JP4573281B2

JP4573281B2 - 金属の酸溶解液から酸を回収するプロセス

Info

Publication number: JP4573281B2
Application number: JP2000060491A
Authority: JP
Inventors: レブルアルベルト
Original assignee: アンドリッツアクツイエンゲゼルシャフト
Priority date: 1999-03-22
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2020-03-06
Also published as: EP1038991A1; EP1038991B1; CN1159473C; KR100496202B1; ATA50699A; US20020039554A1; AT407757B; CN1267747A; ES2219215T3; BR0001387A; ATE263854T1; BR0001387B1; JP2000264609A; DE50005952D1; TW475947B; US6451280B1; KR20010014530A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属の少なくともＨＮＯ _３を含む酸（以下単に酸という。）溶解液から酸を回収するプロセスに関し、主に、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ化合物又はそれらの混合物を含む酸溶解液から酸を蒸発させ、固形分を熱分解せしめ、酸と金属酸化物に分離するプロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
これらの酸の回収に当たっては、金属化合物の酸溶液を、加熱された反応器内へジェットノズルから小水滴状にスプレーする操作が行われている。スプレーされた液体は、反応器内の熱によって、まず最初に酸が蒸発し（蒸発段階）、次いで、金属化合物が分解し始める（酸化段階）。この小水滴は反応器の下部へ向けて自由落下するが、その数秒間のうちに完全に焼かれて粉末化されなければならない。即ち、反応器の上部で酸が蒸発してから、反応器の下部で酸化物が取り出され得るようになるまでの数秒間のうちに、酸化物と酸とに熱分解されなければならない。滞留時間がこのように短いため、例えば鉄などの金属と結合した残留酸の一部は完全には取り出されず、酸化物中に望ましくない汚染物（残留酸）として残ってしまう。従って、大粒の水滴や、円錐状に広がる噴霧の中心部分の水滴までも完全に粉末化するためには、反応器の温度を充分に高くする必要がある。また、この転換プロセスは、円錐状に広がる噴霧の外縁領域から始まり、中心方向へ向けて進行してゆくという時間的なズレがある。その結果、酸化物は過剰に熱せられ、質が低下（表面積率が低下）する。更にまた、酸化物からは多かれ少なかれ幾分かの酸の蒸気が放出されるという危険性が常につきまとう。
【０００３】
この種のプロセスは、例えばオーストリア特許第３９５３１２号で開示されたものが知られている。そのプロセスの問題点は、酸の分解が充分に行われ得る高い温度で、蒸発と分解を単一のステップで行う点にある。そのため、硝酸（ＨＮＯ₃ ）を処理する場合には、有害な窒素酸化物（ＮＯ，ＮＯ₂ ）が発生する。これを解消するためには充分な冷却が必要であったり、場合によっては、オキシダントを添加する必要がある。ＨＣｌの分解についての同様のプロセスは、例えばオーストリア特許第２６４２４８号で開示されたものが知られている。この場合は、再生すべき酸に排ガスを逆流するように吹き付けて蒸発させ、その後、反応器内で分解するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためなされたものであり、その目的とするところは、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ等の金属の、少なくともＨＮＯ ₃ を含む酸への溶解液からこれらの酸を回収するプロセスにおいて、分解されるＨＮＯ₃ の量を低減させ、それによりＮＯｘの回収段階を不要とすることによって、経費節減を図ることのできる酸回収プロセスを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るプロセスは、造り付け部材により二つのゾーンに分割された加熱反応器を用い、その上側の第１ゾーンにおいて、１１０℃以上、３５０℃以下の温度で蒸発を行わせ、第１ゾーンに隣接した第２ゾーンにおいて、４５０℃以上、９００℃以下の温度で分解を行わせること、を特徴とするものである。このような構成であると、蒸発ゾーン（第１ゾーン）は低温であるため、主に遊離酸のみが蒸発し、ＮＯ_x の生成は可能な限り低減せしめられる。また、分解ゾーン（第２ゾーン）は高温であるため、高純度の金属酸化物が生成される。
【０００６】
本発明の望ましい形態においては、蒸発ゾーン（第１ゾーン）における蒸発温度を１５０〜２００℃とすることが推奨される。この範囲の温度であると、ＨＮＯ_３の分解が最低限に抑えられる。
【０００７】
本発明の望ましい形態においては、分解ゾーン（第２ゾーン）における分解温度を５５０〜７００℃とすることが推奨される。この範囲の温度であると、高純度の金属酸化物が生成される。
【０００８】
本発明の更に望ましい形態においては、分解プロセスの後、７０〜９０℃、望ましくは７８〜８５℃の温度で吸収プロセスを行うことを特徴とする。
【０００９】
本発明の望ましい形態においては、吸収プロセスを、断熱状態において行うことを特徴とする。そうすることにより、熱交換器等を設ける必要がなくなる。
【００１０】
本発明の更に望ましい形態においては、ガス洗浄器（ｇａｓｓｃｒｕｂｂｅｒ）からの排水を吸収カラムに供給することを特徴とする。そうすることにより、プラントからの廃液をなくすることができる。
【００１１】
本発明の更に望ましい形態においては、酸洗い領域からの洗浄水を吸収カラムに供給することを特徴とする。これは、酸洗いラインからの洗浄水の“処分”方法として好都合な手段である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプロセスを実施するためのプラントの一実施例を示す図１を参照しつゝ本発明を具体的に説明する。
図１に示した再生プラント１は、蒸発ゾーン２ａと分解ゾーン８とを有する反応器２を備えている。
蒸発ゾーン２ａには、複合酸による酸洗いプラントからの使用済みの酸洗い液がパイプ３を通じてノズルから供給される。この使用済みの酸洗い液は、例えばガス５及び燃焼用エアー６等を燃焼させるバーナー４によって、約１１０℃〜３５０℃、望ましくは１５０〜２００℃の温度に加熱される。その結果、酸は蒸発するだけで、分解は行われない。これは、特に硝酸（ＨＮＯ₃ ）の場合に重要であり、もし分解が行われると３０〜５０％硝酸に変化してしまう。
蒸発ゾーン２ａに隣接して設けられた分解ゾーン８は、図示した実施例の場合、スプレー・ロースティング反応器として構成され、蒸発ゾーン２ａと分解ゾーン８は、両者間に形成された狭窄部７によってシールされている。この分解ゾーン８では、金属化合物が熱分解され、金属酸化物が生成する。狭窄部７は、例えばコニカルクラッシャーの形態を有するものとすることができ、これにより粒状固形物を粉砕することができる。更にまた、これにより、金属化合物の一層良好で均一な酸化（ロースティング）を行わせることができる。分解ゾーン８の温度を、分解に必要な４５０℃〜９００℃、望ましくは５５０〜７００℃にするために、バーナー９が設けられる。生成した酸化物は、ロック１０を通じて取り出され、冷却された後、処分され、もしくは更に処理が施される。
【００１３】
酸の蒸気と水分を主成分とする排出ガスは、排出ガスパイプ１１を通じて、ジェット式もしくはベンチュリー式洗浄器（ｓｃｒｕｂｂｅｒ）１２に供給される。
吸収カラム１４からの再生物も、パイプ１３を通じてこの洗浄器１２に供給され、その再生物によって、排出ガスを冷却すると共に、この段階で発生するガスの一部を洗浄するようにする。残りの酸の吸収は、その大部分が断熱性の吸収カラム１４において行われる。この吸収カラム１４における再生物は、ポンプ１６の作用でパイプ１５を通じて取り出され、その流れの一部分はパイプ１３を通じて洗浄器１２に供給される。流れの大部分は酸洗いプロセスへリサイクルされる。
図示した吸収カラム１４は、吸収を行うと共に、それに引き続いてガスの洗浄（ｓｃｒｕｂｂｉｎｇ）を行うように構成されている。洗浄後のガスはパイプ１８から排気ファン１９を通じて排ガス分離器２０へ送られ、更に、排ガス熱交換器２１を経て接触処理器２２へ送られる。このようにして洗浄された排ガスは、排ガス煙突２３を通じてプラント外へ放出される。
【００１４】
スプレー・ロースティング反応器２からベンチュリー式洗浄器１２を経て導き出された排出ガスは、カラム１４の下半部に吸収のために設けられた外側セクション２４へ供給される。その後、排出ガスは、カラム１４の充填物中を上方へ向けて通過し、カラム１４の上部セクション２５において方向転換してジェット洗浄用中央パイプ２６内を下方へ向けて通過し、カラム１４の底部に設けた洗浄水タンク２７内へ送り込まれる。このジェット洗浄用中央パイプと洗浄水タンクは、図示するようにカラム１４内に一緒にコンパクトに設ける代わりに、個別に設けるようにしてもよい。洗浄水タンク２７内の洗浄水は、ポンプ２８によってパイプ２９を通じてカラム１４の上部セクション２５へ送られる。更にまた、ガスの最終的な洗浄を行うため、新鮮な水がパイプ３０を通じてファン１９の上流側において排ガスパイプ１８中へ供給される。排ガス分離器２０から取り出された排水は、パイプ３１を通じてカラム１４の洗浄水タンク２７内へ送られ、カラム１４における吸収水として利用される。そのため、本発明に係るプロセスにおいては、プラントからの廃液を生じることがない。新鮮な水の補給は、パイプ３２を通じて行われる。洗浄水を酸洗いラインから導入することも可能である。再生物中に回収される酸の濃度は、使用された吸収液の量によって決定される。
【００１５】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、排ガスの洗浄を、ＮａＯＨやＣａ（ＯＨ）₂ などによる洗浄器で行うような変更実施例も可能である。ただし、その場合には、発生する洗浄水を吸収カラムでの吸収液として利用することはできない。或いはまた、使用済み酸洗い液の濃度を高めるために、反応器２と吸収カラム１４との間に、熱回収段階を挿入することも可能である。
また、粉塵の除去効果を向上させるため、反応器の後にサイクロンを設けることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプロセスを実施するためのプラントの一実施例を示す説明図である。
【符号の説明】
１再生プラント
２スプレー・ロースティング反応器
２ａ蒸発ゾーン
３パイプ
４バーナー
５ガス
６燃焼用エアー
７狭窄部
８分解ゾーン
９バーナー
１０ロック
１１排出ガスパイプ
１２ジェット式もしくはベンチュリー式洗浄器
１３パイプ
１４吸収カラム
１５パイプ
１６ポンプ
１７パイプ
１８パイプ
１９排気ファン
２０排ガス分離器
２１排ガス熱交換器
２２接触処理器
２３排ガス煙突
２４外側セクション
２５上部セクション
２６ジェット洗浄用中央パイプ
２７洗浄水タンク
２８ポンプ
２９〜３２パイプ

Claims

金属の少なくともＨＮＯ _３を含む酸（以下単に酸と言う。）溶解液を蒸発及び熱分解せしめ、酸と金属酸化物とに分離することにより、当該金属の酸溶解液から酸を回収するプロセスにおいて、造り付け部材により二つのゾーンに分割された加熱反応器（２）を用い、その上側の第１ゾーン（２ａ）において、１１０℃以上、３５０℃以下の温度で蒸発を行わせ、第１ゾーンに隣接した第２ゾーン（８）において、４５０℃以上、９００℃以下の温度で分解を行わせること、を特徴とする上記のプロセス。
上記金属の酸溶解液が、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ化合物又はそれらの混合物を含む請求項１に記載のプロセス。
第１ゾーンにおける蒸発温度を１５０℃以上、２００℃以下とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロセス。
第２ゾーンにおける分解温度を５５０℃以上、７００℃以下とすることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載のプロセス。
第２ゾーンにおける分解プロセスの後、吸収プロセスを実行することを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載のプロセス。
吸収プロセスを、７０℃以上、９０℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項５に記載のプロセス。
吸収プロセスを、７８℃以上、８５℃以下の温度で行うことを特徴とする請求項５に記載のプロセス。
吸収プロセスを、断熱状態において行うことを特徴とする請求項５乃至7の何れか一に記載のプロセス。
ガス洗浄器からの排水を吸収カラムに供給することを特徴とする請求項１から８までのいずれか一に記載のプロセス。
酸洗いラインからの洗浄水を吸収カラムに供給することを特徴とする請求項１から９までのいずれか１に記載のプロセス。