JPS636089A - 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−水スラリー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　−
Ｑｉｌ　−）ｆｉｘｔｕｒｅ　）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重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く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
ラリーを容易に製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 （但し、式中Ｒ、Ｒ、Ｒ３はそれぞれ独立に水素または
メチル基を示し、Ａ１は−ＣＨ２−１→（Ｈ２→−１−
（−ＣＨ２→−または−Ｃ（ＣＨ３）　　−を示し、Ａ
２は炭素数２〜４のアルキレン基を示し、ｎはＯまたは
平均で１〜１００の数であり、Ｒ４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
ル基を買換基としてもつアルキル基、環状アルキル基、
環状アルケニル基または複素環式化合物より誘導された
１価の有機基を示す。） で表わされる不飽和単惜体（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Ｒ５は水素またはメチル基を示し、２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）アクリ
レート系単ｍ体（Ｉｆ＞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（１）と該単量体（ｎ）
とのモル比が１＝２から１：５００の範囲にあり、かつ
該単量体（Ｉ）と該単量体１ｍ）の合計が全単量体中５
０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、無煙炭、
瀝青炭、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、また水分含有母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、２００
メツシュパス５０重量％以上、好ましくは７０〜８０重
ω％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重邑％であり、６０重
世％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、単量体（Ｉ）および単量体（Ｉ）を必須成
分とし、単量体（Ｉ）と単量体（ＩＩ）とのモル比が１
＝２から１：５００、より好ましくは１：５〜１：２０
０の範囲にあり、かつ単ｍ体（Ｉ）と単量体（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。

単量体（１）は、前記−般式で表わされる・ものであり
、単量体（Ｉ）の例としては、２−プロペン−１−オー
ル（アリルアルコール）、２−メチル−２−プロペン−
１−オール、２−ブテン−１−オール、３−メチル−３
−ブテン−１−オール、３−メチル−２−ブテン−１−
オール、２−メチル−３−ブテン−２−オール等の不飽
和アルコール類；それらの不飽和アルコール類１モルに
対して、エチレンオキシド、プロピレンオキシドおよび
／またはブチレンオキシドを１〜１００モル付加した化
合物；これらの不飽和アルコール類やアルキレンオキシ
ド付加化合物の末端ヒドロキシル基の水素を他の置換基
、たとえばメチル基・エチル基・ブチル基・ドデシル基
・プロペニル基等の炭素数１〜３０のアルキル基やアル
ケニル基、フェニル基・ｐ−メチルフェニル基・ノニル
フェニル基・クロルフェニル基・ナフチル基・アントリ
ル基・フエナントリル基等のアリール基、ベンジル基・
ｐ−メチルベンジル基・フェニルプロピル基等のアリー
ル基を置換基としてもつアルキル基、シクロヘキシル基
等の環状アルキル基、シクロペンテニル基等の環状アル
ケニル基、ピリジル基・チエニル基等の複素環式化合物
より誘導された有ａｍなどで置換した末端エーテル化合
物等をあげることができ、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ｍ体（ＩＦ）は、同じく前記−般式で表わされ
るものであり、単ｍ体（ＩＩ）の例としては、ホ プロピル（メタ）アクリレート、２−スループロパン−
２−イル（メタ）アクリレート、４−スルホブチル（メ
タ）ア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種以上を用
いることができる。

単量体（Ｉ）と単ｍ体（ＩＩ）の使用割合は、モル比で
１＝２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、分散性能に優れた共重合体
が得られない。

なお、これら単量体（Ｉ）と単量体（Ｉ）以外に、全単
聞体中５０モル％未満の範囲で、これらの単量体と共重
合可能な単量体（ＩＩＩ）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、シトラコン酸、マレイン酸、フマル酸並びに
これらの酸の一価金属塩、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などの単量体（Ｉ）以外の各種
不飽和スルホン酸並びにそれらの−価金ｊ！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
どの各種（メタ）アクリルアミド；スチレン、ｐ−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（Ｉｆ）と共重合可能な
単是体（ＩＩＩ）の使用量は全単量体中５０モル％未満
の範囲であり、この範囲を超えて多凸に使用すると、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量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ｍ体および１ｑ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酸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９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、共重合体の分子量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すれ
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ｍは特に限定されるも
のではなく、広い添加量範囲で有効であるが、経済的見
地から微粉炭量ｆｆ１（ドライベース）の０．０５〜２
重凹％、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扮を全量−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、スラリー化装置としては石炭を
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、安定剤、粉砕助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ａ
ｍ度石炭−水スラリーを応用すれば、石炭のバイブライ
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
きく貢獣できるものである。

（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、病中特にことわりのない限り部はｉｌ１部を表わ
すものとする。

実施例　１〜１０ 第１表に示された単量体（■）、単量体（Ｉ［）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（モル比）を用いて重合を行い、共重合体（１）
〜（１０）の水溶液を得た。

実施例　１１ 実施例１〜１０で得られた共重合体（１）〜（１０）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７６％バスするように粉砕
した石炭（瀝青炭）を室温にて撹拌しながら９缶ずつ加
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、第１表に示された単ｍ体組成で得
られた比較共重合体（１）〜（３）、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（平均分子団２１５００＞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）○：良好 ×：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▼ （但し、式中Ｒ＾１、Ｒ＾２、Ｒ＾３はそれぞれ独立に
   水素またはメチル基を示し、Ａ＾１は−ＣＨ＿２−、−
   （ＣＨ＿２）＿２−、−（ＣＨ＿２）＿３−または−Ｃ
   （ＣＨ＿３）＿２−を示し、Ａ＾２は炭素数２〜４のア
   ルキレン基を示し、ｎは０または平均で１〜１００の数
   であり、 Ｒ＾４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、環状アルケニル基または複素
   環式化合物より誘導された１価の有機基を示す。）で表
   わされる不飽和単量体（ I ）から選ばれる１種または
   ２種以上と 一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （ただし、式中Ｒ＾５は水素またはメチル基を示し、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）アクリレート系単
   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１：２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。