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JP2931969B2 - Method for desulfurizing coal, heavy oil, crude oil, orinoco tar, polymer using acid catalyst - Google Patents
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JP2931969B2 - Method for desulfurizing coal, heavy oil, crude oil, orinoco tar, polymer using acid catalyst - Google Patents

Method for desulfurizing coal, heavy oil, crude oil, orinoco tar, polymer using acid catalyst

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JP2931969B2
JP2931969B2 JP9224103A JP22410397A JP2931969B2 JP 2931969 B2 JP2931969 B2 JP 2931969B2 JP 9224103 A JP9224103 A JP 9224103A JP 22410397 A JP22410397 A JP 22410397A JP 2931969 B2 JP2931969 B2 JP 2931969B2
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sulfur
carbon
compound
coal
desulfurization
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聖幸 清水
郁夫 斉藤
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  • Separation, Recovery Or Treatment Of Waste Materials Containing Plastics (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、炭素と炭素の結
合を基本とし、その中に硫黄が含まれる化合物から硫黄
を含む化合物を除去する脱硫方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a desulfurization method for removing a compound containing sulfur from a compound containing sulfur based on a bond between carbon and carbon.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料を燃焼利用する際に、燃料中に含ま
れる硫黄は硫黄酸化物となって二酸化炭素及び水蒸気な
どと共に排気ガスとして排出される。この硫黄酸化物は
大気汚染物質であり、人を初めとして動物、植物或いは
各種の建造物などの生活環境に対して好ましくない影響
を与える。このために、脱硫方法及び脱硫設備が開発さ
れている。化石燃料の内のガソリン、ディ−ゼルオイル
等などの比較的沸点の低い化合物では、NiMo、CoMo系触
媒の存在下に水素化処理し、これらに含まれる硫黄を硫
黄化合物として除去したものを燃料として用いている。
これらより沸点の高いものでは触媒の表面に炭素が析出
したり、または触媒が被毒されたりするので、触媒を用
いた処理が困難であるために、燃料を脱硫処理せず、燃
焼排気ガス中から硫黄を除去することが行われている。
石炭中の硫黄は選炭という物理的な方法によって除去さ
れていたものの、それは比重差の異なる無機硫黄につい
てであり、有機硫黄についてはそのほとんどが無処理の
まま燃料として使用され、排気ガス中からこれらの有機
硫黄の燃焼生成物を除去することが行われている。ま
た、オリノコタールは中南米で主に産出される埋蔵量の
豊富な炭素含有の有機物資源であるが、高硫黄濃度(4-5
%)であることが利用の妨げなっており、利用することさ
え行われていない。ところで、排気ガスを処理する排煙
脱硫黄処理は大規模な設備を必要とし、稼働にも多大の
費用を必要とする。そして、規模の小さなボイラーでは
排煙脱硫設備では設置されずに使用されていることもあ
る。これらのことから、沸点の高い成分を含む重質油叉
は原油、石炭、オリノコタールなどの燃料から硫黄化合
物を除去する方法が望まれていた。近年、硫黄含有高分
子は耐熱性樹脂及び高機能性樹脂として注目され、積極
的に利用が図られれているが、未だに廃棄物処理及び再
生利用する具体的な方法は、開発されていない。
2. Description of the Related Art When fuel is used for combustion, sulfur contained in the fuel is converted into sulfur oxides and is discharged as an exhaust gas together with carbon dioxide and water vapor. This sulfur oxide is an air pollutant and has an undesired effect on living environments such as humans, animals, plants, and various buildings. For this purpose, desulfurization methods and desulfurization equipment have been developed. Among fossil fuels, gasoline, diesel oil, and other compounds with relatively low boiling points are subjected to hydrogenation treatment in the presence of NiMo or CoMo catalysts, and sulfur contained in these is removed as a sulfur compound. Used.
If the boiling point is higher than the above, carbon precipitates on the surface of the catalyst or the catalyst is poisoned.Thus, it is difficult to perform the treatment using the catalyst. Removal of sulfur from has been performed.
Although the sulfur in coal was removed by a physical method called coal separation, it was for inorganic sulfur with a different specific gravity, and most of organic sulfur was used as fuel without treatment, and these were found in exhaust gas. The removal of combustion products of organic sulfur has been carried out. Orinoco tar is a reserve-rich carbon-containing organic resource mainly produced in Latin America, but it has a high sulfur content (4-5
%) Is hindering use, and is not even used. By the way, flue gas desulfurization treatment for treating exhaust gas requires a large-scale facility, and also requires a great deal of operation cost. And small boilers are sometimes used without being installed in flue gas desulfurization equipment. For these reasons, there has been a demand for a method for removing a sulfur compound from a fuel such as heavy oil or crude oil, coal, orinoco tar containing a component having a high boiling point. In recent years, sulfur-containing polymers have attracted attention as heat-resistant resins and high-performance resins, and have been actively used. However, no specific method for treating and recycling waste has yet been developed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、炭素
と炭素の結合を基本とし、その中に硫黄を含む化合物
を、触媒の存在下に、水素を用いることなく、比較的低
温度及び低圧力条件下に処理することにより、硫黄を含
む化合物を除去する方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to convert a compound based on a carbon-carbon bond containing sulfur into a compound at a relatively low temperature and without using hydrogen in the presence of a catalyst. It is an object of the present invention to provide a method for removing a compound containing sulfur by treating under a low pressure condition.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、炭素と
炭素の結合を基本とし、その中に硫黄が含まれている化
合物を、トリフルオロメタンスルホン酸、フッ化水素、
並びにフッ化水素及び三フッ化ホウ素から成る触媒及び
液状炭化水素の存在下に、50〜250℃の温度及び2
〜8MPaの圧力で処理し、硫黄化合物を分離すること
を特徴とする前記化合物に含まれる脱硫方法が提供され
る。
According to the present invention, a compound based on a carbon-carbon bond and containing sulfur therein is converted into trifluoromethanesulfonic acid, hydrogen fluoride,
And in the presence of a catalyst consisting of hydrogen fluoride and boron trifluoride and a liquid hydrocarbon, at a temperature of
A desulfurization method contained in the compound is provided, wherein the sulfur compound is separated by treating at a pressure of 88 MPa.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】本発明の処理対象物は、炭素と炭
素の結合を基本とし、その中に硫黄が含まれている化合
物である。この対象物には、石炭、重質油、原油、オリ
ノコタール、硫黄含有重合体叉は重合体組成物である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An object to be treated according to the present invention is a compound based on the bond between carbon and carbon and containing sulfur therein. This object is coal, heavy oil, crude oil, orinoco tar, sulfur-containing polymer or polymer composition.

【0006】石炭は、縮合度の異なる多環芳香族の構造
部分、鎖状及び環状脂肪族の構造部分が主になって構成
されており、これらの構造部分が直接叉は含酸素、含硫
黄或いは含窒素基を介して互いに結合した構造をとって
ぃる。硫黄の結合状態は、チオフエン型、スルフイド
型、ジスルフイド型、酸化型などが知られている。この
外に場合によっては、結合に関与しない無機化合物の状
態の硫黄が含まれている。本発明の脱硫方法は、石炭に
含まれる硫黄の含有量に関係なく、どのような石炭であ
っても、対象とすることができる。例えば、硫黄を多量
に含むことで知られているメキネンサ炭(炭素:63.
2%、水素:6.1%、硫黄:12.0%)などであっ
ても本発明の対象物とすることができ、十分に本発明の
脱硫反応を行うことができる。脱硫反応を進める為に
は、石炭は液状炭化水素と混合した状態で行われる。そ
の際に液状炭化水素と十分に接触することが必要であ
り、そのためには細かい粒状であることが必要となる。
一般に、粒の直径が0.1〜1.0mm、好ましくは
0.1〜0.25mmとすることが必要である。この粒
径とするために、石炭の粉砕分級などの処理が施され
る。石炭に含まれている結合に関与していない硫黄は、
脱硫反応に先だって除去しておくことが好ましい。この
ためには無機酸により処理することが行われる。このた
めの無機酸としては、硝酸、塩酸、叉は硫酸などを用い
ることができるが、処理の後に石炭の表面に残留しない
ようにするために硝酸を用いることが好ましい。
[0006] Coal is mainly composed of polycyclic aromatic structural parts, chain-like and cyclic aliphatic structural parts having different degrees of condensation, and these structural parts are directly or oxygen-containing and sulfur-containing. Alternatively, a structure in which they are bonded to each other via a nitrogen-containing group is employed. Known bond states of sulfur include thiophene type, sulfide type, disulfide type, and oxidized type. In addition, in some cases, sulfur in the form of an inorganic compound that does not participate in bonding is contained. The desulfurization method of the present invention can be applied to any type of coal regardless of the sulfur content in the coal. For example, mekinensa charcoal known for containing a large amount of sulfur (carbon: 63.
(2%, hydrogen: 6.1%, sulfur: 12.0%) can be an object of the present invention, and the desulfurization reaction of the present invention can be sufficiently performed. In order to advance the desulfurization reaction, the coal is mixed with a liquid hydrocarbon. At that time, it is necessary to make sufficient contact with the liquid hydrocarbon, and for that purpose, it is necessary to have a fine granular form.
Generally, it is necessary for the diameter of the grains to be between 0.1 and 1.0 mm, preferably between 0.1 and 0.25 mm. In order to obtain the particle diameter, treatment such as pulverization classification of coal is performed. Sulfur not involved in the bond contained in coal is
It is preferable to remove them prior to the desulfurization reaction. For this purpose, treatment with an inorganic acid is performed. As the inorganic acid for this purpose, nitric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid or the like can be used, but it is preferable to use nitric acid in order not to remain on the surface of the coal after the treatment.

【0007】石油は沸点の異なる炭化水素からなる混合
物である。これらの混合物は、おもに液状の炭化水素か
ら構成されており、少量の硫黄化合物、酸素化合物、窒
素化合物などを含んでいる。石油精製においては、蒸留
操作によりナフサ、ガソリン軽油、重油、コールタール
などに分離して用いる。これらの中でも、重油などの重
質油は通常の触媒の存在下に水素化処理による脱硫処理
が困難な物である。このように沸点が比較的高い留分の
もの、或いはこれを含む混合物が、本発明の対象物であ
る。石油に含まれる硫黄は石炭と同じく炭素と結合して
化合物を形成している。
[0007] Petroleum is a mixture of hydrocarbons having different boiling points. These mixtures are mainly composed of liquid hydrocarbons and contain small amounts of sulfur compounds, oxygen compounds, nitrogen compounds and the like. In petroleum refining, naphtha, gasoline gas oil, heavy oil, coal tar and the like are separated and used by distillation. Among them, heavy oils such as heavy oils are difficult to desulfurize by hydrogenation in the presence of a usual catalyst. Such a fraction having a relatively high boiling point or a mixture containing the same is an object of the present invention. Sulfur contained in petroleum is combined with carbon to form a compound like coal.

【0008】オリノコタールは、中南米で産出する高粘
度の炭素を含有する液状高分子物である。石炭、石油と
同じく炭化水素系の化合物を多量に含有している。しか
しながら、硫黄の含有量が多いために、燃料としては未
だに利用されていない資源の一つである。通常、硫黄成
分が4〜5重量%含まれている。オリノコタールに含ま
れる硫黄も石炭と同じく、炭素と結合して化合物を形成
している。処理に際しては、水素化脱硫などの前処理が
施される。
Orinocotal is a high-viscosity carbon-containing liquid polymer produced in Latin America. Similar to coal and petroleum, it contains a large amount of hydrocarbon compounds. However, because of its high sulfur content, it is one of the resources not yet used as a fuel. Usually, 4 to 5% by weight of a sulfur component is contained. Sulfur contained in orinoco tar, like coal, combines with carbon to form a compound. In the treatment, a pretreatment such as hydrodesulfurization is performed.

【0009】硫黄含有重合体叉は硫黄含有重合体組成物
としては、ポリフニレンスルフド、及びポリチオフエ
ンなどの重合体が含まれる。また、加硫により高分子物
を架橋したものなども含まれる。これらの重合体叉は重
合体組成物が固体である場合には、石炭と同じく粉砕分
級して粒径を0.1〜1.0mmの範囲のものとした後
に、処理を進めることが必要である。
[0009] Examples of the sulfur-containing polymer or the sulfur-containing polymer compositions include polymers, such as polyphenylene et Nirensurufu i de, and polythiophene. Further, those obtained by crosslinking a polymer by vulcanization are also included. When these polymers or polymer compositions are solid, it is necessary to carry out the treatment after pulverizing and classifying the particles to have a particle size in the range of 0.1 to 1.0 mm as in the case of coal. is there.

【0010】本発明の脱硫方法には、触媒としてトリフ
ルオロメタンスルホン酸、フッ化水素並びにフッ化水素
及び三フッ化ホウ素の混合物が用いられる。本発明の脱
硫方法では、これらの触媒を、気体または液体の状態で
使用することができる。反応に際して気体の状態で閉じ
こめたり、存在する液状炭化水素に液状で添加すること
により、反応を開始させ、継続する。触媒の使用量は、
一般に次の範囲で用いられる。石炭の場合は、石炭1K
gあたり1〜10Kg、好ましくは、5〜6Kgの範囲
である。重質油の場合は、重質油1Kgあたり0.5〜
7Kg、好ましくは5〜6Kgの範囲である。原油の場
合は、原油1Kgあたり0.5〜7Kg、好ましくは5
〜6Kgの範囲である。硫黄含有重合体叉は硫黄含有重
合体組成物の場合は、硫黄含有重合体叉は硫黄含有重合
体組成物1Kgあたり、1〜8Kg、好ましくは4〜6
Kgの範囲である。これらの範囲未満の場合は効果が得
られない場合がある。また、これらの範囲を越える場合
には格別効果がなく、経済的でない。これらの酸触媒
は、反応に際し、プロトンを反応系内に放出し、これが
孤立電子対を有する硫黄と容易に結合しプロトン化化合
物を生成するものと考えられる。その後プロトン化化合
物が開裂し生じるであろうチオール型の化合物は、容易
に別のプロトンによって水素化開裂され、気体である硫
化水素となるため反応系外に排出することができる。
In the desulfurization method of the present invention, trifluoromethanesulfonic acid, hydrogen fluoride and a mixture of hydrogen fluoride and boron trifluoride are used as a catalyst. In the desulfurization method of the present invention, these catalysts can be used in a gas or liquid state. The reaction is initiated and continued by confining it in a gaseous state during the reaction or by adding it in liquid form to existing liquid hydrocarbons. The amount of catalyst used is
Generally, it is used in the following range. For coal, 1K coal
The range is 1 to 10 kg, preferably 5 to 6 kg per g. In the case of heavy oil, 0.5 to 1 kg of heavy oil
It is in the range of 7 kg, preferably 5-6 kg. In the case of crude oil, 0.5 to 7 kg, preferably 5 kg / kg of crude oil.
66 kg. In the case of a sulfur-containing polymer or a sulfur-containing polymer composition, 1 to 8 kg, preferably 4 to 6 kg per 1 kg of the sulfur-containing polymer or sulfur-containing polymer composition.
Kg range. If it is less than these ranges, the effect may not be obtained. In addition, when it exceeds these ranges, there is no special effect and it is not economical. It is considered that these acid catalysts release a proton into the reaction system during the reaction, and this easily bonds with sulfur having a lone electron pair to form a protonated compound. Thereafter, the thiol-type compound that is likely to be generated by cleavage of the protonated compound is easily hydrogenated and cleaved by another proton to form gaseous hydrogen sulfide, which can be discharged out of the reaction system.

【0011】本発明の脱硫方法は、液状炭化水素の存在
下に行う。液状炭化水素は、室温、大気圧下に液状であ
る炭化水素、すなわち、室温、大気圧下に沸点が室温以
上の炭化水素である。液状炭化水素には、ベンゼン、ト
ルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素、ペンタン、ヘ
キサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素、シクロペンタ
ン、シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素、縮合環を含
む炭化水素、石炭、重質油、原油、オリノコタール、硫
黄含有重合体を脱硫処理して得られる生成物を利用する
ことができる。液状炭化水素の使用量は、一般に次の範
囲で用いられる。石炭の場合は、石炭1Kgあたり1.
5〜3Kg、好ましくは1.7〜2.0Kgの範囲であ
る。重質油の場合は、重質油1Kgあたり0.5〜2.
0Kg、好ましくは1.5〜1.7Kgの範囲である。
原油の場合は、原油1Kgあたり0.5〜2.0Kg、
好ましくは1.5〜1..7Kgの範囲である。硫黄含
有重合体叉は硫黄含有重合体組成物の場合は、硫黄含有
重合体叉は硫黄含有重合体組成物1Kgあたり、1.5
〜3Kg、好ましくは1.7〜2.0Kgの範囲であ
る。これらの範囲未満の場合は効果が得られない場合が
ある。また、これらの範囲を越える場合には格別効果が
なく、経済的でない。
[0011] The desulfurization method of the present invention is carried out in the presence of a liquid hydrocarbon. Liquid hydrocarbons are hydrocarbons that are liquid at room temperature and atmospheric pressure, that is, hydrocarbons having a boiling point of room temperature or higher at room temperature and atmospheric pressure. Liquid hydrocarbons include aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene and xylene; aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane and octane; alicyclic hydrocarbons such as cyclopentane and cyclohexane; hydrocarbons containing condensed rings; and coal. And products obtained by desulfurizing heavy oil, crude oil, orinoco tar, and sulfur-containing polymer. The used amount of the liquid hydrocarbon is generally used in the following range. In the case of coal, 1 kg per 1 kg of coal.
The range is 5 to 3 kg, preferably 1.7 to 2.0 kg. In the case of heavy oil, 0.5-2.
0 kg, preferably in the range of 1.5 to 1.7 kg.
In the case of crude oil, 0.5 to 2.0 kg per 1 kg of crude oil,
Preferably 1.5-1. . It is in the range of 7 kg. In the case of the sulfur-containing polymer or the sulfur-containing polymer composition, 1.5 kg per 1 kg of the sulfur-containing polymer or the sulfur-containing polymer composition.
To 3 kg, preferably 1.7 to 2.0 kg. If it is less than these ranges, the effect may not be obtained. In addition, when it exceeds these ranges, there is no special effect and it is not economical.

【0012】本発明の脱硫方法は、温度が50〜250
℃、圧力が2〜8MPaの条件下に行われる。この条件
未満の場合は、脱硫反応が進行しない場合があり、この
条件を越える場合はこれ以下の場合と格別変化がなく、
経済的でない。脱硫反応において、炭素に結合している
硫黄は、硫化水素などの気体の硫化水素化合物、スルフ
イド、チオフエンなどに変化する。そして、これらの気
体状の硫黄化合物を反応生成物から分離する。また、反
応後に反応器から取り出された反応生成物に窒素ガスな
どを吹き込むことにより、触媒を反応生成物から分離す
ることができる。そして、回収された触媒を中和した後
に廃棄される。脱硫反応により硫黄化合物として硫黄が
除去された反応生成物は、液状化された炭素を含む重合
体であり、燃料として利用することもできるし、さらに
水素などで処理して化学反応原料或いは燃料とする事が
できる。脱硫反応後に、得られるた脱硫生成物から触媒
を除去した後に、又は場合によっては触媒を除去するこ
となく、液状炭化水素中に戻し、循環使用することがで
きる。
[0012] The desulfurization method of the present invention has a temperature of 50-250.
C. and a pressure of 2 to 8 MPa. If it is less than this condition, the desulfurization reaction may not progress, and if it exceeds this condition, there is no particular change from the case below this,
Not economic. In the desulfurization reaction, the sulfur bonded to the carbon changes into gaseous hydrogen sulfide compounds such as hydrogen sulfide, sulfide, thiophene, and the like. Then, these gaseous sulfur compounds are separated from the reaction product. Also, by blowing nitrogen gas or the like into the reaction product taken out of the reactor after the reaction, the catalyst can be separated from the reaction product. Then, the recovered catalyst is neutralized and then discarded. The reaction product from which sulfur has been removed as a sulfur compound by the desulfurization reaction is a polymer containing liquefied carbon, and can be used as a fuel, or can be further treated with hydrogen or the like to produce a chemical reaction raw material or fuel. You can do it. After the desulfurization reaction, after removing the catalyst from the obtained desulfurization product, or in some cases without removing the catalyst, it can be returned to the liquid hydrocarbon and recycled.

【0013】[0013]

【実施例】次に、本発明の内容を実施例として示す。本
発明の内容はこれらに限定されるものではない。 実施例1〜7、比較例1 スペイン産の高硫黄含有石炭であるメキネンサ炭(炭素:
63.2、水素:6.1、硫黄:12.0重量%)の脱硫 メキネンサ炭100gを、粒径0.25mm以下に粉砕した
後、25vol%の硝酸水溶液で処理し、無機硫黄を除去し、
試料炭(炭素:53.8、水素:4.9、硫黄:8.7%)96gを得
た。触媒として、各々トリフルオロメタンスルホン酸
6.78g、フッ化水素5.46g、及びフッ化水素と
三フッ化ホウ素(5.46gと1.22g)をトルエン
2mlに添加し、十分攪拌した。これを各々石炭と混合
し、100ccのハステロイ製オートクレーブに充填した。
無水素圧下、150〜250℃、2.6-6.6MPaの条件下で反応を
行った。反応後は、オートクレーブを90-150℃で攪拌
し、窒素を100ml/minで吹き込み、フッ化水素並びに三
フッ化ホウ素を生成物から分離させ、オートクレーブに
直結された回収装置へ移動させた。トリフルオロメタン
スルホン酸の場合は、炭酸ナトリウム水溶液により中和
した後、生成物をろ過法で中和物から分離した。有機硫
黄の定量分析は、JIS M8813-1976にならいHeraeus CHN-
0-PAPIDを用いて重量法により行った。また、メキネン
サ炭から得られた生成物の有機硫黄の形態分析を光電子
分光法XPSを用いて行った。メキネンサ炭の脱硫率の
結果を有機硫黄形態分析とともに表1に示した(MQ
2、4〜6)。なお、触媒を使用しない以外は同じ処理
を行い、比較例1として結果を表1に示した(MQ
1)。生成物の脱硫率は、15〜67%であった。一方、フ
ッ化水素を用い無溶媒で反応したところ、脱硫率は15%
まで増加した。フッ化水素とともにイソペンタンを用い
ると、脱硫率は22%とやや増加した(MQ3)。トリ
フルオロメタンスルホン酸を用いた場合の脱硫率は、3
5%であり、フッ化水素を用いた場合に比べ脱硫率は低
い(MQ6)。硫黄の形態変化について注目すると、MQ
-2はスルフィドが消失し、チオフェンが著しく増加し
た。このことから、無溶媒ではスルフィドが閉環そして
芳香族化して、チオフェンに変化していることがうかが
える。無溶媒の場合、脱硫は主に酸化硫黄の減少が起因
していることがわかる。イソペンタンを添加したとこ
ろ、ややスルフィドの減少がみられ、そしてトルエンを
用いた場合は、スルフィドはそのほとんどが消失した。
52%の高い脱硫率はその大部分が酸化硫黄とスルフィド
の減少によるものであることがわかる。次に、トルエン
を用い、フッ化水素及び三フッ化ホウ素の混酸を用いた
ところ、脱硫率は57%とさらに増加した。そして、MQ-4
(フッ化水素単独)に比べて異なる点は、スルフィドだけ
でなくチオフェンも減少していることである。高い酸性
度を示す混酸はイオン水素化反応を生じることが報告さ
れているが、チオフェンが水素化されスルフィドへと変
換されたものと考えられる。以上の結果を、図1にまと
めて示す。この環状のスルフイドは、本発明の触媒の存
在下に、250℃以上の反応温度で処理することにより、
開裂され、その結果、除去することができる。又、従来
から用いられているNiMo、CoMoなどの脱硫触媒を用い
て、さらに脱硫を行うことができる。150℃、250℃にお
いて反応を試みたところ、150℃での脱硫率は38%であ
ったが、250℃では69%に達した(NQ7,8)。しかしなが
ら、250℃で得られた生成物は、溶媒に対する溶解性が
低くく、液体燃料として用いる場合及び他のプロセスで
処理する場合には、適当でない子とが分かる。これらの
ことから、反応温度が200℃、フッ化水素及び三フッ化
ホウ素を用いることが最適であることが分かる。
Next, the contents of the present invention will be described as examples. The content of the present invention is not limited to these. Examples 1 to 7, Comparative Example 1 Mekinensa coal which is a high sulfur content coal produced in Spain (carbon:
63.2, hydrogen: 6.1, sulfur: 12.0 wt%) desulfurization 100 g of mekinensa charcoal is ground to a particle size of 0.25 mm or less, and then treated with a 25 vol% nitric acid aqueous solution to remove inorganic sulfur.
96 g of sample coal (carbon: 53.8, hydrogen: 4.9, sulfur: 8.7%) was obtained. As catalysts, 6.78 g of trifluoromethanesulfonic acid, 5.46 g of hydrogen fluoride, and hydrogen fluoride and boron trifluoride (5.46 g and 1.22 g) were added to 2 ml of toluene and stirred sufficiently. Each of them was mixed with coal and filled into a 100 cc Hastelloy autoclave.
The reaction was performed under a hydrogen-free pressure at 150 to 250 ° C and 2.6 to 6.6 MPa. After the reaction, the autoclave was stirred at 90 to 150 ° C., nitrogen was blown in at 100 ml / min, hydrogen fluoride and boron trifluoride were separated from the product, and transferred to a recovery device directly connected to the autoclave. In the case of trifluoromethanesulfonic acid, after neutralization with an aqueous solution of sodium carbonate, the product was separated from the neutralized product by a filtration method. Quantitative analysis of organic sulfur is based on Heraeus CHN- according to JIS M8813-1976.
Performed gravimetrically using 0-PAPID. In addition, morphological analysis of organic sulfur in the product obtained from Mekinensa charcoal was performed using photoelectron spectroscopy XPS. The results of the desulfurization rate of Mekinensa coal are shown in Table 1 together with the organic sulfur morphological analysis (MQ
2, 4-6). The same processing was performed except that no catalyst was used, and the results are shown in Table 1 as Comparative Example 1 (MQ
1). The desulfurization rate of the product was 15-67%. On the other hand, when reacted with no solvent using hydrogen fluoride, the desulfurization rate was 15%
Increased. When isopentane was used with hydrogen fluoride, the desulfurization rate increased slightly to 22% (MQ3). The desulfurization rate when using trifluoromethanesulfonic acid is 3
5%, and the desulfurization rate is lower than that using hydrogen fluoride (MQ6). Focusing on the change in the form of sulfur, MQ
In -2, sulfide disappeared and thiophene increased remarkably. This suggests that the sulfide is converted into thiophene by ring closure and aromatization without solvent. In the case of no solvent, it can be seen that desulfurization is mainly caused by a decrease in sulfur oxide. Addition of isopentane resulted in a slight decrease in sulfide, and almost all of the sulfide disappeared when toluene was used.
It can be seen that the high desulfurization rate of 52% is mostly due to the reduction of sulfur oxides and sulfides. Next, when toluene was used and a mixed acid of hydrogen fluoride and boron trifluoride was used, the desulfurization rate further increased to 57%. And MQ-4
The difference from (hydrogen fluoride alone) is that not only sulfide but also thiophene is reduced. Mixed acids exhibiting high acidity have been reported to cause ion hydrogenation reactions, but it is believed that thiophene was hydrogenated and converted to sulfide. The above results are shown in FIG. This cyclic sulfide is treated at a reaction temperature of 250 ° C. or higher in the presence of the catalyst of the present invention, whereby
It is cleaved and thus can be removed. Further, desulfurization can be further performed using a conventionally used desulfurization catalyst such as NiMo or CoMo. When the reaction was attempted at 150 ° C and 250 ° C, the desulfurization rate at 150 ° C was 38%, but reached 250% at 69 ° C (NQ7,8). However, the product obtained at 250 ° C. has low solubility in solvents and is found to be unsuitable when used as a liquid fuel and when treated in other processes. From these facts, it is understood that it is optimal to use hydrogen fluoride and boron trifluoride at a reaction temperature of 200 ° C.

【0014】実施例8〜11 重質油(ビチューメン、炭素:85.4%、水素:8.91%、硫黄:
2.5重量%)、オリノコタール(炭素:83.7%、水素:10.2、
硫黄:4.0重量%)、ポリフェニレンスルフィド等を実施例
1と同様に処理して脱硫反応を行った。各試料の反応条
件を表ー 1に示した。また、重質油(ビチューメン)、オ
リノコタール、ポリフェニレンスルフィド等を、フッ化
水素を触媒として用いトルエン存在下で反応を行ったと
ころ、表ー2に示すように30-40%の脱硫率が得られた。
ビチューメンならびにオリノコタールは残存する多量の
揮発成分のため高真空中で測定されるXPSによる分析
は不可能であった。そのため硫黄の形態は定かではない
が、おそらくこの脱硫率は硫黄の形態に起因しているも
のと考えられる。一方、全硫黄がスルフィドタイプであ
る高分子ポリフェニレンスルフィドは70%の硫黄が除去
された。
Examples 8 to 11 Heavy oil (bitumen, carbon: 85.4%, hydrogen: 8.91%, sulfur:
2.5% by weight), orinoco tar (carbon: 83.7%, hydrogen: 10.2,
(Sulfur: 4.0% by weight), polyphenylene sulfide and the like were treated in the same manner as in Example 1 to carry out a desulfurization reaction. Table 1 shows the reaction conditions of each sample. When heavy oil (bitumen), orinocotal, polyphenylene sulfide, etc. were reacted in the presence of toluene using hydrogen fluoride as a catalyst, a desulfurization rate of 30-40% was obtained as shown in Table-2. Was done.
Bitumen and orinocotal could not be analyzed by XPS measured in high vacuum due to the large amount of volatile components remaining. Therefore, the form of sulfur is not clear, but it is considered that this desulfurization rate is probably due to the form of sulfur. On the other hand, 70% of sulfur was removed from the high-molecular-weight polyphenylene sulfide in which all the sulfur was a sulfide type.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】以上のことから、芳香族性溶媒であるトル
エンを用いフッ化水素存在下において各試料を処理する
と、200℃でスルフィドあるいは酸化硫黄の大部分が除
去されることが明かとなった。トリフルオロメタンスル
ホン酸も脱硫率は劣るものの同様の効果がみられ、ま
た、フッ化水素/三フッ化ホウ素はチオフェンの除去に
も有効であることが確認された。これらの超強酸触媒は
石炭に関わらず、重質油、オリノコタール等の有機資源
にも有効である。また、今後生産量が増え続けるであろ
う硫黄含有高分子の廃棄に関わる硫黄除去処理にも応用
可能であることが明かとなった。
From the above, it was clarified that when each sample was treated with toluene as an aromatic solvent in the presence of hydrogen fluoride, most of the sulfide or sulfur oxide was removed at 200 ° C. Trifluoromethanesulfonic acid also exhibited a similar effect, although the desulfurization rate was inferior, and it was confirmed that hydrogen fluoride / boron trifluoride was also effective in removing thiophene. These super-strong acid catalysts are effective for organic resources such as heavy oil and orinoco tar irrespective of coal. It has also been found that the method can be applied to sulfur removal treatment related to the disposal of sulfur-containing polymers whose production volume will continue to increase in the future.

【0017】[0017]

【発明の効果】本発明の脱硫方法によれば、水素を用い
ることなく、温和な反応条件において石炭、重質油、オ
リノコタール、硫黄含有廃プラスチックなどの有機物資
源の脱硫を行うことができる。
According to the desulfurization method of the present invention, it is possible to desulfurize organic resources such as coal, heavy oil, orinoco tar and waste plastics containing sulfur under mild reaction conditions without using hydrogen.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】メキネンサ炭の脱硫生成物中有機硫黄形態を示
す図である。
FIG. 1 is a view showing an organic sulfur form in a desulfurization product of mekinensa coal.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C08J 11/18 ZAB B01D 53/36 D (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C10G 29/10 C10G 31/06 C10L 9/00 B01D 53/86 C08J 11/10 C08J 11/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI C08J 11/18 ZAB B01D 53/36 D (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) C10G 29/10 C10G 31 / 06 C10L 9/00 B01D 53/86 C08J 11/10 C08J 11/18

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】炭素と炭素の結合を基本とし、その中に硫
黄が含まれている化合物を、トリフルオロメタンスルホ
ン酸、フッ化水素、並びにフッ化水素及び三フッ化ホウ
素から成る触媒及び液状炭化水素の存在下に、50〜2
50℃の温度及び2〜8MPaの圧力下で処理し、硫黄
化合物を分離することを特徴とする前記化合物に含まれ
る硫黄の脱硫方法。
1. A catalyst comprising trifluoromethanesulfonic acid, hydrogen fluoride, hydrogen fluoride and boron trifluoride, and a compound comprising a carbon-carbon bond containing sulfur therein. 50 to 2 in the presence of hydrogen
A method for desulfurizing sulfur contained in a compound, comprising treating at a temperature of 50 ° C. and a pressure of 2 to 8 MPa to separate a sulfur compound.
【請求項2】炭素と炭素の結合を基本とし、その中に硫
黄が含まれている化合物を、トリフルオロメタンスルホ
ン酸、フッ化水素、並びにフッ化水素及び三フッ化ホウ
素から成る触媒の及び液状炭化水素の存在下に、50〜
250℃の温度及び2〜8MPaの圧力下で処理し、硫
黄化合物及び触媒を分離した後に、生成物の一部を液状
炭化水素に添加して、処理を継続する方法。
2. A compound based on a carbon-carbon bond and containing sulfur therein, comprising a compound comprising trifluoromethanesulfonic acid, hydrogen fluoride and a catalyst comprising hydrogen fluoride and boron trifluoride. 50- in the presence of hydrocarbons
A method in which a treatment is performed at a temperature of 250 ° C. and a pressure of 2 to 8 MPa to separate a sulfur compound and a catalyst, and then a part of a product is added to a liquid hydrocarbon to continue the treatment.
【請求項3】請求項1又は2記載の炭素と炭素の結合を
基本とし、その中に硫黄が含まれている化合物が、石炭
であることを特徴とする脱硫方法。
3. A desulfurization method according to claim 1 or 2, wherein the compound containing sulfur as a carbon is a coal.
【請求項4】請求項1又は2記載の炭素と炭素の結合を
基本とし、その中に硫黄が含まれている化合物が、重質
油叉は原油であることを特徴とする脱硫方法。
4. A desulfurization method according to claim 1 or 2, wherein the compound containing sulfur as a carbon and containing sulfur therein is heavy oil or crude oil.
【請求項5】請求項1又は2記載の炭素と炭素の結合を
基本とし、その中に硫黄が含まれている化合物が、オリ
ノコタールであることを特徴とする脱硫方法。
5. A desulfurization method characterized in that the compound based on the bond between carbons according to claim 1 or 2 and containing sulfur therein is orinocotal.
【請求項6】請求項1又は2記載の炭素と炭素の結合を
基本とし、その中に硫黄が含まれている化合物が、高分
子物であることをことを特徴とする脱硫方法。
6. A desulfurization method characterized in that the compound based on the bond between carbon and carbon according to claim 1 or 2 and containing sulfur therein is a polymer.
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