(57)【要約】  本文書は、（ｉ）少なくとも約９０体積％の粒子が直径約２０ミクロン以下である微粒子形態である固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料と、（ｉｉ）固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料が、燃料油組成物の総質量に対して多くて約３０質量％の量で存在する液体燃料油と、を含む燃料油組成物に関する。本発明はさらに、この燃料油組成物を調製するプロセス、液体燃料油のグレードを変更する方法、および液体燃料油の引火点を調整する方法に関する。
2019513840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料油組成物において、
（ｉ）少なくとも約９０体積％の粒子が直径約２０ミクロン以下である粒状材料と、
（ｉｉ）前記粒状材料が、前記燃料油組成物の総質量に対して多くて約３０質量％の量で存在する液体燃料油であって、かつ、前記粒状材料が炭化水素質材料および炭素質材料からなる群から選択される前記液体燃料油と、
を含む燃料油組成物。
【請求項２】
前記粒状材料は石炭を含む請求項１に記載の燃料油組成物。
【請求項３】
前記石炭は硬炭、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、亜炭、またはこれらの組み合わせから選択される堆積鉱物由来の固体炭素質材料を含む請求項２に記載の燃料油組成物。
【請求項４】
前記石炭は極微粒炭である請求項２または３に記載の燃料油組成物。
【請求項５】
前記粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子が直径約２０ミクロン以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項６】
前記粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子が直径約１０ミクロン以下である請求項５に記載の燃料油組成物。
【請求項７】
前記粒状材料を形成する少なくとも９８体積％の粒子が直径約２０ミクロン以下である請求項５に記載の燃料油組成物。
【請求項８】
前記粒状材料は前記液体燃料油と混合される前に脱水される請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項９】
前記粒状材料は含水率約１５質量％未満である請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項１０】
前記粒状材料は含水率約５質量％未満である請求項９に記載の燃料油組成物。
【請求項１１】
前記粒状材料は含水率約２質量％未満である請求項１０に記載の燃料油組成物。
【請求項１２】
前記燃料油組成物の総含水率は５質量％未満である請求項１〜１１のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項１３】
前記燃料油組成物の総含水率は２質量％未満である請求項１２に記載の燃料油組成物。
【請求項１４】
前記粒状材料を、前記液体燃料油と混合する前に脱灰または脱塩に供する請求項１〜１３のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項１５】
前記粒状材料は、内在する灰分含有率が低い、脱水された超微粒炭調製物を含む請求項１〜１４のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項１６】
前記粒状材料の灰分含有率が約２０質量％未満である請求項１〜１５のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項１７】
前記粒状材料の灰分含有率が約１０質量％未満である請求項１６に記載の燃料油組成物。
【請求項１８】
前記粒状材料の灰分含有率が約５質量％未満である請求項１７に記載の燃料油組成物。
【請求項１９】
前記粒状材料の灰分含有率が約２質量％未満である請求項１８に記載の燃料油組成物。
【請求項２０】
前記粒状材料の灰分含有率が約１質量％未満である請求項１９に記載の燃料油組成物。
【請求項２１】
前記液体燃料油は、舶用ディーゼル、定置用途向けのディーゼル、定置用途向けの灯油、舶用バンカー油、残渣燃料油、および重質燃料油からなる群のうちの１種から選択される請求項１〜２０のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項２２】
前記液体燃料油は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格のうちの１つ以上に含まれる主な仕様パラメータに準拠する請求項１〜２１のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項２３】
前記燃料油組成物は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格のうちの１つ以上に含まれる主な仕様パラメータに準拠する請求項１〜２２のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項２４】
前記粒状材料が前記燃料油組成物の総質量に対して多くて約２０質量％の量で存在する請求項１〜２３のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項２５】
前記粒状材料が前記燃料油組成物の総質量に対して少なくとも約０．０１質量％の量で存在する請求項１〜２４のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項２６】
前記燃料油組成物は分散液形態の前記粒状材料を含む請求項１〜２５のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項２７】
前記分散液は少なくとも２４時間にわたって安定である請求項２６に記載の燃料油組成物。
【請求項２８】
前記燃料油組成物は分散剤添加物を含む請求項１〜２７のいずれか１項に記載の燃料油組成物。
【請求項２９】
材料中の少なくとも約９０体積％の粒子が直径約２０ミクロン以下である粒状材料と、前記粒状材料が燃料油組成物の総質量に対して多くて約３０質量％の量で存在する液体燃料油と、を混合することを含み、
前記粒状材料は炭化水素質材料および炭素質材料からなる群から選択される燃料油組成物の調製プロセス。
【請求項３０】
前記粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子が直径約２０ミクロン以下である請求項２９に記載のプロセス。
【請求項３１】
前記粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子が直径約１０ミクロン以下である請求項３０に記載のプロセス。
【請求項３２】
前記粒状材料を形成する少なくとも９８体積％の粒子が直径約２０ミクロン以下である請求項３０に記載のプロセス。
【請求項３３】
前記粒状材料を前記液体燃料油中に分散させる請求項２９〜３２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項３４】
前記分散は、高剪断混合、超音波混合、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される方法により達成される請求項３３に記載のプロセス。
【請求項３５】
前記粒状材料は石炭を含む請求項２９〜３４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項３６】
前記粒状材料を、前記液体燃料油と混合する前に脱水する請求項２９〜３５のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項３７】
前記粒状材料を、前記液体燃料油と混合する前に脱塩に供する請求項２９〜３６のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項３８】
前記粒状材料は泡浮遊選鉱技法を介して脱塩される請求項３７に記載のプロセス。
【請求項３９】
前記粒状材料を、前記液体燃料油と混合される前に粒度縮小工程に供する請求項２９〜３８のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４０】
前記粒度縮小は、摩砕、粉砕、破砕、高剪断粉砕またはこれらの組み合わせからなる群から選択される方法によって達成される請求項３９に記載のプロセス。
【請求項４１】
前記液体燃料油は、舶用ディーゼル、定置用途向けのディーゼル、定置用途向けの灯油、舶用バンカー油、残渣燃料油、および重質燃料油からなる群のうちの１種から選択される請求項２９〜４０のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４２】
前記液体燃料油は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格のうちの１つ以上に含まれる主な仕様パラメータに準拠する請求項２９〜４１のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４３】
燃料油に粒状材料を加えることを含む液体燃料油のグレードを変更する方法であって、前記粒状材料が微粒子形態であり、かつ、少なくとも約９０体積％の粒子が直径約２０ミクロン以下である方法。
【請求項４４】
前記粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子は直径約２０ミクロン以下である請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子は直径約１０ミクロン以下である請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記粒状材料を形成する少なくとも９８体積％の粒子は直径約２０ミクロン以下である請求項４３に記載の方法。
【請求項４７】
前記液体燃料油のグレードは、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格の１つ以上に含まれる主な仕様パラメータに準拠する請求項４３〜４６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４８】
液体燃料油の引火点を調整する方法であって、前記方法は前記液体燃料油を粒状材料と混合することを含み、前記液体燃料油は、舶用ディーゼル、定置用途向けのディーゼル、定置用途向けの灯油、舶用バンカー油、残渣燃料油、および重質燃料油からなる群から選択される方法。
【請求項４９】
前記粒状材料は石炭を含む請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子は直径約２０ミクロン以下である請求項４８または４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子は直径約１０ミクロン以下である請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記粒状材料を形成する少なくとも９８体積％の粒子は直径約２０ミクロン以下である請求項５０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料から誘導された産物と、液体炭化水素と、の混合物製品、特に、石炭と燃料油との混合によって、燃料として使用できる混合物製品の製造の分野におけるものである。特に、本発明は、固体炭化水素質材料をアップグレードしてある比率の燃料油を置換することを目的として、石炭等の固体炭化水素質材料を燃料油中に導入する分野におけるものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭微粒および超微粒（極微粒を含む）は、選鉱および調製プロセスを通じて、大型の石炭塊から生成された石炭の小粒子である。石炭の微粒は、石炭と同じエネルギー電位を保持するが、本産物は微粒子特性を備えるがゆえに市場投入および輸送が困難とされ、概して廃棄産物と考えられていることから、石炭微粒は、大量の廃棄物を積み重ねた塊状物を形成する炭鉱に類する捨土として廃棄されるのがごく普通となっている、１９６６年に英国サウスウェールズ州のアベルファン災害において示されたような環境汚染そしてさらには人命に対する脅威を回避するには、石炭微粒に対する入念な将来管理を要する。
【０００３】
にもかかわらず、石炭微粒を利用すれば、特に炭素に富む炭化水素が廉価にかつ豊富に供給される。公知であるように、石炭微粒水溶物のスラリーを燃料油に添加することにより、石炭微粒製品のアップグレード、および混合燃料油の単位体積当たりコストの削減が図られる（たとえば、米国特許第５０９６４６１号明細書（特許文献１）、米国特許第５９０２３５９号明細書（特許文献２）および米国特許第４２３９４２６号明細書（特許文献３）を参照のこと）。しかしながら、石炭微粒は、その自然な状態では、燃料油に直接混合するのには適さない灰分形成成分を相当なレベルで含有するのが、ごく一般的である。そのうえ、石炭微粒中に約３５質量％の量で存在する水分も、同様に、燃料油中に用いるのが望ましくない。これらの問題を改善するための１つの可能性は、鉱物質含有率の低い石炭微粒を選択することである。好適な石炭微粒は、鉱物質含有率が本質的に低い（たとえば、５質量％を下回る）シーム石炭の破砕および粉砕によって製造できるが、このために、利用可能な石炭の種類がかなり実質的に制限される。この手法はコストが高くつく可能性があるばかりでなく、生成された微粒中の水分に関する問題への対処が履行されない。
【０００４】
水分はｉｎ  ｓｉｔｕでシーム石炭内に存在し、直径２ナノメートル未満から数十ミクロンの範囲内にある内部細孔構造内に保持されている。石炭の総気孔率は、石炭の種類および細孔内に保持された水分量に応じて著しく異なる。たとえば、含水率はおよそ１〜２質量％（低揮発性および中揮発性の瀝青炭の場合）から、高揮発分瀝青炭における３〜１０質量％、そして亜瀝青炭における１０〜２０質量％、さらには２０〜５０質量％（褐炭、すなわち亜炭の場合）にまで及ぶ。熱乾燥を行えば細孔内に保持された水分を除去できるが、水分が自然レベルで大気から細孔内へと容易に再吸着されてしまうので、これは一時的な解決策にしかならない。
【０００５】
いったん採掘された石炭は、様々な石炭密度および泡沫浮遊選鉱技術を介して外来のミネラル物質から分離される場合がある。この分離は概して、採掘された石炭に過剰な水が加わって石炭スラリーを生ずることによるものであるが、さらに、ミネラルを２０ミクロン未満という極微粒の粒度まで経済的に粉砕する現代の方法では、水を加えなければならないことから、やはりスラリーを生ずることになる。そのような石炭スラリー中に含有されるのは、典型的に４０〜８０質量％の水であり、そのほとんどは、粒子の外表面に付着した表面水、および粒子間の隙間に緩く保持された水分である。間隙水は、使用に先立って、機械的な圧濾器で取り除くこともできるし、あるいは、搬送中または貯蔵中の排水によって減少する場合もある。
【０００６】
しかしながら、表面水は引き続き粒子に付着する。石炭粒子のサイズ縮小に伴って、外表面積の大きさが一際目立って増加し、同様に表面水の量も増加する。機械的な脱水を経た後、極微粒炭試料の外観および触感は、指触乾燥状態（dry to the touch）になるが、依然として２５〜５０質量％の水を含有する。この水のほとんどは表面水で占められ、残りは細孔内に保持された水分である。
【０００７】
ゆえに、極微粒炭（特に細孔保持された水分の多い石炭由来のもの）を対象として、石炭中の含水率を２質量％程度のレベルにまで経済的に減少させることは、有意でしかも挑戦的な目標となる。
【０００８】
石炭を液体炭化水素産物に変換する方法が、これまでに調査されてきた。これらの方法の大部分を占めるのは、４００℃を上回る温度で、水素またはテトラリン（１，２，３，４−テトロヒドナフタリン）のような水供与性溶媒の存在下における圧力のもとで、石炭を溶媒抽出することである。これにより、中国の内モンゴル自治区オルドス市エジンホロ旗において神華（Shenhua）プロセスを用い、幾つかのパイロット規模の開発が主導され、少なくとも１つの本格規模の運転プラントが創設されてきた。しかしながら、このプロセスの開発は莫大な資本投資を伴い、それに関連する経常費も巨額に及ぶ。
【０００９】
燃料油は、原油から誘導される高蒸留製品である。「燃料油」という用語は、ガソリン製品よりも沸点が高い広範な石油グレードに適用される。典型的な燃料油は、残渣燃料油（ＲＦＯ）および舶用燃料油（ＭＦＯ）である。
【００１０】
燃料油は、化石燃料として分類される再生不能なエネルギー供給源である。そのうえ、原油価格が激動しているのとは対照的に、原油から得られる精製製品は、かねてから比較的高い価格に留まり続けている。燃料油を、石炭のような低コストの炭化水素源と混合して、埋蔵量の限られた原油、および原油から得られる精製済の蒸留製品の延命につながる方法があれば、極めて望ましい。
【００１１】
本発明の上記用途および他の用途、特徴ならびに利点は、本明細書中に記載されている教示から、当業者に明らかとなるはずである。
【００１２】
米国特許第２５９０７３３号明細書（特許文献４）、および独国特許発明第３１３０６６２号明細書（特許文献５）は、ＲＦＯ用に設計されたバーナー／ボイラー向けの、ＲＦＯ−石炭の分散液の用途に言及している。米国特許第４２６５６３７号明細書（特許文献６）、米国特許第４２５１２２９号明細書（特許文献７）、米国特許第４５１１３６４号明細書（特許文献８）、特開昭５６−３６５８９号公報（特許文献９）、特開昭第６３−４８３９６号公報（特許文献１０）、特許文献５、米国特許第５５０３６４６号明細書（特許文献１１）、米国特許第４９００４２９号明細書（特許文献１２）、特開第２０００−２９０６７３号公報（特許文献１３）、特許文献４、および特許文献５において利用される粗粒子のなかには、粒度が微粉炭（２００μｍ未満）の範囲内に収まるものもあれば、または燃料フィルタを通過させるのに適さないほど粒度がさらに大きいものもある。
【００１３】
米国特許第４４１７９０１号明細書（特許文献１４）および特許文献３は、３０〜７０質量％という石炭の高充填に焦点を当てている。
【００１４】
特許文献１、特許文献２、特許文献８、および特許文献１３は、具体的には、石炭−油−水の分散液に関する。
【００１５】
米国特許第４３８９２１９号明細書（特許文献１５）、米国特許第４３９６３９７号明細書（特許文献１６）、特許文献７、特開昭第５４−１２９００８号公報（特許文献１７）、および特許文献９には、結果として得られる燃料油−石炭の混合物の特性を仕様の域から外してしまう可能性のある安定化添加剤が、記載あるいは指定されている。
【００１６】
米国特許出願公開第４０９０８５３号明細書（特許文献１８）およびカナダ特許出願公開第１０９６６２０号明細書（特許文献１９）、ならびにColloil manufacture and application （Fuel, 1981, 60, 865）（非特許文献１）は、具体的には、目の粗い粒子（５００μｍ未満）の燃料油中および水中懸濁物に関する。
【００１７】
米国特許第８１７７８６７号明細書（特許文献２０）、およびNunez, G.A. et al., Colloidal coal in water suspensions （Energy and Environmental Science, 2010 3(5), 629）（非特許文献２）は、具体的には、粒度１μｍ未満の粒子が２０〜８０％を占める、石炭水溶物のコロイド状スラリーに関する。
【００１８】
米国特許第４３１９９８０号明細書（特許文献２１）および米国特許第４４２５１３５号明細書（特許文献２２）は、不特定石炭を高温にてアミン抽出により調製した材料の製造、および自動車燃料における使用に関してそれぞれ記載している。このアミン抽出プロセスでは、石炭を、分子構造の異なる２つの物質（すなわち、シーム石炭とは化学的に異なる石炭抽出物および石炭から誘導された不溶の有機物質）に分離する。
【００１９】
米国特許第１３２９４２３号明細書（特許文献２３）は、泡浮遊選鉱を用い鉱物質から石炭を分離して３００μｍ未満のサイズに粉砕された粒子が得られることに関して言及している。この特許は、粒子を直径２０μｍ未満に細分する技術には敷衍していない。
【００２０】
米国特許出願公開第２０１１／０２３９９７３号明細書（特許文献２４）は、可燃性固体粉末を液体燃料中に溶かした懸濁液において、可燃性固体がリグニンまたはバイオマス硝化製品だけに限定されていて、このリグニンまたはバイオマス硝化製品が、石炭とは化学的に全く異なり、かつ同様な調製技法を必要としない懸濁液を含む、燃料混合物を指す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】米国特許第５０９６４６１号明細書
【特許文献２】米国特許第５９０２３５９号明細書
【特許文献３】米国特許第４２３９４２６号明細書
【特許文献４】米国特許第２５９０７３３号明細書
【特許文献５】独国特許発明第３１３０６６２号明細書
【特許文献６】米国特許第４２６５６３７号明細書
【特許文献７】米国特許第４２５１２２９号明細書
【特許文献８】米国特許第４５１１３６４号明細書
【特許文献９】特開昭５６−３６５８９号公報
【特許文献１０】特開昭第６３−４８３９６号公報
【特許文献１１】米国特許第５５０３６４６号明細書
【特許文献１２】米国特許第４９００４２９号明細書
【特許文献１３】特開第２０００−２９０６７３号公報
【特許文献１４】米国特許第４４１７９０１号明細書
【特許文献１５】米国特許第４３８９２１９号明細書
【特許文献１６】米国特許第４３９６３９７号明細書
【特許文献１７】特開昭第５４−１２９００８号公報
【特許文献１８】米国特許出願公開第４０９０８５３号明細書
【特許文献１９】カナダ特許出願公開第１０９６６２０号明細書
【特許文献２０】米国特許第８１７７８６７号明細書
【特許文献２１】米国特許第４３１９９８０号明細書
【特許文献２２】米国特許第４４２５１３５号明細書
【特許文献２３】米国特許第１３２９４２３号明細書
【特許文献２４】米国特許出願公開第２０１１／０２３９９７３号明細書
【特許文献２５】米国特許第４５３７５９９号明細書
【特許文献２６】米国特許出願公開第２０１１／０１７４６９６号明細書
【特許文献２７】米国特許出願公開第２０１６／０８２４４６号明細書
【特許文献２８】米国特許出願公開第２０１５／０１８４０９９号
【特許文献２９】米国特許第３３２７４０２号明細書
【特許文献３０】米国特許第４４５９７６２号明細書
【特許文献３１】米国特許第７５３７７００号明細書
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】Colloil manufacture and application（Fuel, 1981, 60, 865）
【非特許文献２】Nunez, G.A. et al., Colloidal coal in water suspensions（Energy and Environmental Science, 2010 3(5), 629）
【非特許文献３】Osborne D. et al., Two decades of Jameson Cell installations in coal（17th International Coal Preparation Congress, Istanbul, 1-6 October 2013）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、先行技術に存在していた、とりわけ燃料油への依存の低減、および、さもなければ廃棄物として処分されてしまいかねない石炭微粒のアップグレードに関する問題に対処し、それにより、環境面の利点をもたらす。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
したがって、第１の態様において本発明は、
（ｉ）少なくとも約９０体積％の粒子が直径約２０μｍ（ミクロン）以下である粒状材料と、
（ｉｉ）該粒状材料が燃料油組成物の総質量中、多くて約３０質量％の量で存在する液体燃料油であって、かつ、粒状材料が炭化水素質材料および炭素質材料からなる群から選択される、該液体燃料油液と、
を含んでなる燃料油組成物を提供するものである。
【００２５】
固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料は典型的に、石炭を含み、この石炭は、硬炭、無煙炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭、亜炭、またはこれらの組み合わせから選択される堆積鉱物由来の固体炭素質材料を含んでなる。石炭は、任意選択的に、極微粒炭とされる。
【００２６】
第１の態様の実施形態において、粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子、任意選択的に９８体積％の粒子、好適には９９体積％の粒子が直径約２０μｍ以下とされる。
【００２７】
第１の態様の更なる実施形態において、粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子、任意選択的に９８体積％の粒子、好適には９９体積％の粒子が直径約１０μｍ以下とされる。
【００２８】
本発明の特定の実施形態によれば、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料は、液体燃料油と混合される前に脱水される。粒状材料は典型的に、含水率約１５質量％未満、５質量％未満または２質量％未満である。燃料組成物の総含水率は、典型的に、５質量％未満または２質量％未満である。
【００２９】
本発明の別の実施形態では、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料を、液体燃料油と混合する前に、少なくとも１つの脱灰工程または脱塩工程に供する。
【００３０】
本発明の代替の実施形態において、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料は、内在する灰分含有率の低い、脱水された超微粒炭調製物を含む。
【００３１】
粒状材料の灰分含有率は、石炭調製物の約２０質量％未満であるのが好適であり、任意選択的に約１５質量％未満とされ、好適には約１０質量％未満、または約５質量％未満、または約２質量％未満、または１質量％未満とされる。
【００３２】
本発明の特定の実施形態によると、液体燃料油は、舶用ディーゼル、定置用途向けのディーゼルおよび灯油、舶用バンカー油、残渣燃料油、および重質燃料油からなる群のうちの１種から選択される。液体燃料油は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格のうちの１つ以上に含まれる主な仕様パラメータに準拠しているか、あるいはその主な仕様パラメータにより定義されているものが、好適である。または、液体燃料油は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格のうちの１つ以上に含まれる主な仕様パラメータに準拠している。液体燃料油は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格に準拠しているものが、好適である。
【００３３】
本発明の実施形態において、「主な仕様パラメータ」という用語は、１００℃での粘度、５０℃での粘度、４０℃での粘度、１５℃での密度、灰分含有率、硫黄分含有率、含水量、引火点、および流動点からなる群から選択されるパラメータを指す。
【００３４】
本発明の実施形態において、「主な仕様パラメータ」という用語は、１００℃での粘度、８０℃での粘度、５０℃での粘度、４０℃での粘度、１５℃での密度、灰分含有率、硫黄分含有率、含水量、引火点、および流動点からなる群から選択される、２つ以上のパラメータを指し、好適には、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個または１０個のパラメータを指す。
【００３５】
本発明の実施形態において、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料と、液体燃料油と、の両方を含む燃料油組成物は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格のうちの１つ以上に含まれる主な仕様パラメータに準拠している。代替的に、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料と、液体燃料油と、の両方を含む燃料油組成物は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格のうちの１つ以上に含まれる主な仕様パラメータに準拠している。固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料と、液体燃料油と、の両方を含む燃料油組成物は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格に準拠しているのが好適である。
【００３６】
本発明の特定の実施形態によれば、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料は、燃料油組成物の総質量中、多くて約２０質量％、好適には約１５質量％、任意選択的に約１０質量％の量で存在する。
【００３７】
本発明の一実施形態において、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料は、燃料油組成物の総質量の少なくとも約０．０１質量％、好適には少なくとも約０．１０質量％、任意選択的に約１質量％の量で存在する。
【００３８】
本発明の特定の実施形態において、燃料油組成物は、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料を、懸濁液の形態で含む。懸濁液は典型的に、少なくとも１時間、任意選択的に少なくとも２４時間、好適には少なくとも７２時間にわたって安定である。本発明の一実施形態において、懸濁液は、７２時間を超えて安定している。本発明の実施形態において、燃料組成物は、分散剤添加物を含む。
【００３９】
本発明の第２の態様は、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料において該材料が微粒子形態であり、かつ、少なくとも約９０体積％の粒子が直径約２０μｍ以下である固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料と、該固体炭化水素質および／または固体炭素質材料が燃料油組成物の総質量に対して多くて約３０質量％の量で存在する液体燃料油と、を混合することを含む燃料油組成物を調製するプロセスを提供するものである。
【００４０】
第２の態様の実施形態において、粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子、任意選択的に９８体積％の粒子、好適には９９体積％の粒子は、直径約２０μｍ以下とされる。
【００４１】
第２の態様の更なる実施形態において、粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子、任意選択的に９８体積％の粒子、好適には９９体積％の粒子は、直径約１０μｍ以下とされる。
【００４２】
本発明の第２の態様の実施形態において、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料は、液体燃料油中に分散されている。この分散は、高剪断混合、超音波混合、またはこれらの組み合わせからなる群から選択される方法によって達成するのが好適である。
【００４３】
本発明の第２の態様の実施形態において、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料は、石炭を含む。
【００４４】
本発明の第２の態様の幾つかの実施形態において、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料は、液体燃料油と混合される前に脱水される。任意選択的に、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料を、液体燃料油と混合される前に、脱塩／脱灰工程に供する。脱灰または脱塩は、泡浮遊選鉱技法によって行うのが好適である。
【００４５】
本発明のプロセスの幾つかの実施形態において、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料を、液体燃料油と混合される前に、粒度縮小工程に供する。粒度縮小は、任意の適切な方法によって達成することが可能であり、摩砕、粉砕、破砕、高剪断粉砕またはこれらの組み合わせからなる群から選択される方法によって粒度縮小を達成するのが好適である。
【００４６】
本発明の実施形態において、液体燃料油は、舶用ディーゼル、定置用途向けのディーゼルおよび灯油、舶用バンカー油、残渣燃料油、および重質燃料油からなる群のうちの１種から選択される。代わりにまたは加えて、液体燃料油は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格のうちの１つ以上に含まれる主な仕様パラメータに準拠するか、あるいはその仕様パラメータによって定義される。代替的に、液体燃料油は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格のうちの１つ以上に含まれる主な仕様パラメータに準拠している。液体燃料油は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格に準拠しているものが、好適である。
【００４７】
本発明の第３の態様は、固体炭化水素質材料および／または固体炭素質材料を燃料油に添加することを含む、液体燃料油のグレードを変更する方法を含む。この方法において、該材料は微粒子形態であり、かつ、少なくとも約９０体積％の粒子が直径約２０μｍ以下である。
【００４８】
第３の態様の実施形態において、粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子、任意選択的に９８体積％の粒子、好適には９９体積％の粒子は、直径約２０μｍ以下である。
【００４９】
第３の態様の更なる実施形態において、粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子、任意選択的に９８体積％の粒子、好適には９９体積％の粒子は、直径約１０μｍ以下とされる。
【００５０】
液体燃料油のグレードは、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格の１つ以上に含まれる主な仕様パラメータによって定義されるものが、好適である。代替的に、液体燃料油は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格のうちの１つ以上に含まれる主な仕様パラメータによって定義される。液体燃料油は、ＩＳＯ８２１７：２０１０、ＩＳＯ８２１７：２０１２、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ＢＳ  ２８６９：２０１０、ＧＯＳＴ１０５８５−９９、ＧＯＳＴ１０５８５−７５および同等の中国標準規格からなる群から選択される燃料油規格によって定義されるものが、好適である。
【００５１】
本発明の第４の態様は、液体燃料油を粒状材料と混合することを含む、液体燃料油の引火点を調整する方法を含む。この方法において、燃料油は、舶用ディーゼル、定置用途向けのディーゼル、定置用途向けの灯油、舶用バンカー油、残渣燃料油、および重質燃料油からなる群から選択される。粒状材料は、石炭を含むものが好適である。
【００５２】
第４の態様の実施形態において、粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子、任意選択的に９８体積％の粒子、好適には９９体積％の粒子は、直径約２０μｍ以下である。
【００５３】
第４の態様の更なる実施形態において、粒状材料を形成する少なくとも９５体積％の粒子は、任意選択的に９８体積％の粒子、好適には９９体積％の粒子は、直径約１０μｍ以下である。
【００５４】
周知のように、本発明の特徴は、上記に明示的に記載されていないさらなる組み合わせの対象となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
以下、添付図面を参照しながら本発明についてさらに例証する。
【００５６】
【図１】ＲＦＯにおける極微粒炭の分散を測定するのに用いられる装具を示す。
【図２】図２ａは、石炭−ＲＦＯの混合物における、極微粒炭の粘度と添加量との関係を示す。図２ｂは、高揮発分瀝青炭Ｄ由来の異径石炭粒子画分をＲＦＯ−ＩＩに混合した場合の、粘度の石炭含有率に対する依存性を示す。
【図３】図３ａは、石炭−ＲＦＯの混合物における、極微粒炭の密度と添加量との関係を示す。図３ｂは、低揮発分および高揮発分瀝青炭Ｄ由来の異径石炭粒子画分をＲＦＯ−ＩＩに混合した場合の、密度の石炭含有率に対する依存性を示す。
【図４】低揮発分および高揮発分瀝青炭Ｄ由来の異径石炭粒子画分をＲＦＯ−ＩＩに混合した場合の、引火点の石炭含有率に対する依存性を示す。
【図５】レーザー散乱法によって測定された石炭７の粒度分布の図に、代表径パラメータ：ｄ５０、ｄ９０、ｄ９５、ｄ９８およびｄ９９を示す。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本明細書中に引用されている全ての参考文献は、その全体が参照により援用されている。別途規定されていない限り、本明細書中に用いられている全ての技術用語および科学用語は、本発明の帰属する当業者によって一般的に理解されているのと同じ意味を有する。
【００５８】
特定の実施形態において、本発明は、好適には当業界において「微粒（fines）」と通称される「極微粒（microfines）」（典型的な粒度が２０μｍ未満のもの）から選択される、脱灰もしくは脱塩、脱水／脱水和された石炭粉末を調製し、これを燃料油に混合して、組み合わされた混合生成物を生成することに関する。本発明のコンセプトは、混合済の燃料油製品の用途（混合済の燃料油製品を主成分とする燃料を調製することを含む）に関しても、さらに敷衍している。
【００５９】
本発明についてさらに記載するにあたって、本発明を理解する一助となる幾つかの定義を示す。
【００６０】
本明細書において、「を含む（comprising）」という用語は、記載されているいずれの要素も必然的に含み、他の要素も任意に含みうることを意味する。「から本質的になる（consisting essentially of）」は、記載されているいずれの要素も必然的に含み、列挙されている基本特性および新規な特性に重大な影響を及ぼす要素を除外し、他の要素を任意に含みうることを意味する。「からなる（consisting of）」は、列挙されている要素以外の全ての要素が除外の対象となることを意味する。上記の各用語によって定義されている実施形態は、本発明の範囲内に包含される。
【００６１】
本明細書において「石炭」という用語は、無煙炭等の硬炭、瀝青炭、亜瀝青炭、褐炭（亜炭を含む）（ＩＳＯ１１７６０：２００５および同等の中国標準規格に規定されている石炭）を含むがこれらに限定されない、燃焼しやすい堆積鉱物由来の固体炭素質材料を示すために用いられている。「石炭」という用語は、石炭から誘導された抽出物または製品のうち、材料の炭化水素含有率の化学組成が改変されたものには敷衍しない。
【００６２】
燃料油の定義は、地理的に異なる。本明細書において燃料油は、以下に関する。
・残渣含有バーナー燃料、定置用途向けの中間蒸留燃料、および灯油型バーナー燃料（ＢＳ  ２８６９：２０１０＋Ａ１：２０１１に規定されているようなもの）、燃料油（農業用、国産／産業エンジンおよびボイラー仕様に対応）、ならびに同等の中国標準規格。
・ＡＳＴＭ  Ｄ３９６−１５ｃ、燃料油の標準仕様、ＧＯＳＴ規格１０５８５−９９および１０５８５−７５、ならびに同等の中国標準規格に規定されている様々な気候および運転条件下で、各種の燃料油燃焼装置において用いられること意図した燃料油グレード。
・ディーゼル燃料油グレードＮｏ．４−Ｄ（低速および中速ディーゼルエンジンにおいて、ＡＳＴＭ  Ｄ９７５−１４、ディーゼル燃料油の標準仕様、および同等の中国標準規格に規定されているような、実質的に一定の速度にて持続的な負荷を必要とする用途に用いられる）。
・舶用残渣燃料油（ＲＦＯ）および舶用蒸留燃料（ＩＳＯ８２１６−１：２０１０の石油製品に指定されているもの）。燃料（クラスＦ）分類。パート１：舶用燃料およびＩＳＯ８２１７：２０１２石油製品のカテゴリ。燃料（クラスＦ）。舶用燃料の仕様、および同等の中国標準規格における仕様。
【００６３】
指定された上記の燃料油に相当するグレードが、世界中の他の諸国において用いられている可能性もある。
【００６４】
本明細書において、「灰分」という用語は、大抵のタイプの化石燃料（特に、石炭）において見られる、無機（たとえば、非炭化水素）成分を指す。灰分は、石炭の燃焼後に残存する固体残渣中に含まれることから、飛散灰（fly ash）と呼ばれることもある。石炭の供給源および種類は多岐にわたるため、灰分の組成および化学的性質も著しく異なる。しかしながら、典型的な灰分の内容物には、二酸化ケイ素、酸化カルシウム、酸化鉄（ＩＩＩ）および酸化アルミニウムのような、数種の酸化物が含まれる。石炭は、その供給源に応じて、砒素、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、クロム、コバルト、鉛、マンガン、水銀、モリブデン、セレン、ストロンチウム、タリウムおよびバナジウムのような、灰分中に含まれうる１種以上の物質を、痕跡量にてさらに含む場合がある。
【００６５】
本明細書において、「脱灰分の石炭」という用語は、その自然な状態よりも灰分形成成分比率の低い石炭を指す。これに関連する「脱塩化された石炭」という用語は、その自然な状態と比較して無機ミネラルの比率が低い石炭を指すために、本明細書中に用いられている。「低灰分の石炭」または「ミネラル含有率の低い石炭」という用語と同様、「脱灰分の石炭」および「脱塩された石炭」という用語は、天然に存在する灰分形成成分比率またはミネラル比率がそれぞれ低い石炭を指すために用いられる場合がある。
【００６６】
本明細書において、「石炭微粒」という用語は、最大粒度が典型的に１．０ｍｍ未満である微粒子形態の石炭を指す。「石炭超微粒」または「超微粒炭」または「超微粒」という用語は、最大の粒度が典型的に０．５ｍｍ未満である石炭を指す。「石炭極微粒」または「極微粒炭」または「極微粒」という用語は、最大の粒度が典型的に２０μｍ未満である石炭を指す。
【００６７】
本明細書中に用いられている「微粉炭」という用語は、微細な塵埃に粉砕された石炭を指す。粒度は２００μｍ程度の概して大きなサイズで、その粒度分布は広範であるが均一性に欠ける。
【００６８】
本明細書中に用いられている「炭化水素質材料」という用語は、炭化水素を含有する化石化有機物であって、炭化水素が、元素である水素および炭素から実質的になる有機化合物であるものを指す。
【００６９】
本明細書中に用いられている「炭素質材料」という用語は、コークス、活性炭、カーボンブラック等の炭素を主成分とする材料を指す。炭素質材料は、有機物質の熱分解によって得ることができる。
【００７０】
本明細書中に用いられている「カーボンブラック」という用語は、気体もしくは液体の炭化水素（特に、石油製品）の不完全燃焼または熱分解によって生成された実質的に純粋な元素状炭素の、微細に分割された形態を指す。
【００７１】
本明細書中に用いられている「活性炭」という用語は、熱分解工程と活性化工程とを様々に組み合わせて、堅果の殻、木材、石炭などの材料から加工された極めて多孔質の炭素を指す。活性化は、水蒸気、二酸化炭素もしくは酸素のいずれかを含む空気の不在下で、熱分解物質の高温処理を伴うか、あるいはある特定の酸、塩基または塩による含浸後の高温処理を伴う。
【００７２】
本明細書中に用いられている「分散剤添加物」という用語は、懸濁液中での粒子の分散を促進あるいは粒子の分散された状態を維持することを目的に、混合物に添加される物質を指す。
【００７３】
本明細書において、「含水量」という用語は、試料中に含有される水分の総量を指し、濃度または質量百分率として表される。この用語は、石炭試料中の含水量を指す場合、石炭に内在する含水量または残留水分含有率、および環境から吸収された任意の水もしくは湿気を包含する。この用語は、燃料組成物における含水量を指す場合、液体燃料油、粒状材料および任意の添加剤または他の成分を含めた全ての成分から導入された組成物の総含水量を包含する。
【００７４】
本明細書において、「脱水された粒状材料」という用語は、その自然な状態の含水率よりも含水率が低い粒状材料を指す。「脱水された粒状材料」という用語はまた、その自然な状態よりも含水率が低い粒状材料を指すために使用される場合がある。「脱水された石炭」という用語は、粒状材料を石炭とした場合に対応する意味を有する。本発明の実施形態において、粒状材料の総質量に対する比率としての水分量は、液体燃料油と混合された場合に、その燃料油の主な仕様パラメータの範囲に収まる能力を有し続ける程度に実質的に十分低くなる。
【００７５】
燃料油は、高価で再生不能なエネルギー供給源である。石炭微粒は、概して廃棄物とみなされており、廉価にかつ豊富に入手可能である。問題に対する本発明の取り組みは、現在の選択肢に比べて廉価な混合燃料油を提供しながらもなお、燃料油用に設計されたバーナーおよびボイラーの直接的な代替物としての使用を可能にするため、最小限の適応を施したかまたは全く適応を施さずに、要求された製品基準および排出基準に適合することにある。燃料油の非自動車用途としては、発電所用途、工業用途、商業用途および居住用途のような、舶用ならびに定置用途の両方に対応したボイラーと、エンジンと、が挙げられる。これらの燃料は、精巧度の高いバーナーを保護するために厳しく特定されていて、ボイラーの排気物を制限するボイラー設備の制御も同様に必要とされる。技術の範囲に対して様々な仕様が適用されていて、これらの仕様は、利用地域および国毎に異なる場合がある。広範に用いられている幾つかの仕様からの主要パラメータを、下表１ａ、１ｂおよび１ｃに示す。これには、中国において用いられている重質燃料油に関する国際取引仕様（S&P Global Platts Methodology and Specifications Guide: China Fuel Oil）の詳細が含まれる。
【００７６】
ほとんどの燃料油グレードにおいて、鉱物質含有率は、灰分含有率を指定することによって制御される。これらの燃料油グレードに対する灰分含有率の限度は、０．０１質量％（舶用蒸留燃料油）から０．１５質量％（舶用ＲＦＯグレードのＲＭＫおよびＡＳＴＭ  Ｄ３９６重質燃料油Ｎｏ．５）まで変化する。したがって、燃料油に添加可能で、かつ、仕様の域に留まっている極微粒炭（たとえば、灰分含有率１質量％の石炭）の比率は、舶用蒸留燃料油（別称：舶用ディーゼル）における１質量％未満から、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６  ＨＦＯ  Ｎｏ．５における１５質量％未満までと、大幅に多岐にわたる可能性があり、ＡＳＴＭ  Ｄ３９６  ＨＦＯ  Ｎｏ．６では制限されていない。これらを計算する目的に合うように、燃料油の灰分含有率を、ゼロに近い値であると想定する。したがって、重要となる点は、極微粒炭をできるだけ効果的に脱塩（または脱灰）することである。
【００７７】
当業者であれば、上記の点を考慮に入れて技術的な偏見を念頭に置くことから、ほとんどの石炭中に鉱物質（または灰分形成成分）が豊富に存在することを察し、燃料油中に石油を使用することに賛同しないものである。
【００７８】
表１ａ  様々な燃料油グレードの主な仕様パラメータに対する典型的制限
【表１】
2019513840.tif 000003
【００７９】
表１ｂ  定置式燃焼燃料油グレードの主な仕様パラメータに対する典型的制限
【表２】
2019513840.tif 000004
【００８０】
表１ｃ  様々な燃料油グレードの主な仕様パラメータに対する典型的制限
【表３】
2019513840.tif 000005
１．  ＧＯＳＴ規格１０５８５−７５も同様、依然として通商に使用されている。これには、イタリック体で表記されたいくつかの追加の仕様パラメータが含まれる。
２．  硫黄分含有率を基準とする７通りのグレードが規定されている。
Ｉ：０．５質量％未満、ＩＩ：１．０質量％未満、ＩＩＩ：１．５質量％未満、ＩＶ：２．０質量％未満、Ｖ：２．５質量％未満、ＶＩ：３．０質量％、ＶＩＩ：３．５質量％未満。
３．  ２グレード：低灰分（０．０５質量％未満）、高灰分（０．１４質量％未満）
４．  固化温度と呼ばれる。
【００８１】
含水率の限度は、０．３質量％（たとえば、舶用ＲＦＯグレードのＲＭＡ）から１質量％（ＵＫ  ＢＳ２８６９ＲＦＯバーナー燃料グレードＧおよびＨ）まで変化する。ＡＳＴＭ  Ｄ３９６は沈殿物に対する水の添加に関する規定であり、最も粘性の高いＨＦＯグレードＮｏ．６では、沈殿物に対する水添加を最高２質量％までとするという制限が規定されている。燃料油に添加することについて差し支えなく、かつ、仕様の域に留まりうる特定の極微粒炭（たとえば、含水率２％の極微粒炭）の比率は、１５質量％未満の舶用ＲＦＯグレードのＲＭＡから５０質量％未満のＵＫ  ＢＳ２８６９ＲＦＯバーナー燃料グレードＧまで、かなり多岐にわたる可能性がある。したがって、石炭をできるだけ効果的に脱水することが重要である。ＡＳＴＭ仕様による様々な非自動車燃料における最大許容限度および最小許容限度の範囲を、表２に例証する。これらは、１９８０年代またはそれ以前から義務付けられてきた長期にわたる制限である。
【００８２】
表２  様々な燃料における最大許容含水量（ＡＳＴＭ仕様準拠）
【表４】
2019513840.tif 000006
【００８３】
上記の点を鑑みれば、他の考慮事項のなかでも特に、含水率を低く（たとえば２質量％未満に）維持する必要性から、燃料油中への粒子状物質（特に、石炭）の混合を検討することを断念しかねない。
【００８４】
燃料油に添加して差し支えない極微粒炭の比率（たとえば、硫黄分含有率が０．５質量％のもの）は、硫黄分含有率を０．５質量％未満に制限する燃料油仕様によってのみ拘束される。
【００８５】
ほとんどの燃料油仕様では、１質量％またはそれを上回る硫黄分含有率を許容している。これらの事例において、極微粒炭を添加することは有益であり、極微粒炭含有の燃料油を使用することによって、燃焼装置から排出される燃料硫黄分含有率を低下させ、かつ関連する硫黄酸化物が削減される。最近まで、後述する燃料油の仕様では、極微粒炭の添加レベルが、排出規制海域（Emission Control Areas）において供給される舶用ＲＦＯ中の硫黄分含有率のみを基準として制限されており、この事例では２０質量％未満に制限されていた。
【００８６】
一方、２０１６年１０月２７日に国際海事機関が可決した採択によれば、２０２０年以降、全世界を対象に船舶用バンカー燃料に対する硫黄分の最高限度を０．５０質量％とする。これにより、舶用燃料の世界市場における硫黄レベルを３．５０質量％から０．５０質量％への削減を図る。これらの新たな要件を満たすことは、石油精製工場の機器構成および運用、ひいてはコストに多大な影響を及ぼす。低硫黄燃料を燃焼する場合と同等の環境性能を得ることを狙った、船上で排ガス低減措置、たとえば、煙道排ガス浄化機の使用または硫黄取引スキームの使用を可能にする代替策も、同様に存在する。
【００８７】
石炭微粒がその自然な状態にあるときに、燃料油に混合することによって石炭微粒をアップグレードすることは公知となっている。しかしながら、石炭微粒は、その自然な状態では、灰分形成成分および硫黄分を、燃料油との混合に適さないレベルで含有するのが通例であり、燃料油用に設計されたバーナーおよびボイラー内で効率的に作動させるためには、現行の燃料油仕様および排出ガス限度に適合していなければならない。そのうえ、石炭微粒中に存在する水分量（約３５質量％）もまた、燃料油中に使用するのが望ましくない水分量であるとされている。
【００８８】
鉱物質含有率が極めて低く、かつ、粒度が主に１０μｍ未満（好ましくは主に２μｍ未満）すなわち「超微粒」石炭と関連する上限値である５００ミクロンをはるかに下回ることを要求する燃料油の仕様に適合しうる石炭燃料油混合物を経済的に生産することは、現在に至るまで実現不可能となっていた。
【００８９】
従来、燃料油中への石炭微粒の分散に関して公開された情報は、燃料油ボイラーでの使用品質については取り上げてこなかったが、自然発生的な燃焼リスク（特に、亜炭に関して）を軽減すること、改良型のポンプ圧送性を介して搬送を簡素化すること、多くの場合は石炭と燃料油とを含有してなる燃料水乳化液を使用して、石炭燃焼ボイラー内での燃焼を改善することに関する懸念を取り沙汰したものであった。
【００９０】
本発明に用いられる対象となる粒状材料（特に、石炭微粒、または極微粒石炭微粒）は通例、含水率が低く（好適には、燃料組成物の総質量の１５質量％未満、１０質量％未満、５質量％未満、３質量％未満、２質量％未満、１質量％未満、０．５質量％未満）、かつ、灰分含有率も低い（好適には、燃料組成物の総質量の１０質量％未満、５質量％未満、２質量％未満、１質量％未満、０．５質量％未満）。
【００９１】
粒状材料（特に、石炭微粒）の脱塩（または脱灰）ならびに脱水は通例、特に超微粒の粒子および極微粒の粒子用に設計された泡浮遊選鉱分離と、当該技術分野において公知の機械的および熱的脱水技術と、を併用することによって達成される。脱水された粒子状物質または石炭微粒は、炭化水素溶媒中に粒子を含み、１種以上の親水性溶媒を使用することによって水が除去されたケークとして提供される場合もある。石炭微粒中のミネラル灰分含有率の低減に関しては、たとえば、米国特許第４５３７５９９号明細書（特許文献２５）、米国特許出願公開第２０１１／０１７４６９６号明細書（特許文献２６）、米国特許出願公開第２０１６／０８２４４６号明細書（特許文献２７）、およびOsborne D. et al., Two decades of Jameson Cell installations in coal（17th International Coal Preparation Congress, Istanbul, 1-6 October 2013）（非特許文献３）に記載されている。
【００９２】
代わりに、ある石炭シームは、好適な灰分含量（および潜在的には好適な含水量）を有する、石炭を生成する。必要な粒度の石炭微粒を生成するため、この石炭の適切に処理することもまた、本発明にとって好適である。
【００９３】
脱水、脱塩（または脱灰）石炭極微粒製品は、含水量、鉱物質含量、硫黄含量および粒度が許容レベルであることから、燃料油用に設計された定置式および舶用ボイラーにおいて使用するのに必要な仕様に依然として適合できる混合燃料油を提供するうえで特に好適である。これは、驚くべき発見であった。
【００９４】
本発明は、固体粒子状物質、好適には脱塩（または脱灰）、脱水／脱水和された極微粒炭を、燃料油中に混合する（すなわち懸濁または分散させる）ものである。これにより、粒状材料製品をアップグレードし、重質燃料油の全般的コストが節減されるだけでなく、所望される排出特性（すなわち、低灰分、低硫黄排出量）および満足なボイラー操作性が維持される。燃料油と混合できる微粒子材料の量（好適には、極微粒石炭の量）は典型的に、灰形成成分、水分量および硫黄含有率に応じて決定される。このコンセプトは、残渣燃料油中に１０質量％の石炭極微粒を混合することによって実証されてきた。粒状材料の含有量は、混合物の１０質量％を優に上回っていてもよい。たとえば、最高３０質量％、４０質量％、５０質量％、６０質量％またはそれを上回っていてもよい。
【００９５】
粒状材料、好適には極微粒炭に備わる微細粒状性により、周囲温度で、数か月を超える長期貯蔵において固形物の著しい沈降がないことが見出されてきた。また、残渣燃料油、船舶用ディーゼル、ディーゼル加熱用燃料、および灯油加熱用燃料のような燃料油を利用するシステムにおいて使用されたフィルタを、粒子が通過する可能性もある。
【００９６】
燃料油に混合するのに適した粒状材料（好適には、石炭微粒）であれば、その粒子径がいかなるものであっても、本発明に包含されると考えられる。粒状材料の粒度は超微粒の範囲内に収まるのが好適である。粒状材料の粒度を極微粒の範囲内に収めるのが最も好適であり、具体的には、平均の最大粒度を、最大で約５０μｍとしてもよい。より好適には、平均の最大粒度を、最大で約４０μｍ、３０μｍ、２０μｍ、１０μｍ、または５μｍとしてもよいし、平均の最小粒度を０．０１μｍ、０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、または５μｍとしてもよい。
【００９７】
粒度を測る代替尺度は、最大粒度と、その粒度を下回る試料の体積比率のパーセント値またはｄ値と、を見積もることである。本発明に関しては、燃料油に混合するのに適した粒状材料（好適には、石炭微粒）の粒度はいかなるものも、本発明に包含されると考えられる。燃料油との混合物の粒度は、超微粒の範囲内に収まるのが、好適である。具体的には、最大の粒度は、最大で約５０μｍでありうる。より好適には、最大の粒度は、最大で約４０μｍ、３０μｍ、２０μｍ、１０μｍ、または５μｍでありうる。最小の粒度は、０．０１μｍ、０．１μｍ、０．５μｍ、１μｍ、２μｍ、または５μｍでありうる。いずれかのｄ値が、これらの粒度と関連する場合がある。上記の最大粒度のいずれかに関連するｄ値は、ｄ９９、ｄ９８、ｄ９５、ｄ９０、ｄ８０、ｄ７０、ｄ６０またはｄ５０であるのが好適な場合がある。
【００９８】
燃料中にすぐに分散可能な、脱水された低灰分石炭粒子（平均粒度５μｍ未満のもの）を調製するには、泡浮遊選鉱、破砕、粉砕および混合工程を併用する必要がある。この手順は、供給源が石炭微粒鉱床かそれとも生産石炭かによって、異なる場合がある。石炭微粒鉱床の場合、泡浮遊選鉱後に粗粉砕してもよい。続いて、業界の基準をかなり下回る小さいサイズになるまで石炭の湿式微粉砕を行ってから、脱水工程を実施する。低灰分生産の湿式石炭の場合、破砕および粗粉砕に続いて、石炭には一般的に使用されない湿式粉砕技術、および最終的な脱水が必要である。ｉｎ  ｓｉｔｕの含水量が低い低灰分石炭の場合、乾燥状態で破砕および粉砕を遂行し、続いて水分を最小限に除去するかまたは全く除去しない。
【００９９】
この技術によって、石炭微粒製品がアップグレードされる。燃料油の全体的なコストは、混合済燃料組成物の単位当たり燃料油の量と同様に、削減される。
【０１００】
燃料油に混合できる粒状材料（好適には、石炭または極微粒炭）の量は、少なくとも０．１質量％、好適には、少なくとも１質量％、５質量％、典型的には、約１０質量％または２０質量％、多くて７０質量％、好適には多くて６０質量％、任意選択的に、多くて５０質量％、４０質量％、３０質量％である。
【０１０１】
下記の非限定的な実施例によって、本発明についてさらに例証する。
【実施例】
【０１０２】
〔実施例１ａ〕
泡浮遊選鉱分離、特に超微粒および極微粒用に設計されたものと、機械的および熱的脱水技法との併用によって、石炭微粒の脱塩および脱水を達成できる。
【０１０３】
石炭スラリーを濾過し、これをタンクに回収してから、添加量を制御して泡浮遊選鉱剤を添加する。密閉系のエアコンプレッサからのプロセス水および濾過空気で充填されたミクロ粒子分離機を使用して、親水性ミネラル材料から疎水性炭素材料を選別する。炭素粒子を含有する泡が、タンクからあふれ出て、開いた頂部の樋に集められる。ミネラルパルプが分離タンク中に流出するまで保持される一方、脱塩された石炭スラリーは、脱気後に、ペレット化工程にポンプ圧送される。さらに、必要に応じて、様々な公知の摩砕技法（炭化水素油を粉砕助剤として使用する技法を含む）によって、石炭粒度の縮小を達成できる。
【０１０４】
脱塩された極微粒炭スラリーの機械的脱水を、回転式真空ドラムフィルタまたは圧濾器で遂行する。結果として生ずる極微粒炭湿潤ケークを、熱的または機械的に乾燥させて粉末形態にする場合もあれば、ペレット状にしてから乾燥させる場合もある。ミキサーの中で、ペレット化のための特定の改質剤を濾過ケークに添加し、ペレット化を最適化してから、改質されたケークを押出機に運搬して、この押出機で圧縮してペレット状にする。次いで、脱塩炭ペレットを封入コンベヤベルトおよびバケットエレベータで直立式ペレット乾燥機に搬送し、熱的に乾燥させた。このペレット乾燥機で、脱酸素高温プロセス空気を、極微粒炭ペレットに直接吹き込む。
【０１０５】
このようにして、極微粒炭１、３、４ｂ、５、７および８を調製した。表３を参照のこと。これらの画分を粒度の降順に並べて示したのが、以下である。
・石炭３（ｄ９０＝１４．２μｍ）＞石炭１（ｄ９０＝１２．０μｍ）＞石炭４ｂ（ｄ９０＝８．０μｍ）＞石炭７（ｄ９０＝６．７μｍ）＞石炭５（ｄ９０＝５．１μｍ）＞石炭８（ｄ９０＝４．３μｍ）。
【０１０６】
石炭Ｄ、Ｆ、５、６および８は、灰分含有率がそれぞれ１．４質量％、１．５質量％、１．５質量％、１．８質量％および１．６質量％であり、灰分含有率が極めて低い石炭の例である。石炭７の灰分含有率は、僅か０．８質量％と例外的に低い。燃料油灰分含有率の仕様には、０．０１質量％（舶用蒸留燃料油）から０１５質量％（舶用ＲＦＯグレードのＲＭＫ）に至るまでのばらつきが見られる。燃料油の灰分含有率がゼロに近いと想定した場合、ＲＭＫに添加しても支障がなくかつ仕様の域に留まりうる極微粒炭Ｄ、Ｆ、５、６、７および８の比率はそれぞれ、１０．７質量％、１０．０質量％、１０．０質量％、８．３質量％、１８．８質量％および９．４質量％である。石炭７と一緒に調製された別の泡浮遊選鉱画分である石灰７Ａは、灰分含有率が０．５質量％とさらに低かった。同様に、石炭７Ａを、最高３０質量％の添加量でＲＭＫに添加できるだけでなく、最高２質量％の添加量で舶用蒸留燃料油に添加しても差し支えない。
【０１０７】
また、これらの調製技法によって生成される極微粒炭は硫黄分含有率が低い。たとえば、表３中の石炭３および石炭８は、硫黄分含有率の低い石炭の例（それぞれ１．０質量％および０．９質量％）であり、硫黄上限が３．５質量％のほとんどのＲＦＯグレードにおいて容易に使用できる。石炭７の硫黄分含有率は僅か０．４質量％と例外的に低く、０．５質量％という低い硫黄限度を義務付ける将来（２０２０年以降）の舶用ＲＦＯグレードに適合するであろう。それ程に低いＲＦＯ中の硫黄規格値に適合することが期待されている製油所では、大規模な投資を行っているため、極微粒炭ビジネスに向けた明確な機会がある。
【０１０８】
〔実施例１ｂ〕
大型塊および石炭粒子を粉砕して、石炭極微粒を湿潤媒体の形で得る
【０１０９】
灰分含量もしくは含水量が低いこと、または粉砕が容易であること、たとえばハードグローブ粉砕性指数が高いこと等の、有利な石炭特性に基づいて、石炭の種類を選択するとよい。様々な標準破砕技法および粉砕サイズ縮小技法によって、石炭極微粒を湿潤媒体の形で得た後、脱水した。
【０１１０】
１．製造された洗浄済の湿潤石炭（たとえば、表３中の石炭Ｄまたは石炭Ｆ）を、たとえば高圧粉砕ローラーミルまたはジョークラッシャーで破砕して５０ｍｍまたはその付近からおよそ６ｍｍまで縮小させる。好適な機器の製造元は、Metso Corporation（Fabianinkatu 9 A, PO Box 1220, FI-00130 Helsinki, FIN-00101, Finland）またはMcLanahan Corporation（200 Wall Street Hollidaysburg, PA 16648, USA）である。
【０１１１】
２．好適なボールミル、ロッドミルまたは撹拌媒体デリターで、６ｍｍ未満の湿潤スラリーを生成し、４０μｍまで縮小させる。好適な機器の製造元は、Metso Corporationである。この後に、任意選択的に、石炭を高剪断ミキサーにかけて高剪断粉砕してもよい。好適な高剪断ミキサーの製造元は、Charles Ross & Son Co.（710 Old Willets Path, Hauppauge, NY 11788, USA）またはSilverson Machines, Inc.（355 Chestnut St., East Longmeadow, MA 01028, USA）である。
【０１１２】
３．ナノミル（ペグミルまたは水平ディスクミルのいずれか）を用い、４０μｍ未満のスラリーを１μｍ未満またはその付近まで縮小させる。好適な機器の製造元は、NETZSCH-Feinmahltechnik GmbH（Sedanstrasse 70, 95100 Selb, Germany）である。また、Isamillsを使用して摩砕および研磨によって粒度を５μｍ未満に縮小できる。これらのミルは広く入手可能であるが、現在は生産中止となっている。
【０１１３】
４．高圧にて作動するチューブプレスを用い、メンブレンフィルタまたは垂直プレート圧力フィルタに通して、およそ５０質量％から２０質量％未満またはその付近まで脱水する。代替の脱水方法としては、（米国特許出願公開第２０１５／０１８４０９９号（特許文献２８）に記載の）振動支援型真空脱水、およびMcLanahan Corporation製等の圧濾器が挙げられる。
【０１１４】
５．  下掲のものを用いて、２質量％を下回るまで脱水する。
ａ．  流動床、ロータリー式乾燥機、フラッシュ乾燥機またはベルト乾燥機のような熱乾燥機。好適な機器の製造元企業は、ARVOS Group（Raymond Bartlett Snow Division.4525 Weaver Pky.Warrenville, Illinois 60555, USA）およびSwiss Combi Technology GmbH（Taubenlochweg 1, 5606 Dintikon, Switzerland）等である。
ｂ．  たとえば、米国特許第３３２７４０２号明細書（特許文献２９）、米国特許第４４５９７６２号明細書（特許文献３０）および米国特許第７５３７７００号明細書（特許文献３１）に記載されているような、アルコール類、エーテル類またはケトン類を用いた溶媒脱水技法。
【０１１５】
〔実施例１ｃ〕
大型塊および石炭粒子を粉砕して、乾燥状態の石炭極微粒を得る
【０１１６】
標準的な破砕、粉砕および微粉化によるサイズ縮小化技法によって乾燥状態の石炭極微粒を得た。
【０１１７】
１．乾燥した生シーム石炭を、ジョークラッシャーで３０ｍｍ未満のサイズになるまで破砕する。
【０１１８】
２．分級機内蔵型ボールミルを使用するか、または遠心摩砕ミル（たとえば、現在は製造中止となっているが広く入手可能なLopulcoミル）を使用して、乾燥した石炭を、３０ｍｍ未満から４５μｍ未満のサイズまたはその付近まで粉砕する。好適な機器の製造元は、Loesche GmbH（Hansaallee 243, 40549 Duesseldorf, Germany）、およびBritish Rema Process Equipment Ltd（Foxwood Close, Chesterfield, S41 9RN, U.K.）である。
【０１１９】
３．空気マイクロナイザー（または、ジェットミル）を用い、１μｍ未満またはその付近まで縮小させた。好適な機器の製造元は、British Remaである。
【０１２０】
このようにして、灰分含有率が１．４質量％と極めて低い石炭Ｄから、幾つかの異なるサイズの画分（石炭２Ａ〜２Ｅ）を調製した。表３および表５を参照のこと。これらの画分を粒度の降順に並べて示したのが、以下である。
・  石炭２Ｅ（ｄ９０＝８６μｍ）＞石炭２Ｄ（ｄ９０＝２１．１μｍ）＞石炭２Ｃ（ｄ９０＝１５．１μｍ）＞石炭２Ｂ（ｄ９０＝６．７μｍ）＞石炭２Ａ（ｄ９０＝４．４μｍ）。
【０１２１】
燃料油の灰分含有率がゼロに近いと想定した場合、ＲＭＫに添加しても支障がなくかつ仕様の域に留まりうる極微粒炭Ｄ比率は１０．７質量％である。石炭Ｄは、硫黄分含有率が０．６質量％と非常に低い石炭のもう１つの例であり、ほとんどのＲＦＯグレードにおいて容易に使用できる。
【０１２２】
〔実施例１ｄ〕
乾燥石炭を、燃料油または同様な油製品と共に粉砕して、極微粒炭−燃料油のケークを得る
【０１２３】
Netzsch LME4水平メディアミルまたはLaboratory Agitator Bead Mill「LabStar」器具で、燃料油を固体濃度４０〜５０質量％の流動媒体としてスラリー中に混合し、乾燥石炭（たとえば、表３中の石炭Ｄ）を粉砕して、極微粒炭を燃料油中に混ぜ込んだケークを得た。
【０１２４】
このようにして、極微粒炭Ｄの試料を、それぞれ異なるサイズで（ｄ９０値をそれぞれ僅か１０．７μｍおよび２．２μｍに）調製した。
【０１２５】
結果として得られた、ディーゼル−石炭の混合物Ｄは、粉砕完了時には十分に分散された。石炭とディーゼルとのスラリー４０質量％を、１リットルのメスシリンダーに周囲温度にて貯蔵して、周囲温度で分散試験を行った。２４時間後に、メスシリンダーの上部、中央部および底部から分散したスラリーの試料５０ｍｌを採取し、濾過により石炭含有率を算出した。頂部層、中間層および底部層のそれぞれにおける石炭含有率値３４．７質量％、３５．２質量％および４０質量％が得られた。このことから、ディーゼル中の極微粒炭の分散が、周囲温度にて少なくとも２４時間安定であることが明らかにされた。実施例１５に記載されている希釈法を用いたレーザー散乱によって、燃料油ケーク中の石炭粒子の粒度分布が得られた。
【０１２６】
〔実施例２〕
燃料油中の極微粒炭の分散は、様々な形態の極微粒炭の高剪断混合によって達成できる
【０１２７】
乾燥極微粒炭粉（たとえば、表３中の石炭試料１、３、４ｂ、８および５）、極微粒炭の乾燥ペレット、または極微粒炭を炭化水素油に混ぜ込んだケーク形態のものを、容器に入れた高剪断ミキサーで燃料油中に解凝集、分散させ、必要に応じて、分散性を高める助けになる添加剤を添加する。任意選択的に、キャビテーションの誘発によって脱凝集を増強する超音波機能を、容器に取り付けてもよい。剪断混合は、周囲温度で、あるいは高粘度の燃料油の場合、高温で（典型的には最高５０℃で）遂行する。好適な剪断ミキサーは、Charles Ross & Son Co.（710 Old Willets Path, Hauppauge, NY 11788, USA）製、Silverson Machines Inc. （355 Chestnut St., East Longmeadow, MA 01028, USA）製、およびNetzsch-Feinmahltechnik製のものである。
【０１２８】
このプロセスは、通常、蒸留プラント、オイルデポもしくはバンカー設備、発電所、または工業プロセスの現場で実施される。結果として生じた燃料油／極微粒炭の分散液は、撹拌および加熱装置付きタンク中で周囲温度にて数か月間安定な状態で貯蔵することもできれば、あるいは高温にて短期間貯蔵することもできるし、また、本製品をエンドユーザーの燃焼装置に即座に送達することもできる。
【０１２９】
〔実施例３〕
極微粒炭−燃料油の混合物の特性
【０１３０】
３種の燃料油（２種のＲＦＯ試料と、１種の舶用蒸留液（すなわち舶用ディーゼル））に極微粒炭試料を混ぜ込み、分散を助けるための添加物を添加して、ある範囲の仕様パラメータについて一連の分析テスト結果を得た。
【０１３１】
同じ属（generic）の米国産低揮発分瀝青炭源から誘導された極微粒炭の試料４種（試料１、３、４ｂおよび８）と、米国産高揮発分瀝青炭の試料３種（試料５、６およびＤ）と、コロンビア産高揮発分瀝青炭の試料１種（試料Ｆ）と、もう１種のオーストラリア産試料（試料７）とを併用して試験した。
【０１３２】
石炭試料の特性評価試験は、表３に示してある。極微粒炭試料はそれぞれ、粒度および灰分含有率の点で異なっている。
・試料１は灰分含有率が最も高く（８．５質量％）、試料４ｂは試料１と比べて灰分含有率が僅かに低い（７．０質量％）。
・試料３は、試料１と比べて灰分含有率が低く（４．５質量％）、平均粒度は６．２μｍ（ｄ５０＝７．０μｍ）である。
・試料８、試料５、試料６、試料Ｄおよび試料Ｆは、灰分含有率がはるかに低い（１．４〜１．８質量％）。
・試料Ｄおよび試料Ｆは、ｄ５０粒度が１６〜１７μｍと最も大きい。
・試料８および試料５はそれぞれ、ｄ５０粒度が１．８μｍおよび１．５μｍと最も小さい。
・試料６および試料７はそれぞれｄ５０粒度が３．４μｍおよび３．２μｍと比較的小さいのに対して、試料７は灰分含有率が全ての試料のなかで最も低い（０．８質量％）。
【０１３３】
試料１および試料３は同じ低揮発分瀝青炭源由来のもので、試料５および試料６は２つの異なる高揮発分瀝青炭源由来のものである。特性評価試験の結果を表３に示す（ｎ．ａ．＝未だ利用不可能）。全ての極微粒炭試料（ＤおよびＦを除く）では粒子の９９％超が直径２０μｍ未満であり、試料５は、１μｍ未満の極微粒炭粒子が最高の比率（３０質量％）を占めた。
【０１３４】
表３  極微粒炭試料の特性評価試験の結果（ｎ．ｄ．＝未測定）
【表５】
2019513840.tif 000007
＊    試料３をキシレンに、試料４ｂ、５、６、７および８を水に、残りをディーゼルにレーザー分散させて、粒度分布を特定した。
＊＊  石炭２Ａ〜２Ｅは、それぞれ異なる粉砕方法を用いて、石炭Ｄから調製されたサイズ画分である。
【０１３５】
表４中の３種の極微粒炭試料３、４ｂおよび８を添加することにより、密度および粘度の両方における上昇が観察される。試料３＞試料４ｂ＞試料８の密度の急速な上昇は、粒度の変化と関連している可能性がある。しかしながら、試料３と試料８との間の粘度上昇率にはほとんど差がない。このことは、驚くべきことに、石炭粒度を平均粒度６．２μｍから１．８μｍに減らしても、粘度にはほとんど影響が及ばないことを示唆している。試料４ｂの粘度の増分は、他の２つの石炭の粘度の増分よりも小さい。この原因としては、この石炭の灰分含有率が高いことが考えられる。
【０１３６】
１０質量％の極微粒炭試料１を極重質ＲＦＯ−１に添加すると、１５℃において密度が９９９．５ｋｇ／ｃｍ３から１０２６．９ｋｇ／ｃｍ３に微増したことが観察され（６０℃において密度に関して類似の結果が得られ）、それに対応して、５０℃において粘度が８８１ＣＳｔから１１２８ＣＳｔに微増したことも観察された。
【０１３７】
１質量％の極微粒炭試料１を舶用ディーゼルに添加すると、１５℃において０．８７６２ｇ／ｃｍ３から０．８７６９ｇ／ｃｍ３へと、密度における極小ではあるが検出可能な増分が観察され、６０℃において密度に関して類似の結果が得られた。これに対応して粘度が終始一貫して増加することは検出できなかった。
【０１３８】
また、図３および図２に、諸グレードの舶用ＲＦＯの密度および粘度について限度を示す。
【０１３９】
極微粒炭の添加によって、密度および粘度の及ぼす影響が増大する。この増大は、隣接するグレードの燃料油間における密度および粘度の差異にほぼ対応している（表１ａ〜表１ｃ）。驚くべきことに、１０質量％の極微粒炭を添加すると、燃料油グレードが次の重質燃料油グレードに変わるだけであることが判明した。したがって、５質量％の極微粒炭３、または５質量％の極微粒炭８を添加すると、ＲＦＯ−ＩＩのグレードがＲＭＫ３８０からＲＭＫ７００に変わる。密度が１０１０ｋｇ／ｍ３を超え、かつ粘度が７００ｍｍ２／ｓを超えると、舶用および定置式機器に対するＲＦＯ極微粒炭の適用制限が厳重になり、特定の極微粒炭が密度および粘度を増加させる速度が、実際に適応できる極微粒炭の最大量を算定するうえで、灰分含有率よりも重要となる可能性がある。
【０１４０】
ＲＦＯに極微粒炭を添加した際に粘度は上昇するが、ＲＦＯの流動点は極微粒炭の添加による影響を比較的受けない。このことは、予期しない有利な所見であった（表３）。なお、ＲＦＯの流動点測定において繰返し精度および再現精度はそれぞれ２．６℃および６．６℃であり、値をそれぞれ３℃または９℃としても、値が６℃の場合と有意な差異はない。ゆえに、試料３および試料４ｂの添加量を１０質量％とした場合、どちらの試料も流動点には有意に影響しなかった。一方、粒度を最小限に抑えた石炭試料８を１０質量％および１５質量％として添加すると流動点が僅かに（１２℃まで）上昇したが、極微粒炭を１質量％として添加した場合、同様に、舶用ディーゼルの流動点には影響しなかった。
【０１４１】
表４  ＲＦＯ、舶用ディーゼル、およびこれらと極微粒炭との混合物における分析試験の結果（ｎ．ｍ．＝測定不能。ｎ．ｄ．＝未測定。全ての試料中に、燃料油分散剤添加物が低添加量で含有されている場合）
【表６】
2019513840.tif 000008
【０１４２】
極微粒炭をベース燃料油に混合することによって、ＲＦＯおよび舶用ディーゼルの引火点が改善される（すなわち、値が上昇する）（実施例７および図４）。５質量％の石炭試料、３または石炭試料８を添加すると、ＲＦＯ−ＩＩの引火点がそれぞれ１５℃および１２℃上昇し、石炭試料３または８の添加量が１０質量％の場合、および石炭試料８の添加量が１５質量％の場合に、引火点が更に上昇することが実証された。同様に、１質量％極微粒炭試料１を添加するだけで、引火点が９℃改善された（不図示）。このように石炭燃料油混合物の引火点を操作することができれば、非混合燃料油が仕様の域から外れた場合に、混合物を仕様の域に戻すのに有効でありうる。予測可能な方法で引火点を調整する用途に使える燃料添加剤は現在市販されていない。石炭燃料油混合物の引火点の操作が可能ならば、非混合燃料油が仕様の域から外れたとしても、混合物を仕様の域に戻すのに有用と考えられる。
【０１４３】
ＲＦＯ酸性度の測定値である全酸価（ＴＡＮ）は、極微粒炭の添加によって改善できる（実施例８）。とはいえ、試験された全ての混合物からは終始一貫した改善が観察されない。一方、石炭３では、添加量が０質量％から、５質量％、１０質量％へと増加するにつれて、ＲＦＯ−ＩＩのＴＡＮ値が０．３ｍｇ  ＫＯＨから、０．１２ｍｇ  ＫＯＨ、０．０１ｍｇ  ＫＯＨ（燃料１ｇ当たり）へと漸次に減少した。しかしながら、５質量％の石炭８を添加すると、ＴＡＮは０．３ｍｇ  ＫＯＨから０．０３ｍｇ  ＫＯＨ（燃料１ｇ当たり）へと著しく減少し、続いて、１０質量％および１５質量％ではそれぞれ、ＴＡＮは、ベース燃料単独の値と相応した値０．３５ｍｇ  ＫＯＨおよび０．２６ｍｇ  ＫＯＨ（燃料１ｇ当たり）へと変化した。
【０１４４】
〔実施例４〕
粒度がそれぞれ異なる高揮発分瀝青炭−ＲＦＯ混合物における粘度
【０１４５】
石炭Ｄに由来する異なる粒度の５種の極微粒炭試料（試料２Ａ〜試料２Ｅ）をＲＦＯ−ＩＩに混合し、最高１５質量％の添加量で粘度を測定した（表５ならびに図２ａおよび図２ｂ）。本明細書において調査された全ての主炭（親石炭Ｄを含む）の分析詳細を、表３に示す。図３に示すように、石炭含有率の増加につれてＲＦＯ−ＩＩ−石炭の混合物の粘度は上昇するが、粘度上昇率には著しい差がある。実際に、粘度に対して及ぶ影響は、粒度の差異によるものの方が、石炭含有率の増加によるものよりも大きい。
【０１４６】
粘度上昇の速度が最低なのは石炭２Ｅで、２Ｄ＜２Ｃ＜２Ｂおよび２Ａを下回っている。ゆえに、ＲＦＯ−極微粒炭の混合物の粘度上昇は、粒度に反比例する。ここで、２Ａおよび２Ｂにおいて粘度と粒子径との相関関係が逆転していることには、特に意味はない。２Ａにおいて、ｄ５０およびｄ９０は２Ｂよりも低いが、サブ１μｍ粒子の含有率は３５％に達し、１０μｍ径未満の粒子含有率が２Ｂよりも低く、ｄ９５、ｄ９８およびｄ９９値は２Ｂよりも高い。
【０１４７】
表５  高揮発分瀝青炭Ｄ由来の異径石炭粒子画分をＲＦＯ−ＩＩに混合した場合の粘度の結果
【表７】
2019513840.tif 000009
【０１４８】
また、図２ａおよび図２ｂに、舶用ＲＦＯの幾つかのグレードの粘度限度を示す。極微粒炭の添加が粘度上昇に及ぼす影響は、隣接するグレードの燃料油の間の粘度の差異に対応しうる（表１ａ〜１ｃ）。５質量％または１０質量％の極微粒炭を添加しても、燃料油グレードが、粘度の高い燃料油グレードに変更されるだけである。ゆえに、最高１０質量％の極微粒炭２Ｅの添加によって、ＲＦＯ−ＩＩがＲＭＧ３８０グレードから５００グレードになり、５質量％の２Ｂ、２Ｃ、２Ｄまたは２Ｅの添加によって、ＲＦＯ−ＩＩが７００グレードになる。
【０１４９】
大抵の船舶において使用されるＲＦＯ粘度の上限が５０℃において７００ｃＳｔであるのと同様、大抵の定置式ボイラーにおいてはＲＦＯ粘度（たとえば、ＲＦＯ−１の場合）の上限は１００℃においておよそ６０ｃＳｔである。つまり、粘度の上昇によって、使用できる石炭含有率の最大値が制限される。同様に、粒子径が粘度上昇に影響を与える場合、粒度分布は、ＲＦＯ中の極微粒炭の許容可能添加量を決める臨界因子となる。サブ１ミクロンの粒子は、添加量の増加につれて、ＲＦＯ粘度の増加を加速させるが、驚くほど高添加量のサブ１μｍに適合できる。たとえば、およそ８質量％の石炭２ＡのＲＦＯ−Ｉ混合物は、３５％にも達するサブ１ミクロン粒子を含有する限りにおいて、舶用用途に許容される。
【０１５０】
〔実施例５〕
粒度の異なる諸ランクの石炭−ＲＦＯの混合物における密度
【０１５１】
石炭Ｄ（試料２Ａ〜２Ｅ）、ならびに石炭３、４ｂ、７および８に由来する異なる粒度の３種の極微粒炭試料を、ＲＦＯ−ＩＩに混合した。表６に示すように、密度が１５質量％まで添加量に対して測定された。図３に示すように、石炭含有率の増加につれて、ＲＦＯ−ＩＩ−石炭混合物の密度が増加するが、添加量よりも密度の増加率の方が広い範囲にわたる。
【０１５２】
粘度変化とは対照的に、密度に対する影響の度合いは、石炭含有率の増加が及ぼす影響よりも、異径粒子が及ぼす影響の方が小さい。密度の上昇率は、石炭２Ｅでは最小であり、２Ｄおよび２Ｃではほぼ同じであり、石炭３、７および８では最も大きい。この順序は、粒度の増加とほぼ一致している。ゆえに、ＲＦＯ−極微粒炭の混合物における密度上昇は、粒度に反比例する。
【０１５３】
表６  高揮発分瀝青炭２および７、ならびに低揮発分瀝青炭３、４ａおよび８由来の、異径石炭粒子画分をＲＦＯ−ＩＩに混合した場合の密度の結果（これらの石炭の粒度データを、表５および表３に示す）。
【表８】
2019513840.tif 000010
【０１５４】
また、図３ａおよび図３ｂに、諸グレードの舶用ＲＦＯの密度限度を示す。粘度の場合と同様、極微粒炭の添加が密度上昇に及ぼす影響はまた、隣接するグレードの燃料油同士の間の密度のばらつきに対応しうる（表１ａ〜表１ｃ）。再三繰り返すが、ここで見出された発見は、１０質量％の極微粒炭を添加しても、燃料油グレードが密度の高い燃料油グレードに変わるだけである、つまり、ＲＦＯ−ＩＩにおいて、５質量％の極微粒炭２Ａ〜２Ｅのいずれかを添加すると、ＲＭＧグレードはＲＭＫグレードに変わる、という驚くべきものであった。
【０１５５】
大抵の船積みに使用されるＲＦＯ密度の上限は、実際には１５℃で１２５０ｋｇ／ｍ３であり、これを決めるのが、最も繁用されている型式の遠心分離機（Ａｌｃａｐタイプ）の上限操作限界である。旧式の燃料油遠心機によっては、１５℃で１０１０ｋｇ／ｍ３までという上限操作限界が定められているものもある。定置式ボイラー燃料油仕様は通例、最大密度要件を伴わない。
【０１５６】
密度および粘度の増加につれて、舶用および定置式機器に対するＲＦＯ極微粒炭の適用制限が厳重になる可能性があり、これら両方のパラメータを特定の極微粒炭が増加させる速度は、実際に適合できる極微粒炭の最大量を定量する際に、灰分含有率と同じくらい重要となりうる。
【０１５７】
〔実施例６〕
粒度の異なる諸ランクの石炭−ＲＦＯの混合物における流動点
【０１５８】
実施例５で使用したのと同様な一連の石炭をＲＦＯ−ＩＩに混合した場合の、流動点を測定した。その結果を表７に示す。極微粒炭をＲＦＯに添加すると粘度が上昇するにしても、極微粒炭の添加による、ＲＦＯの流動点の増分量は、少しだけに限られる。このことは、予期しない有利な発見であった。
【０１５９】
ＲＦＯの流動点の測定における反復精度および再現精度はそれぞれ２．６℃および６．６℃であり、値をそれぞれ３℃または９℃としても、値が６℃の場合と有意な差異はない。ゆえに、試料３および試料２Ｃの添加量を最高１０質量％および１５質量％までとした場合、どちらの試料も流動点には有意に影響しなかった。一方、石炭試料２Ａ、２Ｂ、２Ｂおよび８を１０質量％および１５質量％として添加すると流動点が僅かに（１２℃まで）上昇した。後者４種の石炭試料の粒度は、石炭２Ｃおよび石炭３よりも小さい。このことは、石炭粒度が小さくするほど、ＲＦＯ混合物の流動点の上昇率が大きくなることを示唆する。これは、石炭含有率が同じなら、石炭粒度を最小限に抑えた場合に、粘度の上昇率が大きくなるのが観察されることと対応している（実施例４）。
【０１６０】
表７高揮発分瀝青炭２および７、ならびに低揮発分瀝青炭３および８由来の、異径石炭粒子画分をＲＦＯ−ＩＩに混合した場合の、流動点（これらの石炭の粒度データを、表５および表３に示す）。
【表９】
2019513840.tif 000011
【０１６１】
〔実施例７〕
粒度の異なる諸ランクの石炭−ＲＦＯの混合物における引火点
【０１６２】
実施例３で考察したように、極微粒炭１をベース燃料に混合することによって、舶用ディーゼルおよびＲＦＯの引火点を有意な量だけ改善すること（すなわち、値の上昇）が可能となる（表４）。実施例６で使用したものと同様な一連の石炭を、ＲＦＯ−ＩＩに混合して、引火点を測定した。結果を、表８および図４に示す。
【０１６３】
表８  高揮発分瀝青炭２および７、ならびに低揮発分瀝青炭３および８由来の、異径石炭粒子画分をＲＦＯ−ＩＩに混合した場合の引火点結果（これらの石炭のサイズデータを、表３および表５に示す）。
【表１０】
2019513840.tif 000012
【０１６４】
試験の対象となった６つの石炭試料のうちの５つは、僅か５質量％の極微粒炭を添加すると、ＲＦＯ混合物の引火点が、ＲＦＯ−ＩＩ単独使用の場合の１０８℃から、１２０℃以上へと上昇し、その増分は１０℃を上回った。ＲＦＯ−ＩＩにさらに１０質量％および１５質量％の石炭を添加すると、さらに引火点の値がそれぞれ約１２５℃および約１３０℃へと上昇した。一事例において、１０質量％および１５質量％の石炭２Ｃを添加した際に、引火点が１５０℃へと上昇した（図４）。
【０１６５】
これらパラメータの増分は有意であり、ＲＦＯ製油所での製造時には制限的な仕様パラメータとなる可能性がある。燃料油混合物の引火点を操作できれば、非混合燃料油が仕様の域から外れた際に、その混合物を仕様の域内に戻すのに有効と考えられる。状況把握を助けるため言うなら、引火点を予測可能な方法で調整するのに利用できる商用の燃料添加剤は、皆無であるということである。
【０１６６】
〔実施例８〕
粒度の異なる諸ランクの石炭−ＲＦＯの混合物における全酸価
【０１６７】
ＲＦＯ酸性度の測定値である全酸価（ＴＡＮ）は、極微粒炭を添加することによって改善できる（表９）が、試験の対象となった全ての混合物から終始一貫した改善が観察されるとは限らない。一方、石炭３の添加量を０〜５質量％から１０質量％へと増やすと、ＲＦＯ−ＩＩ  ＴＡＮ値が０．３〜０．１２ｍｇ  ＫＯＨから０．０１ｍｇ  ＫＯＨ（燃料１ｇあたり）へと漸減した。ただし、５質量％の石炭８を添加すると、ＴＡＮが０．３ｍｇ  ＫＯＨから０．０３ｍｇ  ＫＯＨ（燃料１ｇあたり）へと著しく低下し、続いて、１０質量％および１５質量％ではそれぞれ、ＴＡＮが、ベース燃料単独の値と相応した値０．３５ｍｇ  ＫＯＨおよび０．２６ｍｇ  ＫＯＨ（燃料１ｇあたり）へと変化した。
【０１６８】
表９  高低揮発分瀝青炭３および８由来の異径石炭粒子画分をＲＦＯ−ＩＩに混合した場合の、全酸価（ＴＡＮ）（これらの石炭のサイズデータを、表３および表５に示す）。
【表１１】
2019513840.tif 000013
【０１６９】
〔実施例９〕
ＲＦＯ−極微粒炭の混合物の分散安定性
【０１７０】
ステンレススチール製装具は、ＲＦＯにおける極微粒炭試料の分散を試験する用途に対応するように設計されたものである（図４）。混合容器の底部より上１５ｃｍ、３０ｃｍおよび４５ｃｍの箇所には、試料を抜取するための３つのポートが具備されていた。２５℃では、試験対象のＲＦＯの粘度が極微粒炭を分散させることができないほど高くなりすぎたため、装具を８０℃まで予熱した。１０質量％の風乾極微粒炭とＲＦＯとの混合物に、燃料油分散剤添加物を加えて、８，０００〜９，０００ｒｐｍにてそれぞれ異なる（１０〜６０分間の）時間間隔で剪断混合し、その後、８０℃において１時間〜７日間の期間にわたって静置した。試料採取用の各ポートから分散液を取り出し、焼結体を通して高温濾過して、固体材料を収集してから、固体材料の重量をＩＰ３７５に準拠して秤量した。頂部、中間および底部の試料における固体の含有率が同じ場合、分散が良好であることを示す。幾つかの事例では、混合容器の実際の底部でさらに測定を行った。ＲＦＯ  ＩＩと石炭試料３との混合物に関する一連の分散試験の結果を、表１０に示す。
【０１７１】
この結果は、１０質量％の極微粒炭のＲＦＯ分散液を生成できることを実証している。これらの分散液は、分散剤添加物を加えて６０分間剪断混合して調製されたものである場合、最高４８時間にわたって安定である（試験８）。１０分間の混合を行った場合に限り、安定時間が２４時間に短縮された（試験１〜４）。
【０１７２】
１質量％の極微粒炭と舶用ディーゼルとの混合物に、燃料油分散剤添加物を加え、１００ｍｌガラス製試料瓶中で１１，０００ｒｐｍにて２０分間剪断混合し、次いで周囲温度にて１時間および２４時間静置した（試験１２および試験１３）。続いて、これを、超音波浴中で繰り返した（試験１４および試験１５）。１時間沈降させた後、試料の頂部（第１部）および底部（第２部）から、燃料と石炭粒子との懸濁液の１０ｍＬのアリコートを、エッペンドルフピペットで採取した。焼結ガラス製ブフナーフラスコを用い、各アリコートを、あらかじめ秤量した０．８μｍの硝酸セルロースメンブレンフィルタに通して真空濾過した。固体残渣およびフィルタをｎ−ヘプタンで４回洗浄した後、再秤量して、最低限２４時間の乾燥時間を経て、各アリコート中の未溶解固体の質量、ひいては分散均一性を定量した。
【０１７３】
この結果から判るように、少なくとも１時間にわたって安定な、１質量％の極微粒炭の舶用ディーゼル分散液を生成できる。超音波浴中で剪断混合が起こると、分散液の均一度が高まる。
【０１７４】
表１０  ＲＦＯおよび舶用ディーゼルに極微粒炭を混合した場合の分散試験の結果（ｎ．ｄ．＝不特定。全ての試験番号の試料中に、燃料油分散剤添加物が低添加量で含有されている場合）
（ボールド体の数字は、分散が中断されたことを表す）
【表１２】
2019513840.tif 000014
【０１７５】
〔実施例１０〕
ＲＦＯに極微粒炭３を混合した場合（分散剤添加物有りまたは無し）の分散安定性
【０１７６】
実施例９に示すような１０質量％の極微粒炭のＲＦＯ分散液を生成できる。この分散液は、８０℃において分散剤添加物を加えて６０分間剪断混合して調製されたものである場合、８０℃において最高４８時間にわたって安定である。実施例９に記載されているものと同じ方法を用い、更なる研究を遂行した（表１１）。ゆえに、試験Ｎｏ．９では、１０質量％の石炭３を分散させ、８０℃において分散剤添加物無しで２日間保持した。試験Ｎｏ．８は、分散剤添加物有りとしたことを除けば、試験Ｎｏ．９と同一であった。両方の試験で明らかにされたように、頂部層、中間層および底部層において懸濁された、ほとんど全て（９１〜９７質量％）の極微粒炭で、分散が安定であった。しかし、分散炭の含有率（初期石炭含有率に対する割合として表される）は、分散剤無しの場合（９１〜９４質量％）よりも分散剤が存在する場合の方が僅かに高い（９５〜９７質量％）。このことから、この分散剤の添加によって分散安定性が改善されていたことが判る。
【０１７７】
市販の分散剤添加物を含めることによって、分散が改善される。好適な燃料分散剤添加物は、ほとんどの石油燃料添加物製造業者、たとえば、Innospec Ltd.（Oil Sites Road, Ellesmere Port, Cheshire, CH65 4EY, UK）、Baker Hughes（2929 Allen Parkway, Suite 2100, Houston, Texas 77019-2118, USA）、BASF SE（67056 Ludwigshafen, Germany）によって製造されている。
【０１７８】
〔実施例１１〕
極微粒炭３をＲＦＯに混合することによる、分散安定性の長期化
【０１７９】
分散剤添加物の存在下、８０℃において６０分間の剪断混合を経た、１０質量％の極微粒炭３のＲＦＯ−ＩＩ溶液の分散安定性を、期間を４日間および７日間に延長して試験した（試験Ｎｏ．１０および試験Ｎｏ．１１、表１１を参照のこと）。
【０１８０】
頂部層、中間層および底部層において懸濁したほとんど全て（９７〜１０２質量％）の極微粒炭では、４日後に、優れた安定性が得られた（試験１０）分散における実験誤差および分散炭の測定値から、一部の混合物に関して１００％を僅かに上回る値が報告されていることに留意されたい。１００質量％を上回るこれらの値は、分散が中断されたときに粒子が沈降し始めるデッド底部層に属さない限り、１００質量％と大きさが有意に異ならないものとして扱うべきである。
【０１８１】
表１１  ＲＦＯ−ＩＩおよびＲＦＯ−ＩＩＩに極微粒炭を混合した場合の、さらなる分散試験の結果
（ボールド体の数字は、分散が中断されたことを表す。試験Ｎｏ．９以外の全ての試験番号の試料中に、燃料油分散剤添加物が低添加量で含有されている場合）
【表１３】
2019513840.tif 000015
【０１８２】
試験ＩＩにおいて、分散実験が、８０℃で７日間延長された。この事例において、頂部層、中間層および底部層に懸濁されたほとんど（８０〜８１質量％）の極微粒炭で、依然として比較的に良好な安定性が得られた。これらの２つの試験から明らかなように、これらの分散液が４日間を超える優れた安定性を有し、７日間後に少量の沈降が始まる。
【０１８３】
これらの石炭を分散させたＲＦＯ−ＩＩ溶液は、いったん８０℃において装具（図１）で調製された後に、半ゼラチン状態で周囲温度にて冷却され、１年以上わたって安定な分散液として貯蔵された。
【０１８４】
〔実施例１２〕
最高３０質量％までの様々な石炭含有率範囲をカバーする極微粒炭−ＲＦＯ混合物における分散安定性
【０１８５】
種々の濃度（１０〜３０質量％）の極微粒炭２ＢのＲＦＯ−ＩＩＩ溶液の、８０℃での分散安定性（分析の詳細については表５を参照）を、８０℃において６０分間剪断混合し、８０℃において４日間保存した後に、測定した（試験Ｎｏ．１６〜１９、表１１を参照のこと）。それぞれ１０質量％、１５質量％および２０質量％の極微粒炭を添加した全ての試料について、ほとんど全て（９０→１００質量％、実施例１０の注釈に留意のこと）の粒子が３つの主要層中に懸濁されている優れた安定性が得られた。石炭２ＢをＲＦＯ−ＩＩＩに３０質量％加えた混合物もまた、デッドボトムにおいて極めて少量の沈着が起こるのみの、良好な安定性（８１〜８７質量％  ９０→１００質量％の極微粒炭が頂部層、中間層および底部層に懸濁）を示した。
【０１８６】
〔実施例１３〕
異なる石炭ランクおよび粒度範囲をカバーする極微粒炭−ＲＦＯ混合物における分散安定性
【０１８７】
８０℃において６０分間の剪断混合して、４日間保存した後の、１５質量％の極微粒炭７および８のＲＦＯ−ＩＩＩ溶液の分散安定性を、試験した（試験Ｎｏ．２０〜２１および表１１を参照のこと）。１５質量％の石炭８を添加した混合物について、ほとんど全て（９５→１００質量％、実施例１０の注釈に留意のこと）の極微粒炭が３つの主要層に懸濁されている優れた安定性が得られた。１５％の石炭７を添加した混合物の安定性は良好であるが、頂部層にて７０質量％、中間層および底部層にて１００質量％であったのと比較して、デッドボトム層（１２９質量％）において小さな沈着の形跡が存在する。石炭８（ｄ５０＝１．８μｍ）の粒度は、石炭２Ｂ（ｄ５０＝２．７μｍ）および石炭７（ｄ５０＝３．２μｍ）の粒度よりも小さい。この理由から、石炭７よりも石炭８および石炭２Ｂの方が、安定性能が良好化されたと考えられる。
【０１８８】
〔実施例１４〕
灰分含有率が極めて低い種々の添加量の高揮発性石炭とＲＦＯとの混合物における燃焼性
【０１８９】
５〜１５質量％の種々の添加量の石炭７とＲＦＯ−ＩＩＩとの混合物の燃焼性を、Standard Institute of Petroleum (London) Method IP541により特定し、圧縮点火エンジンにおいて用いられる残渣燃料の点火特性および燃焼性の定量的測定を行った。この方法では、一定体積の燃焼室内で、小型の副試料を圧縮空気中に射出し、各燃焼サイクル中の射出の開始および圧力の変化を検出する。これを２５回繰り返して、着火性および燃焼性を、圧力−時間、および圧力変化速度−時間トレースの平均値から計算する。
【０１９０】
表１２  石炭７をＲＦＯ−ＩＩＩに混合した場合の、着火性および燃焼性
【表１４】
2019513840.tif 000016
【０１９１】
表１２に、様々な着火性および燃焼性、ならびにこれらの各々に関して従来のＲＦＯに適用可能な範囲を示す。５〜１５質量％の石炭７をＲＦＯ−ＩＩＩに混ぜ込んだ混合物が、これらの適用範囲内に収まるかどうかは、ベースＲＦＯ、石炭の種類および石炭粒度、ならびに石炭含有率の選択に依存する。このパスデータから、そのようなＲＦＯ−石炭の混合物が、通常の大型、低速および中速の舶用ディーゼルエンジンにおいて良好に機能することが判る。
【０１９２】
〔実施例１５〕
極微粒炭を分散させたＲＦＯ混合物における粒度分布
【０１９３】
粒度分布は典型的に、一連の増分サイズ範囲間で粒子の粒子体積を測定するレーザー散乱法によって特定される。図５に、石炭７の粒度分布を例証する。６３μｍの粒度を上回る場合、篩分けによって様々なサイズの画分に石炭を実際に分離することが可能であり、このようにして、石炭試料６を、６３μｍおよび１２５μｍの２通りの篩サイズ間で調製した（表３）。
【０１９４】
図５に示すように、粒子分布幅は典型的に、ｘ軸上の粒径値（ｄ５０、ｄ９０、ｄ９５、ｄ９８およびｄ９９）によって定量化され、ｄ５０は、母集団の半分がこのｄ５０値を下回る直径として定義されている。同様に、分布の９０％がｄ９０より下に位置し、母集団の９５％がｄ９５より下に位置し、母集団の９８％がｄ９８より下に位置し、母集団の９９％がｄ９９値より下に位置する。
【０１９５】
上記の点を考慮に入れ、これらの燃料油仕様に適合し、しかも、燃料油中に分散させることで少なくとも４８時間にわたって安定である分散液を提供できる程度十分に低い鉱物質含有率（または灰分含有率）、含水率、硫黄分含有率および粒度を達成する石炭微粉をエンジニアリングできる、という驚くべき発見が為されてきた。さらに、比較的短い期間であれば、舶用燃料における１．０質量％の石炭充填を伴う極微粒炭粒子の安定した懸濁の調製は、ＲＦＯよりも粘度がはるかに低い。また、予期しないことに、１質量％の極微粒炭を混合した結果として、舶用ディーゼルの引火点が改善された。
【０１９６】
上記の結果に基づき、本発明の産業用途を以下に示す。
・燃料油中に最高３０％までの混合比率で、燃料油と極微粒炭との混合物が、混合物の用途に好適となるように、石炭微粒をアップグレードすること。これにより、燃料油仕様における主な特性（灰分、水分、密度、粘度、発熱量など）の限度に適合するであろう。
・燃料油の硫黄分含有率が極微粒炭より高いグレードの燃料油を対象に、燃料油の硫黄分含有率を低減させること。
・燃料油の密度および粘度を上昇させる方法。たとえば、およそ１０質量％の極微粒炭の添加によって、燃料油グレードを次に重い燃料油グレードに変えることができる。
・コストの低い混合物成分の導入によって燃料油の使用量を低減しながら、依然として同等の性能が得られるようにすること。
・極微粒炭を混ぜ合わせることで、舶用ディーゼルおよびＲＦＯの引火点を改善すること。
【０１９７】
本発明の特定の実施形態を、本明細書中に詳細に開示してきたが、これは一例として、専ら例証のみを目的に為されたものである。前述の実施形態は、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、本発明に対して種々の置換、改変および修飾を施すことが可能であることが、本発明者らによって想到される。
【図１】
2019513840.tif 000017
【図２ａ】
2019513840.tif 000018
【図２ｂ】
2019513840.tif 000019
【図３ａ】
2019513840.tif 000020
【図３ｂ】
2019513840.tif 000021
【図４】
2019513840.tif 000022
【図５】
2019513840.tif 000023
【国際調査報告】
2019513840.tif 000024
2019513840.tif 000025
2019513840.tif 000026