JPH08155420A - マイクロビーズとその製法 - Google Patents

マイクロビーズとその製法

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JPH08155420A
JPH08155420A JP6321652A JP32165294A JPH08155420A JP H08155420 A JPH08155420 A JP H08155420A JP 6321652 A JP6321652 A JP 6321652A JP 32165294 A JP32165294 A JP 32165294A JP H08155420 A JPH08155420 A JP H08155420A
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JP
Japan
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less
microbeads
waste catalyst
sphericity
catalytic cracking
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Application number
JP6321652A
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English (en)
Inventor
Osamu Yamase
修 山瀬
Yasuaki Tsukada
安明 塚田
Mitsuo Iguchi
允生 井口
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Showa Shell Sekiyu KK
Original Assignee
Showa Shell Sekiyu KK
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  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 流動接触分解廃触媒の特性を効果的に活用す
ることにより、今までの無機質微小球状粒子ではほとん
ど達成できなかった直径200μ以下で、真球度の高い
微小球状焼結体およびその製造法の提供。 【構成】 流動接触分解廃触媒を焼結することにより得
られた球状のものであって真球度1.25以下のものの
比率が65重量%以上であることを特徴とするマイクロ
ビーズおよびその製造法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、産業廃棄物である廃触
媒を利用して緻密な真球状のマイクロビーズとその製法
に関する。
【0002】
【従来の技術】微小球形焼結体は顔料や電子部品の原料
粉体、あるいは、医薬、農薬、食品添加物などの微粉砕
や分散に効果的に使用できるものであり、また微小球形
焼結体の大きさが小さい程、また真球度が高い程好まし
いとされている。一方、これらの微小球形焼結体の使用
時に関する実態は企業秘密に属するため不明な点が多
い。
【0003】これまで、この種のセラミックス微小球形
焼結体(マイクロビーズ)の製造法は、原料であるアル
ミナ、アルミナ−シリカ、ジルコニア等の酸化物粉末に
焼結促進剤として石灰液を添加し、また成形性を得るた
めにバインダー、保水剤を添加し、これらの混合物を平
板のすり合わせ、例えばアルメライザーによる機械的な
造粒法、パラフィン系有機溶媒に前記酸化物粉体を懸濁
させ、この懸濁した粒子間相互の凝集力を利用した液中
造粒法、前記酸化物の前駆体であるゲルを加熱された油
中に滴下し、油中でゲル中の水分を蒸散させて自己凝集
することによる造粒法あるいはサイクロンを利用したゲ
ルのスプレードライングによる造粒法等によって得られ
た粒子を乾燥し、ついで所定の温度で焼結する方法が行
われていた。
【0004】このようにして得られる微小球形焼結体は
直径が300μ以上のものに限られ、これ以下の粒径を
有するものの製造は、困難とされていた。また、前記方
法では、均一な粒度を得ることは困難であり、均一な粒
度を得るために分級しなければならない。分級により得
られた微小球形焼結体もその真球度には大きなバラツキ
があり、その表面も粗いものであった。したがって、こ
れらの粒子は更に、共摺りによる表面研磨等の手段が必
要であった。
【0005】一方、石油精製工程である接触分解装置に
使用されたアルミナ−シリカ、ゼオライトなどの廃触媒
は、一部セメントのフィラーとして使用される以外は、
その大部分が産業廃棄物として有料で埋没処理されてい
る。試みに、接触分解装置から排出される廃触媒の量を
見ると真空軽油を処理する装置では、30,000バー
レル/日の処理量に対し、1トン/日、常圧蒸留残渣を
処理する装置では、50,000バーレル/日の処理量
に対し、13トン/日という莫大な量に達する。しか
も、これは一製油所の1例であって全国の製油所に存在
する装置からの合計の廃触媒量を見れば驚異に値する量
である。したがって、この廃触媒の新しい用途を提供す
ることは緊急の課題となっている。
【0006】流動接触分解触媒の新品の段階における組
成は、シリカ−アルミナの混合物あるいはアルミナをマ
トリックスとしたゼオライト等であり、一般にこれらの
前駆体(ゲル状物)をスプレードライニング方法により
粒状としたものであって、その比表面積は200〜30
0m2/g以上、平均粒子径は80〜100μのもので
ある。この新触媒は接触分解装置内で反応に関与した後
再生されるという循環をくり返し、分解活性が低下した
段階で廃触媒として装置外に排出されるが、この時の廃
触媒は比表面積80〜100m2/g、平均粒子径は6
0μ前後に変化している。
【0007】触媒の比表面積の減少は、装置系内で触媒
表面上に堆積したカーボンを680〜770℃で燃焼、
除去して再生されるため、その時の燃焼温度により触媒
組成物がシンタリングを起こすためによるものである。
また、触媒粒子径の減少はシンタリングによる縮みと、
装置系内を流動循環する際、粒子間相互の接触により摩
耗するためである。
【0008】ところで本発明者等は、これらの廃触媒の
性質について検討したところ、その形状は球形を有し、
粒度は平均粒子径が40〜70μの範囲にあり、粒子径
は、10〜110μの間に分布し、更に触媒が再生処理
を受けているため廃触媒は680〜770℃の熱を受け
てシンタリングされており、その密度が、増加している
(このことはまた焼結時に寸法安定性が良好であること
を意味している)。したがって、これらの廃触媒はマイ
クロビーズの原料として好ましい要件を具備しているこ
とに気が付いた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は前記廃触媒の特性を効果的に活用することにより、今
までの無機質微小球状粒子ではほとんど達成できなかっ
た直径200μ以下で、真球度の高い微小球状焼結体お
よびその製造法を提供する点にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、流動接
触分解廃触媒を焼結することにより得られた球状のもの
であって真球度1.25以下のものの比率が65重量%
以上であることを特徴とするマイクロビーズに関する。
【0011】前記マイクロビーズは、流動接触分解廃触
媒を焼結することにより得られたものであって、真密度
2.0〜3.0g/cm3、真球度1.25以下のもの
の比率が65重量%以上、表面粗さ1.2以下、摩耗率
0.005重量%以下、粒子径200μ以下であること
が好ましい。
【0012】本発明の第二は、ジルコニウム塩を含有さ
せた流動接触分解廃触媒を焼結することにより得られた
球状のものであって、真球度1.25以下のものの比率
が65重量%以上であることを特徴とするマイクロビー
ズに関する。
【0013】前記マイクロビーズはジルコニウム塩を含
有させた流動接触分解廃触媒を焼結することにより得ら
れたものであって、真密度2.5〜4.0g/cm3
真球度1.25以下のものの比率が65重量%以上、表
面粗さ1.3以下、摩耗率0.004重量%以下、粒子
径200μ以下であることが好ましい。
【0014】本発明の第三は、流動接触分解廃触媒ある
いは該流動接触分解廃触媒をジルコニウム塩溶液に含
浸、乾燥させたものを含酸素雰囲気下で1000〜15
00℃で焼結することを特徴とするマイクロビーズの製
法に関する。
【0015】本発明の第四は、流動接触分解廃触媒ある
いは、該流動接触分解廃触媒をジルコニウム塩溶液に含
浸、乾燥させたものを窒素雰囲気中、炭素の存在下で、
1000〜1500℃で焼結することを特徴とするマイ
クロビーズの製法に関する。
【0016】前記真密度は、ピクノメータを用いて測定
したものである。粒子径、粒度分布、真球度は高機能画
像処理解析装置であるNIRECO製IMAG ANA
LYZER LUZEX IIIを用いて画像により、ビ
ーズの面積、長さ、形状等を高精度に定量的に解析する
ことにより、測定したものであり、その粒度分布は30
〜70μの間で全体の約70重量%を占めるものであっ
た。真球度は(SF3)、最大長を示す直径(MX L
NG)と、それに直行する直径(BR’DTH)との比
率(下記式)により算出したものであり、
【数1】 一方、表面粗さ(SF2)はビーズの面積(AREA)
とビーズ外周値(PERI)とから次の式により算出し
たものである。
【数2】
【0017】また、摩耗率は、通常の共摺摩耗試験によ
るもので、容量600mlの撹拌容器中に250mlの
水と250mlのマイクロビーズを入れ、直径70mm
のピン付ディスク4個を装着した主軸を2000回転で
100時間回転させたときの元のビーズからの重量減を
求め、これを摩耗率と定義したものである。
【0018】前記流動接触分解廃触媒は、シリカ−アル
ミナあるいはアルミナをマトリックスとしたゼオライト
などである。
【0019】焼成は、1000〜1500℃で行うが、
好ましくは1300〜1450℃で行うのが良い。
【0020】前記ジルコニウム塩は、硝酸ジルコニウ
ム、水酸化ジルコニウム、硫酸ジルコニウム等を挙げる
ことができるが、これに限るものではない。前記ジルコ
ニウム塩を溶解する溶媒は、通常水であるが、これに限
るものではない。
【0021】前記炭素としては、グラファイト、活性
炭、具体的にはグラファイト電線、グラファイト製容
器、粉末活性炭、カーボン電極等を挙げることができる
が、これに限るものではない。
【0022】
【実施例】以下に発明の詳細を実施例によって説明する
が、本発明は、これに限定されるものではない。
【0023】実施例1 流動接触分解装置において、無定形シリカ−アルミナ触
媒を用い、真空軽油を処理した後の廃触媒を原料として
用いた。廃触媒500mlを磁製ルツボに取り、120
℃で2時間乾燥後、電気炉により200℃/1時間の速
度で昇温し、1300℃で、2時間大気雰囲気下におい
て焼結した。常温に冷却後、ピクノメータにより、真密
度を測定した。その結果2.42g/cm3を示した。
前述の方法により測定した摩耗率は0.004重量%で
あった。
【0024】一方、LUZEX IIIにより粒度分布お
よび真球度を測定した。その結果は、次の通りであっ
た。
【0025】
【表1】 合計重量%は対応箇所より左側の欄のそれぞれの重量を
合計(積分値)である。
【0026】
【表2】
【0027】
【表3】
【0028】尚、このマイクロビーズ(微小球状焼結
体)を20〜40μ,40〜60μ,60〜80μ,8
0〜100μと分級し、各々の真球度を測定した結果、
各々の平均は1.02,1.05,1.06,1.21
であった。また、X線回折による構造決定ではムライト
の回折図を示した。
【0029】実施例2 流動接触分解装置において、マトリックスにアルミナを
使用したUSY型ゼオライトを触媒とした。真空軽油処
理後の廃触媒を用いた。廃触媒500mlを磁製ルツボ
に取り、120℃で2時間乾燥後、電気炉により200
℃/1時間の速度で昇温し、1350℃で2時間大気雰
囲気下に焼成、焼結した。常温に冷却後、ピクノメータ
により真密度を測定した。その結果、2.51g/cm
3を示した。前述の方法により測定した摩耗率は0.0
04重量%であった。
【0030】一方、LUZEX IIIにより粒度分布及
び真球度を測定した。その結果は次の通りであった。
【表4】
【0031】
【表5】
【0032】
【表6】
【0033】尚、このマイクロビーズ(微小球状焼結
体)を20〜40μ,40〜60μ,60〜80μ,8
0〜100μと分級し、各々の真球度を測定した結果、
各々の平均値は1.03,1.03,1.07,1.2
3であった。また、X線回折では結晶性の良いムライト
の回折図を示した。
【0034】実施例3 実施例2で使用した廃触媒を用い、磁性ルツボに500
ml採取し、120℃で2時間乾燥後、電気炉により2
00℃/1時間の速度で昇温し、1450℃で3時間大
気雰囲気下で焼成、焼結した。常温に冷却後、ピクノメ
ータにより真密度を測定したところ2.59g/cm3
を示した。前述の方法により測定した摩耗率は0.00
3重量%であった。
【0035】一方、LUZEX IIIにより粒度分布お
よび真球度を測定した。その結果は次の通りであった。
【表7】
【0036】
【表8】
【0037】
【表9】
【0038】尚、このマイクロビーズ(微小球状焼結
体)を20〜40μ,40〜60μ,60〜80μ,8
0〜100μと分級し、各々の真球度の平均値を求めた
ところ、各々の平均値は1.02,1.05,1.0
8,1.19であった。また、X線回折では結晶性の良
好なムライトの回折図を示した。また、比表面積を測定
したところ、0.07m2/gを示し、ほぼ幾何学的数
値に近い値を得た。
【0039】実施例4 実施例2で使用したと同一の廃触媒を用いた。まず純水
250mlに170gの硝酸ジルコニウムを溶解させた
溶液を用意した。その中に500mlの廃触媒を入れ、
20分間真空脱気して廃触媒の細孔内に硝酸ジルコニウ
ムを吸収、吸着させた。その後、100℃で7時間真空
乾燥し、さらに120℃で2時間試料を乾燥し、ついで
磁製ルツボに移し、電気炉を200℃/1時間の速度で
昇温し、1450℃で3時間焼成、焼結させた。常温に
冷却後、ピクノメータにより真密度を測定した。その結
果、2.63g/cm3の値を得た。前述の方法により
測定した摩耗率は0.003重量%であった。
【0040】一方、LUZEX IIIにより粒度分布お
よび真球度を測定した。その結果は次の通りであった。
【表10】
【0041】
【表11】
【0042】
【表12】
【0043】尚、このマイクロビーズ(微小球状焼結
体)を20〜40μ,40〜60μ,60〜80μ,8
0〜100μに分級し、各々の真球度を測定した結果、
各々の平均値は1.06,1.07,1.13,1.2
5であった。この値が、実施例1,2,3に比較してや
や劣るのはゼオライトとジルコニヤの焼結速度の差によ
ると思われる。一方、真球度を高めるためには共摺りを
採用すれば良い。また、X線回折の結果ではムライトと
ジルコニヤが混在する回折図を示した。
【0044】実施例5 実施例1で使用した廃触媒を用い、廃触媒500mlを
グラファイト製の容器に入れ、それに粉末活性炭を共存
させ、カーボン電極を備えた電気炉で窒素雰囲気下で2
00℃/1時間の速度で昇温し、1350℃で3時間焼
成、焼結した。常温に冷却後、共摺りにより、マイクロ
ビーズ(微小球状焼結体)表面に付着した粉末活性炭を
水洗除去し、120℃で2時間真空乾燥後、ピクノメー
タにより測定した真密度は、2.39g/cm3であっ
た。前述の方法により摩耗率を測定した結果は0.00
3重量%であった。
【0045】一方、LUZEX IIIにより粒度分布お
よび真球度を測定した。その結果は次の通りであった。
【表13】
【0046】
【表14】
【0047】
【表15】
【0048】尚、上記微小球状焼結体を20〜40μ,
40〜60μ,60〜80μ,80〜100μに分級
し、各々の真球度を測定した結果、各々の平均値は1.
02,1.04,1.07,1.17であった。X線回
折により構造を調べた結果、結晶型はムライトである
が、窒化珪素に由来すると思われる無定型の回折図も存
在した。元素分析の結果、定性的には窒素の存在が認め
られた。これは共存するカーボンが酸化珪素、すなわち
廃触媒中に存在するシリカに対し、還元剤として作用
し、部分的に還元された硅素に窒素が化合し、一部窒化
物を形成したと考えれる。一方、上記操作と同一条件で
熱天秤により窒素の消費される状態を調べたところ、9
80℃から消費が始まり、温度が高くなるにしたがっ
て、その消費量の増大の著しくなる傾向が見られた。
【0049】また、実施例1〜3で得られたマイクロビ
ーズ(微小粒状球形焼結体粒子)の外表面および断面は
白色であるのに対し、この実施例のマイクロビーズの外
表面および断面は均一な灰黒色を示した。
【0050】
【効果】本発明により邪魔物であった流動接触分解廃触
媒の有効利用の道が広がった。本発明により、従来製造
することが極めて困難であった200μ以下のマイクロ
ビーズが簡単な工程により経済的に供給できる。本発明
品を分級すれば、粒子径がさらに小さく、真球度がさら
に優れたマイクロビーズを容易に供給できる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 流動接触分解廃触媒を焼結することによ
    り得られた球状のものであって真球度1.25以下のも
    のの比率が65重量%以上であることを特徴とするマイ
    クロビーズ。
  2. 【請求項2】 流動接触分解廃触媒を焼結することによ
    り得られたものであって真密度2.0〜3.0g/cm
    3、真球度1.25以下ものの比率が65重量%以上、
    表面粗さ1.2以下、摩耗率0.005重量%以下、粒
    子径200μ以下であることを特徴とするマイクロビー
    ズ。
  3. 【請求項3】 ジルコニウム塩を含有させた流動接触分
    解廃触媒を焼結することにより得られた球状のものであ
    って、真球度1.25以下のものの比率が65重量%以
    上であることを特徴とするマイクロビーズ。
  4. 【請求項4】 ジルコニウム塩を含有させた流動接触分
    解廃触媒を焼結することにより得られたものであって真
    密度2.5〜4.0g/cm3、真球度1.25以下の
    ものの比率が65重量%以上、表面粗さ1.3以下、摩
    耗率0.004重量%以下、粒子径200μ以下である
    ことを特徴とするマイクロビーズ。
  5. 【請求項5】 流動接触分解廃触媒あるいは該流動接触
    分解廃触媒をジルコニウム塩溶液に含浸、乾燥させたも
    のを含酸素雰囲気下で1000〜1500℃で焼結する
    ことを特徴とするマイクロビーズの製法。
  6. 【請求項6】 流動接触分解廃触媒あるいは該流動接触
    分解廃触媒をジルコニウム塩溶液に含浸、乾燥させたも
    のを、窒素雰囲気中、炭素の存在下で1000〜150
    0℃で焼結することを特徴とするマイクロビーズの製
    法。
JP6321652A 1994-11-30 1994-11-30 マイクロビーズとその製法 Pending JPH08155420A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019202266A (ja) * 2018-05-23 2019-11-28 株式会社リコー 分散方法、及び電子写真感光体の製造方法
US11572658B2 (en) 2014-05-15 2023-02-07 Fiberlean Technologies Limited Grinding method and grinding medium

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US11572658B2 (en) 2014-05-15 2023-02-07 Fiberlean Technologies Limited Grinding method and grinding medium
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