JP4481642B2 - ガラス製造用バッチ材料の調製方法 - Google Patents
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Description
(i)上記アルカリ金属および/またはアルカリ土類金属および/または希土類の上記ハロゲン化物、特に塩化物をその対応する硫酸塩に転換する転換反応(1)。および
(ii)上記硫酸塩をシリカと共にその対応するケイ酸塩に転換する転換反応(2)。この転換に必要な熱の補給の少なくとも一部は1または複数台のサブマージバーナーを用いた燃焼反応(3)によって賄われる。
本発明によるこの方法はまた、反応(2)によるステップ(ii)のみを含むこともできる。
(i)2NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2HCl
(ii)Na2SO4 + xSiO2 → (SiO2)x-Na2O + SO2/SO3
この第二反応についてはxの値を変えることができ、一例では特にx = 2である。
(a)炭酸ナトリウムをケイ酸ナトリウムで完全にまたは部分的に置換するガラス窯炉においてCO2の放出が低減すること(これらの炉は脱炭酸塩化反応が少ないかまたは無いのでエネルギー消費が少ない)。
(b)始発ハロゲン化物のハロゲンの利益、特にそれが塩化物の場合はHClの形態であること。
(c)製造される副産物H2SO4を再利用して、プロセスをフィードバックプロセスに変える可能性があること。
(d)イオウベースの誘導体を燃料として利用する可能性があること。
本発明による2つの実施例は両方とも、図1に示す実施方法に従って塩化ナトリウムと硫酸からのケイ酸ナトリウムの製造に関する。
2 NaCl + H2SO4 → Na2SO4 + 2 HCl
量(単位モル) 2 x 5489 5489 5489 2 x 5489
量(単位kg) 642 538 779 401
このステップはマンハイム式炉中で周知の方法で行う。
Na2SO4 + 2 SiO2 → Na2O-(SiO2)2 + SO2/SO3
量(単位モル) 5489 2 x 5489 5489 5489
量(単位kg) 779 660 1000
この合成は、国際公開第00/46161号の記載のようにサブマージバーナー火炉中で行う。
一般式CHxの炭素ベースの鎖とイオウとを含有する燃料について燃焼反応は、
(3)CHx + (1 + x/4) O2 → CO2 + x/2 H2O
S + O2 → SO2
燃料のイオウ含有量に応じて燃焼反応では、より多量のまたはより少量のSO2が煙の中に放出され、それがケイ酸塩の合成自体により生成されるSOxに加わることになる。燃焼により生成されるSO2のモル数は「y」で表す。
SO2/SO3 → H2SO4
量(単位モル) 5489 + y 5489 + y
硫酸ナトリウムの合成(1)にH2SO4を5489モル再導入する。
残りの「y」モルは、この合成ループの外側で利用することができる。
この実施例は、ステップ(3)に対してイオウ形態の燃料100%(特に石油精製成品の脱硫由来のもの)を使用する。
その正味発熱量(NCV)はイオウ1t当たり2584kWhである。
反応(2)は2042 kWh、すなわちイオウ790 kg(イオウ24688モル)を必要とする。
このイオウの燃焼はSO2をy(=24688)モル生成する。
したがってフィードバックループにH2SO4を自給する5489モルは別にして、さらに24688モルのH2SO4、すなわちフィードバックループの外側で利用することができる2420kgが得られる。
この実施例は、ステップ(3)に対してイオウ4%を含有する二号重油の形態の燃料を使用する。
このNCVは約10930 kWh/tである。したがって、ケイ酸塩1tを生成するにはこの燃料油187kgが必要である。
したがって、この燃料油由来のイオウ7.5kg、すなわち234モルを燃やし、y(=234)モルのSO2を放出することになる。
したがってフィードバックループの外側で利用することができる234モル、すなわち23kgのH2SO4が得られる。
したがって反応(1)に必要なものよりも多く得ることができる過剰な硫酸は燃料の選択次第で大きく変わることが分かる。燃料油とイオウの組合せ、さもなければ加硫タイヤの使用によるあらゆる中間体溶液が可能であり、それによって最も利用可能な燃料の種類および/または生産が望まれる硫酸の量に応じて燃焼(3)の最善の調整が可能になる。
Claims (16)
- Na、Kなどのアルカリ金属の、および/またはCa、Mgなどのアルカリ土類金属の、および/またはCeなどの希土類の1または複数種のケイ酸塩であって、必要に応じてこれら元素の2種以上を組み合わせた混合ケイ酸塩の形態にあるケイ酸塩を基材とする化合物の製造方法であって、
前記方法が、1つの反応器中で、前記アルカリ金属および/または前記希土類および/または前記アルカリ土類金属のハロゲン化物をその対応する硫酸塩に転換する転換反応(1)を含み、次いでこの硫酸塩が、
他の反応器中で、前記アルカリ金属および/または前記希土類および/または前記アルカリ土類金属の硫酸塩をシリカと共にその対応するケイ酸塩に転換する転換反応(2)に使われ、この転換に必要な熱の補給の少なくとも一部が1または複数台のサブマージバーナーを用いた燃焼反応(3)によって賄われ、
前記硫酸塩のケイ酸塩への転換反応(2)の間に得られるイオウ酸化物を回収し、またこのイオウ酸化物を硫酸への転換反応(4’)にかける、方法。 - 前記アルカリ土類金属のハロゲン化物が塩化物である、請求項1記載の方法。
- 反応(2)で回収される硫酸が反応(1)で用いられる請求項1または2記載の方法。
- 燃焼反応(3)を行うために前記サブマージバーナーにイオウベースの化合物を含む気体の形態の少なくとも1種類の燃料を供給することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 燃焼反応(3)を行うためにイオウベースの化合物を基材にした液体または固体の形態の少なくとも1種類の燃料を前記サブマージバーナーに近づけることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 燃焼反応(3)の間に場合によっては前記イオウベースの化合物の酸化により得られるイオウ酸化物を回収すること、およびこのイオウ酸化物を反応(4)にかけて硫酸に転換することを特徴とする、請求項4または5に記載の方法。
- 燃焼反応(3)の間に場合によってはイオウベースの化合物の酸化により得られる前記イオウ酸化物と、硫酸塩をケイ酸塩に転換する反応(2)の間に得られる前記イオウ酸化物とを回収すること、およびこれらのイオウ酸化物を硫酸に転換する反応にかけることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ハロゲン化物を硫酸塩に転換する反応(1)を硫酸で行い、この硫酸のすべてまたは一部が燃焼反応(3)由来のイオウ酸化物を硫酸に転換する反応(4)に由来する、および/または硫酸塩をケイ酸塩に転換する反応(2)由来のイオウ酸化物を硫酸に転換する転換反応(4’)に由来することを特徴とする、請求項3、6または7に記載の方法。
- 前記イオウ酸化物を硫酸に転換する反応(4)および(4’)が、全体でハロゲン化物(1)を硫酸塩に転換する反応(1)に必要な硫酸よりも多量の硫酸を生成することを特徴とする、請求項8に記載の方法。
- 前記方法が、
(a)NaClのH2SO4によるNa2SO4ならびに利用することができるHClへの転換、および
(b)サブマージバーナーを用いた熱の補給を伴う前記Na2SO4のシリカによる(SiO2)x-Na2Oへの転換、によってケイ酸ナトリウムを製造することを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 反応(2)に用いる前記サブマージバーナー反応器の煙の熱を回収し、反応(1)に必要な熱の補給の一助となるように使用することを特徴とする、請求項3または請求項8〜10のいずれか1項に記載の方法。
- 前記反応(1)をマンハイム(Mannheim)反応器中で行う、請求項11に記載の方法。
- 前記煙中で得られるイオウ酸化物を回収し、硫酸に転換する、請求項11または12に記載の方法。
- 前記回収された硫酸を反応(1)に使用する、請求項13に記載の方法。
- ガラス製造用のバッチ材料、洗剤製造用原料、または沈降シリカ製造用原料を調製するために請求項1〜14のいずれか1項に記載の方法を使用すること。
- 1または複数台のサブマージバーナーを用いた燃焼反応(3)の燃料として石油産業の副成品タイプのイオウベースおよび/または炭化水素ベースおよび/または炭素ベースの誘導体を利用するために請求項1〜14のいずれか1項記載の方法を使用すること。
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