JP2000279945A

JP2000279945A - 廃塩酸の処理方法

Info

Publication number: JP2000279945A
Application number: JP11090169A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Harada; 吉明原田; Kenichi Yamazaki; 健一山崎
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1999-03-30
Filing date: 1999-03-30
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】廃塩酸の処理に際し、設備費と運転経費の節
減、鉄分による配管類および機器類の目詰まりおよび伝
熱係数の低下などの抑制、塩酸回収の効率向上、濃縮残
分の高度減容化などを達成する。【解決手段】１．蒸発缶を使用する廃塩酸の処理方法に
おいて、（１）廃塩酸原液を缶内に導入する工程、
（２）缶内の液を加熱・蒸発させる工程、（３）発生し
た蒸気を冷却し、塩酸水溶液として回収する工程、
（４）使用した蒸気の凝縮液を回収する工程、（５）温
度および／または蒸留液量の割合を調整して、缶内濃縮
液中の鉄濃度を制御する工程、（６）缶内液面高さに対
応して濃縮液を缶底から抜き出し、濃縮液貯槽に送る工
程、および（７）缶外に抜き出した濃縮液を加熱し、生
成する蒸気を工程（３）での発生蒸気と合わせて冷却回
収するとともに、塩化鉄を回収する工程を備えた方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼線製造工場、鋼
板製造工場、メッキ工場などにおいて、鋼線、鋼板、鋼
製品などの洗浄工程で発生する高濃度鉄分含有廃塩酸の
処理方法に関する。本発明は、さらに詳しくは、従来は
その殆どが産業廃棄物としてそのまま処理されていた廃
塩酸中に残存する塩酸および鉄塩を回収することによ
り、その再利用をはかるとともに、廃棄残分の減容化を
行う廃塩酸の再生方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開昭59-26184号公報における
図面に示されている従来の蒸気圧縮式蒸発装置は、下部
に原液の溜室を備えた密閉型の蒸発器内の上部に多数本
の伝熱管を設け、該各伝熱管の外側面に、原液ポンプに
よって送られて来る原液を散布器にて散布することによ
り蒸発させ、この蒸発により発生した蒸気をブロワー圧
縮機で圧縮して昇温し、この昇温した蒸気をダクトを介
して、前記各伝熱管内に供給することにより、各伝熱管
の外側面に散布されている原液を加熱・蒸発させるとと
もに、前記各伝熱管内から空気等の非凝縮性ガスを真空
ポンプなどの真空発生手段にて抽出することにより、前
記蒸発器内を大気圧以下の減圧状態に保持している。

【０００３】しかしながら、この形式の蒸気圧縮式蒸発
装置には、以下の様な問題点がある。イ．ブロワー圧縮機本体の圧縮効率が低く、単位原液量
を圧縮するための必要電力量が大きくなり、運転経費が
高くなり、設備も大きくなる。ロ．原液は、散布器を介して、各伝熱管の外表面に散布
されるので、液分散不良から生じる熱交換器伝熱係数の
低下がある。ハ．特に、多量の鉄分などを含有する廃塩酸の処理に際
して、液の濃縮倍率上昇または連続運転に伴い、液分散
器ノズル部分でのスラッジによる詰まりおよび分散不
良、各伝熱管外表面の汚れ、液比重または粘度の上昇な
どによる伝熱係数の低下に対し、有効に対処することが
できない。

【０００４】また、各管の外表面付着スケールの除去
は、液が分散されているため、伝熱管外面に対する液流
速が遅いことなどから、困難となる場合が多い。ニ．上記ロおよびハの結果、濃縮処理は、常に単位断面
積当たりの蒸発量が低い状態で行わざるを得ない。従っ
て、単位時間当たりの蒸発量を増大させるためには、伝
熱面積を増大させるか、或いはブロワー圧縮機として圧
縮比の高いものを使用しなければならないため、装置が
大型化するとともに、運転経費が嵩むという問題があ
る。ホ．特に、廃塩酸を処理対象とする場合には、蒸気が高
濃度の塩酸を含むので、圧縮機本体などの材質の選択に
大きな制約を受ける。この様な装置の材質上の制約か
ら、原液中に残存する有用な塩酸を回収することができ
ないし、濃縮残分の十分な減容化もできない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、加
熱管を備えた加熱装置である蒸発缶を用いて廃塩酸の処
理を行うに際し、装置の小型化による設備費と運転経費
の節減を達成し、濃縮液中の鉄分(スラッジ)による配管
類および機器類の目詰まりおよび伝熱係数の低下などを
抑制しつつ、廃塩酸からの塩酸および鉄塩の回収を効率
よく行うとともに、濃縮残分の高度の減容化を達成する
ことを主な目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の様な
技術の現状に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、廃塩酸を導
入する蒸発缶内温度を110〜120℃に調節保持するか、廃
塩酸原液量に対する蒸発液量を調節するか、あるいは蒸
発缶内温度の調節と蒸発液量の調節とを併せて行うこと
により、蒸発缶内濃縮液中の鉄塩濃度を300g/l以下に抑
制する場合には、蒸発缶内での閉塞、伝熱係数の低下な
どの問題点が大幅に軽減されることを見出した。さら
に、蒸発缶外に抜き出した濃縮液を再度濃縮してその鉄
濃度を350g/l以上とする場合には、濃縮液中の残余の塩
酸をほぼ全量回収しつつ、鉄塩を固形状で回収すること
ができるので、有用な塩酸と鉄塩の回収および濃縮残分
の十分な減容化を安定して達成できることも、見出し
た。

【０００７】すなわち、本発明は、下記の廃塩酸の処理
方法を提供するものである。１．蒸発缶を使用する廃塩酸の処理方法において、
（１）廃塩酸原液を蒸発缶内に導入する工程、（２）蒸
気を供給し、蒸発缶内の液を間接的に加熱して、蒸発さ
せる工程、（３）蒸発缶内で発生した蒸気を冷却器で冷
却し、これを塩酸水溶液として回収する工程、（４）蒸
発缶内での加熱・蒸発に利用した蒸気の凝縮液を回収す
る工程、（５）蒸発缶内温度および／または廃塩酸原液
量に対する蒸留液量の割合を調整することにより、蒸発
缶内濃縮液中の鉄濃度を300g/l以下に制御する工程、
（６）蒸発缶内の液面高さに対応して濃縮液を抜き出
し、濃縮液貯槽に送る工程、および（７）蒸発缶外に抜
き出した濃縮液を間接的に加熱して、生成する塩酸含有
蒸気を工程（３）での発生蒸気と合わせて冷却し、塩酸
水溶液として回収するとともに、残余を塩化鉄を主成分
とする固体物質として回収する工程を備えたことを特徴
とする廃塩酸の処理方法。２．工程（５）における蒸発缶内温度が、110〜120℃で
ある上記項１に記載の廃塩酸の処理方法。３．工程（７）において、蒸発缶からの濃縮液の抜き出
しを80〜100℃の加熱条件下に行った後、濃縮液を再濃
縮装置または晶析装置において加熱・蒸発させる上記項
１に記載の廃塩酸の処理方法。４．蒸発缶内下部および／または濃縮液抜き出しライン
に外部から蒸気および／または空気を間欠的に導入する
ことにより、鉄塩の固化を抑制する上記項１に記載の廃
塩酸の処理方法。５．再濃縮装置または晶析装置において、温度および／
または濃縮液量に対する蒸留液量の割合を調整すること
により、鉄濃度を350g/l以上とする上記項３に記載の廃
塩酸の処理方法。６．蒸発缶が、加熱管を備えた蒸気加熱型装置である上
記項１に記載の廃塩酸の処理方法。７．蒸発缶が、カランドリア型蒸発缶、縦型多管式熱交
換器蒸発缶あるいは横型多管式熱交換器蒸発缶である上
記項６に記載の廃塩酸の処理方法。８．加熱・蒸発用熱源が、ボイラーで発生する蒸気およ
び／またはコジェネレーション設備で発生する蒸気であ
る上記項１に記載の廃塩酸の処理方法。９．加熱・蒸発用熱源が、加熱熱媒および／または高温
燃焼排ガスおよび／または電気である上記項１に記載の
廃塩酸の処理方法。１０．加熱・蒸発用熱源が、高温・高圧蒸気を減圧弁で
減圧した蒸気である上記項１、３、４、５、６、７また
は８に記載の廃塩酸の処理方法。１１．加熱・蒸発用熱源が、低温・低圧蒸気を圧縮機で
圧縮・昇温した蒸気である上記項１、３、４、５、６、
７または８に記載の廃塩酸の処理方法。１２．圧縮機が、スクリュー型圧縮機である上記項１１
に記載の廃塩酸の処理方法。１３．スクリュー型圧縮機のモーター回転数をインバー
ター装置により制御する上記項１２に記載の廃塩酸の処
理方法。１４．蒸発缶内および／または再濃縮装置内および／ま
たは晶析装置内で発生する蒸気量（回収塩酸水溶液量）
に対応してスクリュー型圧縮機のモーター回転数を制御
する上記項１２または１３に記載の廃塩酸の処理方法。１５．蒸発缶内および／または再濃縮装置内および／ま
たは晶析装置内の温度に対応してスクリュー型圧縮機の
モーター回転数を制御する上記項１２または１３に記載
の廃塩酸の処理方法。１６．複数個の圧縮機が設けられている上記項１１に記
載の廃塩酸の処理方法。１７．工程（７）において、蒸発缶内の塔底液をポンプ
で抜き取り、廃塩酸原液の導入ラインへ循環する上記項
１に記載の廃塩酸の処理方法。１８．加熱・蒸発用熱源として使用した蒸気の凝縮液を
ボイラー給水として使用する上記項１に記載の廃塩酸の
処理方法。１９．蒸発缶内液面の上方空間部にデミスターを設けた
上記項１に記載の廃塩酸の処理方法。２０．加熱側の蒸気ラインに、蒸発缶内の非凝縮性気体
の自動的排出を定期的に行うための電磁弁を設けた上記
項１に記載の廃塩酸の処理方法。２１．スタートアップ時または長期運転時に蒸発缶内伝
熱管の汚れによる蒸発量の低下に対応するために、補助
熱源を蒸発缶内底部へ導入する上記項１に記載の廃塩酸
の処理方法。２２．スタートアップ時または長期運転時に蒸発缶内伝
熱管の汚れによる蒸発量の低下に対応するために、補助
熱源を圧縮機出口ラインへ導入する上記項１１に記載の
廃塩酸の処理方法。２３．補助熱源が蒸気である上記項２１または２２に記
載の廃塩酸の処理方法。２４．蒸発缶内伝熱管の汚れによる伝熱係数の低下が生
じた場合に、運転中に廃塩酸原液の供給を一時的に中断
し、水を供給することにより、汚れを洗浄・除去する上
記項１に記載の廃塩酸の処理方法。２５．工程（６）において、液面高さを示す信号に対応
して濃縮液を塔底から抜き出す上記項１に記載の廃塩酸
処理方法。２６．工程（６）において、蒸発缶内の液面に相当する
位置で、蒸発缶底部と連通するオーバーフロー管から濃
縮液を抜き出す上記項１に記載の廃塩酸の処理方法。２７．工程（３）および／または工程（７）において、
蒸発缶内で発生する蒸気を冷却・凝縮させて塩酸として
回収した後、鉄鋼製品の表面処理に使用する上記項１に
記載の廃塩酸の処理方法。２８．回分式および／または連続式の鉄鋼製品処理槽か
ら廃塩酸原液を連続的に抜き出し、処理する上記項１に
記載の廃塩酸の処理方法。２９．工程（７）において回収した鉄塩をそのままある
いは精製した後、凝集剤として利用する上記項１に記載
の廃塩酸の処理方法。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の処理対象となる廃塩酸原
液が、濃縮条件下に発泡を生じる可能性がある成分（界
面活性剤など）を含んでいる場合には、あらかじめシリ
コーン系などの公知の消泡剤を添加してもよい。消泡剤
の添加量は、発泡性成分の含有量などを考慮して定めれ
ば良く、特に限定されるものではないが、通常30〜500m
g/l程度である。

【０００９】本発明方法で使用する蒸発缶としては、カ
ランドリア型蒸発缶、縦型多管式熱交換器蒸発缶、横型
多管式熱交換器蒸発缶などの加熱管を備えた加熱方式蒸
発缶が挙げられる。

【００１０】本発明方法においては、鉄塩の固化による
機器/配管などの閉塞を防止して、装置を安定して運転
するために、蒸発缶内の濃縮液中の鉄濃度を300g/l以下
に保持する。この鉄濃度調整は、蒸発缶内温度を110〜1
20℃程度、より好ましくは110〜115℃程度に調整するこ
とにより、あるいは廃塩酸原液量に対する蒸発液量の割
合を調整することにより、あるいは蒸発缶内温度および
蒸発液量の割合を調整することにより、行うことができ
る。

【００１１】蒸発缶における加熱・蒸発用熱源として
は、ガスだきボイラーからの蒸気、コジェネレーション
設備で発生する蒸気、種々の場所で発生する低温・低圧
蒸気を圧縮機で圧縮・昇圧した蒸気、高温・高圧の蒸気
を減圧した蒸気、加熱した熱媒体、高温燃焼排ガス、電
気などが利用される。以下においては、蒸気を以て蒸発
缶における加熱・蒸発用熱源を代表させる。

【００１２】蒸発缶（以下「カランドリア型蒸発缶」を
もって代表させる）においては、従来技術で生じていた
伝熱管外側への液分散不良などによる伝熱係数の低下を
防ぐために、カランドリア型蒸発缶(以下単に「カラン
ドリア」ということもある)内液面から伝熱管上部まで
の液深さの上方から15〜50％程度の位置に液を導入する
ことが好ましい。これにより、液は、伝熱管内に常時保
持された状態で、伝熱管外の蒸気により加熱・蒸発され
る。従来の液供給方法では、発泡を促進することがあ
り、その結果濃縮処理が不能となることがあった。しか
るに、本発明方法では、前記の液の分散による流速の低
下ならびに発泡促進などの問題は、解消される。

【００１３】さらに、塩酸および水の蒸気が蒸発缶を出
る前流側(蒸発缶内液面の上方空間部)に充填物、フィル
ター、たれ壁など（デミスター）を配置することによ
り、原液飛沫あるいは缶内液飛沫の蒸気側への同伴混入
を防止することができる。

【００１４】また、必要に応じ、カランドリア内塔底液
をポンプで抜き出し、原液導入位置へ循環することによ
り、伝熱管内の液流速を増大させて、伝熱係数を上げる
ことができる。

【００１５】伝熱管外の蒸気は、伝熱管内の液を加熱
し、蒸発させた後、凝縮する。本発明においては、蒸発
缶内伝熱管外の蒸気の凝縮液面高さを一定に制御するた
めに、スチームトラップあるいは凝縮液槽を設けること
により、圧縮蒸気の系外への排出による損失を防いでい
る。凝縮液は、スチームトラップあるいは凝縮液槽を経
て系外に排出される。この凝縮液は、ボイラー給水とし
て、あるいは蒸発缶塔底部から抜き出された濃縮液中の
鉄濃度を200g/l以下として、濃縮液の固化を防止するた
めの希釈水などとして、再利用することができる。

【００１６】圧縮機の効率、消費電力などに影響を与え
るカランドリア内の空気などの非凝縮性ガスは、伝熱管
外側の蒸気ラインに設けた電磁弁の開閉により、カラン
ドリア外へ排出される。排出ガスは、ガス中の成分に対
応して、必要ならば、活性炭吸着などにより所定成分を
除去した後、或いは濃縮液タンク内の液にバブリングさ
せて所定成分を吸収除去した後、大気中に放出される。
電磁弁の開閉は、カランドリア内圧力と連動させる方
法、任意のタイマー設定などにより、自動的に行われ
る。

【００１７】濃縮液は、濃縮器内の液面計からの信号を
受けて、塔底部から制御弁を通しておよび／または蒸発
缶内の液面に相当する位置で蒸発缶底部と連通するオー
バーフロー管から、排出される。本発明においては、好
ましくは80〜100℃程度の加熱条件下に蒸発缶から濃縮
液を抜き出し、これを再度濃縮して、その鉄濃度を350g
/l以上(より好ましくは400g/l以上)とする。その結果、
濃縮液中の残余の塩酸をほぼ全量塩酸水として回収する
とともに、塩化鉄を主成分とする固体状生成物を分離す
ることができる。この固体状生成物からは、有用な塩化
鉄を回収することができる。

【００１８】カランドリア内の運転圧力が減圧系である
場合には、伝熱管外側の蒸気ラインに設けた電磁弁の後
流側にこの電磁弁の開閉と連動する真空ポンプを設け
る。

【００１９】必要ならば、スタートアップ時の装置全体
の昇温のために、或いは長期運転後の予熱器やカランド
リア伝熱管の汚れによる蒸発量の低下に応じて、補助熱
源(ガスだきボイラーからの蒸気、コジェネレーション
設備で発生する蒸気、低温・低圧蒸気を圧縮機で圧縮・
昇圧した蒸気など)を、カランドリア内底部または圧縮
器出口ラインへ導入する。

【００２０】本発明においては、加熱源としての蒸気が
蒸発缶内の廃塩酸原液を加熱・蒸発させるに必要な温度
・圧力を有する場合には、そのままあるいは減圧して使
用する。低温・低圧蒸気を使用する場合には、圧縮機に
より、圧縮・昇圧した後、使用する。圧縮機としては、
特に限定されるものではないが、従来の濃縮技術では用
いられたことがなかったスクリュー型圧縮機であること
が好ましい。スクリュー型圧縮機は、次の様な特性を備
えている。ａ．低速回転時から高圧力・高効率運転が可能である。ｂ．高い応答性を持っている。ｃ．小型、コンパクトで据え付けが容易である。ｄ．発生蒸気量に対応して、スクリュー型圧縮機のモー
ター回転数を制御することができる。

【００２１】この様なスクリュー型圧縮機は、通常アル
ミニウム合金製のケーシング部に一対の雄、雌シリンダ
ーを内蔵する構造を有している。以下においては、スク
リュー型圧縮機を使用する実施態様について説明を行
う。

【００２２】上記の様な構造を有し、且つ効果を発揮す
るスクリュー型圧縮機を使用する場合には、従来の圧縮
機を使用する場合に比して、設備費および運転費が大幅
に安価となる。

【００２３】本発明で使用するスクリュー型圧縮機は、
一例として、最大吐出圧力として160KPa、最高許容吐出
温度として160℃、最大吸気量として760m³/hr（空気換
算）、圧縮比として約2.3という高い特性を発揮するこ
とができる。

【００２４】従来の圧縮機としてのルーツブロワーでの
圧縮比限界が約1.8程度で、全断熱効率が約45〜60％で
あるのに対し、スクリュー型圧縮機は、圧縮比1.5で全
断熱効率約65％、圧縮比2〜2.3で約70％と高い性能を発
揮することができる。

【００２５】スクリュー型圧縮機のローターは、熱膨張
を少なくし、必要クリアランスを小さくするために、好
ましくは、膨張係数の少ないアルミニウム合金を用い、
ローターの表面にフッ素樹脂（たとえば、デュポン社か
ら商標名「テフロン」として市販されている）系コーテ
ィング材を塗布する。圧縮機は、必要蒸気量に応じて、
複数個設けることができる。

【００２６】従来、必要蒸気量に対応して、低温・低圧
の蒸気を圧縮機により吸引および吐出させて、蒸発缶
（以下「濃縮器」ということがある）内での蒸発を効率
よく行わせることは、圧縮機の制御上困難であった。本
発明で使用するスクリュー型圧縮機においては、圧縮機
の駆動源として高速回転型の誘導電動機からなるモータ
ーを使用し、このモーターの回転数制御機構としてイン
バーター装置を用いる。すなわち、冷却器後流側に設け
た流量計および／または蒸発缶内温度を測定する温度計
により、蒸気発生量および／または温度を検出し、この
入力信号を調節計に送り、この調節計からの出力信号を
インバーターに入力して、蒸気発生量が一定となる様に
するか、或いは蒸気発生量に対応してモーターの回転数
を増減することができる。その結果、装置全体が簡略化
され、始動時などにおける制御も容易となる。

【００２７】また、圧縮機前流側の蒸気ラインにおいて
は、保温および／またはヒーターによる加熱により、圧
縮機入口側での蒸気の凝縮を防止することができる。

【００２８】本発明においては、装置の小型化とコスト
低減を目的として、原液の予熱のためにプレート型熱交
換器を用いることもできる。この予熱器および原液導入
ライン内の圧力を蒸発缶内圧力よりも高くすることによ
り、予熱器内での気泡生成による伝熱係数の低下を防ぐ
ため、予熱器出口（例えばカランドリア型蒸発缶などの
蒸発缶入口）側に背圧弁を設けることもできる。

【００２９】以下図面を参照しつつ、本発明をさらに詳
細に説明する。なお、以下においては、廃塩酸の濃縮に
ついて説明するが、本発明は、その作動原理上、その他
の廃酸、廃アルカリ液、廃水、さらには液状食品などの
濃縮にも適用できることはいうまでもない。

【００３０】図１は、本発明による廃塩酸の濃縮処理の
一例を示すフローシートである。濃縮すべき廃塩酸は、
タンク１から、ライン２を経て、ポンプ３において所定
圧力まで昇圧された後、ライン４から濃縮器(カランド
リア型蒸発缶)１２へ導入される。図示はしないが、必
要ならば、ポンプ３の前流側にストレーナーを設け、後
流側に流量計を設けることができる。廃塩酸は、濃縮器
１２内の液面から伝熱管上部までの液深さの15〜50％の
位置（液面から下方に向けての位置）で濃縮器に導入さ
れる。

【００３１】伝熱缶内での廃塩酸の加熱は、通常廃塩酸
の発生源である鋼線製造/加工工場、鋼板製造/加工工
場、メッキ工場などで発生する回収蒸気(ボイラーで発
生する蒸気、コジェネレーション設備で発生する蒸気、
廃熱回収により発生する蒸気など)により行う。

【００３２】この際、利用すべき蒸気が低温・低圧(110
℃以下/0.15MPa以下程度)である場合には、圧縮機で予
め圧縮・昇温を行う。すなわち、この蒸気をライン６を
経て圧縮機７に供給し、ここで圧縮・昇温した後、ライ
ン９および１０を経て、濃縮器１２の伝熱管外側に供給
し、伝熱管内の液を加熱し、蒸発させる。高温・高圧の
蒸気が得られる場合には、この蒸気をそのままライン９
および１０を経て、濃縮器に供給する。この様な操作に
より、伝熱管外の蒸気自体は、凝縮・液化する。凝縮液
は、濃縮器１２内の伝熱管の下部に接続されたライン１
８からスチームトラップ１９を経て、ライン２０から排
出される。この凝縮液は、必要に応じ、ボイラー５への
給水用水として、あるいはライン２４から抜き出される
濃縮液の固化防止用希釈水などとして、再利用される。
さらに、この凝縮水は、再利用に先立って、ポンプ３の
出口側のライン４に設けた予熱器（図示せず）におい
て、原液の予熱源として利用することができる。

【００３３】低温・低圧の蒸気圧縮機７としては、先述
の通り、アルミニウム合金製ケーシング内に一対の雄お
よび雌ローターを内蔵した形式のスクリュー型圧縮機を
使用することが好ましい。

【００３４】濃縮器１２内で発生した塩酸および水の蒸
気は、ライン１３を経て、冷却水ライン１５を備えた冷
却器１４で冷却され、凝縮した後、ライン１６を経て、
蒸留液タンク１７に溜められる。この様に再生された塩
酸水溶液は、鉄鋼製品の表面処理に再度使用することが
できる。

【００３５】濃縮器１２の上部空間には、充填物、フィ
ルター、たれ壁などのデミスター(「２６」として示す)
を配設することにより、原液飛沫あるいは缶内液飛沫の
上記への同伴混入を防止することができる。

【００３６】圧縮機７の効率および消費電力などに影響
を与える濃縮器１２内の空気などの非凝縮性ガスは、伝
熱管外側の蒸気ライン２１に設けた電磁弁２２の開閉に
より蒸発缶外へ排出される。この電磁弁２２の開閉は、
濃縮器１２内圧力と連動させることにより行ってもよ
く、或いはタイマー設定により自動的に行ってもよい。
必要ならば、排出ガスを活性炭などによる吸着処理に供
したり、或いは濃縮液タンク２５内の液中にバブリング
させる。

【００３７】濃縮器１２内に蓄積する濃縮液は、濃縮器
１２内の液面計（図示せず）からの信号により、濃縮器
１２の底部からのライン２４および制御弁（図示せず）
を通じて、再濃縮槽(晶析槽)１３２に送られ、ここで間
接加熱される。濃縮液から発生する残存塩酸の蒸気は、
ライン１３３からライン１３に送られて、先述の塩酸と
水の蒸気と混合され、冷却器１４で冷却され、塩酸水の
一部として回収される。再濃縮槽１３２で生成する塩化
鉄を主成分とする固体成分は、ライン１３４を経て塩化
鉄槽タンク２５に貯められる。あるいは、濃縮液は、制
御弁を用いることなく、蒸発缶内の液面に相当する位置
において、濃縮器１２の底部に連通するオーバーフロー
管（図示せず）から抜き出すことも可能である。

【００３８】また、必要に応じて、濃縮器１２内の液を
液抜き出しライン２４から循環ポンプ（図示せず）によ
り抜き出し、原液ライン４へ循環することにより、伝熱
管内の液流速を増大させ、伝熱係数を上げることができ
る濃縮器１２内の運転圧力が減圧系である場合には、電
磁弁２２の後流側に電磁弁２２の開閉と連動する真空ポ
ンプ（図示せず）を設ける。減圧系で運転する場合に
は、ライン２０上に凝縮液ポンプ（図示せず）を設け、
ライン２４上に濃縮液ポンプ（図示せず）を設ける必要
がある。

【００３９】また、必要に応じ、スタートアップ時の加
熱・昇温のために、あるいは長期運転後に濃縮器１２の
伝熱管などの汚れによる蒸発量の低下に応じて、補助熱
源として、各種の蒸気源(例えばボイラー５)からの蒸気
をライン６、圧縮機７、ライン９および１０を経て、あ
るいはライン６、バイパスライン８、ライン９および１
０を経て、ライン１１から導入する。

【００４０】なお、濃縮器１２の伝熱管などの汚れとそ
れに伴う伝熱係数の低下を生じた場合には、運転中に廃
塩酸の供給を一時的に中断し、工業用水を供給すること
により、汚れを洗浄・除去することができる。

【００４１】図２は、本発明による廃塩酸の濃縮処理の
他の一例を示すフローシートである。図２において、図
１と同機能の構成要素は、図１と同じ番号で示してあ
り、その機能については、説明を省略することがある。

【００４２】濃縮すべき廃塩酸原液は、図１におけると
同様に、タンク１から、ライン２を経て、廃液ポンプ３
において所定圧力まで昇圧された後、ライン４からライ
ン１０５を経て蒸発缶１２(この場合、横型熱交換器タ
イプの蒸発缶)の伝熱管の上側（上部）の分散器１２６
に導入される。図示はしないが、必要ならば、ポンプ３
の前流側にストレーナーを設け、後流側に流量計を設け
ることができる。分散器１２６は、伝熱管に対して廃塩
酸を均一に分散ないし滴下させる構造となっている。

【００４３】蒸発缶１２内で発生した塩酸および水の蒸
気は、ラシッヒリングなどの充填物および／または活性
炭などの濾過材を充填した充填部１２８およびライン１
３を経て冷却器１４において冷却・凝縮された後、ライ
ン１６を経て蒸留液タンク１７に溜められる。

【００４４】蒸発缶内での廃塩酸の加熱は、例えば、コ
ジェネレーション設備におけるボイラー１０６で発生す
る低圧蒸気（1kg/cm²G程度）を利用して行う。すなわ
ち、この蒸気をライン１０７、１０８を経て圧縮機１０
９に供給し、ここで圧縮・昇温した後、ライン１１０を
経て、蒸発缶１２の伝熱管１２７の内側に供給し、伝熱
管１２７外の液を加熱し、蒸発させる。これにより、伝
熱管内の蒸気自体は、凝縮・液化する。この凝縮液は、
蒸発缶１２内の伝熱管の下部に接続されたライン１１８
から凝縮液槽１１９に溜められる。

【００４５】圧縮機１０９としては、先述の通り、アル
ミニウム合金製ケーシング内にアルミニウム合金製の一
対の雄および雌ローターを内蔵した形式のスクリュー型
圧縮機を使用することが好ましい。

【００４６】未凝縮蒸気の系外への排出による損失を防
ぐため、凝縮液槽１１９での液面は、蒸発缶１２から凝
縮液槽１１９への凝縮液取り出しライン１１８の位置よ
りも高くなるように制御する。凝縮液槽１１９の気相部
は、ライン１２０を経て、圧縮前流側の蒸発缶１２に接
続されている。凝縮液は、必要に応じ、ボイラー１０６
への給水用水として、あるいは濃縮液の固化防止用希釈
水などとして、ライン１２１から抜き出され、再利用さ
れる。さらに、この凝縮液は、再利用に先立って、ポン
プ３の出口側のライン４に設けた予熱器（図示せず）に
おいて、原液の予熱源として利用することができる。

【００４７】蒸発缶１２の上部空間には、デミスター１
２８を配設することにより、原液飛沫あるいは缶内液飛
沫の蒸気への同伴混入を防止することができる。

【００４８】圧縮機１０９の効率および消費電力などに
影響を与える蒸発缶１２内の空気などの非凝縮性ガス
は、蒸気ライン２２に設けた電磁弁２３の開閉により蒸
発缶外へ排出される。この電磁弁２３の開閉は、蒸発缶
１２内圧力と連動させることにより行ってもよく、或い
はタイマー設定により自動的に行ってもよい。必要なら
ば、排出ガスを活性炭などによる吸着処理に供したり、
或いは濃縮液タンク２５内の液中にバブリングさせる。

【００４９】蒸発缶１２内に蓄積する濃縮液は、蒸発缶
１２内の液面計（図示せず）からの信号により、蒸発缶
１２の底部からのライン１２９および制御弁（図示せ
ず）を通じて、再濃縮槽(晶析槽)１３２に送られ、ここ
で間接加熱される。濃縮液から発生する残存塩酸の蒸気
は、ライン１３３からライン１３に送られて、先述の塩
酸と水の蒸気と混合され、冷却器１４で冷却され、塩酸
水の一部として回収される。再濃縮槽１３２で生成する
塩化鉄を主成分とする固体成分は、ライン１３４を経て
塩化鉄槽タンク２５に貯められる。あるいは、濃縮液
は、制御弁を用いることなく、蒸発缶内の液面に相当す
る位置において、蒸発缶１２の底部に連通するオーバー
フロー管（図示せず）から抜き出すことも可能である。

【００５０】また、必要に応じて、蒸発缶１２内の液を
液抜き出しライン１２９から循環ポンプ１３０により抜
き出し、原液ライン５へ循環することにより、伝熱管１
２７外の液流速を増大させ、伝熱係数を上げることがで
きる蒸発缶器１２内の運転圧力が減圧系である場合に
は、電磁弁２３の後流側に電磁弁２３の開閉と連動する
真空ポンプ（図示せず）を設ける。

【００５１】また、必要に応じ、スタートアップ時の加
熱・昇温のために、あるいは長期運転後に蒸発缶１２の
伝熱管などの汚れによる蒸発量の低下に応じて、補助熱
源として、例えばガスだきボイラー１０６からの蒸気を
ライン１０７およびライン１１１から導入する。

【００５２】本発明は、各種の廃酸液、廃アルカリ液の
濃縮処理のみならず、各種の産業廃水、洗浄廃水、写真
現像液、定着液および洗浄廃水などの濃縮・減容化、原
液中の有用成分或いは不純物の蒸留分離、食品工業での
溶液（だし汁、ジュース、ミルクなど）の濃縮などの広
い分野で利用できる。本発明は、その他の分野でも利用
可能であり、ここに例示した分野での利用に限定される
ものではない。

【００５３】

【発明の効果】本発明方法によれば、以下の様な顕著な
効果が達成される。（１）従来技術に比して、原液の濃縮プロセスが簡単で
あり、設備が小型化されるので、設備費、運転経費など
が低減される。（２）連続的に安定した運転が可能である。（３）例えば、コジェネレーション設備などで比較的多
量に発生するにもかかわらず、従来ほとんど利用されて
いなかった低圧蒸気を有効に利用することができる。（４）廃塩酸中に残存する有用な塩酸をほぼ全量回収
し、例えば、鉄鋼製品の洗浄などに再利用することがで
きる。（５）廃塩酸中の塩酸および水分が回収される結果、残
分は塩化鉄を主成分とする固体となるので、塩化鉄の再
利用も可能となり、さらに廃棄処理量を減容化すること
ができ、従来法に比して、廃棄コストを低減することが
できる。（６）鋼線、鋼板などの鉄鋼製品の回分式あるいは連続
式表面処理過程で発生する廃塩酸を適宜あるいは連続的
に抜き出して濃縮することにより、塩酸を連続的に回収
して、繰り返し利用することができる。従って、鉄鋼製
品の表面処理工程に本発明による廃塩酸処理工程を併設
する場合には、表面処理工程における塩酸濃度および純
度がほぼ一定に保持されるので、鉄鋼製品の表面処理を
一定時間で安定して行うことができ、防食剤を使用する
ことなく、高品質の処理製品が得られる。

【００５４】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころをより一層明らかにする。実施例１〜４蒸留液を回収するための冷却器および蒸留液受器を備え
た容量1リットルのガラス製濃縮器(シリコーン油を熱媒
体とする)を用いて、鋼線製造工場(A社)で発生した数種
の廃塩酸(それぞれ0.5リットル)の処理を大気圧下に行
った。

【００５５】廃塩酸の分析値および処理条件を表１に示
す。

【００５６】

【表１】

【００５７】注：実施例４では、連続槽とバッチ槽に由
来する廃塩酸を等量混合して、処理した。

【００５８】濃縮液中の鉄(Fe⁺²＋Fe⁺³)濃度が約300g/l
となる様に、廃塩酸を蒸留液と濃縮液とに分離した。蒸
留液の分析結果と蒸留液および遊離HClの回収率を表２
に示す。

【００５９】

【表２】

【００６０】注：遊離HClとは、Fe⁺²＋Fe⁺³などと不結
合状態の分子状のHClを意味する。

【００６１】蒸留液回収率=蒸留液量／廃塩酸量×100 遊離HCl回収率=蒸留液量×蒸留液中遊離HCl/廃塩酸量×
廃塩酸中HCl 以上の結果から、廃塩酸中の鉄濃度が高く、遊離HCl濃
度が低い場合には、蒸留液中のHCl濃度が低く、HCl回収
率が低いことが明らかである。実施例５〜８メッキ処理工場(B社)で発生した廃塩酸を原液とし、且
つ試験温度を各濃縮条件に対応した温度とする以外は実
施例１〜４の手法に準じて、処理を行った。廃塩酸の分
析値および処理条件を表３に示し、蒸留液の分析結果と
蒸留液および遊離HClの回収率を表４に示す。

【００６２】

【表３】

【００６３】

【表４】

【００６４】濃縮液中の鉄濃度が387g/lの場合(実施例
８)には、塩酸を全量回収することができる。実施例９図１に示すフローに従って大気圧で本発明を実施した。
すなわち、鋼線製造工場(C社)で発生した廃塩酸(遊離HC
l=200g/l、Fe(Fe⁺²＋Fe⁺³=88g/l)を使用して、連続的に
その処理を行い、蒸発缶内部温度と濃縮倍率との関係を
求めた。運転時の各機器における条件は、表５に示す通
りである。

【００６５】

【表５】

【００６６】結果を表６に示す。

【００６７】

【表６】

【００６８】表６に示す結果から明らかな様に、濃縮液
の温度または比重を測定することにより、原液中の鉄濃
度に対応して、濃縮倍率を決めることができる。

【００６９】なお、各濃縮液を系外に取り出したとこ
ろ、常温/常圧下において、2.1倍濃縮時(鉄濃度185g/l)
には、濃縮液は固化しなかった。これに対し、3.5倍濃
縮時(鉄濃度307g/l)には濃縮液の約50％が、４倍濃縮時
(鉄濃度350g/l)には約90％が、５倍濃縮時(鉄濃度400g/
l)には約100％がそれぞれ固化し、結晶体として取り出
された。実施例１０〜１１図１に示すフローに従って大気圧で本発明を実施した。
すなわち、鋼線製造工場(d社)で発生した廃塩酸(連続槽
およびバッチ槽で発生した２種の廃塩酸の等量混合物）
を使用して、その処理を連続的に行った。運転時の各機
器における条件は、実施例９と同様である。廃塩酸の分
析値および濃縮倍率を表７に示す。

【００７０】

【表７】

【００７１】濃縮液中の鉄(Fe⁺²＋Fe⁺³)濃度が約300g/l
となる様に、廃塩酸を蒸留液と濃縮液とに分離した。蒸
留液および濃縮液の分析結果などを表８に示す。

【００７２】

【表８】

【００７３】蒸発缶内濃縮液中の鉄濃度が約300g/lであ
る実施例１０および１１のいずれにおいても、安定した
長期濃縮処理が可能であった。また、蒸発缶外に取り出
した濃縮液を再濃縮槽(晶析装置)に送り、間接加熱して
その鉄濃度を400g/l以上とすることにより、実施例１０
および１１のいずれにおいても、濃縮液中の残余の塩酸
をほぼ全量回収することができ、また塩化鉄を主成分と
する固体状物を回収した。実施例１２カランドリア型蒸発缶を用い、実施例１０の手法に準じ
て、減圧下にメッキ工場廃液（廃塩酸）の濃縮処理を行
った。処理条件を表９に示し、結果を表１０に示す。

【００７４】

【表９】

【００７５】

【表１０】

【００７６】表９および表１０に示す結果から明らかな
様に、減圧下での処理によっても、実施例１０とほぼ同
様の廃液処理結果が得られている。実施例１３カランドリア型蒸発缶を使用し、図１に示すフローに従
って大気圧下に112.5℃で本発明を実施した。すなわ
ち、鋼線製造工場(e社)で発生した廃塩酸(連続槽および
バッチ槽で発生した２種の廃塩酸の混合物）を使用し
て、その処理を連続的に(月曜日午前処理開始／金曜日
午後処理停止の繰り返し)行った。運転時の各機器にお
ける条件は、実施例９と同様である。

【００７７】２種の廃塩酸それぞれと両者の混合物の分
析値/処理量を表１１に示し、蒸留液の分析値/回収量と
濃縮液の分析値/回収量とをそれぞれ表１２と１３に示
す。

【００７８】

【表１１】

【００７９】

【表１２】

【００８０】

【表１３】

【００８１】その結果、鉄濃度80g/l、塩酸濃度126g/l
の廃塩酸を185リットル/hrの割合で処理して、濃度126g
/lの塩酸水溶液を135.4リットル/hrの割合で回収するこ
とができた。蒸留液回収率は73.2％であり、遊離塩酸回
収率は86.2％であった。

【００８２】濃縮液の塩酸濃度は54.7g/l、鉄濃度は300
g/lであった。この濃縮液を鉄濃度が約400g/lとなるま
で加熱濃縮することにより、濃縮液中の塩酸をほぼ全量
回収するとともに、残余を塩化鉄を主成分とする固体状
物として回収した。

【００８３】回収塩酸は、少量の新しい塩酸とともに連
続槽およびバッチ槽に循環して、鋼線処理に使用するこ
とができた。この場合、鋼線処理用塩酸の濃度および純
度はほぼ一定に保持されるので、常に安定した操作が行
われ、所定の時間で高品質の製品が得られた。鋼線処理
時に防食剤を使用する必要はなく、また廃棄処理量が大
幅に減少した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による廃水の濃縮処理の一例を示すフロ
ーシートである。

【図２】本発明による廃水の濃縮処理の他の一例を示す
フローシートである。

【符号の説明】

１…廃水タンク３…廃水ポンプ５、１０６…ボイラー７、１０９…圧縮機１２…濃縮器１４…冷却器１５…冷却水ライン１７…蒸留液槽１９…スチームトラップ２２…電磁弁２５…塩化鉄槽２６…充填物１１１…補助熱源(蒸気)ライン１１９…凝縮槽１２６…分散器１２７…伝熱管１２８…デミスター１３２…再濃縮槽(晶析装置)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D034 AA11 AA19 CA12 4D076 BA04 CB04 CD25 CD33 DA04 DA05 DA22 DA25 DA28 DA37 EA04Z EA08Z EA12Z EA15Y EA20Z EA49 HA05 JA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸発缶を使用する廃塩酸の処理方法におい
て、（１）廃塩酸原液を蒸発缶内に導入する工程、
（２）蒸気を供給し、蒸発缶内の液を間接的に加熱し
て、蒸発させる工程、（３）蒸発缶内で発生した蒸気を
冷却器で冷却し、これを塩酸水溶液として回収する工
程、（４）蒸発缶内での加熱・蒸発に利用した蒸気の凝
縮液を回収する工程、（５）蒸発缶内温度および／また
は廃塩酸原液量に対する蒸留液量の割合を調整すること
により、蒸発缶内濃縮液中の鉄濃度を300g/l以下に制御
する工程、（６）蒸発缶内の液面高さに対応して濃縮液
を抜き出し、濃縮液貯槽に送る工程、および（７）蒸発
缶外に抜き出した濃縮液を間接的に加熱して、生成する
塩酸含有蒸気を工程（３）での発生蒸気と合わせて冷却
し、塩酸水溶液として回収するとともに、残余を塩化鉄
を主成分とする固体物質として回収する工程を備えたこ
とを特徴とする廃塩酸の処理方法。
【請求項２】工程（５）における蒸発缶内温度が、110
〜120℃である請求項１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項３】工程（７）において、蒸発缶からの濃縮液
の抜き出しを80〜100℃の加熱条件下に行った後、濃縮
液を再濃縮装置または晶析装置において加熱・蒸発させ
る請求項１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項４】蒸発缶内下部および／または濃縮液抜き出
しラインに外部から蒸気および／または空気を間欠的に
導入することにより、鉄塩の固化を抑制する請求項１に
記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項５】再濃縮装置または晶析装置において、温度
および／または濃縮液量に対する蒸留液量の割合を調整
することにより、鉄濃度を350g/l以上とする請求項３に
記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項６】蒸発缶が、加熱管を備えた蒸気加熱型装置
である請求項１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項７】蒸発缶が、カランドリア型蒸発缶、縦型多
管式熱交換器蒸発缶あるいは横型多管式熱交換器蒸発缶
である請求項６に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項８】加熱・蒸発用熱源が、ボイラーで発生する
蒸気および／またはコジェネレーション設備で発生する
蒸気である請求項１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項９】加熱・蒸発用熱源が、加熱熱媒および／ま
たは高温燃焼排ガスおよび／または電気である請求項１
に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項１０】加熱・蒸発用熱源が、高温・高圧蒸気を
減圧弁で減圧した蒸気である請求項１、３、４、５、
６、７または８に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項１１】加熱・蒸発用熱源が、低温・低圧蒸気を
圧縮機で圧縮・昇温した蒸気である請求項１、３、４、
５、６、７または８に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項１２】圧縮機が、スクリュー型圧縮機である請
求項１１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項１３】スクリュー型圧縮機のモーター回転数を
インバーター装置により制御する請求項１２に記載の廃
塩酸の処理方法。
【請求項１４】蒸発缶内および／または再濃縮装置内お
よび／または晶析装置内で発生する蒸気量（回収塩酸水
溶液量）に対応してスクリュー型圧縮機のモーター回転
数を制御する請求項１２または１３に記載の廃塩酸の処
理方法。
【請求項１５】蒸発缶内および／または再濃縮装置内お
よび／または晶析装置内の温度に対応してスクリュー型
圧縮機のモーター回転数を制御する請求項１２または１
３に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項１６】複数個の圧縮機が設けられている請求項
１１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項１７】工程（７）において、蒸発缶内の塔底液
をポンプで抜き取り、廃塩酸原液の導入ラインへ循環す
る請求項１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項１８】加熱・蒸発用熱源として使用した蒸気の
凝縮液をボイラー給水として使用する請求項１に記載の
廃塩酸の処理方法。
【請求項１９】蒸発缶内液面の上方空間部にデミスター
を設けた請求項１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項２０】加熱側の蒸気ラインに、蒸発缶内の非凝
縮性気体の自動的排出を定期的に行うための電磁弁を設
けた請求項１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項２１】スタートアップ時または長期運転時に蒸
発缶内伝熱管の汚れによる蒸発量の低下に対応するため
に、補助熱源を蒸発缶内底部へ導入する請求項１に記載
の廃塩酸の処理方法。
【請求項２２】スタートアップ時または長期運転時に蒸
発缶内伝熱管の汚れによる蒸発量の低下に対応するため
に、補助熱源を圧縮機出口ラインへ導入する請求項１１
に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項２３】補助熱源が蒸気である請求項２１または
２２に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項２４】蒸発缶内伝熱管の汚れによる伝熱係数の
低下が生じた場合に、運転中に廃塩酸原液の供給を一時
的に中断し、水を供給することにより、汚れを洗浄・除
去する請求項１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項２５】工程（６）において、液面高さを示す信
号に対応して濃縮液を塔底から抜き出す請求項１に記載
の廃塩酸処理方法。
【請求項２６】工程（６）において、蒸発缶内の液面に
相当する位置で、蒸発缶底部と連通するオーバーフロー
管から濃縮液を抜き出す請求項１に記載の廃塩酸の処理
方法。
【請求項２７】工程（３）および／または工程（７）に
おいて、蒸発缶内で発生する蒸気を冷却・凝縮させて塩
酸として回収した後、鉄鋼製品の表面処理に使用する請
求項１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項２８】回分式および／または連続式の鉄鋼製品
処理槽から廃塩酸原液を連続的に抜き出し、処理する請
求項１に記載の廃塩酸の処理方法。
【請求項２９】工程（７）において回収した鉄塩をその
ままあるいは精製した後、凝集剤として利用する請求項
１に記載の廃塩酸の処理方法。