JP2567023B2 - 塩素の除害方法 - Google Patents

塩素の除害方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、塩素の製造及び利用に際し生成する炭酸ガ
スに含まれる、塩素ガスを吸収除去する方法に関するも
のである。
〔従来の技術〕
塩素は、工業的に大規模に製造され、また利用されて
いるが、その際に生成するその他のガスで薄まった塩素
ガスは、その毒性のためにそのまま大気に放出すること
は出来ず、通常アルカリ性の物質に吸収させて除かれ
る。しかし、塩素は混入したガスが炭酸ガスの様に酸性
の場合には、塩素だけでなく炭酸ガスもアルカリ液に吸
収されるため、吸収に必要なアルカリ量が炭酸ガスと塩
素ガスの合計量に対して決まる。特に、含まれる塩素が
微量の場合には、わずかな塩素を除害するために大量の
アルカリを必要とする不都合が生じる。そこで、炭酸ガ
ス中の塩素を選択的に吸収除去する方法が望まれる。
西独特許2413358号では、アルカリ金属水酸化物及び
/又はアルカリ土類金属水酸化物による多段向流式吸収
設備を用い、液側の最終段のpHを約7.5にして運転する
ことにより炭酸ガスと、塩素の混合物から塩素のみをア
ルカリ金属、アルカリ土類金属の次亜塩素酸塩として吸
収する方法が示されている。
しかし、pH7.5は図1に示した如く炭酸の第一解離定
数(pKa)の6.35以上であり、炭酸ガスはアルカリ金属
水酸化物及び/又はアルカリ土類金属水酸化物と反応し
て炭酸水素塩を生成する領域である。
従ってこの領域で炭酸ガスと塩素の混合物から塩素の
み吸収する為には、アルカリを塩素と丁度等モル使用す
る必要があり、塩素の含有濃度が変動する場合にアルカ
リのバランスを取るとが困難となる。
また、pH7.5は次亜塩素酸の解離定数付近である為、p
Hがこれより小さくなると次亜塩素酸が遊離酸の形にな
って分解し易くなるために、pHのコントロールをきびし
く行うことが必要となる。また、塩素の除害が目的とす
れば生成する次亜塩素酸塩溶液は、強い酸化性と臭気の
為にそのまま廃棄できないので、これを別途還元しなけ
ればならない。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明は、塩素と炭酸ガスを含む混合ガスから、広い
pH域で、簡便で効率よく塩素のみを無害な塩化物として
除く方法を提供するものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、上記の方法を実現するために鋭意検討
の結果、アルカリ金属水酸化物及び/又はアルカリ土類
金属水酸化物を0〜2倍モル含む、アルカリ金属亜硫酸
塩及び/又はアルカリ土類金属亜硫酸塩の水溶液で塩素
と炭酸ガスを含む混合ガスを洗浄するとき、洗浄液のpH
を特定の範囲に調整して洗浄すれば、塩素のみ吸収還元
することが可能であることを見出し、本発明を完成させ
た。
即ち、本発明はアルカリ金属亜硫酸塩及び/又はアル
カリ土類金属亜硫酸塩と、該亜硫酸塩に対して0〜2倍
モルのアルカリ金属水酸化物及び/又はアルカリ土類金
属水酸化物を含む水溶液、または懸濁液を供給して、洗
浄液のpHを1.9〜6.3の範囲に調整しながら、この洗浄液
で塩素ガスと炭酸ガスを含む混合ガスを洗浄し、混合ガ
ス中の塩素のみを除くことを特徴とする塩素の除害方法
である。
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明で用いてもよいアルカリ金属水酸化物として
は、例えばリチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカ
リ金属の水酸化物であり、アルカリ土類金属水酸化物と
しては、例えばマグネシウム、カルシウム、バリウム等
の水酸化物である。
又、本発明で用いる亜硫酸塩を構成する金属は、リチ
ウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属及び/又
はマグネシウム、カルシウム、バリウム等のアルカリ土
類金属であるが、水に対する溶解度が大きいという点で
アルカリ金属の方が好ましい。
本発明においては、アルカリ金属水酸化物及び/又は
アルカリ土類金属水酸化物の使用量は、アルカリ金属亜
硫酸塩及び/又はアルカリ土類金属亜硫酸塩に対して0
〜2倍モルとすることが必要である。
本方法では、塩素を中和するのに必要なアルカリ金属
水酸化物等のアルカリを加えると同時に、塩素を還元す
るに必要な亜硫酸塩を加える必要があるために、中和に
必要な2当量のアルカリに対し、最低1当量の還元性の
該亜硫酸塩が必要である。
アルカリが該亜硫酸塩の2倍モルを越える場合は、pH
を1.9〜6.3に調整していても還元性の該亜硫酸塩が不足
し塩素が吸収されなくなる。
2倍モル以下の場合では、該亜硫酸塩が水酸化物の代
用として作用し、また該亜硫酸塩が多ければ多い程、吸
収液中の重亜硫酸イオンが多くなり、その緩衝作用のた
めにpH調節が容易になる。よってアルカリを存在させ
ず、該亜硫酸塩のみで塩素を吸収することも可能であ
る。
本方法にて、塩素を吸収する反応の適当なpH範囲は1.
9〜6.3であり、6.3を越える高いpHでは第1図に示した
ごとく、炭酸ガスが重炭酸イオンとなり、アルカリが消
費されるために、消費されるアルカリの量が多くなって
不経済である。
また、pHが1.9未満になると、遊離亜硫酸を生じ分解
して亜硫酸ガスを生じ易くなるために好ましくない。
該水溶液のpH調整は、アルカリ金属亜硫酸塩及び/又
はアルカリ土類金属亜硫酸塩と、該亜硫酸塩に対して0
〜2倍モルのアルカリ金属水酸化物及び/又はアルカリ
土類金属水酸化物の添加量を調整しながらpHが1.9〜6.3
の範囲になるようにおこなえば良い。
この場合、該水酸化物および該亜硫酸塩は固体、又は
水溶液で添加してもよいが、好ましくは水溶液の方が望
ましく、混合液で給液してもかわまないし、もちろん別
々に水溶液で加えてもよい。該水溶液の濃度は、アルカ
リ金属塩、アルカリ土類金属塩の場合、原料や生成する
食塩及び硫酸塩が溶解している範囲が好ましいが、スラ
リー状態で操作することも可能である。
反応温度は、塩の飽和濃度ちかく均一系にて操作する
場合には、溶解度との兼ね合いで考慮する必要がある
が、通常アルカリ金属及びアルカリ土類金属の亜硫酸
塩、塩化物いずれも飽和濃度の温度に対する依存性がそ
れほど大きくないので、温度をあげることによる濃度ア
ップのメリットはそれほど大きくない。
塩素と亜硫酸塩との反応速度は、温度上昇と共に大き
くなるが、反応器材質の腐食や劣化の問題から、0℃以
上70℃以下が好ましい。
反応形式は、攪拌槽中へのガスのバブリングによる吸
収でも、洗浄塔形式での吸収でも良い。
段数は処理後のガス中の許容塩素量にもよるが、反応
吸収の速度が大きいのでそれほど多くの段数を必要とし
ない。
〔作用及び効果〕 従来の塩素の除害方法は、塩素濃度変化に対応したア
ルカリの適量供給や、又吸収液のpH調整を厳密に行う方
法等煩雑な方法であった。
本発明の方法では、吸収時管理するpH範囲も広く、ア
ルカリ、又亜硫酸塩等を簡便な供給方法で、効率良く塩
素のみを吸収除害できる。
このように本発明は実用上極めて価値あるものであ
る。
〔実施例〕
以下、実施例にて本発明を詳しく説明する。
実施例1 10重量%亜硫酸ソーダ水溶液1を仕込んだ底抜きオ
ーバーフロー管を加えたフラスコに攪拌下、1/minの
炭酸ガスと、100ml/minの塩素ガスの混合物をバブリン
グさせ、pHの変化を追跡した。始めのうち、吹き込んだ
ガスの全量が吸収されるが、吹き込みを続けるに従いpH
が低下し、pH6以下になると一部のガスが通過し始め
た。pHが4以下になった所で、10%亜硫酸ソーダ水溶液
を15.7cc/minの速度で供給し始めpHを4に維持するよう
にした。
この状態で、溶液中に吸収されずに透過したガスをN/
2沃化カリウム溶液と、N/2苛性ソーダ水溶液のトラップ
に通し、澱粉水溶液を指示薬としてN/10チオ硫酸ソーダ
により滴定し、トラップ中の塩素の適定を行ったとこ
ろ、廃ガス中の塩素濃度は1ppm容量以下であった。
また、前記のN/2沃化カリウム溶液と、N/2苛性ソーダ
溶液に吸収された炭酸をメチルオレンジを指示薬とし
て、それぞれN/10NaOHとN/10HClで滴定し、吹き込んだ
炭酸ガスが全量吸収されず通過していることを確かめ
た。
実施例2 実施例1と同様の反応装置に、8.6重量%の亜硫酸ソ
ーダと1.4重量%の苛性ソーダを含む水溶液を入れ、同
じく1/minの炭酸ガスと100cc/minの塩素ガスを混合
して流し、pHが4になったところで、仕込み液と同じ組
成の水溶液を、12.1ml/minで供給し始め、pHを4に維持
する。この状態で通過したガスを実施例1と同様の方法
で分析し、塩素は1ppm容量%以下であり、また炭酸ガス
は全量通過していることを確かめた。
実施例3 第2図に示した1インチのラシヒリングを充填した直
径0.8mの吸収塔7の下部から、炭酸ガス30容量%、窒素
と酸素を70容量%、塩素ガス1,000容量ppmを含む混合ガ
ス(1)を500Nm3/Hrを導入し、塔上部から10m3/Hrで循
環する吸収液(2)により洗浄した。塔内には、水
(5)278kg/Hrを加えながら、亜硫酸ソーダ10重量%を
含む水溶液(3)を約94.5kg/HrによpH4.0に調整すると
同時に液量はオーバーフロー(4)により一定に保たれ
る。
塔上部から通過した処理後ガス(6)をサンプリング
して、N/10ヨウ化カリウム水溶液による吸収分析を行っ
たところ、塩素は1ppm容量以下であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明で吸収剤として用いる該水溶液中の、
pHによる各イオンの状態を示すものである。 第2図は実施例3での塩素吸収のフローを示すものであ
り、図中のそれぞれの符号は次の意味である。 1……混合ガス、2……吸収液 3……10重量%亜硫酸ソーダ水溶液 4……オーバーフロー管、5……水 6……処理後ガス、7……吸収塔 8……循環ポンプ、8……定量ポンプ 10……10重量%亜硫酸ソーダ水溶液貯槽

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルカリ金属亜硫酸塩及び/又はアルカリ
    土類金属亜硫酸塩と、該亜硫酸塩に対して0〜2倍モル
    のアルカリ金属水酸化物及び/又はアルカリ土類金属水
    酸化物を含む水溶液または懸濁液を供給して、洗浄液の
    pHを1.9〜6.3の範囲に調整しながら、この洗浄液で塩素
    ガスと炭酸ガスを含む混合ガスを洗浄し、混合ガス中の
    塩素のみを除くことを特徴とする塩素の除害方法。
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