JP2006187750A - Sulfate pitch treatment method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は不正軽油の製造の際などに発生する有害廃棄物である硫酸ピッチを効率良く、低コストで無害化処理して環境負荷の低い生成物に変換するとともに有価物を得ることを目的とした硫酸ピッチの物理化学的処理方法に関するものである。 It is an object of the present invention to obtain a valuable product while converting sulfuric acid pitch, which is a hazardous waste generated in the production of illegal light oil, etc., to a product with low environmental impact by detoxifying efficiently and at low cost. The present invention relates to a method for physicochemical treatment of sulfuric acid pitch.
硫酸ピッチの処理処分の方法として固化埋立、回収法、焼却処理などの方法がある。 There are methods such as solidification landfill, recovery, and incineration as methods for disposal of sulfuric acid pitch.
固化埋立は硫酸ピッチに界面活性剤、生石灰粉、水などを添加混合して固化して埋め立てる方法であり、昔は行なわれていた。しかし、現在は土壌汚染や地下水汚染を引き起こすために禁じられている。 Solidification landfilling is a method of adding a surfactant, quick lime powder, water and the like to sulfuric acid pitch, solidifying and solidifying the landfill. However, it is currently forbidden to cause soil and groundwater contamination.
回収法は硫酸ピッチに水を加え、蒸気を吹き込んで攪拌しながら、80℃程度に加温すると、油、アルキルスルホン酸、希硫酸の3層に分離する。これを分別して油分は残存硫酸を中和し、アルキルスルホン酸は精製して回収する。希硫酸は中和して廃水として放流する。この方法は経済的に採算がとれず、実用化までには至らなかった。 In the recovery method, water is added to sulfuric acid pitch, and the mixture is separated into three layers of oil, alkylsulfonic acid, and dilute sulfuric acid by heating to about 80 ° C. while blowing steam and stirring. By separating this, the oil neutralizes the residual sulfuric acid, and the alkylsulfonic acid is purified and recovered. Dilute sulfuric acid is neutralized and discharged as waste water. This method is not economically profitable and has not been put to practical use.
焼却処理は前処理として消石灰あるいは苛性ソーダなどのアルカリを用いて中和処理を行ったうえで、焼却処理する方法である。現在はこの方式が行なわれているが、焼却時に発生する硫酸フュームを除去するために湿式電気集塵機を使用する必要があり、耐食材料を使用しなければならないため、設備が高価になる。また、前処理として消石灰を用いると苛性ソーダより薬品費は安価であるが、固形廃棄物の処理費が必要になる。一方、苛性ソーダを使用した場合は薬品費が高価であるが、水溶性の塩しか発生しないので処理費は安くなる。ただし、還元性のある亞硫酸ソーダが発生するので、COD規制のある地域では酸化処理しなければ放流できない。 The incineration treatment is a method of incineration treatment after performing neutralization treatment using alkali such as slaked lime or caustic soda as pretreatment. Although this method is currently used, it is necessary to use a wet electrostatic precipitator to remove sulfuric acid fumes generated during incineration, and the use of a corrosion-resistant material makes the equipment expensive. Further, when slaked lime is used as pretreatment, the chemical cost is lower than that of caustic soda, but the cost of processing solid waste is required. On the other hand, when caustic soda is used, the chemical cost is high, but since only water-soluble salts are generated, the processing cost is low. However, reducing sodium sulfate sulfate is generated, so it cannot be discharged unless it is oxidized in an area with COD regulations.
硫酸ピッチは主として潤滑油の精製過程で、原料の鉱物性油などに含まれる不純物を濃硫酸で除去する際に廃棄物として生じるものであるが、その処理が困難であるために、現在はプロセス転換が行なわれており大手の石油精製施設における発生量は極めて少量になっている。その他、潤滑油を再生する際にも発生するが、現在、不法投棄で問題になっているのは不正軽油を生産する際に発生する物である。軽油を自動車燃料として購入すると、軽油引取税がその価格の中に含まれている。一方、灯油とA重油は税金がかからないので、灯油とA重油を混合して軽油を製造して脱税するケースが続出した。この脱税を防ぐため、灯油とA重油に対して、識別剤としてクマリンが添加されるようになった。ところが、このクマリンを除去するために濃硫酸で洗浄して原料がわからないように加工した軽油を販売し、脱税する不法行為が横行するようになった。この硫酸洗浄工程から発生するのが、現在、問題となっている硫酸ピッチである。 Sulfuric acid pitch is mainly generated in the process of refining lubricating oil, and it is generated as waste when removing impurities contained in mineral oil as raw material with concentrated sulfuric acid. Conversions are taking place, and the amount generated in major oil refineries is very small. In addition, it also occurs when reclaiming lubricating oil, but what is currently a problem with illegal dumping is the one that occurs when producing illegal light oil. When light oil is purchased as automobile fuel, the light oil tax is included in the price. On the other hand, kerosene and heavy fuel oil A are not taxed, and there are a number of cases where kerosene and heavy fuel oil A are mixed to produce light oil and tax is eliminated. In order to prevent this tax evasion, coumarin has been added as an identification agent to kerosene and A heavy oil. However, to remove this coumarin, illegal activities to sell tax oils that were washed with concentrated sulfuric acid and processed so that the raw materials were not known were rampant. What is generated from this sulfuric acid washing step is sulfuric acid pitch which is currently a problem.
硫酸ピッチを排出する業者はもともと不法行為を承知でやっているので、焼却などのコストがかかる処理を行なうはずがなく、ドラム缶に詰めて不法投棄を行なうのである。硫酸ピッチは腐食性が強いので、やがては土壌汚染や地下水汚染を引き起こす。しかし、不法投棄されたものは誰かが処理しなければならず、そのためには現行の焼却処理よりも安価な処理方法を開発する必要がある。そのためには既存の処理方法に改良を加えたり、あるいは適当な前処理と組み合わせることによって硫酸ピッチの処理方法として適応させることも考えられる。 Since the manufacturer that discharges sulfuric acid pitch is aware of illegal activities, it is impossible to carry out costly processes such as incineration, and it is illegally dumped in drums. Sulfuric acid pitch is highly corrosive and will eventually cause soil and groundwater contamination. However, someone who has been dumped illegally has to deal with it. To that end, it is necessary to develop a treatment method that is cheaper than the current incineration treatment. For this purpose, it is conceivable to improve the existing processing method or to adapt it as a sulfuric acid pitch processing method by combining with an appropriate pretreatment.
本発明は硫酸ピッチ、特に不正軽油製造に伴い排出される硫酸ピッチを安価に無害化する処理方法を提供することを目的とする。
この目的を達成するために、まず請求項1により可溶化前処理として硫酸ピッチに対して、電解還元水(流水型電解水生成器において食塩などを補充して電気分解を行い、陰極側に生成したアルカリ性の水)を供給する。電解還元水(強還元水)はpH11〜12.5(11以上)、ORP−0.5〜−1.2V(−0.6V以下)の物性を持ち、界面活性作用および油脂乳化作用があり、硫酸ピッチを可溶化する。It is an object of the present invention to provide a treatment method for detoxifying sulfuric acid pitch, particularly sulfuric acid pitch discharged in connection with illegal light oil production, at low cost.
In order to achieve this object, first, as a solubilization pretreatment according to
可溶化前処理において請求項2により加温や超音波照射を行なうことにより可溶化が促進される。硫酸ピッチは可溶化により粘性が低下して流動しやすくなる。また、放置すると油層と水層に分離する。硫酸を含む水層は苛性ソーダなどのアルカリを添加して中和して排出される。一方、炭化水素およびクマリンスルホン酸を主成分とするアルキルスルホン酸などを含む油層は水を含んだスラッジ状となり、次に請求項1、3,4,5による硫酸ピッチ本処理にかけられる。これらの処理方法は汚泥や糞尿などの処理方法として既存のものである。 In the solubilization pretreatment, the solubilization is promoted by performing heating or ultrasonic irradiation according to
請求項1における本処理方式である湿式酸化および触媒湿式酸化は高温高圧の水に空気を吹き込んで有機物を酸化する方式である。湿式酸化は昔から行われていた方法である。触媒湿式酸化は大阪ガス(株)が開発した方法で既存の湿式酸化より効率が高く、一部実用プラントが運転されている。この処理により可溶化前処理された硫酸ピッチの油分は酸化される。その結果、油分に含まれる炭化水素とアルキルスルホン酸は二酸化炭素、水、硫酸および残留灰分になる。硫酸は排水中に溶解しているので、アルカリで中和する必要がある。また、残留灰分は排水処理において分離除去される。 The wet oxidation and catalytic wet oxidation, which are the main treatment methods in
請求項3における本処理方式である超臨界水酸化処理はオルガノ(株)が開発した方法であり、この方法により下水汚泥を処理した例が報告されている(用水と廃水;Vol.44No.10,39〜43(2002).)。超臨界水とは水の臨界点(温度374℃、圧力22Mpa)以上の温度、圧力状態にある高温・高圧の水である。常温・常圧の水にははとんど溶解しない炭化水素類や酸素などのガスも超臨界水には任意の割合で溶解する。したがって、超臨界水の存在下で酸素を通気すれば有機物と酸素が十分に溶解して混合されるため効率良く酸化が行われる。硫酸ピッチの本処理により発生するのは二酸化炭素、水、硫酸および残留灰分である。硫酸は排水中に溶解しているので、アルカリで中和する必要がある。また、残留灰分は排水処理において分離除去される。 The supercritical water oxidation treatment which is the main treatment method in
請求項4における本処理方式である超臨界水メタン化処理は超臨界水により有機物を溶解、低分子化して、メタン化触媒によりメタンと二酸化炭素に分解する方法である。この方法を有機系廃棄物の処理に用いた例が報告されている(第13回廃棄物学会研究発表会講演論文集;286〜288(2002)。硫酸ピッチの本処理により発生するのはメタン、二酸化炭素、硫酸および残留灰分である。硫酸は排水中に溶解しているので中和処理してから放流される。また、残留灰分は排水処理において分離除去される。 The supercritical water methanation treatment, which is the main treatment method according to claim 4, is a method in which an organic substance is dissolved and reduced in molecular weight with supercritical water and decomposed into methane and carbon dioxide with a methanation catalyst. An example of using this method for the treatment of organic waste has been reported (Proceedings of the 13th Waste Society Research Presentation; 286-288 (2002). The main treatment of sulfuric acid pitch is methane. Carbon dioxide, sulfuric acid and residual ash, since sulfuric acid is dissolved in the waste water, it is discharged after neutralization, and the residual ash is separated and removed in the waste water treatment.
請求項5における本処理方式である超臨界水ガス化・水素化処理は有機系廃棄物を対象として超臨界水により不活性ガスを充填した状態で触媒を用いてガス化・水素化する方法である。触媒として水酸化カリウムのようなアルカリ触媒やニッケル触媒が有効である。この方法によりバイオマス系廃棄物から水素とメタンを主成分とする混合ガスを得た例が報告されている。(第14回廃棄物学会研究発表会講演論文集;593〜595(2003)。硫酸ピッチの本処理により発生するのは水素、メタン、硫酸および還元性硫黄などである。排水処理においては硫酸の中和と還元硫黄の酸化および残留灰分の除去などが行われる。 The supercritical water gasification / hydrogenation treatment as the present treatment method according to
以下本発明にかかる電解還元水を用い硫酸ピッチの可溶化前処理および本処理方法の具体的な実施例を図を用いて説明する。 Specific examples of sulfuric acid pitch solubilization pretreatment and this treatment method using electrolytically reduced water according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は硫酸ピッチの処理システムの構成であり電解還元水を用いた硫酸ピッチの可溶化前処理および既存の本処理を組み合わせたシステムから構成される。硫酸ピッチ1は可溶化タンク2に入り、電解水生成器3より生成した電解還元水4と攪拌混合される。可溶化を促進するために超音波発振器5から超音波が発振されるとともに、加温手段6により加温される。その後、油水分離手段7により油水分離された水8は中和手段9により中和されて処理水10として排水される。一方、油水分離されたスラッジ状油11は本処理装置12に入り、高温高圧の水13あるいは超臨界水14と攪拌混合される。さらに酸化や分解に必要な材料(空気や触媒)15が添加される。反応が終了後、排ガス16および排水17が排出され、排水17は中和、還元硫黄の酸化、残留灰分の除去などの排水処理手段18で処理されてから処理水19として放流される。 FIG. 1 shows the configuration of a sulfuric acid pitch treatment system, which is composed of a system combining sulfuric acid pitch solubilization pretreatment using electrolytically reduced water and the existing main treatment. The
本発明にかかる電解還元水を用いた硫酸ピッチの可溶化前処理により、硫酸ピッチは低粘性の流動しやすいスラッジ状の油と硫酸を含む水に分離する。スラッジ状の油は湿式酸化あるいは触媒湿式酸化あるいは超臨界水酸化などの処理を行うことにより無害な二酸化炭素(炭酸ガス)に変換できる。クマリンスルホン酸を主成分とするアルキルスルホン酸は焼却すると硫黄酸化物となり排ガスの処理が困難である。それに対して本処理では硫黄酸化物はほとんど水に溶解するので排ガス処理が容易であり高価な排ガス処理装置が不要である。排水はアルカリで中和すれば放流できる。本処理システムでは残留灰分の処理は必要であるが、焼却処理の場合と比較して処分が厄介な固形廃棄物がほとんど生じないのも利点である。一方、前記の可溶化処理により分離したスラッジ状の油を超臨界処理水と攪拌混合して溶解して、触媒を用いてメタン化あるいは水素化することにより付加価値の高い可燃性ガスとしてリサイクルすることができる。 By the pretreatment for solubilization of sulfuric acid pitch using the electrolytically reduced water according to the present invention, the sulfuric acid pitch is separated into sludge-like oil that is easy to flow and water containing sulfuric acid. Sludge-like oil can be converted to harmless carbon dioxide (carbon dioxide) by performing treatments such as wet oxidation, catalytic wet oxidation, or supercritical water oxidation. Alkyl sulfonic acid mainly composed of coumarin sulfonic acid becomes sulfur oxide when incinerated, and it is difficult to treat exhaust gas. On the other hand, in the present treatment, sulfur oxides are almost dissolved in water, so that the exhaust gas treatment is easy and an expensive exhaust gas treatment device is unnecessary. Wastewater can be discharged if neutralized with alkali. Although the present treatment system requires treatment of residual ash, it is also advantageous in that almost no solid waste that is difficult to dispose is produced compared to incineration. On the other hand, the sludge-like oil separated by the above-mentioned solubilization treatment is dissolved by stirring and mixing with supercritical water, and recycled as high-value combustible gas by methanation or hydrogenation using a catalyst. be able to.
1…硫酸ピッチ
2…可溶化タンク
3…電解水生成装置
4…電解還元水
5…超音波発振器
6…加温手段
7…油水分離手段
8…油水分離により分離した水
9…中和手段
10…処理水
11…スラッジ状油
12…本処理装置
13…高温高圧の水
14…超臨界水
15…酸化や分解に必要な材料(空気や触媒)
16…排ガス
17…排水
18…中和、還元硫黄の酸化、残留灰分の除去などの排水処理手段
19…処理水DESCRIPTION OF
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