JP2016130284A - 含水コールタールの油水分離方法および油水分離剤 - Google Patents

Abstract

【課題】油水分離効果に優れた含水コールタールの油水分離方法を提供する。【解決手段】グリフィン法ＨＬＢ値が６．５以上のノニオン性界面活性剤及び／又はデイビス法ＨＬＢ値が４５以上のアニオン性界面活性剤を、コールタール１部に対し水を１部以下の質量比で含む含水コールタールへ添加して、含水コールタールの油水分離方法。【選択図】なし

Description

本発明は、含水コールタールの油水分離方法および油水分離剤に関する。

コールタール（以下、「タール」ともいう。）は、コークス炉から発生した副産物であり、次のように製造される。
コークス炉で発生したガスに安水（アンモニア水）を散布して冷却し、得られた凝縮物を安水と共にタールデカンターで静置して安水層とタール層に分離し、タールを抜き出してタールタンク（デカンタ分離後の粗精製物貯蔵槽）に入れ、安水を抜き出して安水タンクに入れる。タールタンク中のタールはスラッジを含むので、遠心分離機（スーパーデカンター）でスラッジを分離して、得たタールはタール貯蔵槽（遠心分離後の精製度合いの高いタールの貯蔵槽）に入る。
コールタールは、含水状態でエマルションを形成するので、コールタールの製造、精製工程においては、タールデカンター、タールタンク、遠心分離機（スーパーデカンター）などにおいて油水分離が必要となる。しかし、コールタール中の重質油は比重が大きく、水との親和性が高く、含水状態で強固なエマルションを形成するので、遠心分離法でもその分離は容易ではない。

特許文献１には、コールタール主体の重質油が水を含む含水廃油に、アルキルアリルスルホン酸塩、アルカンスルホン酸塩、高級アルコール硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルサルフェート塩及びポリオキシエチレンアルキルサルフェート塩の１種以上のアニオン系界面活性剤を添加する方法が記載されているが、油水分離の程度は十分とはいえなかった。また、それら薬剤の添加箇所と油水分離効果の違いについて記載されていなかった。

特許文献２には、タール系含水廃油に、石油と、第４級アンモニウム塩やイミダゾール誘導体を主成分とするカチオン系界面活性剤を添加して油分と水分を分離する方法が記載されているが、油水分離効果は十分ではなかった。そして、アニオン系界面活性剤では良好な分離効果を示さないとも記載され、それら薬剤の添加場所と油水分離効果の違いについては記載されていなかった。

また、特許文献３には、タールデカンターでコールタールと安水に分離する際に、微量のアルキルフェノールのホルマリン縮合物と重合エーテルの混合物などの親油性乳化破壊剤をタールデカンター内に添加することで、界面のエマルジョンを破壊して安水中に懸濁する滓を除去する方法について記載されている。しかし、タール中の水分を低減する効果については言及されていない。

特開昭５１−９６７８５号公報 特開昭５４−１０２３０５号公報 特開２０００−１９８９８６号公報

本発明は、含水コールタールの油水分離効果に優れた油水分離方法および油水分離剤を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、鋭意検討の結果、グリフィン法ＨＬＢ値６．５以上のノニオン性界面活性剤及び／又はデイビス法ＨＬＢ値４５以上のアニオン性界面活性剤を、コールタール１部に対し水分を１部以下の質量比で含む含水コールタールへ添加することで、優れた油水分離効果が発揮されることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は以下の油水分離方法および油水分離剤を提供する。
［１］グリフィン法ＨＬＢ値が６．５以上のノニオン性界面活性剤及び／又はデイビス法ＨＬＢ値が４５以上のアニオン性界面活性剤を、コールタール１部に対し水分を１部以下の質量比で含む含水コールタールへ添加して、含水コールタールの油水分離方法。
［２］ノニオン性界面活性剤のグリフィン法ＨＬＢ値が７以上である、上記［１］に記載の油水分離方法。
［３］アニオン性界面活性剤のデイビス法ＨＬＢ値が５４以上である、上記［１］又は［２］に記載の油水分離方法。
［４］含水コールタールが、コールタール１部に対し水分を０．７部以下の質量比で含むものである、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の油水分離方法。
［５］界面活性剤の全添加量がタール純分に対して０．００５〜１質量％である、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の油水分離方法。
［６］グリフィン法ＨＬＢ値６．５以上のノニオン性界面活性剤及び／又はデイビス法ＨＬＢ値４５以上のアニオン性界面活性剤を含む、コールタール用油水分離剤。
［７］ノニオン性界面活性剤のグリフィン法ＨＬＢ値が７以上である、上記［６］に記載のコールタール用油水分離剤。
［８］アニオン性界面活性剤のデイビス法ＨＬＢ値が５４以上である、上記［６］又は［７］に記載のコールタール用油水分離剤。

本発明の含水コールタールの油水分離方法および油水分離剤によれば、含水コールタールの油水分離効果に優れ、コールタールの水分が十分に低減されて、安定した品質のタール製品を得ることが可能となる。添加箇所は、水分よりもコールタール分の多い箇所であればよく、特にタールデカンターで分離されたコールタールに用いて、スーパーデカンター（遠心分離）において脱水を促進する方法として適している。

本発明は、含水コールタールの油水分離方法および油水分離剤に関する。
本発明に使用される含水コールタールの油水分離剤は、グリフィン法ＨＬＢ値が６．５以上のノニオン性界面活性剤及び／又はデイビス法ＨＬＢ値が４５以上のアニオン性界面活性剤であり、コールタール１部に対し水分を１部以下の質量比で含む含水コールタール、特にタールデカンター出口の含水コールタールに対し十分な油水分離効果を発揮する。
なお、本明細書において、「水分」とは安水のほか、粗製タールから塩分を抜くために洗浄に使用する工水や上水等を含む概念である。

本発明に使用するノニオン性界面活性剤は、グリフィン法ＨＬＢ値が６．５以上であることを要し、７．０以上であることが好ましく、そのようなノニオン性界面活性剤としては、そのＨＬＢ値を有するものであれば、種類は限定されないが、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマーが好ましく用いられる。

そのようなグリフィン法ＨＬＢ値を有するポリオキシアルキレンアルキルエーテルは、通常、炭素数が８〜１２のアルキル基、ポリオキシアルキレンがポリオキシエチレンであり、エチレンオキサイドの付加モル数が１６〜２５の範囲のものから得られる。
本発明に使用するポリオキシアルキレンアルキルエーテルの具体例としては、例えば、ＨＬＢ値が１１であるポリオキシアルキレンアルキルエーテル（商品名「サンノニックＳＳ−５０」、三洋化成工業株式会社製）が挙げられる。

ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマーは、プロピレンオキサイドの重合により得られるポリプロピレングリコールにエチレンオキサイドを重合して得られるポリエチレンオキサイド-ポリプロピレンオキサイド-ポリエチレンオキサイドのトリブロック共重合体であり、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドの重合度（通常それぞれ数十）によりＨＬＢ値が異なる。
本発明に使用するポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマーの具体例としては、例えば、ＨＬＢ値が７である、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー（商品名「ニューポールＰＥ−７４」、三洋化成工業株式会社製）、ＨＬＢ値が１６である、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー（商品名「ニューポールＰＥ−７８」、三洋化成工業株式会社製）などが挙げられる。

後述の比較例１３、１４で使用するようなグリフィン法ＨＬＢ値が６．５未満のノニオン性界面活性剤では油水分離効果が不良であり、また、上記のグリフィン法ＨＬＢ値が６．５以上のノニオン性界面活性剤を使用しても、水分がコールタール分よりも多いコールタールと水の混合物に対しては油水分離効果が不良である。

本発明に使用するアニオン性界面活性剤は、デイビス法で計算したＨＬＢ値が４５以上であることを要し、５４以上であることが好ましく、そのようなアニオン性界面活性剤としては、そのデイビス法ＨＬＢ値を有するポリオキシアルキレンアルキルスルホコハク酸塩、スルホコハク酸アルキル塩が好ましく用いられる。

ポリオキシアルキレンアルキルスルホコハク酸塩において、ポリオキシアルキレンアルキル基のポリオキシアルキレンは、ポリオキシエチレン又はポリオキシプロピレンであり、その平均付加モル数は約１〜２が好ましく、ポリオキシアルキレンアルキル基のアルキルは、炭素数が１０〜１８、好ましくは１２〜１４であり、スルホコハク酸塩はスルホコハク酸二アルカリ金属塩もしくはスルホコハク酸二アンモニウム塩である。
本発明に使用するポリオキシアルキレンアルキルスルホコハク酸塩の具体例としては、例えば、デイビス法ＨＬＢ値が５６であるポリオキシエチレン(約２)アルキル(１２〜１４）スルホコハク酸二ナトリウム（商品名「ビューライトＥＳＳ」、三洋化成工業株式会社製）などが挙げられる。

スルホコハク酸アルキル塩において、アルキル基は、炭素数が１０〜１８、好ましくは１２〜１４であり、スルホコハク酸塩はスルホコハク酸二アルカリ金属塩もしくはスルホコハク酸二アンモニウム塩である。
本発明に使用するスルホコハク酸アルキル塩の具体例としては、例えば、デイビス法ＨＬＢ値が５４であるスルホコハク酸ラウリル二ナトリウム（商品名「ビューライトＳＳＳ」、三洋化成工業株式会社製）などが挙げられる。

後述の比較例１１、１２で使用するようなデイビス法ＨＬＢ値が４５未満のアニオン性界面活性剤では油水分離効果が不良であり、また、上記のデイビス法ＨＬＢ値が４５以上のアニオン性界面活性剤を使用しても、水分がコールタール分よりも多いコールタールと水の混合物に対しては油水分離効果が不良である。
ちなみに、代表的アニオン性界面活性剤であるドデシル硫酸ナトリウムのデイビス法ＨＬＢ値は４０である。

グリフィン法ＨＬＢ値が６．５以上のノニオン性界面活性剤及び／又はデイビス法ＨＬＢ値が４５以上のアニオン性界面活性剤の全添加量は、タール純分に対して０．００５〜１質量％、好ましくは０．０１〜０．１質量％である。
なお、該ノニオン性界面活性剤を主体に添加する場合、その添加量は全界面活性剤中７０質量％以上であることが好ましい。

以上の界面活性剤は、ポリオキシエチレンスルホコハク酸二ナトリウムやスルホコハク酸ラウリル二ナトリウムなど固形のものはそのまま添加してもよいが、対象である含水コールタールへの混合および均一化を考慮すると水で希釈して液体で添加することが望ましい。

本発明の油水分離方法および油水分離剤は、コールタールの製造工程において用いられ、油水分離剤の添加箇所は、水分よりもコールタール分の多い箇所であればよいが、コールタール１部に対し水を０．７部以下の質量比で含む含水コールタールに添加するのが好ましく、特にタールデカンターで分離されたコールタールに用いて、スーパーデカンター（遠心分離）において脱水を促進する方法として適している。

コールタールはＷ／Ｏタイプのエマルションとして水分を保持しているので、コールタールと水を分離させるためにはエマルションを破壊する必要がある。本発明において、油水分離剤である特定の界面活性剤を添加すると、エマルションを形成している界面に作用してエマルションを維持できない状態にするため、水分が合一し水とタールに分離すると考えられる。
グリフィン法ＨＬＢ値６．５以上のノニオン性界面活性剤及びデイビス法ＨＬＢ値４５以上のアニオン性界面活性剤は水に溶けやすいが、タールに溶解・拡散しにくい。そのため、タール１に対し、水分が１以下の含水コールタールでは、これらの界面活性剤がタール中にエマルションとして存在している水分およびその界面に集中的に作用できる。したがって、タールよりも水分が多い場所、例えばタールデカンター入口側のタールと安水の混合物（タール：安水＝１：５００程度）にこれらの界面活性剤を添加するよりも、タールデカンター出口のタールデカンターで処理した後の水分の少ないタール（タール：水分＝１：０．１〜１．０程度）に添加した方が、少ない添加量の界面活性剤で、高い油水分離効果を発揮できると考えられる。

次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によってなんら限定されるものではない。

実施例１〜１０、比較例１〜１４
（タール）：タールデカンター出口のタール（水分１６％、タール分：水分＝１：０．２）を使用した。
（油水分離剤添加量）：油水分離剤である各種界面活性剤を、全界面活性剤量がタール純分に対して０．０２０質量％となるよう添加した。なお、アニオン界面活性剤のグリフィン法ＨＬＢ値はデイビスの式を用いた薬剤構造からの計算値である。
（試験手順）：コールタールを７０℃恒温槽で静置し温度を上げ、サンプル瓶にコールタールを１００ｇ分取し、純水を添加しない含水コールタール、純水を４０ｇ、１４４ｇ、４６４ｇ添加した含水コールタール（コールタールと水の混合物）を作製した（タール：水分の比率はそれぞれ１：０．２、１：０．７、１：１．９、１：５．７である）。得られたコールタールと水の混合物に界面活性剤をマイクロピペットで所定量添加した。スパーテルで１分間撹拌し、７０℃恒温槽で３時間静置した。その後、外観を目視で観察し、分離水量を測定して、油水分離効果を評価した。
（評価）：遠心分離後の水相の水量より、タール中に存在した水分の何％が分離したのかを確認した。
○・・・４０％以上の分離水量
△・・・２０％以上４０％未満の分離水量
×・・・２０％未満の分離水量
試験結果を第１表に示す。

実施例１〜１０（タール１部に対し水分を１部以下の質量比で含む含水コールタールに特定の界面活性剤を添加した）において顕著な油水分離効果が認められた。ここで用いた界面活性剤は、水に溶けやすく、タールに溶解・拡散しにくいため、タール中にエマルションとして存在している水分およびその界面に集中的に作用できたと考えられる。しかし、これらの界面活性剤も、比較例１〜１０の水分量が多いタール・水混合物では、油水分離効果が大きく低下した。界面活性剤の水に対する比率が減少し、エマルジョン中の水分へ作用する界面活性剤量が減ってしまったため、油水分離効果が低下したと考えられる。

Claims (8)

1. グリフィン法ＨＬＢ値が６．５以上のノニオン性界面活性剤及び／又はデイビス法ＨＬＢ値が４５以上のアニオン性界面活性剤を、コールタール１部に対し水分を１部以下の質量比で含む含水コールタールへ添加して油水分離を行う、含水コールタールの油水分離方法。
2. ノニオン性界面活性剤のグリフィン法ＨＬＢ値が７以上である、請求項１に記載の油水分離方法。
3. アニオン性界面活性剤のデイビス法ＨＬＢ値が５４以上である、請求項１又は２に記載の油水分離方法。
4. 含水コールタールがコールタール１部に対し水分を０．７部以下の質量比で含むものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の油水分離方法。
5. 界面活性剤の全添加量がタール純分に対して０．００５〜１質量％である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の油水分離方法。
6. グリフィン法ＨＬＢ値６．５以上のノニオン性界面活性剤及び／又はデイビス法ＨＬＢ値４５以上のアニオン性界面活性剤を含む、コールタール用油水分離剤。
7. ノニオン性界面活性剤のグリフィン法ＨＬＢ値が７以上である、請求項６に記載のコールタール用油水分離剤。
8. アニオン性界面活性剤のデイビス法ＨＬＢ値が５４以上である、請求項６又は７に記載のコールタール用油水分離剤。