水素/水界面に堅固に結合しそして水−中一炭化水素エマル
ジョン中の個々の炭化水素液滴の表面を本質的に覆い、効果的に不連続な液滴を
維持しかつ合体を阻止しそしてこれにより水−中一炭化水素エマルジョンに実質
的安定性を添えるものである任意の生物学的誘導物質として定義されるものであ
る。バイオ乳化剤の1つの例として、α−エマルザンがめる。
「バイオ界面活性剤[biosur4actantコ」という用語は、水と炭化
水素との間の界面張力を低減し、そしてこの結果として添加的界面領域の創造に
関するエネルギー的要求(組合されたエネルギー)を減少させるものである任意
の生物学的誘導物質と定義されるものである。バイオ界面活性剤の1つの例とし
て糖脂質がある。
「界面活性剤パッケージ[5urfactant package〕Jという用
にBは、50重量%ないしそれ以下のパラフィン分および15重量%ないしはそ
れ以上の芳香族分ならびに150°Fでの約100センチポイズないしはそれ以
上の粘度で一般的に特徴づけられる粘性炭化水素類の水−中一炭化水素エマルジ
ョンを形成するために有用な任意の組成物として定義され、該組成物は、化学界
面活性剤、化学補助界面活性剤類の組合せ、補助界面活性剤(類)とバイオ界面
活性剤(類)の組合せ、化学界面活性剤(類)とバイオ界面活性剤(類)との組
合せ、または化学界面活性剤(類)とバイオ界面活性剤(類)とバイオ乳化剤(
類)との組合せにより構成され得、また該組成物は化学乳化安定剤をも含み得、
そして化学的、および/またはバイオロジー的レオロジー制御剤が加えられた該
組成物は水性形態中に存在し得るものである。
これらの化合物のポリサツカリド構造およびこれらの物質の異例なバイオ乳化剤
活性度を反映するものである[エマルザン[emalusani類」という用語
は、アシネトバクタ−中カルコアセチカス[Ac1netobacter ca
lcoaceticus ]A丁CC31012およびその誘導体もしくは変異
体により産出されるカプセル的/m胞外的微生物タンパク会合すポヘテロポリサ
ツカリド類と属的に識別され、これはα−エマルザンおよびβ−エマルザンに細
別される。「アボエマルザン」という名称は、該エマルサン類より得られるこれ
らの除タンパク化リポポリサツカリド類として屈的に識別される。
「α−エマルザン類」という用語はアシネトバクタ−・カルコアセチカス AT
CC31012およびその誘導体もしくは変異体により産出される細胞外微生物
タンパク会合リポポリサッカライド類を定義し、そのリボポリサツカリド成分(
すなわち結合プロティンのないもの)は、多量のD−ガラクトースアミンおよび
アミノウロン酸により構成される完全にN−アシル化されかつ部分的に0−アシ
ル化されたヘテロポリサツカリド類であり、該リポポリサツカリド成分は、(1
)脂肪酸が約10〜約18mの炭素原子を含み、そして(2)このような脂肪酸
の約50重量%ないしはそれ以上が2−ヒドロキシドデカン酸および3−ヒドロ
キシドデカン酸で構成されるものである脂肪酸エステルを少なくとも5重量%含
有するものでおる。したがって、以下、除タンパク化α−エマルザン類は「アポ
−α−エマルサン類」と呼称される。
「β−エマルザン類」という用語は、アシネトバクタ−・カルコアセチカス A
TCC31012およびその変異体により産出される細胞外微生物タンパク会合
リボポリサツカリド類を定義し、そのリポポリサツカリド成分(すなわち結合プ
ロティンのないもの)は、多重のD−ガラクトースアミンおよびアミノウロン酸
により構成される完全にN−アシル化されかつ部分的にO−アシル化されたヘテ
ロポリサツカリド類であり、このポリサツカリド成分は、(1)脂肪酸が約10
〜約18gの炭素原子を含み、そして(2)このような脂肪酸の約50重量%未
満が2−ヒドロキシドデカン酸で構成されるものである脂肪酸エステルを5重量
%未満含有するものである。この除タンパク化β−エマルザン類は「アポ−β−
エマルサン類」と呼称される。
「プサイーエマルサン類」という用語は、エマルサン類より得られる〇−説アシ
ル化細胞外タンパク会合微生物ポリサツカリド類を定義し、このようなプサイー
エマルサン類の無タンパク成分は多量のD−ガラクトースアミンおよびアミノウ
ロン酸により構成される完全にN−アシル化されたヘテロポリサツカリド類であ
りモして0〜1%の脂肪酸エステルを含み、もしこれが存在する場合、該脂肪酸
は約10〜約18個の炭素原子を含むものである。これらの無タンパク成分はそ
の製法に関係なく「アボープサイーエマルザン類」と呼称される。
「ポリアニオン性 へテロポリサツカリド バイオポリマー [polyani
onic hete rOpOlySaCCharide biopolyme
r コ 」という用語は、(a)実質的にすべての糖分がN−アシル化アミノ糖
であり、この一部がN−アシル化−〇−ガラクトースアミンでまた他部がN−ア
シル化アミノウロン酸であり、このようなヘテロポリサツカリドのN−アシル基
の一部がN−3−ヒドロキシドデカノイル基であり、また(b)このようなヘテ
ロポリサツカリドの少なくとも0.2ミクロモル/ミリグラムが、(1)脂肪酸
が約10〜約18個の炭素原子を含みかつ(2)このような脂肪酸の約50重量
%ないしそれ以上が2−ヒドロキシドデカン酸および3−ヒドロキシドデカン酸
で構成されるものである脂肪酸エステルからなるものである生体高分子を定義す
るものである。
4、【図面の簡単な説明】
第1図は、ポスカン[Boscan]原油でIllされたエマルザン安定化炭化
水素ゾルに関する粘度対水含有量のグラフ的表示である。なお図中(30%水に
おける)鎖線は最適に近い操作状態を示すものである。
第2図は重質原油(ポスカン)およびポスカン原油で調製された2つのエマルザ
ン安定化炭化水素ゾルに関する粘度対温度のグラフ的表示である。
第3図は、界面活性剤パッケージへのエマルザンの添加の粘度における効果を示
す、テキサス ファイヤフロラド[Texas fir’eflood ]原油
および非イオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤とよりなる界面活性剤パッ
ケージで調製された2つのエマルジョンに関する粘度対時間のグラフ的表示であ
る。
第4図は、界面活性剤パッケージへのエマルザンの添加の粘度における効果を示
す、テキサス ファイヤフロラド原油、および非イオン性界面活性剤よりなる界
面活性剤パッケージで調製された2つのエマルジョンに関する粘度対時間のグラ
フ的表示でおる。
第5図は、界面活性剤パッケージへのエマルザンの添加の粘度における効果を示
す非イオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤よりなる界面活性剤パッケージ
を用いた力ンザス[にansas]原油と蛇口水とで構成される2つのエマルジ
ョンに関する粘度対時間のグラフ的表示である。
第6図は、界面活性剤パッケージへのエマルザンの添加の粘度における効果を示
す、非イオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤よりなる界面活性剤パッケー
ジを用いたカンザス原油およびテキサス塩水で調製された2つのエマルジョンに
関する粘度対時間のグラフ的表示である。
第7図は、界面活性剤パッケージへの乳化安定剤(エマルザン、あるいは従来用
いられている乳化安定剤であるスルホン化リグニンおよびスルホン化ナフタレン
)の添加の粘度における効果を比較する、テキサス ファイアフロラド原油およ
び非イオン性界面活性剤とアニオン性界面活性剤で構成される界面活性剤パッケ
ージで調製された4つのエマルジョンに関する粘度対時間のグラフ的表示でおる
。
第8図は3インチパイプラインを通しての炭化水素ゾルの形成およびポンプ送に
用いられるパイロット試験システムの概略的表示である。
第9図は、炉の前部壁面からの距離の関数としての、第6号重油および第6号重
油より調製された予め細霧化された燃料の燃焼時における火炎軸に治った固体濃
度における変化のグラフ的表示である。
第10図は、炉の前部壁面からの距離の関数としての、第6号重油および第6号
重油より調製された予め1lll霧化された燃料の燃焼時における軸まわりの火
炎温度の変化のグラフ的表示である。
第11図は、乳化ピッチ、即ち水−中一ピッチの燃焼時に測定した余分の酸素レ
ベルの関数として、2つの燃料プレヒート温度で燃焼した煙道ガスCO濃度のグ
ラフ的表示である。そして、
第12図は、乳化ピッチ、叩ち水−中一ビッチの燃焼時に測定した余分の酸素レ
ベルの関数として、2つの燃料プレヒート(予熱)温度で燃焼し、測定した不透
明度のグラフ的表示である。
本発明の界面活性剤パッケージは、極めて種々の化学的および微生物的界面活性
剤で調製され得、そして好ましくは、油−中一水型に対抗する、水−中一泊型エ
マルジョンを形成するために水溶性界面活性剤で調製される。この界面活性剤パ
ッケージは、多数の化学界面活性剤を単独で、あるいは同種の化学共同性界面活
性剤と組合せて(例えば水溶性非イオン性界面活性剤類の組合せ)あるいは異種
の化学共同性界面活性剤と組合せて(例えば、水溶性の非イオン性、アニオン性
、カチオン性および/または両性界面活性剤の組合せ)使用して調製され得、さ
らにまた、(a)共同性界面活性剤(類〉として単独の水溶性バイオ界面活性剤
もしくはバイオ界面活性剤の組合せおよび/または(b)乳化安定剤(類)とし
て単独の水溶性バイオ乳化剤もしくはバイオ乳化剤の組合せと組合せて調製され
得る。
ある例において、化学乳化安定剤はまたバイオ乳化剤に代えて使用され得る。あ
る例において、界面活性剤パッケージ含有水性層にレオロジー制御剤を加えるこ
とも同様に好ましい。さらに、微生物性界面活性剤のみ、すなわちバイオ界面活
性剤とバイオ乳化剤との組合せ群のみよりなる界面活性剤パッケージを調製する
ことも可能である。本発明の界面活性剤パッケージは、乳化される粘性油の種類
により変化する。以下の一般的組成物は説明のために提示される。粘性原油に関
して、界面活性剤パッケージは少なくとも1つの化学界面活性剤と少なくとも1
つのバイオ乳化剤で構成されることで調製され得る。これらはまた、少なくとも
1つの水溶性非イオン性界面活性剤、少なくとも1つの水溶性アニオン性界面活
性剤および少なくとも1つのバイオ乳化剤で構成されることで調製され得る。粘
性残油に関して、界面活性剤パッケージは、少なくとも1つの水溶性非イオン性
界面活性剤もしくは少なくとも1つのアニオン性界面活性剤もしくは非イオン性
界面活性剤とアニオン性界面活性剤の組合せで構成されることで調製され得、そ
してさらにバイオ界面活性剤および/またはバイオ乳化剤を含んでも調製され得
る。
界面活性剤パッケージにおいて使用されるのに適した水溶性非イオン性化学界面
活性剤の種類を第3表に列挙する。
(以下余白)
第3表
非イオン性化学界面活性剤のクラスおよびサブクラスアルコール類、エトキシ化
アルキルフェノール類、Jトキシ化
カルボン酸エステル類、エトキシ化
グリセロールエステル類
ポリエチレングリコールエステル類
アンヒドロツルどトールエステル類
天然、脂肪および油、エトキシ化
エチレンおよびジエチレングリコールエステル類プロパンジオールエステル類
その他のカルボン酸エステル類
カルボン酸アミド頚、エトキシ化
アミン類、ポリオキシアルキル化
ポリアルキレンオキサイドブロックコポリマー類ポリ(オキシエチレンーコーオ
キシプロピレン)ブロックコポリマー類
リバース(reverse)ブロックコポリマー類ポリアルキレンオキサイドコ
ポリマー類粘性原油のための界面活性剤パッケージにおいて、好ましい水溶性非
イオン性化学界面活性剤はエトキシ化アルキルフェノールおよびエトキシ化アル
コールである。粘性残油のための界面活性剤パッケージにおいて、好ましい水溶
性非イオン性界面活性剤はまたエトキシ化アルキルフェノールポリオキシアルキ
ル化アミンおよびポリアルキレンオキサイドブロックコポリマー類である。エト
キシ化アルキルフェノール類は一般式
%式%)
(式中、Rは約8〜約12個の炭素原子を含むアルキル基(すなわち約C8〜約
Cl2)、xはアルキル基の数を表わすもので1または2であり、そしてnは約
1〜約150の範囲にあるエトキシ基の数(エチレンオキサイドのモル)を表わ
す。)のものである。〔市販に得られる工1・主シ化アルキルフェノールの一覧
については、エンサイクロペディア オス ケミカル テクノロジー、キルクー
オスマー(第3版)、第22巻、第366〜第367頁、ジョンライレイ アン
ド サンズ、ニューヨーク(1983年)EEncyclopedia of
Chemical TechnoIoQy、 Kirk −Othmer(丁h
ird Edition)、Volume 22. pp、366−367、J
ohn WilleyFx 5ons、 New York (1983)]中
の「界面活性剤および清浄システム」を参照のこと。〕粘性原油のための界面活
性剤パッケージにおいて、好ましいエトキシ化アルキルフェノールは、8または
9鎚の炭素原子のR基を有しかつ約7〜約150のエトキシ基を有するものであ
る。エトキシ化アルキルフェノールの特に好ましいものの例としては、約40の
エトキシ基を有する七ツノニルフェノールである。粘性残油のための界面活性剤
パッケージにおいて、好ましいエトキシ化アルキルフェノールは8または9個の
炭素原子のアルキル基を有しかつ約9〜約150のエトキシ基を有するものであ
る。該粘性残油に用いられるエトキシ化アルキルフェノールの特に好ましいもの
の例としては、約16のエトキシ基を有するモノオクチルフェノール、約40の
エトキシ基を有するモノノニルフェノールおよび約150のエトキシ基を有する
ジノニルフェノールである。
エトキシ化アルコール類は一般式
%式%)
(式中Rは約6〜約18個の炭素原子を含む脂肪族基(線状または分校状)を表
わし、またnは、約2〜約100の範囲であり得るエトキシ基の数を表わす。)
のものである。
〔市販に得られるエトキシ化アルコールの一覧については、エンサイクロペディ
ア オス ケミカル テクノロジー、上記、第364〜365頁中の「界面活性
剤および洗浄システム」を参照のこと。〕エトキシ化アルコールの例は、約3〜
約9のエトキシ基を有するエトキシ化トリメチルノナノールおよび約3〜約30
のエトキシ基、しかし好ましくは約7以上のエトキシ基を有しかつ約11〜約1
5藺の炭素原子のR基を持つエトキシ化第2アルコールを含むものである。
ポリオキシアルキル化アミン類は一般式%式%)
(式中Rは2または3個の炭素原子を含むオキシアルキル基を表わすものである
。このR基は約4〜約500の範囲の数であり得、この数はXによって表わされ
る。アミン基の数はVによって表わされそしてアルキル基は好ましくはエチル(
02H4)である。)好ましいポリオキシアルキル化アミンとしては2または3
個の炭素原子のR基を有しかつ約50〜約450のオキシアルキル基を有するも
のである。ポリオキシアルキル化アミンの特に好ましいものの例としては、約5
0のエトキシ基を有するおよび約60のプロポキシ基を有するポリオキシアルキ
ル化ジアミンである。
ポリ(オキシエチレンーコーーオキシプロピレン)ブロック共重合体類は、一般
式
(式中、旦はオキシエチレン基の数を表わし、かつ回はオキシプロピレン基の数
を表わす。)のものである。好ましいブロック共重合体類は、出発ブロックの分
子量が800〜1.O’OOダルトンであり、エチレンオキサイドが付加され最
終ブロックコポリマーは80%エチレンオキサイドであり、そして最終分子量が
約4,500ダルトンであるEOPOEOブロック共重合体類である。
本発明の界面活性剤パッケージにおいて用いられるのに適した水溶性アニオン性
化学界面活性剤の種類を第4表に列挙する。
カルボン酸類およびその塩類
スルフォン酸類およびその塩類
リグノスルフォネート類
アルキルベンゼンスルフォネート類
アルキルベンゼンスルフォネート類、高分子化アルキルアリールスルフォネート
類、短鎖アルキルアリールスルフォネート類、高分子化ナフタレンスルフォネー
ト類
アルキルナフタレンスルフォネート類、高分子化ナフタレン/ホルムアルデヒド
縮合重合体類ベトロリアムスルフtネート類
第 4 表 (続 き)
アニオン性化学界面活性剤のクラスおよびサブクラスエステル、エーテルまたは
アミド結合を有するスルフォン酸塩類(スルフォコハク酸ジアルキル)その他の
スルフォン酸塩類
硫酸エステル類および硫@塩類
アルコール類、スルフェート化
アルコール類、エトキシ化およびスルフェート化アルキルフェノール類、エトキ
シ化および/またはスルフェート化
酸、アミド、およびエステル類、スルフェート化天然脂肪および油類、スルフェ
ート化
リン酸およびポリリン酸エステル類(および塩類)アルコールおよびフェノール
類、アルコキシ化およびリン酸化(およびこれらの塩類)
その他のリン酸およびポリリン酸エステル類(およびこれらの塩類)
カルボン酸エステル類
粘性原油および粘性残油の双方に用いられる界面活性剤パッケージにおいて、好
ましい水溶性アニオン性化学界面活性剤は非イオン性界面活性剤のスルフォン化
あるいはスルフェート化形態である。粘性原油のための界面活性剤パッケージに
おいて、エトキシ化アルコール硫酸エステル類が好ましい。粘性残油のための界
面活性剤パッケージにおいて、スルフォン化あるいはスルフェート化エトキシ化
アルキルフェノール類およびエトキシ化アルコール硫酸エステル類が好ましい。
粘性原油および粘性残油の双方のための界面活性剤パッケージにおいて、アルキ
ルアリールスルフェートがまた好ましいアニオン性化学界面活性剤である。
エトキシ化およびスルフェート化アルコールは一般式%式%
(式中Rは約6〜約16個、好ましくは約12〜約14個、の炭素原子を含む脂
肪族基を、nは、約1〜約4、好ましくは約2〜約3の範囲であり得るエトキシ
基の数を表わし、またMは、これに限定されるわけではないが、アンモニウム(
NH4)、ナトリウム(Na>、カリウム(K)、カルシウム(Ca ’)また
はトリエタノールアミン、を含み、好ましくはアンモニウムである。)のもので
ある。〔市販に得られるエトキシ化アルコール硫酸エステルの一覧については、
エンサイクロペディア オス ケミカル テクノロジー、上記、第357真中の
「界面活性剤および洗浄システム」を参照のこと。〕エトキシ化アルコール硫酸
エステルのアルコール分は偶数または奇数またはこれらの混合物で市り冑る。粘
性原油のための界面活性剤パッケージにおいて、エトキシ化アルコールERIエ
ステルの特に好ましいものの例としてはポリ(3)エトキシC12〜C14線状
第1アルコール硫酸エステル、アンモニウム塩である。非エトキシ化アルコール
硫酸エステル、すなわち上記した一般式R(QC2H4)、oso3 M (た
だしn=oである。)で表わされるスルフェート化アルコールを使用することも
可能である。残油のための界面活性剤パッケージにおいて、非エトキシ化アルコ
ール硫酸エステルの特に好ましいものの例は、スルフェート化ラウリルアルコー
ルのナトリウム塩である。
スルフェート化エトキシ化アルキルフェノール類は一般式
%式%
(式中、Rは少なくとも約8または約9個の炭素原子を含む脂肪族基を、nは約
1〜約100.好ましくは約4〜約9の範囲であり得るエトキシ基の数を表わし
、またMは、これに限定されるわけではないが、アンモニウム(NF14+)、
ナトリウム(Na+)、カリウム(K+)およびカルシウム(Ca )またはト
リエタノールアミン(TEA)を含むものであり、好ましくはアンモニウムであ
る。)のものでおる。
スルフェート化エトキシ化アルキルフェノールの特に好ましいものの例は、約4
つのエトキシ基(これに限定されるわけではない。)を含むスルフェート化ノニ
ルフエノ−ルエトキシレートのアンモニウム塩である。
スルフォン化アルキルアリールは一般式%式%)
(式中、Arはベンジル、ナフチル、フェニル、トリル、キシリルまたはエチル
フェニルである芳香族基で、Rは約2〜約16個の炭素原子を含む線状または分
枝鎖状アルキル基で、nは1または2で、mは1またはそれ以上で、Xは少なく
とも約1であり、そしてMは、これに限定されることはないが、アンモニウム、
ナトリウム、カリウム、カルシウムまたはトリエタノールアミンを含むものであ
る。)のものである。〔市販に得られるスルフォン化アルキルアリルの一覧につ
いては、エンサイクロペディア オス ケミカル テクノロジー、上記、第35
8頁中の「界面活性剤および洗浄システム」を参照のこと。〕スルフォン化アル
キルアリールの一例としては変性アミンドデシルベンゼンスルフォネートがある
。粘性残油のための界面活性剤パッケージにおいて、特に好ましいアルキルアリ
ールスルフォネートの例としては、高分子化アルキルナフタレン スルフォネー
トのナトリウム塩がある。
本発明の界面活性剤パッケージにおいて用いられる好ましい水溶性微生物性界面
活性剤は、バイオ乳化剤、すなわち、高分子量、重合性状態、かなり特異的三次
元構造、疎水性および親水性状態、および油中におけるわずかな溶解性のような
特性によって、水−中一油型エマルジョン中の不連続な個々の油滴を維持して油
/水界面を有効に覆いこれにより合体よりエマルジョンを実質的に安定化させる
物質、として機能する任意の微生物性あるいは他の生物学的誘導物質である。と
りわけ好ましいバイオ乳化剤は、アシネトバクタ−[Ac1netobacte
r コ属およびアルスロバクタ−[Arthrobacter]属の細菌によっ
て産出されるヘテロポリサツカリドバイオポリマーであり、そして特に、のよう
なアシネトバクタ−ヘテロポリサツカリド生体高分子は、これらに限定されるわ
けではないが、第4節に定義され、そして米国特許第4,395,353号、第
4゜395.354@、第3,941,692@、第4,380.5Q4@、第
4,311,830@、第4,311゜829号および第4,311,831号
(関連により編込まれる。)にそれぞれ述べられた、アシネトバクタ−・カルコ
アセチカス Δ丁CC31012(マリーランド州ロックビル[Rockvil
le、 )10 ]のザ アメリカン タイプカルチャーコレクション[the
American 丁ype Cu1tureCollection]に供託
)により産出された、ポリアニオン性ヘテロポリサツカリドバイオポリマー類、
α−エマルザン類、β−エマルザン類、プサイーエマルサン類、アポ−α−エマ
ルザラ類、アポ−β−エマルサン類およびアポーブサイーエマルザン類を含むも
のである。用いられ得るその伯のアシネトバクタ−・カルコアセチカス物質は、
菌株N5−1 (NRRL B−15847>、NS−4(NRRL B−15
848>、NS−5(NRRL 8−15849>、NS−6(NRRL B−
15860>およびNS−7(NRRL B−15850>の産物である。前記
rNsJ菌株はイリノイ州ベオリア[Peoria、 ILJのザ ノーザン
レジオナル リサーチ センター[theNorthern Regional
Re5each Centerコに供託されており、そして前記NRRL加入
番号を指定されている。アシネトバクタ−・カルコアセチカスのrNsJ菌株は
、ここに関連により編込まれるものである。サー[Sar Jとローゼンベルグ
[Rosenberg ] 、カレント ミクロパイオル[Current )
licrobid、コ 9 (6) : 309〜314 (1983)により
詳述されている。その他の7シネトバクター・カルコアセチカス へテロポリサ
ツカリド バイオポリマーは、アシネトバクタ−・カルコアセチカス BD4に
より産出されたものである〔ティラーとジュロ、ジエイ バクチリオル81 :
688〜693 (1961) [丁aylor and Juni、J、Ba
cteriol、 81 : 688−693 (1961) ] 、ここにお
いて関連により編込まれる。〕。特に好ましいアシネトバクタ−ヘテロポリサツ
カリド バイオポリマーは、α−エマルザン類でうり、これの製造はさらに米国
特許第4,230゜801号および第4.234,689号(ここにおいて、関
一連により編込まれる。)に詳述されている。該α−エマルザン類は、約200
単位/ミリグラムないしそれ以上の比乳化活性度で特徴づけられる(ここにおい
て、比乳化活性度の1単位/ミリグラムは、1:1容量比(V/V)のヘキサデ
カン/ 2−メチルナフタレン1ばおよびトリス−マグネシウム緩衝液7.5m
!!を含んでなる標準炭化水素混合物を用いて100ケレツト[にIett ]
吸収単位を得るものであるバイオ乳化剤のミリグラム当りの乳化活性度の量とし
て定義される。)。
前述のアシネトバクタ−バイオ乳化剤は、本発明の界面活性剤パッケージにおい
て、こらに限定されるわけではないが、発酵後保存ブロス[post−ferm
entation wholebrothl 、発酵後培養ブロスの無細胞[例
えば、ミリポアフィルタ−[Hillipore−Filterコにかけた)上
澄液または不完全無細胞上澄液、細胞それ自身、プロテアーゼ処理液状または乾
燥物質、およびプロテアーゼ処理限外濾過処理液状または乾燥物質を含む種々の
形態で用いられ得る。
多くのその他の微生物有機体が、本発明の界面活性剤パッケージにおいて使用さ
れる、バイオ界面活性剤およびバイオ乳化剤を含む生物学的界面活性剤の源泉と
して与えられ得る。これらの微生物のいくつかとこれらが産出する化合物の種類
が第5表に列挙されるが、この表は、すべてを表わすものではない。本発明の界
面活性剤パッケージはまた、酸素非含有アミン類、酸素含有アミン類、アミド結
合アミン類および第4級アンモニウム塩を含む(これらに限定されるわけではな
い。)水溶性カチオン性化学界面活性剤を用いて調製され得る。微生物性界面活
性剤と組合せてのカチオン性化学界面活性剤の使用は、生物学的化合物の電荷特
性を考慮することを要求する。例えば、カチオン性化学界面活性剤は、おそらく
中性の微生物性界面活性剤と組合せて用いることが最適であり、またおそらく好
ましいポリアニオン性へテロポリサツカリド バイオ乳化剤と組合せて用いない
ことが最適である。
トレハロース脂質 アルスロバクタ一種アルスロバクタ−・パラフィヌス
Y4303
[Arthrobacter paraffineus KY4303コマイコ
バクテリウム種
マイコバクテリウム・スメグマチス
[)!iccbacterium smegmatis1マイコバクテリウム・
カンサシイ
第 5 表 (続き)
マイコバクテリウム・ラベルクローシ
ス[)licobacterium tuberculosislマイコバクテ
リウム・フレイ
[Hicobacterium phlei ]マイコバクテリウム・リュード
クロス
[Hicobacterium rhadochrous ]マイコバクテリウ
ム・フォーチュイタ
ム[)Iicobacterium fortuitum ]ノカルジア種[N
0Cardia 5lit)、コノカルシア・アステロイデス
[Nocardia asteroidesコノカルシア・リュードクロス
[Nocardia rhodochrouslコリネバクテリウム種
コリネバクテリウム・ジフセリエ
ラムノリピド類 アルスロバクタ−・バラフィヌスシュードモナス・アエルギノ
ーザ
第 5 表 (続き)
微生物性化合物 微 生 物 源
ソホロース脂質類 トルロプシス種
トルロプシス・マグノリアエ
[Torulopsis magnoliaelトルロプシス・グロペンジエセ
リ
[Torulopsis (lroI]en(liesseri ]ジジグリセ
リド ラクトバシラス・フェルメンティジグリセリド類 [Lactobaci
llus fermentilポリサッカライド アルスロバクタ一種−脂質複
合体 カンジダ・トロピカルスリポペプチド類 バシラス・サチリス
[Bacillus 5ubtilis ]バシラス・メセンテリカス
[BaC11lUS mesentericUsコカンジダ・ペトロフィラム
[Candida petrophilumコストレプトマイセス・カニメ
[StreptmyCeS canusコ第 5 表 (続き)
微生物性化合物 微 生 物 源
コリネバクテリウム・レプス
[Corynebacterium 1epus ]ノカルジア・アステロイデ
ス
マイコバクテリウム・パララベルクローシス
[Hycobacterium paratuberculosislマイコバ
クテリウム・フォーチュイタムオルチニン脂質 シュードモナス・ルブセンス[
PSeLldOmOnaS rubescens iチオバシラス・チオキシダ
ンス
[Th1obacillus thioxidansコアグロバタテリウム・ツ
メフェシエンス[^grobacterium tumefaciens ]]
グルコノバクターセリヌス
[Gluconobacter cerinusコタンパク シュードモナス・
アエルギノーザリン酸脂質類 チオバシラス・チオキシダンスコリネバクテリウ
ム・レプス
コリネバクテリウム・アルカノリチカム[Corynebacterium a
lkandyticumコ第 5 表 (続き)
カンジダ・トロピカルレス
ミクロコツカス・セリフィカンス
カルポン酸 コリネバクテリウム・レプスシ1−トモナス種
マイココツカス種
ペニシリウム種
[PeniCillium spp、コアスベルギルス種
[Aspergillus spp、 ]]アシネトバクタ一
種ACinetObaCter Spp、コミクロコツカス・セリフィカンス
[Hicrococcus cerificanslカンジダ・クローカニ
[Candida cloacaeコ
第 5− 表 (続き)
第 5 表 (続き)
微生物性化合物 微 生 物 源
マイコバクテリウム・リュードクロス
アルスロバクター・パラフイヌス
アルスロバクタ−・バラフイヌス
ATCC19558
マイコバクテリウム・ラフティカラム
[)tvcabacterium Iacticolumコアシネトバクタ一種
チオバシルス・チオキシダンス
ポリサツカリド類
ヘテロポリサラ
カット類
キサントモナス・カンペストリス
[χanthOmonas Ca1llpetriSコキサントモナス・カンペ
ストリス
NRRL B 1459[Xanthomonascampetris NRR
L B 1459 ]第一 5 表 (続き)
微生物性化合物 微 生 物 源
アルスロバクタ−・ビスコ−サス
[Arthrobacter viscosusコアルスロバクター・ビスコ−
サス
NRRL B1973
メチロモナス種
[Hethylomonas spp、 ]ホホモポリサ
ラット類
ラクトバシラス種
メチロモナス・ムコサ NRRL B
リポボリサッ
カット類
アシネトバクタ−・カルコアセチカス
jAcinetobacter calcoaceticus ]]アシネトバ
クターカルコアセチカス
△TCC31012
シュードモナス・フルオレセンス
[Pseudomonas fluorescensコ微生物性化合物 微 生
物 源
エルシニア・シ1−ドツベルクローシス[Yersinia pseudotu
berculosis ]エルシニア・ペスチス
[Yersinia pestis ]ストレプトマイセス・カルコアセチカス
[3,Ca1coaceticus]
シユードモナス・アエルギノーザ
シュードモナス・オレオロアンス
[Pseudomonas oleoroans ]シュードモナス・ピ1チダ
第 5 表 (続き)
微生物性化合物 微 生 物 源
シュードモナス・デスモリチカム
[Pseudomonas desmolyticam]シュードモナス・メタ
ニカ ′
[Pseudomonas methanica ]コリネバクテリウム種
コリネバクテリウム種
ATCC21235
コリネバクテリウム・ヒドロカーポックラストス UWO409
[Corynebacterium hydrocarboclastusUW
0409 ]
バシラス・サチリス
バシラス・ヘキサカlレポロラム
[Bacillus hexacarbororum ]カンジダ種
カンジダ・ユテイリス
[Candida utilisコ
カンジダ・ゴテイリスATCC9226カンジダ・キレアモデイ
[Candida guilliermondiil第 5 表 (続き)
微生物性化合物 微 生 物 源
カンジダ・ルゴサ
[Candida rugosaコ
カンジダ・リポリチカ
[Candida Iypolyticaコアスペルギルス・ニゲル
[Aspergillus niger 〕アスペルギlレス・バルジカラ
[ASper(]1llLIS VerSiCOIOr’iデスルホビブリオ・
ヒドロカーポノクラデスルホビブリオ・デスルホリカンス
[Desulfovibrio desulfuricans ”Jエンドマイ
コブシス・リポリチカ
[Endomycopsis 1ipolytica ]サツカロマイコブシス
・リポリチカ
[Saccharamycopsis l1polyticaコアエロバクター
・アエロギネス
[八er’obacter’ ael’o(]eneSコ第 5 表 (続き)
微生物性化合物 微 生 物 源
アエロバクタ−・アセチ
[Aerobacter acetilアエロバクタ−・ペロキシダンス
しAerobacter peroxydans 〕アルカリゲネス・ユウトロ
ファス
[AIcaligines ℃ntrophus ]]アクロモバクタ一
種Achromobacter 5pl)、 ]]アクロモバクタ一種ATCC
21910アクロモバクタ・アギル
[Achromobacter agile ]]アクロモバクタートロパンク
タータム[Achromobacter trooanctatumlアクチノ
マイセス・オリゴカルポフィリス [Actinomyces oligoca
rbophilusコアエロバシジウム・プルアンス
アルスバクタ一種ATCC21908
ミクロコツカス種
ミクロコツカス種ATCC21909
第 5 表 (続き)
微生物性化合物 微 生 物 源
ミクロコツカス・セリフイカラス
ATC014987
ミクロコツカス・バラフイナエ
[Hicrococcus paraffinaeコミクロバクテリウム・ソー
ドクロス
()Iicrobacterium thodochrouslマイコバクテリ
ウム・フレイ
ノカルシア・オパカス
[N0cardia 0pacus ]ノカルジア・]−ラリナ
[N0Cardia corrallinaコベニシリウム種
ピチア・スパルチナエ
[Pichia 5partinaeコ微生物バイオ乳化剤の代替品、化学乳化
安定剤を界面活性剤パッケージ類に使用し得る。例えば、変性リグニン類、例え
ばクラフトプロセス(kraft process)リグニン類またはスルフt
ネート化フェノールフォルムアルデヒドポリマ−類のような界面活性高分子安定
剤は、エマルジョン安定性を付与するために含まれるだろう。
乳化すべき炭化水素の密度があまりに大きいために炭化水素液滴は、エマルジョ
ンを沈降しがちである場合に、かかる沈降を妨げまたは防止するために界面活性
剤パッケージ含有水性層にレオロジー制御剤を加えることが好ましいであろう。
レオロジー制御剤は、これらに限定されるわけではないが、キサンタン(xan
thans)のような微生物ポリサツカリド類を含む。
界面活性剤パッケージは、バイオ乳化剤を用いずに、非イオン性化学界面活性剤
または非イオン性およびアニオン性化学界面活性剤の組合せ(好ましくは、約1
:1の重量比)により調製され得るが、エマルジョンの安定化のために、約1〜
約50重量%の範囲のバイオ乳化剤または化学乳化剤を共に用いて調製される。
約10〜約20重量%の範囲および特にほぼ10〜15重量%のバイオ乳化剤ま
たは化学乳化安定剤で構成される界面活性剤パッケージが好ましい。バイオ乳化
剤から成る界面活性剤パッケージの例としては、(a)約10〜約15重量%の
α−エマルザンと長さにおいて約11〜約15個の炭素原子の炭素鎖を有するエ
トキシ化第2アルコール〔例えばタージトール15−3−X[Terqitol
15−3−XI (ユニオンカーバイトコーポレーション(Union Ca
rbide corp、 ] ) ) (ここでXはエチレンオキサイドのモル
数を表わしそして好ましくは7より多きい。)の組合せ、(b)約10〜約15
重量%のα−エマルザンと約20〜約25重量%のエトキシ化トリメチルノナノ
ール〔例えば、タージトールTMN−6r丁ergitO1丁)IN−6コ (
ユニオンカーバイトコーポレーション)〕および約60〜約70重量%のエトキ
シ化アルキルフェノール
X−114コ (ローン アンド バー人カンパニー[Rohn& Hass
Co.]) )の組合せ、そして(C)約15重量%のαーエマルザンと約8ま
たは9個の炭素原子のR基を有するエトキシ化アルキルフェノールの組合せがお
る。特に好ましい炭化水素ゾル形成用界面活性剤パッケージは、約10〜約20
重量%のαーエマルザンを、非イオン性エトキシ化アルキルフェノールC例えば
ラージ1〜−ル NP−40[丁ergitol NP−40] )とアニオン
性エトキシ化アルコールW1酸エステル〔例えば、アルフォニツク 1412
−A [AI’fonic 1 4 1 2−A3 (Dノコ インコーホレー
テッド[Conoco, Inc. ] ) )の、該非イオン性およびアニオ
ン性界面活性剤の割合を約1:1で用いたものと組合せて構成される。特に好ま
しい炭化水素ゾル形成用界面活性剤パッケージはαーエマルザン約15重量%、
タージトールNP−40約42.5重量%およびアルフォニツク1412−A約
42.5重量%よりなる界面活性剤パッケージにより例示される。界面活性剤パ
ッケージは全濃度であるいは希釈水性溶液中で調製され得る。
粘性残油に用いる界面活性剤パッケージの例として、アニオン性界面活性剤の組
合せで、エトキシ化スルフェートノニルフェノール85重量%および少なくとも
約500ダルトン、好ましくは少なくとも約2000ダルトンの分子量を有する
高分子化アルキルナフタレン スルフォン酸のナトリウム塩15重量%である。
ピッチを原料にして水−中一炭化水素エマルジョン形成用に好ましく、そして他
の粘性残油の乳化に充分に作用する界面活性剤パッケージの例として、約50重
量%のポリ(オキシエチレンーコーーオキシプロピレン)ブロックコポリマー[
例えば、プルロニックF38、パスフ ワイヤンドット コーポレーション(P
luronic Fc38 (BASF Wyamdotte Corp. )
)コ、約20重量%のエトキシ化ジアルキルフェノール[例えば、DNP15
0,ケマツク コーポレーション(Cheman Corp.) 、1 5 0
め″エトキシ基を有するジノニルフェノールコ、約20重量%のエトキシ化モノ
アルキルフェノール[例えば、タージトールNP−40。
ユニオン カーバイト コーポレーションコおよび約10@量%の界面的に活性
な化学高分子化安定剤[例えば、好ましくは、クラフト プロセス変性リグニン
、例えばインダリンAT (Induiin A丁> (ウエストバコ コーポ
レーション、Westvaco Corp. )または代りのスルフォネート化
フェノールホルムアルデヒドポリマー例えば、ダグサド17(’DaXad(7
)(り7リユ. 7ール、 りI,i−ス7ントカンバニー、W.R.Grac
e & Co.月から構成されるものがある。
熱分解ピッチに対しては、キサンタン(Xanthan) [例えば、フロドリ
ル−S (Flodrill−S)(プフィツツ?−PfiZer月のようなレ
オロジー制御剤を含むことが好ましい。レオロジー制御剤をすでに界面活性剤パ
ッケージが加えられている水性層に、水性層の1%以下、好ましくは約0.15
%の量で主に加える。
6、2 粘性原油および残油
本発明の界面活性剤パッケージ組成物は、これによって輸送および/または直接
燃焼され得るものとなる水−中一油型エマルジョンにおいて多数の炭化水素類を
乳化するまたは乳化するおよび実質的に安定化させるために用いられ得るもので
ある。本発明において使用するのに適した粘性炭化水素類の一般的に容認された
正確な定義がないので、これらはこれらの一般的特性の用語において論述される
のが最良である。粘性炭化水素類は、天然発生粘性原油類(重質原油とも呼ばれ
る)ならびに熱分解ピッチ、減圧残油、その他の残燃料油およびアスファルトな
どのような精製過程からの残留するバレル[ barre l i底部製品を包
含するものである。〔第4節、術語、上記参照のこと。〕低い比重は高い密度と
必ずしも一致しないが、これらの特性は粘性炭化水素類において一般に相関する
。
一般に以下の特性は、原油と残油の種類、本発明の組成物と方法によりより容易
とされ得る取扱いおよび利用を象徴するものである。
1. 低いAPI比重、一般に約20°APIであるまたはそれ以下である。こ
れは安易に計測されるためそして20’API原油は従来の製造技法で回収され
うる低い方の限度と概略一致するために、最もひんばんに用いられる基準でおる
。
2、 約10〜106センチポイズ(cp)の範囲の粘度、あるいはいくつかの
場合においてはこれよりもざら′に高い粘度。
3、 高い金属含有量。例えば重質原油はしばしば500 ppmの高さほどの
ニッケルおよびバナジウム含有量を有する。
4、 高い硫黄含有量。例えば3重量%ないしそれ以上。
5、 高いアスファルテン含有量。
6、 高い流動点。
もちろん、より軽質な原油もまた本発明の界面活性剤パッケージで乳化および/
または安定化され得るものであることは、注意すべきことである。しかしながら
、軽質油の輸送および燃焼は、高粘性の原油および残油の場合と同様の問題が存
在しないので、本発明の組成物および方法は、特に重質原料の使用に注がれるも
のである。それにもかかわらず、放射を減少させる目的で、これらの軽質油を材
料として予め細霧化された燃料を形成するために有用なものである。本発明の界
面活性剤パッケージを用いて、乳化され得るものであり、そして輸送および/ま
たは燃焼の目的のために乳化するのに、最も有用なものであるこれらの粘性炭化
水素類は、約50重量%ないしそれ以下のパラフィン含有量および15重量%な
いしそれ以上の芳香族含有量を有しかつ150’Fでの100センチポイズない
しそれ」ズ上の粘度を有するものとして一般的に定義される。粘性残油は一般に
、約4〜約40重量%の範囲のパラフィン自暴、約15〜約70重量%の範囲の
芳香族自信および約5〜約80重最%の範囲のアスフフルテン含量により特徴づ
けられる。
さらに限定的には、本発明の界面活性剤パッケージを用いて有効に乳化され安定
化され得る原油の種類は、ポスカン[Boscan] (ベネズエラ)原油、東
テキサス原油、ジャバロ[Jabarolおよびパルトラ[Bartraコ (
ペルー)原油、エルジャボ[EI Jabo ] (ベネズエラ)原)由および
カンザス原油を含むものでおる。本発明の界面活性剤パッケージを用いて有効に
乳化され安定化され得る特定の粘性残油は、カルフォルニア減圧残油、オクラホ
マ減圧残油、ジャーマン ビスブレーカ−[Garman vis−break
er]残油、テキサス ビスブレーカ−残油、接触水素化残油、RO8E残油、
カットバックタールおよび熱分解ピッチを含むものである。
さらにまた、米国工業規格(A S T M )級第6号油として分類されるも
ののような残燃料油はまた乳化され得る。
ときどき「バンカー C[Bunker CI J油と呼ばれる、第6@油は、
商業的および工業的加熱において最も使用される高粘度油である。これらの利用
は通常、貯蔵タンクにおいてポンプ送し得るように予熱することを必要とし、そ
してバーナーにおいて細霧化し得るようにざらに予熱することを必要とする。乳
化されていない形態における第6号燃料の取扱いに必要とされる特別な装置と維
持は、通常小さな設備における使用を阻害するものである。第6号重油のAST
M標準仕様は第6表に要約される(1981 ブック オス エイエステイ−エ
ム スタンダーズ、パート23 [1981Book of AS丁)I 5t
andards、Part 23コ 中、「重油に関する標準仕様J 、AST
M指定D396〜80)(以下余白)
第6表
第6@重油に関する詳IBな要件
重油の等級
(第6号、燃焼および
取扱いのために必要と
される予熱)
最小 最大
引火点”C(’ F) 130 (140)水分および沈澱物、容量% 2.0
0−セイボルト粘度、51
38℃(100’ F)での (900) (9000)ユニバーサル型[Un
iversal ]550℃122°F)での (45) (300)フロール
[FLlrOlコ
動粘度、cst192 638
50℃〔122°F)
1、かっこに入れた粘度値は、参考までのものであって、必ずしもこれに限定さ
れない。
2、蒸留による水分に抽出する沈澱物を加えた量は2.00%をこえない。抽出
による沈澱物の量は0.50%を超えない。量における差引は、それにもかかわ
らず1.0%を超える水と沈澱物となる。
6.3 エマルジョン形成
第6.1節の界面活性剤パッケージは、約90重量%程度の多くの第6.2節で
述べた粘性炭化水素を含有する水−中一泊型エマルジョンを形成するために用い
られ得る。
炭化水素が乳化されるところの水性相は、族イオン水、都市水源よりの水または
どんな水でも、あるいは、油産出、輸送もしくは利用の地のすぐ近くに存在する
、遺留水または塩水のような比較的多量の溶解固形分を有する水なども含まれる
任意の水であり得る。水性相はまた、メタノール/水、エタノール/水あるいは
その伯の低級アルコール/水混合物のようなアルコール/水混合物であり得、そ
してさらに抗腐食剤、抗汚濁剤または燃焼改良剤などのような添加剤を含み得る
。水−中一泊型エマルジョンは好ましくは約60/40〜約80/20の油/水
比、そしてさらに好ましくは約65/35〜約75/25の油/水比で含むもの
である。
水−中一泊型エマルジョンの形成において、特定の輸送または利用要件に適する
ものへと満足なエマルジョン特性を維持する一方、できるだけ少量の界面活性剤
パッケージを使用することが経済的に望ましい。第6.1節の界面活性剤パッケ
ージは、約1:35〜約1 :20,000の界面活性剤パッケージ:炭化水素
の重量比において用いられ得る。用いられるこの比率は、乳化される炭化水素の
種類および/または乳化する目的に依存し得る。
水−中一泊型エマルジョン形成は、多数の好ましい手段によって導びかれ得る。
例えば、界面活性剤パッケージの有効量を含む水性相が、好ましい混合装置にか
けられる直前に計量注入により炭化水素相へ接触されることができる。
計量は、好ましくは、所望する炭化水素/水比が比較的一定に保たれるように維
持される。ポンプ装置、インライン定常混合器[in −1ine 5tati
c m1xerコまたはコロイドミルなどのような混合装置は、乳化を引き起す
ために十分な攪拌を与えるために用いられ得る。より特定の例として、残油の輸
送または利用に関し、約30%(V/V)の水性相中の加熱残油を、第6.1節
の界面活性剤パッケージの1つを用いて、精油所の減圧蒸留装置に存在する際に
乳化することが可能である。
6.3.1 高温における予め細霧化された燃料の形成いくつかの低比重残滓性
炭化水素類は、極端に粘稠でおり、そしてこれらを取扱うに十分な流体とするた
め非常に高い温度を必要とする。このような炭化水素類は、212°Fで約10
00C1)以上である粘度により特徴づけられる。
このように高い温度を維持することは、これらの炭化水素類の長期貯蔵および輸
送に経済的に適さない。またこれらの粘性炭化水素類を多くのより軽質の油(カ
ッターストック)と調合することは、取扱うことのできる粘度を達成するために
必要とされるより軽質な油の量があるいはより軽質の油の均質な調合をなさせな
い粘性炭化水素の好ましがらさる特性のいづれかの原因で経済的に好ましくない
ものとなる。
本発明は、極度に粘稠な炭化水素を取扱うための新しいアプローチを、予め細霧
化された燃料を形成するためのこのような炭化水素の水中へ安定な分散によって
提供するものである。予め細霧化された燃料の形成は、粘性炭化水素が流体とな
るように該粘性炭化水素を高温へ加熱することにより達成される。この加熱炭化
水素相は、第6.1節で述べたような適当な界面活性剤および/または安定剤を
含有している水性相と接触させられる。予め細霧化された燃料の成功裡な形成を
達成するための重要なポイントは、水性相に蒸発をなさせないように導入過程全
般を通じた圧力の維持である。適当な圧力、すなわち水性相中の水の沸騰を阻止
するために必要とされる圧力よって、水性相は液体状態をとどめ、これにより連
続水相中への炭化水素相の安定な分散をなさせる。得られた加熱状態の予め細霧
化された燃料は、適当な熱交換器を用いて迅速に冷却されるため、予め細霧化さ
れた燃料の出口温度が大気圧において水性相の気化温度より低いものである。お
るいはこれに代えて、圧力が減少されそして混合物が予め細霧化された燃料中に
含まれる水の部分をフラッシングすることにより冷却される。
6.3.2 熱分解炭化水素排出物を用いての予め細霧化精製工業において一般
に知られているように、熱分解装置の排出物より得られる残滓性炭化水素類は一
般的ではない問題を有している。高比重炭化水素のより多くの凶を得る操作にお
いて必要とされる極度の条件は、独特な非混合性の留分への分離の可能性が必常
に大きな残留物をもたらす。この現象の起こる理由は十分明らかなものではない
が、アスファルテンなどのような高分子量成分の不安定化が一因となっていると
考えられている。このような炭化水素類が第6.3節で述べられたような予めf
lIl霧化された燃料の形成に用いられる際、得られる水−中一油型エマルジョ
ンは、静置の短い時間の後に3つの相に分離する。これらの層は低API比重炭
化水素底部相、水/界面活性剤中間相および高圧API比重炭化水素上部相より
なるものである。
特定な理論により結合あるいは拘束されることをめることなく、分離は、「粘着
性のある状態Jおよびオストヮルド熱成規象[0stvald ripenin
g phenomena]の双方に帰するものである複合相互作用の発現に十分
な時間を許すものである、この予め細霧化された燃料のゆっくりとした冷却によ
り起るものであることを本発明者らは理論立てた。分離へ向かう傾向は適当な熱
交換器の使用おるいは炭化水素の軟化点よりも少なくとも約100’F低い温度
へのこの新しく形成された予め細霧化された燃料を迅速に急冷する方法によって
減少され得る。水−中一泊型エマルジョンの混合装置に存在する際の迅速な急冷
によって、時間の経過によって分離するものではない安定した予め細霧化された
燃料が達成される。さらに加熱された予め細霧化された燃料の迅速な急冷は、上
記した複合相互作用が起こるのに十分な時間を許さないことが理論づけられた。
6.3.3 スラリーの予めm霧化された燃料との混合液体燃料のbtu (英
国式燃料単位)含有量を高めるための経演的方法は、低軟化点燃料中へ高軟化点
の炭化水素性原料(1例えば、石炭、コークス、RO3E残油等)を加入させる
ことにより達成される。これは通常高軟化点炭化水素番非常に小さな粒子(通常
直径約100μm)を形成するように粉砕しそして次に、液体燃料中へこの固体
粒子を分散させることにより行なわれる。しかしながら液体中の固体の分散は、
増加した粘度などのような好ましからざる特性を有する燃料の製造という結果に
終わる。
高軟化点の炭化水素性原料(例えば石炭、コークス、RO3E残油等)を経済的
に利用する新しい方法は、これらを予め細霧化された燃料中へ加入することによ
り達成される。これは、最初に、高軟化点の物質を非常に微allな粒子(通常
約30μm未満)に粉砕し、そして次に該粒子を予めil[l霧化された燃料に
適合する界面活性剤パンケージを含有する連続水性相へ分散させることによりス
ラリーを形成することにより行なわれる。
分散された粒子のスラリーは適当な比率で、スラリーを形成するために用いられ
たちの以外の炭化水素により調製された予め細霧化された燃料と混合される。こ
のスラリーの予め、fil!霧化された燃料との混合は、混合される前のスラリ
ーもしくは予め細霧化された燃料よりも低い粘度を有する液体燃料を提供する。
スラリー/予め細霧化された燃料混合物において観察される減少された粘度の理
由は十分明らかにされてはいないが、特定の理論により結合あるいは拘束される
ことをめることなく、本発明者らは、粒子から粒子への相互作用の低減がその一
因となっていることと考える。
6.3.4 きれいな燃焼用の予め細霧化された燃料を得るための高粘性炭化
水素の乳化
いかなる特定の理論により拘束あるいは限定されることをめることなく、出願人
は、ここに記載の予め細霧化された燃料の燃焼により達成された微粒子放出物の
低減が水−中一炭化水素エマルジョン中の炭化水素相の粒子または液滴の大きさ
に関連することを理論だてるニ一般的に言って、粒子径が小さくなればなる程、
燃焼がきれいになる。
次のパラメーターは、粒子径低減に最も大きな衝撃を与えるものであると確認さ
れた:炭化水素粘度(温度)、界面活性剤特性(界面張力、溶解性等)、界面活
性剤処理割合(表面積保護)、エナージー人力(剪断)および水温(界面活性剤
易動度)。少なくとも50A1mおよび好ましくは20μmもしくはそれ以下に
粒子径を低減することが好ましい。
説明として、熱分解でガス油からエチレン製造時に製造された副産物である熱分
解ピッチ(シェル オイル コーポレーション)で作られた水−中一炭化水素エ
マルジョンの粒子径特性について研究した。炭化水素:水−70:30でエマル
ジョンを形成した。使用した界面活性剤は、47.24重量%のEOPOEOブ
ロックコポリマー[プルロニックF38(バスフ ワイアンドット コーポレー
ション]、21.38重量%の150のエトキシ基を有するジノニルフェノール
[DNP150(ケマツク コーポレーション>1.21.38重量%の40の
エトキシ基を有するモノノニルフェノール[タージトールNP 40(ユニオン
カーバイト コーポレーション)]および変性リグニンしインダリンAT(ウ
エストバコ コーポレーション)]から構成されるものでおった。エマルジョン
は、炭化水素と水性相をG−10シヤーロツト コロイド ミルICharlo
tte Co11oid Hilllに供給して形成した。
炭化水素粘性の粒子径に対する?、’49は、エマルジョン形成前に炭化水素相
の人口温度を変化させて研究した。界面活性剤パッケージは、界面活性剤/炭化
水素を1/250(W/W )の処理割合で使用した。水相の入口基PXは、8
3〜85°Fであった。生産レートは、2(1+)+11で、ミルの間隙は0.
035インチであった。許容可能な粒子径(約50μ電またはそれ以下)は、2
00″F (2,310co)〜290’ F (100cp)の炭化水素温度
範囲に渡って達成された。最大容量画分用の最小粒子径(約20μmまたはそれ
以下)は、230” F (610cp)〜250″F(310cp)の炭化水
素温度内で生じた。
界面活性剤濃度の粒子径に対する影響は、界面活性剤処理割合を変更することに
より研究した。コロイドミルに対する炭化水素および水性相の入口温度は、それ
ぞれ250°Fおよび80’Fであった。生産レートは、2QDmでミルの間隙
は0.035インチであった。界面活性剤/炭化水素が1/450(w/w)程
度の処理割合は使用し得るが、最大容量画分用の最大粒径(約20μmまたはそ
れ以下)は1/125またはそれ以上の処理割合で得られた。処理割合は、制御
用粒子径の測定では最も臨界的な変数の一つであることが認められた。
入口水温の粒子径に対する影響を測定するために行なった試験において、特別の
試験条件のもとて明確なまたは重要な相関関係が存在しないことが示された。そ
の条件は次のようであった二人ロ水温80’F、103°Fおよび118°F、
入口炭化水素温度250’F、界面活性剤/炭化水素の処理割合は1/125
(W/W)、生産レート2gpm、間隙0.035インチ。
レオロジー的添加物の粒子径に対する影響は、0.15%で粘性改質剤Fキサン
タン(xanthan)例えばプフィッツアーからのフロラドリル−3(Flo
drill−3)]を界面活性剤/炭化水素を1/125〜1/265 (W/
W >に変化する界面活性剤処理割合で水性相に加えて研究した。入口炭化水素
および水温は、それぞれ250″Fおよび80’Fであった。生産レートは、2
gpIIIであり、隙間は0.035インチであった。粘性改質剤を加えると
、与えられた界面活性剤濃度で粒子径において約30%の総降下を生じた。
水性相経由で追加粘性を導入することにより、炭化水素/水混合物がより小さな
粒子径を生ずるようにより大きな工水−中一炭化水素エマルジョンの炭化水素液
滴は製造過程において通常表面へと上昇し、そして水性相上に「浮く」こととな
る。これはクリーミングとして公知であり、また炭化水素相の密度が水性相のそ
れよりも低いためおよび分散された相における該液滴がブラウン運動により安定
化されるには大きすぎるためにもたらされるものである。「クリーム」が与えら
れた時間の間乱されないものをとどめている場合、液滴は合体し、2つの分離し
た相へ発展することとなる。エマルザン、特にα−エマルザンは合体の阻止にお
いてきわめて有効であり、そして「クリーム」中のエマルジン安定化液滴は水性
相中へ容易に再分散し得る。
エマルジョン安定性を制御する主な要因は、静電(帯電)効果および立体効果で
ある。エマルサン類の特性は、これらの機構の最適な開拓に役立つものである。
これらの大きな分子量およびかなり特異的な三次元構造は、炭化水素/水界面の
有効な被覆をもたらすものである。これは隣接する液滴が衝突した際の油の油へ
の接触を効果的に阻止するものである。同時に、エマルサン類のポリアニオン性
状態は、斥力を生みそして炭化水素液滴間における衝突頻度を顕著に減少させる
ものである負に帯電したエマルジョン液滴の表面をもたらす。加えて、水相にお
ける多分子性エマルザンミセルの不存在および炭化水素相におけるエマルザン溶
解性の欠除は、油/水界面へのエマルザン分子の効果的な移動および付着をもた
らす。エマルジョン安定化に関する最終的な化学的要求はこれにより非常に小さ
なものとなりそして油滴の大きざ、すなわち望まれる界面的領域に直接関係する
ものとなる。
エマルサン類が既存のエマルジョン安定剤を超えて与える利点は、以下に要約さ
れる。炭化水素ゾルにおいて、エマルザンは油/水界面のみに卓越的に存在し、
本質的に水相中および油相中のいずれにも数え得るエマルザンは見出すことがで
きない。過剰な水の存在においても、非常にわずかの量のエマルザンが要求され
るのみである。エマルザン安定化炭化水素ゾルは、約1:4よりも低い水:油比
においても、油−中一水型エマルジョンへの転化を効果的に阻止するものである
。これはエマルザンの油中にあける不溶性に一部よるところであり、またエマル
ザン分子の特異的三次元構造に一部帰囚するものである。
6.5 炭化水素類の調合
いくらかの場合において、炭化水素類は従来の製造方法に関して粘稠すぎるもの
であり、また安定な予め細霧化された燃料中へ取込まれるのに不都合なものとし
てしまう特徴(すなわち、低比重、過剰なパラフィン、芳香族および/またはア
スフフルテン含量など)を有するものである。
製造のために粘度を低減するまたは好ましくない特徴を軽減するひとつの方法は
この好ましくない炭化水素を好ましいものを有する炭化水素と調合することであ
り、これは予めIIl霧化された燃料の形成に適した特性を有する炭化水素をも
たらすことになる。この方法において、その他の点で使用不可能な炭化水素は使
用可能な形態へと「調整コされ得る。
6.6 炭化水素ゾルの輸送および利用炭化水素ゾルは、これらがバイオ乳化剤
を含有しているゆえに、タンカー、パージにおいておよびより重要なことには標
準的非加熱パイプライン網を含む従来のパイプラインを通してこれらを輸送する
ことを許容する特性を有している。特にパイプライン化のために重要である、炭
化水素ゾルにより示される特性はとりわけ、低減された粘度、比較的剪断速度の
高い条件においてもなされる合体に対する安定性、高含塩性水性相での適合する
形成、および非腐食性状態である。約60’ Fでの約500CD未満の粘度を
有する炭化水素ゾルは、許容される流速およびほどよい圧力低下で、油の輸送の
ための遠心ポンプの経済的使用をなさせ得るものである。パイプライン化の目的
のため、約1:100〜約1 : 5,000の範囲内の比率において変えられ
る最小有効濃度で第6.1節の界面活性剤パッケージを使用することが望ましい
。炭化水素ゾルは非加熱貯蔵タンクにおいて貯蔵され得、そして均質性を維持す
るために攪拌が、ここにおいて任意的に与えられ得る。
これらのものの目的地へ輸送された場合、もし望まれるならば炭化水素ゾルは解
乳化され得る。より重要なことは、炭化水素ゾルは他の予め細霧化された燃料と
同様に、弱水処理することなく、直接可燃性燃料として利用することができる。
これらは、現在、第6@重油、すなわちいわゆるバンカー〇重油、を発火させる
のに用いられている燃焼装置、とりわけ、蒸気ボイラ、加熱システム、もしくは
溶鉱炉において使用され得るものである。炭化水素ゾルは、他の予め細霧化され
た燃料の場合と同じように、燃料コスト、貯蔵コストおよび原料取扱コストを低
くすることによって高額でないプラント操作を潜在的に許容するものとなる。
炭化水素ゾルおよびその他の予め細霧化された燃料は、その状態によって第2号
またはそれより高い等級の燃料の置換物として適用され得る。
利用前の長い貯蔵期間または長い距離にわたる輸送が要求されない場合には、炭
化水素ゾルにより示される安定性はより臨界的でないものとなる。短い距離の輸
送または現地的利用が計画される場合には、バイオ乳化剤安定化エマルジョンを
形成することは必ずしも必要ではない。さらに、燃焼を容易とするために安定化
されたエマルジョンを形成することは必ずしも必要ではない、すなわちエマルジ
ョン安定性は通常良好な燃焼特性には要求されない。それゆえ燃焼に適した予め
細霧化された燃料は、1つの化学界面活性剤のみで、または化学界面活性剤を組
合せて調製された第6.1節に述べたような界面活性剤パッケージを用いて粘性
炭化水素を乳化して調製され得る。例えば、70/30の第6乃
ン性化学界面活性剤とアニオン性化学界面活性剤とにより構成される界面活性剤
パッケージを用いて調製され得、そして得られた水−中一油型エマルジョン(こ
れもまた予め細霧化された燃料と呼ばれる。)は直接燃焼させることが可能であ
る。
米国特許第4,395,、354号(関連により編込まれる。上記)に詳述され
ているように、エタノールにおける発酵の間にアシネトバクタ−・カルコアセチ
カスATCC31012により産出されたαーエマルザン類は、公知のバイオ乳
化剤である。下記に述べる実験において使用される該αーエマルザン類は2つの
方法のいずれかを用いて調製された、工業紙の(そうでなければ別の方法で指定
されたものである)物質であった。いずれの調製方法も酵.素処理および乾燥を
含んでいるが、これらの段階が行なわれる順序が異なっていた。一方の方法によ
ると、エタノール媒イ本におけるアシネトバクタ−・カルコアセチカスATCC
31012の発酵より得られたαーエマルザン類を含有する遠心分離化(約90
%の細胞を取去った)発酵ブロスがドラムにて乾燥されそして得られた物質が使
用前に以下の方法によって処理された。物質、すなわち工業級α−エマルザンの
10重量%懸濁液力稠凭イオン水において調製され、そして連続的に攪拌しなか
ら50’〜60℃へ加熱した。懸濁液のpHは、50重量%水酸化ナトリウム(
所望ならば希釈される。)を添加することでI)H8.5へと調整された。プロ
テアーゼ酵素(ノボ インダストリーズ[N0VO Industries J
製、1、5M アルカラーゼ)が1部(プロテアーゼ):500部(固形αーエ
マルザン)の値で添加された。この混合物は攪拌しながら約3時間、50°〜6
0’Cに保たれた。反応混合物を遠心分離後視認できる沈澱性エマルザンの不在
によって判断して、反応は完全に進行させた。酵素処理の完了の後に、反応混合
物はプロテアーゼを変性させそしてその活性を失活するために約70℃へ上げら
れた。溶液は室温まで冷却され、そして保存剤であるコーサン PMA−3 0
1cosan PHA −3 0コ(コーサン コーポレーションLcosa
n Corporationコ)が1部(コーサン):500部(α−エマルジ
ョン溶液)の値で添加された。 もう一方の方法によると、αーエマルザンの酵
素処理は、以下の調書に従いドラムによる乾燥の前に行なわれた。エタノール媒
体においてのアシネトバクタ−・カルコアセチカスA丁CC31012の発酵に
より得られたαーエマルザンを含有する発酵ブロスは、約90%の細菌細胞を除
去するために遠心分離にかけられた。
遠心分離したブロスに、プロテアーゼ酵素(前記のものと同じ。)が1グラム(
プロテアーゼ):500単位/ミリグラム(比乳化活性度) (ここにおいて比
乳化活性度の1単位/ミリグラムは、1:1容量比のヘキサデカン/2−メチル
ナフタレン1m!およびトリス−マグネシウム緩衝液7.5In!!を含んでな
る標準炭化水素混合物を用いての100ケレツト吸収単位を得るものであるバイ
オ乳化剤のミリグラム当りの乳化活性度の量として定義される。)の割合で添加
された。プロテアーゼ反応は、上記に述べるようにして完了するまで進行された
。プロテアーゼ処理化遠心分離化ブロスは、次にαーエマルザンの10%(W/
V)へと蒸発された。このスラリーは噴霧され乾燥され、そして得られた物質は
また、工業級α−エマルザンと呼ばれた。
7、1.2 アシネトバクタ−・カルコアセチカスアシネトバクタ−・カルコア
セチカスATCC 31012の発酵がエタノールにおいて、米国特許第4.3
95。
354号において論述されるようにして行なわれた。得られたブロスの以下の画
分は界面活性剤パッケージを調製するために用いられた;全ブロス、上澄液、細
胞、酵素処理全ブロス、酵素処理上澄液、酵素処理細胞(なお酵素処理は、上記
第7.1.1節の2番目の方法において述べたものと同様にして行なわれた。)
、均質化細胞、加熱細胞およびいわゆる「ミリボア エマルザン」。ミリボア
エマルザンは細胞を除去するために全ブロスをミリボア フィルター[)1i1
1ipoI’e filterコにかけ、続いて酵素処理(上記に述べた)およ
び限外濾過を行なうことにより調製される。先述の調製物は、液体あるいは湿潤
形態において使用された。ミリポアエマルザン試料は、界面活性剤パッケージに
使用される前にざらに重炭酸アンモニウムに対して透析されそして凍結乾燥され
た。
ソープストック[5oap 5tock]にあけるアシネトバクタ−・カルコア
セチカスATCC 31012の発酵により得られた全ブロスおよび酵素処理全
ブロス(米国特許第4、230.801号(関連により編込まれる、上記)にお
いて述べられたものと同様の条件下で行なった。)がまた用いられた。
アシネトバクタ−・カルコアセチカス N5−1 (NRRL B−15847
)が、米国特許第4.395.354号において述べられたものと同様の条件下
で、発酵器中でエタノール媒体において培養された。全ブロスおよび酵素処理全
ブロスが界面活性剤パッケージを調製するために用いられた。
アシネトバクタ−・アルコアセチカス菌株N54(NRRL B−15848>
、NS 5 (NRRL B 15849)、NS−6(NRRL B−158
60)およびNS 7 (NRRL B−15850)が、米国特許第4.39
5,354号に述べられるように、2%エタノ−酵素処理全ブロス試料は、MS
−4、NS 5およびNS−7の培地から調製された。酵素処理上澄液試料は、
NS−4、NS−5、NS−6およびNS−7の培地から調製された。これらの
調製物はまた界面活性剤パッケージを形成するために用いられた。
下記に述べる実験において使用されるボスカン[Boscan ]原油は、西ベ
ネズエラの油田より産出された重質原油でおる。この原油の特性、すなわち比重
、API比重(” API)、パラフィン含量(重量%)、芳香族含量(重量%
)、アスファルテン含量(重量%)および温度(華氏)に対する粘度(センチボ
イズ)特性が実験的に測定され、そして第7表に要約される。パラフィン、芳香
族およびアスファルテン含量は、下記第7.2.12節に述べる方法により測定
された。
比 重 0.983
API比重(算出> 12.5°APIパラフイン含量 18..0%(w/w
)芳香族含量 60.0%(w/w)
アスファルテン含量 22.0%(w/w)粘 度 (cp) 温 度 (°
F)4.500 140
24.000 100
192.000 60
下記に述べる実験に用いられるテキサス原油は東テキサス(テキサス州 クイツ
トマン[Quitman、 TX ] )の油田より火攻法[firefloo
d methodlにより産出されたものである。この原油の特性、すなわち2
6℃での比重(ASTM D1217−81)、API比重、パラフィン含量、
芳香族含量およ、び温度に対する粘度特性が、下記第7.2゜12節に述べるよ
うに実験的に測定され、そして第8表に要約される。
第 8 表
テキサス ファイヤフロラド原油特性
比 重 0.981
API比重(舜出) 12.7°APIパラフイン含量 26.1%(w/w)
芳香族含量 51.1%(Q−八・)
粘 度 (Cp) 温 度 (° F)1.748 160
4.085 140
8.752 120
27.615 100
82.000 80
第7.5節において述べる実験に用いられる第6号残滓性重油がエムアイティー
エネルギー ラボラトリ−[)11T Energy Laboratory
] (?サチューセッツ州 ケンブリッジ)より得られた。この残滓性重油の
特性、すなわち−その比重、API比重、パラフィン含量、芳香族含は、アスフ
フルテン含量および温度に対する粘度特性が実験的に測定され、そして第9表に
要約された。パラフィン、芳香族およびアスファルテン金回は下記第7.2.1
3節に述べるようにして測定された。
比 重 0.977
API比重(算出> 13.3°APIパラフィン含M 23%いゾW)
芳香族含量 38%(v/Wン
アスフ1ルチン含量 39%(w/w)粘 度 (cp) 温 度 (° F)
1.200 100
5.000 70
20.000 40
下記に述べる実験において用いられるユニオン[Union 3カツトバツクタ
ールは取扱いを容易とするためにカッターストックと混合されたカリフォルニア
残油である。このタールの特性、すなわちその比重、API比重、バラフィン含
量、芳香族含量、アスファルテン含量、灰分含量および温度に対する粘度特性が
実験的に測定されそして第10表に要約された。パラフィン、芳香族およびアス
ファルテン含量は下記第7.2.13節に述べる方法により測定された。
第 ]O表
ユニオンカットバッククール特性
比 重 0.98
API比重(算出> 12.9°APIパラフイン含@ 22%(w/w)
芳香族含量 54%(w/w)
アスファルテン含量 24%(w/w)灰分含量 7%(w/w)
粘 度 (cp) 温 度 (° F)1.796 210
4.490 190
12.347 170
123.479 ’130
7.2.5 カリフォルニア減圧残油
下記に述べる実験において用いられるカリフォルニア減圧残油は、カーノ カン
テイ[xern county ]原油から得られるそしてカリフォルニア精油
所により与えられる減、鄭残油である。この残油の特性、すなわちその比重、A
PI比重、パラフィン含量、芳香族含量、アスファルテン含量および温度に対す
る粘度特性が実験的に測定され、そして第11表に要約された。パラフィン、芳
香族およびアスフフルテン含量は下記第7.2.13節において述べる方法によ
って測定された。
第 11 表
カリフォルニア減圧残油特性
比 重 0.9934
API比重(算出) 10.9°APIパラフイン含量 17%(好sv )
芳香族含量 72%(Wへ゛)
アスフフルテン含量 11%(W/W)粘 度 (cp) 温 度 (° F)
4.490 220
27.838 180
206.540 140
7.2.6 オクラホマ減圧残油
下記に述べる実験において用いられるオクラホマ減圧残油はある大陸中央部精油
所から得られた減圧残油である。
この残油の特性、すなわちその比重、API比重、パラフィン含量、芳香族含量
、アスフフルテン含量および温度に対する粘度特性が実験的に測定されそして第
12表に要約された。パラフィン、芳香族およびアスファルテン含■は下記第7
.2.13節において述べる方法により測定された。
第 12 表
オクラホマ減圧残油特性
比 重 0.9364
API比重く算出> 19.6°APIパラフイン含量 20%(w/w)
芳香族含量 70%(w/w)
アスファルテン含量 10%(w/w)粘 度 (cp) 温 度 (° F)
3.098 220
14.143 180
98.780 140
251.440 120
L−ノー7 7M M y)< # 4’r:、l” ?EL比−σ土L)下記
に述べる実験において用いられるH−Onは、残油が接触水素化されるプロセス
により得られたものである。
この残油はルイジアナ州の精油所から得られたものでみる。
この残油の特性、すなわちその比重、API比重、パラフィン含量、芳香族含量
、アスファルテン含量および温度に対する粘度特性が実験的に測定されそして第
13表に要約された。パラフィン、芳香族およびアスフフルテン含量は下記第7
.2.13節において述べるようにして測定された。
比 重 1.0196
API比重く算出) 7.3°API
パラフイン含量 22%(W/W)
芳香族含量 57%(w/w)
アスファルテン含量 21%(SV/W)粘 度 (CO) 温 度 (° F
)2.424 200
19.936 160
244.705 120
7.2.8 RO3EO3
下記に述べる実験において用いられるRO3EO3下、減圧残油から残存する軽
質留分を抽出するものであるRO3E (残油超臨界抽出[Residuum
Oil 5upercriticalExtraction J )プロセスに
より得られるものである。この残油の特性、すなわちその比重、API比重、パ
ラフィン含量、芳香族含量、アスファルテン金回および温度に対する粘度特性が
実験的に測定され、そして第14表に要約された。パラフィン、芳香族およびア
スフフルテン含量は、上記第7.2.・13節において述べる方法により測定さ
れた。
API比重く算出) −10,6°△PIパラフイン含量 4%(、y/w)
芳香族含量 18%(w/w)
アスファルテン含量 78%(W/W)7.2.9 ジャーマンごスプレーカー
残油下記に述べる実験において用いられるジャーマンビスブレーカ−[Germ
an vis−breakar]残油は、減圧残油の熱分分解によって得られた
ものである。ビスブレーカ−は、ドイツ連邦共和国に所在の精油所からのもので
あった。この残油の特性、すなわちその比重、API比重、パラフィン含量、芳
香族含量、アスファルテン含Mおよび温度に対する粘度特性が実験的に測定され
そして第15表に要約された。パラフィン、芳香族およびアスフフルテン金回は
上記第7.2.13節において述べる方法によって測定された。
比 重 0.9553
API比重(算出> 16.6°APIパラフイン含量 17%(W/W)
芳香族含M 61%(W/W)
アスフ?ルチン含M 22%(W/W)粘 度 (cp) 温 度 (° F)
2.470 200
16.389 160
174.032 120
7.2.10 テキサスビスブレーカ−残油下記において述べるテキサスどスプ
レーカー)丁exasbis−breaker 3残油は、減圧残油の熱分解に
よって得られたものである。ビスブレーカ−残油は、テキサスに所在する精油所
からのものであった。この残油の特性、すなわちその比重、API比重、パラフ
ィン含量、芳香族含量、アスノフルテン含量および温度に対する粘度特性が実験
的に測定され、そして第16表に要約された。パラフィン、芳香族およびアスフ
ァルテン含量は上記第7.2.13節において述べる方法により測定された。
比 ! 0.989
API比重(算出) 11.6°APIパラフイン含量 28%(w/w)
芳香族含量 48%(V、・八つ
アスフフルテン含量 24%(Wへ′)粘 度 (cp) 温 度 (° F〉
4.624 120
61.782 80
7.2.11 熱分解ピッチ
上記第7.6節に記載の微粒子放出低減試験において使用された熱分解ピッチは
、ガス油を熱分解してエチレンを産出するエチレンリフオーマ−から得た。熱分
解ピンチは、シェル オイル コーポレーションから提供された。この残滓物質
の特性、即ちその比重、流動点、軟化点、パラフィン含量、芳香族含量、アスフ
?ルチン金回および温度に対する粘度が実験的に測定され、第17表に要約され
た。
ピッ、チそのままと乳化ピッチの特性の比較を第18表に示す。
比 重 1.15
流動点 130’F
軟化点 115°F
パラフイン含は 2%(W/W)
芳香族含量 40%(w/w)
アスファルテン含量 58%(■・/W)3.100 195
第 18 表
熱分解ピッチ(そのまま)と乳化
したものの代表的な特性
熱分解ピッチ 熱分解ピッチ
極 限 分 析 (そのまま) (乳化)水分1% 31.O
灰分9% 0.02 0.015
炭素1% 92.263.6
水素1% 6.8 4.7
窒素1% 0.220.15
イオウ、% 0.52 0.36
酸素1% 0.29 0.20
発熱量
Btu/lb、注入物質 17,900 12,351 。
Btu/lb、炭化水素 17 、900 17 、9007−.2.12 炭
化水素特性の測定方法温度に対する粘度特性は、油を第7〜13表および第15
〜16表の示される温度へと加熱し、レオマド30[Rbeomat 30コレ
オメーター(コントラーベス エイジ−[Contraves AG] ) G
Id16粘度ヲ30 sec −1(7)近似剪断速度で測定することで得られ
た。
前記実施例のいくつかの油のパラフィン含量および芳香族含量は、油が、n−へ
ブタンおよび塩化メチレンにおける炭化水素溶解度に基づき留分へと分別される
方法によって測定された。パラフィン含量はn−へブタンに溶解する炭化水素留
分として定義される。芳香族含量は塩化メチレンに溶解する炭化水素留分として
定義される。
用いられた材料は以下の通りである;0.1ミリグラム(mg)精度の化学天秤
、500ミリメーター(厩)ビューレットタイプ りロマトグラフイー力ラム、
容器重量をはかった収集フラスコ群、試薬級塩化メチレン、n−へブタン(99
モル%)およびアルミナ吸収剤。このアルミナは310’Cに設定したオーブン
中で12〜14時間加熱することで活性化された。アルミナはデシケータ−中で
冷却されそして使用まで密封容器に入れて保存した。全部の3/4充頃されたク
ロマトグラフィーカラムが使用された。
分離は、試料油の500〜100100O±0.1mg)の定量的計量によって
行なわれた。粘性油は、テラシュペーパーで作られた試料バッチ中において計量
され、そして続いてカラムへと移された。(粘稠でない油は、通常直接カラム中
において計量される。)カラムへの試料油の導入の後、200〜25C)In!
!のn−へブタンがカラムを通して流された。溶剤は、アルミナ充填物を過剰に
かき乱さない方法において添加されることが好ましい。溶離剤は、容器重量をは
かった蒸発フラスコ中に集められた。すべてのn−ヘプタンがカラムを通して流
された後、最初の蒸発フラスコは次の容器重量をはかったフラスコととりかえら
れた。
次に塩化メチレンがカラムに導入されカラムを通して流された。
集められた溶離剤はそれぞれのフラスコから減圧蒸発およびこれに続く適当な安
全な予防措置により除去された。
乾燥フラスコは再計量されそして試料油の最初の重量に基づいてパラフィンおよ
び芳香族の百分率が算出された。すべての試料は、2度づつ行なわれた。
比重は、試料油の測定容積を計但し、そして油の質量の同容積の水の対する比を
計算することにより測定された。
API比重は次に一般式:
により比重から計算された。
7.2.13 アスフフルテン含量を包含する、炭化水素特性の測定方法
実施例7.2.1.7.2.3ないし7.2.10の炭化水素を特徴ずけるため
に用いられる方法は、第7.2゜12節のものと本質的に同様のものである。し
かしながら炭化水素類のパラフィンおよび芳香族含量に加えてアスファルテン含
量を測定するために新しい手法が用いられた。
これは以下に詳述される。
試料炭化水素のパラフィン、アスファルテンおよび芳香族含量は、炭化水素がn
−へブタン中に分散され、アスファルテン分が濾過により除去されそして残留成
分がn−へブタンおよび塩化メチレンにおける溶解度に基づいて分離されるもの
である方法により得られた。アスク1ルチン画分(沈澱物)はn−へブタンにお
ける炭化水素の分散体より濾別される。パラフィン画分は、n−へブタンに溶解
する部分である。芳香族画分は、塩化メチレンに溶解する部分である。
用いられた材料は以下の通りで市る;O01ミリグラム(m3)精度の化学天秤
、調合器(オステリザー ギヤラクシ−14[0sterizer Ga1aX
y 14)と500mj?−ソン[uarsonコ瓶に適合するブレード群、予
め計量されたワットマン1号紙[Whatman 衾1 paper’l 、漏
斗、回転蒸発装置、500ミリメーター(mm )ビニ−レットタイプ クロマ
トグラフィーカラム、容器重量をはかった収集フラスコ群、試薬級塩化メチレン
、n−へブタン(99モル%)およびアルミナ吸収剤。アルミナは、オーブン中
で310’Cで約12〜14時間加熱することで活性化された。このアルミすは
冷却されそして使用するまで密封容器中にて保存された。全量の3/4充填され
たクロマトグラフィーカラムが使用された。
1〜27の炭化水素試料がn−へブタン100m1を含むマージン瓶に定量的に
加えられた。最大速度で1〜2分間調合した後、この瓶およびその内容物はざら
に加えられたn−へブタン100m1で洗浄された。分散した試料は、ワットマ
ン1@紙を通して濾過されモして濾液は三角フラスコ中に集められた。カラムへ
の濾液の導入の後に、流出液が容器重量をはかった蒸発フラスコ中に集められた
。n −ヘプタンが完全に溶出された後、塩化メチレン200rd、がカラムに
加えられそして溶出物質が他の容器重量をはかった蒸発フラスコ中にカラムが乾
燥するまで集められた。
溶離溶剤は、溶剤に適当な温度で回転減圧蒸発器を用いて除去された。
予め計量された紙およびフラスコは、再計量されて、そしてアスファルテン、パ
ラフィンおよび芳香族の百分率が試料の最初の重量に基づいて計算された。個々
の試料は2度づつ行なわれた。パラフィン、芳@族およびアスファルテン含量に
関して前記の表に表わされるすべての百分率は、比較の目的のために100%回
収率に調整されたものである。
7.3 粘度減少実験
7.3.1 界面活性剤パッケージおよび炭化水素のエマルジョン化
ポスカン原油を効果的に乳化するために用いられた5つの界面活性剤パッケージ
の組成が第19表に示される。用いられたα−エマルザンは、第7.1.1節に
おいて述べられた最初の方法により調製された工業級α−エマルザンであった。
化学界面活性剤、タージトール 15−3−X[丁ergitol 15−3−
Xコ (ここでXはエチレンオキサイドのモル数を表わす。)、タージトール
TMN 6、タージトール NP−40(以上、ユニオン カーバイトコーポレ
ーション類〉、トリトン X−114[丁rion X−114コ (ローム
アンド ハース カンパニー[ROhm& HaSS Co、コ製)およびアル
フytニック 1412−A[AlfOniC1412−Aコ (コノD [C
0n0COコ製)は、市販のものとして得られた。エマルジョンは、ある意味で
エマルジョン中への空気のビーティング[beatinO]を防止する低速にて
オステリザー キャラクシ14調合器中で形成された。説イオン水に対するポス
カン原油の比は70:30容量比(V/V)であった。界面活性剤パッケージは
1:250〜12,000(界面活性剤パッケージ二油、重量比(W/W)。〕
の範囲にわたって効果的に用いられた。α−■マルザン15%、タージトールN
P−4042,5%およびアルフオニツク1412−A 42.5%よりなる界
面活性剤パッケージが、ポスカン原油に対して用いられる好ましい界面活性剤パ
ッケージであると考察された。
油2000部当りこの界面活性剤パッケージ1部で形成された一エマルジョン(
70/30、ポスカン原油/脱イオン水)は、少なくとも3週間にわたり安定で
ありかつ低減された粘度を維持することが観察された。加えて、この界面活性剤
パッケージは70/30のポスカン原油/水工÷ルジョンを、油20,000部
当り1部という低い処理率で形成するために用いられた。
第19表
ポスカン原油を乳化するための界面活性剤パッケージ界面活性剤パッケージにあ
ける
α−エマルザン 10 13 − 15 15タージトール15−8−X 90
− − −−タージトールTMN−6−22−−−
タージトールNP−40−−1008542,5トリトンX−114−65−−
−
アスフフルテン1412−A −−−−42,5一般的種類の原油を効果的に〔
単独もしくは組合せて〕乳化したその他の界面活性剤は、アスフォニツク101
2−60(コノコ、インコーホレーテッド製)(10〜12個の炭素原子(C1
o〜Cl2)の鎖長を有しかつ60%エトキシ化されたエトキシ化線状アルコー
ルである。)、プロトウェット4 ”l 96[ProtoWat 4196コ
(ブロクターケミカル カンパニー [Proctor Chemical
Co、コ製)(エトキシ化ノニルフェノールのスルホ酢酸エステルのナトリウム
塩である。)、プロトウェット4337(ブロクターケミカル カンパニー類)
(スルホ酢酸化ジシクロヘキシルのナトリウム塩である。)、ツウィーン80(
アイシーアイ アメリカズ インコーホレーテッド[ICI Americas
。
Inc、 、l製)(ポリオキシエチレン(20)ソルビタンモノオレアーテで
ある。)、プルロニック F1a[PIuronic F88] (バスフ ワ
イアンドット[BASF Wyandotte]製)、(酸化プロピレンと酸化
エチレンのブロック共重合体である。)、ペトロネートL [Petronat
eLl (ライトコ ケミカル コーポレーション[Witoco Che++
+1cal Corp、コ製)(ベトロリアム スルフォネートのナトリウム塩
でのる。)、およびコノコAXS [Conoco AXS] (コノコ、イン
コーホレーテッド製) (スルフォン化キシレンのアンモニウム塩である。)を
含むものである。
オクラホマ減圧残油を乳化するために効果的に用いられたいくつかの界面活性剤
パッケージが第20表に列挙される。用いられたα−エマルザンは第7.1.2
節において述べられた方法によるエマルザンの全ブロスから調製され[Tetr
onic 707コ (バスフ ワイアンドット コーポレーション類)、アリ
パル E P −110[Al1pal EP−110コ、アリパル Co−4
36(以上、ジエイエフ コーポレーション[GAF Carp、コ製)、ダキ
サッド’l 7 [Daxad17コ (ダブル アール ブレース アンドカ
ンパニー(W、R,Grace & Co、コ製)、ノプコサント[Nopco
sant 3(ダイアモンド ジャムロック
[Diamond Shamrockコ製)、トリトンX[丁riton X
]詳およびタモ−118501丁amol 8503 (ローム アンドバー人
カンパニー製)、タージトールNP(丁ergitol NP)群[ユニオン
カーバイト コーポレーション類)ならびにコン口 スルフェート2 i 9
[Conco 5lufate 219コ(コンチネンタル ケミカル カンパ
ニー[ContinentalChemical Co、 ]製)は市販のもの
として得られた。エマルジョンは、ある意味でエマルジョン中への空気のビーテ
ィングを防止する中速にてオステリザー ギヤラフシー14部合器中で形成され
た。蛇口水に対するオクラホマ減圧残油の比率は、70:30重量比(W/W)
であった。界面活性剤パッケージは1:10〜1:250(界面活性剤パッケー
ジ:水)の重量比(W/W)の範囲にわたって効果的に使用された。ダキサツド
1715%およびアリパルC○−43685%よりなる界面活性剤パッケージが
オクラホマ減圧残油に対して用いられる好ましい界面活性剤パッケージであると
考察された。この界面活性剤パッケージを用いて調製されたエマルジョンは、少
なくとも5週間にわたり安定でかつ低減された粘度を維持することが観察された
。
この構成物は、70/30の残油/水エマルジョンを、油750部当り1部とい
う低い値で処理して形成するために用いられた。
(以下余白)
1111.11111111
11、;Iに1圏l111
+1111 目 1 男 1 1 1 11 l ’9 l 1 1 l l
1 l l 1パッケージ番号
α−エマルザン:全ブロス
〃 :工業板
テトロニック707
アリパル EP−110
アリパル Co−436
タモール850
トリトンX−405
トリトンX −705
タージトールNP 6
タージトール\P−8
タージトール\P−40
タージトールNP−70
オルザン A
リグノツルBD
コン口 スルフェート219
第 20 表 (続き)
パッケージ中の成分の百分率(W/W)−−−−50−42,8−−
−−−−33−28,6−−
−−−100−42,5−28,6−
− −−−−−14,214,2−
第7.2.4節〜第7.2.10節において述べられた残滓性炭化水素は、第2
0表に挙げられた界面活性剤のいくつかのものを用いて安定な予め細霧化された
燃料へと首尾よく乳化された。カリフォルニアおよびオクラホマ減圧残油に関し
ては、好ましい界面活性剤パッケージは第19番のものであった。ユニオンカッ
トバックタールに関しては、好ましい界面活性剤パッケージは第25番のもので
あった。第、18番の界面活性剤パッケージは、ジャーマンビスブレーカ−残油
での使用に関して好ましいものであり、また第17番の界面活性剤パッケージは
、テキサスどスプレーカー残油、RO3E残油および接触水素化残油での使用に
関して好ましいものであった。
第7.2.11節において述べられた熱分解ピッチは、プルロニックF38(バ
スフ ワイアンドット コーポレーション)47.24%[Pluronic
F1a(BASF WyandotteCorp、)321.38%、ジノニル
フェール(DNP)150[ケ?’/り コーポレーション(Chenac C
orp、)121 。
38%、タージトールNP−4021,38%、およびインデュリン エイティ
ー(ウェストウ1コ コーポレーション) [Indulin 6丁(West
vaco Corp、月10%を含む界面活性剤パッケージを用いて予め細霧化
された燃料へと首尾よく乳化された。現在まで試験されてきた界面活性剤のすべ
てのうちこの界面活性剤は、熱分解ピッチのみならず前に述べられた他の残油を
も乳化するために使用し得る意味で最も使用用途がひろい。ダクサド17(ダブ
リューアール ダレース アンド カンパニー) [Daxad 17(W、R
、crace & co、)は、インデュリンA丁の代用となり(9る。
第21表は、種々の界面活性剤パッケージを用いて安定なエマルジョン(第3章
参照のこと。)へとうまく乳化されたあるいはいまだうま(乳化されない油の種
類を列挙するものである。安定なエマルジョンを形成するためにうまく乳化され
たとして掲げられたすべての油は、α−エマルザン(工業機)15%、タージト
ールNP 40 42゜5%およびアルフォニック1412−A 42.5%(
重量パーセント)よりなる界面活性剤パッケージを、油5゜OM量部当り1重量
部用いて、乳化され得るものである。
パラフィンおよび芳香族含量(重量パーセント)を測定するのに用いられた方法
は第7.2.12節および第7.2゜13節に述べられているものである。
(以下余白)
第 21 表
パラフィン/芳香族含量およびエマルジン 定性ボスカン原油 22 18 6
0 す るユインタ[Uintaコ 28315Lない原油
南カリフォルニア 69 12 しない重油
テキサスファイア−2651す る
フロラド原油
ポンペイ原油 75 8 しない
第6号残滓性重油 23 38 す るジバロ[Jibaroコ ]9 64
す る原油
エル ジョポ−1352す る
[εl JObOコ原)由
カルザス原油 48 41 す る
* 安定なエマルジョンの詳細については第3章を参照の7.3.2 予め細霧
化された燃料の粘度の水性相中のメタノールの影響
予め細霧化された燃料が、水性相中に取込まれたメタノールを有するものとして
調合4中において低速で(ある意味ではエマルジョン中への空気のビーティング
を防止する。
)形成された。用いられた炭化水素はアメリア フューエル オイル[Amel
ia Fuel oil コと呼ばれる、第6号残滓性重油類の混合物であった
。アメリア フューエル オイルの比重は0.996でまたAPI比重は10.
6°APIであった。温度に対する粘度特性は第22表に示される。
第22表
アメリア フューエル オイルの粘度対温度粘度(cp) 温度(°F)
1.046 100
1.405 90
2.190 80
3.578 70
6.209 60
界面活性剤パッケージはα−エマルザン(工業機)15%、タージトールNP−
4042,5%およびアルフォニック1412−A 42.5%(重量パーセン
ト)よりなるものであった。
界面活性剤パッケージは、メタノールおよび脱イオン水を種々の割合で含んでい
る水性相へと添加された。水性相は約15秒間低速で調合されて、アメリアフュ
ーエルオイルの水性相に対する割合が70:30容量比(V/V)である予め細
霧化された燃料を形成した。予め細霧化された燃料における界面活性剤パッケー
ジのアメリアフューエルオイルに対する最終的割合が1:250であるように、
界面活性剤パッケージの十分な最が水[主相へと加えられた。第23表は、水性
相の組成が変化させられた場合における予め細霧化された燃料の粘度の変化を要
約したものである。この結果は、少なくとも約45%以下のメタノールの添加は
、界面活性剤パッケージによる粘度減少に顕著な影響をもたらすものではないこ
とが提示している。
(以下余白)
第23表
粘度にあける水性相中のメタノールの影響メタノール(%) 水(%) 粘度(
cp) 20 100.0 58.5
1.0 99.0 29.2
2.5 97.5 32.1
4.9 95.1 61.2
10.0 90.0 34.3
11.5 88.5 37.9
12.9 87.1 35.0
15、○ 85.0 39.4
24.7 75.3 76.4
44.3’ 55.7 82.3
100、○ 0 1753.7
1、重量パーセント
2.100°Fにおける値
7.3.3 予め細霧化された燃料の粘度にあける水含有量の影響
実験が、第7.2.1節において述べられたボスカン原油、第7.2.3節にお
いて述べられた第6号残滓性試験重油および第7.3.2節において述べられた
アメリアフューエル オイルを用いて、予め細霧化された燃料の粘度における油
相に対する水性相の割合の変化の影響を測定するために行なわれた。実験のすべ
ての3セツトにおいて用いられた界面活性剤パッケージは、α−エマルザン(工
業級)15%、タージトールNP−4042,5%およびアルフオニツク141
2−A 42.5%(重量パーセント)よりなるものでめった。第24表、第2
5表および第26表に報告される粘度は、第7.2.12節において述べるよう
にしてレオマット30において測定されたものである。
ボスカン原油は界面活性剤パッケージを油に対し]:250の比で用いて、種々
の水の割合で調合器で低速にて(第7.3.1節におけるものと同様)乳化され
た。粘度は100″Fで測定された。データは第24表に表として示されそして
第1図にグラフ的に表わされた。
(以下余白)
第 24 表
ボスカン原油の予め細霧化された燃料の粘度における水含有量の影響
水分含有量%(v/V) 粘度(CI)) 、100″F同様に、第6@残滓性
試験重油が、界面活性剤パッケージを油に対し1250の比で用いて、種々の脱
イオン水の割合で乳化された。粘度は100’Fで測定された。データは第25
表に表として示された。
(以下余白)
第 25 表
第6号重油の予め細霧化された燃料の粘度における14 1002.1
16 417.6
23 89.5
33 71.6
ざらに、アメリアフューエルオイルが、界面活性剤パッケージを油に対し1:2
50の比で用いて、メタノール13.3重量%および脱イオン水86.7重量%
でなる水性相の種々の割合において乳化された。粘度は100’Fで測定された
。データは第26表に表として示された。
(以下余白)
第26表
アメリアフューエルオイルの予め細霧化された燃料の粘度における水の含有量の
影響
3つの場合のすべてにおいて、油:水比が増加すると、粘度は同様に増加した。
7.3.4 炭化水素ゾルにおける温度影響炭化水素ゾルが、α−エマルザン(
工業級)15%、タージトールNP−4042,5%およびアルフオニツク14
12−A 42.5%(重量パーセント)よりなる界面活性剤パッケージを油に
対し1:250の比で用いて、ボスカン原油を72:28および63:37の油
:水容量比として調合器で低速にて(第7.3.1節におけるものと同様)調製
された。エマルザン安定化ポスカン原油炭化水素ゾルの温度に対する粘度特性が
、乳化されていない該原油の温度に対する粘度特性と比較された。炭化水素ゾル
における温度影響は、第2図に画かれるように、炭化水素ゾルがこの原油から調
製されたものである原油におけるものよりもかなり低く表われるものであった。
7.3.5 比較定常・訣
この実験の目的は、化学界面活性剤がバイオ乳化剤と共に、あるいはバイオ乳化
剤なしで構成する界面活性剤パッケージを用いて調製された粘性原油の水−中一
泊型エマルジョンの定常状態下にあける安定性を測定することである。
特に、該水−中−泊型エマルジョンが破壊あるいは転化されることなくイバ減さ
れた粘度を維持した時間経過の測定は、このようなエマルジョンが輸送および/
または貯蔵目的のために取扱うことができることの容易性と成功性を評価するた
めに望まれた。水−中一粘性原油エマルジョンの挙動は、エマルジョン破壊をな
くしそして操作の再スタート前の再乳化の必要性を省くためにエマルジョン安定
性が望まれるパイプライン化操作にあけるポンプ破損および休業の可能性に関し
てさらに興味のあるものであった。
第27表にその組成が示される数種の界面活性剤パッケージが、界面活性剤パッ
ケージの油に対する比が重量比(W/W)で1500であるところの水−中一泊
型エマルジョン〔油:水−70: 30、容積比(v/v)による。)を調製す
るために用いられた。第27表の界面活性剤パッケージを形成するために用いら
れた界面活性剤は、市販に得られるものでおる;タージトールNP−40(ユニ
オン カーバイト コーポレーション類)またはアルフォニツク1412−A(
コノコ インコーホレーテッド製)。界面活性剤パッケージは、すぐ下の表に示
すようにα−エマルザン(工業級)を用いであるいは用いないで調製された。
第 27 表
エマルジョン安定性の定常試験に用いられる界面活性剤パッケージの組成
界面活性剤 界面活性剤パッケージにあける成分のパッケージ 百分率(v、ゾ
W)
α−エマル グーシト−アルフォニツ
ザン ルNPIOり1412−A
A ○ 100 0
B 15 85 0
C050、50
D 15 42.5 42.5
E 50 25 25
これらの実験に関する水−中一泊型エマルジョンを調製するために用いられた方
法は以下の通りである。適当な容器中に、最終的なエマルジョンにおいて70容
量%を占めるように、原油のある量が計量されて入れられた。用いられた原油は
、上記第7.2.1節および第7.2.2節において述べられたようなポスカン
およびテキサスファイアフロラド原油であり、またさらにカンザス原油であった
。
油は次に50〜60’Cへ加熱された。別の容器中へ、最終的なエマルジョンに
おいて界面活性剤パッケージの油に対する1500重量比(■ゾW)が得られる
ように、選ばれ、た特別の界面活性剤パッケージ(第25表を参照のこと。)が
計量されて入れられた。十分調製された水が、最終的エマルジョンにおいて30
容量%の水性相を与えるように界面活性剤パッケージへと加えられた。3種類の
水性相、すなわち、蛇口水、脱イオン水またはテキサス塩水が用いられた。テキ
サス塩水は、以下の顕算濃度〔バートパーミリオン(ppm) )のイオンで構
成されている;ナトリウム28゜600、カルシウム1,800.マグネシウム
2901第二鉄27、バリウム17、塩素47,900、重炭酸塩5401およ
び硫酸塩12゜水性相は油相へ添加されそして第7.3.1節に述べるように、
すなわち、ある意味でエマルジョン中へ空気のビーティングが防止されるような
低速で代表的調合器ブレードを用いて調合された。それぞれのエマルジョンは最
高29日間の期間密封容器中で保存された。粘度は毎日、RV3スピンドルを備
えたブルックフィールドRVTごスコメーター[3rookfield RV
丁Viscometer ] (ブルックフィールド エンジニアリング[13
rookfield Enginering ]調製を用いて、10ppm。
包囲温度(70〜80’ F)で計測した。エマルジョンの5つのグループが試
験にかけられそしてこれらの組成は第28表に示される。
界面活性
1 テキサスファイア−蛇 口 水 Cフロント原油 D
2 ポスカン原油 説イオン水 A
3 ポスカン原油 テキサス塩水 A
4 テキサスファイア−脱イオン水 Aフロント原油 B
5 テキサスファイア−テキサス塩水 Aフロント原油 B
6 カンザス原油0 蛇口水 C
第 28 表 (続き)
7 カンザス原油 1テキサス塩水 C1、すべてのエマルジョンは70:30
の油:水比(V/V)である。
2、 界面活性剤パッケージは第27表に定義されておりそして1:500の界
面活性剤パッケージ二油比(W/W)で用いられた。ただしグループ6および7
においてはこの比は]:1,000である。
3、 カンザス原油は76°Fで1,127CDの粘度を有する。比重は0.9
41でまたAPI比重は18.9°APIである。
グループ1〜7(第28表参照)に関する結果はそれぞれ第29表〜第35表に
表として示された。
(以下余白)
第 29 表
定常試験データーグループ1
界面活性剤パッケージ中のα−エマルザン粘度(cp)
.1 7850 700 6900
第 30 表
定常試験データ グループ2
界面活性剤パッケージ中のα−エマルザンの%(W/W)
(以下余白)
第 31 表
界面活性剤パッケージ中のα−エマルザンの%(Wへ゛)一
時間(日) O粘度(cp) 15
(以下余白)
第 32 表
定常試験データーグループ4
界面活性剤パッケージ中のα−エマルザン(以下余白)
第 33 表
定常試験データーグループ5
界面活性剤パッケージ中のα−エマルザンの%(w/v)
(以下余白)
第 34 表
界面活性剤パッケージ中のα−エマルザン(以下余白)
第 35 表
界面活性剤パッケージ中のα−エマルザン15 つ71 114
グループ1に関する結果は、テキサスファイヤーフロラド原油の蛇口水中のエマ
ルジョンに関して、共同性界面活性剤であるタージトールN P −4,0およ
びアルフォニツク1412−Aを含む界面活性剤パッケージへのα−エマルザン
(工業板)15重量%の添加は、α−エマルザン50重量%の添加よりも好まし
く、また、界面活性剤パッケージよりのα−エマルザンの排除よりも好ましいこ
とを示している。グループ2に関する結果は、ボスカン原油の脱イオン水中のエ
マルジョンに関して、どちらのエマルジョンすなわち、α−エマルザンを有する
必るいは有しないエマルジョンの計測された粘度も満足しうるほと低減されたも
のではめるが、タージトールNP−40のみを含む界面活性剤パンケージへのα
−エマルザン15重量%の添加は粘度低減を改良するものではないことを示して
いる。グループ3に関する結果は、ポスカン原油のテキサス塩水中のエマルジョ
ンに関して、タージトールNP−40のみを含む界面活性剤パッケージへのα−
エマルザンの添加は、α−エマルザンを有しない界面活性剤パッケージよりの結
果と顕著な相違を生じるものではないことを示している。しかしながらいずれの
界面活性剤パッケージ、すなわちα−エマルザンを有するものめるいは有しない
もの、も満足すべき低減された粘度も生むものであった。この結果はさらに塩水
が水性相として使用できることを示している。グループ4に関する結果は、テキ
サスフフイヤーフロツド原油の脱イオン水中のエマルジョンに関して、タージト
ールNP−40のみを含む界面活性剤パッケージへのα−エマルザン15重量%
の添加は、界面活性剤パッケージよりα−■マルザンを省いたものより好ましい
ことを示している。グループ5の結果は、テキサスファイヤー70ンド原油のテ
キサス塩水中のエマルジョンに関して、タージトールNP−40のみを含む界面
活性剤パッケージへのα−エマルザンの添加は、α−エマルザンを有しない界面
活性剤パッケージからの結果と顕著な相違を生じるものではないことを示すもの
である。しかしながらいずれの界面活性剤パッケージ、すなわちα−エマルザン
を有するものあるいは有しないもの、も満足すべき低減された粘度を生むもので
あった。グループ4のデータとグループ5のデータとの比較は、テキサスファイ
ア−フロラド原油の水−中一油型エマルジョンの粘度における水性相の違いの影
響を劇的に例証するものである。このデータは、テキサス塩水の使用が、テキサ
スファイア−フロラド原油で水−中一油型エマルジョンを形成することに関して
、脱イオン水の使用よりも好ましいことを示している。グループ6および7の結
果は、カンザス原油の蛇口水中のまたはテキサス塩水中のエマルジョンに関し、
共同性界面活性剤であるタージトールNP−40およびアルフォニツク1412
−Aを含む界面活性剤パッケージへのα−■マルザン15重量%の添加は、界面
活性剤パッケージからのα−エマルザンの排除よりも好ましいものであることを
示している。これらのグループよりの結果は、同じ原油のエマルジョンの時間に
対する粘度特性が水性相の関数としてどのように劇的に変化するかを、また1つ
の種類の原油/水エマルジョンの時間に対する粘度の挙動がその伯の種類の原油
/水エマルジョンのものと顕著に異なることを例証している。
テキサスファイヤーフロラド原油またはカンザス原油を乳化するために用いられ
る界面活性剤パッケージにおけるα−エマルザンの存在は、グループ1,4.6
および7よりのデータ(0%および15%のα−エマルザンに関する第29.3
2.34および35表)がグラフとして表わされた第3.4.5および6図にお
いて見られるように、エマルジョン安定性および低減された粘度の維持に顕著な
影響をもつものである。それぞれの図における低い方の曲線は、α−エマルザン
安定化炭化水素ゾルに関する粘度対時間特性を表わすものである。α−エマルザ
ン安定化炭化水素ゾルの粘度は、α−エマルザンを含まない界面活性剤パッケー
ジで形成されたエマルジョンのものよりも顕著に低減され続けている。
7.3.6 安定剤比較
実験は、α−エマルザンのエマルジョン安定化効果を、他の公知の化学エマルジ
ョン安定剤である、スルフォン化ナフタレンおよびスルフォン化リグニンのもの
と比較するために行なわれた。特に、75°Fにおける時間に対する粘度特性は
、α−エマルザン、スルフォン化ナフタレンもしくはスルフォン化リグニンのい
ずれかを含むまたは全く安定剤を含まない4つのエマルジョンに関して追求され
た。
すべてのエマルジョンは、70:30の油:水容担化で第7.2.2節に述べら
れたテキサスファイア−フロラド原油で形成された。界面活性剤パッケージは、
油に対し1:500の重量比で用いられた。結果は第7図に示される。
α−エマルザン安定化炭化水素ゾルは、α−エマルザン15重量%、タージトー
ルNP 40 42.5重量%およびアルフオニツク1412−A 42.5重
囲%よりなる界面活性剤パッケージを用いて調製された。これのB!fMに対す
る粘度特性は黒(ぬりつぶした丸により描かれた曲線である。スルフォン化ナフ
タレン安定化炭化水素ゾルは、スルフォン化ナフタレン15重量%、タージトー
ルNP−4042,5重量%およびアルフォニツク1412−A42.5重量%
よりなる界面活性剤パッケージを用いて調製された。これの時間に対する粘度特
性は黒くぬりつぶした三角により描かれた曲線である。スルフォン化リグニン安
定化炭化水素ゾルはスルフォン化リグニン15重量%、タージトールNP’−4
042,5重量%およびアルフォニツク1412−A 42.5MM%よりなる
界面活性剤パッケージを用いて調製された。これの時間に対する粘度特性は黒(
ぬりつぶした逆さの三角により描かれた曲線である。4番目のエマルジョン(比
較対照)は、タージトールNP−4050!I%およびアルフォニンク1412
−A42.5重量%で添加的なエマルジョン安定剤を有さずになる界面活性剤パ
ッケージを用いて調製された。それの時間に対する粘度特性は、白ぬきの四角に
より描かれた曲線である。
エマルジョン形成の直後を、測定のゼロ時とした。その後、エマルジョンは静置
的に28日間保たれ、そしてその間粘度における増加があるか否かを測定するた
めに、4つのエマルジョンの経過時間時の粘度が、毎日計測された。
第7図において星印として表わされる点は、スルフォン化ナフタレン安定化エマ
ルジョンに関して8日で、スルフォン化リグニン安定化エマルジョンに関して1
2日で、これらの2つのエマルジョンが不首尾に終わる、すなわち油−中一水型
エマルジョンに転化したことを表わしている。第7図から、この実験条件下にお
いて、α−エマルザンがテキサスファイヤーフロラド原油:水エマルジョンの安
定剤として2つの化学安定剤(スルフォン化リグニンおよびスルフォン化ナフタ
レン)のものまたは共同性界面活性剤(タージトールNP−40およびアルフォ
ニツク1412−A>のみのもののいずれよりもより効果的であることを見るこ
とができる。
純正縁、工業綴、全ブロス、上澄液およびアシネトバクタ−・カルコアセチカス
ATCC3’lO12細菌を生細胞の形態におけるα−エマルザン調製物(第7
.1節参照)が、オクラホマ減圧残油のエマルジョンの形成および安定性に対す
るこれらの能力によって比較された。すべてのエマルジョンは70:30の油対
水重量比で調製された。水性相は200重量部の油に対し1重量部の界面活性剤
パッケージを含んでいた。85重凹%を占める界面活性剤はトリトン−165、
アリパルEP−110またはアリパルCo−436のいずれかでめった。性能は
エマルジョン粘度、相分離および炭化水素混入度により特徴づけられた。
最も大きな違いはエマルジョン形成より2日またはそれ以上経過して表われた。
すべての場合においてα−エマルザン調製物は、界面活性剤総量の15重量%を
構成するものであった。工業級α−エマルザンは、共同性界面活性剤の存在にか
かわらず、純正製品よりもより低い粘度のエマルジョンを生みだした。全ブロス
、上澄液および細胞中のα−■マルザンは、用いられた共同性界面活性剤に依存
して異なった応答をするものであった。最も有利な結果は全ブロスで見られた。
全ブロスは工業級または純正製品よりもより流動性のあるエマルジョンを繰返し
生むものであった。
すべてのα−エマルザン調製物が、時間の経過においてエマルジョンの安定性お
よび低粘度の維持において等しく効果的であるわけではなかった。細胞中に存在
するα−エマルザンは低減された粘度を示すエマルジョンの維持において変動的
な結果を示したが、この物質は、クリーミングを常に明止するものであった。加
えて、酵素処理は、この炭化水素でのエマルジョンの調製に関するエマルザンの
性能においてほとんど利益を与えなかった。したがって、全ブロスで得られる一
定の結果により、オクラホマ減圧残油のエマルジョン化に関して、これが選ばれ
たα−エマルザン源となる。
炭素源としてソープストックを用いたアシネトバクタ−・カルコアセチカス A
TCC31012培地より産出ざれたα−エマルザンは、エタノールにおいて培
養される培地より産出されたものと同様の結果を示した。 第7.1゜2節にお
いて述べられるようなアシネトバクタ−・カルコアセチカスのNS菌株類により
産出された物質の調製物は、オクラホマ減圧残油のエマルジョンを形成しそして
安定化するために用いられた。すべてのエマルジョンは、70:30の油対水重
量比で調製された。水性相は200重量部の油に対して1重量部の界面活性剤パ
ッケージを含んでいた。85重M%を占める界面活性剤はアリパルCC)−43
6であった。すべての場合において、このNS菌株物質は界面活性剤パッケージ
総置の15重量%を構成した。
バイオ乳化剤の他に、エマルジョン安定剤としても公知である在来的な合成界面
活性剤があり、これらの物質の例としてスルフォン化リグニンやスルフォン化ナ
フタレンがある。これらの界面活性剤によるα−エマルザンの置き換えは、また
水−中一泊型エマルジョンの形成を許容するものではあるが、スルフォン化リグ
ニンは炭化水素の使用に関して低減された粘度のエマルジョンを生成しないので
、スルフォン化ナフタレンが粘性残油での使用に関してα−■マルザンの一般に
満足できる置換物である。これらのスルフォン化ナフタレン類は、非常に流動的
なエマルジョンを形成するのみならず、これらはまた、全く阻害されなかった場
合、油のクリーミングを最小化するものである。これらの特定なアニオン性界面
活性剤は、前に述べたようなすべての共同性界面活性体類を共に用いて良好に達
成され、そしてエマルジョンをうまく形成するものである。
7.3.7 スラリーの予め細霧化された燃料との混合カリフォルニア減圧残油
から安定な予め細霧化された燃料を形成しまたRO3E残油から安定なスラリー
を形成するために効果的に用いられる界面活性剤パッケージの組成は、第20表
において挙げられた、パッケージ17である。
用いられたα−エマルザンは第7.1.1節において述べられるような工業級の
エマルザンより調製された。界−活性剤リグ/’/ル B[) l’ t+gn
oso+ BDI (リード リミテッド ケミカル ディビジョン[Reed
Ltd、 Chemical Div、3製)、トリトンX群(ローム アン
ド ハース カンパニー製)およびタージトールNP群(ユニオンカーバイトコ
ーポレーション製)は市販のものとして得られた。予めIIl霧化された燃料と
スラリーは双方とも得られる分散体中への空気の混入を防止するようにして高速
でオステリザーギヤラクシー14調合器中で形成された。カリフォルニア残油お
よびRO3Eのそれぞれの水相に対する比率は、70/30の重量比であった。
界面活性剤パッケージは、予め細霧化された燃料およびスラリーの双方に関して
に100(界面活性剤/炭化水素)の重量比であった。トリトンX−40542
,8%、タージトールNP−4028,6%、リグノツルBD14.2%および
工業級α−エマルザン14.2%よりなる界面活性剤パッケージは、カリフォル
ニア減圧残油およびRO3E残油の双方での使用において好ましい界面活性剤パ
ッケージであった。スラリーの予め細霧化された燃料との混合の結果が、第36
表に示される。
第 36 表
予め細霧化された燃料/スラリー混合物の粘度粘度(CP)
1、予め細霧化された燃料 220
2、スラリー 515
3.50150M量比(W/W)の予め細霧化 175された燃料/スラリー
7.3.8 圧力下高温での予め細霧化された燃料の形成高温かつ圧力下に安定
な予め細霧化された燃料を形成するために効果的に用いられた界面活性剤パッケ
ージの組成は以下の通りであった;ナコーナル90− F [N accona
190−Fコ (ステパン ケミカル カンパニー[StepanChemic
al Co、 ]調製88.5重量%、およびα−エマルザン全ブロス11.5
重鼻%。用いられたα−エマルザンは、第7.1.2節において述べられるよう
な発酵後全ブロスから調製された。炭化水素相の水性相に対する比は、70:3
0(カリフォルニア減圧残油/蛇口水)重量比である。
界面活性剤は、1:200(界面活性剤/炭化水素)重量比で用いられた。
予め細霧化された燃料は、第6.3節において述べられたものに以下の変更を加
えて形成された:予め細霧化された燃料は300’ Fで形成されかつ約7op
Si圧が水性相の蒸発を防止するために維持された。予め細霧化された燃料は次
に適当な熟交快器を用いて212°Fよりも低い温度へと冷却されそして圧力が
解除された。前述の実験が、ナコナール 90−Fのみを含む界面活性剤を用い
ても同様の結果で達成された。
7.3.9 熱分解炭化水素排出物を用いての予め細霧化された燃料の形成
ジャーマンビスベーカー残油より安定な予め細霧化された燃料を形成するために
効果的に用いられた界面活性剤パッケージの組成は次の通りであった;トリトン
X−705(ローム アンド ハース カンパニー1>50重量%、タージトー
ルNP−70(ユニオンカーバイド コーポレーション1)33.3重量%およ
び全ブロスα−エマルザン16.7重量%。用いられたα−エマルザンは、第7
゜1.2節において述べた方法に従い発酵後全ブロスより調製された。予め細霧
化された燃料は、得られる分散体中への空気の混入を防止するようにして最高速
でオステリザーギラクシー14調合器中で形成された。炭化水素相の水性相に対
する比は69.2:30.8重量比であった。界面活性剤パッケージは1:35
0(界面活性剤:炭化水素)の重量比で用いられた。
予め細霧化された燃料の形成に用いられた方法は、第6.3節において述べられ
るものに、次の変更を加えたものである;予め細霧化された燃料を形成するため
に用いられた水は、2の部分にわけられる、すなわち、水の37゜5重歴%は容
器中に入れられそして雪泥(スラッシュ131ush、] )を形成するために
部分的に凍結され、そして水の62.5重量%は界面活性剤パッケージと組合さ
れそして第6.3節において述べられるような予め細霧化された燃料を形成する
ために用いられた。この時点にあける炭化水素相の水性相に対するυ]合は、ジ
ャーマンビスベーカー残油78.3重屋%および水/界面活性剤パッケージ21
.7重量%であった。新しく形成された加熱状態の予め細霧化された燃料は次に
凍結されている残りの水と組合されそしてこの全混合物は、直ちに水浴中へ移さ
れた。これは予め細霧化された燃料の、炭化水素の軟化点よりも少なくとも10
0’F低い温度への早速のかつ迅速な急冷をもたらすものであった。この方法を
用いて調製された予め細霧化された燃料は数週間にわたって安定でかつ低減され
た粘度を維持するものであることが観察された。
7.4 パイプライン化パイロット試験パイロット規模実地試験が、炭化水素ゾ
ルがパイプライン化模擬条件下でどのように達成されるかを測定するために行な
われた。第7.2.1節において述べられたポスカン原油の約29バーレル(B
BL)が水−中一油型エマルジョンを形成するために、約12バーレルの水性相
中に乳化された。最終的な油相の水相に対する比は70 : 30容量比でめっ
た。水性相は、ツルサ[丁ulsa] 、オクラホマ都市システムにより供給さ
れる蛇口水(溶解固形物総M:221ppm、全硬度:151pりff1)より
なるものであった。
エマルジョン化は温められた油を界面活性剤含有、水性相へ遠心ポンプを用いて
混合することによって行なわれた。用いられた界面活性剤パッケージはα−エマ
ルザン(工業級)およびフージト−マルNP−40がそれぞれ15重量%および
85重量%で構成されるものでめった。界面活性剤パッケージは500M量部の
油に対して1重量部の界面活性剤パンケージの処理割合で使用された。
得られた炭化水素ゾルは、遠心ポンプを用いて、96時間の間、6.7ft/s
ecの平均速度でパイプ環(内径3.125インチ、長さ2,560フイート)
を連続的に循環された。これは第8図に概略的に示される。
完全な試験が行なわれている間、観察される炭化水素ゾル粘度は100cpより
低い値を保っていた。〔圧力降下/流速データは、操作を通じて炭化水素ゾルに
関し60’ Fで約70cpの見かけ粘度を示した。〕これは、約192゜00
0cρである乳化される前のポスカン原油の粘度と劇的に対比されるものである
。連続試験期間の終了時に、族環をめぐる流れは、ポンプ故障を想定するために
中断された。
3日間の操業停止の後、ポンプ送は、炭化水素ゾル特性における変化を何ら示さ
ずに再び続けられた。圧力降下と流速は再始業後も操業停止前のものと同じであ
った。再乳化の必要性はなかった。
この試験の間、炭化水素ゾルは約380マイルの実績物理距離をポンプ送された
。これは17分間に一度ポンプを通過するものであった。この様式において、炭
化水素ゾルは化学パイプラインにおいて26.000マイルのIIをポンプ送し
たものと概略等しい負荷(剪断力)を受けた。
(パイプ径、ポンプ通過、流速等を考慮。)このような負荷は、従来の界面活性
剤により安定化された水−中一泊型エマルジョンの失敗(転化)をひき起こすも
のとして公知でおる。試験の完了における炭化水素ゾルの研究学的評価は、脱孔
状化が望まれる場合には、このエマルジョンは標準的な石油業界の技術を用いて
容易に脱孔状化されうることを示した。第37表は、パイプライン化パイロット
試験の適切な数値、結果および条件を要約したものでおる。
(以下余白)
第 37 表
油/水比 70/30
界面活性剤パッケージ/油比 11b
首尾よく再始業させる前の操業停止時間 64詩間操業中の平均流速 160g
1)m
平均流速 6.69ft /分
パイプ内径 3.125インチ
ポンプ送距離 約380マイル
ポンプ通過回数 約530
エマルジヨンの見かけ粘度 70cp
60°Fでのポスカン原油の粘度 190. oo’ocp20インチラインに
おける比較流速 210.0OOBBL/日30インチラインにiJ′3ける比
較流速 475.000881/日7.5 予めtPiJ霧化された燃料の直接
燃焼試験7.5.1 炉組立品および計器
直接燃焼試験は、次の配置よりにより本質的に構成される大規模な(1メガワツ
ト)炉組立品において行なわれた;バーナー、れんが被覆実験用チャンバー(あ
るいはまた耐火被覆燃焼トンネルとも呼ばれる。)、アフターバーナー、水冷(
冷壁)チャンバーおよび排気区画よりなり、それぞれ長さ1.14メートル(1
,4,55TrL、1.24m、4.55mおよび1.65mで必る。用いられ
たF=2 備のその他の主な構成品は、燃料の貯蔵、計測、供給および制御のた
めのシステム、燃焼空気のポンプ送、予熱および計測のためのシステム、ならび
に燃焼産物の清浄およびポンプ送のためのシステムを含むものである。
炉組立品は、減圧下に搾取しそして試料を連続的に接続されたガス分析器の一組
、限定的にはケミルミネッセントNo−N0Xガス分析器E Chemi lu
minescent N O−N OX Gas Analyzerコ (サー
モ エレクトロン コーポレーション[Therno Electcron C
orporationJ製、モデル10A>、赤外線GO分析器[Infrar
ed C0Analyzer ] (ベックマン、インコーホレーテッド[3e
ckman、I nc ]調製モデル685)、赤外線CO2分析器(ベックマ
ン インコーホレーテッド製、モデル685)、l’;よび常磁性02分析器[
Paramaqnetic 02 Analyzer ] (ベックマン イン
コーホレーテッド製、モデル755)へ試料輸送ラインを介して通過させるもの
である燃焼ガスをサンプリングするための水冷した試験装置を装備している。炉
組立品はまた、実験用燃焼1〜ンネル中での種々の火炎位置での軸まわりの火炎
温度を計測するための水冷した吸引高温計を装備している。炉組立品はまた、燃
焼ガス(微粒子を含む。)が減圧下に搾取され、水を用いて急冷され、そして試
料採取列(その最初の構成品は固形物を採取するためのフィルター(Ml)であ
る、、)を通して流されるところの水冷した水急冷サンプリング装置を装置して
いる。この装備は、燃焼ガス中の固形物の定量のために与えられる。
7.5.2 燃焼試験のための予め細霧化された燃料の調製
予め細霧化された燃料の油相として用いられる第6号残滓性試験重油の特性は第
7.2.3節中に述べられている。
第38表はこの重油の元素分析を要約するものである。これの燃焼熱は18.3
84Btu/Ibであった。
炭素 85.63
水素 10.69
窒素 0.47
硫黄 2.30
酸素 0.91
灰分 0.08
第6号重油は、α−エマルザン(工業級)15重量%、タージトールNP−40
42,5重量%およびアルフオニツク1412−A 42.5重量%よりなる界
面活性剤パッケージを用いて乳化された。界面活性剤パッケージは油25Off
i量部当り1重量部の割合で用いられた。得られる予め細霧化された燃料におけ
る油の水に対する比は約70:30の容量比であった。予め細霧化された燃料の
110ガロンがガラリンrGaulin 3 關械式ホモジナイザーを有する燃
n調製システムにおいて調製された。界面活性剤パッケージを含有する水性溶液
が、遠心ポンプを介して、第6@重油供給ライン上に位置するミキシング−丁[
mixiDg−T]へと供給された。この配置は、45Q、D、h、高圧搬械式
ホモジナイザー(ガラリン)へ導入される前に油と水のインライン予備混合を提
供するものであった。1000pSiの最小均質化圧力が予め細霧化された燃料
を調製するために採択された。得られた予め細霧化された燃料は、80’ Fで
70〜120CI)の範囲の粘度を有していた。
油および水の双方の流速の正確な制御は、70/30の油/水容最比をこの連続
混合操作において維持するために要求される。水流量の正確な制御は、きわめて
低い流速が要求されることに帰因する問題でおることを証明し、そして調製の間
における油/水比が65/35から75/25の間で変化したことが概算された
。2つのバーレル(8)の予め細霧化された燃料が次の組成で調製された;バー
レル第1番−72.25重量%油:28.75重量%水、およびバーレル第2番
69.78重量%油:30.222重丸水。予め細霧化された燃料の双方のバー
レルが燃:暁の1週間前に調製され、そしてこの時間の間には全く分離が生じな
かった。燃焼試験の前に双方のバーレルが低速攪拌器を用いて攪拌された。
7.5.3 燃焼試験方法
採用された炉組立品の種類における第6号重油を燃焼するための規格方法が、イ
ンライン燃料加熱器が使用されなかったことを除いて実行され、そして予め細霧
化された燃料は約90’Fの温度で発火された。
耐熱被覆燃焼トンネルは、天然ガスを用いて操作温度(約1000℃)へとされ
た。次にガスガンが取り除かれそしてY−ジェット型の二流体噴霧器を備えた規
格オイルガンと取りかえられた。約60pSiの圧縮空気が細霧化された流体に
対して用いられた。
オイルバーナーにおける最初の点火は、規格実施であるように第20油を用いて
行なわれた。空気および燃料流速は約IMWまたは3.4MM Btu/hrの
熱的入力を与えるように調整された。次に、第2号重油から70/30比の予め
細霧化された燃料への単純な負荷時燃料転換は、吸引ホースの第2号重油のバー
レルより予め細霧化された燃料のバーレルへの移動によって行なわれた。
燃料流速における顕著な減少が、予め細霧化された燃料への転換の直後に起こっ
た。これは主に予め細霧化された燃料のより高い粘度および燃料ラインにおける
結果的圧力降下に起因するものである。安定な火炎状態が燃料転換の間維持され
たが、良好な火炎状態は、燃料流速が望まれる最小限以下に降下するために達成
されなかった。
燃料流速における初期的降下は、噴霧器の封鎖によるものと思われた。Y−ジェ
ット噴霧器が取り除かれ、清掃され、そして再び取付けられた。点火は予め細霧
化された燃料を用いて何ら問題なく行なわれたが、低い燃料流速が支配していた
。次に第2番目の噴霧器である内部混合型のものが用いられた。再び予めm霧化
された燃料を用いての点火は何ら問題点を示すことなく行なわれたが、低い燃料
流速は存続した。
最終的に、流動の問題は、流量制御バルブの部分的閉鎖によるものであると考え
られた。この閉鎖の状態は測定できなかった。この制御バルブのまわりの手動バ
イパスバルブが開放され、予め細霧化された燃料の流速は約41b/分(約0.
9MW入力)の最大値へと増加された。これは同様の燃焼条件下で得られる第6
号重油のものと非常に似かよった視認的特性を有する全く満足のゆく火炎をもた
らすものであった。
この安定な火炎は、試験期間の残りの時間を通して維持された。そしてこの間、
最小過剰空気値、固体放射、および軸まわり火炎温度が測定された。
i 5.4 予備燃焼試験の結果
70/30比の予め細霧化された燃料の可燃性および安定性が該炉組立品を用い
た同様の条件下において、第6@重油のものに匹敵するものであることが明らか
にされた。
火炎安定性は、過剰空気、最小燃ね流量および噴霧化条件の重要な燃焼パラメー
タ一群が合致したものでない場合においてすら、満足のゆくものであることが明
らかにされた。これは、点火の間および燃料流速が満足すべき火炎状態に関する
限度以下に下降した際に偶然起こった。しかしながらこれらの結果は、点火およ
び火炎安定性が予めm霧化された燃料の主要な問題ではないことを示した。
2%未満の最小過剰空気値は、煙道ガス中における視認性煙あるいは一酸化炭素
ももたらすことなく達せられた。
これらの数値は、第6号重油で得られるものと好ましく比較できるものである。
第39表は、この短い試験の間に過剰空気値と煙道ガス組成について調べられた
操作条件の範囲を要約するものであり、興味ある主な点は、得られた低い過剰空
気値である。
(以下余白)
第 39 表
過剰空気データ
燃料ガス中の 過剰空気 −炭化水素
酸素(%) (%) (apl
O,612,830
0,542,500
0,482,210
0,442,030
0,200,91100〜150
0.16 0.73 150
予め細霧化された燃料の入力は約41b/分(0,93MW熱入力)である。
予め細霧化された燃料温度 90’ F。
噴霧器の空気予備加熱 500’ F。
これらの条件下における視認火炎長は、約6フイートでおり、そしてこの火炎の
一般的な外観は、第6号重油の火炎のものと非常に似たものでおった。高温燃焼
帯からの出口における排気ガスは少徂の[白煙]を含んだものとして表われ、こ
れは同様な条件下で石油−水スラリーを燃焼させた際に観察されたものと非常に
似たものであった。この「白煙」は煙突からの出口においては視認することがで
きず、そしてその状態は測定されなかった。
水冷された装置が、排気ガスよりおよび火炎の軸に治ったところよりの固形物試
料を得るために用いられた。第9図は、第6号重油および70/30比の予め細
霧化された燃料に関する火炎軸に沿った濃度特性を示す。燃焼至からの出口にあ
ける固形物濃度は、これらの2つの燃料に関してほとんど等しいものであった。
火炎内での固形物濃度は70/30比の予め細霧化された燃料においてわずかに
低いものであった。これらの2つの火炎は、2つの異なる噴霧器を用いて得られ
たものであるが、このデーターは、90’ Fで発火された予め細霧化された燃
料で達成される炭素焼灼は、噴霧化を容易とするために240’Fで発火された
第6号重油に関するものに匹敵するものであった。
軸まわり火炎温度は、また水冷された吸引高温計を用いて計測され、そしてこれ
らは第10図に示される。70/30比の予め細霧化された燃料の火炎は、燃焼
至の全長に沿ってわずかに低い温度を示すものであった。これは30%含水量か
ら予想される急冷効果に全く比較されるものであ、つた。100〜150℃の火
炎温度における計測された低減は、多くの工業的燃焼システムにおいて深刻な問
題となるものではない。
上記の燃焼試験に続き、他の一連の試験燃焼が第40表に示されるような、油お
よび予め細霧化された燃料を用いて行なわれた。
[Edgingtanl 原 油* [HohawklバンカーCバンカーC
比 重 0.99 0.99 0.99パラフイン 27% 34% 53%
芳香族 52% 44% 35%
温度対粘度
”F CPS CPS CPS
200 59.65 65.60 47.72180 83.51 87.50
59.65160 116.91 168.35 71.58140 214
.74 322.10 107.37120 429.48 190.88
予め細霧化された燃料 粘度 70〜150Ct)予め細霧化された燃料 比重
−〇、99予め細霧化された燃料を形成するのに伴なう方法は上記に述べたもの
でおる。これらの燃焼の主な目的は、予め細霧化された燃料を用いての潜在的放
出低減の測定である。
第4つ表において、これらの燃焼試験の結果が示される。
この結果は、このような予め細霧化された燃料の燃焼がNOXおよびSO2放出
において顕著な低減をひき起こしたことを示すものである。
予め細霧化された燃料を用いての燃焼試験の結果基準線NOx (pDm) 5
50 450 355予め細霧化された燃料
NoX(ppm) 270 325 300低減度% 51 28 15
基準線802(ppm) 1100 840 300予め細霧化された燃料 6
50 500 250So2(ppm)
低減度% 43 40 17
第 41 表 (続き)
予め細霧化された燃料 粘度 70〜150C1)予め細霧化された燃料比重−
〇、99
ミ;カリフyt)レニア カーノ カンテイすべての読みは、1%02において
行なわれた。
7.6. 水−中−ピッチ予め細霧化された燃料の直接火熱および微粒子放出物
低減
微粒子放出試験は、第7.2.11節において前に述べられた熱分解ピッチで作
られた予め細霧化された燃料上で実行された。ピッチを乳化するため使用される
界面活性剤パッケージは、47.24%のプロニックF38.21.。
38%のD\P105ジノニルフェノール、21.38%のタージトール\P−
40および10%のインチ1リンを含んだ。ピッチ対水比は70:30で市った
。界面活性剤パッケージは、炭化水素に対して1/250の遇理割合で使用され
た。フロドリル−8(プファイザー) [FIodrill−5(PfiZer
)]が水性相に0.15重量%加えられた。
予め細霧化された燃料は、G−10シヤルロツトコロイドミル[Charlot
te Co11oid Hilllにバイキング歯車ポンプによって炭化水素相
(ピッチ)および水性相(界面活性剤溶液)を供給することによって形成された
。炭化水素相の入口温度は、250’ Fで必った。水性相の入口温度は、25
0’ Fであった。ミルの出口において、エマルジョンは、エマルジョンを冷却
する能力を有するプレートとフレームより成る熱交換器を通して周囲温度にまで
転換された。
エマルジョンは低い見掛粘度を有することを見いだし、またニュートン液体学的
性質に近い性質を表わした。物理的にエマルジョンは、ピッチ球体の99予%が
約20ミクロン以下の直径を有する連続水分散系におけるピッチ球体の幅広いサ
イズ分布を含む。
微粒子放出試験の一群は、350H1)クレーバーブルックス シングル バー
ナー燃料管ボイラーにおいて行なわれ公知技術の環境保護庁(EPA)法1〜4
および17に従って実行された。バーナーは、14,700,0OOBtU /
hr の定格容量を有したが、燃料および蒸気需要の限られた供給のため、試験
は容量の約37%あるいは燃焼率の約5,500. OOOBtu/hr(mm
Btu/hr)において行なわれた。すべての試験は、未加熱燃焼空気および石
炭スラリー燃料を噴霧するため独創的に開発された注文設計された低圧二重流動
(dua I−月vid)噴霧器を使用して行なわれた。
圧縮空気は作動流体の噴霧として用いられた。
煙道化学および不透明度メーター(cpacity meter )を測定する
ためにマススペクトルを用いて、乳化ピッチの燃焼特性が過剰酸素含有の関数と
して字足化された。異なる燃料予熱温度、周囲温度または20’C(68°F)
および60℃(140″F)を用いて行なわれた二つの試験の一連からの関連デ
ータを、第11図および第12図にグラフ的に示す。−酸化炭素対過剰空気百分
率曲線は、予熱燃料に関して左ヘシフトすることを示す。これは、良好、な燃焼
および低い過剰空気レベルを用いる能力を示す。改良は、著しく低い燃料粘度と
ともにより細霧化された燃料液体粒度分布の結果であるためと確信する。不透明
度対過剰空気グラフ(、第12図)も燃料予熱の利益をより顕著に示す。
高い燃料予熱、すなわち60’Cは、温水シェル型熱交換器を用いて成し遂げら
れる。
加えて、過剰酸素レベルの関数としての煙道ガス化学お者の試験の間集められた
データは、すなわち2つの燃料温度における各々のものは、炭素転換効率および
微粒子炭素温度の計算値とともに第42表に示す。
第42表
〃流出温度 4281 bs/hr 4521 bs/hr燃焼比 5.28
mmBtu/hr 5.61 mmBtu/br不要ガス濃度:
%N 2 73.4 73.1
%02 4.7 3.1
%CO212,513,8
χH208,28,8
% SO2(ppm) 235.0 260.0(lb/mmBtu) 0.5
8 0.58%Co (ppm) 19.5 25.5(lb/mmBtu)
0.021 0.025NO8(ppm) 45.0 65.0(Ib/mmB
tu) 0.08 0.10Wi粒子 0.068 lb/mmBtu 0.0
34 lb/mmBtu燃料灰 0.012 lb/mmBtu 0.012
lb/m’mBtu微粒子炭素 82% 65%
炭素添加効率 99.89〜99.92% 99.96〜99.97%予熱燃料
に関する微粒子放出率は、周囲温度のそれの半分である。すなわち各々0.03
4および0.0681bs/mmBtUであり、これはEPAによる微粒子放出
に対して認められた0 、101bs/mmBtuより両者とも十分に低い。集
められた微粒子物質は、非常に微細なグーフグレイ粒子から成る。燃料の0.0
12 lb/mmBtu灰分含有量が2つの試験のために微粒子放出率から除か
れた後、予熱および周囲処理に関する微粒子において各々65%および82%不
燃焼炭素が見い出された。炭素のこの量は、2つの試験に対して99.96〜9
9.97および99.89〜99.92%の炭素転換に相当する。
微粒子テストの間の302放出物は、燃料の硫黄含有間の関数である。260お
よび235ppmの放出物は予熱あよひ周囲温度燃料試験に関して、各々0 、
58 Ibs/mmBtuに該当することが計算された。測定および計算された
S02レベルは、非常にぴったりと一致する。
25.5および19.5ppmにおける試験に関して一酸化炭素は双方非常に低
い放出率である0、025および0゜0211bs/mmBtuに該当すること
が計算された。65および45DDmのNO2が0.10および0.081bs
/mmBtuに該当することが計算された。これらの放出率はEPAがル2めた
0 、 301bs/mmBtuよりかなり低い。要約すると、すべての放出物
はEPAによって設定された認定できる範囲中にある。試験データは、別個の粒
子として燃焼(Combustion and burn)の開孔化ピッチの小
球体が細霧化された燃料液体粒子から分離するという仮定を強力に支持する。
熱分解ピッチ高7スフフルテン含有を考慮すると、微粒子放出試験の結果は、全
く驚くものであった。微粒子試論が特に予熱燃料に対して、非常に低いという事
実は、乳化ピッチのf8霧化噴霧特性が燃焼効率を限定する有力な因子でないと
いう証拠をうらずけとなる。これらのデータは、予めまたは燃焼中のいずれかに
乳化ピッチ粒子が大部分かたまりにならないことを明確に提案した。煙道ガス−
酪化炭素レベルおよび不透明度において予熱する燃料の効果と一致して微粒子放
出割合は、1/2に低減し、また燃焼効率は、乳化燃料が60℃に予熱された特
約99.89〜99.92%から約99.96〜99.97%に増加した。
低燃焼率で行なわれた別1固の独立した燃焼の研究において、生ビッヂ、乳化ピ
ッチおよび重油(第6@油)の燃焼特性が比較された。予熱乳化ピッチに関する
微粒子放出率は、前に得られたそれらと類似していることが見い出された。比較
試験条件のもとて予熱乳化ピッチに関する微粒子放出率は、重油および加熱細霧
化生ピッチのそれらより各々1/2および1/6小さいことが決定された。結果
を第43表に示す。
第 43 表
酸素レベル 3% 02 1%02
ストレートピツチ340’F O,090,29第6号油180″F 0.10
−
250″’ F O,07−
乳化物A 210 ’ F O,05
乳化物B195°F 0.05 −
250 ’ F O,07
ここにおいて述べた本発明の多くの変更および変化が本発明の精神および範躊よ
り逸脱することなく可能であることは明白なことでみる。論述された特定の実施
態様は実施例としてのみ与えられるものであって、本発明は、特求の範囲に示さ
れる用aEによってのみ限定されるものである。
80 Go 40 20 0
!50bbl イX、ぞ1 タン2
枯 /L (Cρ)
粘fL (cp)
FIG、 7
ネm正書の削り訳文J是出書
(特許法第184条の7第1項)
1、国際出願番号 〆〆−りcrlダ2PCT/1Js86102123
2、弁開の名称
予め細霧化された燃料を利用する放出物の低減方法3、特許出願人
住 所 アメリカ合衆国 フロリダ州 32034、ファーナンデイナビーチス
イート 200フアースト コースト ハイウェイ 5400名 称 ペトロフ
ァーム ニーニスエイ、インコーホレーテッド国 籍 アメリカ合衆国
5、補正古の提出年月日
1987年2月23日
6、添付書類の目録
(1)補正書の翻訳文 1 通
δ丁正MFj求のか色囲
1、約20°△PI以下のAPIkF、重、122°Fて粘度約40,000セ
ンチポイズ、約50重量%以下のパラフィン含量、約15重量%以上の芳香族含
量および約50重量%以上のアスク1ルチン含量を有する炭化水素の燃焼の間:
(a)(i> r化水素:水容量比60:40から90:10を有しおよび
(ii)該炭化水素か主に直径約50μ以下の粒径を有する
該炭化水素を水−中一炭化水素エマルションに乳化し、(b)該水−中−炭化水
素エマルジョンを燃焼に先立ち予熱し、および
29.該炭化水素が残油である請求の範囲第1項に記載の方法。
3、該炭化水素がピッチでおる請求の範囲第1項に記載の方法。
4、約50重量%またはそれ以上のアスファルテン含量によって特徴ずけられる
炭化水素の燃焼の間:(aHi)炭化水素:水容量比60:40から90:10
を有し、かつ
(ii)該炭化水素か主に直径約50μまたはそれ以下の粒径を有する
該炭化水素を水−中一炭化水素エマルジョンに乳化し、(b)該水−中−炭化水
素エマルジョンを燃焼に先立ち予熱し、および
(C)該水−中−炭化水素エマルジョンを燃焼することfysら成る微粒子放出
物の低減方法。
5、熱分解ピッチ炭化水素の燃焼の間:(aHi)炭化水素:水容量比60:4
0から90:10を有しおよび
(ii)該炭化水素か主に直径約50μまたはそれ以下の粒径を有する
該炭化水素を水−中一炭化水素エマルジョンに乳化し、(b)該水−中−炭化水
素エマルションを・鷹焼に先立ち予熱し、および
(C)該水−中−炭化水素エマルジョンを燃焼することから成る微粒子放出物の
低減方法。
6、該水−中−炭化水素エマルジョンが70:30の炭化水素:水比を有する請
求の範囲第1項、第4項また(ま第5項に記載の方法。
7、該水−中−炭化水素エマルジョンが主に直径約20ミクロンまたはそれ以下
の粒径を有する請求の範囲第1項、第4項または第5項に記載の方法。
8、該水−中−炭化水素エマルジョンが燃焼に先立ち少なくとも約60’Cで予
熱される請求の範囲第1項、第4項または第5項に記載の方法。
9、該水−中−炭イヒ水素エマルジョンが約50mm%のポリ(オキシエチレン
ビオキシプロピレン)ブロック共重合体、一般式RC6H4(OC2H4)。O
H(式中、Rは約8〜約12の炭素原子を有するアルキル基を表わし、Xは約1
〜約2のアルキル基の数を表わし、そしてnは・・・)で表わされるエトキシ化
アルキルフェノールまたはエトキシ化アルキルフェノール類の混合物・・・an
求の範囲第1項、84項また゛は第5項に記載の方法。
国際調査報告
Claims (39)
- 1.約20°API以下のAPI比重、122°Fで粘度約40,000センチ ポイズ、約50重量%以下のパラフィン含量、約15重量%以上の芳香族含量お よび約50重量%以上のアスファルテン含量を有する炭化水素の燃焼の間: (a)(i)炭化水素:水容量比60:40から90:10を有しおよび (ii)該炭化水素か主に直径約50!以下の粒径を有する 該炭化水素を水−中−炭化水素エマルジョンに乳化し、(b)該水−中−炭化水 素エマルジョンを燃焼に先立ち予熱し、および (c)該水−中−炭化水素エマルジョンを燃焼することから成る微粒子放出物の 低減方法。
- 2.該炭化水素が残油である請求の範囲第1項に記載の方法。
- 3.該炭化水素がピッチである請求の範囲第1項に記載の方法。
- 4.約50重量%またはそれ以上のアスファルテン含量によって特徴ずけられる 炭化水素の燃焼の間:(a)(i)炭化水素:水容量比60:40から90:1 0を有し、かつ (ii)該炭化水素か主に直径約50!またはそれ以下の粒径を有する 該炭化水素を水−中−炭化水素エマルジョンに乳化し、(b)該水−中−炭化水 素エマルジョンを燃焼に先立ち予熱し、および (c)該水−中−炭化水素エマルジョンを燃焼することから成る微粒子放出物の 低減方法。
- 5.熱分解ピッチ炭化水素の燃焼の間:(a)(i)炭化水素:水容量比60: 40から90:10を有しおよび (ii)該炭化水素か主に直径約50!またはそれ以下の粒径を有する 該炭化水素を水−中−炭化水素エマルジョンに乳化し、(b)該水−中−炭化水 素エマルジョンを燃焼に先立ち予熱し、および (c)該水−中−炭化水素エマルジョンを燃焼することから成る微粒子放出物の 低減方法。
- 6.該水−中−炭化水素エマルジョンが70:30の炭化水素:水比を有する請 求の範囲第1項、第4項または第5項に記載の方法。
- 7.該水−中−炭化水素エマルジョンが主に直径約20ミクロンまたはそれ以下 の粒径を有する請求の範囲第1項、第4項または第5項に記載の方法。
- 8.該水−中−炭化水素エマルジョンが燃焼に先立ち少なくとも約60℃で予熱 される請求の範囲第1項、第4項または第5項に記載の方法。
- 9.該水−中−炭化水素エマルジョンが約50重量%のポリ(オキシエチレン− オキシプロピレン)ブロック共重合体、一般式RxC6H4(OC2H4)nO H(式中、Rは約8〜約12の炭素原子を有するアルキル基を表わし、xは約1 〜約2のアルキル基の数を表わし、そしてnは約1〜約150の範囲であるエト キシ基の数である。)で表わされるエトキシ化アルキルフェノールまたはエトキ シ化アルキルフェノール類の混合物および10重量%の界面活性高分子性安定剤 から成る界面活性剤パッケージを用いて形成される請求の範囲第1項、第4項ま たは第5項に記載の方法。
- 10.該界面活性剤パッケージ中の該界面活性高分子性安定剤がリグニンである 請求の範囲第9項に記載の方法。
- 11.該界面活性剤パッケージ中の該界面活性高分子性安定剤が約500から約 2000ダルトンの分子量を有するスルホン化フユーノルホルムアルデヒド重合 体である請求の範囲第9項に記載の方法。
- 12.該水−中−炭化水素エマルジョンが約50重量%のポリ(オキシエチレン −コー−オキシプロピレン)ブロック共重合体、約20重量%の約150エトキ シ基を有するエトキシ化ジノニルフェノール、約20重量%の約40エトキシ基 を有するエトキシ化モノノニルフェールおよび約10重量%の変性リグニンから 成る界面活性剤パッケージを使用して形成される請求の範囲第1項、第4項また は第5項に記載の方法。
- 13.該水−中−炭化水素エマルジョンが約47.24重量%のポリ(オキシエ チレン−コー−オキシプロピレン)ブロック共重合体、約21.38重量%の約 150エトキシ基を有するエトキシ化ジノニルフェノール、約21.38重量% の約40エトキシ基を有するエトキシ化モノノニルフェールおよび約10重量% のクラフトプロセス−変性リグニンから成る界面活性剤パッケージを使用して形 成される請求の範囲第1項、第4項または第5項に記載の方法。
- 14.該界面活性剤が炭化水素を基準として約1/35から約1/450の処理 割合において使用される請求の範囲第9項に記載の方法。
- 15.該界面活性剤が炭化水素を基準として約1/35から約1/450の処理 割合において使用される請求の範囲第12項に記載の方法。
- 16.該界面活性剤が炭化水素を基準として約1/35から約1/450の処理 割合において使用される請求の範囲第13項に記載の方法。
- 17.該界面活性剤が炭化水素を基準として約1/250の処理割合において使 用される請求の範囲第13項に記載の方法。
- 18.レオロジー制御剤が該水−中−炭化水素エマルジョンの水性相に加えられ る請求の範囲第1項、第4項または第5項に記載の方法。
- 19.該レオロジー制御剤がキサンタンである請求の範囲第18項に記載の方法 。
- 20.該レオロジー制御剤が水性相の約15重量%で該水−中−炭化水素エマル ジョンの水性相に加えられるものである請求の範囲第18項に記載の方法。
- 21.該微粒子放出物が未乳化炭化水素の燃焼の間に形成される微粒子放出物と 比較して少なくとも約1/2低減される請求の範囲第1項、第4項または第5項 に記載の方法。
- 22.該微粒子放出物が未乳化炭化水素の燃焼の間に形成される微粒子放出物と 比較して少なくとも約1/2低減される請求の範囲第7項に記載の方法。
- 23.該微粒子放出物が未乳化炭化水素の燃焼の間に形成される微粒子放出物と 比較して少なくとも約1/5低減される請求の範囲第1項、第4項または第5項 に記載の方法。
- 24.該微粒子放出物が未乳化炭化水素の燃焼の間に形成される微粒子放出物と 比較して少なくとも約1/5低減される請求の範囲第7項に記載の方法。
- 25.水−中−ピッチの形態で熱分解ピッチを燃焼することから成る熱分解ピッ チに対する燃焼の間、微粒子放出を低減する方法において、該水−中−ピッチエ マルジョンが約70:30のピッチ対水比を有しかつ約50重量%のポリ(オキ シエチレン−コー−オキシプロピレン)ブロック共重合体、約20重量%の約1 50エトキシ基を有するエトキシ化ジノニルフェノール、約20重量%の約40 エトキシ基を有するエトキシ化モノノニルフェールむよび約10重量%の変性リ グニンから成る界面活性剤パッケージで形成され、該界面活性剤パッケージがピ ッチを基準として約1/250の処理割合で使用される方法。
- 26.該水−中−ピッチエマルジョンにおける水性相が約0.15重量%キサン タンより成るものである請求の範囲第25項に記載の方法。
- 27.該水−中−ピッチエマルジョンが燃焼に先だって少なくとも約60℃まで に予熱される請求の範囲第25項に記載の方法。
- 28.該水−中−ピッチ中のピッチが主に直径20ミクロンまたはそれ以下の粒 径を有する請求の範囲第25項に記載の方法。
- 29.微粒子放出物が未乳化ピッチの燃焼の間に形成される微粒子放出物と比較 して少なくとも約1/2の低減である請求の範囲第25項に記載の方法。
- 30.微粒子放出物が未乳化ピッチの燃焼の間に形成される微粒子放出物と比較 して少なくとも約1/2の低減である請求の範囲第25項に記載の方法。
- 31.約50重量%のポリ(オキシエチレン−コー−オキシプロピレン)ブロッ ク共重合体、一般式RxC6H4(OC2H4)nOH(式中、Rは約8〜約1 2の炭素原子を有するアルキル基を表わし、xは約1〜約2のアルキル基の数を 表わし、そしてnは約1〜約150の範囲であるエトキシ基の数である。)で表 わされるエトキシ化アルキルフェノールまたはエトキシ化アルキルフェノール類 の混合物および10重量%の界面活性高分子性安定剤から成る界面活性剤パッケ ージ。
- 32.該界面活性高分子性安定剤が変性リグニンである請求の範囲第31項に記 載の界面活性剤パッケージ。
- 33.該界面活性高分子性安定剤が約500から約2000ダルトンの分子量を 有するスルホン化フユーノルホルムアルデヒド重合体である請求の範囲第31項 に記載の界面活性剤パッケージ。
- 34.約50重量%のポリ(オキシエチレン−コー−オキシプロピレン)ブロッ ク共重合体、約20重量%の約150エトキシ基を有するエトキシ化ジノニルフ ェノール、約20重量%の約40エトキシ基を有するエトキシ化モノノニルフェ ールおよび約10重量%の変性リグニンから成る界面活性剤パッケージ。
- 35.約47.24重量%のポリ(オキシエチレン−コー−オキシプロピレン) ブロック共重合体、約21.38重量%の約150エトキシ基を有するエトキシ 化ジノニルフェノール、約21.38重量%の約40エトキシ基を有するエトキ シ化モノノニルフェールおよび約10重量%のクラフトプロセス−変性リグニン から成る界面活性剤パッケージ。
- 36.約20°API以下のAPI比重、122°Fで約40,OOOセンチポ イズ以上の粘度、約50重量%以上のパラフィン含有および約15重量%以上の 芳香族含量を有する炭化水素を水性相中に、約50重量%のポリ(オキシエチレ ン−コー−オキシプロピレン)ブロック共重合体、約20重量%の約150エト キシ基を有するエトキシ化ジノニルフェノール、約20重量%の約40エトキシ 基を有するエトキシ化ジノニルフェノールおよび約10重量%の変成リグニンを 炭化水素を基準にして約1:35から約1:450重量比で使用して乳化させる ことによって形成される炭化水素:水容量比約60:40から約90:10を有 する水−中−炭化水素エマルジョンより成る予め細霧化された燃料。
- 37.約20°API以下のAPI比重、122°Fで約40,000センチポ イズ以上の粘度、約50重量%以上のパラフィン含有および約15重量%以上の 芳香族含量を有する炭化水素を水性相中に、約50重量%のポリ(オキシエチレ ン−コー−オキシプロピレン)ブロック共重合体、約20重量%の約150エト キシ基を有するエトキシ化ジノニルフェノール、約20重量%の約40エトキシ 基を有するエトキシ化ジノニルフェノールおよび約10重量%の変成リグニンを 炭化水素を基準にして約1:35から約1:450重量比で使用して乳化させる ことによって形成される炭化水素:水容量比約60:40から約90:10を有 する水−中−炭化水素エマルジョンより成る予め細霧化された燃料。
- 38.ピッチを水性相中に、約50重量%のポリ(オキシエチレン−コー−オキ シプロピレン)ブロック共重合体、約20重量%の約150エトキシ基を有する エトキシ化ジノニルフェノール、約20重量%の約40エトキシ基を有するエト キシ化ジノニルフェノールおよび約10重量%の変成リグニンを炭化水素を基準 にして約1:35から約1:450重量比で使用して乳化させることによって形 成される炭化水素:水容量比約60:40から約90:10を有する水−中−炭 化水素エマルジョンより成る予め細霧化された燃料。
- 39.ピッチを水性相中に、約47.24重量%のポリ(オキシエチレン−オキ シプロピレン)ブロック共重合体、約21.38重量%の約150エトキシ基を 有するエトキシ化ジノニルフェノール、約21.38重量%の約40エトキシ基 を有するエトキシ化ジノニルフェノールおよび約10重量%の変成リグニンを炭 化水素を基準にして約1:35から約1:450重量比で使用して乳化させるこ とによって形成される炭化水素:水容量比約60:40から約90:10を有す る水−中−ピッチエマルジョンより成る予め細霧化された燃料。
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