JP6364597B2 - コークス炉ガス流通路への汚れの付着堆積抑制方法 - Google Patents
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Description
そこで、装置または設備の運転を停止した上で、加温やスチームパージ、機械洗浄などの手段により、閉塞原因の汚れを取り除くことが行われてきた。
スチームパージでは、加温により軟化もしくは昇華する汚れ成分を取り除くことができても、炭化が進行したタール汚れなどの除去困難な汚れ成分が系内に残り、スチームパージを繰り返しても、最終的には洗浄では汚れを取り除けなくなる事態が発生していた。
特許第4196612号公報(特許文献1)には、コークス炉ガス精製工程にあるナフタレン吸収塔における炭化水素および金属化合物を含有する付着物を除去する方法において、比誘電率が12以上50以下であり、かつ双極子モーメントが2.5Debye以上である有機化合物を主成分とする洗浄剤にて洗浄し、次いで水にて洗浄する、もしくは前記有機化合物および水を含む有機洗浄溶剤で洗浄する付着物除去方法が記載されている。
本発明者らは、このような当該技術分野の技術常識に反して、コークス炉ガスへの薬剤の噴霧処理を実施したところ、意外にも危惧された悪影響はなく、経済的かつ効率的に汚れ成分の付着堆積を抑制することができることを見出した。
前記汚れ成分が付着堆積し易いポイントまたはその下流から、前記汚れ成分を前記汚れ防止剤と共に排出する
ことを特徴とするコークス炉ガス流通路への汚れの付着堆積抑制方法
が提供される。
また、本発明によれば、汚れ成分の付着堆積を抑制するだけでなく、既に付着堆積している汚れ成分を軟質化し、それを汚れ防止剤中に分散させて、コークス炉ガス流通路の系外に排出することもできる。
また、定期的に装置および設備を停止しての洗浄作業が不要になり、生産性が向上する。
(1)汚れ防止剤が、ミスト粒径10〜1000μmで噴霧される、
(2)汚れ成分が付着堆積し易いポイントが、エルボの屈曲部、チーズの屈曲部、ブロワー内部、ストレーナー、流量計のオリフィス部または垂直配管の下部である、
(4)汚れ防止剤が、界面活性剤をさらに含む、および
(5)汚れ防止剤が、環状不飽和炭化水素および/または芳香族炭化水素と界面活性剤とを配合割合99:1〜1:1(重量比)で含む
を満足する場合に、上記の効果をさらに発揮する。
すなわち、本発明の方法は、該当装置またはそれを含む周辺の設備を運転しながら薬剤を噴霧して、コークス炉ガス由来の汚れ成分の付着堆積を抑制し、閉塞のトラブルを改善する方法である。
以下、(1)本発明の方法を適用する装置、(2)本発明の付着堆積抑制方法、(3)本発明に用いる汚れ防止剤の順に説明する。
本発明の方法を適用する装置としては、コークス炉ガス流通路を有する装置であれば特に限定されず、例えば、コークス炉ガスの分離精製プラント、ボイラ、加熱炉、熱交換器などのプラントにおける、配管、ブロワ、ストレーナなどが挙げられる。
具体的には、エルボの屈曲部、チーズの屈曲部、ブロワー内部、ストレーナー、流量計のオリフィス部または垂直配管の下部などが挙げられ、本発明の方法はこれらのポイントに適用するのが好ましい。
本発明の方法は、コークス炉ガスの流通時、すなわちコークス炉ガスを移送および処理する装置またはそれを含む周辺の設備の運転時に、連続的に実施され、少なくとも次の2つの操作、
A:コークス炉ガス流通路におけるコークス炉ガスの流通時に、そのコークス炉ガス流通路内のコークス炉ガス中の汚れ成分が付着堆積し易いポイントの上流から、環状不飽和炭化水素および/または芳香族炭化水素(さらに界面活性剤を含む)を含む汚れ防止剤を噴霧すること、および
B:汚れ成分が付着堆積し易いポイントまたはその下流から、汚れ成分を汚れ防止剤と共に排出すること
からなる。
上記「(1)本発明の方法を適用する装置」に記載の「汚れ成分が付着堆積し易いポイント」の上流のコークス炉ガス流通路内に設けた噴霧ポイントから汚れ防止剤を噴霧する。
噴霧ポイントは、噴霧された汚れ防止剤がコークス炉ガスの流れに乗って拡散し易いポイントが好ましく、例えば、コークス炉ガスの配管の直線部分が挙げられる。
汚れ成分が付着堆積し易いポイントと噴霧ポイントとの工程長は、例えば、1〜50mである。
また、噴霧は、コークス炉ガス流通路の上部または側面から、コークス炉ガスの流れ方向に沿って行うのが好ましい。
必要に応じて、噴霧ポイントを複数箇所に設けてもよい。
通常、汚れ防止剤は、汚れ成分の堆積量などにより増減はあるが、コークス炉ガス1Nm3に対して1〜50gになるように1日2〜24時間噴霧されるのが好ましい。
「Nm3」は、気体の標準状態(温度0℃、圧力105Pa)に換算した体積を表す。
一方、汚れ防止剤の噴霧量がコークス炉ガス1Nm3に対して50gを超えると、経済的なデメリットを打ち消す効果が発揮されないことがある。
より好ましい汚れ防止剤の噴霧量は、コークス炉ガス1Nm3に対して5〜20gであり、そのより好ましい噴霧時間は1日5〜24時間である。
噴霧間隔は、上記の1日当たりの時間を複数回に分けてもよい。
ミスト粒径が小さい程、汚れ防止剤が噴霧場所からコークス流通路の遠方まで届き、少ない噴霧量での効果が期待できる。
より好ましいミスト粒径は、10〜100μmであり、さらに好ましくは10〜50μmである。
例えば、汚れ防止剤を貯蔵するタンクおよびキャリアーガスを接続した内挿ノズルが挙げられ、内挿ノズルとしては、実施例で用いているような二流体アトマイジングノズルが挙げられる。
また、キャリアーガスは、コークス炉ガスへの影響を考慮して不活性ガスが好ましく、例えば窒素ガスが挙げられる。
例えば、上記の噴霧量およびミスト粒径は、内挿ノズルの規格選定や調整、キャリアーガスの流量などの調整により設定することができる。
上記「(1)本発明の方法を適用する装置」に記載の「汚れ成分が付着堆積し易いポイント」またはその下流から、汚れ成分を汚れ防止剤と共に排出する。
排出物は、汚れ防止剤中に溶解したナフタレンなどの汚れ成分および汚れ防止剤により軟質化され、その中に分散されたタールなどの汚れ成分などの混合物であると考えられる。
必要に応じて、排出ポイントを複数箇所に設けてもよい。
通常、本発明の方法を適用する装置には、従来の洗浄処理などのために要所にドレンが設けられており、このような既設のドレンを用いることができる。また、必要に応じて、排出用のドレンを新設してもよい。
本発明の方法に使用される汚れ防止剤としては、当該技術分野で用いられる汚れ防止剤、これに類する洗浄剤であれば特に限定されず、具体的には、環状不飽和炭化水素および/または芳香族炭化水素を含む汚れ防止剤、さらに界面活性剤を含む汚れ防止剤が挙げられる。
環状不飽和炭化水素としては、テルペン炭化水素が挙げられる。
環状不飽和炭化水素としては、例えば、d−リモネン、ピネン、ミルセン、テルピネン、カンフェン、トリシクレン、テルピノレンなどのモノテルペン類;ビサボレン、ジンギベレン、カジネン、サンタレンなどのセスキテルペン類;カンホレン、ポドカルプレンなどのジテルペン類などが挙げられる。
芳香族化合物としては、ベンゼン、アルキルベンゼン、ナフタレンおよびアルキル置換ナフタレンが挙げられ、これらの中でも、炭素数9〜18の芳香族炭化水素が好ましく、洗浄能力の点から炭素数9〜16の芳香族炭化水素が好ましい。
ベンゼン、ナフタレン;
イソプロピルベンゼン、n−プロピルベンゼン、1,2−エチルメチルベンゼン、1,3−エチルメチルベンゼン、1,4−エチルメチルベンゼン、1,2,3−トリメチルベンゼン、1,2,4−トリメチルベンゼン、1,3,5−トリメチルベンゼン、インダンなどの炭素数9のアルキルベンゼン;
イソブチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、1,3−ジエチルベンゼン、1−メチル−3−n−プロピルベンゼン、1,4−ジエチルベンゼン、1,3−ジメチル−5−エチルベンゼン、1,2,4,5−テトラメチルベンゼン、メチルインダン、テトラリンなどの炭素数10のアルキルベンゼン;
ペンチルベンゼン、トリメチルエチルベンゼン、ジエチルメチルベンゼン、ジメチルインダン、エチルインダンなどの炭素数11のアルキルベンゼン;
ヘキシルベンゼン、トリエチルベンゼンなどの炭素数12のアルキルベンゼン;
メチルナフタレン、ジメチルナフタレン、ジメチル−イソプロピルナフタレン、メチル−n−プロピルナフタレン、ジメチルプロピルナフタレン、ジイソプロピルナフタレンなどの炭素数11〜16のアルキルナフタレン
などが挙げられる。
石油留分は、石油の精製過程において生成される特定の温度範囲の留分であり、例えば、実施例で用いている沸点179〜214℃の石油留分(芳香族ナフサ、タイオイル(Thaioil)社製、商品名:TOPSol A-150)が挙げられる。
本発明においては、環状不飽和炭化水素および/または芳香族炭化水素に加えて、界面活性剤を用いることにより汚れ成分の付着堆積抑制効果が向上する点で好ましい。
界面活性剤としては、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、両性界面活性剤および天然由来の界面活性剤が挙げられる。
脂肪族モノカルボン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルカルボン酸塩、N−アシルサルコシン塩、ジアルキルスルホこはく酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、ポリスチレンスルホン酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩などのアニオン界面活性剤;
アルキルアミン塩、第4級アンモニウム塩などのカチオン界面活性剤;
高級アルコールエチレンオキサイド付加物〔エチレンオキサイドは以下、(E.O)と略す〕、アルキルフェノール(E.O)付加物、脂肪酸(E.O)付加物、多価アルコール脂肪酸エステル(E.O)付加物、高級アルキルアミン(E.O)付加物、脂肪酸アミド(E.O)付加物、油脂の(E.O)付加物、プロピレンオキサイド〔以下、(P.O)と略す〕(E.O)共重合体、アルキルアミン(P.O)(E.O)共重合体付加物、グリセリンの脂肪酸エステル、ペンタエリスリトールの脂肪酸エステル、ソルビトールおよびソルビタンの脂肪酸エステル、ショ糖の脂肪酸エステル、多価アルコールのアルキルエーテル、アルキロールアミドなどのノニオン界面活性剤;
アミノ酸型両性界面活性剤、ベタイン型両性界面活性剤などの両性界面活性剤
などが挙げられる。
汚れ防止剤は、環状不飽和炭化水素がd−リモネンであり、芳香族炭化水素が石油留分であり、界面活性剤がポリオキシエチレンアルコールエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル、アルキルエーテルリン酸モノエステル、アルキルベンゼンスルフォン酸、ジアルキルスルホコハク酸またはアルキルジアミンであるのが好ましい。
より好ましい上記の配合割合は、95:5〜60:40(重量比)である
本発明においては、芳香族化合物と界面活性剤との混合物の形態で、汚れ防止剤として市販品されているものを適宜用いることができる。
なお、下記の実施例1−1、1−4、1−8、1−9および1−13は参考例である。
石油留分(芳香族ナフサ、タイオイル(Thaioil)社製、商品名:TOPSol A-150)
90重量部
d−リモネン((R)-1-メチル-4-(1-メチルエテニル)シクロヘキセン、キシダ化学株式会社製、試薬) 10重量部
(製剤例2)
石油留分(製剤例1と同様) 90重量部
ポリオキシエチレンアルコールエーテル(ノニオン界面活性剤、主成分:ポリオキシエチレンラウリルエーテル、三洋化成工業株式会社製、商品名:エマルミンNL−90)
10重量部
(製剤例3)
石油留分(製剤例1と同様) 90重量部
ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール(ノニオン界面活性剤、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、三洋化成工業株式会社製、商品名:ニューポールPE−61) 10重量部
石油留分(製剤例1と同様) 90重量部
ポリオキシエチレンソルビトール脂肪酸エステル(ノニオン界面活性剤、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル、日本乳化剤株式会社製、商品名:ニューコール95−FJ) 10重量部
(製剤例5)
石油留分(製剤例1と同様) 90重量部
アルキルエーテルリン酸モノエステル(ノニオン界面活性剤、ポリオキシエチレンラウリルエーテルリン酸、東邦化学工業株式会社製、商品名:フオスフアノールML−220) 10重量部
(製剤例6)
石油留分(製剤例1と同様) 90重量部
アルキルベンゼンスルフォン酸(アニオン界面活性剤、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、日本乳化剤株式会社製、商品名:ニューコール210) 10重量部
石油留分(製剤例1と同様) 90重量部
ジアルキルスルホコハク酸(アニオン界面活性剤、主成分:ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、三洋化成工業株式会社製、商品名:サンモリンOT−70) 10重量部
(製剤例8)
石油留分(製剤例1と同様) 90重量部
アルキルジアミン(カチオン界面活性剤、アルキル基:牛脂、ライオン株式会社製、商品名:デュオミンT) 10重量部
(製剤例9)
石油留分(製剤例1と同様) 100重量部
石油留分(製剤例1と同様) 95重量部
アルキルベンゼンスルフォン酸(アニオン界面活性剤、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、日本乳化剤株式会社製、商品名:ニューコール210) 5重量部
(製剤例11)
石油留分(製剤例1と同様) 70重量部
アルキルベンゼンスルフォン酸(アニオン界面活性剤、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、日本乳化剤株式会社製、商品名:ニューコール210) 30重量部
(製剤例12)
石油留分(製剤例1と同様) 60重量部
アルキルベンゼンスルフォン酸(アニオン界面活性剤、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、日本乳化剤株式会社製、商品名:ニューコール210) 40重量部
(製剤例13)
石油留分(製剤例1と同様) 98重量部
アルキルベンゼンスルフォン酸(アニオン界面活性剤、ドデシルベンゼンスルホン酸塩、日本乳化剤株式会社製、商品名:ニューコール210) 2重量部
製剤例1〜13の薬剤による汚れ成分の溶解効果を評価した。
試験には、某製鉄所のプラントのコークス炉ガス配管から採取した、配管内に付着した汚れ成分(コークス炉ガス配管汚れ)を使用した。汚れ成分は、黒色で、粒状であった。
図1に示すように、容量500mLのガラス製ビーカー(1)に、2mmメッシュの金網(2)を懸垂させ、予め秤量しておいた5gの汚れ成分(3)を金網(2)上に載置した。
さらに、薬剤に配合したものと同じ石油留分30mLで汚れ成分(3)を洗浄し、石油留分が滴下しない状態で、金網(2)上に残留した汚れ成分(3)の重量を秤量した。
得られた薬剤噴霧前後の汚れ成分の重量(g)(それぞれWbおよびWa)から、下式により除去率(%)を算出した。
除去率(%)=(Wb−Wa)/Wb×100
得られた除去率の結果を、使用した薬剤およびその環状不飽和炭化水素および/または芳香族化合物と界面活性剤との使用割合と共に表1に示す。
この発明の実施例である環状不飽和炭化水素としてのd−リモネンと芳香族化合物としての石油留分とを含む製剤例1および芳香族化合物と界面活性剤とを含む製剤例2〜8および10〜13(実施例1−1〜1−8および1−10〜1−13)が、芳香族化合物としての石油留分のみを使用した製剤例9(実施例1−9)と比較して汚れ成分の除去率が大きいことがわかる。
某製鉄所のプラントのコークス炉ガス配管内に、内挿ノズル(スプレーイングシステムスジャパン株式会社製、二流体アトマイジングノズル、スプレーセットアップ番号:SU11)を取り付け、製剤例6の薬剤を、下記の条件で配管内に直接噴霧して、汚れ成分の付着抑制効果を評価した。
プラント運転時に、COGガス1Nm3に対して10gとなるように薬剤を24時間連続して配管内に直接噴霧した。噴霧した配管は、放散塔塔頂のバーナーにガスを送っており、地上50mまで塔に沿って立ち上がっている。内挿ノズル(二流体ノズル)と窒素ガス流量とを調整することにより、薬剤をミスト粒径100μm以下に霧化した。この条件により、薬剤の噴霧箇所からCOGガス流通の下流、すなわち放散塔の塔頂部の高い位置まで薬剤が届くようにした。
3箇所に設置したテストチューブの内表面には、僅かに汚れ成分で被覆された程度の付着が観察されたが、配管の閉塞を引き起こすような汚れ成分の付着は認められなかった。また、テストチューブ前後の既存配管に付着していた汚れ成分の一部は、薬剤によって洗浄された跡が縞のように認められた(実施例2−1)。そして、薬剤の噴霧開始から5ヶ月間、配管の閉塞がなく、連続してプラントを運転することができた。
某製鉄所のプラントのコークス炉ガス配管内に製剤例6の薬剤を、下記の条件で直接噴霧して、汚れ成分の付着抑制効果を評価した。
まず、図2に示すようなコークス炉ガス配管内に、薬剤タンクとポンプ(5)およびキャリアーガスとしての窒素(N2)ガス供給タンク(6)を接続した内挿ノズル(7)(「注入ノズル」ともいう、スプレーイングシステムスジャパン株式会社
製、二流体アトマイジングノズル、スプレーセットアップ番号:SU11)を装着した。
薬剤の噴霧開始から3ヶ月間、ガス流量の低下(配管の閉塞)がなく、連続してプラントを運転することができた(実施例3−1)。
また、薬剤噴霧によるバーナー燃焼への悪影響は認められなかった。
2 金網
3 汚れ成分
4 薬剤噴霧
6 窒素(N2)ガス供給タンク
7 内挿ノズル
8 ドレン
9 シールポット
10 1段目バーナー
11 2段目バーナー
12 オリフィス
COG コークス炉ガス
Claims (4)
- コークス炉ガス流通路におけるコークス炉ガスの流通時に、そのコークス炉ガス流通路内のコークス炉ガス中の汚れ成分が付着堆積し易いポイントの上流から、配合割合が95:5〜60:40(重量比)である環状不飽和炭化水素および/または芳香族炭化水素と界面活性剤とを含み、かつ前記界面活性剤がポリオキシエチレンアルコールエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、アルキルエーテルリン酸モノエステル、アルキルベンゼンスルフォン酸およびジアルキルスルホコハク酸から選択される化合物である汚れ防止剤を噴霧し、
前記汚れ成分が付着堆積し易いポイントまたはその下流から、前記汚れ成分を前記汚れ防止剤と共に排出する
ことを特徴とするコークス炉ガス流通路への汚れの付着堆積抑制方法。 - 前記汚れ防止剤が、ミスト粒径10〜1000μmで噴霧される請求項1に記載のコークス炉ガス流通路への汚れの付着堆積抑制方法。
- 前記汚れ成分が付着堆積し易いポイントが、エルボの屈曲部、チーズの屈曲部、ブロワー内部、ストレーナー、流量計のオリフィス部または垂直配管の下部である請求項1または2に記載のコークス炉ガス流通路への汚れの付着堆積抑制方法。
- 前記環状不飽和炭化水素がテルペン類であり、前記芳香族炭化水素が炭素数9〜18の芳香族炭化水素または石油留分である請求項1〜3のいずれか1つに記載のコークス炉ガス流通路への汚れの付着堆積抑制方法。
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