JP4780992B2 - Method for inactivating residual alkali metal - Google Patents
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Description
本発明は、有機ハロゲン化合物、例えばポリ塩化ビフェニル(以下PCBという)類などの有機ハロゲン化合物を、アルカリ金属により脱ハロゲン化処理させた後の、残存したアルカリ金属を分解消滅させる処理方法に関するものである。 The present invention relates to a treatment method for decomposing and extinguishing a remaining alkali metal after dehalogenating an organic halogen compound such as polychlorinated biphenyl (hereinafter referred to as PCB) with an alkali metal. is there.
従来、有機ハロゲン化合物である、例えばPCBと、アルカリ金属分散体である、例えば金属ナトリウム分散体(以下SDという)とを反応させてPCBを分解処理する方法(以下SD法という)が知られている。このSD法において、PCBと反応させるべく使用するSDの量は、脱ハロゲン化処理に最低限必要な量より多く使用している。特にPCBを高濃度(含有率1%以上、特に10%以上のもの)で処理する場合は、SD使用量が多いため、PCB分解処理後の反応溶液中に多くのSDが残存しており、このSD中の金属ナトリウムの取り扱いが問題となる。金属ナトリウムは、空気中ではきわめて活性で発火し易いために、そのまま放置しておくことは危険である。そこで、PCB処理後の反応溶液に水を添加し不活性化させる方法が行われている(特許文献1から3)。添加する水に対して注目すると、添加量を規定した方法(特許文献4)や、噴霧させて添加する方法(特許文献5)などがある。
Conventionally, a method of decomposing PCB (hereinafter referred to as SD method) by reacting an organic halogen compound such as PCB with an alkali metal dispersion such as metal sodium dispersion (hereinafter referred to as SD) has been known. Yes. In this SD method, the amount of SD used for the reaction with PCB is larger than the minimum amount necessary for the dehalogenation treatment. In particular, when PCB is processed at a high concentration (content of 1% or more, particularly 10% or more), since the amount of SD used is large, a large amount of SD remains in the reaction solution after the PCB decomposition treatment, The handling of metallic sodium in this SD becomes a problem. Metallic sodium is extremely active in air and easily ignites, so it is dangerous to leave it as it is. Therefore, a method of adding water to the reaction solution after the PCB treatment to inactivate is performed (
特許文献1から3では、脱ハロゲン化後の処理液に水を添加し残存金属ナトリウムを不活性化する方法が記載されているが、水を添加する具体的な方法が記載されていない。
特許文献4では、残存金属ナトリウム1モルに対して1〜1.2モルの水を用いる方法が記載されている。これは、不活性化処理後の排水処理には活性炭吸着処理などが必要とされ、添加する水の量を抑え、排水処理のコスト削減を図っている。残存金属ナトリウム1モルに対して1〜1.2モルの水を添加すると理論上は不活性化処理が終了することになる。実際、ビーカーテストではPCB処理後の残存金属ナトリウム1モルに対して1モル程度の水で処理することができるが、工業的なプラントや実証設備になると、理論値で水を添加するために、処理容量が多い場合での処理液の攪拌効率や処理温度などが起因し、1モル程度の水では一般的な操業時間の範囲において、完全に金属ナトリウムが処理されないことがわかった。事実、本願発明の実施例などで記載している通り、1.2モル以上の水を添加した後であっても長時間に渡り水素が発生している。
残存している金属ナトリウムに水を添加し反応させると、水素が発生する。発生した水素は処理槽外へ排出され、例えば活性炭吸着処理などの排ガス処理装置へ送られ処理することになる。大量の水素発生は、排ガス処理装置への負荷を招くために、排ガス処理装置のスケールアップが必要とされる。また、急激な水素発生によって排気ガス中の水素濃度が上がり、排気ガス放出口付近の空気中の酸素と交じり合い、条件によっては発火・爆発の虞もあり非常に危険である。そして、水素発生に伴って溶液が発泡し、その泡が排ガス処理装置へ送られ、運転に支障をきたす虞もある。
金属ナトリウムは水に対して非常に活性であり、一般的な添加方法であっても容易に反応が行われ急激に水素が発生してしまうので、水の添加による反応を過剰に進めることは好ましくない。水を噴霧又は微細流れして導入する特許文献5の方法は、反応を容易にする効果があるが、水を微細化することにより金属ナトリウムとの反応が過剰に活性してしまい、水素が急激に発生することにつながる。水素発生に比例して泡が発生するので、特許文献5では攪拌機の回転数を制御することで発泡をコントロールしている。また、水の投入量を調整する方法が記載されているが、具体的な調整方法が示唆されていない。
そこで、本発明の目的は、脱ハロゲン化反応後の残存アルカリ金属の処理であって、水素の急激な発生及び発泡を具体的な水の添加調整により制御し、かつ、発泡を抑え、安全に反応処理運転することが可能な残存アルカリ金属の不活性化処理方法を提供することである。
When water is added to the remaining metallic sodium and reacted, hydrogen is generated. The generated hydrogen is discharged out of the treatment tank and sent to an exhaust gas treatment apparatus such as activated carbon adsorption treatment for treatment. Since a large amount of hydrogen is generated, it causes a load on the exhaust gas treatment device, and thus the exhaust gas treatment device needs to be scaled up. In addition, the hydrogen concentration in the exhaust gas increases due to rapid hydrogen generation, and it mixes with oxygen in the air near the exhaust gas discharge port. Depending on the conditions, there is a risk of ignition and explosion, which is very dangerous. As the hydrogen is generated, the solution foams, and the bubbles are sent to the exhaust gas treatment device, which may hinder the operation.
Metallic sodium is very active with respect to water, and even if it is a general addition method, the reaction is easily performed and hydrogen is rapidly generated. Therefore, it is preferable to advance the reaction by adding water excessively. Absent. The method of
Therefore, an object of the present invention is a treatment of the remaining alkali metal after the dehalogenation reaction, which controls abrupt generation and foaming of hydrogen by specific adjustment of water addition, suppresses foaming, and is safe. It is an object of the present invention to provide a method for inactivating a residual alkali metal capable of performing a reaction treatment operation.
そこで、本発明は以上のような背景に鑑みてなされたものであり、下記の残存アルカリ金属の不活性化処理方法を採用することにより、上記課題を解決することに成功した。即ち本発明は、
(1)有機ハロゲン化合物とアルカリ金属を反応させて脱ハロゲン化処理を行い、処理後に残存するアルカリ金属に水を添加することにより、残存するアルカリ金属を処理する残存アルカリ金属の不活性化処理方法において、
残存するアルカリ金属量の総モル数に対して総添加量1.2〜2倍モルの水を複数回に分割して添加することを特徴としている。
Therefore, the present invention has been made in view of the background as described above, and succeeded in solving the above problems by employing the following method for inactivating a residual alkali metal. That is, the present invention
(1) A method for inactivating a residual alkali metal, wherein a dehalogenation treatment is performed by reacting an organic halogen compound and an alkali metal, and the remaining alkali metal is treated by adding water to the alkali metal remaining after the treatment. In
Adding by dividing the total amount 1.2 to 2 times moles of water to a plurality of times relative to the total number of moles of the alkali metal content remaining that features a.
そして、以上の発明は次のように具体化されることが好ましい。
(2)残存するアルカリ金属量の総モル数に対して総添加量1.5〜2倍モルの水を複数回に分割して添加する。
(3)1次添加を、残存するアルカリ金属量の総モル数に対して1〜1.5倍モルにする。
(4)1次添加を、残存するアルカリ金属量の総モル数に対して1.1〜1.5倍モルにする。
(5)1次添加と2次添加の間に、添加停止工程を設ける。
(6)処理槽内の単位時間当りの水素発生量が減少した後に2次添加を行う。
(7)添加速度は、一定速度である。
(8)2回に分割して水を添加する。
(9)水を複数回に分割して添加する工程が、1次、2次添加工程を含み、2次添加における水の添加速度は、1次添加における水の添加速度よりも速い。
And it is preferable that the above invention is embodied as follows.
(2) you added portionwise total amount 1.5 to 2 times moles of water to a plurality of times relative to the total number of moles of the alkali metal content remaining.
(3) a primary additive, you 1 to 1.5-fold mol relative to the total number of moles of the alkali metal content remaining.
(4) the primary additive, you 1.1 to 1.5-fold mol relative to the total number of moles of the alkali metal content remaining.
(5) between the primary addition and secondary addition, Ru provided added stopping step.
(6) intends rows secondary added after the hydrogen generation amount per unit in the processing bath time has decreased.
(7) The rate of addition, Ru constant speed der.
(8) is divided into two times you added to the water.
(9) adding by dividing the water into a plurality of times, the primary includes a second adding step, the addition rate of water in the secondary addition, have faster than the rate of addition of water in the primary additive.
上記(1)、(2)では、添加する水の総量を規定することによって、残存金属ナトリウムを完全に分解し不活性化処理することができる。水をより多く添加すれば、反応溶液がより不活性化域へ移行するのは当然であるが、2倍モルを最大必要量として規定することにより、過剰な添加を抑制し、残存金属ナトリウム分解処理後の排水処理を抑えることができる。また、必要最低限度として1.2倍モル以上、好ましくは1.5倍モル以上の水を添加することによって、工業的なプラントや実証設備のような処理容量が多く、攪拌効率や処理温度などが分解処理に影響する場合であっても残存金属ナトリウムを完全に処理することができる。そして、それらの添加量の条件を満たし、かつ複数回に分割して添加することによって、反応生成物である水素ガスの発生を抑制・制御でき、排気ガス中の水素濃度が爆発限界に至らないようにすることができる。
上記(3)、(4)では、1次添加によって大部分の残存金属ナトリウムを不活性化処理することができる。大部分の金属ナトリウムを処理するまでは添加を中断、停止することは、温度制御、排ガス制御などの運転に支障をきたす影響が高く、1次添加で残存するアルカリ金属量1モルに対して1倍モル、好ましくは1.1倍モル以上の水を連続添加することが好ましい。また、1次添加によって大部分の金属ナトリウムが分解処理されることに伴い、1次添加時に最大水素発生量を把握することができ、それ以降の添加工程における水素発生量を制御することが容易となる。そして、それ以降の添加、つまり2次添加以降の工程において、1次添加によってもなお分解処理されなかった残存金属ナトリウムをより完全に分解し安全な形にすることができる。
上記(5)、(6)では、急激な水素発生、発泡による排ガス処理装置の負荷、爆発の危険などのトラブルを防止することができる。水素発生状態を把握し、水素発生量の減少、いわゆる頭打ちを確認することによって、2次添加時の水素発生を制御し、トラブルを最小限に抑えることができる。
上記(7)では、添加速度を一定に行うことにより、従来の添加速度を任意に変えるような作業はなく、添加工程、制御が容易となる。また、添加に伴う水素発生や温度上昇による運転制御を容易にすることができる。
上記(8)では、分割添加を2回に規定することによって、不活性化処理工程の時間を短縮することができる。1次添加で大部分の残存金属ナトリウムを処理することができるので、それ以降の添加回数をむやみに増やす必要はなく、2回添加が好ましい。
上記(9)では、さらに不活性化処理工程の時間を短縮することができる。1次添加において大部分の残存金属ナトリウムが処理されたことに伴って、発生する最大水素量も1次添加時で頭打ちとなり、それ以降の水の添加速度を上げても、発生する水素量をうまく制御することができる。そして、安全にかつ添加時間の短縮を図ることができる。
In the above (1) and (2) , by defining the total amount of water to be added, the residual metal sodium can be completely decomposed and inactivated. If more water is added, it is natural that the reaction solution shifts to the inactivated region. However, by defining 2 times mole as the maximum required amount, excessive addition can be suppressed and residual metal sodium decomposition can be suppressed. Waste water treatment after treatment can be suppressed. Moreover, by adding 1.2 times mol or more, preferably 1.5 times mol or more of water as the minimum necessary level, the processing capacity is large as in industrial plants and demonstration facilities, and the efficiency of stirring, processing temperature, etc. Even if it affects the decomposition treatment, the residual metallic sodium can be completely treated. And by satisfying the conditions of these addition amounts and adding in multiple portions, the generation of hydrogen gas as a reaction product can be suppressed and controlled, and the hydrogen concentration in the exhaust gas does not reach the explosion limit. Can be.
In the above (3) and (4) , most of the residual metallic sodium can be inactivated by the primary addition. Suspending and stopping the addition until most of the metallic sodium is processed has a great influence on the operation of temperature control, exhaust gas control, etc., and is 1 per 1 mol of alkali metal remaining in the primary addition. It is preferable to continuously add 1 mol, preferably 1.1 mol or more of water. In addition, as most metal sodium is decomposed by the primary addition, the maximum hydrogen generation amount can be grasped at the time of the primary addition, and the hydrogen generation amount in the subsequent addition steps can be easily controlled. It becomes. Then, in the subsequent addition, that is, in the steps after the secondary addition, the residual metallic sodium that has not been decomposed by the primary addition can be more completely decomposed into a safe form.
In the above (5) and (6) , troubles such as sudden hydrogen generation, load of the exhaust gas treatment device due to foaming, danger of explosion can be prevented. By grasping the hydrogen generation state and confirming a decrease in hydrogen generation amount, so-called peaking, hydrogen generation at the time of secondary addition can be controlled, and trouble can be minimized.
In the above (7) , by performing the addition rate constant, there is no work for arbitrarily changing the conventional addition rate, and the addition process and control become easy. Further, it is possible to facilitate operation control due to generation of hydrogen accompanying the addition and temperature rise.
In (8) above, the time for the inactivation treatment step can be shortened by defining the divided addition to be twice. Since most of the remaining metallic sodium can be treated by the primary addition, there is no need to increase the number of subsequent additions unnecessarily, and two additions are preferred.
In (9) above, it is possible to further reduce the time of the inactivation processing step. As most residual metal sodium is treated in the primary addition, the maximum amount of hydrogen generated reaches a peak at the time of the primary addition, and even if the rate of water addition thereafter is increased, the amount of hydrogen generated is reduced. It can be controlled well. And addition time can be shortened safely.
まず、本発明の脱ハロゲン化処理に供される有機ハロゲン化合物としてPCB以外には、ダイオキシン類、ポリ塩素化ジベンゾフラン類、ポリ塩素化ベンゼン、フロン、DDT、BHC等の難分解性有機ハロゲン化合物を例示することができ、これら有機ハロゲン化合物は、そのまま用いてもよいものもあるが、溶媒に溶解して処理するのに適した濃度に調整した有機ハロゲン化合物溶液として用いることができる。例えば、PCBの場合には、50wt%濃度以下に調整して扱うのが好ましい。濃度が高いと粘性が高くなり、取り扱いにくくなる。 First, in addition to PCB as an organic halogen compound to be subjected to the dehalogenation treatment of the present invention, a hardly decomposable organic halogen compound such as dioxins, polychlorinated dibenzofurans, polychlorinated benzene, chlorofluorocarbon, DDT, and BHC is used. These organic halogen compounds may be used as they are, but can be used as an organic halogen compound solution adjusted to a concentration suitable for treatment by dissolving in a solvent. For example, in the case of PCB, it is preferable that the concentration is adjusted to 50 wt% or less. When the concentration is high, the viscosity becomes high and handling becomes difficult.
有機ハロゲン化合物を溶解する溶媒としては、アルカリ金属に不活性な、もしくは活性の低い、脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素または脂環式炭化水素が好ましく、例えば、ヘキサン、シクロヘキサン、ベンゼン、ケロシン、デカリン、トランス油(JIS C 2320−1993に記載のトランス油)、重油(JIS K2205に記載)、流動パラフィン又は洗浄油(フロン、トリクロロエタン、灯油などの代替品として、自動車、電子部品、精密機器の洗浄用に用いられる炭化水素系を主成分とした溶剤)を挙げることができ、これらは単独もしくは混合物として用いることができる。これらの溶媒の中でもトランス油は、SDを安定化する点などで特に好適に用いることができる。 As the solvent for dissolving the organic halogen compound, aliphatic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons or alicyclic hydrocarbons which are inert to alkali metals or low in activity are preferable. For example, hexane, cyclohexane, benzene, kerosene, As substitutes for decalin, transformer oil (trans oil described in JIS C 2320-1993), heavy oil (described in JIS K2205), liquid paraffin or cleaning oil (fluorocarbon, trichloroethane, kerosene, etc., automobiles, electronic parts, precision equipment And a hydrocarbon-based solvent used for cleaning), and these can be used alone or as a mixture. Among these solvents, trans oil can be particularly preferably used in terms of stabilizing SD.
アルカリ金属としては、ナトリウムの他に、カリウム、リチウム、セシウム、ルビジウム又はこれらの合金等を例示することができるが、取り扱いの容易さ、及び反応性を考慮した場合、ナトリウムがもっとも好ましく、更に反応性を考慮するとSDがもっとも好ましい。特に電気絶縁油中で製造されたSDは安定性、分散性、反応性に優れている。尚、電気絶縁油とは、日本工業規格JIS2380に記載された1〜7種までのコンデンサーなどに用いられる電気絶縁のための油であり、中でも第1種電気絶縁油が好ましい。また、アルカリ金属分散体中のアルカリ金属濃度は、任意に選択することが可能であるが、特に1〜50%程度のものが好ましい。アルカリ金属分散体の平均粒径は、20μm以下、好ましくは10μm以下のものが良い。SDの添加量は有機ハロゲン化合物中のハロゲン原子1モルに対して1〜50倍モル、好ましくは1〜20倍モルが用いられる。 Examples of the alkali metal include potassium, lithium, cesium, rubidium, and alloys thereof in addition to sodium, but sodium is most preferable in view of ease of handling and reactivity. SD is most preferable in consideration of sex. In particular, SD produced in electrical insulating oil is excellent in stability, dispersibility, and reactivity. The electrical insulating oil is an oil for electrical insulation used for 1 to 7 types of capacitors described in Japanese Industrial Standard JIS 2380, and among them, the first type electrical insulating oil is preferable. Further, the alkali metal concentration in the alkali metal dispersion can be arbitrarily selected, but is preferably about 1 to 50%. The average particle size of the alkali metal dispersion is 20 μm or less, preferably 10 μm or less. SD is added in an amount of 1 to 50 times mol, preferably 1 to 20 times mol, per mol of halogen atom in the organic halogen compound.
有機ハロゲン化合物を分解する工程は、電気絶縁油中に含まれるPCBを高濃度処理分解する場合を例にあげると、SD及び溶媒であるトランス油が貯留されている反応槽に、PCBが含有された被処理油を供給し、脱ハロゲン化処理させる。ここでの反応温度は150〜200℃、好ましくは160〜180℃である。PCBと金属ナトリウムが化学反応することによって、ビフェニルが結合し、PCBは高分子重合物に無害化される。処理後の反応溶液中には、過剰の金属ナトリウムが残存しており、その残存金属ナトリウムを不活性化処理するために水を添加する。残存金属ナトリウム量は、脱ハロゲン化処理工程において使用されるSD中の金属ナトリウム量や、PCBと反応する金属ナトリウム量などに基づいて算出するので、実際に添加する水の量は、理論的に算出された残存金属ナトリウムに対応する量となる。水の添加は複数回に分けて行い、好ましくは2回に分けて行う。水を添加することにより、ナトリウムと水が反応し、水酸化ナトリウムや水素が生成され、残存金属ナトリウムは不活性化される。そして、処理済溶液は排水処理装置など、水素などの排ガスは排ガス処理装置などへ送られ処理される。 In the process of decomposing an organic halogen compound, for example, when PCB contained in electrical insulating oil is decomposed at a high concentration, PCB is contained in a reaction tank in which SD and trans oil as a solvent are stored. The oil to be treated is supplied and dehalogenated. The reaction temperature here is 150 to 200 ° C, preferably 160 to 180 ° C. By the chemical reaction between PCB and metallic sodium, biphenyl is bonded, and PCB is rendered harmless to the polymer. Excess metal sodium remains in the reaction solution after the treatment, and water is added to inactivate the remaining metal sodium. Since the amount of residual metallic sodium is calculated based on the amount of metallic sodium in the SD used in the dehalogenation process, the amount of metallic sodium that reacts with PCB, etc., the amount of water actually added is theoretically The amount corresponds to the calculated residual metal sodium. The addition of water is performed in a plurality of times, preferably in two times. By adding water, sodium and water react to produce sodium hydroxide and hydrogen, and the residual metallic sodium is inactivated. Then, the treated solution is sent to a waste water treatment device and the exhaust gas such as hydrogen is sent to an exhaust gas treatment device and the like for treatment.
さらに、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の1実施形態を示す処理装置を示す概略図である。残存金属ナトリウムを処理する処理装置は、反応槽1と、処理溶液槽2と、分解水槽3と、制御装置4などより構成される。制御装置4は、反応槽本体10と分解水槽3とを連結する配管3aの途中に設けられたバルブ3bと、反応槽1内の排ガスを処理する排ガス処理装置5と反応槽1とを連結する配管5aの途中に設けられた排ガス中の水素濃度を測定する濃度計5cと、槽内温度を計測する不図示の温度計から成る。濃度計5cでの計測値を、配線41を解して制御装置4へ受信するようになっている。また、バルブ3bを切り替える信号を制御装置4から送信する配線42を備えている。反応槽本体10には温度制御するジャケット11と、攪拌器12と、不活性ガス供給装置13が設けられている。
Further, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing a processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The processing apparatus for processing the residual metallic sodium is composed of a
反応槽本体10及びジャケット11の材質としては、熱媒温度や設備費などに応じて、鉄鋼(SS)やステンレス鋼(SUS)など適宜選択する。攪拌器12としては、反応溶液を十分攪拌する能力があればよく、攪拌羽根形状でいえば、例えばパドル翼やタービン翼が好ましい。場合によっては処理溶液の液面よりも上、気相部の攪拌軸に、消泡するための消泡板を設けることも可能である。攪拌効率を高めるために、槽内にはバッフルが設けられている。濃度計5cは、槽内での水素発生量を検出するものであり、水素濃度が測定できるものであれば特に問題はないが、設置する箇所としては、排ガス処理装置5などへ導出する配管5aの途中など、閉塞系の箇所に設けることが好ましい。また、反応槽1から遠いほど、水素が発生してから排ガスが排出され、排ガス中の水素濃度が計測されるまでの時間がかかるので、できるだけ反応槽1に近い箇所に設けることが好ましい。不図示の温度計は、反応液中に浸漬されるように設置されるものであるが、反応状態によっては、局部的に温度上昇が著しい箇所があることより、数箇所配置し、温度変化をより詳しく確認できる状態にしておくことが好ましい。
The material of the reaction vessel
水を添加する場合の本発明の不活性化処理方法については、まず、予め不活性ガス供給装置13によって、反応槽本体10及びそれに付随する配管などに不活性ガスである窒素、アルゴンもしくはヘリウムを供給し、不活性ガス雰囲気下にて処理溶液槽2より反応槽本体11へ処理溶液を供給する。水添加開始後に再び処理溶液を追加することがないように処理溶液量は処理予定全量供給する。これは、槽内の水素発生量及び発熱による温度の制御をし易くするために、不活性化処理中には水のみを添加する方法を用いる。また、水を添加する前の温度降下に、絶縁油などの溶媒を処理溶液中に注入することもある。
Regarding the deactivation treatment method of the present invention in the case of adding water, first, nitrogen, argon or helium, which is an inert gas, is preliminarily applied to the reaction vessel
脱ハロゲン化処理後の反応溶液は150〜180℃と高温になっており、処理溶液を70〜100℃、好ましくは80〜90℃の範囲内に冷却して処理する。これは、残存金属ナトリウムと水が反応する発熱反応によって槽内温度が100℃以上に上昇してしまうと、添加した水が急速に蒸発してしまい、金属ナトリウムと十分な反応が行われない。また、反応温度が低すぎると反応がゆっくり行われ、不活性化処理時間が長くなってしまうので、できるだけ反応が活性する温度であり、かつ水が蒸発しない温度である70〜100℃の温度範囲に制御するのが好ましい。そして、発熱反応であるゆえ、あまりに槽内温度が100℃に近いと、発熱による温度上昇が冷熱媒などによる温度制御によってうまく抑えられないことを考慮し、80〜90℃の温度範囲に制御することが好適である。温度制御としては、本出願人の方法(特開2004−209432)などといった反応槽に設けられたジャケット内に熱媒・冷熱媒などを通過させて槽内温度を制御する方法が好ましい。 The reaction solution after the dehalogenation treatment is as high as 150 to 180 ° C., and the treatment solution is cooled to 70 to 100 ° C., preferably 80 to 90 ° C. for treatment. This is because if the temperature in the tank rises to 100 ° C. or more due to an exothermic reaction in which the remaining metallic sodium reacts with water, the added water rapidly evaporates, and sufficient reaction with metallic sodium is not performed. In addition, if the reaction temperature is too low, the reaction is carried out slowly and the inactivation treatment time becomes long. Therefore, the reaction temperature is as high as possible, and the temperature range of 70 to 100 ° C. is the temperature at which water does not evaporate. It is preferable to control it. And since it is an exothermic reaction, if the temperature in the tank is too close to 100 ° C, the temperature rise due to heat generation cannot be suppressed well by temperature control with a cooling medium or the like, and the temperature is controlled within the range of 80 to 90 ° C. Is preferred. As the temperature control, a method of controlling the temperature in the tank by passing a heating medium / cooling medium or the like through a jacket provided in the reaction tank, such as the method of the present applicant (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-209432), is preferable.
攪拌器12にて攪拌しながら反応槽本体10に付属するジャケット11内に冷熱媒を流し冷却させながら、制御装置4からの信号によりバルブ3bを開き、分解水槽3から水を所定容量一定速度にて反応槽本体内に1次添加する。1次添加量は、予め規定された所定量であり、残存するアルカリ金属量の総モル数に対して1〜1.5倍モル、好ましくは1.1〜1.5倍モル相当の水に制御する。ここで、水以外の添加物として、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、有機酸、あるいはこれらの混合物が同様の効果を奏することができるが、コストや取り扱いを考慮すると水が最適である。水の添加方法としては、処理溶液中にスムーズに添加されるよう配管を処理溶液中に注入し添加する方法であっても、槽内壁に水が沿うように添加される方法であっても、直接槽内気相部より添加する方法であってもよく、特に限定する方法はない。添加すると、処理溶液中の金属ナトリウムと水が反応して、水素が発生するので、不活性ガスを常時注入しながら添加する。発生した水素などの排ガスは配管5aを通り、排ガス処理装置5へ導出され、活性炭吸着などによって処理される。
While stirring with a
1次添加終了後、バルブ3bを閉じ、濃度計5c及び温度計にて水素濃度や温度を確認する。不活性化処理により、反応槽本体10内の水素ガス量が上昇する。水素ガス量が頭打ちになったことを確認した後、バルブ3bを開き2次添加を開始する。2次添加は1次添加よりも流速を速く一定速度で添加する。そして、水の総添加量が1次添加前の残存するアルカリ金属量の総モル数に対して1.2〜2倍モル、好ましくは1.5〜2倍モルの範囲内になるよう添加した後、バルブ3bを閉じ、不活性化処理を終える。不活性化処理後の処理済溶液は、不図示の油水分離工程へ移され、別途処理される。
After completion of the primary addition, the
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明は請求項の要件を充足すればよく、細部は種々変形したり展開可能なものである。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples, and the present invention only needs to satisfy the requirements of the claims. It is possible.
(実施例1)
4000Lの反応槽に脱ハロゲン化処理後の処理溶液(100℃)を処理溶液槽から約3000kg仕込み、攪拌すると同時に冷熱媒により冷却させた。85℃まで冷却したと同時に、分解水槽より水を53kg(残存金属ナトリウム量の1.5倍モル)一定速度にて4時間かけて1次添加した。その間、濃度計により水素濃度を確認した。そして、添加開始より約5時間後に水素濃度が頭打ちとなり、発生量が減少したことを確認した後、2次添加を開始した。2次添加は1次添加の3倍の流速とした。2次添加終了時までは、水素濃度はゆるやかであり、総量70kg(1次添加前残存ナトリウム量の2倍モル)の水を添加した後に2次添加を終了した。
(実施例2)
実施例1と同様の設備にて同様の脱ハロゲン化処理を行い、脱ハロゲン化処理後の処理溶液を処理溶液槽から約4000kg仕込み、85℃まで冷却させた。分解水槽より水を42kg(残存金属ナトリウム量の1.2倍モル)一定速度にて3.2時間かけて1次添加した。濃度計により水素濃度を確認した後、2次添加を開始した。2次添加は1次添加の3倍の流速とした。総量53kg(1次添加前残存ナトリウム量の1.5倍モル)の水を添加した後に2次添加を終了した。
(比較例1)
実施例1と同様の設備にて同様の脱ハロゲン化処理を行い、脱ハロゲン化処理後の処理溶液を処理溶液槽から約3000kg仕込み、85℃まで冷却させた。分解水槽より水を28kg(残存金属ナトリウム量の0.8倍モル)一定速度にて1次添加した。濃度計により水素濃度を確認した後、2次添加を開始した。2次添加は1次添加の3倍の流速とした。総量53kg(1次添加前残存ナトリウム量の1.5倍モル)の水を添加した後に2次添加を終了した。
(比較例2)
実施例1と同様の設備にて同様の脱ハロゲン化処理を行い、脱ハロゲン化処理後の処理溶液を処理溶液槽から約3000kg仕込み、今度は60℃まで冷却させた。分解水槽より水を53kg(残存金属ナトリウム量の1.5倍モル)一定速度にて1次添加した。濃度計により水素濃度を確認した後、2次添加を開始した。2次添加は1次添加の3倍の流速とした。総量70kg(1次添加前残存ナトリウム量の2倍モル)の水を添加した後に2次添加を終了した。
Example 1
About 4000 kg of the treatment solution (100 ° C.) after the dehalogenation treatment was charged into a 4000 L reaction vessel from the treatment solution vessel and stirred, and simultaneously cooled by a cooling medium. Simultaneously with cooling to 85 ° C., water was firstly added from a cracked water tank at a constant rate of 53 kg (1.5 times the amount of residual metallic sodium) over 4 hours. Meanwhile, the hydrogen concentration was confirmed by a densitometer. Then, after about 5 hours from the start of the addition, it was confirmed that the hydrogen concentration reached its peak and the generation amount decreased, and then the secondary addition was started. The secondary addition was performed at a flow rate three times that of the primary addition. Until the end of the secondary addition, the hydrogen concentration was gradual, and the secondary addition was terminated after the addition of a total amount of 70 kg of water (2 times the amount of residual sodium before the primary addition).
(Example 2)
The same dehalogenation treatment was performed in the same equipment as in Example 1, and about 4000 kg of the treatment solution after the dehalogenation treatment was charged from the treatment solution tank and cooled to 85 ° C. From the cracked water tank, 42 kg of water (1.2 mol of the amount of residual metal sodium) was added primarily at a constant rate over 3.2 hours. After confirming the hydrogen concentration with a densitometer, secondary addition was started. The secondary addition was performed at a flow rate three times that of the primary addition. After the addition of a total amount of 53 kg (1.5 times the amount of residual sodium before the primary addition) of water, the secondary addition was terminated.
(Comparative Example 1)
The same dehalogenation treatment was performed in the same equipment as in Example 1, and about 3000 kg of the treatment solution after the dehalogenation treatment was charged from the treatment solution tank and cooled to 85 ° C. From the cracked water tank, 28 kg of water (0.8 moles of residual metal sodium amount) was added primarily at a constant rate. After confirming the hydrogen concentration with a densitometer, secondary addition was started. The secondary addition was performed at a flow rate three times that of the primary addition. After the addition of a total amount of 53 kg (1.5 times the amount of residual sodium before the primary addition) of water, the secondary addition was terminated.
(Comparative Example 2)
The same dehalogenation treatment was performed in the same equipment as in Example 1, and about 3000 kg of the treated solution after the dehalogenation treatment was charged from the treatment solution tank, and this time it was cooled to 60 ° C. First, 53 kg of water (1.5 times the amount of residual metal sodium) was added at a constant rate from the decomposition water tank. After confirming the hydrogen concentration with a densitometer, secondary addition was started. The secondary addition was performed at a flow rate three times that of the primary addition. The secondary addition was completed after adding a total amount of 70 kg of water (2 moles of residual sodium before the primary addition).
表1は、実施例の処理温度や添加量などをまとめたものであり、図2は実施例に基づいての水添加による槽内水素発生量を示したものである。 Table 1 summarizes the processing temperatures and addition amounts of the examples, and FIG. 2 shows the amount of hydrogen generated in the tank by water addition based on the examples.
(評価)
実施例1、2の結果より、最大水素発生量を1次添加時に設けることができ、かつ、泡立ちによるトラブル、排ガス処理装置への負荷もなく、2次添加以降、ゆるやかな水素発生に制御し、残存金属ナトリウムを不活性化処理することができた。また、実施例1、2より、1次添加量を1.2倍モルに規定した方が、1次添加時間が少なくなることに伴い、処理時間の短縮を図ることができた。そして、実施例1である1次添加量が1.5倍モルの場合では、水素発生量のピークを確実に1次添加におくことができ、その後の2次添加での水素発生を制御することができた。このことより、予め試運転などで各々添加量・温度を請求項の範囲内に収まるように決定し、最適な運転状態を選択することが好ましい。また、1次添加による1.2倍モル以上の添加によっても、水素発生量が起きていることより、1.2倍モル以下の添加のみでは残存ナトリウムが完全に分解されていないことがわかる。つまり、水の添加量は、1.2倍モル以上添加しなければ金属ナトリウムは処理されないことがいえる。
これに対し、比較例1より、1次添加を1.2倍モル以下で行った所、2次添加時に許容水素発生量をオーバーし、排ガス処理装置へ導出される配管途中まで泡が行き渡ってしまった。この結果より、1次添加では泡立ちや排ガス処理装置への負荷を考慮し、1.2倍モル以上の水を添加することが好ましいといえる。
比較例2より、水素発生量を1次添加時に設けることができ、最後までスムーズに処理することができたが、処理温度を60℃にしたことにより、反応が鈍くなり処理時間をかなり費やしてしまう結果になった。処理時間が長ければ、それだけ稼動による人員、運転制御や冷熱媒などの熱効率などの負担が大きくなってしまうので、処理温度は70〜100℃の範囲内で行うことが好ましいといえる。
(Evaluation)
From the results of Examples 1 and 2, the maximum hydrogen generation amount can be set at the time of the primary addition, and there is no trouble due to foaming and no load on the exhaust gas treatment device. Residual metallic sodium could be inactivated. Further, from Examples 1 and 2, when the primary addition amount was defined as 1.2 times mole, the processing time could be shortened as the primary addition time decreased. And when the primary addition amount which is Example 1 is 1.5 times mole, the peak of hydrogen generation amount can be reliably put into the primary addition, and hydrogen generation in the subsequent secondary addition is controlled. I was able to. From this, it is preferable to determine the amount of addition and the temperature so as to fall within the scope of the claims in advance by trial operation or the like, and to select the optimum operation state. Moreover, it can be seen that the amount of hydrogen generation is also caused by the addition of 1.2 times mol or more by the primary addition, so that the residual sodium is not completely decomposed only by the addition of 1.2 times mol or less. That is, it can be said that metallic sodium is not treated unless the amount of water added is 1.2 times mol or more.
On the other hand, from Comparative Example 1, when the primary addition was performed at a ratio of 1.2 times or less, the allowable hydrogen generation amount was exceeded during the secondary addition, and the bubbles spread throughout the piping led to the exhaust gas treatment device. Oops. From this result, it can be said that in the primary addition, it is preferable to add 1.2 times mole or more of water in consideration of foaming and load on the exhaust gas treatment device.
From Comparative Example 2, the hydrogen generation amount could be provided at the time of the primary addition, and the treatment could be performed smoothly until the end. However, the reaction became dull due to the treatment temperature being 60 ° C., and the treatment time was considerably consumed. It became the result. The longer the treatment time, the greater the burden on personnel due to operation, the thermal efficiency of operation control, cooling medium, etc., so it can be said that the treatment temperature is preferably in the range of 70 to 100 ° C.
1…反応槽(10は本体、11はジャケット)
12…攪拌器
13…不活性ガス供給装置
2…処理溶液槽
3…分解水槽(3aは配管、3bはバルブ)
4…制御装置(41、42は配線)
5…排ガス処理装置(5aは配管)
1 ... Reaction tank (10 is the main body, 11 is the jacket)
DESCRIPTION OF
4. Control device (41 and 42 are wiring)
5 ... Exhaust gas treatment device (5a is piping)
Claims (6)
70〜100℃において、残存するアルカリ金属量の総モル数に対して、総添加量1.2〜2倍モルの水を2回に分割して添加し、最初の添加(以下1次添加という)を、残存するアルカリ金属量の総モル数に対して1〜1.5倍モルにし、処理槽内の単位時間当りの水素発生量が減少した後に、2次添加を行うことを特徴とする残存アルカリ金属の不活性化処理方法。 In the deactivation treatment method of the remaining alkali metal, the dehalogenation treatment is performed by reacting the organic halogen compound and the alkali metal, and the remaining alkali metal is treated by adding water to the alkali metal remaining after the treatment.
At 70 to 100 ° C., water with a total addition amount of 1.2 to 2 times the total amount of moles of the remaining alkali metal is added in two portions, and the first addition (hereinafter referred to as primary addition) ) To 1 to 1.5 times the total number of moles of the remaining alkali metal, and secondary addition is performed after the amount of hydrogen generated per unit time in the treatment tank has decreased. Residual alkali metal inactivation treatment method.
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