JPS638486A - 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　−
０ｉ１−　ＨｉＸｔｌｌｒｅ　）が実用段階にはいつで
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俳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ｍ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り、ま
た、ノニオン界面活性剤と水溶性ポリマーとを併用する
ことも行われている。しかし、いずれも流動性が不十分
であり実用性に欠け、また界面活性剤を使用すると、気
泡が生じやすくなったり、（ｑられた石炭−水スラリー
が経時的に増粘したりし、スラリーとしての物性上の問
題点があった。

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ず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
ラリーを容易に装造するための分散剤を提供するｂので
ある。

（問題点を解決するための手段Ｊ３よび作用）本発明は
、 一般式 （但し、式中Ｒ、Ｒ、Ｒはそれぞれ独 立に水素またはメチル基を示し、Ａ１は−ＣＨ２−１→
ＣＨ２＋−１−Ｇ−ＣＩ−＋２←または一〇（ＣＨ３）
　−を示し、Ａ２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、Ｒは炭素
数１〜３０のアルキル基、アルケニル基、アリール基、
７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（１）から選ばれる１種また
は２種以上と 一般式 （ただし、式中Ｒ５およびＲ６はそれぞれ独立に水素、
メチル基または−ｃｏｏｘを示し、且つＲ５およびＲ６
は同時に−ｃｏｏｘとなることはなく、Ｒ７は水素、メ
チル基または−ＣＨ２Ｃ００Ｘを示し、且つＲ７が一〇
　Ｈ２Ｃ００Ｘの場合にはＲおよびＲ６はそれぞれ独立
に水素またはメチル基であり、Ｘ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。）で表わされる不飽和カルボン酸系単旦体（Ｉ
Ｉ）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（ｎ）とのモル比が１＝４
から１：５００の範囲にあり、かつ該単量体（Ｉ）と該
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、
ｅ青膨、亜＃青膨、褐炭等の各種石炭で種類や産地にか
かわりなく、また水分含有量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
量％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重伍％であり、６０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、単量体（Ｉ）ｔｊよび単量体（］ＩＩを必
須成分とし、単量体（１）と単量体（ｆｆ）、！：（ｉ
’）−Ｅル比が１＝４から１：５００、より好ましくは
に２０〜１：２００の範囲にあり、かつ単量体（１）と
単ｍ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（Ｉ）は、前記一般式で表わされるものであり、
単量体（Ｉ）の例として【ま、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
和アルコール類あるいは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・ブチル塁・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・フエナントリル塁等のアリール基、ベンジル基・ｐ
−メチルペンシル基・フェニルプロピル基等のアリール
基を置ＳＷ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・チェニル基等の複素環式化合物よ
り誘導された右ｄ基などで置換した末端エーテル化合物
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、単量体（Ｉｆ）は、同じく前記一般式で表わされ
るものであり、単量体（Ｕ）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、シトラコン酸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Ｂｊ３、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（丁）と単量体（ｆｆ＞の使用割合は、モル比で
１：４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（ｆｆ）以外に、全
軍ｍ体中５０モル％未満の範囲で、これらの単ｍ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（メタ）アクリル酸メチルなどの（メタ）
アクリル酸アルキルエステル：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−スルホニデル（メタ）アクリレート、３−スルホ
プロピル（メタ）アクリレート、２−スルホプロピル（
メタ）アクリレート、４−スルホブチル（メタ）アクリ
レートなどの各種不飽和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　＋！Ｉｉ以上を用いる
ことができる。

これら単量体（１）及び単量体（Ｕ）と共重合可能な単
量体（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量に使用すると、得ら
れる共重合体の分散性能が低下する。また、単量体（Ｉ
）において、Ｒ４が水素の場合でも分散剤としての性能
は比較的滑れているが、この場合にはスラリー化する石
炭の種類が制限される欠点がある。

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合名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窓められ
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バーオキシト；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、その添加量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
地から微粉炭重塔（ドライベ−，ｌ　の０．０５〜２ｍ
５１％、好マシクハ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今市一度に
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、間泡剤、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訂細に説明するが、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ｍｍ部を表わす
ものとする。

実施例　１〜８ 第１表に示された単量体（Ｔ）、単量体（ＩＩ）および
必要により単量体（［）を、第１表に示された１ｆｆｉ
体組成くモル比）を用いて重合を行い、共重合体（１）
〜（８）の水溶液を得た。

実施例　９ 実施例１〜８で１７られた共重合体（１）〜（８）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７９％パスするように粉砕し
た石炭（ｉ８！肖炭）を空温にて撹拌しなから少δ）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（特殊鍬化Ｉ製）ＬＴ５００
０ＲＰＭ、３分間撹拌して石炭−水スラリーを調製した
。

１５Ｉ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表に示された単量体組成で得
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ｆｆ１２１５００）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 （江）　○　：１２　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およびＲ＾６はそれぞれ独立に水
   素、メチル基または−ＣＯＯＸを 示し、且つＲ＾５およびＲ＾６は同時に−ＣＯＯＸとな
   ることはなく、Ｒ＾７は水素、メチル基または−ＣＨ＿
   ２ＣＯＯＸを示し、且つＲ＾７が−ＣＨ＿２ＣＯＯＸの
   場合にはＲ＾５およびＲ＾６はそれぞれ独立に水素また
   はメチル基であり、Ｘ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。） で表わされる不飽和カルボン酸系単量体（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１：４から１：５
   ００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。