JPS58111893A - 高濃度石炭−水スラリ−用減粘剤 - 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】 本発明は石炭−水スラリー用減粘剤に関する。

さらに詳しくは、微粉炭を水に分散させ、ポンプ輸送が
可能な高濃度石炭−水スラリーを提供するための減粘剤
に関する。

近年石油資源の枯渇により、石炭の利用が再認識され、
その利用法が種々検討されている。ところが石炭は石油
と異なり、固体であるためポンプ輸送ができない。その
ため石炭を粉体化−して水中に分散し、水スラリーにす
る方法が種々検討されている。しかしながらこの方法は
現技術では、石炭濃度を上げていくと著しく増粘し、流
動性がなくなるため、ポンプ輸送が困難になってくる。

一方石炭一度を下げると輸送効率が低下し、さらＧこ燃
焼１１１に脱水工程が必要となってきて、費用がかかる
ため実用的でない。

本発明者らは先に、ポリエーテル類を用いて石炭を油中
に安定分散させることに成功し特許出願中である。特開
昭５４−５２１０５．同５４−５２１０６、同５４−５
３１０５．同５４−’５３１０６、同５４−５３１０７
．同５４−５３１０８゜同５４−５３１０９．同５４−
６５７０８．同５４−６５７０９．同５４−１１１５０
６．’同５５−１５２７８９参照。しかしながらこれら
は石炭を油中に安定分散させるものであり、石炭−水ス
ラリーに用いるものでない。：”１′ 特開昭５６−６２５３８には微粉末を低濃度で水に安定
分散させる薬剤が記載されているが、高濃度石炭−水ス
ラリーの減粘剤とは目的を異にするものである。

本発明者らは、高濃度の石炭−水スラリーを流動化し、
ポンプ輸送を可能にする石炭−水スラリー用減粘剤につ
いて鋭意研究し、少量の添加で、石炭−水スラリーの粘
度を著しく減少し、雪のため高濃度の石炭縮度において
もポンプ輸送が可能な石炭−基スラリーを提供する減粘
剤の開光に成功した。

本発明の庫粘剤を用いると、少量の水で石炭を流動化で
きるため、ポンプ輸送を可能にすることは勿論、そのま
＼の状態でボイラー燃焼ができ、燃焼前の脱水工程をも
省くことができる。本発明の減粘剤の使用により、石炭
の取り扱いは非常に簡便になり、その利用用途は大きく
広がる。

石炭−水スラリーに使用される石炭は無煙炭、瀝青炭、
亜瀝青炭、褐炭、またはそれらをクリーン化したものな
ど、・どのような石炭であってもよい。また水スラリー
中の石炭粒度も粉末であればどのような粒度であっても
よいが、現在火力発電所で燃焼される微粉炭は２００メ
ツシュア０％パス以上のものであるから、この粒度が微
粉炭の粒度の目安である。しかし本発明の減粘剤は粒度
によって影響されるものではなく、どのような粒径の石
炭粉末に対してもすぐれた効果を発揮する。

またクリーン化した石炭は石炭中より無機物、例えば灰
およびイオウなどを除去したものである。

石炭をクリーン化する方法としては、例えば重液分離法
、Ｏｉｌ　Ａｇｇｌａｎｅｒａｔｉｏｎ　　法（以下Ｏ
Ａ法という）、浮遊選炭法などがある。しかしながらこ
れら以外の方法でもよく特に限定するものではない。

ＯＡ法について記載すると、石炭を乾式あるいは湿式で
粉砕した後、水スラリーを調整し、適駄の油を添加する
か、あらかじめ石炭に油をコートした後、水スラリーを
調整し、攪拌することにより石炭の有機分と無機物との
油および水に対する濡れの差を利用して選択的に石炭の
有機分を濡らす油をバインダーにして石炭有機分の凝集
を起させる。一方無機物は油との親和力が弱いため、水
中に遊離するので、凝集した石炭の水分離を行なえば同
時に無機物を除去することができる方法である。ＯＡ法
の石炭−水スラリー中の石炭濃度は通常１０〜６５重量
％である。

ＯＡ法において用いる油は原油あるいは原油から得られ
る各種留分、例えば灯油、軽油、Ａ重油、３重泊、Ｃ重
油などや、タールまたは頁岩油またはエチレン分解残油
または各種配合油など一般に燃料として用いられる油や
、潤滑油、洗浄油などのｔ重油である。またベンゼン、
トルエン、キシレン、動植物油なと水に不溶の油も用い
ら１するが中でもＣ重油、タール残渣油などの重質油類
は安価であるため特に好ましい。この油は無機物除去処
理をしようとする石炭−水スラリー中の石炭に対して一
般に３０重量％以下の蓋で充分である。

また浮遊選炭法は既存の選炭法で微粉炭−水スラリー中
に極く少量の油を加え攪拌することにより泡立たせて、
７０スを生成させる。本方法もＯＡ法同様、石炭の有機
分が７０ス油膜に付着するが、無機物は水中に遊離し、
石炭有機分と分離することができる方法である。

浮遊選炭法において用いる油は、タービネオイル、ター
ル、へ重油、６重泊、軽油、灯油である。

Ｌ配力法により数１０重量％以上の無機物が石炭より除
去されるのが一般的である。

このようにしてクリーン化した石炭を使用すればクリー
ン化していない石炭にくらべて本発明の減粘剤の効果は
著しく優れ、数ポイント高濃度の石炭−水スラリーを得
ることができる。さらに、クリーン化した石炭を用いた
場合、本効果以外にも燃焼時のボイラー腐蝕が抑制され
、灰の除去設備、脱硫設備への負担が軽減される等のメ
リットが非常に大きい。

本発明の石炭−水スラリー用減粘剤は、分子内に活性水
素を１個以上、好ましくは３個以上、さらに好ましくは
５個以上有するアミン、およびそれらの誘導体を出発物
質として、これにアルキレンオキシドを付加し、その分
子３１ｉｏｏｏないし１０万であるポリエーテル化合物
、または該ポリエーテル化合物の末端水酸基を各種反応
させた誘導体を含有することを特徴とする。

出発物質を例示すれば次のようなものがある。

活性水素１個を有するアミン類、例えばジメチルアミン
、Ｎ−メチルラウリルシアミン等、活性水素２個を有す
るアミン類、例えばメチルアミン、エチルアミン、プロ
ピルアミン、ブチルアミン、アリルアミン、アミルアミ
ン、オクチルアミン、デシルアミン、ラウリルアミン、
テトラデシルアミン、ペンタデシルアミン、オフタテシ
ルアミン、牛脂アルキルアミン、ヤシアルキルアミン、
アニリン、ｐ−）ルイジン、ｍ　　）ルイジン、ニトロ
アニリン、ベンジルアミン、クロルアニリン、ｐ−ドデ
シルベンジルアミン、シクロヘキシルアミン等、活性水
素を３個有するアミン、例えばアンモニア、牛脂プロピ
レンジアミン等、活性水素ヲ４個有するアミン、例えば
エチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメ
チレンジアミン、フェニレンジアミン、ベンジジン、シ
クロヘキシルジアミン等、活性水素を５個以上有するア
ミン、た２個以上の活性水素を有するアミンの部分アミ
ド等の各種誘導体であっても、１個以上の活性水素が残
っていれば用いることができる。

本発明の減粘剤はこれらの出発物質にアルキレンオキシ
ドを付加し、その分子縁が１ｏｏｏないしｌＯ万である
ポリエーテル化合物または該ポリエーテル化合物の末端
水酸基を各梗反応させた誘導体であるが、とりわけ分子
（１ｔが１００００ないし１０万にしたものがより有効
である。

アルキレンオキシドとしては、エチレンオキシド、プロ
ピレンオキシド、ブチレンオキシドなどが使用され、こ
れらは単独であっても、２種以上であってもよく、２種
以上の場合その配列はブロック重合型またはランダム重
合型のいずれでもよいが、ブロック重合型が一般的であ
る。特にアルキレンオキシドとしてエチレンオキシドを
含み、その含有率が全アルキレンオキシドの１０ないし
９５重社％、好ましくは６０ないし９０重量％であるポ
リエーテル化合物、または該ポリエーテル化合物の末端
水酸基を各種反応させた誘導体が優れた効果を発揮する
。

また上記ポリエーテル化合物の末端水酸基を各種反応さ
せた゛誘導体も有効である。例えば下記のものを挙げる
ことができる。

ｌ）有機酸や無機酸と反応したエステル化物。

２）ハロゲン化水素やハロゲン化リンとの反応で水酸基
がハロゲン置換されたもの。

３）酸化反応により生成したアルデヒドやカルボン酸。

４）水酸基、とモノイソシアネートとの反応生成物。

しかし本発明は上記例によって限定されるものではない 本発明の減粘剤が優れた効果を発揮する理由は、その特
殊構造により粒子表面に強固に吸着した後、多数のエー
テル結合が周囲の水を水和して、この水を潤滑油的作用
を有する構造にかえるため、石炭粒子は一次粒子として
安定し、流動性が向上するものと思われる。同時に著し
い粘度低下を起すのである。

また脱灰等のクリーン化した石炭を使用すればさらにそ
の効果が上昇するのは、脱灰することによって親水性が
大きく微粒子でその表面積が太きい灰が除去されること
により有機性が向上した石炭表面に、本発明の減粘剤が
効果的に作用するためであり、それによって石炭濃度の
上昇をはかることができる。

か＼る本発明の減粘剤は、石炭−水スラリーに対して０
．Ｏ１〜５．０重量％、好ましくは０．０３〜２．０重
置％添加することによりすぐれた効果を発挿する。石炭
−水スラリーの流動性の限界は石炭の種類や粒度によっ
て異なるが、一般に減粘剤を添加しなければ石炭濃度が
５０重量％前後で流動性がなくなるが、本発明の減粘剤
を添加すれば著しく粘度が低下するため、石炭濃度が６
１重量％以上、特に７０重量％以上においても流動性を
有するものである。さらにクリーン化した石炭を用いた
場合は石炭濃度がさらに数ポイント、一般的には３〜ｌ
Ｏポイント上昇する。

本発明の減粘剤は、他゛の界面活性剤と併用して使用す
ることもできる。

石炭−水スラリーの製造方法および減粘剤の添加方法に
関しては、石炭をあらかじめ乾式で粉砕した後減粘剤を
水溶液中に混合する方法や、石炭−水スラリーをつくっ
た後減粘剤を添加する方法や、ミル中へ石炭、水、減粘
剤を加え、石炭を粉砕しながら混合する方法や、それぞ
れの方法において、石炭の代わりにクリーン化した石炭
を用いて混合する方法等任意の方法が実施できる。

本発明の減粘剤は、石炭を水中に安定に分散する効果も
すぐれており、長期間、例えば１ケ月間静置しても水分
離を生ぜず、均質な石炭−水スラリーを保持している。

このように本発明の減粘剤は、石炭−水スラリーに対し
て０．Ｏ１〜５．０重量％、好ましくは０．０３〜２０
重量％添加するだけで、石炭−水スラリーの粘度を著し
く減少せしめ、しかも高沸゛度でポンプ輸送が可能な石
炭−水スラリーをつくることができる。

以下に実施例を示す。実施例中％は重量による。

実施例１ 所定量の第１表に示す減粘剤を溶解した水溶液に、２０
０メツシュ８０％パスまで粉砕した石炭を室温にてかき
まぜながら加え、所定濃度の石炭−水スラリーを調整す
る。このスラリーの粘度を２５゛Ｃにて測定し、また流
動性を観察する。さら←このスラリーを１ケ月間静置し
た後、水の分離状態を測定する。試験結果を第２表に示
す。

第２表に示すとおり、本発明の減粘剤を添加すると石炭
濃度７２〜７７％においても粘度は１１００〜３０００
　ｃｐであり、極めて流動性が良好である。これに対し
一般のアニオン界面活性剤を添加したり、減粘剤無添加
の場合は、石炭濃度５０％において粘度が２００００　
ｃｐ以上になり、全く流動しない。

本発明の減粘剤は石炭−水スラリーの粘度を著しく減少
せしめ、高濃度の石炭−水スラリーを可能にするととも
に、石炭−水スラリーの安定性をも著しく改良し、１ケ
月間以上静置しても、石炭沈降は生ぜず、また水の分離
も全く生じない。

実施例２ クリーン化した石炭を使用して実施例１と同様に、所定
濃度のクリーン化石炭−水スラリーを調整する。石炭粒
度は２００メツシュ８０％バスのものである。このスラ
リーの粘度を２５°（゛にて測定し、また流動性をも観
察する。このスラリーを１ケ月間静置した後、水の分離
状態を測定する。

試験に用いた本発明の減粘°剤は第１表に示すとおりで
ある。試験結果を第３表に示す。

第３表に示すとおり、クリーン化石炭−水スラリーに本
発明の減粘剤を添加すると、石炭濃度７６〜８０％でも
粘度が１３００〜２５００ｃｐであり、極めて流動性が
良好である。一方本発明以外の減粘剤を添加したり、減
粘剤無添加の場合は石炭濃度５０％において粘度が２０
０００　ｃｐ以上になり、全く流動しない。

（以下余白）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）石炭−水スラリーの粘度を低下させ、流動性を向
   ｌさせるために用いる高濃度石炭−水スラリー用減粘剤
   であって、分子内に活性水素を１個以上。 好ましくは３個以上、さらに好ましくは５個以−Ｆ有す
   るアミンおよびそれらの誘導体を出発物質として、これ
   にアルキレンオキシドを付加し、その分子［１０００な
   いし１０万であるポリエーテル化合物または該ポリエー
   テル化合物の末端水酸基を各種反応させた誘導体を必須
   成分として含有することを特徴とする石炭−水スラリー
   用減粘剤。
2. （２）前記ポリエーテル化合物の分子量が１００００な
   いしｌＯ万である特許請求の範囲第１項の石炭−水スラ
   リー用減粘剤。
3. （３）　　アルキレンオキシドとしてエチレンオキシド
   を含み、その含有率が全アルキレンオキシドの１０ない
   し９５重量％、好ましくは６０ないし９０重量％である
   特許請求の範囲第１項または第２項の石炭−水スラリー
   用減粘剤。
4. （４）石炭濃度が６１重量％以上、好ましくは７０重量
   ％以上の石炭−水スラリーに用いるための特許請求の範
   囲第１項ないし第３項のいずれかの石炭−水スラリー用
   減粘剤。
5. （５）　　石炭がクリーン化した石炭である特許請求の
   範囲第１項ないし第４項のいずｔｌかの石炭−水スラリ
   ー用減粘剤。