廃触媒中の非揮発性炭素および非揮発性硫黄の分析方法
【課題】キルン焙焼に供する廃触媒中の非揮発性炭素と非揮発性硫黄の分析結果を反映させたキルン操業を可能とするために、前記分析に必要とする時間を大幅に短縮できる廃触媒中の非揮発性炭素および非揮発性硫黄の分析方法を提供する。
【解決手段】揮発性油分と非揮発性炭素分と非揮発性硫黄分を含有する廃触媒の非揮発性炭素及び非揮発性硫黄の分析方法において、従来のソックスレー法を用いずに、前記廃触媒を窒素ガス雰囲気下で、600℃以上の温度で、10分以上保持してから、酸素ガス抵抗加熱燃焼-熱伝導度法を用いた炭素、硫黄分析装置を用いて炭素及び硫黄を分析することを特徴とする。
【解決手段】揮発性油分と非揮発性炭素分と非揮発性硫黄分を含有する廃触媒の非揮発性炭素及び非揮発性硫黄の分析方法において、従来のソックスレー法を用いずに、前記廃触媒を窒素ガス雰囲気下で、600℃以上の温度で、10分以上保持してから、酸素ガス抵抗加熱燃焼-熱伝導度法を用いた炭素、硫黄分析装置を用いて炭素及び硫黄を分析することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油精製時の水素化脱硫触媒として使用された廃触媒に含まれる非揮発性炭素分及び非揮発性硫黄分を迅速に分析する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油精製時の水素化脱硫触媒として使用された廃触媒には、バナジウムやモリブデンの如き有価金属が含有されているため、これらの有価金属を回収することを目的として、様々な方法が提案されている。その中の一方法として、たとえば、特開平７−２５２５４８号に記載されているキルンなどを用いた焙焼法がある。
【０００３】
このような廃触媒には、バナジウムやモリブデンの如き有価金属の他に、揮発性油分や非揮発性炭素分及び非揮発性硫黄分が含まれており、キルンにて焙焼処理を行うためには、個々の廃触媒における組成値を知ることが必要である。非揮発性炭素品位や非揮発性硫黄品位は、キルンのヒートバランスや焼成品質に与える影響が大きく、キルンの操業管理の上で重要である。
【０００４】
石油精製時の水素化脱硫触媒として使用された廃触媒には、有価金属の他に、脱硫操業中に触媒に移行した石油留分である揮発性油分や非揮発性炭素分や非揮発性硫黄分が含有されている。
【０００５】
キルン焙焼などの処理を行う際には、廃触媒の含有成分について分析する必要がある。なぜならば、キルンでの焙焼操業においては、揮発性油分はキルン内で比較的初期に揮発し、燃焼には寄与しないため、キルン操業の熱バランスを計算する上では、揮発性油分に含まれる炭素分や硫黄分を除いた非揮発性炭素分や非揮発性硫黄分の品位を知ることが重要となる。
【０００６】
したがって、従来の技術においては、廃触媒の非揮発性炭素分や非揮発性硫黄分を分析するためには、廃触媒中の揮発性油分をソックスレー抽出法により除去した後に、酸素ガス抵抗加熱燃焼-熱伝導度法を用いた炭素、硫黄分析装置を用いて、非揮発性炭素品位と硫黄品位を分析していた。
【０００７】
しかしながら、このソックスレー抽出法は、通常トルエンによる油抽出に約３時間、抽出溶媒のトルエンを揮散させるのに一昼夜、さらに乾燥機で６時間、デシケーター内で１時間、その後炭素と硫黄の分析に約１時間と、廃触媒をサンプリングしてから廃触媒中の非揮発性炭素分と硫黄分の分析結果を出すまでに非常に長時間を必要としていた。
【０００８】
上述したように、廃触媒を焙焼するキルン操業においては、廃触媒中の非揮発性炭素分と非揮発性硫黄分が変動すると、キルン操業における熱バランスが変動し、キルン内での反応が悪化する原因となる。よって、廃触媒中の非揮発性炭素分と硫黄分の正確な分析値を把握することが、キルン操業の熱バランスを計算し、その結果を操業のアクションに反映させる上で重要であるが、従来の分析方法では、廃触媒をサンプリングしてから、分析結果を出すまでに約２日間を必要としていたため、分析結果をただちにキルン操業に反映させることが困難であった。
【特許文献１】特開平７−２５２５４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決し、キルン焙焼に供する廃触媒中の非揮発性炭素と非揮発性硫黄の分析結果を反映させたキルン操業を可能とするために、前記分析に必要とする時間を大幅に短縮できる廃触媒中の非揮発性炭素および非揮発性硫黄の分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の廃触媒中の非揮発性炭素および非揮発性硫黄の分析方法は、揮発性油分と非揮発性炭素分と非揮発性硫黄分を含有する廃触媒の非揮発性炭素及び非揮発性硫黄の分析方法において、従来のソックスレー法を用いずに、前記廃触媒を窒素ガス雰囲気下で、600℃以上800℃以下の温度で、10分以上保持してから、酸素ガス抵抗加熱燃焼-熱伝導度法を用いた炭素、硫黄分析装置を用いて炭素及び硫黄を分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法を使用することにより、廃触媒中の非揮発性炭素及び非揮発性硫黄品位の分析に必要な時間を従来の方法と比較して大幅に短縮することができ、その結果、非揮発性炭素及び非揮発性硫黄の品位を廃触媒のキルン焙焼操業にフィードバックすることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明で使用する装置の概略図を図１に示す。
【００１３】
本発明では、廃触媒中の石油留分である揮発性油分を揮発させるために、アルミナ反応管２を用いた電気管状炉１を使用した。
【００１４】
まず、アルミナボート３上に乗せた廃触媒約10gをアルミナ反応管内の中心部に装入し、反応管内の雰囲気を、窒素ガス４を用いて不活性雰囲気に保ち、揮発性油分５が揮発する温度である600℃まで炉内温度を上昇させ、10分保持させた後、約300℃まで冷却して、廃触媒を炉内から取り出した。また、揮発した油分は、揮発油分捕集装置６により回収した。
【００１５】
その後、酸素ガス抵抗加熱燃焼-熱伝導度法を用いた炭素、硫黄分析装置を用いて、非揮発性炭素品位と非揮発性硫黄品位の測定を行う。この加熱温度が、５５０℃以下では、加熱後の廃触媒中に目視でも分かる程度に油分が残留するので、温度は600℃以上とする必要がある。600℃での保持時間が10分未満では、得られる非揮発性C品位が従来法よりやや高くなるので、保持時間は10分以上とする。
【００１６】
保持時間の上限は特に制限はないが、本発明の目的が、迅速に分析を可能とすることであるから、３０分程度が必然的に上限となる。一方、加熱保持温度の上限は、過剰に加熱すると非揮発性炭素及び硫黄が少量の酸素でも燃焼してしまう可能性があることから、８００℃程度が上限となる。
【実施例】
【００１７】
本発明により求めた廃触媒中の石油留分である揮発性油分を除去した後の廃触媒中の非揮発性炭素分と非揮発性硫黄の分析値と従来のソックスレー抽出法による分析値とを比較するため、数種類の廃触媒を用いて、比較試験を行った。
【００１８】
比較試験は、種類の異なる廃触媒Ａ〜Ｋの銘柄について行った。
ＡからＫまでの廃触媒の銘柄について各々、従来のソックスレー抽出法と本発明による方法を用いて、廃触媒中の揮発性油分を除去した後、酸素ガス抵抗加熱燃焼-熱伝導度法を用いた炭素、硫黄分析装置を用いて、非揮発性炭素と硫黄品位の測定を行い、測定結果の比較を行った。 表１に廃触媒中の非揮発性炭素品位及び非揮発性硫黄品位の測定結果を示す。
【００１９】
【表１】
表１に示されるように、Ａ〜Ｋまでの各銘柄について、本発明による分析結果とソックスレー抽出法による分析結果は、非揮発性炭素品位、硫黄品位共に近い値となった。
【００２０】
これらの測定結果について、統計的に差があるか検定した結果、対応のある母平均の差の検定において、有意水準５％で有意でないとなり、統計的にも従来のソックスレー抽出法の代わりに本発明による方法を用いることが可能であることが示された。
【００２１】
一方、ソックスレー抽出法と本発明による方法において、廃触媒の揮発油分除去にかかった時間の比較を表２に示す。
【００２２】
【表２】
表２に示す様に、本発明により、廃触媒中の非揮発性炭素及び硫黄品位を測定するのに要する時間が、従来の約１２６０分から約４０分に大幅に短縮された。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る試験装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１ 電気管状炉
２ アルミナ反応管
３ アルミナボート
４ 窒素
５ 揮発油分
６ 揮発油分捕集装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油精製時の水素化脱硫触媒として使用された廃触媒に含まれる非揮発性炭素分及び非揮発性硫黄分を迅速に分析する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油精製時の水素化脱硫触媒として使用された廃触媒には、バナジウムやモリブデンの如き有価金属が含有されているため、これらの有価金属を回収することを目的として、様々な方法が提案されている。その中の一方法として、たとえば、特開平７−２５２５４８号に記載されているキルンなどを用いた焙焼法がある。
【０００３】
このような廃触媒には、バナジウムやモリブデンの如き有価金属の他に、揮発性油分や非揮発性炭素分及び非揮発性硫黄分が含まれており、キルンにて焙焼処理を行うためには、個々の廃触媒における組成値を知ることが必要である。非揮発性炭素品位や非揮発性硫黄品位は、キルンのヒートバランスや焼成品質に与える影響が大きく、キルンの操業管理の上で重要である。
【０００４】
石油精製時の水素化脱硫触媒として使用された廃触媒には、有価金属の他に、脱硫操業中に触媒に移行した石油留分である揮発性油分や非揮発性炭素分や非揮発性硫黄分が含有されている。
【０００５】
キルン焙焼などの処理を行う際には、廃触媒の含有成分について分析する必要がある。なぜならば、キルンでの焙焼操業においては、揮発性油分はキルン内で比較的初期に揮発し、燃焼には寄与しないため、キルン操業の熱バランスを計算する上では、揮発性油分に含まれる炭素分や硫黄分を除いた非揮発性炭素分や非揮発性硫黄分の品位を知ることが重要となる。
【０００６】
したがって、従来の技術においては、廃触媒の非揮発性炭素分や非揮発性硫黄分を分析するためには、廃触媒中の揮発性油分をソックスレー抽出法により除去した後に、酸素ガス抵抗加熱燃焼-熱伝導度法を用いた炭素、硫黄分析装置を用いて、非揮発性炭素品位と硫黄品位を分析していた。
【０００７】
しかしながら、このソックスレー抽出法は、通常トルエンによる油抽出に約３時間、抽出溶媒のトルエンを揮散させるのに一昼夜、さらに乾燥機で６時間、デシケーター内で１時間、その後炭素と硫黄の分析に約１時間と、廃触媒をサンプリングしてから廃触媒中の非揮発性炭素分と硫黄分の分析結果を出すまでに非常に長時間を必要としていた。
【０００８】
上述したように、廃触媒を焙焼するキルン操業においては、廃触媒中の非揮発性炭素分と非揮発性硫黄分が変動すると、キルン操業における熱バランスが変動し、キルン内での反応が悪化する原因となる。よって、廃触媒中の非揮発性炭素分と硫黄分の正確な分析値を把握することが、キルン操業の熱バランスを計算し、その結果を操業のアクションに反映させる上で重要であるが、従来の分析方法では、廃触媒をサンプリングしてから、分析結果を出すまでに約２日間を必要としていたため、分析結果をただちにキルン操業に反映させることが困難であった。
【特許文献１】特開平７−２５２５４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決し、キルン焙焼に供する廃触媒中の非揮発性炭素と非揮発性硫黄の分析結果を反映させたキルン操業を可能とするために、前記分析に必要とする時間を大幅に短縮できる廃触媒中の非揮発性炭素および非揮発性硫黄の分析方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の廃触媒中の非揮発性炭素および非揮発性硫黄の分析方法は、揮発性油分と非揮発性炭素分と非揮発性硫黄分を含有する廃触媒の非揮発性炭素及び非揮発性硫黄の分析方法において、従来のソックスレー法を用いずに、前記廃触媒を窒素ガス雰囲気下で、600℃以上800℃以下の温度で、10分以上保持してから、酸素ガス抵抗加熱燃焼-熱伝導度法を用いた炭素、硫黄分析装置を用いて炭素及び硫黄を分析することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の方法を使用することにより、廃触媒中の非揮発性炭素及び非揮発性硫黄品位の分析に必要な時間を従来の方法と比較して大幅に短縮することができ、その結果、非揮発性炭素及び非揮発性硫黄の品位を廃触媒のキルン焙焼操業にフィードバックすることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明で使用する装置の概略図を図１に示す。
【００１３】
本発明では、廃触媒中の石油留分である揮発性油分を揮発させるために、アルミナ反応管２を用いた電気管状炉１を使用した。
【００１４】
まず、アルミナボート３上に乗せた廃触媒約10gをアルミナ反応管内の中心部に装入し、反応管内の雰囲気を、窒素ガス４を用いて不活性雰囲気に保ち、揮発性油分５が揮発する温度である600℃まで炉内温度を上昇させ、10分保持させた後、約300℃まで冷却して、廃触媒を炉内から取り出した。また、揮発した油分は、揮発油分捕集装置６により回収した。
【００１５】
その後、酸素ガス抵抗加熱燃焼-熱伝導度法を用いた炭素、硫黄分析装置を用いて、非揮発性炭素品位と非揮発性硫黄品位の測定を行う。この加熱温度が、５５０℃以下では、加熱後の廃触媒中に目視でも分かる程度に油分が残留するので、温度は600℃以上とする必要がある。600℃での保持時間が10分未満では、得られる非揮発性C品位が従来法よりやや高くなるので、保持時間は10分以上とする。
【００１６】
保持時間の上限は特に制限はないが、本発明の目的が、迅速に分析を可能とすることであるから、３０分程度が必然的に上限となる。一方、加熱保持温度の上限は、過剰に加熱すると非揮発性炭素及び硫黄が少量の酸素でも燃焼してしまう可能性があることから、８００℃程度が上限となる。
【実施例】
【００１７】
本発明により求めた廃触媒中の石油留分である揮発性油分を除去した後の廃触媒中の非揮発性炭素分と非揮発性硫黄の分析値と従来のソックスレー抽出法による分析値とを比較するため、数種類の廃触媒を用いて、比較試験を行った。
【００１８】
比較試験は、種類の異なる廃触媒Ａ〜Ｋの銘柄について行った。
ＡからＫまでの廃触媒の銘柄について各々、従来のソックスレー抽出法と本発明による方法を用いて、廃触媒中の揮発性油分を除去した後、酸素ガス抵抗加熱燃焼-熱伝導度法を用いた炭素、硫黄分析装置を用いて、非揮発性炭素と硫黄品位の測定を行い、測定結果の比較を行った。 表１に廃触媒中の非揮発性炭素品位及び非揮発性硫黄品位の測定結果を示す。
【００１９】
【表１】
表１に示されるように、Ａ〜Ｋまでの各銘柄について、本発明による分析結果とソックスレー抽出法による分析結果は、非揮発性炭素品位、硫黄品位共に近い値となった。
【００２０】
これらの測定結果について、統計的に差があるか検定した結果、対応のある母平均の差の検定において、有意水準５％で有意でないとなり、統計的にも従来のソックスレー抽出法の代わりに本発明による方法を用いることが可能であることが示された。
【００２１】
一方、ソックスレー抽出法と本発明による方法において、廃触媒の揮発油分除去にかかった時間の比較を表２に示す。
【００２２】
【表２】
表２に示す様に、本発明により、廃触媒中の非揮発性炭素及び硫黄品位を測定するのに要する時間が、従来の約１２６０分から約４０分に大幅に短縮された。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る試験装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２４】
１ 電気管状炉
２ アルミナ反応管
３ アルミナボート
４ 窒素
５ 揮発油分
６ 揮発油分捕集装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
揮発性油分と非揮発性炭素分と非揮発性硫黄分を含有する廃触媒の非揮発性炭素及び非揮発性硫黄の分析方法において、前記廃触媒を窒素ガス雰囲気下で、600℃以上800℃以下の温度で、10分以上保持してから、炭素及び硫黄を分析することを特徴とする廃触媒中の非揮発性炭素および非揮発性硫黄の分析方法。
【請求項１】
揮発性油分と非揮発性炭素分と非揮発性硫黄分を含有する廃触媒の非揮発性炭素及び非揮発性硫黄の分析方法において、前記廃触媒を窒素ガス雰囲気下で、600℃以上800℃以下の温度で、10分以上保持してから、炭素及び硫黄を分析することを特徴とする廃触媒中の非揮発性炭素および非揮発性硫黄の分析方法。
【図１】
【公開番号】特開２００６−３３７２２７（Ｐ２００６−３３７２２７Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６３５２６（Ｐ２００５−１６３５２６）
【出願日】平成１７年６月３日（２００５．６．３）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月３日（２００５．６．３）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【Ｆターム（参考）】
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