(57)【要約】  出発硫黄シード粒子を液体硫黄で連続的にコーティングすることによって造られる（液体硫黄をコーティング間で固化させ、これによって所望のサイズの硫黄粒子を造り上げる）、特異的な物理的特性を有する硫黄顆粒を使用することによって、大気中への硫化水素ガスの放出量が極めて少ない硫黄増量アスファルト混合物を製造する方法。硫黄、ビチューメン、および骨材の混合物の製造においてこの硫黄顆粒を使用して、硫黄増量アスファルトを得る。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫黄増量アスファルトの製造時にＨ２Ｓの放出量を減少もしくは低下させる方法であって、
硫黄増量アスファルトの製造において使用するための硫黄顆粒を供給する工程であって、硫黄顆粒は、液体硫黄小滴の噴霧を通じて水滴の噴霧を交差させ、これにより固化硫黄シード粒子を形成することを含む方法により固化硫黄シード粒子を形成し、および、その後に固化硫黄シード粒子を液体硫黄の少なくとも１つの層でコーティングし、液体硫黄の少なくとも１つの層のそれぞれを固化させ、これにより硫黄顆粒を形成することによって製造される；ならびに、
硫黄顆粒と、ビチューメンおよび骨材を混合して、Ｈ２Ｓの放出量の少ない硫黄増量アスファルトを製造する工程；
を含む、前記方法。
【請求項２】
硫黄顆粒が、１５ｐｐｍｖ未満のヘッドスペースＨ２Ｓ濃度を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
硫黄顆粒が、上限が２５ｍｍまでの範囲の平均最大サイズ寸法を有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
硫黄顆粒が、５００ｋｇ／ｍ３〜２０００ｋｇ／ｍ３の範囲の嵩密度を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
硫黄顆粒が、少なくとも６０重量％の元素硫黄、最大で５重量％までの炭素、および１０重量％未満のＨ２Ｓ抑制剤を含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
水滴の噴霧が、０℃〜８０℃の範囲の水噴霧温度であり、液体硫黄小滴の噴霧が１１５℃〜１６０℃の範囲の硫黄噴霧温度である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
コーティング工程が、液体硫黄でコーティングされる落下する固化硫黄シード粒子のシャワーを上方の位置から形成させ、これにより液体硫黄小滴の噴霧に通すことによって、または液体硫黄小滴の第２の噴霧に通すことによって、固化硫黄シード粒子のサイズを増大させることを含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
硫黄増量アスファルトが、少なくとも１重量％のビチューメン、硫黄増量アスファルト中における硫黄対ビチューメンの重量比が１：０．１〜１：１０の範囲となるような量の硫黄、および上限が９８重量％までの骨材を含有し、ならびに、硫黄顆粒、ビチューメン、および骨材の混合が１００℃〜１５０℃の範囲の混合温度にて行われる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫黄増量アスファルトの製造時にＨ２Ｓの放出量を少なくする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アスファルトは一般に、道路の建設と舗装において使用される。アスファルトという用語は、本明細書で使用されるときは、骨材材料（砂、砂利、および砕石等）と高温のビチューメンとの混合物を表わす。ビチューメンが骨材材料を被覆してアスファルトがもたらされ、このアスファルトを道床上に均一な層として広げ、重量のある圧延装置で圧縮・平滑化することができる。
【０００３】
当業界では周知のことであるが、アスファルトの製造において、硫黄とビチューメンとを混合して、特定の特性を増強させた、またはビチューメンの量を減少させた硫黄増量アスファルト（アスファルト混合物中に元素硫黄を使用することで、硫黄がビチューメンに取って代わる）を得ることができる。しかしながら、硫黄をアスファルト混合物への添加剤として使用すると生じる問題の１つは、好ましくない悪臭ガス状放出物（例えば、アスファルトの製造時に、硫黄とアスファルト成分とを混合することにより生じる硫化水素）の放出である。
【０００４】
硫黄と、ビチューメンおよびアスファルトの骨材成分との混合時に放出される硫化水素は、幾つかの供給源から誘導される。こうした供給源の１つは、ビチューメンと硫黄の間の高い混合温度（例えば、１４０℃を超える温度）にて起こる脱水素反応により生じる硫化水素の好ましくない形成である。
【０００５】
硫化水素放出の他の供給源は、硫黄供給源それ自体の中に溶け込んでいるか、または閉じ込められていて、得られた液体硫黄とアスファルト混合物とを溶融・混合すると放出される実際の硫化水素である。
【０００６】
先行技術は、硫黄増量アスファルトの混合と製造時に生じるＨ２Ｓ放出物の減少に対する多くのアプローチを提供している。Ｈ２Ｓ放出物の減少に対する１つのアプローチは、ある濃度のＨ２Ｓ抑制化学物質をアスファルト混合物のための硫黄源として含有する硫黄ペレットを使用することである。Ｈ２Ｓ抑制剤を含むこのような硫黄ペレットの一例が、米国特許出願第２００７／０１２５２６８号明細書に開示されている。該明細書には、一般には、ある種類のフリーラジカル抑制剤とレドックス触媒から選択される化合物であるＨ２Ｓ抑制剤をある濃度にて含む特定のタイプの硫黄ペレットが開示されている。ある濃度のＨ２Ｓ抑制剤を含有する硫黄ペレットは、元素硫黄とＨ２Ｓ抑制剤（および必要に応じて充填剤）とを混合して混合物とし、次いでこの混合物を造形もしくはペレット化することによって製造される。例えば、造粒機、回転ドラム、液体硫黄小滴が噴霧されるコンベヤーベルト、および固化した粒子に液体混合物の連続した被膜を施すための噴霧器の使用を含めて、混合物をペレット化するための多くの異なる手段と方法が開示されている。該硫黄ペレットは、硫黄、ビチューメン、および骨材のアスファルト混合物の製造に使用することができ、Ｈ２Ｓ抑制剤を含有しない元素硫黄パステル(elemental sulfur pastilles)と比較して、アスファルトの混合においてＨ２Ｓ放出物の実質的な減少をもたらすことが見出された。
【０００７】
アスファルトの製造または混合時にＨ２Ｓの放出量を減らすための、先行技術に開示の別のアプローチが、国際公開第２００９／１２１９１７号に開示されている。この公報に開示されているアプローチは、パラフィンワックスを混合プロセスにおける添加剤として使用して、アスファルト混合物のビチューメンと骨材成分とを混合する上で必要とされる温度を低下させる、という方法である。混合温度のこうした低下は、アスファルト成分の混合時に放出されるＨ２Ｓの量を減少させるというメリットをもたらす。パラフィンワックスは、アスファルト混合物の成分の混合時に、各成分に別々に加えることもできるし、あるいは好ましい実施態様では、硫黄とパラフィンワックスとのペレット中にパラフィンワックスを混和し、次いでこれらのペレットをアスファルト混合物のビチューメンおよび骨材成分と混合することもできる。
【０００８】
先行技術において周知のことであるが、硫黄増量アスファルトの製造時に、硫化水素ガス放出量の減少もしくは低下をもたらす、種々の改良された方法を得ることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願第２００７／０１２５２６８号明細書
【特許文献２】国際公開第２００９／１２１９１７号
【発明の概要】
【００１０】
したがって本発明の方法は、硫黄増量アスファルトの製造時にＨ２Ｓの放出量の減少もしくは低下をもたらす。この方法は、硫黄増量アスファルトの製造において使用するための硫黄顆粒を供給することを含む。硫黄顆粒は、液体硫黄小滴の噴霧を通じて水滴の噴霧を交差させ、これにより固化硫黄シード粒子を形成することを含む方法により固化硫黄シード粒子を形成し、および、その後に固化硫黄シード粒子を液体硫黄の少なくとも１つの層でコーティングし、液体硫黄の少なくとも１つの層のそれぞれを固化させ、これにより硫黄顆粒を形成することによって製造される。硫黄顆粒と、ビチューメンおよび骨材とを混合することで、Ｈ２Ｓの放出量の低い硫黄増量アスファルトが製造される。
【００１１】
本発明は、硫黄増量アスファルトの製造方法に関する。言うまでもないことであるが、本明細書で使用している硫黄増量アスファルトとは、元素硫黄、ビチューメン、および骨材を、道路舗装材料として適切に使用できるアスファルト混合物をもたらすような比率にて含む混合物を表わす。悪臭ガス化合物の排出物が大気中に放出されるのは、高温ビチューメン物質あるいはビチューメンと骨材との高温混合物に元素硫黄を加えることによって硫黄増量アスファルトを製造する際である。悪臭ガス化合物としては、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、二酸化イオウ（ＳＯ２）、二硫化炭素（ＣＳ２）、メチルメルカプタン（ＣＨ３ＳＨ）、およびエチルメルカプタン（ＣＨ３ＣＨ２ＳＨ）などがある。しかしながら、これら悪臭ガス化合物のうちで最も重大なものはＨ２ＳとＳＯ２である。これらの中ではＨ２Ｓのほうがより重大な悪臭ガス化合物であり、その大気中への放出が、本発明の方法によって減少されるか、または最小限に抑えられる。
【００１２】
硫黄増量アスファルト混合物の骨材成分は、骨材とビチューメンを含むアスファルト混合物を調製・製造する際に適切に且つ一般的に使用される任意の材料であってよい。骨材は一般に、等級別のフラグメント(graduated fragments)にて混合するために使用される適切な硬さの任意の不活性無機材料であり、砂、砂利、砕石、サンゴ、およびスラグ等の材料であってよい。
【００１３】
硫黄増量アスファルト混合物のビチューメン成分は、骨材材料を被覆して、高温の間に道床上に均一な層として広げて圧延できるような特性を有するビチューメン−骨材混合物をもたらす結合剤として機能する。ビチューメンは、一般には、多環式芳香族炭化水素を含む、あるいはアスファルテン、樹脂、および重油を含む高粘性有機化合物の混合物である。ビチューメンはさらに、そしてより一般的には、残留オイルやピッチ等の石油残留物から誘導される混合物である。精製ビチューメンは、原油の分別蒸留によって得られ、５２５℃（９７７°Ｆ）を超える初期沸点を有することがある、原油のボトムフラクションである。
【００１４】
硫黄増量アスファルトの製造においては、硫黄と、ビチューメンおよび骨材とを混合して、これら三成分の混合物を得る。硫黄増量アスファルトの１つの代表的な製造方法では、固体硫黄ペレットをアスファルト混合物の高温成分と混合したときに固体硫黄ペレットが融解するよう、加えられる硫黄の融解温度を超える温度の高温液体ビチューメンもしくは高温骨材に、あるいはビチューメンと骨材との高温混合物に固体硫黄ペレットを加える。望ましくない量のＨ２Ｓガスが大気中に放出されるのは、硫黄増量アスファルトのこうした製造時である。
【００１５】
放出されるＨ２Ｓガスは、１３５℃または１４０℃を超える高い混合温度にてビチューメンと硫黄との間で起こる水素化反応により、および硫黄増量アスファルトの製造において使用される固体硫黄ペレット中に閉じ込められていて、融解すると放出されるＨ２Ｓにより発生すると考えられている。本発明の方法は、アスファルト混合物の混合および調製時におけるＨ２Ｓガスの放出量が大幅に減少した硫黄増量アスファルトの製造をもたらす。
【００１６】
本発明の方法は、アスファルト混合物の調製時におけるＨ２Ｓガスの放出量がごくわずかであるかまたは少ない、あるいは減少した硫黄増量アスファルトの製造をもたらす。本発明の方法では、アスファルト混合時にＨ２Ｓ放出量の減少をもたらす特異的に明確な特性を有する硫黄顆粒が、硫黄増量アスファルトの製造において使用される。本発明の方法の好ましい実施態様では、ある特定の造粒プロセスもしくは造粒方法によって造られる硫黄顆粒が硫黄増量アスファルトの製造において使用され、他の方法によって造られた固体硫黄ペレットよりＨ２Ｓの放出量がはるかに少ない。
【００１７】
硫黄増量アスファルトの製造にて使用するために供給される硫黄顆粒は、元素硫黄を主として含み、平均して、上限が約２５ｍｍまでの範囲の最大サイズ（すなわち長さ寸法）を有する粒子である。本発明の方法において使用される硫黄顆粒が、０．５ｍｍ〜１５ｍｍの範囲の平均最大サイズを有するのが好ましく、１ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の平均最大サイズを有するのがさらに好ましく、１．５ｍｍ〜８ｍｍ、もしくは２ｍｍ〜６ｍｍ、もしくは２ｍｍ〜５ｍｍの範囲の平均最大サイズを有するのが最も好ましい。
【００１８】
ある粒子の最大サイズに言及しているとき、最大サイズとは、ある直線距離を有する所定の粒子を、示されている最大サイズ以下の表面内にある該粒子の部分の端から端まで横断する任意の表面において、該粒子が最大長さ寸法を有する、ということを意味している。粒子の最大サイズの一例は、粒子が完全な球体であるときであり、この場合、粒子の最大サイズはその直径である。本明細書においては、平均最大サイズとは、代表的なサンプル内に含まれる粒子の最大サイズの平均を意味している。
【００１９】
硫黄顆粒が製造される方法は、硫黄顆粒を本発明の方法にて使用する上で特に好適にする望ましい物理的・組成的特性を付与することにとって重要であると考えられているが、硫黄顆粒は、不規則な形状やより対称的な形状を含めた種々の可能な形状のいずれか１つを有してよい。硫黄顆粒が製造される方法のため、硫黄顆粒の形状は球体（名目上）であるのが一般的である（そして通常は好ましい）。したがって、硫黄顆粒の形状が球体であるときは、それらの直径が最大サイズを規定する。
【００２０】
硫黄顆粒を大きさで分粒する１つの方法は、ふるい分離器の使用による方法である。ふるい開口に対する硫黄顆粒の通過を促進するよう振盪される所定のサイズの金網ふるいの上に硫黄顆粒を置く。より大きなサイズの硫黄顆粒が金網上に保持され、より小さなサイズの硫黄顆粒が金網開口を通過する。望ましい最小硫黄顆粒サイズを有するより小さな粒子を分離するための、望ましいより小さなふるい開口を有する他のふるい分離器も使用することができる。一般には、本発明の方法において使用される硫黄顆粒は、７／１６インチ（０．４３８インチまたは１１．２ｍｍ）規格のＵＳ  Ｍｅｓｈを通過し、Ｎｏ．４０規格のＵＳ  Ｍｅｓｈ（０．４２５ｍｍ）によって保持されるものでなければならない。硫黄顆粒粒子が１／４インチ（０．２５インチまたは６．３ｍｍ）規格のＵＳ  Ｍｅｓｈを通過し、Ｎｏ．３５規格のＵＳ  Ｍｅｓｈ（０．５０ｍｍ）によって保持される〔好ましくはＮｏ．１０規格のＵＳ  Ｍｅｓｈ（２．００ｍｍ）によって保持される〕のが好ましい。
【００２１】
本発明の硫黄顆粒の特に重要な１つの特性は、大幅に減少した濃度の混入もしくは捕捉されたＨ２Ｓガスを含有することである。アスファルト混合物の製造時に、硫黄顆粒を高温のビチューメンおよび骨材と混合して硫黄顆粒が融解すると、混入Ｈ２Ｓが放出されると考えられ、したがって硫黄顆粒が低濃度のＨ２Ｓを含むということが本発明の特に重要な態様である。したがって本発明の硫黄顆粒は、本明細書に記載のヘッドスペース分析を使用して試験したときに、３０ｐｐｍｖ未満または１５ｐｐｍｖ未満のヘッドスペースＨ２Ｓ濃度を示すという特性を有する。硫黄顆粒によって示されるヘッドスペースＨ２Ｓ濃度は、１０ｐｐｍｖ未満であるのが好ましく、８ｐｐｍｖ未満であるのがさらに好ましく、５ｐｐｍｖ未満であるのが最も好ましい。
【００２２】
本発明の硫黄顆粒は、主として元素硫黄を含むが、硫黄顆粒にさらなる有用な特性を付与する追加成分をさらに含むこともできる。例えば、硫黄顆粒はＨ２Ｓ抑制剤を含んでよい。有望なＨ２Ｓ抑制剤の幾つかが、上記の特許文献中に説明されており、他の文献中にも開示されている。Ｈ２Ｓ抑制剤が硫黄顆粒中に組み込まれている場合、一般には、硫黄ペレットの総重量の１０重量％未満の量にて存在する。
【００２３】
硫黄顆粒はさらに、炭素を他の成分として含んでよい。硫黄顆粒がある濃度の炭素を含む場合、炭素は一般に、硫黄顆粒の総重量の最大約５重量％までの量にて存在し、０．２５重量％〜５重量％の範囲にて存在するのが好ましく、０．２５重量％〜１重量％の範囲にて存在するのが最も好ましい。炭素は、カーボンブラックであっても、あるいは他のいかなる適切なタイプもしくは形態の炭素であってもよい。必要とされる炭素濃度がより低い硫黄顆粒を使用しつつ、硫黄増量アスファルトの製造においてＨ２Ｓの放出量がはるかに少ない、というのが本発明の方法の有利な態様である。
【００２４】
硫黄顆粒の元素硫黄含量は、硫黄顆粒の総重量を基準として少なくとも６０重量％である。硫黄顆粒は、７５重量％〜１００重量％の範囲の元素硫黄含量を有するのが好ましく、９０重量％〜１００重量％の範囲の元素硫黄含量を含有するのが最も好ましい。
【００２５】
硫黄顆粒の嵩密度は、５００ｋｇ／ｍ３〜２０００ｋｇ／ｍ３の範囲であってよい。硫黄顆粒の嵩密度は、７５０ｋｇ／ｍ３〜１７５０ｋｇ／ｍ３の範囲であるのが好ましく、１０００ｋｇ／ｍ３〜１５００ｋｇ／ｍ３の範囲であるのがさらに好ましい。嵩密度は、標準的なＡＳＴＭ試験法Ｃ２９に従って測定する。
【００２６】
本発明の１つの重要な態様は、硫黄顆粒が製造される方法を含む。硫黄増量アスファルトの製造における硫黄顆粒の使用を、他の形態の固体硫黄粒子（例えば、パステルやフレーク）の使用と比較して特に望ましくする特性を付与するのは、硫黄顆粒が製造される特異的な手法と方法の結果である、と理論化することができる。
【００２７】
一般には、本発明の方法において使用される硫黄顆粒は、液体硫黄小滴の噴霧を通じて水滴の噴霧を交差させて固化硫黄シード粒子を形成させることを含む方法により固化硫黄シード粒子を形成させることによって製造される。次いでこれらの固化硫黄シード粒子を液体硫黄の少なくとも１つの層でコーティングし、このとき液体硫黄の少なくとも１つの層の各液体硫黄層を、液体硫黄の後続するコーティングの前に固化させ、これにより適切なサイズに応じた硫黄顆粒を造り上げる。硫黄顆粒を製造するための適切な方法と装置が、米国特許第５，４３５，９４５号明細書と国際公開第２００９／１５５６８２号に記載されている。
【００２８】
固化硫黄シード粒子のコーティングは、液体硫黄でコーティングされる落下する固化硫黄シード粒子のシャワーを、上方の位置から形成させることを含んでよい。このコーティングにより、液体硫黄小滴の第１の噴霧に通すことで、または液体硫黄小滴の第２の噴霧に通すことで固化硫黄シード粒子のサイズが増大する。
【００２９】
したがって本発明の硫黄顆粒は、一般には約０℃〜約１００℃（好ましくは５℃〜７５℃、さらに好ましくは１０℃〜５０℃）の水温範囲の温度である水の噴霧を噴霧することによって、そして一般には約１１５℃〜約２００℃（好ましくは１２０℃〜１７５℃、さらに好ましくは１２５℃〜１５５℃）の硫黄温度範囲の温度である液体硫黄の噴霧を噴霧することによって製造される。水の噴霧と液体硫黄の噴霧を、互いに交差するように、そして液体硫黄の噴霧の温度を下げて液体硫黄小滴を固化させて硫黄シード粒子を形成させるために互いに接触を果たすように排出する。硫黄シード粒子を液体硫黄とともに噴霧して、硫黄の固体コーティングで硫黄シード粒子を被覆し、これにより硫黄シード粒子より大きい硫黄顆粒を形成させる。
【００３０】
本発明の硫黄顆粒を製造する方法の１つの実施態様は、落下する硫黄顆粒と予め生成されている硫黄シード粒子のカーテンに噴霧ノズルが隣接するように、そして液体硫黄の噴霧の少なくとも一部が、水の噴霧を通過して、落下する硫黄顆粒と予め生成されている硫黄シード粒子のカーテン中に進むように、造粒ドラム内に配置された噴霧ノズルを使用することを含む。これにより、落下する硫黄顆粒と予め生成されている硫黄シード粒子のカーテンの、硫黄顆粒と予め生成されている硫黄シード粒子に対する、その後に固化する液体硫黄によるコーティングがもたらされ、この結果、硫黄顆粒と予め生成されている硫黄シード粒子のサイズが増大して硫黄シード粒子から硫黄顆粒が形成され、硫黄顆粒のサイズが増大する。この方法から得られる最終的な硫黄顆粒は、本明細書のほかの箇所で詳細に説明されているサイズと特性を有する。
【００３１】
硫黄増量アスファルトを製造するには、本発明の硫黄顆粒をビチューメンおよび骨材と混合する。当業者に公知の任意の方法または手段を使用して、硫黄増量アスファルトの硫黄成分、ビチューメン成分、および骨材成分を混合することができる。一般には、加熱ビチューメンもしくは加熱骨材に、あるいはビチューメンと骨材との加熱混合物に、固体硫黄顆粒が加えられている状態で、加熱ビチューメンと加熱骨材とを混合する。硫黄の融解が果たされるよう、そして硫黄とアスファルト成分との実質的に均質な混合がもたらされるよう、ビチューメン、骨材、または混合物の高温成分は、硫黄顆粒の融解温度を超える温度であるのが好ましい。
【００３２】
高温のビチューメン成分または骨材成分を混合して硫黄増量アスファルトを製造する混合温度は、一般には１００℃〜２００℃の範囲であるが、好ましくは１１５℃〜１７５℃の範囲であり、さらに好ましくは１２０℃〜１５０℃の範囲であり、最も好ましくは１２５℃〜１４０℃の範囲である。
【００３３】
硫黄増量アスファルトを製造するために骨材および硫黄と混合されるビチューメンの量は、一般には、硫黄増量アスファルトの少なくとも１重量％である。アスファルト混合物中に使用されるビチューメンの上限は、硫黄増量アスファルトの約１０重量％である。硫黄増量アスファルトが１重量％〜１０重量％のビチューメンを含むのが好ましい。硫黄増量アスファルトが２重量％〜８重量％のビチューメンを含むのがさらに好ましく、３重量％〜６重量％のビチューメンを含むのが最も好ましい。
【００３４】
骨材は、硫黄増量アスファルト混合物の主成分であり、混合物中に９９重量％までの量にて存在してよい。骨材は一般に、硫黄増量アスファルト混合物中に、硫黄増量アスファルトの総重量の５０重量％〜９９重量％の範囲の量にて存在する。硫黄増量アスファルト混合物が６０重量％〜９８重量％の範囲の骨材を含むのがより一般的である。
【００３５】
硫黄増量アスファルト混合物を製造するために、ビチューメン成分および骨材成分と組み合わせて混合される硫黄の量は、所望の特性を有するアスファルトをもたらすような量でなければならず、一般には、硫黄増量アスファルト中の元素硫黄対ビチューメンの重量比が１：０．１〜１：１０の範囲となるような量でなければならない。ビチューメン成分および骨材成分と混合される元素硫黄の好ましい量は、硫黄増量アスファルト混合物中の元素硫黄対ビチューメンの重量比が１：０．５〜１：６の範囲となるような量である。硫黄増量アスファルト混合物中の元素硫黄対ビチューメンのより好ましい重量比は、１：１〜１：４の範囲である。
【００３６】
以下に実施例を挙げて本発明の方法の特定の実施態様を説明するが、これらの実施例によって本発明が限定されることはない。
【実施例】
【００３７】
実施例１
本実施例は、種々の形態の固体硫黄物質中に含有されている悪臭ガスの相対量を測定するための標準化法を得る上で使用されるヘッドスペース分析試験を説明・明確化する。
【００３８】
０．５インチ（１２．７ｍｍ）未満で４メッシュ（４．７６ｍｍ）を超える粒径寸法を有する粒子になっている所定の固体硫黄物質の１０ｇサンプルを、密閉されている１００ｍｌのヘッドスペースボトル中に置く。このヘッドスペースボトルをオーブン中に置いて１４０℃に温度に保持する（この温度にて硫黄が融解する）。オーブン中にて１時間後に、硫黄サンプル中に溶解しているガスの放出を促進するよう、ボトルを激しく揺り動かす。オーブン中にて２時間後に、そしてヘッドスペースボトルを１４０℃の温度に保持しつつ、ヘッドスペースボトルをオーブンから取り出し、ヘッドスペースボトルのヘッドスペースガスのアリコート部分を、ガスサンプリングシリンジによって採取する。ガスサンプルを、標準的なガスクロマトグラフィー法と装置を使用して分析する。例えば、炎光光度検出器（ＰＦＰＤ）を直列接続した熱伝導度検出器（ＴＣＤ）を装備したＶａｒｉａｎ３８００ガスクロマトグラフを、ヘッドスペースガスサンプルのガスクロマトグラフ分析に使用して、硫化水素（Ｈ２Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、二酸化硫黄（ＳＯ２）、メチルメルカプタン（ＣＨ３ＳＨ）、およびエチルメルカプタン（ＣＨ３ＣＨ２ＳＨ）を含むガスの組成を決定することができる。次いで、この組成分析結果を示すことができる。
【００３９】
実施例２
本実施例は、硫黄ペレット製品や硫黄顆粒製品、およびそれらの製造において使用される硫黄供給源の種々のサンプルに関してなされるヘッドスペース分析試験の結果を示す。
【００４０】
硫黄サンプル中に含有される悪臭ガス化合物を調べるために、幾つかの供給源から採取した種々の硫黄サンプルに関してヘッドスペース分析試験を行った。
硫黄シード粒子を形成させ、この硫黄シード粒子に液体硫黄の薄い被膜を、固化硫黄の連続的な層となるように噴霧して、約６ｍｍの直径を有する顆粒を造り上げる、というＧＸ顆粒作製法を使用して、プラントＮｏ．１において生成する硫黄を顆粒に形成させた。ＧＸ顆粒を作製するのに使用される硫黄供給源、Ｎｏ．４メッシュ（４．７５ｍｍ開口）より大きいＧＸ顆粒、およびＮｏ．４メッシュより小さいＧＸ顆粒のそれぞれを、ヘッドスペース分析試験を使用して試験した。これらの結果を表１に示す。
【００４１】
【表１】
2013533902.tif 000002
【００４２】
硫黄パステルを製造するための公知の回転成形法を使用して、プラントＮｏ．２において生成する硫黄をパステルに形成させた。硫黄パステルは、規則的配列の液体硫黄小滴を連続的に移動するスチールベルト上に供給し、そしてこのスチールベルトの下側に水を噴霧することによりスチールベルトを冷却することによって製造される。冷却された硫黄小滴を、移動するスチールベルトから固体半球形パステルとして排出する。固体硫黄パステルに形成される前の硫黄供給源、および回転成形法を使用して形成させた固体硫黄パステルを、ヘッドスペース分析試験を使用して試験した。これらの結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】
2013533902.tif 000003
【００４４】
ヘッドスペース分析試験を使用して試験した固体硫黄ペレットの最終サンプルは、ある濃度の炭素を含んでいて、Ｔｈｉｏｐａｖｅ（登録商標）の商品名で販売されている、市販の硫黄パステルペレットのサンプルであった。このサンプルのヘッドスペース分析試験の結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
2013533902.tif 000004
【００４６】
表１、２、および３に記載のデータからわかるように、ＧＸ硫黄顆粒は、回転成形パステルや炭素含有硫黄パステルよりかなり低いヘッドスペースＨ２Ｓ濃度を示した。ＧＸ顆粒は、１ｐｐｍｖまたは２ｐｐｍｖのヘッドスペースＨ２Ｓ濃度を有し、この濃度は、回転成形硫黄パステルによって示される２１ｐｐｍｖのヘッドスペースＨ２Ｓ濃度、および市販の炭素含有硫黄パステルのサンプルによって示される１４ｐｐｍｖのヘッドスペースＨ２Ｓ濃度よりかなり低い。
【００４７】
さらに留意すべきことは、ＧＸ顆粒の作製において使用される供給硫黄は４０ｐｐｍｖのヘッドスペースＨ２Ｓ濃度を有し、この濃度は、供給硫黄を使用して作製したＧＸ顆粒のヘッドスペースＨ２Ｓ濃度よりかなり高い、という点である。供給硫黄中の混入Ｈ２ＳよりＧＸ顆粒中のＨ２Ｓの量が大幅に減少していることは、ＧＸ顆粒を作製する方法がユニークな方法であるためと考えられる。このＧＸ造粒法においては、顆粒サイズの増大において、液体硫黄が硫黄シードや硫黄顆粒上に連続的に噴霧されるときに、液体硫黄の薄い被膜のエアレーションによって硫黄が脱気される、と理論づけることができる。この理論は、回転成形パステルの製造において使用される供給硫黄が、こうした供給硫黄から製造される回転成形パステルと同じＨ２Ｓ濃度を有する、ということを示している表２に記載のデータによってさらに支持されると思われる。
【００４８】
所定の炭素濃度を有する硫黄パステルペレットは、１４ｐｐｍｖのヘッドスペースＨ２Ｓ濃度を示す。このヘッドスペースＨ２Ｓ濃度値は、回転成形パステルのヘッドスペースＨ２Ｓ濃度より低いが、ＧＸ顆粒のヘッドスペースＨ２Ｓ濃度よりは高く、したがって該硫黄パステルペレットは、回転成形パステルより少ない量の混入Ｈ２Ｓを有するが、ＧＸ顆粒より多い量の混入Ｈ２Ｓを有する、ということを示している。
【００４９】
実施例３
本実施例は、実施例２に記載の異なる硫黄供給源もしくは硫黄ペレットを使用することによって製造される幾つかの硫黄増量アスファルト混合物を説明する。さらに、異なる硫黄供給源を使用して製造される硫黄増量アスファルト混合物のヘッドスペース試験において測定した、アスファルトサンプル上の密閉ヘッドスペースのＨ２Ｓガス濃度も示す。
【００５０】
特定の硫黄物質（すなわち、ＧＸ顆粒、回転成形パステル、または平らな硫黄フレーク）をオーブン中にて融解し、次いでこの液化硫黄を、１５秒間予備混合しておいた骨材とビチューメンとの混合物（９３．６重量％の鉱物骨材と３．９重量％のビチューメンとの混合配合物）を収容する実験用ミキサー中に注ぎ込むことによって、舗装用混合物を製造した。成分のミキシングは９０秒継続した。次いで、硫黄とビチューメンと骨材の混合物４０００ｇを２つの４リットル断熱缶中に注ぎ込んだ。これらの管のほぼ中間点まで混合物を入れた。舗装用混合物の上のヘッドスペースにガスを５分間蓄積させ、この時点で、ポンプを装備したＤｒａｅｇｅｒ  ＭｉｎｉＷａｒｎメーターを使用して硫化水素ガス濃度を測定した。舗装用混合物のターゲット温度は１３５℃〜１４０℃であった。ヘッドスペース分析の結果を表４に示す。
【００５１】
【表４】
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【００５２】
表４に記載のデータが示すように、ＧＸ顆粒を使用して製造した硫黄増量アスファルト混合物は、他の形態の硫黄物質（すなわち、回転成形パステルや一般的な製油所硫黄）を使用して製造した硫黄増量アスファルト混合物と比較して大幅に減少した混入Ｈ２Ｓガスを有した。このことは、ＧＸ顆粒を硫黄増量アスファルトの製造に使用すると、他の形態の硫黄ペレットをアスファルトの製造に使用する場合より、Ｈ２Ｓの放出量が大幅に減少もしくは低下する、ということを示している。
【国際調査報告】
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