JPH0770574A

JPH0770574A - 重質油エマルジョン燃料組成物およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0770574A
Application number: JP21965793A
Authority: JP
Inventors: Chuichi Yamashita; 忠一山下; Masanori Iizuka; 正則飯塚; Takao Taniguchi; 高雄谷口; Kazuo Isobe; 和雄磯部; Sayuri Tamaoki; さゆり玉置
Original assignee: Kao Corp; Nippon Oil Corp
Current assignee: Kao Corp; Eneos Corp
Priority date: 1993-09-03
Filing date: 1993-09-03
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【構成】 (a)高粘度重質油を粘度調整材により粘度を
調整した重質油、 (b)水および (c)界面活性剤を必須成
分とするエマルジョン燃料において、(a) ：(b) ＝60〜
90：10〜40（重量比）であり、かつ (c)は (a)＋(b) に
対して0.1 〜５重量％となる組成を有する重質油エマル
ジョン燃料組成物およびその製造法。【効果】従来エネルギー源として有効に利用されてい
なかったビチューメンやアスファルト等の重質油を、重
油代替燃料として使用可能ならしめ、しかも、その貯蔵
安定性を改良し、更に汎用性を高めた画期的なエマルジ
ョン燃料である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は重質油エマルジョン燃料
組成物およびその製造方法に関する。更に詳しくは、高
粘度重質油を粘度調整材により粘度を調整した重質油、
水および界面活性剤からなる重質油のエマルジョン組成
物で、貯蔵安定性に優れ、且つ燃焼性の良好な燃料を提
供する重質油エマルジョン燃料組成物およびその製造法
に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
エネルギー源として最も多量に使用されてきた石油が、
その埋蔵量の限界やそれに伴う価格の高騰が起こってお
り、石油代替エネルギーの開発が要請されている。この
ような背景から、新たな化石資源として、オイルサンド
やビチューメン、更に石油の蒸留残渣やアスファルト等
の重質油の燃料化が検討されている。

【０００３】しかしながら、これらの重質油は通常減圧
蒸留残分である 420〜450 ℃以上の重質留分を約60〜70
％以上含有する油状物質で、そのままでは流動しない
か、又は数万センチポイズ以上の高粘性を有している。
そのため、燃料として使用するには、 280〜300 ℃など
の高温にしないとハンドリングや霧化などで問題があ
り、又、燃焼ボイラーの配管などの閉塞トラブルを起こ
しやすく、極めて使用しにくい燃料である。

【０００４】この欠点を解決すべく、特開昭63−501578
号公報や特開平３−97788 号公報が知られているが、こ
れらのエマルジョン燃料では高価な界面活性剤の多量使
用が不可欠であり、燃料としてのコストパフォーマンス
に問題があり、実用性に乏しく、貯蔵安定性や燃焼性に
も問題があり、満足すべきエマルジョンとは言えない。

【０００５】また、一般に重質油といっても多種多様で
あり、例えば石油精製での製造過程で得られる減圧残油
の場合でも、原油の種類や蒸留度合の違いなどにより性
状は大きく異なり、これらを原料として性状の一定な重
質油エマルジョン燃料を得ようとすると、一定の乳化条
件では困難であり、貯蔵安定性の優れた一定の重質油エ
マルジョン燃料を得ることができないのが現状である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は鋭意
研究の結果、重質油の粘度に着目し、重質油自体の粘度
を制御することにより安定性の優れた重質油エマルジョ
ン燃料を開発した。

【０００７】即ち本発明は、高粘度重質油を粘度調整材
により粘度を調整した重質油（以下、調合油と称す）を
含有することを特徴とする重質油／水エマルジョン燃料
組成物並びにその製造方法に関するものであり、更に詳
しくは (a)調合油、 (b)水および (c)界面活性剤を必須
成分とするエマルジョン燃料であって、 (a)：(b) ＝60
〜90：10〜40（重量比）であり、かつ(c) は (a)＋(b)
に対して 0.1〜５重量％となる組成を有する重質油エマ
ルジョン燃料組成物および高粘度重質油と粘度調整材と
を予め混合し、所定粘度にした後、界面活性剤および水
と混合する事によって得られる重質油エマルジョン燃料
組成物の製造方法に関するものである。

【０００８】本発明の重質油エマルジョン燃料組成物は
重質油の濃度が極めて高濃度であるにもかかわらず、水
に比較的近い粘度を示し流動性に優れ、常温〜90℃の温
度で十分な霧化が可能で、ハンドリング性に優れる燃料
であり、且つ長期間貯蔵してもエマルジョンの分離や分
解の起きない極めて安定性に優れた燃料組成物を与える
ものである。

【０００９】本発明において長期安定性の優れた重質油
エマルジョン燃料を容易に得ることのできる特色は次の
ことによる。

【００１０】一般に重質油といっても多岐にわたり、例
えば重質油で定義される石油精製の製造過程で得られる
減圧残油を一例にとっても、用いた原油の種類や軽質分
を採取する際の蒸留温度（カット温度）の違いにより、
その粘度は大きく異なってくる。この粘度の値が大きく
異なる重質油を用いてエマルジョン燃料を製造しようと
すると、乳化エネルギーをその都度その原料粘度に合っ
たものに設定し、また乳化剤も選定する必要がある。し
かし、工業的にエマルジョン燃料を大量に製造する際に
は、原料油の粘度によって乳化条件や処方を変更してい
たのでは製造工程が煩雑になるばかりではなく、得られ
る製品も一定とはならず、真に安定性の優れたエマルジ
ョンを得ることは困難である。

【００１１】そこで本発明者等は重質油の粘度に着目
し、高粘度重質油に予め重質油の粘度を一定とするため
の粘度調整材を添加することにより、原料油としての重
質油の粘度を一定にし、これを用い乳化することによ
り、界面活性剤の低い添加量でも、安定性の優れた性状
の一定なエマルジョン燃料が容易に得られるものと推定
した。

【００１２】本発明における高粘度重質油の粘度調整材
とは、石油精製等の工程から得られる留出油等の低粘度
油で、これを高粘度重質油に加えることにより、高粘度
重質油の粘度を所定の粘度に調整できるもので、さらに
混合後に性状の変化がなく、且つ分離が生じないもので
あればよく、一例を示せば、下記の油が含まれる。

【００１３】(1) 石油精製における蒸留工程で得られる
留出油。 (2) 石油精製の接触分解、水素化分解ならびに熱分解等
の分解処理工程で得られる留出油。 (3) 石油精製の潤滑油精製、溶剤精製等の溶剤抽出工程
から得られる留出油。 (4) 製油所のタンク開放点検時等で排出される廃油なら
びにガソリンスタンド等から排出される廃油等の産業廃
棄物油。 (5) ナフサ、ブタン等を水蒸気分解した際に得られる留
出油。

【００１４】高粘度重質油に添加する粘度調整材の配合
比率は、その高粘度重質油の粘度を所定の粘度に調整で
きる範囲であるならば良く、高粘度重質油・粘度調整材
の重量比は１〜99：１〜99が可能で、好ましくは高粘度
重質油：粘度調整材の重量比は40〜99：１〜60であり、
原料油である高粘度重質油の粘度、粘度調整材の粘度、
ならびに目標調整粘度の値によって自動的に決定され
る。

【００１５】本発明における高粘度重質油の粘度は重質
油であれば特にこだわらないが、２万cSt(50℃）以上で
あれば本発明の効果が顕著に得られる。中でも好ましく
は、５万〜 500万cSt(50℃）である。 500万cSt(50℃）
を越えるともはやエマルジョン化するために相当加熱す
る必要があり、事実上困難である。

【００１６】本発明における高粘度重質油を粘度調整材
により調整した粘度範囲は 500〜30万cSt(50℃) が好ま
しく、さらに1000〜20万cSt(50℃) が好ましい。500cSt
(50℃) 未満であると重油と同様の粘度であり、本発明
におけるエマルジョン燃料化の必要がなくなる。また、
30万cSt(50℃) を越えると、界面活性剤の添加量が多く
必要になるので好ましくない。

【００１７】本発明における粘度調整材の配合方法はエ
マルジョン製造前に高粘度重質油と粘度調整材とを予め
混合し、所定の粘度に高粘度重質油を調整するものであ
り、その混合方法はタンク等の容器でブレンドする方法
と、高粘度重質油と粘度調整材をラインミキサー等を用
いてエマルジョンの製造直前に配管ラインを用いてブレ
ンドする方法とがある。

【００１８】高粘度重質油と粘度調整材とを予め混合す
る事により水や界面活性剤との均一混合における混合エ
ネルギーが低減できるものと考えられる。

【００１９】本発明におけるエマルジョン燃料組成物の
(a)調合油と (b)水との重量比は60：40〜90：10、好ま
しくは70：30〜85：15である。これは油分の割合が低過
ぎると発熱量が低下すると共に、場合によっては直接燃
焼が困難になり、逆に、油分の割合が高過ぎるとエマル
ジョンの粘度が高くなり、流動性が低下すると共に、貯
蔵中に粒子の合一や凝集が起こり、貯蔵安定性が低下す
る。

【００２０】本発明における界面活性剤としては、ノニ
オン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、カチオン性
界面活性剤及び両性界面活性剤のうちから選ばれる１種
又は２種以上を使用する。使用し得る界面活性剤として
は下記のものが挙げられる。

【００２１】＜ノニオン性界面活性剤＞（ｉ）フェノール、クレゾール、ブチルフェノール、ノ
ニルフェノール、ジノニルフェノール、ドデシルフェノ
ール、パラクミルフェノール、ビスフェノールAなどの
フェノール性水酸基を有する化合物のアルキレンオキシ
ド付加物。（ii）アルキルフェノール、フェノール、メタクレゾー
ル、スチレン化フェノール、ベンジル化フェノールなど
のフェノール性水酸基を有する化合物のホルムアルデヒ
ド縮合物のアルキレンオキシド付加物。縮合度の平均は
1.2 〜100 、好ましくは２〜20である。（iii)炭素数２〜50の一価の脂肪族アルコールのアルキ
レンオキシド付加物。（iv) 炭素数２〜50の一価の脂肪族アミンのアルキレン
オキシド付加物。（ｖ）アルキレンオキシドのブロック又はランダム付加
重合物。（vi）多価アルコールのアルキレンオキシド付加物。（vii)多価アルコールと炭素数８〜18の脂肪酸とのエス
テルのアルキレンオキシド付加物。 (viii)エチレンジアミン、テトラエチレンジアミン、ポ
リエチレンイミン（分子量 600〜１万) などの複数個の
活性水素を有する多価アミンのアルキレンオキシド付加
物。（ix) トリグリセライド型油脂１モルと、多価アルコー
ル及び／又は水0.1 〜５モルとの混合物に、アルキレン
オキシドを付加反応させた生成物。

【００２２】尚、上記(vi)、(vii) の多価アルコールと
しては、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタ
エリスリトール、ソルビトール、ショ糖、ポリグリセリ
ン、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プ
ロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等が例
示される。

【００２３】＜アニオン性界面活性剤＞（Ｉ) ナフタリン、アルキルナフタリン、アルキルフェ
ノール、アルキルベンゼンなどの芳香族環化合物のスル
ホン酸又はスルホン酸塩のホルムアルデヒド縮合物。好
ましくは、ホルムアルデヒドの平均縮合度は 1.2〜100
である。

【００２４】(II) リグニンスルホン酸、リグニンスル
ホン酸塩、その誘導体、リグニンスルホン酸とナフタリ
ン、アルキルナフタリンなどの芳香族化合物のスルホン
酸とのホルムアルデヒド縮合物及びその塩。好ましく
は、ホルムアルデヒドの平均縮合度は 1.2〜50である。

【００２５】(III)ポリスチレンスルホン酸又はその塩
及びスチレンスルホン酸と他の共重合性モノマーとの共
重合体とその塩。好ましくは、分子量は 500〜50万であ
る。

【００２６】(IV) ジシクロペンタジエンスルホン酸重
合物又はその塩。好ましくは、重合物の分子量は 500〜
50万である。

【００２７】(Ｖ) 無水マレイン酸又は／及び無水イタ
コン酸と他の共重合性モノマーとの共重合体とその酸及
び塩。好ましくは、分子量は 500〜50万である。

【００２８】(VI) 液状ポリブタジエンのマレイン化物
及びその塩。好ましくは、液状ポリブタジエンの分子量
は 500〜20万である。

【００２９】(VII)親水基を分子中に１個又は２個持
つ、次のアニオン界面活性剤。 (a) 炭素数４〜18のアルコールの硫酸エステル塩。 (b) 炭素数４〜18のアルカン、アルケン又は／及びアル
キルアリールスルホン酸又はその塩。 (c) 活性水素を分子中に１個以上持つ化合物のアルキレ
ンオキシド付加物の硫酸化物又はリン酸エステル化物及
びそれらの塩。 (d) 炭素数４〜22の飽和又は不飽和脂肪酸のエステルで
あるスルホコハク酸塩。 (e) アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸又はその
塩。アルキル基は炭素数８〜18のアルキル基である。 (f) ロジン酸又はその塩。ロジン酸と高級脂肪酸の混合
酸であるトール油混酸とその塩。 (g) 炭素数４〜18のアルカン又はアルケン脂肪酸とその
塩。 (h) 下記の一般式で表されるα−スルホ脂肪酸エステル
塩。

【００３０】

【化１】

【００３１】(但し、R₁は炭素数６〜22のアルキル基又
はアルケニル基、R₂は炭素数１〜22のアルキル基、M は
１価又は２価の金属原子、NH₄、有機アミン、n は１又
は２を表す。)尚、（Ｉ）〜 (VII)の化合物について、
塩としてはアンモニウム、モノエタノールアミン、ジエ
タノールアミン、トリエタノールアミン、トリエチルア
ミンなどの低級アミン、ナトリウム、カリウム、マグネ
シウム、カルシウムなどのアルカリ金属又はアルカリ土
類金属類である。

【００３２】＜カチオン性界面活性剤及び両性界面活性
剤＞（Ｉ）炭素数４〜18のアルキル又は／及びアルケニルア
ミンを無機酸又は有機酸で中和したアルキル又は／及び
アルケニルアミン塩。

【００３３】（II）下記式 (１) 〜（３) で表される第
４級アンモニウム塩。

【００３４】

【化２】

【００３５】

【化３】

【００３６】

【化４】

【００３７】（III)次式で表されるアルキルベタイン。

【００３８】

【化５】

【００３９】（IV) 次式で表されるアルキルアミンオキ
サイド。

【００４０】

【化６】

【００４１】（Ｖ）次式で表されるアルキルアラニン。

【００４２】

【化７】

【００４３】（VI）次式（４）又は（５）で表されるポ
リアミート。

【００４４】

【化８】

【００４５】（VII)次式 (６) 又は (７) で表されるポ
リアミン塩。

【００４６】RNHC₃H₆NHX' (６) RNH(C₃H₆NH)₂X' (７) （但し、R は前記と同じ意味を有し、X'は無機酸又は有
機酸である。）（VIII）次式で表されるイミダゾリン型両性界面活性
剤。

【００４７】

【化９】

【００４８】（IX）次式で表されるスルホベタイン型両
性界面活性剤。

【００４９】

【化１０】

【００５０】界面活性剤の使用量は、油分と水との混合
物に対して 0.1〜５重量％の範囲であり、好ましくは
0.1〜１重量％である。これより少ない使用量では油分
の乳化及び乳化安定性の発現が不充分であり、これより
多い使用量では不経済であるばかりでなく、乳化時の泡
立ちや粒径制御が困難となり好ましくない。

【００５１】本発明の重質油エマルジョン燃料組成物中
の水の配合量は重要であり、油分中の高粘度重質油の割
合によっても増減させる方が好ましい。つまり、油分中
の高粘度重質油の割合が多ければやや多めに、少なけれ
ばやや少なめに調整すると良い。

【００５２】本発明においては、必要に応じて更なる安
定性の向上を目的として、多価アルコール及び／又は高
分子安定剤の配合も可能である。多価アルコールとして
は、分子内に２個以上の水酸基を有し水に溶解するもの
であればよく、例えばグリセリン、ポリグリセリン、エ
チレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレ
ングリコール、プロピレングリコール、オリゴ糖、ソル
ビトール、グルコース等の単糖類及び多糖類である。多
価アルコールの配合量は油分と水との混合物に対して
0.1〜50重量％である。高分子安定剤としては表１に示
す分子量１万以上の各種水溶性高分子の配合が可能であ
り、配合量は油分と水との混合物に対して 0.005〜３重
量％である。

【００５３】

【表１】

【００５４】本発明で使用される高粘度重質油とは、常
温では流動性に乏しく高温に加熱しないと流動しない油
で、下記油が含まれる。

【００５５】(1) 石油系アスファルト類及びその油の混
合物 (2) 石油系アスファルト各種処理物、その中間製品、残
渣、及びそれらの混合物 (3) 常温で流動しない高流動点油 (4) 石油系タールピッチ及びその油混合物 (5) ビチューメン類、天然アスファルト、オリノコター
ルさらに限定するならば、常圧での沸点 340℃以上の成分
を90重量％以上含むものが好ましい。

【００５６】本発明における重質油エマルジョン燃料の
特徴は、前述のように原料重質油粘度を一定とすること
により、どのような重質油原料からも一定条件の乳化工
程で処理が可能で、さらに製品エマルジョン性状のバラ
ツキも無く、これにより貯蔵安定性の優れた重質油エマ
ルジョン燃料が得られることにある。また、合せて重質
油に軽質粘度調整材を添加することにより、従来の重質
エマルジョン燃料よりも燃焼性をも改善できる効果も持
っている。

【００５７】

【発明の効果】上述の如く、本発明によるエマルジョン
は従来エネルギー源として有効に利用されていなかった
ビチューメンやアスファルト等の重質油を重油代替燃料
として使用ならしめ、しかも、その貯蔵安定性の改良に
より、さらに汎用性を高めた画期的なエマルジョン燃料
である。

【００５８】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳述するが、本
発明はこれらによって何ら限定されるものではない。

【００５９】実施例１表２に示す重質油Ｂ〜Ｅを表３に示す粘度調整材によ
り、表４に示す調整比で粘度を調整した。

【００６０】

【表２】

【００６１】

【表３】

【００６２】

【表４】

【００６３】エマルジョン燃料の製造原料として以下の
ものを用いた。・粘度調整した調合油：表４に示す調合油Ｇ〜Ｒ (210
g）・水：イオン交換水（90g) ・界面活性剤：表５に示す処方Ａ〜Ｃ（１．８ｇ）

【００６４】

【表５】

【００６５】注）＊１花王（株）製、エマルゲン931 *2 花王（株）製、エマルゲン913 *3 花王（株）製、OSソープ *4 花王（株）製、エマルゲン430 *5 花王（株）製、ネオペレックスNo.25 *6 （株）クラレ製、PVA220。

【００６６】上記原料を計量し、80℃に加熱した後、特
殊機化工業（株）製のTKホモミキサー（低粘度攪拌翼
付）を用い、攪拌翼の回転数を10,000rpm 、攪拌時間を
３分間でエマルジョン燃料を製造した。製造後、20℃に
て24時間放置後、エマルジョン燃料の平均粒径、粘度、
貯蔵安定性を測定した。

【００６７】測定方法は下記の通りである。平均粒径；レーザー回折／散乱式粒度分布測定装置
((株）堀場製作所製、LA700)により測定し、平均粒径を
求めた。粘度(cSt) ；JIS K 2283-1983 により 100℃及び 140℃
の値を測定し、計算法により算出した。粘度(cps) ；東京計器製作所製Ｂ型粘度計（型式Ｂ
Ｍ）を用い、ローターNo.3を用い 60rpmにて、回転開始
１分後の値を測定した。安定性：沈降試験管(100cc) を用い、静置３ケ月後と６
ケ月後の状態を観察し、表面の水分離の有無と下層の粒
子沈降の有無で評価した。 ◎：水分離なし，沈降なし ○：水分離少しあり，沈降なし △：水分離あり，沈降少しあり ×：水分離あり，沈降あり。

【００６８】結果を表６の実験No.4〜15に示す。参考例
の実験No.1〜3 は粘度調整を必要としない重質油を用い
た例であり、比較例の実験No.16 〜21は高粘度重質油を
粘度調整なしで用いた例である。

【００６９】

【表６】

【００７０】本発明は比較例に比べて、界面活性剤の添
加量が 1/2と少量であるにもかかわらず、油滴の粒径が
極めて細かく、さらに６ヶ月の安定性も満足のいく性能
を示す極めて優れたエマルジョン燃料といえる。また、
参考例に比べて、粘度調整材により粘度を調整した効果
により、界面活性剤の添加量が少量であるにもかかわら
ず粒径、粘度、安定性において参考例とほぼ同一の優れ
た性能を示した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者谷口高雄和歌山市園部531−４ (72)発明者磯部和雄和歌山市弘西674−68 (72)発明者玉置さゆり和歌山市砂山南１−３−９

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高粘度重質油を粘度調整材により粘度を
調整した重質油を含有することを特徴とする重質油／水
エマルジョン燃料組成物。
【請求項２】 (a)高粘度重質油を粘度調整材により粘
度を調整した重質油、 (b)水及び (C)界面活性剤を必須
成分とするエマルジョン燃料であって、 (a)：(b) ＝60
〜90：10〜40（重量比）であり、かつ (c)は (a)＋(b)
に対して 0.1〜５重量％となる組成を有する重質油エマ
ルジョン燃料組成物。
【請求項３】高粘度重質油と粘度調整材とを予め混合
し、所定粘度にした後、界面活性剤および水と混合する
事によって得られる重質油エマルジョン燃料組成物の製
造方法。