JP6543829B2 - コークス炉ガス精製におけるタール汚れの抑制方法及びそのための組成物 - Google Patents
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Description
本開示に係るタール汚れ抑制組成物は、水溶性の非イオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤からなる群から選択される少なくとも一つを含む。該界面活性剤としては、タール汚れを抑制する観点から、HLB10以上の非イオン界面活性剤、アニオン界面活性剤及びこれらの組み合わせが好ましく、より好ましくはHLB10以上の非イオン界面活性剤である。
アニオン界面活性剤としては、一又は複数の実施形態において、同様の点から、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、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルエステル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩等が挙げられる。
本開示に係るタール汚れ抑制組成物は、界面活性剤以外に、エタノールやグリコール系溶剤、スケール防止剤の他消泡剤を含有してもよい。エタノールやグリコール系溶剤は前記組成物の安定化のためである。スケール防止剤はタール汚れ抑制効果を阻害しない範囲で併用することができ、その成分としてはポリアクリル酸系ポリマーやホスホン酸が挙げられるがスケール防止剤として公知の剤であればなんでも良い。消泡剤についてもタール汚れ抑制効果を阻害しない範囲で併用することができる。
本開示に係るタール汚れ抑制組成物は、固体、粉末、又は液体の形態であってよい。液体の形態の場合、媒体としては、水又はスクラバー水が挙げられる。該水としては、一又は複数の実施形態において、純水、イオン交換水、水道水、工業用水、河川水が挙げられる。該スクラバー水としては、一又は複数の実施形態において、新たに調製されたものでもよく、コークス炉ガス精製で使用されているスクラバー水であってもよい。本開示に係るタール汚れ抑制組成物は、一又は複数の実施形態において、界面活性剤と、必要に応じて水及び/又はその他の成分と混合することで調製できる。
したがって、本開示は、その態様において、コークス炉ガス精製設備で使用されるスクラバー水が接触する部分におけるタール汚れを抑制する方法であって、前記スクラバー水に界面活性剤を含有させることを含む方法(以下、「本開示に係るタール汚れ抑制方法」ともいう。)に関する。
本開示は、その他の態様において、タール汚れ付着物のスラリーの製造方法であって、該付着物をリモネン−エタノール混合溶剤中で溶解及び又は分散させることを含む製造方法に関する。タール汚れ付着物をスラリー化できれば、後述するスクリーニング方法が可能となる。ここで、タール汚れ付着物とは、一又は複数の実施形態において、コークス炉ガス精製設備で発生しうるタール汚れの付着/堆積物を指し、タールを主成分として石炭粉、コークス粉及び無機塩などを含む粘性物質である。
本開示は、その他の態様において、タール汚れを抑制できる物質のスクリーニング方法であって、候補物質を含む水性媒体と該候補物質を含まない水性媒体とにそれぞれ前記スラリー組成物を添加して汚れの程度を比較することを含むスクリーニング方法に関する。前記比較は、例えば、実施例に記載のように行うことができる。一又は複数の実施形態において、前記比較の結果、候補物質を含まない水性媒体よりも汚れの程度があきらかに少ない場合、タール汚れを抑制できる物質の候補として選択できる。
[1] コークス炉ガス精製に使用するスクラバー水に添加して該スクラバー水が接する部分におけるタール汚れを抑制するための組成物であって、水溶性の非イオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤からなる群から選択される少なくとも一つの界面活性剤を含む、組成物。
[2] 前記水溶性の非イオン界面活性剤が、HLB値が10以上の非イオン界面活性剤である、[1]記載の組成物。
[3] 前記水溶性の非イオン界面活性剤が、エチレンオキサイド(EO)基又はエチレンオキサイドプロピレンオキサイド(EOPO)基付加物である、[1]又は[2]に記載の組成物。
[4] 前記水溶性の非イオン界面活性剤が、エチレンオキサイド(EO)基の平均付加モル数が5モル以上のEO付加物である、[1]から[3]のいずれかに記載の組成物。
[5] 前記非イオン界面活性剤が、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、[1]から[4]のいずれかに記載の組成物。
[6] 前記アニオン界面活性剤は、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、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルエステル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、[1]から[5]のいずれかに記載の組成物。
[7] コークス炉ガス精製設備で使用されるスクラバー水が接触する部分におけるタール汚れを抑制する方法であって、前記スクラバー水に水溶性の非イオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤からなる群から選択される少なくとも一つの界面活性剤を含有させることを含む、方法。
[8] 前記スクラバー水に界面活性剤を含有させることが、前記スクラバー水に[1]から[6]のいずれかに記載の組成物を添加することを含む、[7]に記載の方法。
[9] 前記スクラバー水が接触する部分が、ドライメーン、冷却装置、ナフタリンスクラバー、脱硫装置、及び、アンモニアスクラバー、並びにこれらに接続するスクラバー水流路からなる群から選択される少なくとも1つである、[7]又は[8]に記載の方法。
[10] タール汚れ付着物のスラリーの製造方法であって、該付着物をリモネン−エタノール混合溶剤中で溶解及び又は分散させることを含む、製造方法。
[11] タール汚れ付着物、及び、リモネン−エタノール混合溶剤を含む、タール汚れ付着物のスラリー組成物。
[12] タール汚れを抑制できる物質のスクリーニング方法であって、候補物質を含む水性媒体と該候補物質を含まない水性媒体とにそれぞれ[11]記載のスラリー組成物を添加して汚れの程度を比較することを含む、スクリーニング方法。
コークス炉ガス精製工場(2カ所)の脱硫設備のそれぞれ異なるタワー充填物から下記a〜eのタール汚れ付着物を回収した。タワー充填物とは、コークス炉ガス精製においてガスとスクラバー水(アンモニア水、ナフトキノリンスルホン酸ナトリウム水溶液など)との接触効率を向上させる為、当該設備に設置されている構造物である。タワー充填物の材質としては、樹脂・木製など、費用・負荷に応じて様々な形・材質が採用されている。
灼熱減量:800℃で強熱して減少した重量比率を指し、燃えるもの及び揮発する物質の含有量の目安となる。
ジクロロ抽出率:付着物をジクロロメタンに接触させて、溶解後抽出されたものの重量比率をいう。
C/H比:CHN計で測定される付着物中に含まれるCとHの比率を指し、重合度の目安となる。
(1)採取した付着物をうち、所定量(0.15g)の付着物を、ガラス製50mLスクリュー管に秤量した。
(2)選定した溶剤30mLを投入後の外観を観察し、その後5回天地混合して再観察した。
(3)その後、常温で静置し、24時間後の状態を観察して判断した。
その結果、リモネン−エタノール混合溶剤(1:1)が最も好適にタール汚れ付着物をスラリー化できた。
リモネン−エタノール混合溶剤(1:1)を用いて上記表1のdのタール汚れ付着物をスラリー化して調製した前記スラリー組成物を使用し、タール汚れ付着物を抑制できる薬剤を下記のようにスクリーニングした。
(1)100mLのガラス製スクリュー管に、下記薬剤(試薬1〜36)を有効成分濃度で300ppmになるように添加した水溶液50mL及び前記スラリー組成物0.5mLを投入する。常温において固体である試薬7(ラウリルアミン EO付加物:30mols)、試薬36(ラウリルアミン)については、50℃の恒温庫で加温溶解、試薬3(ステアリルアミン EO付加物:30mols)、試薬4(ステアリルアミン EO付加物:45mols)、試薬8(牛脂アミン EO付加物:10mols)、試薬23(ステアリルアミン EO付加物:2mols)については、70℃の恒温庫で加温溶解、試薬9(ステアリルエーテル EO付加物:20mols)、試薬10(オレイルエーテル EO付加物:20mols)、試薬34(ステアリルアミン)については、100℃の恒温庫で加温溶解後に30重量%のエタノールに溶かしたものを使用した。タール汚れ添加濃度は1000ppmとした。
(2)添加直後、10回天地した後の外観を観察し、その後も経時的(1時間後、24時間後、1週間後)に変化を確認し、下記評価方法で評価した。24時間後に10回天地した後の結果を下記表2、図1及び図2に示す。また、「10回天地する」とは20回ひっくり返すことを意味する。
目視によるガラス壁面付着状況で薬剤効果を判断
5点 ガラス面がクリアー
4点 わずかに付着が認められる
3点 うっすらと全面に油膜が認められる or 点々と付着が認められる
2点 比較的、しっかりとした付着・油膜が認められる
1点 全面的に、強固な付着が認められる
スクラバー水を模擬した水道水に換えて、某コークス炉ガス精製工場の脱硫装置のナフトキノリンスルホン酸ソーダを含む実機循環水を用い、薬剤として試薬2、5又は14を用いた以外は、上記の[タール汚れ付着物を抑制できる薬剤のスクリーニング]と同様に行った。24時間後の結果を下記表3に示す。
某コークス炉ガス精製工場の脱硫設備のタワー充填物の素材がポリプロピレン樹脂であることから実機を想定した試験を実施した。100mLのガラス製スクリュー管に換えてポリプロピレン樹脂を用い、薬剤として試薬2、5及び14を用いた以外は、上記の[タール汚れ付着物を抑制できる薬剤のスクリーニング]と同様に試験をした。24時間後の結果を下記表4に示す。
試薬2(ステアリルアミン EO付加物:20mols)について、タール汚れとの比率を変えて最適なタール汚れ抑制効果が得られる濃度を検討した。試験方法は[タール汚れ付着物を抑制できる薬剤のスクリーニング]試験と同様である。24時間後の結果を下記表5に示す。
Claims (11)
- コークス炉ガス精製に使用するスクラバー水に添加して該スクラバー水が接する部分におけるタール汚れを抑制するための組成物であって、
水溶性の非イオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤からなる群から選択される少なくとも一つの界面活性剤を含む、組成物。 - 前記水溶性の非イオン界面活性剤が、HLB値が10以上の非イオン界面活性剤である、請求項1記載の組成物。
- 前記水溶性の非イオン界面活性剤が、エチレンオキサイド(EO)基又はエチレンオキサイドプロピレンオキサイド(EOPO)基付加物である、請求項1又は2に記載の組成物。
- 前記水溶性の非イオン界面活性剤が、エチレンオキサイド(EO)基の平均付加モル数が5モル以上のEO付加物である、請求項1から3のいずれかに記載の組成物。
- 前記非イオン界面活性剤が、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ショ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1から4のいずれかに記載の組成物。
- 前記アニオン界面活性剤が、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、アルキルナフタレンスルホン酸塩、アルキルエステル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸塩及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1から5のいずれかに記載の組成物。
- 前記スクラバー水が、タワー充填物が設置されている設備に使用されるスクラバー水である、請求項1から6のいずれかに記載の組成物。
- コークス炉ガス精製設備で使用されるスクラバー水が接触する部分におけるタール汚れを抑制する方法であって、前記スクラバー水に水溶性の非イオン界面活性剤及びアニオン界面活性剤からなる群から選択される少なくとも一つを含有させることを含む、方法。
- 前記スクラバー水に界面活性剤を含有させることが、前記スクラバー水に請求項1から6のいずれかに記載の組成物を添加することを含む、請求項8記載の方法。
- 前記スクラバー水が接触する部分が、冷却装置、ナフタリンスクラバー、脱硫装置、及び、アンモニアスクラバー、並びにこれらに接続するスクラバー水流路からなる群から選択される少なくとも1つである、請求項8又は9に記載の方法。
- タール汚れを抑制できる物質のスクリーニング方法であって、候補物質を含む水性媒体と該候補物質を含まない水性媒体とにそれぞれスラリー組成物を添加して汚れの程度を比較することを含み、
前記スラリー組成物は、タール汚れ付着物、及び、リモネン−エタノール混合溶剤を含む、タール汚れ付着物のスラリー組成物(ただし、前記混合溶剤が、(1)水溶性有機溶剤として、グルタル酸ジメチル,コハク酸ジメチル,アジピン酸ジメチル,n−メチル−2−ピロリドン,ジメチルイミダゾリジノンからなる親水性ソルベントが60〜90w%、(2)親水性界面活性剤が0.5〜10w%、(3)テルペン系炭化水素(C 5 H 8 ) n が1〜20w%(n=1〜5の整数)、及び(4)低級1価アルコール(C 5 以下)が5〜30w%からなる、水分を含まない水性油脂及び樹脂溶解剤組成物であるものを除く)である、スクリーニング方法。
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