JPH1133396A - 固体塩化物吸収剤 - Google Patents
固体塩化物吸収剤Info
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Abstract
て重質ナフサなどを処理するプロセスから流出する塩化
水素などの無機塩化物、あるいは原油に由来する無機塩
化物を、効率良く吸収でき、しかも塩化物の吸収後に粉
化、軟化の起こらない吸収剤を提供すること。 【解決手段】 酸化亜鉛、多孔質耐火性無機物及び不活
性結合剤からなる塩化物吸収剤を用いると、塩化物吸収
後に粉化や軟化が起こり難く、長期に渡って使用できる
ばかりでなく、吸収した塩化物の脱離が起こり難い。
Description
から塩化物を除去する技術に係わり、特に接触改質ガソ
リン、接触改質ガスなどの炭化水素流から塩化物を効率
よく除去する吸収剤に関する。
油に由来するものと触媒反応に由来するものがある。ま
た、その形態は無機塩化物と有機塩化物が存在すること
が知られている。原油に由来する、無機塩化物、有機塩
化物は、直留ナフサなどに含まれ、後段に流出する。こ
のような塩化物は、下流の装置腐蝕などの問題を引き起
こす。
する接触改質触媒は、有機塩化物などを用いて活性が付
与されている。このため、このような触媒を使用した場
合は、反応工程において有機塩化物が分解して生成する
塩化水素が脱離し、生成物とともに反応器外に排出され
る。特に劣化した触媒を塩化物などで再生した場合は、
かなりの高濃度の塩化水素及び有機塩化物が、反応器外
に排出される。また、反応工程と再生工程が分離してい
る移動床式接触改質プロセスにおいても、オキシクロリ
ネーションにより再生された触媒が反応工程に塩素を持
込むため、同様に反応器内で塩化水素及び有機塩化合物
が生成し、生成物と伴に反応器外に排出される。
ては、アルカリ系の吸収剤あるいはアルカリ洗浄液を用
いて除去するのが一般的である。固体の吸収剤の例とし
ては、特公昭52−35036号公報に記載のある酸化
亜鉛と酸化カルシウムを吸収成分とし、これに不活性な
結合剤として粘土鉱物を添加した吸収剤がある。また、
特表平7−506048号公報には、アルカリ金属を担
持した活性アルミナを用いて炭化水素中の塩化物を吸収
する方法が開示されている。装置の腐蝕を防ぐために、
触媒層直後に吸収剤層を設置した例が、特開平7−88
315号公報に開示されている。この例の吸収剤は、吸
着した塩化水素を容易に脱離しないものとして酸化カル
シウム、酸化ナトリウムなどの酸化物をゼオライトなど
の耐火性酸化物に担持したものを使用している。
物を効率良く吸収するが、工業規模での使用では、吸着
容量が不足しがちなものが多い。特に、活性アルミナ等
を主成分とする吸着剤は、充填初期において吸着速度も
早く有効に作用するが、吸着容量が少ない。また、操業
条件が変化した場合に、吸着した塩化水素などの無機塩
化物を、脱離する問題点を有している。さらに、業界で
よく知られていなかったことは、有機塩化物がかなり初
期の時点からリークし、しかもその濃度が石油原料中の
濃度よりも高くなる場合があることである。これは物理
吸着により塩化物を吸着した場合、多成分吸着に於いて
吸着力の弱い有機塩化物が吸着力の強い塩酸により追い
出されるためと考えられる。アルカリ金属を担持した活
性アルミナ等を主成分とする吸着剤で処理する方法は、
吸着容量は改善されるものの、吸着した塩化物を脱離す
る問題点は解決されない。
載のある酸化亜鉛と酸化カルシウムを用いる吸収剤は、
吸収速度は活性アルミナよりも若干劣るものの、理論的
な吸収容量が大きく、しかも吸収した塩化水素などを化
学結合によって保持するため脱離し難い点で優れた吸収
剤である。しかし、実機で使用した場合、理論吸収量の
数%程度吸着しただけで、交換に至る場合がある。この
原因は、処理する流体中の塩化物との反応で生成した塩
化カルシウム等が炭化水素などに含まれる微量の水分に
よって潮解して吸収剤の強度劣化を著しく促進し、使用
中に吸収剤が粉化あるいは軟化し、吸収剤層自身の圧密
や後に続くストレーナー、触媒層などの目詰まりにより
圧力損失が増大することである。特に常温付近で使用
し、また共存する水分が比較的多い使用条件の場合、吸
収剤の粉化あるいは軟化が激しくなる。
する課題は、前記の酸化亜鉛を主成分としながら、石油
原料中の水分により潮解して著しく強度劣化したり、粉
化あるいは軟化して吸収剤層自身の圧密や後に続くスト
レーナー、触媒層などの目詰まりを起こすことがない吸
収剤を提供することにある。これが解決されれば、石油
原料中の塩化物を長期にわたって吸収でき、しかも塩化
物を脱離することがないため、塩化物による腐食などに
よるトラブルを大幅に低減可能となる。
題を解決するために、酸化亜鉛系吸収剤の組成を変えた
ものを種々試作し検討を進めた。その結果、従来、塩化
物を効率良く吸収するためには必須と思われていたアル
カリ成分である酸化カルシウムは、有効に働いていない
ことが分かった。さらに検討を進めた結果、酸化カルシ
ウム成分に替えて、多孔質耐火性無機物を配合しても、
(単位重量当たりの)塩化物の吸収性能は低下せず、し
かも石油原料中の水分による吸収剤の崩壊、強度低下等
が起こり難いことを見出し本発明を完成させた。
不活性結合材を2〜15重量部、多孔質耐火性無機担体
を5〜25重量部配合した吸収剤を用いれば前記課題を
解決できる。この吸収剤は、多孔質耐火性無機物を含む
ため、マクロな細孔を有しており、その水銀圧入法によ
る細孔容積は0.35〜0.65cm3/gである。
化物等により活性化処理した触媒を用いて石油留分を処
理するプロセスで発生する塩化水素などの塩化物の除去
や原油に由来する塩化物の除去に適用される。前記の活
性化処理した触媒を用いるプロセスは、ナフサ留分の接
触改質、移動床式接触改質プロセスにおけるオキシクロ
リネーションなどの触媒再生プロセス、触媒の乾燥や水
素還元などの前処理工程、芳香族化などの反応工程など
を含む。石油留分としては、重質ナフサや軽質ナフサな
どが挙げられる。また、塩化物処理により活性化した触
媒としては、例えば上記重質ナフサを接触改質してガソ
リン基材を製造するための触媒、軽質ナフサからベンゼ
ンを製造するための触媒、重質ナフサからBTXを製造
するための触媒などがある。このような触媒の具体例と
しては、通常の接触改質触媒や各種ゼオライトに周期律
表第8〜10族の貴金属を担持した触媒などが挙げられ
る。
合材と、構造中に多数の細孔を有する多孔質耐火性無機
物からなる。多孔質耐火性無機物は、その構造中に多数
のマクロな細孔を有するものであればよく、例えば、ケ
イソウ土、多孔質シリカ、多孔質アルミナ、セラミック
粒子などがあげられる。これら添加物の配合量は、吸収
剤中の亜鉛化合物を酸化物として10重量部に対し、5
〜25重量部、好ましくは10〜17重量部である。多
孔質耐火性無機物が25重量部を越えると、塩化物を吸
収する成分である酸化亜鉛の含有量が低下し、結果とし
て塩化物の吸収量が低下するため好ましくない。また、
5重量部を切ると、吸収剤内部の酸化亜鉛が有効に使わ
れなくなり、やはり塩化物の吸収容量が低下するため好
ましくない。
物の吸収性能の点で、比表面積が20〜100m2/
g、好ましくは30〜80m2/g、より好ましくは4
0〜70m2/gのものが好適に使用できる。このよう
な酸化亜鉛は、水酸化亜鉛、炭酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛
等を350〜400℃でか焼することにより得られる。
これらの水酸化亜鉛、炭酸亜鉛、塩基性炭酸亜鉛等は、
水溶液から結晶化させたものが好ましく、例えば炭酸ア
ンモニウム亜鉛水溶液から沈殿させた炭酸亜鉛、均一沈
殿法で得られる水酸化亜鉛などが好適に使用できる。
合する。結合剤は、一般に市販されている粘土、シリカ
ゾル、水ガラス、アルミナゾル、水酸化アルミニウム、
ベーマイト型含水アルミナなどが使用できる。粘土とし
ては、通常入手できる可塑性を有するものであればどの
ようなものでも使用可能である。このようなものとして
カオリン、ガイロメ粘土、木節粘土、ベントナイトなど
がある。これらの中でも、入手の容易なカオリン、ベン
トナイトが好適に使用できる。これらは、乾燥粉末状の
ものが好適に使用できるが、湿式で混合・混練する場合
は、水を含んだ粘土状のものも使用可能である。
化合物を酸化物として10重量部に対し、2〜15重量
部、好ましくは5〜10重量部である。不活性結合材が
15重量部を越えると、塩化物を吸収する成分である酸
化亜鉛の含有量が低下し、結果として塩化物の吸収量量
が低下するため好ましくない。また、不活性結合材の存
在は、吸収剤の強度の維持に必要である。従って、2重
量部を切るような少量になると、強度が低下するため好
ましくない。
無機物は、既知の一般的な手段により混合成形して本発
明の吸収剤とすることができる。その形状及びサイズ
は、その使用形態により様々であり、一般的には直径が
1〜6mmで長さが3〜20mm程度の円柱状ペレット
が好適に用いられるが、種々のサイズの異形状のペレッ
ト、錠剤形状、顆粒状及び破砕粒、また噴霧乾燥による
微粒子など、特に制限はない。
であるが、所定量の酸化亜鉛粉末とケイソウ土粉末等の
多孔質耐火性無機物及び粘土等の不活性結合剤粉末をニ
ーダーあるいはマーラー等の混合混練装置で十分に乾式
混合した後、混合粉末1重量部に対して0.2〜0.5
重量部、好ましくは0.3〜0.4重量部の範囲で水を
添加して混練する。水を添加する際には混練物の不均質
が生じないように分割投入するのが望ましい。得られた
混練物を押出し成型機あるいはペレタイザーで所定の形
状のダイスを用いて円柱状ペレットに成型する。これ
を、200〜500℃、好ましくは250〜400℃の
温度で乾燥した後、必要であれば所望の長さに粉砕す
る。得られた乾燥物を篩分けし、吸収処理に使用する。
て湿式混練のみでも製造可能である。この場合、分散し
難い粘土などは、混練前に十分分散した状態にしてから
添加する必要がある。このためには、予め多量の水に十
分分散させる方法が有効である。分散が不完全だと、均
一な混合物が得られず、圧壊強度が低下する。
法による細孔容積は、0.35〜0.65cm3/gの
範囲となる。塩化物吸収性の点からは、細孔容積の好ま
しい範囲は0.4〜0.60cm3/g、より好ましく
は0.42〜0.60cm3/gある。これが0.35
cm3/gを切ると、酸化亜鉛の利用効率が低下するよ
うになるとともに、吸収剤の粉化或いは軟化が起こりや
すくなる。また、0.65cm3/gを越えるようにな
ると、吸収剤の充填密度の低下が顕著となり、寿命が短
くなる。
を吸収できるが、ガス状の塩化水素などの塩化物に対し
ては、室温付近でも使用できる。従って、室温から40
0℃の広い範囲で使用可能であるが、通常は10〜14
0℃、特には10〜130℃の範囲で好適に使用でき
る。液体状の炭化水素に含まれる塩化物に対しては、5
0〜400℃、好ましくは70〜250℃、特に好まし
くは100〜200℃の範囲で有効である。本発明の吸
収剤は、塩化水素などの塩化物を化学的に吸収し、安定
な化合物として固定するため、吸収した塩化物の脱離が
起こり難い。
レット状に成形した吸収剤を1m3の吸収塔に充填し
た。これを、GHSV:2300h~1、温度:30℃、
圧力:3.4×106Paで連続試験を行なった。測定
は5日毎に行ない、測定項目は吸収塔入口の圧力と吸収
塔出口に続くストレーナの出口での圧力の差圧及び無機
及び有機塩化物吸収率である。
スをアルカリ溶液(炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウ
ム水溶液)に吸収させ、イオンクロマトグラフィーで塩
化物イオン濃度を測定し、吸収前後の塩化物イオン濃度
の差から除去率を算出した。
機溶媒に吸収させ、燃焼法により塩化物濃度を測定し、
同様に除去率を算出した。
あり、試験期間中の平均無機塩化物濃度は塩素として6
ppm、平均有機塩化物濃度は塩素として1ppm、水
分濃度は100ppmであった。
津製作所製のオートポアIII9420を用いて行なっ
た。測定可能な細孔半径の範囲は、測定条件により若干
異なるが、おおよそ25〜70000オングストローム
である。
kgの酸化亜鉛粉末及び16.7kgのケイソウ土粉末
をニーダーで10分間乾式混合した。乾式混合に続いて
ニーダー中へ10kgの水を10分間に分けて徐々に添
加混合し、その後10分間混練した。得られた混練物
を、3/16インチのペレット状に押出し成形し、27
0℃で1時間乾燥した。乾燥後、ガス状炭化水素(重質
ナフサの接触改質ガス)に含まれる塩化物の吸収試験を
行なった。結果を表1に示す。
粉末を10kg及びケイソウ土粉末を10kgにした以
外は実施例1と同様に試験した。結果を表1に示す。
を10kg及び水酸化カルシウムを酸化カルシウムとし
て8kg添加した以外は実施例1と同様にペレットを製
造し、塩化物の吸収試験を行った。結果を表1に示す。
を切るまでの期間、差圧の増加が見られない。このこと
は、吸収剤の崩壊が極めて少ないことを示している。こ
れに対し、比較例に示した従来の吸収剤は、充填密度8
90kg/m3と、実施例1の吸収剤の充填密度720
kg/m3、あるいは実施例2の吸収剤の充填密度73
0kg/m3に比べて比較的大きく、単位体積あたりの
亜鉛含有量が多いため、塩化物除去率が90%を切るま
での(単位体積当たりの)期間は長いものの、吸収剤中
の酸化亜鉛重量当たりの吸収能力は5〜40%程度低下
している。また、差圧の上昇が見られることから、吸収
を開始した初期の段階から吸収剤の崩壊が起こり、粉化
した吸収剤が後段へリークしていることが考えられる。
により活性化処理した触媒を用いて石油留分を処理する
プロセスで発生する塩化物の除去や原油に由来する塩化
物の除去に適用される。本発明の吸収剤は、強度が高く
しかも石油原料中の水分による強度低下や、粉化が起こ
り難い。従って、吸収剤の吸着容量の理論値近くまで長
期間使用可能であるばかりでなく、吸収した塩化物の脱
離が起こり難いため、操業上の利用価値が高い。
Claims (2)
- 【請求項1】 酸化亜鉛10重量部に対して、不活性結
合材を2〜15重量部、多孔質耐火性無機担体を5〜2
5重量部配合したことを特徴とする固体塩化物吸収剤。 - 【請求項2】 前記固体塩化物吸収剤の水銀圧入法によ
る細孔容積が、0.35〜0.65cm3/gであるこ
とを特徴とする請求項1に記載の固体塩化物吸収剤。
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