JP4220429B2 - Sulfuric acid equipment - Google Patents
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Description
本発明は、より一層の安全性の確保と生成された有害ガスの好適な処理とを図った硫酸装置に関する。 The present invention relates to a sulfuric acid apparatus that further ensures safety and suitably treats generated harmful gas.
従来、この種の技術には、数多くの発明が開示され、その内容も多岐に亘っている。 Conventionally, a number of inventions have been disclosed in this type of technology, and their contents are diverse.
例えば、特開2002−60208号公報に見られるように、硫酸の精製、回収の際、硫酸の沸騰液面を蒸留カラムの胴部を介して外部から光制御式液面センサで検知する一方、蒸留カラムの胴部の内径よりも小径のスリーブを設け、その胴壁に不純物の付着、析出の度合(失透の度合)をより一層少なくさせて蒸留カラムの寿命を長くすることを図った硫酸精製装置がある。 For example, as seen in JP-A-2002-60208, when purifying and recovering sulfuric acid, the boiling liquid level of sulfuric acid is detected from the outside through the body of the distillation column with a light-controlled liquid level sensor, Sulfuric acid is provided with a sleeve smaller in diameter than the inner diameter of the column of the distillation column, and the lifetime of the distillation column is increased by further reducing the degree of impurity adhesion and precipitation (degree of devitrification) on the cylinder wall. There is a purification device.
また、例えば、特開平6−80407号公報には、熱濃硫酸または10重量%までの発煙硫酸に接触する鍛造材または鋳造材からなるフィラーをNi15.5〜17.5重量%、Cr10〜12重量%、ケイ素5.7〜6.5重量%、炭素最高0.06重量%、Mn最高1.5重量%、リン最高0.03重量%、硫黄最高0.03重量%、チタン最高0.15無重量%、ジルコニウム最高0.8重量%、窒素最高0.2重量%、モリブデン最高0.3重量%および残部鉄からなるオーステナイト系合金で作製し、硫酸に基づく腐食を抑制する硫酸処理装置または製造方法が開示されている。
上述特開2002−60208号公報は、硫酸の精製の際、生成される硫酸の不純物の析出に伴う失透現象を抑制する技術であり、また上述特開平6−80407号公報は、熱濃硫酸または発煙硫酸に接する溶接フィラーの耐腐食性を高める技術であり、ともに構成機器の寿命をより長く維持させることを課題としているものの、生成される硫酸の不純物に伴う安全性のより一層の確保や好適な処理に対し触れていない。 The above Japanese Patent Laid-Open No. 2002-60208 is a technique for suppressing the devitrification phenomenon accompanying precipitation of sulfuric acid impurities generated during the purification of sulfuric acid, and the above Japanese Patent Laid-Open No. 6-80407 is a hot concentrated sulfuric acid. Or, it is a technology to improve the corrosion resistance of welding fillers that come into contact with fuming sulfuric acid, both of which are intended to maintain the life of the component equipment longer, but it is possible to further ensure safety associated with impurities of sulfuric acid produced No mention of suitable treatment.
一般に、この種の技術は、硫酸の精製の際、生成される有害ガスの現場作業員への健康面および環境汚染の観点からその安全対策および生成された不純物の処理が強く求められていた。 In general, this type of technology is strongly required to have safety measures and treatment of generated impurities from the viewpoint of health and environmental pollution of the harmful gas generated during the purification of sulfuric acid to field workers.
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、硫酸の精製中、生成された有害ガスを監視し、制御して、より一層の安全性の確保と、適切な処理とを図った硫酸装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on such a situation, and during the purification of sulfuric acid, the generated harmful gas is monitored and controlled to ensure further safety and appropriate processing. An object is to provide a sulfuric acid apparatus.
本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、器内に充填する硫酸溶液を加熱するヒータを収容し、器外に保温装置を設けた容器本体と、この容器本体に連接し、運転中に生成されるガスを冷却せしめる冷却系と、この冷却系に連接し、冷却せしめられたガスを浄化する排ガス処理系と、前記容器本体に硫酸溶液を供給する硫酸供給系と、前記容器本体の運転中に生成されるガスおよび硫酸溶液の状態量を検出し、検出した状態量に基づいて演算した演算信号を前記硫酸供給系および前記容器本体に設けたヒータに与える制御装置とを備え、前記ヒータは、電熱線の外側を同心的に囲い、硫酸検出センサを被着させた内層パイプと、この内層パイプの外側を同心的に囲う外層パイプとで構成したものである。 In order to achieve the above-mentioned object, a sulfuric acid apparatus according to the present invention contains a heater for heating a sulfuric acid solution to be filled in the container and is provided with a heat retaining device outside the container. A main body, a cooling system connected to the container main body for cooling the gas generated during operation, an exhaust gas treatment system connected to the cooling system for purifying the cooled gas, and a sulfuric acid solution in the container main body A sulfuric acid supply system for supplying gas, and a state quantity of a gas and a sulfuric acid solution generated during operation of the container body, and a calculation signal calculated based on the detected state quantity is sent to the sulfuric acid supply system and the container body A control device for supplying the heater, and the heater concentrically surrounds the outside of the heating wire and has a sulfuric acid detection sensor attached thereto, and an outer layer pipe that concentrically surrounds the outside of the inner layer pipe. in in what you have configured That.
また、本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項2に記載したように、の温度および充填する硫酸溶液の温度のそれぞれを検出する温度センサと、器内の圧力を検出する圧力センサと、運転中に生成される有害ガスおよび水素ガスのそれぞれを検出する有害ガス検出センサおよび水素ガス検出センサと、充填する硫酸の液面を検出する硫酸液面検出センサと、器内のガス圧が予め定められたガス圧を超えたとき器外に放出させる安全弁と、運転中に生成されたガスを冷却系に案内する圧力調整弁を備えたガス供給管と、器内に硫酸溶液を供給する硫酸供給管とのそれぞれを備えたものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the sulfuric acid apparatus according to the present invention includes a temperature sensor for detecting each of the temperature of the sulfuric acid solution and the temperature of the sulfuric acid solution to be filled, and the pressure in the vessel. A pressure sensor for detecting toxic gas, a toxic gas detection sensor and a hydrogen gas detection sensor for detecting toxic gas and hydrogen gas generated during operation, a sulfuric acid liquid level detection sensor for detecting the level of sulfuric acid to be filled, A gas supply pipe having a safety valve for releasing the gas when the gas pressure in the vessel exceeds a predetermined gas pressure, a pressure adjusting valve for guiding the gas generated during operation to the cooling system, And a sulfuric acid supply pipe for supplying a sulfuric acid solution to each other.
また、本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項3に記載したように、硫酸供給系は、硫酸溶液を貯蔵する硫酸貯蔵タンクと、制御装置からの演算信号によって制御され、前記硫酸貯蔵タンクからの硫酸溶液を容器本体の硫酸供給管に供給するポンプとで構成したものである。 Further, the sulfate apparatus according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 3, sulfuric acid supply system, a sulfuric acid storage tank for storing the sulfuric acid solution, the operation signal from the control device And a pump that controls the sulfuric acid solution from the sulfuric acid storage tank and supplies it to the sulfuric acid supply pipe of the container body.
また、本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項4に記載したように、冷却系は、容器本体内で生成され、硫酸供給管を介して供給されるガスを冷却せしめる空冷式冷却器と、この空冷式冷却器を出たガスを再び冷却せしめる冷却器とを備えたものである。 Further, the sulfate apparatus according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 4, the cooling system is generated in the container main body, the gas supplied via the sulfuric acid supply pipe An air-cooled cooler that cools and a cooler that cools the gas that has left the air-cooled cooler again are provided.
また、本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項5に記載したように、冷却器は、冷却媒供給装置を備えたものである。 Moreover, in order to achieve the above-mentioned object, the sulfuric acid device according to the present invention includes a cooling medium supply device as described in claim 5 .
また、本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項6に記載したように、排ガス処理系は、冷却系から供給されたガスを回収する回収タンクと、この回収タンクから供給される排ガスを浄化処理する洗浄装置とを備えたものである。
In order to achieve the above object, the sulfuric acid apparatus according to the present invention is characterized in that, as described in
また、本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項7に記載したように、温度センサは、熱電対線の外側を同心的に囲い、硫酸検出センサを被着させた内層パイプと、この内層パイプの外側を同心的に囲う外層パイプとで構成したものである。
Further, sulfuric apparatus according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in
また、本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項8に記載したように、容器本体は、外側に有害ガス検出センサおよび水素ガス検出センサを備えたものである。
Moreover, in order to achieve the above-mentioned object, the sulfuric acid apparatus according to the present invention has a container main body provided with a harmful gas detection sensor and a hydrogen gas detection sensor on the outside as described in
また、本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項9に記載したように、排ガス処理系は、有害ガス検出センサおよび水素ガス検出センサを備えたものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the sulfuric acid apparatus according to the present invention includes a harmful gas detection sensor and a hydrogen gas detection sensor as described in claim 9 .
また、本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項10に記載したように、ヒータの内層パイプおよび外層パイプは、ともに石英またはセラミックス材であることを特徴とするものである。
Further, the sulfate apparatus according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in
また、本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項11に記載したように、温度センサの内層パイプおよび外層パイプは、ともに石英またはセラミックス材であることを特徴とするものである。
Further, sulfuric apparatus according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in
また、本発明に係る硫酸装置は、上述の目的を達成するために、請求項12に記載したように、温度センサは、容器本体内の少なくとも硫酸溶液内、硫酸溶液自由表面および前記容器本体内の空間のそれぞれの位置に設けたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the sulfuric acid apparatus according to the present invention is characterized in that, as described in
本発明に係る硫酸装置は、硫酸溶液を充填する容器本体の運転中に生成されるガスを効率的に処理する手段と、容器本体内の温度、圧力、硫酸溶液液面の状態量を監視制御する手段とを備えたので、より一層の安全性を確保することができる。 The sulfuric acid apparatus according to the present invention monitors and controls the means for efficiently treating the gas generated during operation of the container body filled with the sulfuric acid solution, and the temperature, pressure, and state quantity of the sulfuric acid solution liquid level in the container body. Therefore, further safety can be ensured.
以下、本発明に係る硫酸装置の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。 Embodiments of a sulfuric acid apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings and the reference numerals attached to the drawings.
図1は、本発明に係る硫酸装置の第1実施形態を示す概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing a first embodiment of a sulfuric acid apparatus according to the present invention.
全体を符号1で示す硫酸装置は、充填した濃度1ppm〜99.9%の硫酸を温度300℃〜450℃まで沸騰させる容器本体2を囲う保温装置3と、容器本体2に配管6,6を介装して順次連接する冷却系7および排ガス処理系8と、容器本体2に硫酸溶液供給配管5を介して硫酸溶液を供給する硫酸供給系4を備えて構成されている。
The sulfuric acid device generally indicated by reference numeral 1 includes a heat retaining device 3 that surrounds a
また、硫酸装置1は、容器本体2内の温度、圧力等の状態量を検出し、検出信号を基に演算し、この演算信号をケーブル線11,12を介して硫酸供給系4等に与えて制御する制御装置10を備えている。
Further, the sulfuric acid device 1 detects state quantities such as temperature and pressure in the
これら各構成要素のうち、容器本体2は、図2に示すように、充填する硫酸を加熱するヒータ21のケーブル線22を、図1に示した制御装置10のケーブル線11に接続させる接続端23、容器2内の温度や硫酸の温度を検出し、複数の所定水位位置に配設される温度センサ24を装着させる温度センサ装着端25、器内の圧力を検出する圧力センサ26を装着させる圧力センサ装着端27、例えばSO2ガス等の有害ガスを検出する有害ガス検出センサ28を装着させる有害ガス検出センサ装着端29、水素ガスを検出する水素ガス検出センサ30を装着させる水素ガス検出センサ装着端31をそれぞれ備えている。
Among these components, as shown in FIG. 2, the
また、容器本体2は、硫酸液面を検出する硫酸液面検出センサ32を装着させる硫酸液面検出センサ装着端33、器内ガスが予め定められた圧力を超えたとき、器外に放出させる安全弁34、圧力調整弁36を備え、器内で気化した硫酸ガス、水素ガスおよび水蒸気等のガスを配管6、圧力調整弁36を介して図1に示した冷却系7に案内するガス供給管35、硫酸溶液を器内に供給する硫酸供給管37を備えている。
In addition, the
また、容器本体2は、圧力100気圧に抗し、かつ耐濃硫酸性に優れた、例えば石英またはセラミックス材、金、白金等の貴金属および貴金属を含めた合金で作製される。
The
一方、容器本体2に収容するヒータ21は、硫酸溶液を直接加熱させるタイプであり、図3に示すように、電熱線40を同心的に囲い、外側表面に硫酸検出センサ43を被着させ、例えば石英またはセラミックス材で作製された内層パイプ41と、この内層パイプ41を同心的に囲い、例えば石英またはセラミックス材で作製された外層パイプ42と、硫酸検出センサ43および電熱線40のそれぞれを、図2に示したケーブル線22に接続させるリード線44,45とを備えている。
On the other hand, the
このような構成を備えたヒータ21は、外層パイプ42が損傷し、硫酸が侵入したことを硫酸検出センサ43が検出したとき、図1に示した制御装置10からの指令によってケーブル線22、リード線44を介して電熱線40に流れる電流を遮断させる。
In the
また、硫酸供給系4は、図4に示すように、硫酸貯蔵タンク50に配管52を介して接続させるポンプ51と、このポンプ51を図2に示した硫酸供給管37に接続させるバルブ53と、このポンプ51に図1に示した制御装置10からのON,OFF指令を与えるケーブル線12とを備えている。
Further, as shown in FIG. 4, the sulfuric acid supply system 4 includes a
また、冷却系7は、図5に示すように、配管6に接続させ、容器本体側から順に空冷式冷却器60、水冷または油冷の冷却器61を直列に配置させるとともに、冷却器61に接続させる冷媒供給装置62を備え、発煙または気化した硫酸ガスを空冷式冷却器60で冷却させ、さらに、冷却供給装置62から冷却器61に供給する冷媒で冷却させて回収する構成になっている。なお、発煙または気化した硫酸ガスに接する構成部品は、耐硫酸性に優れた、例えば石英またはセラミックス材や、金、白金等の貴金属等の合金で作製される。
In addition, as shown in FIG. 5, the
また、排ガス処理系8は、図6に示すように、配管6を介して冷却系7から供給される液体硫酸を回収する回収タンク70と、この回収タンク70の下流側に配置され、配管72を介して回収タンク70から供給される、例えばSO2等の排ガスを洗浄処理する洗浄装置71と、洗浄装置71で浄化した排ガスを外部に放出させる排ガス出口管9とを備えている。なお、排ガスを浄化する洗浄液は、水またはアルカリ性溶液が使用される。
Further, as shown in FIG. 6, the exhaust
他方、容器本体2に充填する硫酸の温度を検出する温度センサ24は、図7に示すように、熱電対線80を同心的に囲い、耐濃硫酸に優れた、例えば石英またはセラミックス材等で作製され、外表面に硫酸検出センサ83を被着させた内層パイプ81と、この内層パイプ81を同心的に囲い、例えば石英またはセラミックス材等で作製された外層パイプ82と、硫酸検出センサ83および熱電対線80のそれぞれを図2に示したケーブル線22に接続させるリード線84,85を備えている。
On the other hand, as shown in FIG. 7, the
このような構成を備えた温度センサ24は、外層パイプ82が損傷し、硫酸が侵入したことを硫酸検出センサ83が検出したとき、図1で示した制御装置10からの指令によってケーブル線22、リード線84を介して熱電対線80に流れる電流を遮断させる。
When the
また、温度センサ24は、容器本体2内の少なくとも3箇所以上、例えば硫酸溶液の温度、硫酸溶液の液面温度、液面から1mm〜10cm離れた位置の温度を検出できるようにしている。
The
このように、本実施形態は、充填する硫酸溶液を加熱するヒータを収容する容器本体50外側に保温装置3を設けるとともに、容器本体2の頭部側に硫酸供給系4、冷却系7および排ガス処理系8のそれぞれを設ける一方、器内の、例えば温度、圧力、硫酸溶液温度、有害ガス、水素ガス等の状態量を検出し、検出した状態量信号に基づいて演算し、演算信号をヒータ21および硫酸供給系4に与えて制御する制御装置10を設けたので、器内に生成される不純物の適正な管理の下、より一層の安全性を確保することができ、不純物の適切な処理を行なうことができる。
As described above, in the present embodiment, the heat retaining device 3 is provided outside the container
図8は、本発明に係る硫酸装置の第2実施形態を示す概念図である。 FIG. 8 is a conceptual diagram showing a second embodiment of the sulfuric acid apparatus according to the present invention.
本実施形態は、硫酸装置1における容器本体2の外側と排ガス処理系8の外側とのそれぞれに有害ガス検出センサ28と水素ガス検出センサ30を設けたものである。
In the present embodiment, a harmful
このように、本実施形態は、器内に設けた各種のセンサと、容器本体2の外側と排ガス処理系8の外側とのそれぞれに設けた有害ガス検出センサ28および水素ガス検出センサ30とで容器本体2の運転中に生成されるガスを監視するので、容器本体2および排ガス処理系8のより一層の安全性を確保することができる。
As described above, this embodiment includes various sensors provided in the vessel, and the harmful
図9は、本発明に係る硫酸装置の第3実施形態を示す概念図である。 FIG. 9 is a conceptual diagram showing a third embodiment of the sulfuric acid apparatus according to the present invention.
本実施形態は、硫酸装置1における容器本体2の硫酸溶液に、例えば半導体、超電導、発電機、耐熱コーティング部品に適用する材料を試験片90として硫酸溶液に浸漬させたものである。
In the present embodiment, a material applied to, for example, a semiconductor, a superconductor, a generator, and a heat-resistant coating component is immersed in a sulfuric acid solution as a
このように、本実施形態は、容器本体2の硫酸溶液に、例えば半導体に適用する材料としての試験片90を浸漬させる構成にしたので、硫酸の精製と相俟って試験片90のデータ収集に有効である。
As described above, in the present embodiment, the
1 硫酸装置
2 容器本体
3 保温装置
4 硫酸供給系
5 硫酸溶液供給配管
6 配管
7 冷却系
8 排ガス処理系
9 排ガス出口管
10 制御装置
11,12 ケーブル線
21 ヒータ
22 ケーブル線
23 接続端
24 温度センサ
25 温度センサ装着端
26 圧力センサ
27 圧力センサ装着端
28 有害ガス検出センサ
29 有害ガス検出センサ装着端
30 水素ガス検出センサ
31 水素ガス検出センサ装着端
32 硫酸液面検出センサ
33 硫酸液面検出センサ装着端
34 安全弁
35 ガス供給管
36 圧力調整弁
37 硫酸供給管
40 電熱線
41 内層パイプ
42 外層パイプ
43 硫酸検出センサ
44,45 リード線
50 硫酸貯蔵タンク
51 ポンプ
52 配管
53 バルブ
60 空冷式冷却器
61 冷却器
62 冷媒供給装置
70 回収タンク
71 洗浄装置
72 配管
80 熱電対線
81 内層パイプ
82 外層パイプ
83 硫酸検出センサ
84,85 リード線
90 試験片
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