JP3861603B2 - 工場排水の処理方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、（メタ）アクリル酸とアルコールのエステル化反応による（メタ）アクリル酸エステルの合成およびその蒸留工程等において発生するＣＯＤを高濃度に含有する排水の処理方法に関するものである。本発明においては、燃焼処理すべき排水を加熱、濃縮し、濃縮された排水を燃焼炉で燃焼するが、その際に発生する熱を前記排水の濃縮に利用するとともに該濃縮で蒸発する水蒸気を液化させ工場用水として再使用する。
【０００２】
【従来の技術】
アクリル酸およびアクリル酸エステルの製造工場においては、通常プロピレンの気相接触反応によるアクリル酸の製造、該アクリル酸とアルコールのエステル化によるアクリル酸エステルの製造およびアクリル酸、アクリル酸エステルの蒸留等の操作が行われている。それぞれの工程からは有機物を含む排水が発生し、従来よりその低コストの処理方法が検討されていた。
プロピレンを気相接触酸化させてアクリル酸を製造する工程においては、気体状アクリル酸を水に吸収させて捕集した後、アクリル酸吸収水溶液から水を分離してアクリル酸を得ることが行われ、この工程からは、アクリル酸、酢酸、アクロレイン、アセトンおよびアセトアルデヒド等を高濃度（約１〜２重量％）に含む排水が多量に発生する。
また、エステル化反応においてはエステルと水が化学量論的に発生するほか、硫酸、パラトルエンスルホン酸等の酸をエステル化触媒として使用するエステル化方法の場合、未反応のアクリル酸や酸触媒を水酸化ナトリウム水溶液等によって中和しさらには必要により水洗する工程があり、その結果アクリル酸ソーダ、硫酸ソーダを含む排水が発生する。さらに、アクリル酸エステルの蒸留工程等においては、通常蒸留が減圧下に行われるためにそこで使用されるスチームエジェクター等からも多量の水が排出される。
【０００３】
上記の工程で発生する排水等は、排水処理によって工場排水基準を上回る水準にまで浄化された後、環境に放出される。企業としては当然のことながら低コストな排水処理方法を採用したく、アクリル酸、アクリル酸エステルの製造工場において発生する排水の総合的な処理方法に関して、いくつかの提案がある（特開昭５３−１４０８７２号、特開昭５３−１４２０５７号等）。
例えば、特開昭５３−１４０８７２号においては、排水をまず蒸留塔に導き、そこで低沸点の有機物の除去を行い、高沸点の不純物を含む排水を蒸発缶に導きそこで水分を蒸発させる。それによって高沸点の不純物の濃縮された排水を焼却炉で焼却するが、ここで発生する熱を前記蒸発缶の熱源として利用するとともに蒸発缶から発生する水蒸気は凝縮させて工場用水として再使用するという処理方法が提案されている。
【０００４】
上記特開昭５３−１４０８７２号公報に記載の発明においては、低沸点の有機物および不揮発性化合物の双方を高濃度にを含む排水を処理の対象にするため、低沸点有機物の除去のための蒸留操作が必要であり、その点で処理コストが高いという問題があった。この処理方法における高コストの原因は、工場の各所で発生する排水を一つにまとめたことにあると推察される。すなわち、低沸点有機物をほとんど含有しない排水だけを処理するのであれば、低沸点有機物を除去するための蒸留操作は不要になり、それだけ排水処理のための運転コストは削減できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明においては、（メタ）アクリル酸とアルコールのエステル化以降の工程において発生するＣＯＤ濃度が高くかつアルカリ金属を含有する排水を低コストで燃焼処理する方法、および工場排水の処理において得られる工場用水を（メタ）アクリル酸エステルの製造における酸触媒の中和および／または水洗工程で用いることを特徴とする（メタ）アクリル酸エステルの製造方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、アクリル酸、アクリル酸エステルの製造工場の各所において発生する排水を一つにまとめて処理するのでなく、個別の排水に対して排水の内容に合った処理方法を適用することにより、設備費および運転コストの合計額において低減できること見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、熱交換器の熱源として廃液燃焼炉から発生する排ガスをまた被加熱物質として（メタ）アクリル酸エステルの製造工程から排出される有機物質を含む排水をそれぞれ熱交換器に供給し、前記排水に含まれる水分の一部を気化させて排水中の有機物を濃縮した後、有機物の濃縮された排水を一旦排水タンク１０７に貯蔵した後、前記燃焼炉で９００〜１０００℃で燃焼し、燃焼炉の下部に設けられた水封部の水中を通過させるかまたは水スプレー処理を行うことにより急冷させ、同ガス中に含まれる水蒸気の大半を液化するとともに、前記濃縮工程で気化した水蒸気を凝縮させて工場用水として使用することを特徴とする工場排水の処理方法である。以下、本発明についてさらに詳しく説明する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明における燃焼処理の対象としては、（メタ）アクリル酸とアルコールのエステル化以降の工程において発生するＣＯＤ濃度が高くかつアルカリ金属を含有する排水が好ましい。処理対象の排水のＣＯＤ濃度は、通常数千〜数万ｐｐｍである。ＣＯＤ濃度が低くまたアルカリ金属を含まない排水は、焼却より安価な活性汚泥法または湿式酸化法等の処理方法が適用可能であるのに対して、前記の排水は燃焼処理以外に適当な処理方法がないのが現状である。かかる排水の代表例としては、酸触媒を使用するエステル化反応の後に行う中和、水洗の工程で発生する硫酸ソーダ、アクリル酸ソーダを主な含有物とする排水が挙げられる。
勿論、上記中和、水洗工程で発生する排水以外に、他の工程で発生する廃液を含むものであっても本発明の対象となる。
【０００８】
以下、添付の図面を用いて本発明を説明する。
燃焼炉１０１としては、特に制限はなく目的に適うものであればいずれも使用できるが、水中燃焼装置等が好ましく使用できる。
焼却炉１０１における燃焼室の頂上から可燃性廃液および補助燃料を噴霧し、燃焼室の肩口から焼却すべき高ＣＯＤ濃度の排水を吹き込み、高温（９００〜１０００℃）で燃焼させる。可燃性廃液および高ＣＯＤ濃度の排水を燃焼室に噴霧する際に、噴霧を容易にするためにスチームまたは空気を使用してもよい。燃焼ガスは、燃焼炉の下部に設けられた水封部の水中を通過させるかまたは水スプレー処理を行うことにより急冷させ、同ガス中に含まれる水蒸気の大半を液化させる。そうすることにより燃焼ガスの量は格段に低減する。
また、燃焼ガスは、硫黄酸化物などの除去のために、燃焼炉内において水酸化ナトリウム水溶液等のアリカル水溶液と接触させる。図面では省略しているが、アリカル水溶液は燃焼炉下部の水封部に送られるが、燃焼処理される排水と混合して燃焼室に導入しても良い。
燃焼炉を出た燃焼ガスは、水分をほぼ飽和で含む１００℃に近いガスとなり、このガスは熱交換器１０２に導かれ、そこにおいて燃焼処理すべき排水（配管８から熱交換器１０２に導かれる）の濃縮のための熱源として使用される。
焼却炉の水封部の水はアルカリ水溶液になっており、その量は、上記の廃液および排水処理の運転を行う結果徐々に増えてくるが、増加分に見合う程度の量を抜き出し、中和後に、工場外に排出される。
【０００９】
熱交換器１０２としては、一般的な熱交換器例えば多管式熱交換器等が使用でき、ＣＯＤ濃度が数千〜数万ｐｐｍの排水を熱交換器の塔頂から下方向きに送り込み、濃縮された液を塔底の液層部に接続された配管９から抜き出し、該液層部の上部にある気相部から配管５により排水から発生した水蒸気を取り出す。処理対象の排水として前記中和、洗浄の工程で発生する排水を用いる場合、低沸点不純物の含有量が少ないために、配管５から取り出される水蒸気には不純物が少なく、以後蒸留等の操作を行わずに、工場用水として使用することができる。すなわち、上記水蒸気は、セパレーター１０５で液化物質を分離した後、コンデンサー１０６で凝縮させ工場用水として再使用する。
【００１０】
熱交換器における排水の濃縮率すなわち熱交換器に供給する排水量と配管９を経て液体のまま排出される排水量の割合は、塩や不純物が析出しない範囲で調整することが好ましく、処理排水がアクリル酸エステルの製造に際して使用される酸触媒の中和・水洗液を主体とする排水の場合には、通常２倍程度が上限である。
配管３を通って熱源として熱交換器に送られた燃焼排ガスは、上記排水の加熱のために熱を放出する。熱の放出により排ガス中の水分の多くは凝縮し、配管４を経て燃焼炉の水封部へ戻される。他方、熱交換器を通過した後も気体状の成分は、ベンチュリスクラバー１０３で粉塵などを除去された後、煙突１０４から放出される。
【００１１】
上記熱交換１０２によって濃縮された排水は燃焼炉１０１にて焼却されるが、燃焼温度を高温に維持するために可燃廃液、補助燃料および当該排水の燃焼炉への供給量は制御する必要がある。かかる制御のために、濃縮された排水は直接全量を燃焼炉に供給するのでなく、一旦排水タンク１０７に貯蔵することが必要である。
【００１２】
本発明においては、コンデンサー１０６で得られる水蒸気の凝縮水を（メタ）アクリル酸エステル製造の工場用水として使用するが、元の排水が（メタ）アクリル酸エステル製造工程における中和・水洗液を主体とする排水であるので、工程に悪影響を及ぼすことが無い点で、凝縮液を再び中和・水洗で使用することが好ましい。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、高ＣＯＤ濃度でかつアルカリ金属を含有する排水を、環境中に有害物質を放出することなくしかも低コストで処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、廃液燃焼炉１０１と排水濃縮用の熱交換器１０２を主体とする排水の燃焼工程を示すフローチャートである。なお、１〜９はいずれも配管を示す。

Claims (2)

1. 熱交換器の熱源として廃液燃焼炉から発生する排ガスをまた被加熱物質として（メタ）アクリル酸エステルの製造工程から排出される有機物質を含む排水をそれぞれ熱交換器に供給し、前記排水に含まれる水分の一部を気化させて排水中の有機物を濃縮した後、有機物の濃縮された排水を一旦排水タンクに貯蔵した後、前記燃焼炉で９００〜１０００℃で燃焼し、燃焼炉の下部に設けられた水封部の水中を通過させるかまたは水スプレー処理を行うことにより急冷させ、同ガス中に含まれる水蒸気の大半を液化するとともに、前記濃縮工程で気化した水蒸気を凝縮させて工場用水として再使用することを特徴とする工場排水の処理方法。
2. 請求項１に記載の工場排水の処理方法において得られる工場用水を（メタ）アクリル酸エステルの製造における酸触媒の中和および／または水洗工程で用いることを特徴とする（メタ）アクリル酸エステルの製造方法。

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