JP4654445B2 - ハロゲン化合物の処理方法及びその装置 - Google Patents
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Description
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水溶液からハロゲンを回収し、酸性水溶液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、炭酸カルシウム(CaCO3)やフッ化カルシウム(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。
燃焼ガスは、フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有し、燃焼ガス中のフッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)は、水中に吸収されて、燃焼ガスを溶解させた水溶液として吸収槽中に貯水され、
カルシウムイオンを含む水溶液は、反応槽へ吸収槽中の上記フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する燃焼ガスを溶解させた水溶液を導入し、水溶液中のフッ化水素(HF)をカルシウムイオンを含む水溶液と反応させ難溶性カルシウム化合物として沈殿させて除去して生じた塩化水素(HCl)と燃焼ガスに含まれた塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液を反応液槽に導入するとともに、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)又は炭酸カルシウム(CaCO3)を含む水溶液又は懸濁液を反応液槽中に導入し、反応液槽中で塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液を塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液に変換したものであり、カルシウムイオンを含む水溶液は、塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液として反応液槽中に貯水し、
難溶性カルシウム化合物の沈殿は、反応槽を複数個使用し、反応槽を2つのグループに分け、一方のグループの反応槽にはフッ化水素(HF)が反応するに必要な塩化カルシウム(CaCl2)の化学当量よりも少ない量の塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液を反応液槽から導入して反応させ、その反応液の難溶性カルシウム化合物を除去した後に、フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する燃焼ガスを溶解させた水溶液を保存する吸収槽に循環させるとともに、他方のグループの反応槽にはフッ化水素(HF)が反応するに必要な塩化カルシウム(CaCl2)の化学当量よりも多い量の塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液を反応液槽から導入して反応させ、その反応液の難溶性カルシウム化合物を除去した後に、塩化カルシウム(CaCl2)の水溶液を保存する反応液槽に循環させ処理することを特徴とするハロゲン化合物の処理方法である。
カルシウムイオンを含む水溶液は、反応槽へ吸収槽中の上記フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する燃焼ガスを溶解させた水溶液を導入し、水溶液中のフッ化水素(HF)をカルシウムイオンを含む水溶液と反応させ難溶性カルシウム化合物として沈殿させて除去して生じた塩化水素(HCl)と燃焼ガスに含まれた塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液を反応液槽に導入するとともに、水酸化カルシウム(Ca(OH) 2 )又は炭酸カルシウム(CaCO 3 )を含む水溶液又は懸濁液を反応液槽中に導入し、反応液槽中で塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液を塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液に変換したものであり、カルシウムイオンを含む水溶液は、塩化カルシウム(CaCl 2 )を含む水溶液として反応液槽中に貯水する。このため、塩化カルシウム(CaCl2)は、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)及び炭酸カルシウム(CaCO3)よりも溶解度が大きく、水溶液中に含まれるカルシウムイオンの濃度が高いため、水溶液中のフッ化水素(HF)を確実に処理することができる。
また、燃焼ガスに含まれた塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液と、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)又は炭酸カルシウム(CaCO3)を反応させるため、塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液を容易に生成させることができ、装置もコンパクトにできるとともに、処理も容易である。
このため、このグループの反応槽では、全ての塩化カルシウム(CaCl2)が反応し、水溶液中には塩化カルシウム(CaCl2)が残存しない。したがって、ハロゲン化合物の水溶液を保存する槽に塩化カルシウム(CaCl2)が入ることはなく、槽内で、沈殿または沈着が起こることがなく、槽の耐久性を向上させることができる。
このため、このグループの反応槽では、全てのフッ化水素(HF)が反応し、水溶液中にはフッ化水素(HF)が残存しない。したがって、塩化カルシウム(CaCl2)の水溶液を保存する槽にフッ化水素(HF)が入ることはなく、吸収槽内で、沈殿または沈着が起こることがなく、槽の耐久性を向上させることができる。また、塩化カルシウム(CaCl2)の水に対する溶解度が高いので、沈殿槽において未反応の塩化カルシウム(CaCl2)が沈殿することがなく、沈殿する難溶性カルシウム化合物の純度が高いため、商品性が大きい。
フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する上記燃焼ガス中のフッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を、水中に吸収して上記燃焼ガスを溶解させた水溶液を貯水する吸収槽を設け、
カルシウムイオンを含む水溶液は、反応槽へ吸収槽中の上記フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する燃焼ガスを溶解させた水溶液を導入し、水溶液中のフッ化水素(HF)をカルシウムイオンを含む水溶液と反応させ難溶性カルシウム化合物として沈殿させて除去して生じた塩化水素(HCl)と燃焼ガスに含まれた塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液を反応液槽に導入するとともに、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)又は炭酸カルシウム(CaCO3)を含む水溶液又は懸濁液を反応液槽中に導入し、反応液槽中で塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液を塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液に変換したものであり、カルシウムイオンを含む水溶液は、塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液として反応液槽中に貯水し、
フッ化水素(HF)を含む水溶液が反応するに必要な塩化カルシウム(CaCl2)の化学当量よりも少ない量の塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液を反応液槽から導入して反応させる第1の反応槽と、第1の反応槽から取出した難溶性カルシウム化合物を除去する分離器と、分離器から取出した水溶液をフッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する燃焼ガスを溶解させた水溶液を保存する吸収槽に循環させるパイプを有し、
フッ化水素(HF)を含む水溶液が反応するに必要な塩化カルシウム(CaCl2)の化学当量よりも多い量の上記塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液を反応液槽から導入して反応させる第2の反応槽と、第2の反応槽から取出した難溶性カルシウム化合物を除去する分離器と、分離器から取出した水溶液を反応液槽に循環させるパイプを有することを特徴とするハロゲン化合物の処理装置である。
また、フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する燃焼ガスを溶解させた水溶液を導入し、水溶液中のフッ化水素(HF)をカルシウムイオンを含む水溶液と反応させ難溶性カルシウム化合物として沈殿させて除去して生じた塩化水素(HCl)と燃焼ガスに含まれた塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液と、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)又は炭酸カルシウム(CaCO3)を反応させるため、塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液を容易に生成させることができ、コンパクトな装置とすることができる。
反応槽を2つのグループに分け、一方のグループの反応槽にはフッ化水素(HF)が反応するに必要な塩化カルシウム(CaCl2)の当量よりも少ない量の塩化カルシウム(CaCl2)の水溶液を導入して反応させる。このため、このグループの反応槽では、全ての塩化カルシウム(CaCl2)が反応し、フッ化水素(HF)の水溶液を保存する槽に塩化カルシウム(CaCl2)が入ることはなく、槽内で、沈殿または沈着を生じることがなく、吸収槽の耐久性を向上させることができる。
ハロゲン化合物を含む水溶液と塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液をスタティックミキサーに導入し反応させる場合は、設備を小型化できるとともに、ハロゲン化合物を難溶性カルシウム化合物として確実に水溶液から除去することができる。
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〜図4に基づき説明する。
図1は、本発明の第1の実施の形態を示すハロゲン化合物の処理装置のフローチャートであり、図2と図3はそれぞれ第2と第3の実施の形態を示すハロゲン化合物の処理装置のフローチャートである。
フッ素を含む有機ハロゲン化合物は、燃焼分解装置10により分解される。燃焼分解装置10の詳細は図4に示す。燃焼ガス導入パイプ14から導入された、フッ素を含む有機ハロゲン化合物、燃焼用プロパンガス及び空気は、バーナー11において高温で燃焼分解される。電線17に連結されたフィラメント12は、着火装置である。さらに、フッ素を含む有機ハロゲン化合物は、燃焼筒13内に二次空気導入パイプ15により導入される二次空気により完全に燃焼分解される。燃焼ガスは、燃焼ガス排出パイプ16により排出され、後述するハロゲン化合物処理装置20に送られる。
シャワー部22へは、吸収槽26中に貯水されたフッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する水が給水ポンプ24と給水パイプ23により供給され、循環する。
なお、吸収槽26には、フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)の濃度を調整するため給水パイプ25から水が適宜、補給される。
また、反応液槽50から塩化カルシウム(CaCl2)を含有する水溶液が第1反応液ポンプ36と第1反応液パイプ37により第1反応槽33内に送水される。送水量は、ハロゲン化合物の処理量により変化する。例えば1L/分程度である。
このとき、上述のように、第1反応槽33に送水されるフッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する水溶液よりも塩化カルシウム(CaCl2)を含有する溶液水の方が少なく、化学当量的にも塩化カルシウム(CaCl2)の方がフッ化水素(HF)よりも少ない。このため、水溶液中の塩化カルシウム(CaCl2)は、完全に反応する。
2HF+CaCl2→2HCl+CaF2・・(1)
生成したフッ化カルシウム(CaF2)は水に対する溶解度が低いため、析出して沈殿する。
また、反応液槽50から塩化カルシウム(CaCl2)を含有する水溶液が第2反応液ポンプ46と第2反応液パイプ47により第2反応槽43内に送水される。送水量は、例えば10L/分程度である。
このとき、第2反応槽43に送水されるフッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する水溶液よりも塩化カルシウム(CaCl2)を含有する水溶液の方が多く、化学当量的にも塩化カルシウム(CaCl2)の方がフッ化水素(HF)よりも多い。
なお、この水溶液には、上記の反応式1に示すように反応で生じた塩化水素(HCl)と、燃焼ガス中に含まれた塩化水素(HCl)が溶解している。
2HCl+Ca(OH)2→CaCl2+2H2O・・(2)
2HCl+CaCO3→CaCl2+H2O+CO2・・(3)
このようにして、水に溶けにくい水酸化カルシウム(Ca(OH)2)又は炭酸カルシウム(CaCO3)から水に溶けやすい塩化カルシウム(CaCl2)を生成させて、第1反応槽33と第2反応槽43に循環的に送ることができるため、水溶液中のカルシウムイオンの量を多くすることができ、効率的である。
第1の実施の形態と同様に、フッ素を含む有機ハロゲン化合物は、燃焼分解装置10により分解される。図1に示すものと同様に、シャワー塔21のシャワー部22から燃焼ガスに対して水が吹き付けられ、フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)は、シャワーされた水中に吸収されて、導入パイプ62からハロゲン化合物タンク61中に貯水される。この水溶液には、フッ化水素(HF)が0.1%〜3%程度含まれている。
上記の水溶液の一方は、第1送水ポンプ63により第1送水パイプ64と第1流量計69を経由して、第1スタティックミキサー65に送られる。また、塩化カルシウム(CaCl2)を含有する水溶液は、反応液タンク74に貯水され、第3送水ポンプ75aと第3流量計75bを経由して、第1スタティックミキサー65に送られる。
混合された水溶液は、第1排出パイプ64aによりハロゲン化合物タンク61に還流される。
そのため、第1排出パイプ64aによりハロゲン化合物タンク61に還流された水溶液中に、後述するように、フッ化カルシウム(CaF2)が析出するが、析出量は少なく、析出した粒子も小さいため、ハロゲン化合物タンク61中に沈殿することが少なく、後述する、第2スタティックミキサー68に送られる。
混合された水溶液は、第2排出パイプ72により遠心分離機71に送られる。
第1スタティックミキサー65及び第スタティックミキサー68内で反応は、下記に示すように、第1の実施の形態における反応式(1)と同じである。
2HF+CaCl2→2HCl+CaF2・・(1)
遠心分離機71に送られた水溶液は、第1の実施の形態と同様に、遠心分離機71の回転数を制御することにより、取り出すフッ化カルシウム(CaF2)の粒径を制御することができる。このため、粒径が大きく重量が増加したフッ化カルシウム(CaF2)のみを分離パイプ71aから取出すことができる。粒径が大きいため、フッ化カルシウム(CaF2)の取り扱いが容易であり、純度が高いため、難溶性カルシウム化合物であるフッ化カルシウム(CaF2)の商品性が大きい。
また、循環する水溶液の量を調整するために、沈殿槽73から排出された水溶液は、pH調整槽73aで水酸化カルシウム(Ca(OH)2)溶液が添加されることにより、pHが中性に調整され、第3排出パイプ78から排出される。
また、沈殿槽73の水溶液は、塩化カルシウム(CaCl2)を含有しており、第5送水ポンプ79aと第3循環パイプ79により、汚泥とともに反応液タンク74に送られて、循環使用される。
第1の実施の形態と同様に、フッ素を含む有機ハロゲン化合物は、燃焼分解装置10により分解される。図1に示すように、シャワー塔21のシャワー部22から燃焼ガスに対して水が吹き付けられ、フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)は、シャワーされた水中に吸収されて、導入パイプ82からハロゲン化合物タンク81中に貯水される。この水溶液には、フッ化水素(HF)が0.1%〜3%程度含まれている。
上記の水溶液一方は、第1送水ポンプ83により第1送水パイプ84と第1流量計89を経由して、第1スタティックミキサー85に送られる。また、塩化カルシウム(CaCl2)を含有する水溶液は、反応液タンク94に貯水され、第3送水ポンプ95aと第3流量計95bを経由して、第1スタティックミキサー85に送られる。
混合された水溶液は、第1排出パイプ84aによりハロゲン化合物タンク81に還流される。
そのため、第1排出パイプ84aによりハロゲン化合物タンク81に還流された水溶液中に、後述するように、フッ化カルシウム(CaF2)が析出するが、粒子が小さいため、ハロゲン化合物タンク81中に沈殿することが少なく、後述する、第2スタティックミキサー88に送られる。
混合された水溶液は、第2排出パイプ92により反応液タンク94に送られる。
第1スタティックミキサー85及び第スタティックミキサー88内で反応は、下記に示すように、第1の実施の形態における反応式(1)と同じである。
2HF+CaCl2→2HCl+CaF2・・(1)
遠心分離機91に送られた反応沈殿槽94内の水溶液は、第1の実施の形態と同様に、遠心分離機91の回転数を制御することにより、取り出すフッ化カルシウム(CaF2)の粒径を制御することができる。このため、粒径が大きく重量が増加したフッ化カルシウム(CaF2)のみを分離パイプ91aから取出すことができる。粒径が大きいため、フッ化カルシウム(CaF2)の取り扱いが容易であり、純度が高いため、難溶性カルシウム化合物であるフッ化カルシウム(CaF2)の商品性が大きい。
沈殿槽93に送られた水溶液は、静置され、遠心分離機91で分離されないフッ化カルシウム(CaF2)を分離させるとともに、循環する水溶液の量を調整するために、pHを中性に調製された水溶液は第3排出パイプ98から排出される。
また、沈殿槽93の下部の水溶液は、塩化カルシウム(CaCl2)を含有しており、第5送水ポンプ79aと第3循環パイプ79により、汚泥とともに反応液タンク74に送られて、循環使用される。
20、60、80 ハロゲン化合物処理装置
26、吸収塔
30 第1反応装置
33 第1反応槽
34 第1遠心分離機
40 第2反応装置
43 第2反応槽
44 第2遠心分離機
50 反応液槽
65、85 第1スタティックミキサー
68、88 第2スタティックミキサー
71、91 遠心分離機
73、93 沈殿槽
74、94 反応液タンク
Claims (6)
- フッ素(F)と塩素(Cl)を含有するハロゲン化合物を燃焼分解し、その燃焼ガスを溶解させた水溶液と反応液槽から導入するカルシウムイオンを含む水溶液とを反応槽で反応させ、難溶性カルシウム化合物として沈殿させて取出すハロゲン化合物の処理方法において、
上記燃焼ガスは、フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有し、上記燃焼ガス中のフッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)は、水中に吸収されて、上記燃焼ガスを溶解させた水溶液として吸収槽中に貯水され、
上記カルシウムイオンを含む水溶液は、上記反応槽へ上記吸収槽中の上記フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する上記燃焼ガスを溶解させた水溶液を導入し、水溶液中のフッ化水素(HF)をカルシウムイオンを含む水溶液と反応させ難溶性カルシウム化合物として沈殿させて除去して生じた塩化水素(HCl)と上記燃焼ガスに含まれた塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液を上記反応液槽に導入するとともに、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)又は炭酸カルシウム(CaCO3)を含む水溶液又は懸濁液を上記反応液槽中に導入し、上記反応液槽中で塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液を塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液に変換したものであり、上記カルシウムイオンを含む水溶液は、塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液として反応液槽中に貯水し、
上記難溶性カルシウム化合物の沈殿は、上記反応槽を複数個使用し、上記反応槽を2つのグループに分け、一方のグループの反応槽には上記フッ化水素(HF)が反応するに必要な塩化カルシウム(CaCl2)の化学当量よりも少ない量の上記塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液を上記反応液槽から導入して反応させ、その反応液の難溶性カルシウム化合物を除去した後に、上記フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する上記燃焼ガスを溶解させた水溶液を保存する上記吸収槽に循環させるとともに、他方のグループの反応槽には上記フッ化水素(HF)が反応するに必要な塩化カルシウム(CaCl2)の化学当量よりも多い量の上記塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液を上記反応液槽から導入して反応させ、その反応液の難溶性カルシウム化合物を除去した後に、塩化カルシウム(CaCl2)の水溶液を保存する反応液槽に循環させ処理することを特徴とするハロゲン化合物の処理方法。 - 上記反応槽は、いずれもスタティックミキサーである請求項1に記載のハロゲン化合物の処理方法。
- 上記難溶性カルシウム化合物の除去は、遠心分離器を使用し、除去する上記難溶性カルシウム化合物の粒径を上記遠心分離機の回転数で制御する請求項1又は請求項2に記載のハロゲン化合物の処理方法。
- フッ素(F)と塩素(Cl)を含有するハロゲン化合物を燃焼分解し、その燃焼ガスを溶解させた水溶液と反応液槽から導入するカルシウムイオンを含む水溶液とを反応槽で反応させ、難溶性カルシウム化合物として沈殿させて取出すハロゲン化合物の処理装置において、
フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する上記燃焼ガス中のフッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を、水中に吸収して上記燃焼ガスを溶解させた水溶液を貯水する吸収槽を設け、
上記カルシウムイオンを含む水溶液は、上記反応槽へ上記吸収槽中の上記フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する上記燃焼ガスを溶解させた水溶液を導入し、水溶液中のフッ化水素(HF)をカルシウムイオンを含む水溶液と反応させ難溶性カルシウム化合物として沈殿させて除去して生じた塩化水素(HCl)と上記燃焼ガスに含まれた塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液を上記反応液槽に導入するとともに、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)又は炭酸カルシウム(CaCO3)を含む水溶液又は懸濁液を上記反応液槽中に導入し、上記反応液槽中で塩化水素(HCl)を溶解させた水溶液を塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液に変換したものであり、上記カルシウムイオンを含む水溶液は、塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液として反応液槽中に貯水し、
上記フッ化水素(HF)を含む水溶液が反応するに必要な塩化カルシウム(CaCl2)の化学当量よりも少ない量の上記塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液を上記反応液槽から導入して反応させる第1の反応槽と、上記第1の反応槽から取出した難溶性カルシウム化合物を除去する分離器と、該分離器から取出した水溶液を上記フッ化水素(HF)及び塩化水素(HCl)を含有する上記燃焼ガスを溶解させた水溶液を保存する上記吸収槽に循環させるパイプを有し、
上記フッ化水素(HF)を含む水溶液が反応するに必要な塩化カルシウム(CaCl2)の化学当量よりも多い量の上記塩化カルシウム(CaCl2)を含む水溶液を上記反応液槽から導入して反応させる第2の反応槽と、上記第2の反応槽から取出した難溶性カルシウム化合物を除去する分離器と、該分離器から取出した水溶液を上記反応液槽に循環させるパイプを有することを特徴とするハロゲン化合物の処理装置。 - 上記第1の反応槽と上記第2の反応槽は、いずれもスタティックミキサーである請求項4に記載のハロゲン化合物の処理装置。
- 上記難溶性カルシウム化合物を除去する分離器は、遠心分離器であり、除去する難溶性カルシウム化合物の粒径を上記遠心分離器の回転数で制御する請求項4又は請求項5に記載のハロゲン化合物の処理装置。
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JP2008119572A (ja) | 2008-05-29 |
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