JP5345676B2 - ガス流から塩素を吸収する方法 - Google Patents

Description

本発明は、過酸化水素の制御された添加を伴う、ガス流から水中で塩素を吸収する方法に関する。

塩素化合物が高い温度で処理される工業的なプロセス（例えば有機塩素化合物の燃焼、塩素化反応および加水分解反応）に際して、ときに存在する酸素とディーコン−平衡に従って塩素元素を形成する塩化水素が発生する。これは排ガス流中に存在しており、かつ排出基準を遵守するためにこれから取り除かれなければならない。

水中での塩素の溶解度は低いので、塩素の吸収は一般的に塩基性吸収剤を用いて行われ、例えば下記のように水酸化ナトリウム溶液を用いて、方程式（１）および（２）により記載される：
Ｃｌ₂＋Ｈ₂Ｏ→ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ （１）
ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ＋２ＮａＯＨ→ＮａＣｌ＋ＮａＣｌＯ＋Ｈ₂Ｏ （２）
しかし、その他の塩基性吸収剤（石灰乳、アンモニア、アミン、炭酸塩、炭酸水素塩等）も可能である。

全ての塩基性吸収法に際して、動因として塩の形成（塩化物および次亜塩素酸塩）が生ずる。これらの方法の結果として、適用が制限された（例えば塩素系漂白剤）または相応する処理後に排水に加えられる、次亜塩素酸塩含有の塩溶液が発生する。このために、形成された次亜塩素酸塩は還元されなければならず、これは通常、亜硫酸塩、チオ硫酸塩、なかでも過酸化水素の添加によって行われる。例えばＥＰ０４０６６７５では、炭酸水素ナトリウムと亜硫酸水素ナトリウムとから成る吸収溶液が使用される。

酸性媒体中での吸収も記載されている。その際、たいていの場合、低い酸化状態の金属塩（例えばＦｅ２＋、Ｃｕ１＋等）が吸収剤として使用され、それらは次いで塩素によってより高い酸化状態に変えられる（例えばＤＥ−ＯＳ２５４５３４２を参照のこと）。

上記の全ての方法に際して、制限されてしか更に使用することのできない塩溶液が発生する。

更に有機溶媒を用いた塩素の分離が記載されている。例えば、テトラクロロメタン、ジクロロトルエン、ジクロロベンゾトリフルオリド等の化合物が使用される。これらの物質は、目立った蒸気圧を有し、また清浄されたガス流から取り除かれなければならないという欠点を有する。

ＳＵ６９７１６０には、塩化ホウ素、塩化チタンならびに塩素、塩化水素およびホスゲンを含有する排ガスを浄化する方法が記載される。この方法には、１ステップにおいて濃塩酸および更なるステップにおいて塩酸が加えられた過酸化水素溶液が吸収剤として必要とされる。更にこの方法は、排出物を出さずに、かつそのため排水を出さずに行われる。記載されるのは、まず３５％の濃塩酸および９〜３０％の過酸化水素溶液を装入し、引き続き排ガスを導通させるバッチ処理である。

本発明の課題は、利用可能な生成物をもたらす、簡単な、連続的に運転される、ガス流から塩素を吸収する方法を提供することであった。

本発明の対象は、窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウムおよびそれらの混合物から選択されるガス流から塩素を水中で吸収する方法であって、その際、次亜塩素酸の形成が、過酸化水素の制御された添加によって抑えられ、かつ塩酸が形成される。

水中での塩素の低い溶解度にも関わらず、方程式１に従った次亜塩素酸の形成を抑える条件がつくり出される場合に、水も、塩素含有のガス流の吸収のために使用できることが見出された。本発明による方法は、前接続される洗浄工程において濃塩酸を必要とせず、かつ連続的に運転される。

水に塩素を導入することによって生じる塩酸の吸収溶液中の塩素が、過酸化水素の添加に際して反応し塩酸を生じ、かつこのように吸収剤中で結合し得ることが確認された。これをベースにして構成された連続的な吸収装置は、塩を含有せず、かつ次亜塩素酸を含有しないかもしくは少量の次亜塩素酸塩を含有し、しかしながら、利用可能な塩酸を含有する排ガス流を生み出す。過酸化水素の添加は、形成された塩酸が次亜塩素酸を含有しないように調整されることができる。

好ましくは、本発明による方法では、水が装入され、かつ過酸化水素が気相の塩素濃度から生じる基準に従って制御して添加される。処理において形成された塩酸は、排水として導き出せることができるのみならず、更なる処理において材料上の利用も可能にする塩不含の排水流を形成する。

好ましくは、本方法では、塩素以外に、塩素１００体積部に対して、水に吸収されるその他のガス状の成分を、高くても１０体積部、特に有利には高くても３体積部、殊に高くても１体積部含有するガス流が使用される。水に吸収される該ガス流のその他のガス状の成分は、例えば塩化水素およびフッ化水素であってよい。

ガス流として、殊に空気を使用することができる。

有利な一実施態様において、塩素を含有するガス流は、順次３つまたは４つのステップを通過し、その際、好ましくは、ガス流方向に向かって水相の過酸化水素濃度が増大する。

ガス流から塩素を吸収するために、自体公知の装置を使用してよく、例えば棚段塔、不規則充填塔およびスクラバー、例えば噴霧スクラバーまたは湿式集塵機を使用してよい。

該方法において形成された塩酸は、好ましくは、少なくとも０．５％、高くても１８％の濃度を有する。該方法において形成された塩酸は、好ましくは、更なるプロセスで利用される。

実施例
他に記載がない限り、全ての量および百分率表示は質量に対するものである。

１ａ 本発明によらない
塩素含有の不活性ガス流を、水酸化ナトリウム溶液の吸収サイクルで作動されるスクラバーに通す。排水が排水処理に流れ込み、該処理はｐＨ値を調整し、かつ還元剤によってＮａＯＣｌ負荷量をＮａＣｌに変換し、かつ排水として放出する。分離された全ての塩素を塩化ナトリウムに変え、かつ排水中に放出する。それゆえこの塩素は物質結合から取り除かれ、かつ失われる。

１ｂ 本発明による
塩素含有の不活性ガス流を、塩酸の吸収サイクルで作動される１つ（または複数）のスクラバーに通し、そこに水および過酸化水素を供給するかまたはトレーを介して添加する。生じた塩酸を、塩化水素吸収に供する。

２ａ 本発明によらない
塩素含有の不活性ガス流を、ｐＨ値制御された水酸化ナトリウム水溶液の吸収サイクルで作動されるスクラバーに通す。形成される次亜塩素酸ナトリウムを、過酸化水素の酸化還元制御された添加によってＮａＣｌに変換する。該スクラバーを、塩含有の排水流が抜け出す。

２ｂ 本発明による
塩素含有の不活性ガス流を、塩酸の吸収サイクルで作動される１つ（または複数）のスクラバーに通し、そこに水および過酸化水素を酸化還元制御および伝導性制御して供給および／またはトレーを介して添加する。生じた塩酸は、別個の製造プロセスにおいて利用する。

３ 本発明による
水が充填された不規則充填塔内に、３７℃および２０ｍｂａｒの減圧下で、１．７％の塩素含有率、０．０１７％の塩化水素含有率、３．６％の二酸化炭素含有率および７１．２％の窒素含有率を有するガス流を導入する。過酸化水素の制御された添加によって、次亜塩素酸を含有しない、２％の塩酸濃度を有する排水流をつくり出した。

Claims (5)

1. 窒素、酸素、二酸化炭素、アルゴン、ヘリウムおよびそれらの混合物から選択される、塩素を含有するガス流から、水中でＣｌ₂の形の塩素を吸収する方法であって、その際、次亜塩素酸の形成が、過酸化水素の制御された添加によって抑えられ、かつ塩酸が形成される、塩素を含有するガス流から塩素を吸収する方法。
2. 塩素以外に、塩素１００体積部に対して、水に吸収されるその他のガス状の成分を、高くても３体積部含有するガス流を使用する、請求項１記載の方法。
3. 塩素を含有するガス流として空気を使用する、請求項１または２記載の方法。
4. 塩素を含有するガス流が、順次２つ以上のステップを通過する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 塩素を吸収する装置として、棚段塔、不規則充填塔、スクラバーまたは湿式集塵機を使用する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。