JPS5998793A - カ−ボンブラツク懸濁物からスラグ形成性重金属化合物を分離する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、合成ガス製造の際に生じるような水性懸濁物
中のカーボンブラック−スラグ凝集物からスラグ（Ｓｃ
ｈｌａｃｋｅ　）を分離する方法において、変化する剪
断力エネルギーの作用及び同時に、分離したスラグ形成
性の重金属化合物の取出しによる方法（で関する。

公知のように、合成ガスは種々の粘度及び性質のオイル
を酸素又は空気及び水蒸気で部分酸化することによ）作
ることができる（たとえばＤ−Ｈａａｒ及びニー１−Ｖ
ｏｇｅｌ著″’Ｄｅｒ　５ｈｅｌｌ　−Ｖｅｒｇａｓｕ
ｎｇｓｐｒｏｚｅβ”、Ｇａ５−ｕｎｄ　Ｗａｓｓｅｒ
ｆａｃｈ、　１９（１９６４）、Ｐ５１２参照）。この
非触媒的部分燃焼プロセスにおいて、反応器温度は約１
２００〜１６００７：、圧力は好ましくは約４０〜６０
バールである。カーボンブラックを含む合成ガスの熱の
回収は廃熱値で行われ、これに力〜ポンブラックの除去
のための洗滌装置及びカーボンブラック分離装置が接続
される。使用オイルの約１〜２ｑ６の、ガス化の際に生
じたカーボンブラックは、循環水によって沈降され、カ
ーボンブラックスラリーとして振出される（たとえハＩ
Ｎ独ＩＸＪ特’ＷｆｌＸ　１　ｏ　７６０９２号ＯＡ、
？ａ書に従い）カーボンブラックをさらに使用できるよ
うにするために、カーボンブラックの水性懸濁物は、カ
ーボンブラックを収容する傾向のある（親和性の）助剤
たとえば鉱油を加えられ、そしてカーボンブラック懸濁
物と助剤の混合物を６０〜１６０むで攪拌下に処理する
（英国特許第８４６２１９号及び西独国特許第１０４２
７９！を号明細書参照）。これによって、カーボンブラ
ックに付着したスラグの約１０優が水性相に移行する。

残部は、そのようにして得られたカーボンブラック−オ
イルペレット中に残部、これば約７５チの助剤、１５％
のカーボンブラック及び１０ｑ６の水から成る。仁のカ
ーボンブラック−オイルペレットは振動篩を通して循環
水から分離される。長い間、このペレットは下焚きのた
めに用すられるだけであった。今日ではそれはできるだ
けオイルと混合され、均一化され、そして再び供給物質
に加えられて用いられる。

不都合なことに、供給物質によシ持ち込まれたかなりの
量の重金属とくにバナジウム・ニッケル及び鉄は、たと
えば硫化物の形でカーボンブラックに付着する。供給物
質へのカーボンブラックのリサイクルによって、カーボ
ンブラック水、循環水、廃水及びカーボンブラックペレ
ット中にスラグ成分が濃縮される。従って、高いあるい
け特に１００チのカーボンブラックのリサイクル率は禁
止され、生じたガス化カーボンブラック又はカーボンブ
ラック−オイルペレットは装置から取出されなければな
らない。従来５０％未満の低いカーボンブラックリサイ
クぶてすでに総ての循環流において金屑濃度が増大し、
スラグ沈着、腐蝕及び金属カルボニルによる汚染によっ
てガス化反応器及び後接の装置に問題を起こした。

カーボンブラック水性懸濁物からスラグ形成性成分を分
離するだめのいくつかの提案がすでになされている。す
なわち西独国特許第２．０２５９７８号によればこのカ
ーボンブラック懸濁物を、カーボンブラックを収容する
傾向のある助剤による移行の前に空気及び／又は酸素で
処理する。しかしこの予備処理によっても、続いて形成
されるカーボンブラック−助剤凝集物は元の金属含量の
なお約３０チを含む。機械的手段でのカーボンブラック
粒子の解体によって同様の結果が得られ、その際加えて
目的を達するエネルギー的に望ましいかつ、臨界的なス
ラグ濃度に関して運転上安全な方策の使用は知られてい
ない。

従って本発明の課題け、特に総てのカーボンブラックの
リサイクルの意味（でおいてカーボンブラック水性懸製
物からスラグを分離する方法であって、それによって運
転上安全な、目的を達するかつエネルギー的に好ましい
やり方でほとんどスラグを含まないペレットが作られ、
その際このスラグはペレットを除かれた水性相中に存在
しそしてそれから除去されるという方法を創作すること
である。

この課題は、ペレット化の前にカーボンブラより ツク懸濁物（Ｃ適確な剪断力を作用させることに解決さ
れ、その際約９８ヂ以上までが分離された水性相中に存
在し、そして涙過装置などによつてこれから分離される
。

す力わち本発明の対象は、カーボンブラックの水性懸濁
物を、カーボンブラックの凝集化のために適し、水と混
和しない有機助剤で処理し、次にペレット化を行い、そ
して水性相からベレットを分離することを伴う、カーボ
ンブラック水性懸濁物からスラグ形成性重金属化合物を
分離する方法において、カーボンブラック水性懸濁物に
８０〜１６０わでまずカーボンブラックの凝集化に必要
な助剤の一部のみを加え、そしてとの懸濁物をペレット
化の前に稍析カを発生する分散化装置中で処理し、続い
てさらに助剤でペレット化を行い、分離したスラグを水
性相から取出すことを行い、この際必要な分散化動力は
一面では剪断段階における望むスラグ分離度に依存し、
他面では剪断段階におけるカーボンブラック懸濁物の滞
在時間番て依存して式（ここでβ−剪断段階におけるス
ラグ分離の因子、 Ｎ＝分、散化動力（ｋＷ　／剪断空間ｌ）（０（Ｎ＜５
００　） τ；剪断空間におけるカーボンブラッ クスラリーの滞在時間（秒）、及 び ａＯ＋　ａｌ　ｒ　ａ２−全局特異性の経験的因子を童
味する。）に従うことを特徴とする方法である。カーボ
ンブラック水性懸濁物は、たとえば重油の部分的ガス化
による合成ガス製造の際に生じたものである。

動力消費の計算のため及びある分藺度の達成のためのバ
ナジウム、ニッケル及び鉄【て関する経験的因子は、カ
ーボンブラックスラリー流の一部分から簡単なやり方で
、持ち込寸れたスラグと抽出段階後にカーボンブラック
相及び水相中に持ち出されたスラグのバランスから決定
できる。

カーボンブラック懸濁物に対するＱｆＪ　％’ｐ力の作
用は、重金属化合物とカーボンブラックの分１ｒｔ；を
一般に高める。今や経験式に従って、必要な分離度に対
応する丁度必要な分散化動力を系において達成すること
ができる。このことは著し−エネルギー節約を章味する
。特に最大可能な分離度においてこのエネルギー節約は
、多大のコスト低下をもたらす。しかし重要な利点は、
臨界的な濃度に関して全循環路においてスラグ濃度を制
御でき、それによって運転の安全を守ることができるこ
とである。

水性相に移行した、重金属化合物から成るスラグは、フ
ィルター、遠心分船機又はデカンタ−による分離によっ
て系から搬出される。

本発明に従う前処理によって、一般（、て比較的高い剪
断力によってカーボンブラック粒子から付着していたス
ラグ部分が分離され、水で湿らされる。同時に混合され
ている鉱油がカーボンブラックの親油性の故に補助の分
離剤として働き、そしてカーボンプランクースラグ分離
ヲモたらす。終局的なカーボンブラック−スラグ分。

離は、後続のペレット化段階におけるさらなる鉱油の添
加、水性相中に存在するスラグのフィルター、遠心分゛
離機又はデカンタ−による水分離下の取出しによって行
われる。これによってスラグ形成性重金属がほとんど濃
縮されることなしに１００チのカーボンブラックのリサ
イクルが可絆になる。本発明の前処理及び分離されたス
ラグの増出しを脣わなければ、カーボンブラック水性懸
濁物中に存在する金属のたとえば僅か１０係がカーボン
ブラックから分離され、従って供給物質中にスラグ形成
性重金属が連続的に濃縮されるのを避けるためには、ガ
ス化反応器にカーボンブラックを全くリサイクルできな
いか又は極少しのみリサイクルできるだけである。凝集
剤の一部の添加下でエネルギー人力を変えうる剪断力発
生分散化装置を用いてカーボンブラック懸濁物を本発明
に従って処理すると、その後にフィルター、遠心分離機
又はデカンタ−で循環路に入る水又はその一部からスラ
グ粒子を取出すなら、金属の９８係以上、従ってほとん
ど全量を分以Ｃできる。その際、剪断力発生分散装置の
回転数の変化又はこの処理段階におけるカーボンブラッ
ク懸濁物の滞在時間の変更によって、供給物質の重金属
含量に応じ１００襲のリサイクルの場合（Ｃ反応器にお
いて臨界的な装置特異的重金属含量の達成のために丁度
必要な程度のスラグを分離し、取出すことになるように
エネルギー人力を調節することが有利である。これによ
って１００チのカーボンブラックリサイクルの場合に、
高い重金属含量を持つ鉱油の使用が可能になり、スラグ
分離のためのエネルギーコストが最小化される。さらに
、完全な又は部分的なカーボンブラックリサイクルの場
合に、ガス化反応器及び後接の装置へのさしたる問題を
考慮することなしに、比較的高い重金属含量の鉱油を使
用できる。

実施例１ ７０　ｐｐｍのバナジウム、２５　ｐｐｍのニッケル及
び１２　ｐｐｍの鉄を含む減圧残渣オイルを不完全な燃
焼によって気体に変える。得られた燃焼ガスを水で洗っ
た後に、１．６重量％のカーボンブラックを含むカーボ
ンブラック懸濁物を得る。

このカーボンブラック懸濁物を慣用法で処理する、即ち
カーボンブラック−オイルペレットと水へと処理すると
、使用物質中に含まれたバナジウム量はペレット化後に
約９０チがカーボンブラック−オイルペレットに、約１
０９Ｓが水に含まれることが判る。ニッケルは僅か３ｑ
６が、鉄は１２％が水性相に移行する。

剪断力を発生する分散化装置を用いる予備実験から、下
記の金属特異的な経験的因子が得られた： 同じカーボンブラック懸濁物を、カーボンブラックベレ
ット化に必要なオイルの２５％を添加し友うえで９５７
：で０．１５秒の滞在時間で、６７ｋＷ／分散体積（７
）の動力に調節された分散化装置によ多処理する。する
ともとはカーヨ。

ブラックに付着していたバナジウムの５６％鉄の６６襲
及びニッケルの２５係が水性相に移行した。

実施例２ １６０　ｐｐｍのバナジウム、３２　ｐｐｍの鉄及び３
５　ｐｐｍのニッケルを含む残渣オイルを不完全燃焼に
よシス体とする。その除虫じたカーボンブラック水性懸
濁物は０．８重量％のカーボンブラックを含み、これば
完全に反応器にリサイクルされる。供給物質中の５８０
　ｐｐｍのバナジウム及び１１　［１ｐｐｍのニッケル
の超過は、沈積、閉塞及び装置の停止をもたらすことが
実験から判った。これから得られたカーボンブラック−
及び洗滌水循環物における重金属流の収支から、剪断段
階における最小分離度は、β（バナジウム）二〇、２５
、βにニッケル）　＝　０．３である。

本方法及び実施例１で用いられた分散化装置についての
本発明に従う関係からエネルギーコストのかかるニッケ
ル分離について計算して、９６ｋｗ／分散体積（１３）
の入力及び０．１２秒のカーボンブラック゛懸濁物の滞
在時間に分散装置を調節し、９５υでカーボンブラック
抽出に必要な鉱油の２５係を加える。同時に水循環路か
ら循環水の約４０％をその中に同伴された固体スラグ粒
子をすべて捕集するフィルターに通す。

装置の定常状態において、供給物質中のバナジウム濃度
は２．１６　ｐｐｍ　、ニッケル含量は１０８、ｐｌ）
ｍ　％そして鉄濃度は４９　ｐｐｍと判った。これ′は
分離度β（バナジウム）　＝　Ｏ−６７、βにニッケル
）　＝　０．３２及びβ（鉄）＝０．６５に相当する。

実施例６ 実施例２と同じ装置で、２９２　ｐｐｍのバナジウムを
含む供給物質を用いる。特にバナジウムの少いカーボン
ブラックの一定量を作るためにカーボンブラックスラリ
ー流の一部を、循環路からはずれた分散化装置及び抽出
段階に送る。

このカーボンブラック中のバナジウムの残留含量は２０
　ｐｐｍよシ下でなければならず、これは少くとも０．
９４の分離度を必要とする。分散装置中の０．３秒の滞
在時間において１０４ｋＷ／滞在時間体積（Ａ’）を消
費し、これけβ（バナジウム）　−〇、９　ｓのための
エネルギー消費Ｏて和尚する。実際に、もとはカーボン
ブラックに付着していたバナジウムの９９チが水性相に
移行した。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　カーボンブラックの水性懸濁物を、カーボンブラ
   ックの凝集化のために適し、水と混和しない有機助剤で
   処理し、次にペレット化を行い、そして水性相からペレ
   ットを分離することを伴う、カーボンブラック水性懸濁
   物からスラグ形成性重金属化合物を分離する方法６ζお
   いて、カーボンブラック水性懸濁物に８０〜１６０υで
   まずカーボンブラックの凝集化に必要な助剤の一部のみ
   を加え、そしてこの懸濁物をペレット化の前に剪断力を
   発生する分散化装置中で処理し、続いてさらに助剤でペ
   レット化を行い、分離したスラグを水性相から取出すこ
   とを行い、この際必要な分散化動力は一面では剪断段階
   における望むスラグ分離度に依存し、他面では剪断段階
   におけるカーボンブラック懸濁物の滞在時間に依存して
   式 ％式％ （ここでβ二剪断段階におけるスラグ分離の因子、 Ｎ−分散イビ動力（ｋＷ／剪断空間ｌ）（０＜Ｎ＜５０
   ０　） τ＝剪断空間におけるカーボンブラ ックスラリーの滞在時間（秒） 及び ａＯ＋　ａｊ　＋　ａ２−金属特異性の経験的因子を置
   床する。）に従うことを特徴とする方法。 ２、　カーボンブラック水性懸濁物が重油の部分的ガス
   化による合成ガス製造の際に生じたものである特許請求
   の範囲第１項記載の方法。