JP3926081B2 - アクリロニトリルの回収方法と回収装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクリロニトリルの回収方法と回収装置に関し、詳しくは、低温プラズマ放電技術を用いることにより回収効率を高めたアクリロニトリルの回収方法と回収装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクリロニトリルは、合成繊維、ＮＢＲなどの合成ゴム、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、塗料、その他の有機合成原料として多用されている。その一方で、アクリロニトリルは人体に有害であり、その取り扱い、特に排出には十分な注意が必要とされている。
【０００３】
一般にアクリロニトリルは、プロピレン、アンモニア、酸素（空気）を原料ガスとして用いて、これらを反応塔内において高温で反応させ、更に中和塔に送られてここで硫酸と反応させ、未反応のアンモニアは硫酸アンモニウム水溶液として除去され、その後、ストリッパー、シアン化水素分離塔を経て、更に水中に投入されて抽出蒸留塔に送給され、以後複数の分離回収塔を経てから精製されて得られる。
【０００４】
この場合、アクリロニトリルの精製回収は、これを含む被処理ガス中のアクリロニトリル濃度をできる限り高くすることが、後工程による回収効率を高めることになると共に、最終的に排出される排ガス中のアクリロニトリルを極力減らすことができるので重要である。排ガス中のアクリロニトリルは、これが有害であるため確実な除去が要請されている。
【０００５】
このような事情に鑑みて、アクリロニトリルを含む被処理ガスを、特定成分を添加した水に接触させてアクリロニトリルを吸収させ、被処理ガス中からアクリロニトリルの回収効率を上げる方法が提案されている（例えば、特開平１１−１９９５６０号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この方法は被処理ガス中のアクリロニトリルを水に吸収させる際に、特定成分の作用により水中へのアクリロニトリルの溶解を促進することによって回収するものであるため、回収率を高めるのに限界があるのみならず、他の成分はそのまま残留することになり、後工程では依然として複雑で大掛かりな蒸留精製設備を要するなど、設備コスト的に未だ改良の余地がある。
【０００７】
そこで、かかる従来技術の有する問題点に鑑みて、本発明者らは鋭意研究した結果、低温プラズマ放電技術を用いることにより、被処理ガス中に含まれるアクリロニトリル以外の有機ガス成分を効果的に分解処理できることを見出し、被処理ガス中からアクリロニトリルを効果的に回収する発明を完成した。この発明によると、他の有機成分などは分解され処理し易い成分に変化するので、後処理工程に多大な設備を要することなく、より低い設備コストで効率よくアクリロニトリルを回収可能なアクリロニトリルの回収方法と回収装置を提供可能となる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明に係るアクリロニトリルの回収方法の特徴構成は、アクリロニトリルを含む被処理ガス中に低温プラズマ放電することにより、アクリロニトリル以外の成分を分解し、分解後の被処理ガスを回収することにある。
【０００９】
この構成によれば、アクリロニトリルその他の種々の成分を含む被処理ガスに低温プラズマ放電処理することにより、アクリロニトリル以外の他の有機成分などは分解され処理し易い成分に変化するので、後処理工程に多大な設備を要することなく、より低い設備コストで効率よくアクリロニトリルを回収可能となる。かかる現象は、アクリロニトリルがその構造にＮ≡Ｃを有しており、低温プラズマ放電によっても比較的安定であるのに対して、そのような強固な結合を有していない他の有機成分などは分解され易いことによるものと考えられる。
【００１０】
もっとも、低温プラズマ放電によるアクリロニトリル以外の成分の分解は、その全ての成分を完全に分解する必要は必ずしもなく、できるだけ分解することで足りる。それによっても、分解後の被処理ガス中のアクリロニトリルを回収する効率は確実に向上するからである。尚、被処理ガス中の成分としては、ガス状のみならず、ミスト状など種々の形態をなす成分も含まれる。
【００１１】
その結果、本発明によれば、後処理工程に多大な設備を要することなく、より低い設備コストで効率よくアクリロニトリルを回収可能なアクリロニトリルの回収方法を提供できた。
【００１２】
低温プラズマ放電するに先立って、前記被処理ガスを調湿処理することが好ましい。
【００１３】
被処理ガス中に水分が存在していると、低温プラズマ放電による分解効果が阻害されるので、被処理ガス中の水分を加熱するなどして調湿処理を行うことにより、顕著な処理効果をあげることができるので都合がよい。
【００１４】
前記被処理ガス中に低温プラズマ放電した後、再度低温プラズマ放電することが好ましい。
【００１５】
このように構成すると、被処理ガスに対する低温プラズマ放電による処理を一層促進させ、アクリロニトリルの回収効率を向上できて都合がよい。その場合、低温プラズマ放電による処理後の被処理ガス流路の途中に分析装置を接続しておき、処理後の成分をモニターした結果に基づいて行ってもよいし、定期的に処理後の成分をサンプリングした結果に基づいて行うようにしてもよい。
【００１６】
更に、本発明にかかるアクリロニトリルの回収装置の特徴構成は、被処理ガス導入口と、導入された被処理ガス中の成分を低温プラズマ放電して分解する放電反応室と、処理済ガスを排出する排出口とを設けた低温プラズマ放電装置を備えることにある。
【００１７】
この構成によれば、低温プラズマ放電装置により被処理ガス中に含まれるアクリロニトリル以外の他の有機成分などは分解され処理し易い成分に変化するので、後処理工程に多大な設備を要することなく、より低い設備コストで効率よくアクリロニトリルを回収可能なアクリロニトリル回収装置を提供できる。
【００１８】
前記被処理ガス導入口の前に、前記被処理ガスを調湿可能な調湿装置が接続されていることが好ましい。
【００１９】
低温プラズマ放電による分解効果を阻害する、被処理ガスの湿度を確実に減少させて、低温プラズマ放電による分解効果を高く維持できて都合がよいからである。調湿装置としては、被処理ガスの温度を５〜１０℃程度上昇可能なヒータ装置などを挙げることができる。
【００２０】
前記被処理ガス中の成分に低温プラズマ放電した後、再度低温プラズマ放電するため、前記排出口から前記被処理ガス導入口へ被処理ガスを送給する復帰手段を備えることが好ましい。
【００２１】
このように構成されていると、被処理ガスに対する低温プラズマ放電による処理を一層促進させ、アクリロニトリルの回収効率を向上できて都合がよい。復帰手段としては、低温プラズマ放電装置の排出口から導入口へと接続する配管などを挙げることができる。この配管の途中に、被処理ガスを送給するための送風装置あるいは経路変更手段であるバルブ等を設けてもよいし、被処理ガスの分析装置を排出口近傍に設けるようにして、その結果に基づき分解不十分な被処理ガスを復帰させるようにしてもよい。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明に係るアクリロニトリルの回収方法に用いる回収装置の概略構成を示す。このアクリロニトリル回収装置Ａは、アクリロニトリルを含む被処理ガス導入口１と、この被処理ガスを調湿する調湿装置２であるヒータ装置と、このヒータ装置２により加熱され除湿された被処理ガスに放電してアクリロニトリル以外の成分を分解する高圧放電反応器３と、放電され分解処理された被処理ガスを排出する排出口４と、この排出口４から排出された被処理ガス（高濃度アクリロニトリルガス）を後工程に送給する送風機５とからなっている。
【００２３】
ヒータ装置２は、被処理ガスの温度にもよるが、アクリロニトリルの精製工程では、一般に１００〜１３０℃であるため、これを１０５〜１４０℃程度に加熱することにより被処理ガス中の湿度を低減する。
【００２４】
高圧放電反応器３は、放電反応部３ａと触媒部３ｂとを備えて構成されている。放電反応部３ａは、有機性絶縁層または高純度アルミナ絶縁層などを挟んで設けられた線状放電極と面状誘導電極との間に交流電圧を印加可能になっていて、交流電圧を印加することにより線状放電極の側縁から絶縁層の表面に沿って多数のストリーマ状の交流沿面放電を発生されるようになっている。高圧放電反応器３に導入された被処理ガス中に含まれる成分の内、その分離または解離エネルギーが放電エネルギーより小さい成分は分解され、更に、被処理ガスは次の触媒部３ｂに送給されて酸化分解を促進される。残留オゾンが存在する場合も、触媒部３ｂにより分解される。尚、アクリロニトリル以外の成分の分解処理が不十分な場合には、放電反応部３ａの周波数その他の放電条件を適宜変更することにより行えばよい。
【００２５】
触媒部３ｂは、種々の触媒を適用できるが、例えば活性炭をベースとしてシリカアルミナ混合体からなる触媒などを好適に使用できる。形状は、特に限定されず、粒状、ペレット状、ハニカム状など、いずれの形状のものも使用できる。
【００２６】
分解処理された被処理ガスは、高圧放電反応器３の排出口４より排出され、濃度を高められたアクリロニトリルは送風機５によりアクリロニトリル濃縮塔７、精留塔８に向けて送給され、アクリロニトリルの分離回収が効率良く行われるようになる。このように、被処理ガスを放電処理し分解することによって、アクリロニトリル以外の成分を後工程の分離回収塔において水に溶解し易くできる。
【００２７】
尚、被処理ガス中の成分を高圧放電反応器３によって放電処理し分解した後、再度放電処理するため、排出口４から被処理ガス導入口１へ被処理ガスを送給する復帰手段６である配管を備えていることが好ましい。高圧放電反応器３による分解処理の度合を一層高めることができるからである。この配管途中に、被処理ガスを送給するための送風装置あるいは経路変更手段であるバルブ等を設けてもよいし、被処理ガスの分析装置を排出口４近傍に設けるようにして、その結果に基づき分解不十分な被処理ガスを復帰させるようにしてもよい。
【００２８】
【実施例】
樹脂製造ラインから排出された流量５００Ｌ／ｍｉｎの被処理ガスを、ヒータ装置２に導入して１０５〜１４０℃に加熱しつつ除湿し、この除湿された被処理ガスを高圧放電反応器３に導入して放電処理した。放電処理は、沿面放電装置を用いて放電電圧５〜１５ｋＶ、周波数５〜５０ｋＨｚの放電条件下にて行い、その後、触媒部３ｂを通過させることにより被処理ガスを更に酸化分解した。この場合、放電処理前後における被処理ガスの組成をＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフ質量分析計）にて分析した。その結果を、表１および図２に示す。図１中の数字は表１のＮｏ．と対応する。又、図２の縦軸は強度（任意目盛）であり、横軸はＲ．Ｔｉｍｅ（リテンションタイム）を表す。
【００２９】
表１および図２より、導入された被処理ガスにはアクリロニトリル以外に種々の有機ガス成分が存在していたにも関わらず、高圧放電反応器による処理によって、アクリロニトリル以外の各種有機ガス成分はほとんど分解されており、以後の工程におけるアクリロニトリルの回収効率を高くできることがわかる。
【００３０】
【表１】

〔別実施の形態〕
（１） 上記実施形態では、低温プラズマ放電を沿面放電により行う例を示したが、これに代えて、バリア放電、パックトヘッド式放電、パルス放電などにより行ってもよい。
【００３１】
（２） 上記実施形態のアクリロニトリル回収装置を複数個直列あるいは並列に設置してもよく、その個数、能力の大小は特に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアクリロニトリルの回収方法に用いる回収装置の一実施例を示す概略構成図
【図２】図１の回収装置を用いて被処理ガスを処理した分析結果を示すグラフ
【符号の説明】
１ 被処理ガス導入口
３ 低温プラズマ装置
４ 排出口
６ 復帰手段

Claims (6)

1. アクリロニトリルを含む被処理ガス中に低温プラズマ放電することにより、アクリロニトリル以外の成分を分解し、分解後の被処理ガスを回収するアクリロニトリルの回収方法。
2. 低温プラズマ放電するに先立って、前記被処理ガスを調湿処理する請求項１のアクリロニトリルの回収方法。
3. 前記被処理ガス中に低温プラズマ放電した後、再度低温プラズマ放電する請求項１又は２のアクリロニトリルの回収方法。
4. 被処理ガス導入口と、導入された被処理ガス中の成分を低温プラズマ放電して分解する放電反応室と、処理済ガスを排出する排出口とを設けた低温プラズマ放電装置を備えるアクリロニトリルの回収装置。
5. 前記被処理ガス導入口の前に、前記被処理ガスを調湿可能な調湿装置が接続されている請求項４のアクリロニトリルの回収装置。
6. 前記被処理ガス中の成分に低温プラズマ放電した後、再度低温プラズマ放電するため、前記排出口から前記被処理ガス導入口へ被処理ガスを送給する復帰手段を備える請求項４又は５のアクリロニトリルの回収装置。

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