JP4137052B2 - ハロゲン化合物水溶液、酸性水溶液または酸性ガスの処理方法及びその装置 - Google Patents
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これらの物質を分解して処理する場合は、これらの物質がフッ素、塩素等のハロゲンや、硫黄を含むため、分解ガスとしてフッ化水素(HF)、塩化水素(HCl)等のハロゲン化合物や酸化硫黄(SOX)や硫酸ミスト等の酸性ガスが発生し、これらを処理する過程でハロゲン化合物水溶液や酸性水溶液が発生する。この有毒なハロゲン化合物、酸性水溶液または酸性ガスを処理して無害化する技術が注目されている。
しかしながら、この分解ガスを直接水酸化カルシュウム(Ca(OH)2)の水溶液又は懸濁液に導入すると、水酸化カルシュウム(Ca(OH)2)の溶解度が低いため、分解ガス中のフッ化水素(HF)の反応処理速度が低く、さらに分解ガス中には炭酸ガス(CO2)が含まれるため、炭酸カルシュウム(CaCO3)やフッ化カルシュウム(CaF2)が生成して、装置中のパイプの壁等に析出してパイプが詰まってしまったり、ポンプに異常負荷がかかったりする場合があった。
また、水溶液に不純物が溶解したまま残留するので、純度の高いカルシュウム化合物を得ることができる。
また、水溶液に不純物が溶解したまま残留するので、純度の高いカルシュウム化合物を得ることができる装置である。
まず、フッ素を含む有機ハロゲン化合物を分解して得られるフッ化水素(HF)を含有するガスの処理について図1に基づき説明する。
さらに後述する沈殿槽20と反応槽10とを連結する第1供給管41と第2供給管42が取付けられている。
HF+NaCl→NaF+HCl・・(1)
これは、塩化ナトリウム(NaCl)の水溶液の濃度が高く、0.001mol/l〜6.0mol/lの範囲であり、またフッ化ナトリウム(NaF)が塩化ナトリウム(NaCl)より溶解度が低いため、反応が(1)式の右辺に進むからである。
上記反応(1)において消費された塩化ナトリウム(NaCl)は、後述する沈殿槽20で生成する塩化ナトリウム(NaCl)が水溶液となって、第1ポンプ41aにより第1供給管41を経由して供給されるとともに、塩化ナトリウム供給管12から供給され、沈殿槽20内の塩化ナトリウム(NaCl)の濃度は一定水準に保つことができる。
pHをコントロールするため、水酸化ナトリウム(NaOH)の水溶液を水酸化ナトリウム供給管12aから反応槽10に供給する。
水酸化ナトリウム(NaOH)の水溶液は、フッ化水素(HF)とは次のように反応する。
NaOH+HF→NaF+H2O・・(2)
このフッ化ナトリウム(NaF)は上記反応(1)で生成したフッ化ナトリウム(NaF)とともに第2供給管42を経由して沈殿槽20に送られる。
後述するように、沈殿槽20から第2ポンプ42aにより第2供給管42経由で供給される塩化ナトリウム(NaCl)の水溶液は、沈殿槽20で塩化カルシュウム(CaCl2)が全てフッ化カルシュウム(CaF2)として沈殿するため、塩化カルシュウム(CaCl2)を含まないからである。
塩化水素(HCl)は、塩化ナトリウム(NaCl)の水溶液中に溶解するとともに、上記反応(1)で生成した塩化水素(HCl)とともに沈殿槽20に送られる。
なお、炭酸ガス(CO2)を含まない処理ガス又は処理液については、この反応槽を省略することができる。
沈殿槽20は反応槽10とは前述の通り第1供給管41と第2供給管42とで連結されており、後述する溶解槽30とは第3供給管43と第4供給管44とで連結されている。
上記反応(1)と(2)で生成したフッ化ナトリウム(NaF)が塩化カルシュウム(CaCl2)の水溶液に供給されると次の反応が生じる。
2NaF+CaCl2→2NaCl+CaF2・・(3)
さらに、第2供給管42から送られた水溶液には、未反応のフッ化水素(HF)が残留しており、このフッ化水素(HF)と塩化カルシュウム(CaCl2)の水溶液の反応は次の通りである。
2HF+CaCl2→2HCl+CaF2・・(4)
このとき塩化カルシュウム(CaCl2)の水溶液の濃度は6.0mol/l〜0.001mol/lの範囲であり、フッ化水素(HF)は0、001mol/l〜6.0mol/l範囲であるため反応は右辺に進行する。
このとき沈殿を完全にさせるために排出管21の出口に沈殿用の水槽または遠心分離機を設けても良い。
上述のようにフッ化ナトリウム(NaF)を十分に沈殿槽20に送り、沈殿槽20で塩化カルシュウム(CaCl2)を完全にフッ化カルシュウム(CaF2)として沈殿させた後に、沈殿槽20の塩化ナトリウム(NaCl)を含んだ水溶液を第1ポンプ41aにより第1供給管41を経由して反応槽10へ送水する。
ここで、沈殿槽20にフッ化ナトリウム(NaF)やフッ化水素(HF)が少し残留しているようにする場合は、図2に示すように、沈殿槽20と溶解槽30の間に混合槽50を設けてもよい。この場合には、沈殿槽20のフッ化ナトリウム(NaF)やフッ化水素(NaH)を含んだ水溶液は混合槽50に送水される。そして塩化カルシュウム(CaCl2)を含んだ水溶液を溶解槽30から第4供給管44と第6供給管46を経由して混合槽50へ送水される。そのため混合槽50で完全にフッ化ナトリウム(NaF)やフッ化水素(HF)はフッ化カルシュウム(CaF2)となって沈殿する。
混合槽50におけるフッ化ナトリウム(NaF)やフッ化水素(HF)が完全に除去された塩化ナトリウム(NaCl)と塩化水素(HCl)を含んだ水溶液は、第5ポンプにより第5供給管45を経由して溶解槽30に送水される。
一方混合槽50の水溶液は塩化カルシュウム(CaCl2)の濃度が低下して、第6ポンプ46aにより第6供給管46と第7供給管47を経由して沈殿槽20に送水される。
フッ化カルシュウム(CaF2)の沈殿は、フロンの燃焼時に生じた不純物が水溶液中に残留するため、純度が高く、有用性が高い。
反応(3)で生成する塩化ナトリウム(NaCl)は前述の通り第1供給管41を経由して反応槽10に送水される。これにより塩化ナトリウム(NaCl)は反応槽10と沈殿槽20の間で循環する。
反応後生成した塩化水素(HCl)は、後述の通り溶解槽30に循環して塩化カルシュウム(CaCl2)を生成させる。
固体保持室32には、水酸化カルシュウム(Ca(OH)2)または炭酸カルシュウム(CaCO3)からなる塊状物または粒状物を収納している。この水酸化カルシュウム(Ca(OH)2)または炭酸カルシュウム(CaCO3)からなる塊状物または粒状物に塩化水素(HCl)を含む水溶液が散布されるため、次の反応が起こる。
2HCl+Ca(OH)2→CaCl2+2H2O・・(5)
2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2・・(6)
また、水溶液中に含まれる塩化ナトリウム(NaCl)は水酸化カルシュウム(Ca(OH)2)と次のように反応して塩化カルシュウム(CaCl2)を生成する。
2NaCl+Ca(OH)2→CaCl2+2NaOH・・(7)
このようにして、水に溶けにくい水酸化カルシュウム(Ca(OH)2)または炭酸カルシュウム(CaCO3)から水に溶けやすい塩化カルシュウム(CaCl2)を生成させて、沈殿槽20に循環的に送ることができるため、効率的である。また、塊状物または粒状物の水酸化カルシュウム(Ca(OH)2)または炭酸カルシュウム(CaCO3)を使用するため、長期間水酸化カルシュウム(Ca(OH)2)または炭酸カルシュウム(CaCO3)を補給することなく塩化カルシュウム(CaCl2)を得ることができる。
20 沈殿槽
30 溶解槽
50 混合槽
Claims (2)
- 水酸化カルシュウム(Ca(OH)2)または炭酸カルシュウム(CaCO3)からなる塊状物または粒状物を収納する溶解槽に塩化水素(HCl)を含む水溶液を導入し、該水溶液を上記溶解槽中で反応させ塩化水素(HCl)を含む水溶液を塩化カルシュウム(CaCl2)を含む水溶液に変換し、該変換された塩化カルシュウム(CaCl2)を含む水溶液が供給される沈殿槽に、ハロゲン化合物水溶液、酸性水溶液または酸性ガスを導入し、該ハロゲン化合物水溶液、酸性水溶液または酸性ガスを難溶性カルシュウム化合物として沈殿させて取出し、沈殿後の上記沈殿槽の塩化水素(HCl)を含む水溶液を上記溶解槽に導入し、塩化カルシュウム(CaCl2)を含む水溶液に変換し、再度上記沈殿槽に循環させることを特徴とするハロゲン化合物水溶液、酸性水溶液または酸性ガスの処理方法。
- ハロゲン化合物水溶液、酸性水溶液または酸性ガスの処理装置において、
ハロゲン化合物水溶液、酸性ガスまたは酸性水溶液を塩化カルシュウム(CaCl2)を含む水溶液中に導入し、該ハロゲン化合物水溶液、酸性水溶液または酸性ガスを難溶性カルシュウム化合物として沈殿させて取出す沈殿槽と、水酸化カルシュウム(Ca(OH)2)または炭酸カルシュウム(CaCO3)からなる塊状物または粒状物を収納した溶解槽を有し、該溶解槽に塩化水素(HCl)を含む水溶液を散布し、上記溶解槽において上記塩化水素(HCl)を含む水溶液を水酸化カルシュウム(Ca(OH)2)または炭酸カルシュウム(CaCO3)からなる塊状物または粒状物と反応させて上記水溶液中の塩化水素(HCl)を塩化カルシュウム(CaCl2)に変換させ、上記沈殿槽に導入し、沈殿後の上記沈殿槽の塩化水素(HCl)を含む水溶液を上記溶解槽に導入し、塩化カルシュウム(CaCl2)を含む水溶液に変換し、再度上記沈殿槽に循環させることを特徴とするハロゲン化合物水溶液、酸性水溶液または酸性ガスの処理装置。
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