JP6498980B2 - 廃油処理方法および廃油処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、廃油に含まれるリン酸エステルを除去する廃油処理方法および廃油処理装置に関する。

従来、リン酸エステル（例えば、トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）等）は、耐摩耗剤、極圧剤あるいは酸化防止剤等として潤滑油に添加されている。
使用済みの潤滑油（廃油）は、絶縁油として使用されたポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）等と混合されて保管されていることがある。ＰＣＢ等は、毒性が高いため、例えば水熱処理により分解処理されている。

しかし、ＰＣＢ等を有する廃油をリン酸エステルの存在下で水熱処理をすると、アパタイト（Ｃａ_５（ＰＯ_４）_３（Ｆ、Ｃｌ、ＯＨ））が生成され、アパタイトによって水熱処理設備の配管が詰まるなどの問題がある。

このようなことから、リン酸エステルを含有する廃油をアルカリ剤と混合することにより、リン酸エステルを分解し、油相からリン化合物を抽出することが行われている（例えば、特許文献１）。

特開２０１１−１４４２５９号公報

しかしながら、従来の方法では、廃油に含まれるリン酸エステルを十分に分解することができないという問題がある。

そこで、本発明は、上記問題点に鑑み、廃油に含まれるリン酸エステルを十分に分解することができる廃油処理方法および廃油処理装置を提供することを課題とする。

本発明者が鋭意検討したところ、リン酸エステルを含有する廃油と、水酸化ナトリウム水溶液とを所定温度で混合し、前記アルカリ水溶液が水酸化ナトリウムを所定量含有し、リンの量に対する水酸化ナトリウムの量のモル比を所定範囲にして前記混合することにより、廃油に含まれるリン酸エステルを十分に分解できることを見出し、本発明を想到するに至った。

すなわち、本発明は、リン酸エステルを含有する廃油と、水酸化ナトリウム水溶液とを７０℃以上で混合することにより混合液を得る混合工程を有し、
前記水酸化ナトリウム水溶液における水酸化ナトリウムの濃度が１５質量％を超え、
前記混合工程では、リンの量に対する水酸化ナトリウムの量のモル比を３以上にして前記混合を行う、廃油処理方法である。

また、本発明に係る廃油処理方法の一の態様では、前記リン酸エステルが、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、及び、トリフェニルホスフェートの少なくとも何れかを含有する。

さらに、本発明に係る廃油処理方法の他の態様は、前記混合液を、油相たる第１液と水相たる第２液とに分離する分離工程と、
前記第１液を水熱酸化分解処理する水熱酸化分解工程とを更に備える。

斯かる廃油処理方法によれば、前記水熱酸化分解工程を行う前に前記混合工程でリン酸エステルを十分に分解し、油相からリン化合物を抽出することができるので、前記廃油にポリ塩化ビフェニルが含有されていても、前記水熱酸化分解工程で十分にポリ塩化ビフェニルを分解することができる。

さらに、本発明は、リン酸エステルを含有する廃油と、水酸化ナトリウム水溶液とを７０℃以上で混合することにより混合液を得る混合部を備えており、
前記水酸化ナトリウム水溶液における水酸化ナトリウムの濃度が１５質量％を超え、
リンの量に対する水酸化ナトリウムの量のモル比を３以上にして前記混合を行う、廃油処理装置である。

本発明によれば、廃油に含まれるリン酸エステルを十分に分解することができる。

一実施形態に係る廃油処理装置の概略図。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について、廃油として、リン酸エステルとともにポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）を含有する廃油を処理する場合を例にして説明する。

まず、本実施形態の廃油処理装置について説明する。
図１に示すように、本実施形態の廃油処理装置１は、リン酸エステル及びＰＣＢを含有する廃油Ａと、水酸化ナトリウム水溶液Ｂとを７０℃以上で混合することにより混合液を得る混合部２と、前記混合液を、油相たる第１液と水相たる第２液とに分離する分離部３と、前記第１液から固形分を除去する固形分除去部４と、該固形分除去部４で固形分が除去された前記第１液のポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）を分解するＰＣＢ分解部５と、前記第２液から水溶性リン化合物を除去するリン除去部６と、該リン除去部６で水溶性リン化合物が除去された前記第２液を中和する中和部７とを備えている。

前記廃油Ａは、通常、リン酸エステルを１０〜２０質量％含有している。また、前記廃油Ａは、通常、ＰＣＢを４０質量％程度含有している。
また、前記廃油Ａは、リン酸エステルやＰＣＢ以外に、鉱物油や合成油を含有し、例えば、潤滑油や絶縁油等を含有する。潤滑油や絶縁油としては、パラフィン系ベースオイル、ナフテン系ベースオイル等が挙げられる。パラフィン系ベースオイルとしては、ニュートラル油、ブライトストック油等が挙げられる。
前記リン酸エステルは、リン酸モノエステル、リン酸ジエステル、リン酸トリエステルを含む概念である。前記リン酸トリエステルとしては、例えば、トリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）等が挙げられる。

前記混合部２は、容器と容器内の内容液（油）を加熱する加熱器（例えばジャケット）とを備え、更に該内容液を撹拌するホモジナイザー、ラインミキサ、回転ミル、超音波振動発生機等を用いて廃油Ａと水酸化ナトリウム水溶液Ｂとを撹拌し混合するように構成されている。
前記リン酸エステルがＴＣＰである場合には、廃油Ａと水酸化ナトリウム水溶液Ｂとを混合することにより、ＴＣＰは、下記式の反応で水酸化ナトリウムと反応し分解される。

前記混合部２で用いる前記水酸化ナトリウム水溶液Ｂは、水酸化ナトリウムの濃度が１５質量％を超え、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは２０〜４０質量％である。
前記混合部２での混合は、リンの量に対する水酸化ナトリウムの量のモル比を３以上にして行い、好ましくはこの比を３〜１５にして行う。なお、前記「リンの量」は、廃油中のリン濃度と、前記水酸化ナトリウムに混合される前記廃油の量とから求めることができる。前記廃油中のリン濃度は、廃油を酸分解した後、酸分解した廃油を定容しＩＣＰ分析により求めることができる。
この比が３以上であることにより、エステル結合を１分子に複数有するリン酸ジエステルやリン酸トリエステルがリン酸エステルとして廃油Ａに多く含まれていても水酸化ナトリウムによってリン酸エステルを十分に分解することができる。
前記混合部２での混合温度は、７０℃以上、好ましくは、７０〜１００℃である。
前記廃油Ａと、前記水酸化ナトリウム水溶液Ｂとの混合時間（撹拌時間）は、好ましくは３０〜５００分、より好ましくは１００〜３００分である。

前記分離部３は、前記混合液を静置することにより、前記混合液を、油相たる第１液と水相たる第２液とに分離する槽３ａを有している。

前記固形分除去部４は、前記第１液に含まれる固形分を前記第１液から除去するフィルターを備えている。

前記ＰＣＢ分解部５は、前記固形分除去部４で固形分が除去された前記第１液を水熱分解処理して、該前記第１液のポリ塩化ビフェニル（ＰＣＢ）を分解するように構成されている。

前記リン除去部６は、金属カルシウム（Ｃａ）、金属マグネシウム（Ｍｇ）、金属ナトリウム（Ｎａ）、金属アルミニウム（Ａｌ）の少なくとも何れかを含有する固形吸着剤が充填された無機充填槽を有している。該リン除去部６は、前記混合部２で生成された水溶性リン化合物を前記無機充填槽で前記固形吸着剤と接触させ、水溶性リン化合物を金属塩（例えば、アパタイト（Ｃａ_５（ＰＯ_４）_３（Ｆ、Ｃｌ、ＯＨ））として無機充填槽に固定化するように構成されている。
前記リン除去部６は、金属カルシウム（Ｃａ）、前記無機充填槽の代わりに、金属マグネシウム（Ｍｇ）、金属ナトリウム（Ｎａ）、金属アルミニウム（Ａｌ）の少なくとも何れかのイオンを含有する水溶液を収容し、収容液を撹拌する撹拌分離槽を有してもよい。該リン除去部６は、前記混合部２で生成された水溶性リン化合物を前記撹拌分離槽で前記水溶液と接触させることにより、水溶性リン化合物を金属塩（例えば、アパタイト（Ｃａ_５（ＰＯ_４）_３（Ｆ、Ｃｌ、ＯＨ））として撹拌分離槽で晶析して分離するように構成されている。

前記中和部７は、前記リン除去部６で水溶性リン化合物が除去された前記第１液をｐＨ７付近（例えば、ｐＨ５〜９）に中和させて廃水Ｃを得るように構成されている。
該廃水Ｃは、廃水処理装置１外に移送される。

次に、本実施形態の廃油処理方法について説明する。

本実施形態の廃油処理方法は、本実施形態の廃油処理装置を用いて、廃油Ａに含まれるリン酸エステル及びＰＣＢを分解する方法である。

本実施形態の廃油処理方法は、リン酸エステルを含有する廃油Ａと、水酸化ナトリウム水溶液Ｂとを前記混合部２で７０℃以上で混合（撹拌）することにより混合液を得る混合工程と、前記混合液を、油相たる第１液と水相たる第２液とに前記分離部３で分離する分離工程とを備えている。
また、本実施形態の廃油処理方法は、前記第１液から固形分を前記固形分除去部４で除去する固形分除去工程と、該固形分除去工程で固形分が除去された前記第１液のＰＣＢを前記ＰＣＢ分解部５で分解するＰＣＢ分解工程とを更に備えている。
さらに、本実施形態の廃油処理方法は、前記第２液から水溶性リン化合物を前記リン除去部６で除去するリン除去工程と、該リン除去部６で水溶性リン化合物が除去された前記第２液を前記中和部７で中和する中和工程とを更に備えている。

本実施形態の廃油処理装置及び廃油処理方法は、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。

即ち、本実施形態の廃油処理方法は、リン酸エステルを含有する廃油Ａと、水酸化ナトリウム水溶液Ｂとを７０℃以上で混合することにより混合液を得る混合工程を有する。前記水酸化ナトリウム水溶液Ｂが、水酸化ナトリウムを１５質量％以上含有する。前記混合工程では、リンの量に対する水酸化ナトリウムの量のモル比を３以上にして前記混合を行う。
斯かる廃油処理装置１によれば、廃油Ａに含まれるリン酸エステルを十分に分解し、油相からリン化合物を抽出することができる。

また、本実施形態の廃油処理方法は、前記混合液を、油相たる第１液と水相たる第２液とに分離する分離工程と、前記第１液を水熱酸化分解処理する水熱酸化分解工程とを更に備える。

斯かる廃油処理方法によれば、前記水熱酸化分解工程を行う前に前記混合工程でリン酸エステルを十分に分解し、油相からリン化合物を抽出することができるので、前記廃油Ａにポリ塩化ビフェニルが含有されていても、前記水熱酸化分解工程で十分にポリ塩化ビフェニルを分解することができる。

尚、本発明の廃油処理方法および廃油処理装置は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。また、本発明の廃油処理方法および廃油処理装置は、上記した作用効果に限定されるものでもない。さらに、本発明の廃油処理方法および廃油処理装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、前記分離工程では、油水分離した際に、分離部３の槽３ａの上部から上層を排出し、その後、槽３ａの下部から下層を排出するようにしても良い。また、分離部３の槽３ａの下部に２つの排出口を設けて、一方の排出口を通じて下層を排出した後、他方の排出口を通じて上層を排出するようにしてもよい。このように排出口を下層用排出口と上層用排出口に分けることで油相側に水が混入すること（又は水相側に油が混入すること）を抑制することができる。
なお、油水分離において、油相と水相との何れが上層になるかは、例えば、油相におけるＰＣＢの含有量や水相の水酸化ナトリウムの含有量によって変わる。例えば、油相におけるＰＣＢの含有量が大きいと、油の比重が大きくなり油相が下層となり、油相におけるＰＣＢの含有量が小さいと、油の比重が小さくなり油相が下層となる傾向にある。
また、槽３ａで分離した水相や油相をそれぞれ油水分離槽で更に油水分離するようにしても良い。
水相にＰＣＢが少量混入することがあるが、水相にＰＣＢが混入した場合には、ＰＣＢを抽出することができる抽出溶剤を水相に添加し、ＰＣＢを水相から抽出溶剤で抽出してもよい。該抽出溶剤としては、例えば、炭化水素系溶剤等が挙げられる。

以下、本発明の試験例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

リン酸エステルとしてのトリクレジルホスフェート（ＴＣＰ）と表１、２の溶媒油とを表１、２のリン濃度となるようにして仮想廃油を調製した。
なお、溶媒油としては、ＪＸ日鉱日石エネルギー社製の炭化水素系洗浄剤（商品名：ＮＳ２００）と、出光興産社製の電気絶縁油（商品名：出光トランスフォーマーオイルＨ）（以下、「出光Ｈ」ともいう。）とを用いた。
また、表１、２の水酸化ナトリウム濃度となる水酸化ナトリウム水溶液を調製した。
次に、表１、２に示す仮想廃油の処理条件で、仮想廃油と、水酸化ナトリウム水溶液とを混合した。
そして、混合後（処理後）の仮想廃油中のリン濃度を測定し、リンの除去率を算出した。結果を表１、２に示す。
なお、混合後（処理後）の仮想廃油中のリン濃度は、仮想廃油を酸分解した後、酸分解した仮想廃油を定容しＩＣＰ分析により求めた。或いは、混合後（処理後）の仮想廃油中のリン濃度は、水相中のリン濃度より算出した。なお、水相中のリン濃度は、流れ分析法（ＪＩＳ Ｋ０１７０−４：２０１１「流れ分析法による水質試験方法−第４部：りん酸イオン及び全りん」）によって測定した。

表１、２に示すように、本発明の範囲内の廃油処理方法によれば、廃油からリン化合物を十分に除去できることがわかる。

１：廃油処理装置、２：混合部、３：分離部、３ａ：槽、４：固形分除去部、５：ＰＣＢ分解部、６：リン除去部、７：中和部、Ａ：廃油、Ｂ：水酸化ナトリウム水溶液、Ｃ：廃水

Claims (2)

1. リン酸エステルを含有する廃油と、水酸化ナトリウム水溶液とを７０℃以上で混合することにより混合液を得る混合工程を有し、
   前記水酸化ナトリウム水溶液における水酸化ナトリウムの濃度が２０〜４０質量％（ただし、該濃度が４０質量％である場合を除く。）であり、
   前記混合工程では、リンの量に対する水酸化ナトリウムの量のモル比を３以上にして前記混合を行い、
   前記混合液を、油相たる第１液と水相たる第２液とに油水分離する分離工程と、
   前記第１液を水熱酸化分解処理する水熱酸化分解工程とを更に備える、廃油処理方法。
2. 前記リン酸エステルが、トリクレジルホスフェート、クレジルジフェニルホスフェート、及び、トリフェニルホスフェートの少なくとも何れかを含有する、請求項１に記載の廃油処理方法。

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