アルキル化廃酸成分及びその変化

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備考：私の知識には限界があるため、以下の見解には多くの不備があるかもしれません。何とぞご容赦いただき、ご指導を賜りますようお願い申し上げます。アルキル化廃酸の成分分析について：アルキル化反応では酸濃度を88.5％以上に保つ必要があり、酸濃度が低下すると廃酸は反応系の酸沈殿タンクから廃酸タンクへ排出される。アルキル化装置の廃硫酸の一般的な組成は、滴定可能な酸が88.5～90.0％、有機炭化水素が3～5％、液化ガスが1.5～2％、水が1.0～1.5％、有機硫酸塩が0.5～1.0％、そして少量のスルホン酸などの成分である；その中の有機炭化水素は主にイソオクタン成分であり、この有用な成分がこれまで効果的に回収・再利用されていないことは、プラントにおける大きな欠点であり、設備の効率性を損なう要因となっている。20万トン規模のアルキル化プラントを例にとると、毎年約300万の経済的損失が廃酸に伴う液化ガスやイソオクタンの損失として発生している。科学的かつ合理的な回収・再利用は、企業にとって重視すべき課題である。廃酸に混入するイソオクタンは一定ではなく、廃酸処理装置の排出システムを通じて廃酸の成分は絶えず変化し、これが廃酸分解装置の安定した運転を妨げ、エネルギー消費量を増加させる要因となる。廃酸の貯蔵過程において、温度が環境温度まで上昇すると、廃酸中の上記成分は引き続き反応し、さらに速く反応する。上記の有機炭化水素であるイソオクタンが回収されない場合、「有機炭化水素および有機硫酸塩」は廃酸タンク内で反応し、高炭素鎖ポリマーを生成する。これらのポリマーは一般的に酸溶性油または「レッドオイル」と呼ばれ、多数の二重結合を持つ共役ジエン類、C5環、および分岐化合物を含んでいる。また、これらのポリマーは硫酸と反応して二酸化硫黄と水を生成する。したがって、時間の経過や温度の上昇（約30℃）に伴い、廃酸中の二酸化硫黄と水の含有量が増加し、それによってポリマーのH/C比がさらに低下する。最終的には高炭素鎖ポリマーや固体沈殿物が生成され、その結果、分解装置内の分解ボイラーの炉管が詰まってしまう。廃酸には有機炭化水素が多く含まれており、保管期間が長くなるにつれて、最終的には高炭素の固体沈殿物が増加し、一部の有機物が炭化するとともに、鉄イオンを多く含むようになる。分解炉の設計において、廃酸の分解にかかる滞留時間は一定の範囲内に抑えられているが、高炭素固体の沈着物などの不純物が除去されるのに必要な時間はこの滞留時間を上回ってしまう。その結果、不完全燃焼が起こり、生化学的硫黄などの不純物が生成され、ボイラー部の伝熱管が詰まってしまうのである；また、含有量が多い鉄イオンも高温下で酸化鉄を生成し、上記の硫化物などの不純物と共に炉管や空気・煙ガス熱交換器の管を塞ぎます。上記の不純物は硬質で除去が困難であり、製造が進むにつれて孔隙がさらに小さくなり、炉管の前後の圧力差が増大し、最終的には生産を維持できなくなる。廃酸中の有機物によって生成された長鎖炭化水素の分解には燃料が消費され、その結果、燃料ガスの消費量や酸素消費量の増加など、一連の異常状況が引き起こされる。