JPH0557005B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は液中に溶解している気体を連続的に除
去して回収するプロセスに関し、更に詳しくはア
ンモニア廃水からアンモニアを連続的に除去して
回収するにあたり、既にストリツピングした廃水
から吸収した熱を用いて塔中で廃水をストリツピ
ングしかつ塔内を廃水と向流方向に流れる気体
流、例えば空気流を用いることによつてアンモニ
アを除去回収するプロセス関する。

（従来の技術及び発明が解決しようとする問題
点） 熱交換のために非常に大きい伝熱表面積を必要
とし、かつこれに関連して高価なスデンレス鋼を
材料として使用するプロセスは知られている。こ
のプロセスは、特に、現在要望されている環境汚
染防止の観点から、経済的解決をしばしば必然的
に損うような膨大な投資を伴なう。従つて、本発
明の第一の目的はかかる従来技術の欠点を排除
し、更に経済的に一層価値の高い生成物、例えば
高濃度のアンモニア水を得ることである。

（問題点を解決するための手段） 本発明に従えば、前記した第一の目的は、気体
流を充填床において直接接触させることによつて
流出液から熱を吸収し、その後この吸収熱を再び
流入液へ移動させることによつて伝熱せしめるこ
とによつて達成される。本発明の好ましい態様に
従えば、前記気体流は高温の循環空気流から成
り、この空気流は、充填床を有する塔の一部にお
いて、ストリツピングされる廃水に熱を伝達し、
低温の廃水に対し向流方向に流れ、その後今度は
低温となつた同一の空気流が同様に充填床を有す
る塔の別の部分において同様に向流方向に流れる
今度は高温になつたストリツピングされた液から
熱を受けて高温に戻る。

本発明に従えば、ストリツピングされる廃水中
のアンモニア濃度を先ず塔の第一のの部分におい
て、好ましくは廃水中の気体分圧に対応すする濃
度より高い濃度でストリツピングすべき気体を含
む循環空気流によつて、増加せしめ、更に好まし
くは、その後塔の第二の部分において今度はアン
モニアを廃水中の気体分圧に対応する濃度よりも
低い濃度で含む空気流と再度接触せしめることに
よつて本発明の第二の目的が達成される。

もし更に本発明に従うならば、二つの充填床の
間に含まれる空気流部分は流れから分離するため
にそこから分岐して、特に冷却し、そして／また
は高圧に曝すことにより、販売することのできる
良好で価値のある最終生成物より高い濃度のアン
モニア水が得られる。

（実施例） 以下、図面に従つて本発明を具体的に説明す
る。

廃水からアンモニアをストリツピングする一般
的プロセスは知られているものと思う。

本発明に従えば、第１図に示すように、アンモ
ニアを含む廃水は塔２に装填された充填床３に導
管１を通して供給され、廃水は噴霧器４により分
配して空気流５と接触する。廃水と空気流５との
接触は充填床３を通して向流で行われる。ストリ
ツピングされる廃水は温度30℃であり、流入空気
流５は温度62.2℃で水蒸気で飽和されている。流
入廃水は空気によつて加熱され、充填床３を出る
時はその温度は60℃に上昇する。熱伝達は空気か
ら廃水への水蒸気の凝縮によつて主に行われ、空
気温度は31.5℃まで下降する。この空気は依然と
して水蒸気で飽和されているが、その水含量は温
度下降の結果として流入時より可成り低。

充填床３においては、廃水のPH値が11より可成
り低いので、アンモニアは廃水から未だストリツ
ピングされない。さもなければストリツピングさ
れる廃水が再びアンモニアを吸収するであろう。
充填床３からの廃水はトレイ６によつて集合さ
れ、ポンプ７によつて加熱装置８に供給される。。
アンモニアのストリツピングは、廃水が加熱装置
８を通過する前又は後に、導管９を通して苛性ソ
ーダを注入することによつて、廃水のPH値が11に
達した時にはじめて可能となる。廃水は加熱装置
８を通過することによつて62℃に加熱される。充
填床１０上に噴霧された水は予じめ充填床３を通
過してアンモニアを保有している空気と接触す
る。充填床１１において空気は充填床１０でアン
モニアからストリツピングされた水によつつて先
ず31.5℃から60℃に加熱され、それによつて水蒸
気を吸収する。

塔２において充填床１０及び１１は大抵の場合
には一つのパツケージから成る。このパツケージ
の全高は理論的に計算した個々の高さの合計より
小さい。これは熱交換及びストリツピングがパツ
ケージ１０及び１１において行なわれるからであ
る。アンモニア分に富んだ空気は温度60℃で１３
で塔２を流出し、フアン１４によつて吸収塔部分
１５に送られる。この吸収塔部分１５ではアンモ
ニアは硫酸と反応して硫酸アンモニウムを生成す
る。硫酸を溶解した水の供給は１７で示されるよ
うにして行い、ポンプ１８は水を充填床１５上へ
循環すると共に過剰の液体を運び出す。空気は温
度62.2℃で吸収塔部分１５を出て充填床３に入
り、空気流サイクルが完成する。ストリツパー部
分及び吸収塔部分の両方において、反応が行わ
れ、同時に熱が発生する。充填床３及び１１と、
ストリツパー／吸収塔部分１０及び１５とを通過
する最適空気流がそれぞれ等しくない場合にはバ
イパス１９を使用することができる。

充填床３及び１１は汎用の熱交換器と同様の機
能をするが、非常に廉価である。200000Kg/hrの
水流入量で水流が62℃から32℃まで冷却されるこ
とによつて水を30℃から60℃まで予熱する場合に
は、熱交換表面積は2000m²必要となり、ステンレ
ス鋼で製作した場合のコストは約Dfl.1400000と
なる。本発明に従つたプロセスを用いた場合には
熱交換システムはその僅か５％、即ちDfl.70000
を必要とするに過ぎない。

当業者の方々には自明なように、空気流へのエ
ネルギー供給はスチーム直接注入によつても実施
することができ、また本プロセスは必ずしも一塔
で実施する必要はないい。前記記述において“充
填床”なる用語を使用したが、気液間の接触を行
なうものとしてそれ自体公知の手段、例えばシー
ブプレートなども使用することぎできる。前記説
明において循環気体は空気としたが、別の気体、
例えば水素又はヘリウムもその特性がコスト面か
ら容認される場合には使用することができる。更
に、本本プロセスは大気圧下において実施するこ
とができるが、別のシステム圧力においても本発
明の範囲内において実施することができることも
認められている。

気体の一部が充填床３において液体からストリ
ツピングされることがあり、これは本プロセスの
効率に影響する。充填床３及び１１の間に、特別
の吸収塔（図示せず）を介在せしめることによつ
てこのことは防止できる。多量の二酸化炭素を含
む廃水によつて惹き起される装置の汚れは、スト
リツピングされた二酸化炭素を含む気体を二酸化
炭素と反応する液を保持したシーブプレートを通
して生成した炭酸塩の除去を容易にすることによ
つて、簡単に防止することができる。更に前記炭
酸塩の装置各部への付着は炭酸塩を反撥する材料
で装置の部分を構成するか又はかかる材料で装置
の前記部分をライニングすることによつて大幅に
防止することができる。「テフロン」の使用が好
適である。本発明の範囲内において種々の実施態
様が可能である。定期的な保守の面からは複数の
吸収塔／ストリツパー区画の設置が好まれるであ
ろうし、また二つ又はそれ以上の循環気体回路の
使用も望まれるであろう。前記したように、運搬
又は担持用の気体流を循環させることは必ずしも
必要ではない。これらの技術的考察又は検討につ
いては、それらが本発明の範囲内において当業者
とつて自明のことなので、ここではこれ以上言及
しない。

第２図には価値の高いアンモニア水溶液を得る
のに特長的な本発明の利点を模式的に図示した。
第２図の左側に示した導管２０は、アンモニアを
ストリツピングさせるか、そして／又は濃縮アン
モニア水溶液を望ましい効率で生産する原廃水を
供給する。

一例として、環境温度及び環境圧力でアンモニ
ア80Kgを含む流入廃水が20m²/hrとする。スツリ
ツパー／吸収塔２１において、気体流はフアン２
５によつて導管２４を経て充填床２２及び２３を
通つて循環する。アンモニア水溶液の生産は２６
で行われ、流れ図に示すように、循環気体流から
一部冷却抜出すことによつて72Kg/hrの量で取出
す。汎用の熱交換器２７は廃水の温度を15℃から
50℃上昇せしめ、この度はその後充填床２２にお
いて60℃まで更に上昇する。温度は熱交換器２７
で伝熱されて更に70℃に上昇し、次いで導管２８
を介してカリウムまたは灰汁を添加し、それから
向流として充填床２３を通過する。その結果、処
理された廃水は熱交換器を25℃で去り、そのとき
当初の80Kg/hrのアンモニアから８Kg/hrだけが失
なわれている。達成目的、濃縮物の価値または排
水要件に依存して、濃縮物をそのまま使用した
り、あるいは更にストリツピングしたりすること
が可能である。いずれにしろ、本発明を応用した
方法の主な利点は一方では慣用の熱交換器の節約
にあり、他方では生産される濃縮物の価値にあ
る。

前にアンモニアと廃水について言及したとき、
本発明の利点は液体に溶解されかつ液体から除去
され回収されるべきその他の気体についても有効
であることが明白に見られた。

本発明による方法は経済的観点から廃水と気体
流の間の直接接触で実施することが好ましい。に
もかかわらず、本発明の利点を間接的な接触によ
つて達成することも可能である。従つて、特許請
求の範囲では直接接触と間接接触の両方の態様の
可能性を記載した。従つて、特許請求の範囲にお
ける「直接接触」の用語は上記の説明を参照され
るべきである。

第３図は本発明の第２の目的を概要的に示す流
れ図である。アンモニア廃水３１を塔３２に供給
し、充填床３３において向流的に循環する気体流
３４と接触させる。３１における水のPH値はまだ
低く、従つて殆んどのアンモニアは水にアンモニ
ウムイオンとして存在する。充填床３３に輸送さ
れた気体流は高濃度のアンモニアを含み、水蒸気
で飽和し、やや高い温度にさらされる。充填床３
３で水は気体流からアンモニアを吸収する。これ
はこの低いPH値では殆んどのアンモニアは水にイ
オンとして吸収され、水と平衡にあるアンモニア
の蒸気圧はアンモニアが気体として溶解する場合
よりも低いという事実によつて支持される。水は
３１の入口より高温かつ高いアンモニア濃度にお
いて充填床３３を３６から去る。主として水蒸気
の凝縮と気体流からのアンモニアの溶解によつて
水温が上昇する。系における駆動力を得るため
に、熱交換器３７で水温をさらに上昇した後、ア
ンモニアを容易にストリツピングするようにPH値
を増加するために３８で水に石灰または灰汁を添
加する。充填床３９において水を循環空気流と接
触させる。４０における水温が３６におけるより
高いので、４０における水蒸気圧および溶解アン
モニアの潜在圧力は３６におけるより高い。PH値
は４０において３６におけるより高いので、アン
モニアの分圧の差はさらに増加する。

３５における気体流は、水流３６および４０と
それぞれ平衡にあるアンモニア濃度および水蒸気
圧の値の中間のアンモニア濃度および水蒸気圧を
有する。物質移動および熱伝達は充填床３３では
気体から水へ向い、充填床３９では水から気体へ
向かう。充填床３９において水からアンモニアが
ストリツピングされ、それによつて水温が降下す
る。ストリツピングされた水は塔を４１で流入水
の温度より高い温度で去る。この温度上昇は系に
加えられた熱エネルギーから、当初入手可能なア
ンモニア含有量を水からストリツピングするのに
必要な熱エネルギーを差し引いた正味の熱エネル
ギーに等価である。４８において水蒸気で飽和し
た気体の温度は３１における流入水の温度と４１
における流出水の温度の間である。

アンモニアが系から取り出されない場合には、
流れ３６，４０および３５のアンモニア濃度は増
加し続けるであろう。アンモニアはアンモニア水
の一部分を分枝するよつて系から取り出すことが
可能である。こうして、流入水の３１におけるア
ンモニア濃度より高いアンモニア濃度の水を得
る。それよりも高濃度のアンモニア水は４２にお
いて循環気体流の一部分を分岐し、冷却器４４お
よび４５で冷却することによつて水蒸気を凝縮し
て得ることができる。気体流４２のアンモニアの
主要部分は凝縮水に溶解する。この溶液は４６で
系を去り、冷却気体は再び４７において循環気体
すなわち塔３２に加えるか、あるいは系から分離
することが可能である。

４２において系から取り出す気体の品質を変更
することによつてアンモニア水溶液４６の組成を
変えることが可能である。４４において液体が凝
縮する圧力と塔３２の圧力は同じである必要はな
い。４４における圧力を高くすることによつてス
トリツピングされた物質すなわち気体４７中のア
ンモニアの品質を低減することが可能である。

充填床３３および３９はそれぞれ吸収器および
ストリツパーとしての目的を果すが、同時にそれ
ぞれ加熱器および熱回復器としての目的も果す。
充填床３９でストリツピングされた水から熱を吸
収したた循環気体から、充填床３３において水が
熱を吸収する。そうすることによつて、液体から
気体をストリツピングするたための大量の熱供給
なしで、高温におけるストリツピングが可能であ
る。

さらに、前に「向流」の用語を用いたが、この
用語は広義に解されるべきである。というのは、
より低い効率でよければ交差流（クロス流）の原
理も本発明の範囲内として利用し得るからであ
る。

さらに、気体の凝縮の発生に対処するために、
系から循環気体流の一部分を分岐することも可能
である。水からアンモニアと二酸化炭素をストリ
ツピングする場合、４９において示すように、空
気と二酸化炭素を取り出すことが可能であるが、
その場合空気を５０で系に加えなければならな
い。

慣用のフアンを５１で示し、特の吸収器を５２
で示す（例えば、二酸化炭素を取るため）。これ
については前に説明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明プロセスの流れ図であり、第２
図は液体中のストリツピングされる気体の濃縮溶
液の調製に適当なストリツパー／吸収塔を示し、
そして 第３図はストリツピングされるアンモニ
アの濃度を変化させる流れ図を示す。 ２…塔、３…充填床、５…空気流、８…加熱装
置、１０…充填床、１１…充填床、１５…吸収塔
部分（充填床）、２１…塔、２２及び２３…充填
床。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体に溶解した気体をストリツピングし、そ
   れによつて既にストリツピングされた廃水から熱
   を吸収しかつ塔に廃水と向流方向に流れる気体流
   を用いることからなる、液体に溶解した気体を連
   続的に除去し回収する方法において、気体流を充
   填床と直接接触させて流出液から熱を吸収し、そ
   の吸収した熱を再び流入液に伝達することによつ
   て伝熱を行なうことを特徴とする方法。 ２ アンモニア廃水からアンモニアを連続的に除
   去し回収する特許請求の範囲第１項または第２項
   記載の方法。 ３ 前記気体流が高温の再循環空気流からなり、
   該空気流が充填床を有する塔の一部分においてス
   トリツピングすべき廃水に対して向流方向に流れ
   て低温の該廃水に熱を伝達し、その後、いまは低
   温になつた同じ気体流が同様に充填床を有する塔
   の別の部分において同様に向流方向に流れていま
   は高温になつたストリツピングされた液体から熱
   を受けて高温に戻る特許請求の範囲第１項記載の
   方法。 ４ ストリツピングすべき廃水中のアンモニアの
   濃度を先ず塔の第１の部分において、廃水中の気
   体分圧に対応する濃度より高い濃度でストリツピ
   ングすべき気体を含む循環空気流を用いて増加
   し、その後塔の第２の部分において、今度は廃水
   中の気体分圧に対応する濃度より低い濃度でスト
   リツピングすべき気体を含む空気流と接触させる
   特許請求の範囲第１項から第３項までのいずれか
   １項に記載の方法。 ５ ２つの充填床の間にある空気流の一部分を分
   枝して高濃度のアンモニア水を分離する特許請求
   の範囲第４項記載の方法。 ６ 上記分枝した空気流を冷却し、そして（また
   は）より高圧を適用して、高濃度のアンモニア水
   を分離する特許請求の範囲第５項記載の方法。 ７ ストリツピングされるべき液体が第１の充填
   床から第２の充填床へ移動する間に該液体のPH値
   を増加する特許請求の範囲第１項から第６項まで
   のいずれか１項に記載の方法。 ８ ストリツピングされるべき液体が第１の充填
   床から第２の充填床へ移動する間に該液体の温度
   を上昇する特許請求の範囲第１項から第７項まで
   のいずれか１項に記載の方法。 ９ 前記液体を処理する間に該液体の比較的高濃
   度の回収気体を有する部分を分離する特許請求の
   範囲第１項から第８項までのいずれか１項に記載
   の方法。 １０ 循環気体の一部分をそれが第２の充填床を
   通過後に系から分離する特許請求の範囲第１項か
   ら第９項までのいずれか１項に記載の方法。