JP2008122192A

JP2008122192A - シアン化水素検出装置、シアン化水素検出方法

Info

Publication number: JP2008122192A
Application number: JP2006305442A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Yamazaki; 正彦山崎
Original assignee: Komyo Rikagaku Kogyo KK
Current assignee: Komyo Rikagaku Kogyo KK
Priority date: 2006-11-10
Filing date: 2006-11-10
Publication date: 2008-05-29

Abstract

【課題】シアン化水素を検出可能な検出装置を提供する。
【解決手段】本発明の検出装置１は、吸収管１０と検知管３０とを有しており、吸収管１０の内部には、ヨウ素酸塩が添着された担体（吸収体１５）が配置され、検知管３０の内部には塩化第二水銀と指示薬が添着された担体（変色体３５）が配置されている。試料ガス中の硫化水素ガスは吸収管１０を通る時に吸収体１５で分解除去されるので、検知管３０では、硫化水素でなく、シアン化水素が塩化第二水銀と反応して塩素を発生させる。従って、本発明では試料ガス中の硫化水素の妨害を受けず、シアン化水素の量を正確に測定できる。
【選択図】図４

Description

本発明はシアン化水素を検出する技術に関し、特に、検知管によってシアン化水素を検出する技術に関する。

コークスは、燃焼時の発熱量が大きく、高温を得ることができることから燃料として広く用いられている他、鉄鋼の製錬工程においては、高炉内で、鉄鉱石を還元するための還元剤として、または炭素供給源としても重要である。

コークスは石炭を乾留することで製造されており、粉砕、混合した原料炭を炭化室内に配置し、１２００〜１３００℃の温度で十数時間蒸し焼きにする。
乾留時には、タール油やピッチなどの副生成物の他、一酸化炭素を主成分とする可燃性のコークス炉ガスも得られるが、その中には、硫化水素やＳＯ_xが多量に含有されているため、アンモニアを用いた湿式脱硫法によってイオウを含むガスが除去されている。

脱硫の効率を測定することは装置の保全から欠かせないことであり、脱硫後のガスに含まれる硫化水素ガス濃度は日常的に測定され、管理されている。
しかし、硫化水素と共に含まれるシアン化水素ガスが、脱硫後のコークス炉ガスに含まれていると、配管を腐蝕させる原因になるため、硫化水素の濃度と共に、シアン化水素ガス濃度の測定も必要である。

コークス炉ガス中の硫化水素ガス濃度は、塩化第二水銀と指示薬が封入された検知管内にコークスガスを導入し、硫化水素と塩化第二水銀を反応させ、生成された塩化水素によって指示薬を変色させる簡便な方法によって測定可能であるが、シアン化水素を検知する検知管も、従来では、シアン化水素と塩化第二水銀との反応が利用されていたため、検知管でシアン化水素を検知しようとすると、大量の硫化水素等の妨害を受け、測定することができなかった。そのため、シアン化水素は、分光光度計を用いた機器分析や滴定法による化学分析によって測定されているのが実情である。
検知管については、下記文献に記載されている。
特開２００６−１８４１５７号公報

本発明は、上記課題を解決するために、試料ガス中のシアン化水素を検出すること、特に、コークス炉ガス中のシアン化水素を検出することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、両端が封止された吸収管と検知管を有するシアン化水素検出装置であって、前記吸収管の内部には、通気性を有し、ヨウ素酸塩が添着された担体が配置され、前記検知管の内部には、通気性を有し、塩化第二水銀と指示薬が添着された担体が配置され、前記検知管は透明で、前記指示薬の変色を観察可能に構成されたシアン化水素検出装置である。
また、本発明は、前記吸収管の内部には、通気性を有し、不揮発性の酸が添着された担体が配置されたシアン化水素検出装置である。
また、本発明は、前記検知管には、前記指示薬の変色量が分かる位置に、目盛りが配置されたシアン化水素検出装置である。
また、本発明は、試料ガスに含まれるシアン化水素を検知するシアン化水素検出方法であって、前記試料ガスを、ヨウ素酸塩に接触させた後、塩化第二水銀と指示薬に接触させ、前記指示薬の変色から、前記シアン化水素の存在を検出するシアン化水素検出方法である。
また、本発明は、前記指示薬の変色の程度から、前記シアン化水素の濃度を検出するシアン化水素検出方法である。
また、本発明は、前記試料ガスを前記塩化第二水銀と前記指示薬に接触させる前に、前記試料ガスを不揮発性の酸に接触させるシアン化水素検出方法である。

試料ガス中の硫化水素ガスを分解除去できるので、塩化第二水銀が硫化水素ではなく、シアン化水素と反応して塩化水素を発生させるので、指示薬の変色量によって、シアン化水素の濃度を検出することが可能になる。
また、試料ガス中のアンモニアガスを硫酸によって吸収除去できるので、発生した塩化水素が中和され、指示薬の変色量が減少することが防止される。

図１(ａ)、図２(ａ)、図３を参照し、本発明のシアン化水素検出装置は、吸収管１０と、検知管３０と、連結管５０とを有している。
吸収管１０と検知管３０は、それぞれ細長いガラス管であり、吸収管１０の内部には、粒子状の担体に、硫酸とヨウ素酸塩が添着された吸収体１５が配置され、検知管３０の内部には、塩化第二水銀とｐＨ指示薬と粒子状の担体に添着された変色体３５が配置されている。

この吸収体１５の両側と、変色体３５の両側には、ガラス繊維やテフロン繊維（テフロン繊維はフッ素樹脂の繊維であり、テフロンは登録商標である）のような、栓１２、３２がそれぞれ配置されており、栓１２、３２を超えて粒子状の担体がこぼれ出さないようにされている。
ヨウ素酸塩には、ヨウ素酸ナトリウム又はヨウ素酸カリウムのいずれか一方、又は両方を用いることができる。担体はシリカゲルを用いることができる。

吸収管１０と検知管３０の両端は、それぞれ溶封されており、吸収体１５や変色体３５が大気に曝されないように構成されている。
吸収管１０と検知管３０の両端には、先端周囲を一周する切れ込みが形成されており、先端に力を加えると、切れ込みに沿って割れ、図１(ｂ)、図２(ｂ)に示すように、切れ込みよりも先の部分が、吸収体１５や変色体３５が配置された管本体部分から分離され、両端に開口１７ａ、１７ｂ、３７ａ、３７ｂが形成されるようになっている。

吸収体１５と変色体３５と栓１２、３２はそれぞれ通気性を有しており、吸収管１０と検知管３０の両端の開口１７ａ、１７ｂ、３７ａ、３７ｂうち、一方の開口１７ａ、３７ａから内部に入った試料ガスは、吸収体１５又は変色体３５を通過して、他方の開口１７ｂ、３７ｂから、ガラス管の外部に流出するように構成されている。

連結管５０は、シリコン樹脂等の柔軟性を有する樹脂のチューブであり、吸収管１０の試料ガスが流出する開口１７ｂ側と、検知管３０の試料ガスが流入する開口３７ａ側が連結管５０に挿入され、図４に示す検出装置１が作成されている。
連結管５０の内径は吸収管１０と検知管３０の外径と同径であるか、それよりも僅かに細くされており、連結管５０の内周面は、吸収管１０と検知管３０の挿入された部分の外周面と密着し、吸収管１０の内部と検知管３０の内部は連結管５０によって気密に連結されている。

この検出装置１を使用する際には、検知管３０の開口３７ａ、３７ｂのうち、試料ガスが流出する側の開口３７ｂは、吸引装置に接続され、吸収管１０の流入側の開口１７ａが試料ガス雰囲気中に挿入されており、吸引装置によって、検知管３０内部が負圧にされると、検知管３０と、連結管５０と、吸収管１０の内部の気体は吸引装置によって吸気され、試料ガスが、吸収管１０内部を通過する。

ここでは試料ガスはコークスガスであり、硫化水素とアンモニアが含まれている。試料ガスが吸収管１０内の吸収体３５を通過すると試料ガス中に硫化水素は、下記反応によって、ヨウ素酸の酸化力によって酸化分解され、Ｋ₂Ｓとなって試料ガス中から除去される。

試料ガス中に含まれるアンモニアは、下記反応によって試料ガス中から除去される。
２ＮＨ₃＋Ｈ₂ＳＯ₄ → (ＮＨ₄)₂ＳＯ₄
連結管５０の内周面と吸収管１０及び検知管３０の外周面は密着しており、連結管５０の内部に大気が進入しないように構成されており、吸収管１０を通った試料ガスは、大気と接触せずに検知管３０の内部に導かれ、変色体３５を通過する。

試料ガス中に含まれるシアン化水素は下記反応によって塩化水素を発生させる。
２ＨＣＮ＋ＨｇＣｌ₂ → ２ＨＣｌ＋Ｈｇ(ＣＮ)₂
発生した塩化水素によって変色体３５のｐＨが変化し、指示薬が変色する。塩化水素の発生は、変色体３５の吸収管１０に近い位置から開始し、吸引装置の吸引によって変色体３５の内部を流れ、変色体３５のｐＨを酸性が増す方向に変化させる。
ｐＨの変化は、吸引と共に吸収管１０側から吸引装置側に向かって進行し、ｐＨが変化した部分は指示薬の色が変色する。指示薬にメチルオレンジを用いた場合、黄色から赤色に変色する。

検知管３０のガラス管は透明であり、変色体３５を外部から観察することができる。検知管３０の変色体３５の真上位置には、目盛り３４が設けられており、変色した部分の長さが分かるようになっている。吸引装置は一定量の試料ガスを吸引しており、変色体３５が変色した長さと吸引量から、試料ガス中に含まれるシアン化水素の濃度が分かる。

上記実施例では、硫酸によってアンモニアを除去したが、不揮発性の酸であれば、他の酸でも除去可能である。例えば、リン酸を使用することができる。
上記指示薬は、メチルオレンジに限定されるものではなく、中性又はアルカリ性から酸性にｐＨが変化したときに変色する指示薬を広く使用することができる。ｐＨ３以上ｐＨ５以下の範囲で変色するのが望ましく、メチルオレンジの他、例えばメチルレッドを用いることができる。

また、上記は吸収管１０と検知管３０の両端を折って開口１７ａ、１７ｂ、３７ａ、３７ｂを形成してから連結管５０によって連結したが、連結管５０は柔軟性を有しているため、吸収管１０と検知管３０を連結管５０によって連結した後、吸収管１０と検知管３０の連結管５０内部の先端を持ちながら連結管５０を曲げ、連結管５０内の先端部分を折って開口１７ａ、１７ｂ、３７ａ、３７ｂを形成してもよい。
以上はヨウ素酸塩と不揮発性の酸の両方を同じ担体に添着して吸収体１５を構成する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
担体はシリカゲルだけで構成される場合に限定されず、担体としては、シリカゲルと、アルミナと、珪藻土と、樹脂粒子のいずれか１種類以上を用いることができる。

（ａ）、（ｂ）：吸収管を説明するための断面図（ａ）、（ｂ）：検知管を説明するための断面図連結管を説明するための断面図本発明の検出装置を説明するための断面図

符号の説明

１……検出装置１０……吸収管３０……検知管５０……連結管１５……ヨウ素酸が添着された担体（吸収体）３５……塩化第二水銀と指示薬が添着された担体（変色体）

Claims

両端が封止された吸収管と検知管を有するシアン化水素検出装置であって、
前記吸収管の内部には、通気性を有し、ヨウ素酸塩が添着された担体が配置され、
前記検知管の内部には、通気性を有し、塩化第二水銀と指示薬が添着された担体が配置され、
前記検知管は透明で、前記指示薬の変色を観察可能に構成されたシアン化水素検出装置。
前記吸収管の内部には、通気性を有し、不揮発性の酸が添着された担体が配置された請求項１記載のシアン化水素検出装置。
前記検知管には、前記指示薬の変色量が分かる位置に、目盛りが配置された請求項１又は請求項２のいずれか１項記載のシアン化水素検出装置。
試料ガスに含まれるシアン化水素を検知するシアン化水素検出方法であって、
前記試料ガスを、ヨウ素酸塩に接触させた後、塩化第二水銀と指示薬に接触させ、前記指示薬の変色から、前記シアン化水素の存在を検出するシアン化水素検出方法。
前記指示薬の変色の程度から、前記シアン化水素の濃度を検出する請求項４記載のシアン化水素検出方法。
前記試料ガスを前記塩化第二水銀と前記指示薬に接触させる前に、前記試料ガスを不揮発性の酸に接触させる請求項４又は請求項５のいずれか１項記載のシアン化水素検出方法。