JPH0757291B2 - 高粘度物質からの固形物の分離方法 - Google Patents

高粘度物質からの固形物の分離方法

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JPH0757291B2
JPH0757291B2 JP62206471A JP20647187A JPH0757291B2 JP H0757291 B2 JPH0757291 B2 JP H0757291B2 JP 62206471 A JP62206471 A JP 62206471A JP 20647187 A JP20647187 A JP 20647187A JP H0757291 B2 JPH0757291 B2 JP H0757291B2
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Description

【発明の詳細な説明】 イ.発明の目的 産業上の利用分野 本発明は固形物を含む高粘度物質から固形物、特に固形
微粒子を分離する方法に関するものである。
従来の技術 ポリマー、ピッチ、石油残渣等の高粘度物質から固形物
を除く方法としては、遠心分離、液体サイクロン、
沈降分離、濾過等の方法が考えられるが、遠心分
離法は大型化、連続化が困難で装置費が高く、液体サ
イクロン法は微粒子(粒子径10μm以下)についてはほ
とんど適用できない。また沈降分離法では分離の推進
力が重力のみとなるため、高粘度物質の場合は溶剤を加
えても分離性能の向上には限界がある。
濾過法は濾材の再生等が必要であるが微粒子に対して
も充分に対処でき設備が単純で連続化が容易である。高
粘度物質から固形物を瀘過分離する場合、一般に高粘度
物質を高温下におくか又は液状溶剤を加えることにより
低粘度化して濾過しているが、このようにしても瀘過速
度が遅く、溶剤が多量に必要であるなどの欠点がある。
また対象物が分解変質を起こす場合には高温下にできな
いため効率的に分離することは難しい。
発明が解決しようとする問題点 本発明は、固形物を含むポリマー、ピッチ、石油残渣等
の高粘度物質から固形物、特に固形微粒子を効率よく分
離する方法を提供することを目的とする。
ロ.発明の構成 問題点を解決するための手段 本発明に係る高粘度物質からの固形物の分離方法は、固
形物を含む高粘度物質を臨界点近傍又は超臨界状態の溶
剤の存在下で濾過することを特徴とする。
本発明において臨界点近傍の溶剤というのは、その温度
T(絶対温度)が、その溶剤の臨界温度Tc(絶対温度)
に対して0.9〜1の範囲にあり(T/Tc=0.9〜1)、且つ
その温度で該溶剤を液化させるに十分な圧力条件下にあ
る溶剤を言う。
以下本発明を詳細に説明する。臨界点近傍又は超臨界状
態の溶剤(例えばCO2、炭化水素、アルコール等)は液
体に比べてはるかに低粘度で、拡散係数も大きく、一般
の溶剤に溶解しにくい高分子物質(硬ピッチ、ポリマ
ー、アスファルトなど)に対しても浸透する力が強い。
この性質を利用して、臨界点近傍又は超臨界溶剤を高粘
度物質に加え、高粘度物質の低粘度化を図り、高粘度物
質からの固形物の分離を容易にする。
濾過対象物に混合する溶剤は、濾過対象物に対して溶解
力が強いこと、拡散係数が大きく、浸透性が強いこと、
粘度は低いことが必要であるが、臨界点近傍又は超臨界
状態下ではこれらが更に促進され効果的に働く。また超
臨界状態下では溶剤回収に蒸発潜熱を必要としないので
経済的でもある。
本発明を適用する対象としては、高粘度のためそのまま
では瀘過しにくい物質、あるいは低粘度化を図るための
希釈溶剤との混合が困難である物質や高温下での操作に
不都合(分解、変質など)を生じる物質等からの固形物
の分離である。
例えばポリマーや、石炭液化油、オイルシェール油、オ
イルサンド油、熱分解油、石油残渣等の重質油、石油、
石炭ピッチ及びその他の高粘度物質からの固形物の分離
が挙げられる。
以下これらについて個別に具体的に説明する。
○ポリマー ポリマーはその重縮合過程で触媒を用いるものがある
が、ポリマーの分子量の増大に伴って触媒との接触効率
が低下するため、希釈溶媒を加えて低粘度化を図ると同
時に、触媒を微粉化して用いることが多い。このような
場合、製品中から触媒粒子を除去するため濾過を用いる
ことが多い。
また重合が進みすぎてできた固形物を除去して製品ポリ
マーの分子量を揃えるために瀘過を用いることもある。
これらの場合、単純な濾過では製品ポリマーが高粘度の
ため濾過速度も遅く装置が大がかりになりやすい。この
工程で臨界点近傍又は超臨界状態の溶剤を用いれば低粘
度化が図れると同時に、すでに加えてある希釈溶媒の除
去も容易になる。
ポリマーとしてはポリオレフィン系、エポキシ系、ポリ
ビニル系などが挙げられる。
ポリマーに対して使用するに適した溶剤は、アルコール
類、ケトン類、二酸化炭素、亜酸化窒素や芳香族炭化水
素、オレフィン、パラフィン系炭化水素及びそのハロゲ
ン化物又はそれらの混合物等が挙げられ、ポリマーに対
して0.1〜5倍の溶剤を、その臨界点近傍又は超臨界状
態で使用する。
圧力は溶剤の臨界圧力〜臨界圧力+100Kg/cm2の圧力と
するのが適当である。混合溶剤を使用する場合には混合
溶剤のうち少なくとも1種類の溶剤の臨界点近傍又は超
臨界の状態で使用することが必要である。
○ピッチ(石炭・石油ピッチ中の夾雑物の除去) ピッチ(軟化点の高いもの)は400℃以上の温度をかけ
ると変質を起こしやすい。また、かなり高分子状のもの
が多く分子量分布もせまいので、一般の液状溶剤を加え
てもかなり高沸点のものを加えないかぎり均一に溶解し
得ない。高沸点の溶剤を加えればその溶剤自身の粘度も
それほど低くないため多量に加える必要があり、溶剤回
収に要するエネルギーも大巾に増大する。
この場合、臨界点近傍又は超臨界状態の溶剤を加えて濾
過を行えば、ピッチの軟化流動点に近い比較的低温で濾
過が行える上に溶剤回収も容易になる。
ピッチに対して使用するに適した溶剤は、芳香族炭化水
素、オレフィン、パラフィン系炭化水素又はそれらの混
合物、ケロシン、タール軽油などが挙げられ、ピッチに
対して0.1〜5倍の溶剤を、本発明の条件下で且つ400℃
までの温度で使用することが好ましい。圧力は溶剤の臨
界圧力〜臨界圧力+100Kg/cm2の圧力とするのが適当で
ある。混合溶剤を使用する場合には混合溶剤のうち少な
くとも1種類の溶剤の臨界点近傍又は超臨界の状態で使
用することが必要である。
○重質油 重質油(特に分解油)では貯蔵中に沈殿堆積物を生成す
ることがある。この堆積物は、重質油に含まれるミネラ
ルや炭素質等からなるスラッジ分のまわりにコロイド状
の芳香族分(かなりの高分子)が付着していることが多
く流動性に乏しい。このような場合スラッジの核となっ
ているものだけを効率よく分離するために本法は有効で
ある。(コロイド状の芳香族分に対して強い溶解力を持
つ溶剤を臨界点近傍又は超臨界の状態で用いる。) またオイルシェール、オイルサンド等の含油鉱物から抽
出される油分には灰分(一般にファインクレイとよばれ
る)が0.5〜1wt%程度含まれているが、粒径が1μm以
下と細かいため、単純な濾過では濾材の閉塞等を起こし
やすく除去困難である。
このような場合臨界点近傍又は超臨界状態の溶剤を加え
て瀘過を行えば、低粘度化が図れると共に、灰分が凝集
する傾向にあるため瀘材が閉塞しにくくなる。
重質油に対して使用するに適した溶剤は、芳香族炭化水
素、オレフィン、パラフィン系炭化水素又はそれらの混
合物、二酸化炭素、軽油、ケロシン等が挙げられ、重質
油に対して0.1〜5倍の溶剤を、本発明の条件下で且つ4
00℃までの温度で使用することが好ましい。圧力は溶剤
の臨界圧力〜臨界圧力+100Kg/cm2の圧力とするのが適
当である。混合溶剤を使用する場合には混合溶剤のうち
少なくとも1種類の溶剤の臨界点近傍又は超臨界の状態
で使用することが必要である。
本発明の分離方法は予め所定温度に加熱された高粘度物
質及び臨界点近傍又は超臨界状態の溶剤をそれぞれ混合
器に導入して混合し、その混合物を瀘過器に導入して溶
剤の臨界点近傍又は超臨界条件下で瀘過することにより
行うことができる。
また高粘度物質及び溶剤を混合した後所定温度に加熱
し、その混合物を瀘過器に導入して溶剤の臨界点近傍又
は超臨界条件下で瀘過するようにしてもよい。
溶剤の回収は、瀘過後の混合物を降圧することにより容
易に行うことができる。また回収された溶剤は循環使用
することが経済上好ましい。
以下実施例により説明する。
実施例1 (ポリエチレン中の粉粒状触媒の濾過分離) 所定温度に加熱した粉粒状の触媒を含むポリエチレンと
臨界点近傍又は超臨界状態の溶剤をポンプによりミキサ
ーへ供給し撹拌混合を行った後、その混合物を瀘過器に
導入し、溶剤の臨界点近傍又は超臨界条件で濾過を行な
った。濾材としてステンレスファイバーフィルター(20
0μm)を使用した。
試験に用いたポリエチレンの性状は軟化温度:110℃、比
重:0.93、触媒含有量:1wt%であった。
その試験条件及び結果を第1表に示す。また溶剤を用い
ないで、あるいは臨界点近傍又は超臨界条件外で溶剤を
用いた以外は同様にして瀘過を行った場合についての試
験条件及び結果も第1表に示す。
なおフロン12の臨界温度は約112℃、臨界圧力は約40Kg/
cm2G、エチレンの臨界温度は約9℃、臨界圧力は約50Kg
/cm2G、クロロエタンの臨界温度は約187℃、臨界圧力は
約52Kg/cm2G、トリクロロエチレンの臨界温度は約298
℃、臨界圧力は約49Kg/cm2G、ベンゼンの臨界温度は約2
89℃、臨界圧力は約49Kg/cm2Gである。
第1表から明らかなように、超臨界状態の溶剤を用いた
場合には、溶剤を用いない場合に比べ低い温度において
も瀘過速度は同等もしくはかなり改善されている。また
臨界点近傍または超臨界状態のトリクロロエチレン、ベ
ンゼンを用いた場合は、その臨界点近傍以下の状態の溶
剤に比べ溶剤の使用量が少なくても大幅に瀘過速度が改
善されることがわかる。
実施例2 (オイルサンド油中の微量灰分の濾過分離) 比重:1.010、粘度:2500cst(50℃)、灰分:0.5wt%なる
性状のオイルサンド油に各種の超臨界状態の溶剤を加え
実施例1と同様にして濾過を行なった。濾材としてステ
ンレスファイバーフィルター(0.3μm)を使用した。
その試験条件及び結果を第2表に示す。また溶剤を用い
ないで、あるいは超臨界条件外で溶剤を用いた以外は同
様にして瀘過を行った場合についての試験条件及び結果
も第2表に示す。
なおトルエンの臨界温度は約319℃、臨界圧力は約41Kg/
cm2G、プロパンの臨界温度は約97℃、臨界圧力は約42Kg
/cm2G、ペンタンの臨界温度は約197℃、臨界圧力は約33
Kg/cm2Gである。
第2表より、超臨界状態の溶剤を用いた場合には、溶剤
を用いない場合あるいは臨界点以下の状態の溶剤を用い
た場合に比べ瀘過速度がかなり改善され、瀘材が閉塞す
るまでに処理できる量もかなり多くなることがわかる。
実施例3 (熱分解油中のスラッジ分の除去) 熱分解油には熱分解過程で生成するコーク等のスラッジ
分が含まれるが、貯蔵中にこのスラッジ分を中心とした
コロイド状の堆積物を生ずる。
この熱分解油及び熱分解油貯蔵堆積物に本法を適用し、
スラッジ分の濾過分離を行った。
熱分解油としてアラビアンナイト減圧残渣熱分解油(ス
ラッジ分0.3wt%)と、同貯蔵堆積物(スラッジ分10wt
%)を使用し、各種の臨界点近傍又は超臨界状態の溶剤
を加え濾過を行った。濾材としてステンレスファイバー
フィルター(10μm)を使用した。
熱分解油についての試験条件及び結果を第3表に、熱分
解油貯蔵堆積物についての試験条件及び結果を第4表に
示す。また溶剤を用いない場合についての試験条件及び
結果も第3表、第4表に示す。
なおブタンの臨界温度は約152℃、臨界圧力は約38Kg/cm
2G、o−キシレンの臨界温度は約357℃、臨界圧力は約3
7Kg/cm2Gである。また軽油は単環芳香族炭化水素(ベン
ゼン、トルエン、キシレン)主体のタール軽油を用い
た。
第3表及び第4表より、臨界点近傍又は超臨界状態の溶
剤を用いることにより瀘過速度が著しく向上しているこ
とがわかる。
作用 上記の各実施例の結果からわかるように、本発明方法に
より高粘度物質から固形物を効率的に濾過・分離でき
る。
従来高粘度物質から微粒子状の固形物を除くには、高粘
度物質を高温にして低粘度化を図るか、溶媒を加えて低
粘度化を図り、濾過もしくは沈降分離を行なっていた
が、十分に効率的に濾過するに足る高温状態にできない
対象物に対して、本法は比較的低温で効率的な濾過操作
を可能にする。
また超臨界状態の溶剤を用いる場合には、回収工程にお
いて蒸発潜熱を与える必要がないばかりでなく、単純な
操作でほぼ完全な溶剤回収が可能である。
また濾過法は最も単純で確実な分離操作の1つであるこ
とから、得られる製品品質も高く均一である。
また従来法ではそれほど大規模な設備を作ることは困難
であった。しかしながら本法では対象物が低粘度で且つ
高圧操作となることから濾過圧を高くすることが可能
で、結果として濾過速度を大きく取ることができるため
小規模装置でも大容量の処理が可能になる。
特にピッチ等に本法を適用すると、ピッチに含まれる粒
子が凝集する傾向にあり、さらに有利である。
ハ.発明の効果 1)濾過速度を大きく取ることができるため小規模装置
でも大容量の処理が可能となる。
2)高温状態にできない対象物に対しても適当な溶剤を
選ぶことにより比較的低温で効率的に濾過できる。
3)単純な降圧操作により溶剤回収が容易にできる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固形物を含む高粘度物質を臨界点近傍又は
    超臨界状態の溶剤の存在下で濾過することを特徴とする
    高粘度物質からの固形物の分離方法。
JP62206471A 1987-08-21 1987-08-21 高粘度物質からの固形物の分離方法 Expired - Lifetime JPH0757291B2 (ja)

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