JP2017210500A - タール処理方法及びタール処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄溶剤の蒸気が外部に漏洩しにくいタール処理方法を提供する。
【解決手段】タール処理方法は、タールを蒸留して得られる留出油にアルカリ水溶液を混合し、留出油に含有されるタール酸をタール酸塩としてアルカリ水溶液に抽出するタール酸塩抽出工程と、留出油とアルカリ水溶液を油水分離して、タール酸が除去された留出油とタール酸塩を含有するアルカリ水溶液である粗製抽出水溶液とを得る第一油水分離工程と、粗製抽出水溶液に洗浄溶剤を混合し、粗製抽出水溶液に含有される油性不純物を洗浄溶剤に抽出する洗浄工程と、粗製抽出水溶液と洗浄溶剤を油水分離して、タール酸塩を含有し且つ油性不純物が除去されたアルカリ水溶液である精製抽出水溶液を得る第二油水分離工程と、精製抽出水溶液に残存している洗浄溶剤を精製抽出水溶液からさらに分離し、第一油水分離工程で得られた粗製抽出水溶液に混合して洗浄工程に供する循環工程と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明はタール処理方法及びタール処理設備に関する。

石炭の乾留によって得られるタールは、蒸留により種々の留出油に分留される。タールにはフェノール、クレゾール、キシレノール等のタール酸が含有されているため、留出油にもタール酸が含有されており、留出油が接触する設備の腐食防止等を目的として留出油からのタール酸の除去が行われている。

留出油からタール酸を除去する方法としては、抽出工程と洗浄工程を備える方法が知られている（例えば特許文献１を参照）。すなわち、留出油に水酸化ナトリウム水溶液を混合し、留出油に含有されるタール酸をタール酸ナトリウム塩として水酸化ナトリウム水溶液に抽出した後、油水分離して、タール酸が除去された留出油とタール酸ナトリウム塩を含有する水酸化ナトリウム水溶液とを得る（抽出工程）。

続いて、抽出工程で得られたタール酸ナトリウム塩を含有する水酸化ナトリウム水溶液に洗浄溶剤である軽油を混合し、タール酸ナトリウム塩を含有する水酸化ナトリウム水溶液に含有される油性不純物を軽油に抽出して洗浄した後、油水分離する（洗浄工程）。油性不純物としては、ピリジン、キノリン等のタール塩基や、ナフタリン等の芳香族炭化水素があげられる。

しかしながら、軽油で洗浄した水酸化ナトリウム水溶液には、油水分離した後であっても、少量の軽油が残存している。そのため、洗浄工程後の水酸化ナトリウム水溶液を取り扱う設備は、軽油と接触することとなる。例えば、洗浄工程後の水酸化ナトリウム水溶液を収容するタンクには、少量の軽油も収容されることとなる。すると、清掃等のためにタンクを開放した際に、タンク内に残存していた軽油の蒸気が外部に漏洩するおそれがあった。軽油の蒸気は、臭気を有するとともに毒性や可燃性も有するので、外部へ漏洩する軽油の蒸気の量は抑制する必要があった。

特公平１−４５５１５号公報

本発明は、洗浄溶剤の蒸気が外部に漏洩しにくいタール処理方法及びタール処理設備を提供することを課題とする。

本発明の一態様に係るタール処理方法は、タールを蒸留して得られる留出油にアルカリ水溶液を混合し、留出油に含有されるタール酸をタール酸塩としてアルカリ水溶液に抽出するタール酸塩抽出工程と、タール酸塩抽出工程で混合された留出油とアルカリ水溶液とを油水分離して、タール酸が除去された留出油とタール酸塩を含有するアルカリ水溶液である粗製抽出水溶液とを得る第一油水分離工程と、粗製抽出水溶液に洗浄溶剤を混合し、粗製抽出水溶液に含有される油性不純物を洗浄溶剤に抽出する洗浄工程と、洗浄工程で混合された粗製抽出水溶液と洗浄溶剤とを油水分離して、タール酸塩を含有し且つ油性不純物が除去されたアルカリ水溶液である精製抽出水溶液と、油性不純物を含有する洗浄溶剤とを得る第二油水分離工程と、精製抽出水溶液に残存している洗浄溶剤を精製抽出水溶液からさらに分離し、第一油水分離工程で得られた粗製抽出水溶液に混合して洗浄工程に供する循環工程と、を備えることを要旨とする。

また、本発明の他の態様に係るタール処理設備は、タールを蒸留して得られる留出油にアルカリ水溶液を混合し、留出油に含有されるタール酸をタール酸塩としてアルカリ水溶液に抽出し、混合された留出油とアルカリ水溶液とを油水分離して、タール酸が除去された留出油とタール酸塩を含有するアルカリ水溶液である粗製抽出水溶液とを得る脱酸装置と、脱酸装置から移送した粗製抽出水溶液を収容する粗製抽出水溶液タンクと、粗製抽出水溶液タンクから移送した粗製抽出水溶液に洗浄溶剤を混合し、粗製抽出水溶液に含有される油性不純物を洗浄溶剤に抽出し、混合された粗製抽出水溶液と洗浄溶剤とを油水分離して、タール酸塩を含有し且つ油性不純物が除去されたアルカリ水溶液である精製抽出水溶液と、油性不純物を含有する洗浄溶剤とを得る洗浄装置と、洗浄装置から移送した精製抽出水溶液を収容する精製抽出水溶液タンクと、精製抽出水溶液タンク内の精製抽出水溶液に残存している洗浄溶剤を精製抽出水溶液からさらに分離して、分離した洗浄溶剤を精製抽出水溶液タンクから粗製抽出水溶液タンクに移送する循環装置と、を備えることを要旨とする。

本発明によれば、洗浄溶剤の蒸気が外部に漏洩しにくい。

本発明の一実施形態に係るタール処理設備の構成を示す概念図である。

本実施形態のタール処理設備は、石炭の乾留によって得られるタールを処理する設備であるが、タールを蒸留し種々の留分に分留した留出油から、フェノール、クレゾール、キシレノール等のタール酸を除去する処理を行う設備（図１を参照）を備えている。
本実施形態のタール処理設備は、タールを蒸留して得られる留出油を収容する留出油タンク１と、留出油タンク１から配管１１を介して移送された留出油に図示しないアルカリ水溶液タンクから配管１２を介して移送されたアルカリ水溶液を混合する第一混合装置２と、第一混合装置２から配管１３を介して移送された留出油とアルカリ水溶液の混合液を油水分離する第一分離装置３と、を備えている。

第一混合装置２と第一分離装置３が、本発明の構成要件である脱酸装置に相当する。第一混合装置２と第一分離装置３によって、留出油に含有されるタール酸はタール酸塩としてアルカリ水溶液に抽出され、タール酸が除去された留出油と、タール酸塩を含有するアルカリ水溶液である粗製抽出水溶液とが得られる。

なお、第一混合装置２における２液の混合方法は特に限定されるものではなく、例えば向流接触により混合する混合方法でもよい。また、本実施形態においては、留出油とアルカリ水溶液を混合する第一混合装置２と、留出油とアルカリ水溶液の混合液の油水分離を行う第一分離装置３とが別体の装置であったが、一体の装置であってもよい。すなわち、混合機能と油水分離機能の両方を有する一体の装置を脱酸装置としてもよい。

また、本実施形態のタール処理設備は、第一分離装置３から配管１５を介して移送された粗製抽出水溶液を収容する粗製抽出水溶液タンク５と、粗製抽出水溶液タンク５から配管１６を介して移送された粗製抽出水溶液に図示しない洗浄溶剤タンクから配管１７を介して移送された洗浄溶剤を混合する第二混合装置６と、第二混合装置６から配管１８を介して移送された粗製抽出水溶液と洗浄溶剤の混合液を油水分離する第二分離装置７と、をさらに備えている。

第二混合装置６と第二分離装置７が、本発明の構成要件である洗浄装置に相当する。第二混合装置６と第二分離装置７によって、粗製抽出水溶液に含有される油性不純物は洗浄溶剤に抽出され、タール酸塩を含有し且つ油性不純物が除去されたアルカリ水溶液である精製抽出水溶液と、粗製抽出水溶液から抽出された油性不純物を含有する洗浄溶剤とが得られる。

なお、第二混合装置６における２液の混合方法は特に限定されるものではなく、第一混合装置２の場合と同様に、例えば向流接触により混合する混合方法でもよい。また、本実施形態においては、粗製抽出水溶液と洗浄溶剤を混合する第二混合装置６と、粗製抽出水溶液と洗浄溶剤の混合液の油水分離を行う第二分離装置７とが別体の装置であったが、一体の装置であってもよい。すなわち、混合機能と油水分離機能の両方を有する一体の装置を洗浄装置としてもよい。

さらに、本実施形態のタール処理設備は、第二分離装置７から配管２０を介して移送された精製抽出水溶液を収容する精製抽出水溶液タンク９と、精製抽出水溶液タンク９内の精製抽出水溶液に残存している洗浄溶剤（以下「残存洗浄溶剤」と記すこともある）を精製抽出水溶液からさらに分離して、分離した残存洗浄溶剤を精製抽出水溶液タンク９から粗製抽出水溶液タンク５に移送する循環装置と、をさらに備えている。

この循環装置は、精製抽出水溶液タンク９内の精製抽出水溶液の上層に分離した残存洗浄溶剤を吸入する吸入部（図示せず）と、吸入部から吸入された残存洗浄溶剤を精製抽出水溶液タンク９から粗製抽出水溶液タンク５に移送する循環配管２１と、を備えている。なお、吸入部における残存洗浄溶剤の吸入方法は特に限定されるものではなく、一般的な方法を採用可能である。

次に、本実施形態のタール処理設備を用いてタールの留出油からタール酸を除去する方法（本実施形態のタール処理方法）を説明する。なお、タールを分留して得られる留出油としては、タール軽油、カルボン油、ナフタリン油、洗浄油、重油、アントラセン油、ピッチ等があり、本実施形態のタール処理設備を用いれば、いずれの留出油からもタール酸を除去することができる。ただし、これらの留出油のうちタール軽油、カルボン油、ナフタリン油、洗浄油からのタール酸の除去に対して、本実施形態のタール処理方法はより好適である。

まず、留出油タンク１から配管１１を介して第一混合装置２に留出油を移送するとともに、図示しないアルカリ水溶液タンクから配管１２を介して第一混合装置２にアルカリ水溶液を移送する。第一混合装置２において留出油にアルカリ水溶液を接触させて混合すると、留出油中のタール酸がアルカリと反応してタール酸塩（ナトリウムフェノレート等のフェノレート類）が生じ、アルカリ水溶液（水相）に抽出される（タール酸塩抽出工程）。

なお、アルカリ水溶液の種類は特に限定されるものではないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ルビジウム、水酸化ベリリウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化ストロンチウム、水酸化バリウム等の金属水酸化物の水溶液や、アンモニア水があげられる。

次に、留出油とアルカリ水溶液の混合液を、第一混合装置２から配管１３を介して第一分離装置３に移送して、油水分離する（第一油水分離工程）。タール酸が除去された留出油は上層に、タール酸塩を含有するアルカリ水溶液である粗製抽出水溶液が下層に分離するので、タール酸が除去された留出油を第一分離装置３の上段から配管１４を介して排出し、粗製抽出水溶液を第一分離装置３の下段から配管１５を介して排出する。粗製抽出水溶液は、配管１５を介して粗製抽出水溶液タンク５に移送され、収容される。なお、粗製抽出水溶液タンク５の個数は特に限定されるものではなく、１個でもよいし２個以上でもよい。

続いて、粗製抽出水溶液タンク５から配管１６を介して第二混合装置６に粗製抽出水溶液を移送するとともに、図示しない洗浄溶剤タンクから配管１７を介して第二混合装置６に洗浄溶剤を移送する。第二混合装置６において粗製抽出水溶液に洗浄溶剤を接触させて混合すると、粗製抽出水溶液に含有される油性不純物が洗浄溶剤（油相）に抽出される（洗浄工程）。

なお、洗浄溶剤の種類は特に限定されるものではないが、例えば、軽油や、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素や、脂肪族炭化水素があげられる。また、油性不純物としては、ピリジン、キノリン等のタール塩基や、ナフタリン等の芳香族炭化水素があげられる。油性不純物は、元はタールやその留出油に含有されていたものであるが、その一部がタール酸塩抽出工程においてアルカリ水溶液に抽出されたものである。

次に、粗製抽出水溶液と洗浄溶剤の混合液を、第二混合装置６から配管１８を介して第二分離装置７に移送して、油水分離する（第二油水分離工程）。粗製抽出水溶液から抽出された油性不純物を含有する洗浄溶剤は上層に、タール酸塩を含有し且つ油性不純物が除去されたアルカリ水溶液である精製抽出水溶液が下層に分離するので、洗浄溶剤を第二分離装置７の上段から配管１９を介して排出し、精製抽出水溶液を第二分離装置７の下段から配管２０を介して排出する。精製抽出水溶液は、配管２０を介して精製抽出水溶液タンク９に移送され、収容される。

精製抽出水溶液には洗浄溶剤が残存しているので、精製抽出水溶液タンク９内において、残存している洗浄溶剤を精製抽出水溶液からさらに分離する。その際には、精製抽出水溶液タンク９内の精製抽出水溶液の上層に分離した残存洗浄溶剤を、例えば吸入部（図示せず）によって吸入する。そして、吸入部で吸入した残存洗浄溶剤を精製抽出水溶液タンク９から循環配管２１を介して粗製抽出水溶液タンク５に移送する（循環工程）。

粗製抽出水溶液タンク５には第一油水分離工程で得られた粗製抽出水溶液が収容されているので、残存洗浄溶剤は粗製抽出水溶液タンク５内の粗製抽出水溶液に混合される。そして、残存洗浄溶剤と粗製抽出水溶液の混合液は配管１６を介して第二混合装置６に移送され、前述と同様に洗浄工程に供される。すなわち、残存洗浄溶剤と粗製抽出水溶液の混合液は、配管１７を介して新たに移送された洗浄溶剤と第二混合装置６において混合され、粗製抽出水溶液からの油性不純物の抽出が行われる。このとき、残存洗浄溶剤は、新たに移送された洗浄溶剤と混ざり合い一体となるので、第二分離装置７において油水分離される。

残存洗浄溶剤が除去された精製抽出水溶液は、配管２２を介して精製抽出水溶液タンク９から排出され、図示しないタール酸塩処理装置に送られる。タール酸塩処理装置においては、炭酸ガスで分解する等の方法により精製抽出水溶液中のタール酸塩を処理してタール酸を遊離させる。遊離したタール酸が上層に、アルカリ水溶液が下層に分離するので、タール酸を回収して蒸留等の方法によってフェノール、クレゾール、キシレノール等のフェノール類の製品を得る。

精製抽出水溶液タンク９等の貯蔵タンクは、安全上、消防法上の観点から、点検、補修、清掃が随時行われる。点検、補修、清掃の際には精製抽出水溶液タンク９が開放されるが、精製抽出水溶液タンク９内に洗浄溶剤が残存していると、洗浄溶剤の蒸気が外部に漏洩するおそれがある。例えば、洗浄溶剤として利用される軽油は、ベンゼン臭を有するとともに毒性や可燃性も有するので、外部へ漏洩する蒸気の量は抑制する必要がある。

しかしながら、本実施形態のタール処理方法であれば、残存洗浄溶剤を精製抽出水溶液タンク９から粗製抽出水溶液タンク５に移送するため、精製抽出水溶液タンク９内には洗浄溶剤はほとんど残存しない。よって、点検、補修、清掃の際に精製抽出水溶液タンク９を開放しても、洗浄溶剤の蒸気が精製抽出水溶液タンク９の外部に漏洩しにくく、例えばベンゼン濃度を測定してもほとんど検出されない。
また、残存洗浄溶剤を精製抽出水溶液タンク９から粗製抽出水溶液タンク５に移送しても、その後に精製抽出水溶液から製造されるタール酸の品質には影響は生じないので、安定した品質のタール酸を製造することができる。

２ 第一混合装置
３ 第一分離装置
５ 粗製抽出水溶液タンク
６ 第二混合装置
７ 第二分離装置
９ 精製抽出水溶液タンク
２１ 循環配管

Claims (4)

1. タールを蒸留して得られる留出油にアルカリ水溶液を混合し、前記留出油に含有されるタール酸をタール酸塩として前記アルカリ水溶液に抽出するタール酸塩抽出工程と、
   前記タール酸塩抽出工程で混合された前記留出油と前記アルカリ水溶液とを油水分離して、前記タール酸が除去された留出油と前記タール酸塩を含有するアルカリ水溶液である粗製抽出水溶液とを得る第一油水分離工程と、
   前記粗製抽出水溶液に洗浄溶剤を混合し、前記粗製抽出水溶液に含有される油性不純物を前記洗浄溶剤に抽出する洗浄工程と、
   前記洗浄工程で混合された前記粗製抽出水溶液と前記洗浄溶剤とを油水分離して、前記タール酸塩を含有し且つ前記油性不純物が除去されたアルカリ水溶液である精製抽出水溶液と、前記油性不純物を含有する洗浄溶剤とを得る第二油水分離工程と、
   前記精製抽出水溶液に残存している前記洗浄溶剤を前記精製抽出水溶液からさらに分離し、前記第一油水分離工程で得られた前記粗製抽出水溶液に混合して前記洗浄工程に供する循環工程と、
   を備えるタール処理方法。
2. 前記洗浄溶剤が軽油である請求項１に記載のタール処理方法。
3. 前記留出油がカルボン油及びナフタリン油の少なくとも一方である請求項１又は請求項２に記載のタール処理方法。
4. タールを蒸留して得られる留出油にアルカリ水溶液を混合し、前記留出油に含有されるタール酸をタール酸塩として前記アルカリ水溶液に抽出し、混合された前記留出油と前記アルカリ水溶液とを油水分離して、前記タール酸が除去された留出油と前記タール酸塩を含有するアルカリ水溶液である粗製抽出水溶液とを得る脱酸装置と、
   前記脱酸装置から移送した前記粗製抽出水溶液を収容する粗製抽出水溶液タンクと、
   前記粗製抽出水溶液タンクから移送した前記粗製抽出水溶液に洗浄溶剤を混合し、前記粗製抽出水溶液に含有される油性不純物を前記洗浄溶剤に抽出し、混合された前記粗製抽出水溶液と前記洗浄溶剤とを油水分離して、前記タール酸塩を含有し且つ前記油性不純物が除去されたアルカリ水溶液である精製抽出水溶液と、前記油性不純物を含有する洗浄溶剤とを得る洗浄装置と、
   前記洗浄装置から移送した前記精製抽出水溶液を収容する精製抽出水溶液タンクと、
   前記精製抽出水溶液タンク内の精製抽出水溶液に残存している前記洗浄溶剤を前記精製抽出水溶液からさらに分離して、分離した前記洗浄溶剤を前記精製抽出水溶液タンクから前記粗製抽出水溶液タンクに移送する循環装置と、
   を備えるタール処理設備。

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