JPH10231107A - 蒸留装置及び蒸留方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】廃液量の管理を容易に行うことのできる蒸留装
置を提供する。 【解決手段】蒸留を行う前の硫酸廃液を濃縮塔１の塔頂
部１ａに設けたコンデンサ３の冷却媒体として使用する
ことにより、濃縮塔１内の蒸気と熱交換にて処理前の硫
酸廃液を加熱（予備温調）する。硫酸廃液に含有される
過酸化水素水は、その一部が加熱されて気化し、一部は
水及び酸素に分解する。更に、疎水性を有する膜を有す
るフィルタ４を備え、気化した過酸化水素、分解した酸
素を濃縮塔１に供給する前に予め硫酸廃液から分離す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体などの製造工
程に使用された硫酸等の廃液を蒸留・精製する蒸留装置
に関する。

【０００２】近年、半導体装置はＬＣＤ等が多く製造さ
れ、その製造量に比例して多量の硫酸等が用いられる。
その硫酸等の使用量は製造コストに影響することから、
製造工程から排出される硫酸等の廃液を効率よく正確に
蒸留・精製して再利用することが要求されている。

【０００３】

【従来の技術】従来、半導体製造工程において、様々な
廃液が排出される。例えば、ウェハーの洗浄をする場合
は、市販の約９７重量％（ｗｔ％）の硫酸に約２ｗｔ％
の過酸化水素を添加して８０〜１２０℃に加熱して使用
している。使用後の硫酸は、回収の際に添加された過酸
化水素の一部が水になり、また、水が混入されたりする
ため、回収される硫酸の濃度は８０〜９０ｗｔ％にな
る。また、回収された硫酸には、珪素、鉄、ナトリウ
ム、有機物等の不純物が含まれている。そして、一般に
は、回収された硫酸は売却されるか、一部では常圧によ
る蒸留・精製後、再使用されている。その硫酸廃液を蒸
留・精製する硫酸蒸留装置を図１０に示す。

【０００４】図１０に示すように、硫酸蒸留装置は、濃
縮塔１０１及び精製塔１０２で構成されている。濃縮塔
１０１には、塔内に設けられた接点式の液面センサ１０
３に基づいて、バルブ１０４の開閉によって塔内の硫酸
廃液が一定量となるように供給される。濃縮塔１０１に
供給された硫酸廃液は、その塔内に備えられたヒータ１
０５により蒸留に必要な所定の温度（常圧の場合、約３
００℃）まで加熱される。蒸留された水分は、冷却媒体
として水が供給されたコンデンサ１０６により冷却され
てタンク１０７に蓄えられ、バルブ１０８の開閉により
排出される。また、濃縮された硫酸廃液（濃縮硫酸）
は、精製塔１０２に供給される。

【０００５】精製塔１０２に供給された濃縮硫酸は、ヒ
ータ１０９により所定の温度（常圧の場合約３００℃）
まで加熱される。精製された硫酸は、冷却媒体として水
が供給されたコンデンサ１１０を介してタンク１１１に
蓄えられ、バルブ１１２の開閉により排出され再使用さ
れる。精製後の塔内残留物は、コンデンサ１１３により
冷却された後タンク１１４に蓄えられ、バルブ１１５の
開閉により排出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、濃縮塔１０
１内における液面の管理は、硫酸廃液を処理する際に、
濃縮塔１０１内の硫酸廃液量を一定にして蒸留制御を正
確に行うために重要である。しかしながら、濃縮塔１０
１内では、硫酸廃液の蒸留時の加熱によって、その硫酸
廃液中に含まれる過酸化水素が気化して発泡するととも
に、大量の過酸化水素が分解して酸素が発泡する。する
と、硫酸廃液の液面は、それらの発泡によって大きく変
動するため、液面センサ１０３が硫酸廃液の液面を正確
に計測できなくて誤検出する場合があり、その廃液量の
管理が非常に困難となっていた。

【０００７】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的は廃液量の管理を容易に行
うことのできる蒸留装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、被処理溶液を蒸留する蒸
留部と、前記蒸留部内の被処理溶液の液面レベルを検出
する液面検出部と、前記蒸留部内の被処理溶液の状態を
検出する状態検出部と、前記両検出部の検出結果に基づ
いて、前記蒸留部へ供給する被処理溶液の供給量を制御
する制御部とを備えた。

【０００９】請求項２に記載の発明は、過酸化水素を含
む被処理溶液を蒸留する蒸留部と、前記蒸留部内の被処
理溶液の液面レベルに基づいて、前記蒸留部へ供給する
被処理溶液の供給量を制御する制御部と、前記被処理溶
液を前記蒸留部へ供給する前に、その被処理溶液から予
め前記過酸化水素の少なくとも一部を除去する過酸化水
素除去部とを備えた。

【００１０】請求項３に記載の発明は、過酸化水素を含
む被処理溶液を蒸留する蒸留部と、前記蒸留部内の被処
理溶液の液面レベルを検出する液面検出部と、前記液面
検出部の検出結果に基づいて、前記蒸留部へ供給する被
処理溶液の供給量を制御する制御部と、前記被処理溶液
を前記蒸留部へ供給する前に、その被処理溶液から予め
前記過酸化水素の少なくとも一部を除去する過酸化水素
除去部とを備えた。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項３に記載
の蒸留装置において、前記蒸留部内の被処理溶液の状態
を検出する状態検出部を備え、前記制御部は、前記液面
検出部の検出結果と前記状態検出部の検出結果に基づい
て、前記蒸留部へ供給する被処理溶液の供給量を制御す
るようにした。

【００１２】請求項５に記載の発明は、請求項１又は４
に記載の蒸留装置において、前記状態検出部は、被処理
溶液の温度，濃度，比重のうちの少なくとも１つを被処
理溶液の状態として検出するようにした。

【００１３】請求項６に記載の発明は、請求項２又は３
に記載の蒸留装置において、前記過酸化水素除去部は、
前記被処理溶液を前記蒸留部における蒸留媒体の冷却部
へ冷媒として供給することで被処理溶液を加熱して予め
過酸化水素を除去するようにした。

【００１４】請求項７に記載の発明は、請求項２又は３
に記載の蒸留装置において、前記過酸化水素除去部は、
前記被処理溶液を前記蒸留部内に挿入した配管を介して
前記蒸留部に供給することで被処理溶液を加熱して過酸
化水素を予め除去するようにした。

【００１５】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
の蒸留装置において、前記過酸化水素除去部の配管は、
前記蒸留部内に直挿されて該蒸留部内の被処理溶液を加
熱する加熱源に巻き付けられたものである。

【００１６】請求項９に記載の発明は、請求項６乃至８
のうちのいずれか１項に記載の蒸留装置において、前記
蒸留部が複数用意され、前記加熱された被処理溶液の熱
により前記蒸留部同士を連結する連結管を保温するよう
にした。

【００１７】請求項１０に記載の発明は、請求項２又は
３に記載の蒸留装置において、前記過酸化水素除去部
は、触媒反応を利用して、被処理溶液から過酸化水素を
予め除去するようにした。

【００１８】請求項１１に記載の発明は、請求項１乃至
３のうちの何れか１項に記載の蒸留装置において、前記
蒸留部は、前記蒸留部内の液体に含まれる残留物のう
ち、蒸留部から排出される精製溶液の量に対して一定の
割合の残留物を排出する定量排出機構を備えた。

【００１９】請求項１２に記載の発明は、請求項１１に
記載の蒸留装置において、前記定量排出機構は、前記蒸
留部を上方へ付勢する付勢手段と、前記残留物を排出す
るために備えられ、その上下位置が前記蒸留部の上下位
置に応じて制御され、制御された位置よりも高い部分の
前記蒸留部内の液体を排出する排出管とから構成された
ものである。

【００２０】請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至
３のうちの何れか１項に記載の蒸留装置において、前記
被処理溶液は、硫酸を含有しており、前記蒸留部は内部
が減圧されて当該被処理溶液を蒸留して前記硫酸濃度を
高めるものである。

【００２１】請求項１４に記載の発明は、請求項１３に
記載の蒸留装置において、前記被処理溶液から除去した
過酸化水素を二酸化硫黄と反応させて硫酸として回収す
るようにした。

【００２２】請求項１５に記載の発明は、請求項１３に
記載の蒸留装置において、前記被処理溶液から除去した
過酸化水素を、前記蒸留によって気化後、冷却して得ら
れた液体、又は前記蒸留残留物の少なくとも一方に含ま
れる二酸化硫黄と反応させて硫酸として回収するように
した。

【００２３】請求項１６に記載の発明は、請求項１３に
記載の蒸留装置において、前記硫酸濃度が高められた溶
液と水とを混合し、その反応熱を前記被処理溶液と熱交
換することで、被処理溶液を予備的に温度調節するよう
にした。

【００２４】請求項１７に記載の発明は、請求項１３に
記載の蒸留装置において、前記蒸留部が複数用意されて
おり、前記硫酸濃度が高められた溶液と水とを混合し、
その反応熱にて前記蒸留部同士を連結する連結管を保温
するようにした。

【００２５】請求項１８に記載の発明は、請求項１６又
は１７に記載の蒸留装置において、前記溶液に混合され
る水は、前記蒸留部において発生する蒸気から、コンデ
ンサによって水蒸気を分離して得られるものである。

【００２６】請求項１９に記載の発明は、請求項１６又
は１７に記載の蒸留装置において、前記溶液と水を混合
した液体を蒸留前の被処理溶液に加えて蒸留処理を行う
ようにした。

【００２７】請求項２０に記載の発明は、請求項１乃至
３のうちの何れか１項に記載の蒸留装置において、前記
被処理溶液は硝酸を含有しており、前記蒸留部は、当該
被処理溶液を蒸留して前記硝酸濃度を高めるものであ
る。

【００２８】請求項２１に記載の発明は、請求項２０に
記載の蒸留装置において、内部に触媒が備えられ、該触
媒にて前記蒸留部から廃棄されるガス分に含まれる窒素
酸化物を吸収除去する排気室を備えた。

【００２９】請求項２２に記載の発明は、過酸化水素を
含む被処理溶液の供給量を蒸留部内における被処理溶液
の液面に基づいて制御する蒸留方法において、前記被処
理溶液を前記蒸留部へ供給する前に、その被処理溶液か
ら予め前記過酸化水素の少なくとも一部を除去するよう
にした。

【００３０】（作用）従って、請求項１に記載の発明に
よれば、被処理溶液を蒸留する蒸留部内の被処理溶液の
液面レベルが液面検出部にて検出される。また、蒸留部
内の被処理溶液の状態が状態検出部にて検出される。そ
して、両検出部の検出結果に基づいて、蒸留部へ供給す
る被処理溶液の供給量が制御されるため、被処理溶液の
液面レベルが正確に管理される。

【００３１】請求項２に記載の発明によれば、過酸化水
素を含む被処理溶液が蒸留部へ供給される前に、その被
処理溶液から予め過酸化水素の少なくとも一部が過酸化
水素除去部にて除去されるため、制御部により蒸留部内
の被処理溶液の液面レベルが正確に管理される。

【００３２】請求項３に記載の発明によれば、過酸化水
素を含む被処理溶液が蒸留部へ供給される前に、その被
処理溶液から予め過酸化水素の少なくとも一部が過酸化
水素除去部にて除去される。そのため、被処理溶液の液
面レベルが液面検出部にて正確に検出され、制御部によ
り蒸留部内の被処理溶液の液面レベルが正確に管理され
る。

【００３３】請求項４に記載の発明によれば、蒸留部内
の被処理溶液の状態を検出する状態検出部が備えられ、
液面検出部の検出結果と状態検出部の検出結果に基づい
て、蒸留部へ供給する被処理溶液の供給量が制御されて
液面レベルが正確に管理される。

【００３４】請求項５に記載の発明によれば、状態検出
部は、被処理溶液の温度，濃度，比重のうちの少なくと
も１つを被処理溶液の状態として検出し、その状態に基
づいて最適な被処理溶液の体積が算出される。

【００３５】請求項６に記載の発明によれば、過酸化水
素除去部は、被処理溶液を蒸留部における蒸留媒体の冷
却部へ冷媒として供給することで被処理溶液を加熱して
予め過酸化水素を除去するため、蒸留部内の被処理溶液
の波うちが抑えられて該溶液の液面レベルが正確に管理
される。

【００３６】請求項７に記載の発明によれば、過酸化水
素除去部は、被処理溶液を蒸留部内に挿入した配管を介
して蒸留部に供給することで被処理溶液を加熱して過酸
化水素を予め除去するため、蒸留部内の被処理溶液の波
うちが抑えられて該溶液の液面レベルが正確に管理され
る。

【００３７】請求項８に記載の発明によれば、過酸化水
素除去部の配管は、蒸留部内に直挿されて該蒸留部内の
被処理溶液を加熱する加熱源に巻き付けられて被処理溶
液が予め加熱される。

【００３８】請求項９に記載の発明によれば、蒸留部が
複数用意され、冷媒として使用された被処理溶液の熱に
より蒸留部同士を連結する連結管が保温されるため、次
段の蒸留部において加熱に要する負荷が少なくなる。

【００３９】請求項１０に記載の発明によれば、過酸化
水素除去部は、触媒反応を利用して、被処理溶液から過
酸化水素を予め除去するため、蒸留部内の被処理溶液の
波うちが抑えられて該溶液の液面レベルが正確に管理さ
れる。

【００４０】請求項１１に記載の発明によれば、蒸留部
は、内部の液体に含まれる残留物のうち、排出する精製
溶液の量に対応して一定の割合の残留物が排出され、蒸
留部内の被処理溶液の濃度が一定に保たれる。

【００４１】請求項１２に記載の発明によれば、定量排
出機構は、蒸留部を上方へ付勢する付勢手段と、残留物
を排出するための排出管を備えている。排出管は、蒸留
部内の残留物濃度の変化による液体の比重の変化により
上下動する蒸留部の位置に対応して上下位置が制御され
る。そして、比重が大きくなって蒸留部が沈むと多量の
液体が排出管から排出され、比重が小さくなって蒸留部
が浮き上がると少量の液体が排出管から排出される。

【００４２】請求項１３に記載の発明によれば、被処理
溶液は、硫酸を含有しており、蒸留部は内部が減圧され
て低い温度にて該被処理溶液が蒸留されて硫酸濃度が高
められるため、加熱に要する負荷が少なくなるととも
に、蒸留部の耐久性が高くなる。

【００４３】請求項１４に記載の発明によれば、被処理
溶液から除去した過酸化水素が二酸化硫黄と反応され
て、その二酸化硫黄が硫酸として回収される。請求項１
５に記載の発明によれば、被処理溶液から除去した過酸
化水素が、蒸留によって気化後冷却して得られた液体、
又は蒸留残留物の少なくとも一方に含まれる二酸化硫黄
と反応され、二酸化硫黄が硫酸として回収される。

【００４４】請求項１６に記載の発明によれば、硫酸濃
度が高められた溶液と水とが混合されてその反応熱が被
処理溶液と熱交換され、被処理溶液が予備的に温度調節
されてその被処理溶液から過酸化水素が予め除去され
る。

【００４５】請求項１７に記載の発明によれば、蒸留部
が複数用意されており、硫酸濃度が高められた溶液と水
とが混合されてその反応熱にて蒸留部同士を連結する連
結管が保温される。そのため、次段の蒸留部において加
熱するための負荷が少なくなる。

【００４６】請求項１８に記載の発明によれば、溶液に
混合される水は、蒸留部において発生する蒸気から、コ
ンデンサによって水蒸気を分離して得られる水が被処理
溶液に混合されて反応熱が発生する。

【００４７】請求項１９に記載の発明によれば、溶液と
水を混合した液体を蒸留前の被処理溶液に加えられて硫
酸濃度が高められて蒸留処理が行われるため、蒸留部に
おける負荷が少なくなる。

【００４８】請求項２０に記載の発明によれば、被処理
溶液は硝酸を含有しており、被処理溶液は蒸留部にて蒸
留されて硝酸濃度が高められる。請求項２１に記載の発
明によれば、蒸留部から廃棄されるガス分に含まれる窒
素酸化物が排気室に備えられた触媒にて吸収除去され
る。

【００４９】請求項２２に記載の発明によれば、被処理
溶液を蒸留部へ供給する前に、その被処理溶液から予め
過酸化水素の少なくとも一部が除去されるため、蒸留部
内にて過酸化水素による被処理溶液の波うちが抑えられ
る。

【００５０】

【発明の実施の形態】

（第一実施形態）以下、本発明を具体化した第一実施形
態を図１〜図４に従って説明する。

【００５１】図１及び図２は、硫酸廃液を蒸留・精製す
る蒸留精製装置の概略構成図である。本実施形態の蒸留
精製装置は、図１に示される濃縮塔１と、図２に示され
る精製塔２の二段階にて被処理溶液としての硫酸廃液を
蒸留・精製するものである。即ち、濃縮塔１と精製塔２
は、それぞれ被処理溶液としての硫酸廃液を蒸留する蒸
留部として作用する。

【００５２】図１に示すように、濃縮塔１の塔頂部１ａ
にはコンデンサ３が設けられ、そのコンデンサ３には図
示しない廃液タンクから蒸留前の硫酸廃液が冷却媒体
（冷媒）として供給されている。硫酸廃液は、例えば半
導体製造工程においてウェハーの洗浄に使用されたもの
であり、酸化剤として約２重量％（ｗｔ％）の過酸化水
素水が含有されている。また、濃縮塔１には、ＬＣＤ製
造工程において使用された蒸留前の硫酸廃液を供給して
もよい。

【００５３】蒸留前の硫酸廃液は、濃縮塔１内における
蒸気を冷却する冷却媒体として作用する。従って、硫酸
廃液は、濃縮塔１内の蒸気と互いに熱交換し、その蒸気
は冷却され、逆に硫酸廃液は加熱されて所定温度（例え
ば、３０〜８０℃）まで昇温される。硫酸廃液が昇温さ
れると、その硫酸廃液中に含まれる過酸化水素は、その
一部が気化し、一部は水及び酸素に分解する。

【００５４】また、コンデンサ３に硫酸廃液が冷却媒体
として供給されているため、そのコンデンサ３が破損し
て冷却媒体が濃縮塔１内の硫酸廃液に混入しても、硫酸
同士であるため、水を冷却媒体とした時のように反応し
ない。そのため、発熱によりセンサの破損等の危険がな
い。

【００５５】コンデンサ３を通過した硫酸廃液は、フィ
ルタ４及び供給バルブ５を介して濃縮塔１内に供給され
る。フィルタ４は、疎水性を有する膜を有するフィル
タ、例えばテフロンフィルタよりなり、気化した過酸化
水素、分解した酸素を硫酸廃液から分離（気液分離）す
るために設けられている。従って、濃縮塔１内には、気
化した過酸化水素水、分解した酸素が予め除去された硫
酸廃液が供給される。

【００５６】濃縮塔１には、真空ポンプ６が接続されて
いる。真空ポンプ６は水封式の真空ポンプよりなり、濃
縮塔１内を所定の圧力に減圧するために設けられてい
る。尚、本実施形態では、真空ポンプ６は、濃縮塔１内
を５０Torr以下、更に好適には約５〜２０Torrに減圧す
るように設定されている。そして、濃縮塔１と真空ポン
プ６との間には、バッファ７が設けられている。

【００５７】濃縮塔１内には、ヒータ８が設けられてい
る。ヒータ８は硫酸廃液を加熱するために設けられてい
る。ヒータ８は、石英により保護され、硫酸廃液を加熱
する熱効率を上げるために塔側面から直接内部に挿入さ
れている。ヒータ８により加熱された硫酸廃液は、蒸留
前、即ち、濃縮塔１に供給される前に過酸化水素が予め
除去されているので、加熱時の発泡が少なく、濃縮塔１
内で比較的穏やかに加熱され、蒸留される。

【００５８】また、濃縮塔１内が減圧されているため、
硫酸廃液は、常圧の場合に比べて沸点が低下する。例え
ば、濃縮塔１内が約５〜２０Torrに減圧されている場
合、硫酸廃液の沸点は、約１８０〜２２０℃となる。従
って、ヒータ８は、硫酸廃液を常圧の場合の温度（３０
０℃以上）よりも低い温度（約１８０〜２２０℃）まで
加熱すればよく、従来に比べてヒータ８に加わる負荷が
少ない。また、硫酸廃液は、濃縮塔１のコンデンサに冷
却媒体として供給され、熱交換により３０〜８０℃まで
昇温されている。従って、ヒータ８は、３０〜８０℃の
硫酸廃液を１８０〜２２０℃まで加熱すれば良く、更に
ヒータ８に加わる負荷が少ない。

【００５９】ところで、従来の硫酸蒸留装置では、塔内
の硫酸は約３００℃以上の高温になるため、使用部品が
３００℃以上の高温に十分耐えうる必要がある。また、
濃縮塔１が高温になるため、ヒートショックにより接続
部の洩れ及び破損が生じる場合がある。しかしながら、
本実施形態の硫酸蒸留装置では、減圧し蒸留するため、
塔内の硫酸は１８０〜２２０℃までしか加熱されない。
そのため、濃縮塔１の使用部品があまり高温まで耐える
必要がない。また、使用部品があまり高温にならないの
で、ヒートショックによる接続部の洩れ及び破損は生じ
難い。

【００６０】濃縮塔１には、液面センサ９、温度センサ
１０ａ、濃度センサ１０ｂ、及び、比重センサ１０ｃが
設けられ、各センサ９，１０ａ〜１０ｃは制御装置１２
に接続されている。液面センサ９は連続式の静電容量セ
ンサよりなり、塔内の硫酸廃液液面の高さを検出するた
めに設けられている。温度センサ１０ａ、濃度センサ１
０ｂ、及び、比重センサ１０ｃは、それぞれ塔内硫酸廃
液の温度、濃度、比重等の状態を検出するために設けら
れている。

【００６１】従って、制御装置１２は、液面センサ９の
検出信号により塔内の硫酸廃液の液面レベルを検出する
液面検出部として作用する。従って、また、制御装置１
２は、温度センサ１０ａ、濃度センサ１０ｂ、及び、比
重センサ１０ｃの検出信号により塔内の硫酸廃液の状態
を検出する状態検出部として作用する。

【００６２】制御装置１２は、各センサ９，１０ａ〜１
０ｃからの信号を検出結果として常時入力する。制御装
置１２は、各センサ９，１０ａ〜１０ｃの検出結果に基
づいて、蒸留に最適な硫酸廃液の体積を演算し、その体
積に応じた液面センサ９の目標容量値を算出する。そし
て、制御装置１２は、液面センサ９の静電容量値が算出
した目標容量値となるように供給バルブ５を開閉制御し
て濃縮塔１内に硫酸廃液を供給する。また、硫酸廃液
は、蒸留前、即ち、濃縮塔１に供給される前に過酸化水
素が予め除去されているので、加熱時の発泡が少なく、
液面の振動が少ない。そのため、濃縮塔１内の硫酸廃液
の液面は、液面センサ９により正確に検出される。その
結果、濃縮塔１内の硫酸廃液は、その液面が温度・圧力
等に応じて正確に管理される。

【００６３】また、濃縮塔１内には、区画板１３が設け
られている。図３（ａ）に示すように、各区画板１３
は、濃縮塔１内壁に沿った形状に形成されるとともに、
上端面が濃縮塔１内に供給された硫酸廃液の液面と略同
一となるように形成されている。本実施形態では、図３
（ｂ）に示すように、４枚の区画板１３が設けられ、各
区画板１３は、連結材１４により連結され、各板の間隔
が所定間隔に保持されて、濃縮塔１内を区画している。

【００６４】従って、濃縮塔１内の硫酸廃液は、区画板
１３により遮られて他の区画に移動し難いので、１つの
区画において液面が振動しても、他の区画では液面が振
動しにくい。従って、区画板１３は、硫酸廃液の移動を
制限するじゃま板として作用し、硫酸廃液は、その液面
の振動が低減される。

【００６５】また、図３（ａ）に示すように、各区画板
１３には、それぞれ複数の細孔１５が形成されている。
細孔１５は、区画板１３の下部に形成され、上部、特に
上端付近には形成されていない。細孔１５は、硫酸廃液
の沸騰時に該硫酸廃液内にて発生する気泡を吸収する効
果を奏する。これは、硫酸廃液の波打ちを抑えて液面レ
ベルを正確に検出するのに有効である。

【００６６】図１に示すように、蒸留時の濃縮塔１内の
蒸気は、塔内に設けられた円筒形の充填材（ラシヒリン
グ）１６により冷却される。蒸気は、硫酸蒸気と水蒸気
を含む。硫酸蒸気は、水蒸気に比べて沸点が高いので、
ラシヒリング１６の冷却により硫酸蒸気が液化して滴下
する。水蒸気は濃縮塔１からコンデンサ３に導かれる。
水蒸気はコンデンサ３により冷却され、液化した水分が
受け容器１７に蓄えられる。これにより、濃縮塔１内の
硫酸廃液の濃度は高くなる。

【００６７】受け容器１７は、一次容器１７ａと二次容
器１７ｂとから構成されている。両容器１７ａ，１７ｂ
間には一次側排出バルブ１８が設けられ、二次容器１７
ｂには二次側排出バルブ１９が設けられている。二次容
器１７ｂは、バッファ７に接続され、二次容器１７ｂと
バッファ７との間には真空用バルブ２０が設けられてい
る。そして、真空用バルブ２０の開閉に基づいて、開路
時には、二次容器１７ｂ内が濃縮塔１内と同じ所定の圧
力に減圧される。また、二次容器１７ｂには、その内部
を大気開放するための大気圧用バルブ２１が設けられて
いる。

【００６８】コンデンサ３による熱交換によって冷却さ
れた水分は、先ず受け容器１７の一次容器１７ａに蓄え
られ、一次側排出バルブ１８の開閉操作により二次容器
１７ｂに移送される。この時、二次容器１７ｂの真空用
バルブ２０は開路されて減圧されているため、一次容器
１７ａに蓄えられた水分を二次容器１７ｂに移送する時
に濃縮塔１内の圧力は変化しない。また、本実施形態の
硫酸蒸留装置には、真空系のバッファ７が設けられてい
るため、水分を一次容器１７ａから二次容器１７ｂへ移
送する場合の圧力変動はバッファ７に吸収され、濃縮塔
１内の圧力には影響しない。

【００６９】次に、二次容器１７ｂに蓄えられた水分を
排出する場合、一次側バルブ１８と真空用バルブ２０を
閉路した後、大気圧用バルブ２１を開路して二次容器１
７ｂ内を大気開放する。そして、二次側排出バルブ１９
を開路し、水分を排出する。この時、一次側バルブ１８
は閉路されているので、水分の排出時に濃縮塔１内の圧
力は変化しない。また、二次容器１７ｂ内は、開路され
た大気圧用バルブ２１により大気開放されているため、
蓄えられた水分が速やかに排出される。

【００７０】濃縮塔１と精製塔２２は連結管２２により
連結され、その連結管２２には供給バルブ２３が設けら
れている。濃縮塔１内において水分が蒸発されて所定の
濃度（約９７ｗｔ％）となった硫酸（濃縮硫酸）は、供
給バルブ２３を開路することにより、濃縮塔１と精製塔
２内の液体の比重差によって連結管２２を介して図２に
示される精製塔２に移動する。これにより、精製塔２内
に濃縮硫酸が供給される。

【００７１】精製塔２には、図１に示される濃縮塔１と
同様に、バッファ７を介して真空ポンプ６が接続され、
その真空ポンプ６及びバッファ７により所定の圧力に減
圧されている。また、精製塔２には、供給された濃縮硫
酸を加熱するためのヒータ２４が設けられている。その
ヒータ２４は、石英により保護され、濃縮硫酸を加熱す
る熱効率を上げるために塔側面から直接内部に挿入され
ている。

【００７２】精製塔２内は減圧されているため、供給さ
れた濃縮硫酸は、常圧の場合に比べて沸点が低下してい
る。上記と同様に、例えば、精製塔２内が約５〜２０To
rrに減圧されている場合、濃縮硫酸の沸点は、約１８０
〜２２０℃となる。従って、ヒータ２４は、濃縮硫酸を
常圧の場合の温度（３００℃以上）よりも低い約１８０
〜２２０℃まで加熱すれば良く、従来に比べてヒータ２
４に加わる負荷が少ない。

【００７３】精製塔２は、液面センサ２５、温度センサ
２６ａ、濃度センサ２６ｂ、比重センサ２６ｃが備えら
れている。各センサ２５，２６ａ〜２６ｃは制御装置１
２に接続されている。液面センサ２５は連続式の静電容
量センサよりなり、塔内の濃縮硫酸液面の高さを検出す
るために設けられている。液面センサ２５は、硫酸の液
面レベルに応じた信号を出力する。温度センサ２６ａ、
濃度センサ２６ｂ、及び、比重センサ２６ｃは、それぞ
れ塔内濃縮硫酸の温度、濃度、比重を検出するために設
けられている。各センサ２６ａ〜２６ｃは、検出目的に
応じた信号を出力する。

【００７４】制御装置１２は、各センサ２５，２６ａ〜
２６ｃからの信号を常時入力する。制御装置１２は、各
センサ２５，２６ａ〜２６ｃの信号に基づいて、精製に
最適な濃縮硫酸の体積を演算し、その体積に応じた液面
センサ２５の目標容量値を算出する。そして、制御装置
１２は、液面センサ２５の静電容量値が算出した目標容
量値となるように供給バルブ２３を開閉制御して精製塔
２内に濃縮硫酸を供給する。その結果、精製塔２内の濃
縮硫酸は、その液面が温度・圧力等に応じて正確に管理
される。

【００７５】精製時の精製塔２内の蒸気（硫酸の気体）
は、精製塔２に設けられた充填材としてのラシヒリング
２８により冷却された後、塔頂部２ａから冷却器として
のコンデンサ２９に導かれる。精製塔２の蒸気は、不純
物を含む硫酸蒸気が混入している。この硫酸ミストは、
精製硫酸の品質を低下させる。そのため、ラシヒリング
２８により不純物を含む硫酸蒸気を液化して滴下するこ
とにより、不純物を除去する。

【００７６】コンデンサ２９には、蒸留前の硫酸廃液が
冷却媒体として供給される。硫酸廃液と硫酸の気体は、
互いに熱交換し、硫酸廃液は硫酸の気体により加熱され
て昇温し、硫酸の気体は冷却されて液体となる。その液
体となった硫酸は、冷却媒体として蒸留前の硫酸廃液が
供給されたコンデンサ３０により更に冷却され、精製硫
酸が受け容器３１に蓄えられる。コンデンサ２９，３０
には、冷却媒体として蒸留前の硫酸廃液が供給されてい
る。

【００７７】従って、蒸留前の硫酸廃液は、コンデンサ
２９，３０における熱交換により加熱（予備温調）され
る。また、コンデンサ２９，３０に硫酸廃液が冷却媒体
として供給されているため、そのコンデンサ２９，３０
が破損して冷却媒体が後述する受け容器３１に蓄えられ
た精製硫酸に混入しても、硫酸同士であるため、水を冷
却媒体とした時のように反応しない。そのため、発熱に
よりセンサの破損等の危険がない。

【００７８】受け容器３１は、一次容器３１ａと二次容
器３１ｂとから構成されている。両容器３１ａ，３１ｂ
間には一次側排出バルブ３２が設けられ、二次容器３１
ｂには二次側排出バルブ３３が設けられている。二次容
器３１ｂは、バッファ７に接続され、二次容器３１ｂと
バッファ７との間には真空用バルブ３４が設けられてい
る。そして、真空用バルブ３４の開閉に基づいて、開路
時には、二次容器３１ｂ内が精製塔２内と同じ所定の圧
力に減圧される。また、二次容器３１ｂには、その内部
を大気開放するための大気圧用バルブ３５が設けられて
いる。

【００７９】コンデンサ２９，３０により冷却された精
製硫酸は、先ず受け容器３１の一次容器３１ａに蓄えら
れ、一次側排出バルブ３２の開閉操作により二次容器３
１ｂに移送される。この時、二次容器３１ｂの真空用バ
ルブ３４は開路されて減圧されているため、一次容器３
１ａに蓄えられた精製硫酸を二次容器３１ｂに移送する
時に精製塔２内の圧力は変化しない。また、本実施形態
の硫酸蒸留装置には、真空系のバッファ７が設けられて
いるため、精製硫酸を一次容器３１ａから二次容器３１
ｂへ移送する場合の圧力変動はバッファ７に吸収され、
精製塔２内の圧力には影響しない。

【００８０】次に、二次容器３１ｂに蓄えられた精製硫
酸を排出する場合、一次側バルブ３２と真空用バルブ３
４を閉路した後、大気圧用バルブ３５を開路して二次容
器３１ｂ内を大気開放する。そして、二次側排出バルブ
３３を開路し、精製硫酸を排出する。この時、一次側バ
ルブ３２は閉路されているので、精製硫酸の排出時に精
製塔２内の圧力は変化しない。また、二次容器３１ｂ内
は、開路された大気圧用バルブ３５により大気開放され
ているため、蓄えられた精製硫酸が速やかに排出され
る。

【００８１】精製塔２には、定量排出機構３６が設けら
れている。定量排出機構３６は、精製塔２内の残留物を
含む液体を所定量排出して精製塔２内の硫酸の純度を保
つために設けられている。精製塔２内の液体は、硫酸の
濃度が高くなると、それに伴って残留物の濃度が高くな
る。そのため、液体は、硫酸の濃度が高くなる（残留物
の濃度が高くなる）と比重が高くなる。

【００８２】定量排出機構３６は、精製塔２内の液体の
比重が高い場合には濃縮硫酸の排出量を多くし、比重が
小さい場合には排出量を少なくするよう構成されてい
る。そのため、上記の二次容器３１ｂから排出される精
製硫酸に対して所定の割合の残留物が排出される。尚、
本実施形態では、精製硫酸の約１０％の残留物が排出さ
れるように構成されている。

【００８３】精製塔２内の硫酸濃度（残留物濃度）は、
二次容器３１ｂから排出される精製硫酸の量に対応して
いる。即ち、排出される精製硫酸が多い時には精製塔２
内の硫酸濃度（残留物濃度）が高くなり液体の比重が大
きくなる。そのため、定量排出機構３６は、液体の比重
に応じて、比重が高い場合に精製塔２から排出する液体
の量を多くして大量の残留物を排出する。これにより、
精製塔２内の硫酸の純度を保つ訳である。

【００８４】定量排出機構３６は、精製塔２を上方に向
かって付勢する付勢手段としての弾性体３７、精製塔２
に設けられた排出管３８、排出管３８に接続された排出
管３９、及び、精製塔２の上下位置に応じて排出管３９
の上下位置を制御する制御機構により構成されている。
排出管３８には、排出される残留物を含む液体を冷却す
るためのコンデンサ４０が設けられている。

【００８５】弾性体３７は、精製塔２の下方に設けられ
たバネよりなり、精製塔２及びその精製塔２内の残留物
の重量により、残留物の濃度が高くなって液体の比重が
大きくなると精製塔２全体が沈み、残留物の濃度が低く
なって比重が小さくなると精製塔２全体が浮き上がるよ
うに支持している。即ち、精製塔２は、その自重（精製
塔２の重さと塔内の液体（硫酸，残留物等）の重さ）に
より上下動する。排出管３８は精製塔２と共に上下動
し、精製塔２から排出される液体を排出管３９に供給す
る。

【００８６】排出管３９は、それの上下位置を精製塔２
の上下位置に応じて制御する制御機構により支持されて
いる。その制御機構は、例えば、図４（ａ）（ｂ）に示
すてこの原理を応用した機構よりなる。この機構は、精
製塔２の位置が低くなると、その位置に応じて排出管３
９の位置を低下させ、逆に精製塔２の位置が高くなる
と、その位置に応じて排出管３９の位置を上昇させる。

【００８７】定量排出機構３６は、排出管３９よりも高
い分の液体を精製塔２から排出管３８及び排出管３９を
介して排出する。そして、この制御機構は、上記の二次
排出管３１ｂから排出される精製硫酸の約１０％の残留
物が排出される液体に含まれるように排出管３９の位置
を制御するよう構成されている。

【００８８】例えば、精製塔２内の液体に含まれる残留
物濃度が高くなって液体の比重が大きくなると、図４
（ａ）に示すように、精製塔２は、その自重により弾性
体３７の付勢力に抗して下方（図４（ａ）において下方
向）へ移動する。制御機構は、その精製塔２の位置に対
応して排出管３９の位置を低くして、排出管３９の位置
よりも高い液体の量を多くする。その結果、定量排出機
構３６は、排出管３９から大量の液体（大量の残留物）
を排出する。

【００８９】一方、精製塔２内の液体に含まれる残留物
濃度が低くなって液体の比重が小さくなると、図４
（ｂ）に示すように、精製塔２は、弾性体３７の付勢力
により上方（図４（ｂ）において上方向）へ移動する。
制御機構は、その精製塔３の位置に対応して排出管３９
の位置を高くして、排出管３９の位置よりも高く液体の
量を少なくする。その結果、定量排出機構３６は、排出
管３９から少量の液体を排出する。尚、排出管３９の移
動量は、精製塔２及び排出管３８の移動量と異なるた
め、図４（ａ）（ｂ）に示すように、排出管３９は、伸
縮可能なフレキシブル配管４１によって配管３８と連結
されている。また、図４（ａ）（ｂ）は、定量排出機構
３６の作用を説明するための構成のみを示し、図２のコ
ンデンサ４０を省略してある。

【００９０】図２に示すように、精製塔２から排出され
た残留物は、受け容器４２に蓄えられる。受け容器４２
は、一次容器４２ａと二次容器４２ｂとから構成されて
いる。両容器４２ａ，４２ｂ間には一次側排出バルブ４
３が設けられ、二次容器４２ｂには二次側排出バルブ４
４が設けられている。二次容器４２ｂは、バッファ７に
接続され、二次容器４２ｂとバッファ７との間には真空
用バルブ４５が設けられている。そして、真空用バルブ
４５の開閉に基づいて、開路時には、二次容器４２ｂ内
が精製塔２内と同じ所定の圧力に減圧される。また、二
次容器４２ｂには、その内部を大気開放するための大気
圧用バルブ４６が設けられている。

【００９１】コンデンサ４０により冷却された残留物
は、先ず受け容器４２の一次容器４２ａに蓄えられ、一
次側排出バルブ４３の開閉操作により二次容器４２ｂに
移送される。この時、二次容器４２ｂの真空用バルブ４
５は開路されて減圧されているため、一次容器４２ａに
蓄えられた残留物を二次容器４２ｂに移送する時に精製
塔２内の圧力は変化しない。また、本実施形態の硫酸蒸
留装置には、真空系のバッファ７が設けられているた
め、残留物を一次容器から二次容器へ移送する時の圧力
変動は、バッファ７により吸収され、精製塔２内の圧力
には影響しない。

【００９２】次に、二次容器４２ｂに蓄えられた残留物
を排出する場合、一次側バルブ４３と真空用バルブ４５
を閉路した後、大気圧用バルブ４６を開路して二次容器
４２ｂ内を大気開放する。そして、二次側排出バルブ４
４を開路し、残留物を排出する。この時、一次側バルブ
４３は閉路されているので、残留物の排出時に精製塔２
内の圧力は変化しない。また、二次容器４２ｂ内は、大
気圧用バルブ４６により大気開放されているため、蓄え
られた残留物が速やかに排出される。

【００９３】ところで、硫酸廃液中に存在する過酸化水
素をその硫酸廃液の処理前に予め除去する方法として、
特開昭６１−２９１４０７号公報に開示された硫酸の回
収方法がある。この硫酸の回収方法では、硫酸廃液中に
含まれる過酸化水素に対し当量以上の亜硫酸ガスを添加
し、化学反応にて予め過酸化水素を除去し、硫酸廃液の
濾過膜が過酸化水素によって酸化されて劣化するのを防
止している。

【００９４】従って、上記の方法において過酸化水素を
除去した硫酸廃液を本実施形態の濃縮塔１に投入した場
合、過酸化水素が予め除去されているために、高温とな
った硫酸廃液の液面が安定化し、硫酸廃液量を正確に測
定することができる。

【００９５】しかしながら、この方法では、亜硫酸ガス
の全てが過酸化水素の分離に寄与しないため、添加物の
反応生成物が発生する可能性がある。この発生した反応
生成物は、硫酸廃液中において不純物となり、そのよう
な不純物が硫酸廃液中に存在していると、被処理廃液の
条件が変化するため、液面を安定化して硫酸廃液量を正
確に測定できたとしても、その測定値を利用した精製制
御の精度が低下してしまうという問題がある。

【００９６】一方、本実施形態では、過酸化水素を含有
する硫酸廃液を熱交換により加熱することにより過酸化
水素を気化させ、蒸留前に予め硫酸廃液から過酸化水素
を除去している。即ち、本実施形態では、何者も添加し
ないので、反応生成物は発生しない。その結果、被処理
廃液である硫酸廃液の条件は変化しないので、精製制御
の精度は低下しない。

【００９７】以上記述したように、第一実施形態によれ
ば、以下の効果を奏する。 （１）濃縮塔１に静電容量式の液面センサ９、温度セン
サ１０ａ、濃度センサ１０ｂ、比重センサ１０ｃを設け
る。制御装置１２は、濃縮塔１内の硫酸廃液の状態を検
出する。制御装置１２は、検出した状態に基づいて、蒸
留に最適な硫酸廃液の体積を演算する。そして、制御装
置１２は、演算結果に基づく液面レベルまで硫酸廃液を
供給するようにした。その結果、濃縮塔１内に硫酸廃液
を正確に供給することができるため、蒸留制御を正確に
行うことができる。

【００９８】（２）蒸留を行う前の硫酸廃液を濃縮塔１
の塔頂部１ａに設けたコンデンサ３の冷却媒体として使
用することにより、濃縮塔１内の蒸気と熱交換にて処理
前の硫酸廃液を加熱（予備温調）する。硫酸廃液に含有
される過酸化水素水は、その一部が加熱されて気化し、
一部は水及び酸素に分解する。更に、疎水性を有する膜
を有するフィルタ４を備え、気化した過酸化水素、分解
した酸素を濃縮塔１に供給する前に予め硫酸廃液から分
離するようにした。その結果、硫酸廃液の加熱時に過酸
化水素の発泡が少なく、液面の振動が少ないので、濃縮
塔１内の硫酸廃液の液面を正確に検出して塔内の硫酸廃
液量を正確に管理することができるとともに、濃縮塔１
内の硫酸廃液量が一定になり、蒸留制御を正確に行うこ
とができる。

【００９９】（３）蒸留を行う前の硫酸廃液を濃縮塔１
に設けたコンデンサ３の冷却媒体として使用することに
より、熱交換にて処理前の硫酸廃液を予備温調する事が
できるので、濃縮塔１内のヒータ８の負荷を低減するこ
とができる。また、コンデンサ３，２９，３０が破損し
た場合においても、そのコンデンサ３，２９，３０の冷
却媒体に硫酸廃液を使用しているため、濃縮塔１内の硫
酸廃液、受け容器３１（一次容器３１ａ）に蓄えられた
精製硫酸との反応性を水の場合に比べて低くすることが
できる。

【０１００】（第二実施形態）以下、本発明を具体化し
た第二実施形態を図５に従って説明する。図５は、硝酸
廃液を蒸留・精製する蒸留精製装置の概略構成図であ
る。蒸留精製装置は、精製塔５１、第１，第２冷却器５
２、５３、排気チャンバ５４、脱硝塔５５、製品冷却器
５６、廃酸冷却器５７、受け容器５８を備えている。蒸
留精製装置は、制御装置５９を備えている。制御装置５
９は、蒸留精製装置を運転するために、被処理溶液とし
ての硝酸廃液の蒸留処理における各種制御を行うために
備えられている。

【０１０１】この第二実施形態の蒸留精製装置は、精製
塔５１にて硝酸廃液を蒸留・精製して精製硝酸を得るも
のである。即ち、精製塔５１は、図１の濃縮塔１と図２
の精製塔２の機能を有し、被処理溶液としての硝酸廃液
を蒸留する蒸留部として作用する。

【０１０２】尚、硝酸廃液の濃度によっては、精製塔５
１のみでは所望の濃度の硝酸が得られない場合がある。
この場合、図１の濃縮塔１により濃縮した硝酸廃液を図
５の精製塔５１に供給することにより所望の濃度の精製
硝酸が得られる。尚、硝酸廃液の場合、常圧の沸点が低
いため、第一実施形態の硫酸廃液のように減圧する必要
がない。従って、硝酸廃液を蒸留・精製する蒸留精製装
置には、塔内を減圧する構成が除かれている。即ち、蒸
留精製装置は、供給する硝酸廃液の濃度によってその構
成が変更される。

【０１０３】硝酸廃液は、図示しない廃液タンクから第
１冷却器５２に冷却媒体（冷媒）として供給される。硝
酸廃液は、第１冷却器５２内の蒸気と互いに熱交換し、
その蒸気は冷却され、逆に硝酸廃液は加熱されて所定温
度（例えば、３０〜８０℃）まで昇温される。

【０１０４】第１冷却器５２により温度が上昇した硝酸
廃液は、供給バルブ６１を介して精製塔５１内に供給さ
れる。精製塔５１には、ヒータ６２が設けられている。
ヒータ６２は、硝酸廃液を加熱して沸騰させるために備
えられている。ヒータ６２は、石英により保護され、硝
酸廃液を加熱する熱効率を高めるために塔側部から内部
に直接挿入されている。

【０１０５】精製塔５１に供給される硝酸廃液は、第１
冷却器５２における熱交換により予め３０〜８０℃まで
昇温されている。従って、ヒータ６２は、３０〜８０℃
の硝酸廃液を１００〜１２０℃まで加熱するのに用いら
れればよく、ヒータ６２に加わる負荷は冷えている（熱
交換されていない）硝酸廃液を加熱する場合に比べて少
ない。

【０１０６】精製塔５１は、液面センサ６３、温度セン
サ６４ａ、濃度センサ６４ｂ、比重センサ６４ｃを備え
ている。各センサ６３，６４ａ〜６４ｃは、制御装置５
９に接続されている。液面センサ６３は、連続式の静電
容量センサよりなり、精製塔５１内の硝酸廃液の液面レ
ベルに対応した信号を出力する。温度センサ６４ａ、濃
度センサ６４ｂ、比重センサ６４ｃは、それぞれ精製塔
５１内の硝酸廃液の温度、濃度、比重に応じた信号を出
力する。

【０１０７】制御装置５９は、各センサ６３，６４ａ〜
６４ｃが出力する信号を常時入力する。制御装置５９
は、各センサ６３，６４ａ〜６４ｃの信号に基づいて、
精製塔５１内の硝酸廃液の状態を検出する。制御装置５
９は、その検出結果に基づいて、濃縮及び精製に最適な
硝酸廃液の体積を演算する。その体積に基づいて、制御
装置５９は、精製塔５１内に供給する硝酸廃液の液面レ
ベルの目標値を算出する。そして、制御装置５９は、供
給バルブ６１を開閉制御して、精製塔５１内の液面レベ
ルが目標値となるまでその精製塔５１に硝酸廃液を供給
する。このれにより、制御装置５９は、精製塔５１内の
液面を温度等に応じて正確に管理する。

【０１０８】また、精製塔５１は、圧力センサ６５を備
えている。圧力センサ６５は制御装置５９に接続されて
いる。圧力センサ６５は、精製塔５１内の圧力に応じた
信号を出力する。

【０１０９】制御装置５１は、圧力センサ６５が出力す
る信号を常時入力する。制御装置５９は、圧力センサ６
５の信号に基づいて、精製塔５１内の圧力を監視する。
制御装置５９は、精製塔５１内の圧力が急激に上昇した
ときに蒸留精製装置に何らかの異常が発生したと判断
し、該装置の運転を停止する。

【０１１０】精製塔５１の塔頂部５１ａには、温度セン
サ６６が設けられている。温度センサ６６は、制御装置
５９に接続されている。温度センサ６６は、塔頂部５１
ａ内部の温度に応じた信号を出力する。

【０１１１】制御装置５９は、温度センサ６６が出力す
る信号を常時入力する。制御装置５９は、温度センサ６
６の信号に基づいて、塔頂部５１ａの温度を監視する。
制御装置５９は、塔頂部５１ａ内の温度が一定となるよ
うに、第１冷却器５２に冷媒として供給する硝酸廃液の
流量を制御する。

【０１１２】精製塔５１内には、区画板１３が設けられ
ている。区画版１３は、第一実施形態と同様に構成され
ている。即ち、区画板１３は、図３（ａ）（ｂ）に示す
ように、精製塔５１内壁に沿った形状に形成されるとと
もに、上面が精製塔５１内に供給された硝酸廃液の液面
と略同一となるように形成されている。そして、複数の
区画板１３は、連結材１４により連結されて各板１３が
所定間隔に保持されて精製塔５１内を複数に区画してい
る。

【０１１３】従って、精製塔５１内の硝酸廃液は、区画
板１３により遮られて他の区画に移動しにくいので、１
つの区画において液面が振動しても、その振動は他の区
画に伝播し難い。従って、区画板１３は、硝酸廃液の移
動及び、液面の信号の伝播を制限するじゃま板として作
用する。これにより、硝酸廃液の液面の振動が低減され
る。このことは、硝酸廃液の液面レベルを正確に検出す
る上で効果がある。

【０１１４】また、各区画板１３には、図３（ａ）に示
すように、各板１３を水平方向に貫通する複数の細孔１
５が形成されている。細孔１５は、板１３の下部に多く
形成され、上部、特に上端付近には形成されていない。
細孔１５は、硝酸廃液の沸騰時に発生する気泡を吸収す
る効果を奏する。これは、硝酸廃液の波うちを抑えて液
面レベルを正確に検出するのに有効である。

【０１１５】精製塔５１内の蒸気（硝酸の気体）は、精
製塔５１に設けられた充填材６７により冷却された後、
塔頂部５１ａから第１冷却器５２に導かれる。その第１
冷却器５２には、冷却媒体として蒸留前の硝酸廃液が供
給される。硝酸廃液と硝酸の気体は、互いに熱交換し、
硝酸廃液は硝酸の気体により加熱されて昇温し、硝酸の
気体は冷却されて液体、即ち精製硝酸となる。その精製
硝酸は、配管６８を介して脱硝塔５５に導かれ、その脱
硝塔５５内に滴下する。配管６８には逆止弁６９が設け
られ、脱硝塔５５から第１冷却器５２への精製硝酸の逆
流が防止される。

【０１１６】脱硝塔５５には空気が供給される。脱硝塔
５５内に滴下した精製硝酸は、空気と反応して液体の色
が茶褐色から無色透明に変化する。その透明の精製硝酸
は冷水が冷媒として供給される製品冷却器５６により更
に冷却され、図示しない製品容器に蓄えられる。

【０１１７】配管６８には、温度センサ７０は設けられ
ている。温度センサ７０は制御装置５９に接続されてい
る。温度センサ７０は、配管６８を介して脱硝塔５５内
に滴下される精製硝酸の温度に応じた信号を出力する。

【０１１８】制御装置５９は、温度センサ７０が出力す
る信号を常時入力する。制御装置５９は、温度センサ７
０の信号に基づいて、脱硝塔５５内に滴下する精製硝酸
の温度を監視する。制御装置５９は、精製硝酸の温度に
基づいて、脱硝塔５５に供給する空気の流量を制御す
る。

【０１１９】第１冷却器５２内には、窒素酸化物（硝酸
ミスト）を含むガス分が発生する。そのガス分は、冷水
が冷媒として供給される第２冷却器５３にて更に冷却さ
れた後、排気チャンバ５４に導かれる。また、排気チャ
ンバ５４には、脱硝塔５５にて空気と硝酸とが反応して
生成された窒素酸化物（硝酸ミスト）を含む空気が導か
れる。

【０１２０】排気チャンバ５４内には、窒素酸化物（Ｎ
Ｏx ）を除去するための触媒７１が充填されている。触
媒７１は、排気チャンバ５４に導かれたガス分は、その
ガス分に含まれるＮＯx が触媒７１に吸着されてほとん
ど浄化されて排気として排出される。

【０１２１】精製塔５１には、第一実施形態の精製塔２
と同様の定量排出機構３６が設けられている。定量排出
機構３６は、精製塔５１内の残留物を含む廃酸を所定量
排出して精製塔５１内の硝酸の純度を保つために設けら
れている。精製塔５１内の液体は、硝酸の濃度が高くな
ると、それに伴って残留物の濃度が高くなる。そのた
め、液体は、硝酸の濃度が高くなる（残留物の濃度が高
くなる）と比重が高くなる。

【０１２２】定量排出機構３６は、精製５１２内の液体
の比重が高い場合には濃縮硝酸の排出量を多くし、比重
が小さい場合には排出量を少なくするよう構成されてい
る。そのため、排出される精製硝酸に対して所定の割合
の残留物が排出される。尚、本実施形態では、精製硝酸
の約１０％の残留物が排出されるように構成されてい
る。

【０１２３】精製塔５１内の硝酸濃度（残留物濃度）
は、精製硝酸の量に対応している。即ち、排出される精
製硝酸が多い時には精製塔５１内の硝酸濃度（残留物濃
度）が高くなり液体の比重が大きくなる。そのため、定
量排出機構３６は、液体の比重に応じて、比重が高い場
合に精製塔５１から排出する液体の量を多くして大量の
残留物を排出する。これにより、精製塔５１内の硝酸の
純度を保つ訳である。

【０１２４】定量排出機構３６は、精製塔５１を上方に
向かって付勢する付勢手段としての弾性体３７、精製塔
５１に設けられた排出管３８、排出管３８に接続された
排出管３９、及び、精製塔５１の上下位置に応じて排出
管３９の上下位置を制御する制御機構により構成されて
いる。排出管３８には、排出される廃酸を冷却するため
の廃酸冷却器５７が設けられている。

【０１２５】弾性体３７は、精製塔５１の下方に設けら
れたバネよりなり、精製塔５１及びその精製塔５１内の
残留物の重量により、残留物の濃度が高くなって液体の
比重が大きくなると精製塔５１全体が沈み、残留物の濃
度が低くなって比重が小さくなると精製塔５１全体が浮
き上がるように支持している。即ち、精製塔５１は、そ
の自重（精製塔５１の重さと塔内の液体（硝酸，残留物
等）の重さ）により上下動する。排出管３８は精製塔５
１と共に上下動し、精製塔５１から排出される廃酸を排
出管３９に供給する。

【０１２６】排出管３９は、それの上下位置を精製塔５
１の上下位置に応じて制御する制御機構により支持され
ている。この制御機構は、精製塔５１の位置が低くなる
と、その位置に応じて排出管３９の位置を低下させ、逆
に精製塔５１の位置が高くなると、その位置に応じて排
出管３９の位置を上昇させる。

【０１２７】定量排出機構３６は、排出管３９よりも高
い分の液体を精製塔５１から排出管３８及び排出管３９
を介して排出する。そして、この制御機構は、上記の精
製硝酸の約１０％の残留物が排出される廃酸に含まれる
ように排出管３９の位置を制御するよう構成されてい
る。

【０１２８】従って、精製塔５１内の残留物は、その残
留物の重量（濃度）に応じた量が廃酸に含まれ排出され
る。尚、定量排出機構３６の詳細な説明は、第一実施形
態における図４（ａ）（ｂ）を用いた説明と同じである
ため、ここでは省略する。

【０１２９】廃酸の排出経路、例えば排出管３９には温
度センサ７２が設けられている。温度センサ７２は制御
装置５９に接続されている。温度センサ７２は、廃酸の
温度に応じた信号を出力する。

【０１３０】制御装置５９は、温度センサ７２が出力す
る信号を常時入力する。制御装置５９は、温度センサ７
２の信号に基づいて、精製塔５１から排出される廃酸の
温度を監視する。制御装置５９は、廃酸の温度が上昇し
て予め設定した温度を越えた場合に、蒸留精製装置に何
らかの異常が発生したと判断し、該装置の運転を停止す
る。

【０１３１】精製塔５１から排出された廃酸は、受け容
器５８に蓄えられる。受け容器５８は、排出バルブ７３
が設けられた配管が接続されている。受け容器５８には
液面センサ７４が設けられている。液面センサ７４は制
御装置５９に接続されている。

【０１３２】液面センサ７４は、受け容器５８に蓄えら
れる廃酸の液面レベルに応じた信号を出力する。詳しく
は、液面センサ７４は、容量式センサよりなり、予め設
定された所定の高さに固定されている。液面センサ７４
は、受け容器５８内に溜められる廃酸の液面の高さによ
り容量が変化する。液面センサ７４は、その容量の変化
に応じた信号を出力する。

【０１３３】制御装置５９は、液面センサ７４が出力す
る信号を常時入力する。制御装置５９は、液面センサ７
４の信号に基づいて、受け容器５８に蓄えられた廃酸の
量を監視する。制御装置５９は、液面センサ７４の取り
付け位置まで受け容器５８に廃酸が溜められると、排出
バルブ７３を開閉して溜められた廃酸を排出する。

【０１３４】又、制御装置５９は、液面センサ７４が廃
酸を検知した回数を記憶する。液面センサ７４の取り付
け位置は判っており、その位置により受け容器５８に蓄
えられる廃酸の量は算出されている。制御装置５９は、
この廃酸の量と検知回数に基づき、廃酸の排出量を監視
する。

【０１３５】以上記述したように、第二実施形態によれ
ば、以下の効果を奏する。 （１）精製塔５１に静電容量式の液面センサ６３、温度
センサ６４ａ、濃度センサ６４ｂ、比重センサ６４ｃを
設ける。制御装置５９は、精製塔５１内の硝酸廃液の状
態を検出する。制御装置５９は、検出した状態に基づい
て、蒸留に最適な硝酸廃液の体積を演算する。そして、
制御装置５９は、演算結果に基づく液面レベルまで硝酸
廃液を供給するようにした。その結果、精製塔５１内に
硝酸廃液を正確に供給することができるため、蒸留制御
を正確に行うことができる。

【０１３６】（２）蒸留を行う前の硝酸廃液を精製塔５
１にて発生する硝酸の蒸気を冷却する第１冷却器５２に
冷却媒体として供給することにより、熱交換にて処理前
の硝酸廃液を加熱（予備温調）する事ができる。そのた
め、精製塔５１内のヒータ６２は加熱され上昇した温度
から沸騰する温度まで硝酸廃液を加熱するために用いら
れればよく、ヒータ６２の負荷を低減することができ
る。

【０１３７】尚、本発明は前記各実施形態の他、以下の
態様で実施してもよい。 ○上記第一実施形態において、硫酸廃液から予め分離し
た過酸化水素と二酸化硫黄とを反応させて硫酸を生成
し、その生成した硫酸を蒸留前の硫酸廃液に添加するよ
うにしてもよい。この場合、蒸留前の硫酸廃液中の硫酸
濃度が高まるので、濃縮塔１及び精製塔２における処理
の負荷を低減することができる。

【０１３８】○上記第一実施形態において、硫酸廃液か
ら予め分離した過酸化水素を、図１，２に示す各受け容
器１７，３１，４２の二次容器１７ｂ、３１ｂ、４２ｂ
内に蓄えられた水等にバブリングするようにする。二次
容器１７ｂ、３１ｂ、４２ｂに蓄えられた水、残留物に
は特に多くの二酸化硫黄が含有され、その二酸化硫黄と
供給された過酸化水素とが反応して硫酸が生成される。
その結果、有害となる二酸化硫黄の排出を低減できると
ともに、硫酸廃液から分離した過酸化水素を有効活用す
ることができる。

【０１３９】○上記第一実施形態では、濃縮塔１及び精
製塔２内を減圧する真空ポンプ６に水封式真空ポンプを
用いたが、油回転真空ポンプ、往復動ポンプ等の他の真
空ポンプを用いて実施してもよい。

【０１４０】○上記第二実施形態において、第１冷却器
５２と供給バルブ６１の間に第一実施形態のフィルタ４
を設け、過酸化水素を含む硝酸廃液を処理する蒸留精製
装置に具体化してもよい。硝酸廃液に含まれる過酸化水
素は、第１冷却器５２における熱交換によって加熱され
て気化する。フィルタ４は、気化した過酸化水素を硝酸
廃液から分離除去する。この構成により、第一実施形態
と同様に過酸化水素を含む硝酸廃液から予め過酸化水素
を除去することにより、精製塔５１における硝酸廃液の
液面の揺れを抑えて廃液量の管理を容易に行うことがで
きる。

【０１４１】○上記各実施形態では、過酸化水素を硫酸
廃液又は硝酸廃液から処理前に予め除去する方法とし
て、廃液をコンデンサ３，２９，３０の冷却媒体として
加熱して過酸化水素を気化させて除去するようにした
が、その他の方法を用いてもよい。例えば、図６（ａ）
（ｂ）に示すように、収容筒９１内に収容した触媒９
２，９３を用いて過酸化水素を酸素と水に分解し、分解
した酸素をフィルタ４により廃液から分離して予め過酸
化水素を除去する。触媒には、硫酸との反応性が低い金
属を使用し、例えば、金、白金等が用いられる。また、
触媒９２，９３の形状は、粒状、棒状等の任意の形状の
ものが用いられる。即ち、図６（ａ）に示すように、配
管中に棒状の金、又は、棒状の白金を触媒９２として用
いる。また、図６（ｂ）に示すように、配管中に粒状の
金、又は、粒状の白金を触媒９３として用いる。棒状の
触媒９２には、電極として用いられる白金が利用しやす
い。また、粒状の触媒９３は、過酸化水素と反応性が高
く、過酸化水素を分解しやすい。

【０１４２】○上記各実施形態では、硫酸廃液又は硝酸
廃液から予め過酸化水素を除去する場合に、廃液をコン
デンサ３，２９，３０，５２に冷却媒体として供給し、
熱交換により廃液を加熱して過酸化水素を気化させるよ
うにしたが、図７に示すように、フィルタ４の前にコン
デンサ９４を設け、そのコンデンサ９４に加熱媒体を供
給して廃液を加熱して過酸化水素を蒸留前に予め除去す
るようにしてもよい。コンデンサ９４に供給する加熱媒
体としては、温水を用いる。また、加熱媒体に、例えば
二次容器１７ｂ，３１ｂにそれぞれ蓄えられた水分と精
製硫酸とを混合して用い、水分と精製硫酸との反応熱に
より廃液を加熱する。これにより、水分と精製硫酸を有
効利用することができる。また、水分には、水封式の真
空ポンプ６に用いられる水封水を用いる。この構成によ
り、冷却水の使用量が削減される。

【０１４３】○上記各実施形態では、硫酸廃液又は硝酸
廃液から予め過酸化水素を除去する場合に、廃液をコン
デンサ３，２９，３０，５２に冷却媒体として供給し、
熱交換により廃液を加熱して過酸化水素を気化させるよ
うにしたが、図９に示すように、蒸留部としての濃縮塔
１（精製塔２，精製塔５１も同様の構成となる）に配管
９６を挿入し、その配管９６に硫酸廃液（又は硝酸廃
液）を通過させて廃液を加熱して過酸化水素を蒸留前に
予め除去するようにしてもよい。また、配管９６を濃縮
塔１内に直挿したヒータ８（，２４，６２）に巻き付け
てヒータ８により配管９６を通過する廃液を加熱して過
酸化水素を蒸留前に予め除去するようにしてもよい。

【０１４４】○上記各実施形態おいて、図８に示すよう
に、濃縮塔１と精製塔２とを結ぶ配管２２にコンデンサ
９５を設け、上記の加熱媒体をコンデンサ９５に供給し
て配管２２を流れる濃縮硫酸を加熱するようにしてもよ
い。この構成により、精製塔２内に供給される濃縮硫酸
の温度が上昇し、その濃縮硫酸を加熱する温度幅が少な
くなるため、濃縮塔１のヒータの負荷を低減することが
できる。

【０１４５】更に、上記の加熱媒体として使用した混合
液，精製硫酸を、蒸留前の硫酸廃液を蓄えるタンクに戻
すようにしてもよい。この場合、蒸留前の硫酸廃液中の
硫酸濃度が高まるので、濃縮塔１及び精製塔２における
処理の負荷を低減することができる。

【０１４６】○上記各実施形態では、精製塔２，５１を
その下方に設けた弾性体３７により上方に付勢するよう
にしたが、弾性体３７を精製塔２，５１の上方に設け、
精製塔２を吊り下げる構造として実施してもよい。ま
た、弾性体３７を精製塔２，５１の上方及び下方に設
け、精製塔２，５１を上方に付勢するようにしてもよ
い。

【０１４７】○上記各実施形態では、疎水性の膜を有す
るフィルタ４により気化した過酸化水素、分離した酸素
を廃液から除去するようにしたが、気液分離できるなら
ばどのようなものでもよく、例えば、チャンバ等のよう
なものを用いて過酸化水素、酸素を廃液から分離するよ
うにしてもよい。

【０１４８】○上記各実施形態において、被処理溶液を
蒸留する蒸留部として上記各実施形態における濃縮塔
１、精製塔２、精製塔５１以外の構成を用いて実施して
もよい。

【０１４９】○上記各実施形態において、制御装置１
２，５９は温度センサ，濃度センサ，比重センサの信号
に基づいて各塔１，２，５１内の硫酸廃液又は硝酸廃液
の状態を検出して廃液の体積を求めるようにしたが、温
度センサ，濃度センサ，比重センサのうちの少なくとも
１つを廃液の状態として検出して廃液の体積を求めるよ
うにしてもよい。

【０１５０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
廃液量の管理を容易に行うことの可能な蒸留装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第一実施形態の硫酸蒸留装置の概略構成図。

【図２】 第一実施形態の硫酸蒸留装置の概略構成図。

【図３】 （ａ）は濃縮塔の概略側断面図、（ｂ）は濃
縮塔の平断面図。

【図４】 （ａ）（ｂ）は、精製塔の残留物排出の動作
を示す説明図。

【図５】 第二実施形態の硝酸蒸留装置の概略構成図。

【図６】 （ａ）（ｂ）は、別の蒸留装置の一部構成
図。

【図７】 別の蒸留装置の一部構成図。

【図８】 別の蒸留装置の一部構成図。

【図９】 別の蒸留装置の一部構成図。

【図１０】 従来の硫酸蒸留装置の概略構成図。

【符号の説明】

１ 蒸留部としての濃縮塔 ２ 蒸留部としての精製塔 ５１ 蒸留部としての精製塔 ３，２９ 過酸化水素除去部としてのコンデンサ ９，２５，６３ 液面検出部としての液面センサ １０ａ〜１０ｃ 状態検出部としての各種センサ １２，５９ 液面検出部，状態検出部，制御部としての
制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 的場 亨 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番２ 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内 (72)発明者 足立 大介 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番２ 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内 (72)発明者 福泉 正孝 愛知県春日井市高蔵寺町二丁目1844番２ 富士通ヴィエルエスアイ株式会社内

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理溶液を蒸留する蒸留部と、 前記蒸留部内の被処理溶液の液面レベルを検出する液面
   検出部と、 前記蒸留部内の被処理溶液の状態を検出する状態検出部
   と、 前記両検出部の検出結果に基づいて、前記蒸留部へ供給
   する被処理溶液の供給量を制御する制御部とを備えた蒸
   留装置。
2. 【請求項２】 過酸化水素を含む被処理溶液を蒸留する
   蒸留部と、 前記蒸留部内の被処理溶液の液面レベルに基づいて、前
   記蒸留部へ供給する被処理溶液の供給量を制御する制御
   部と、 前記被処理溶液を前記蒸留部へ供給する前に、その被処
   理溶液から予め前記過酸化水素の少なくとも一部を除去
   する過酸化水素除去部とを備えた蒸留装置。
3. 【請求項３】 過酸化水素を含む被処理溶液を蒸留する
   蒸留部と、 前記蒸留部内の被処理溶液の液面レベルを検出する液面
   検出部と、 前記液面検出部の検出結果に基づいて、前記蒸留部へ供
   給する被処理溶液の供給量を制御する制御部と、 前記被処理溶液を前記蒸留部へ供給する前に、その被処
   理溶液から予め前記過酸化水素の少なくとも一部を除去
   する過酸化水素除去部とを備えた蒸留装置。
4. 【請求項４】 前記蒸留部内の被処理溶液の状態を検出
   する状態検出部を備え、 前記制御部は、前記液面検出部の検出結果と前記状態検
   出部の検出結果に基づいて、前記蒸留部へ供給する被処
   理溶液の供給量を制御するようにした請求項３に記載の
   蒸留装置。
5. 【請求項５】 前記状態検出部は、被処理溶液の温度，
   濃度，比重のうちの少なくとも１つを被処理溶液の状態
   として検出するようにした請求項１又は４に記載の蒸留
   装置。
6. 【請求項６】 前記過酸化水素除去部は、前記被処理溶
   液を前記蒸留部における蒸留媒体の冷却部へ冷媒として
   供給することで被処理溶液を加熱して予め過酸化水素を
   除去するようにした請求項２又は３に記載の蒸留装置。
7. 【請求項７】 前記過酸化水素除去部は、前記被処理溶
   液を前記蒸留部内に挿入した配管を介して前記蒸留部に
   供給することで被処理溶液を加熱して過酸化水素を予め
   除去するようにした請求項２又は３に記載の蒸留装置。
8. 【請求項８】 前記過酸化水素除去部の配管は、前記蒸
   留部内に直挿されて該蒸留部内の被処理溶液を加熱する
   加熱源に巻き付けられたものである請求項７に記載の蒸
   留装置。
9. 【請求項９】 前記蒸留部が複数用意され、前記加熱さ
   れた被処理溶液の熱により前記蒸留部同士を連結する連
   結管を保温するようにした請求項６乃至８のうちのいず
   れか１項に記載の蒸留装置。
10. 【請求項１０】 前記過酸化水素除去部は、触媒反応を
    利用して、被処理溶液から過酸化水素を予め除去するよ
    うにした請求項２又は３に記載の蒸留装置。
11. 【請求項１１】 前記蒸留部は、前記蒸留部内の液体に
    含まれる残留物のうち、蒸留部から排出される精製溶液
    の量に対して一定の割合の残留物を排出する定量排出機
    構を備えた請求項１乃至３のうちの何れか１項に記載の
    蒸留装置。
12. 【請求項１２】 前記定量排出機構は、前記蒸留部を上
    方へ付勢する付勢手段と、前記残留物を排出するために
    備えられ、その上下位置が前記蒸留部の上下位置に応じ
    て制御され、制御された位置よりも高い部分の前記蒸留
    部内の液体を排出する排出管とから構成された請求項１
    １に記載の蒸留装置。
13. 【請求項１３】 前記被処理溶液は、硫酸を含有してお
    り、前記蒸留部は内部が減圧されて当該被処理溶液を蒸
    留して前記硫酸濃度を高めるものである請求項１乃至３
    のうちの何れか１項に記載の蒸留装置。
14. 【請求項１４】 前記被処理溶液から除去した過酸化水
    素を二酸化硫黄と反応させて硫酸として回収するように
    した請求項１３に記載の蒸留装置。
15. 【請求項１５】 前記被処理溶液から除去した過酸化水
    素を、前記蒸留によって気化後、冷却して得られた液
    体、又は前記蒸留残留物の少なくとも一方に含まれる二
    酸化硫黄と反応させて硫酸として回収するようにした請
    求項１３に記載の蒸留装置。
16. 【請求項１６】 前記硫酸濃度が高められた溶液と水と
    を混合し、その反応熱を前記被処理溶液と熱交換するこ
    とで、被処理溶液を予備的に温度調節するようにした請
    求項１３に記載の蒸留装置。
17. 【請求項１７】 前記蒸留部が複数用意されており、前
    記硫酸濃度が高められた溶液と水とを混合し、その反応
    熱にて前記蒸留部同士を連結する連結管を保温するよう
    にした請求項１３に記載の蒸留装置。
18. 【請求項１８】 前記溶液に混合される水は、前記蒸留
    部において発生する蒸気から、コンデンサによって水蒸
    気を分離して得られるものである請求項１６又は１７に
    記載の蒸留装置。
19. 【請求項１９】 前記溶液と水を混合した液体を蒸留前
    の被処理溶液に加えて蒸留処理を行うようにした請求項
    １６又は１７に記載の蒸留装置。
20. 【請求項２０】 前記被処理溶液は硝酸を含有してお
    り、前記蒸留部は、当該被処理溶液を蒸留して前記硝酸
    濃度を高めるものである請求項１乃至３のうちの何れか
    １項に記載の蒸留装置。
21. 【請求項２１】 内部に触媒が備えられ、該触媒にて前
    記蒸留部から廃棄されるガス分に含まれる窒素酸化物を
    吸収除去する排気室を備えた請求項２０に記載の蒸留装
    置。
22. 【請求項２２】 過酸化水素を含む被処理溶液の供給量
    を蒸留部内における被処理溶液の液面に基づいて制御す
    る蒸留方法において、前記被処理溶液を前記蒸留部へ供
    給する前に、その被処理溶液から予め前記過酸化水素の
    少なくとも一部を除去するようにした蒸留方法。