JPH11500996A - 工業設備のプロセスユニットに過酸化水素を供給する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 操業濃度で過酸化水素を製造するために、プロセスユニット（１２）に取付けられた主装置（１４）と、主装置（１４）の破損時に、プロセスユニット（１２）に供給するバックアップ装置（１６）とを備えている装置（１０）。バックアップ装置は、操業濃度よりも高い貯溜濃度の過酸化水素を供給する供給部（１８）、及び供給部（１８）とプロセスユニット（１２）の間に接続され、貯溜された過酸化水素濃度を希釈して、貯溜された過酸化水素の濃度を操業濃度に下げる手段（２０）とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】 工業設備のプロセスユニットに過酸化水素を供給する装置 本発明は、工業設備のプロセスユニットに過酸化水素を供給するプラントに関 する。 本発明は、特に、紙製造設備の紙パルプ漂白ユニットに過酸化水素を供給する のに適用される。 多くの工業設備、特に、紙パルプ製造設備では多量の過酸化水素を消費する。 実際には、使用される過酸化水素は、常に濃縮水溶液の形で、例えば、５０〜７ ０重量％で、タンカーまたはコンテナでプロセスユニットに送られる。この過酸 化水素を供給する方法は、数多くの欠点があり、特に、過酸化水素の濃縮水溶液 を抜取りする際、多くの操作に関連した安全性の問題、及びそれを搬送しかつプ ロセスユニットで操業濃度に稀釈することに関係したコストの問題がある。 出願人は、工業設備自体のプロセスユニットに関し、より少ない高濃度水溶液 で過酸化水素を製造することを検討してきた。しかし、多くの設備は、一年を通 して事実上連続して操業され、しばしば一年少なくとも３６０日操業され、過酸 化水素の供給を中断することが許されない。この様な中断は、例えば、過酸化水 素製造プラントのメンテナンス操作中に起こりやすい。 この発明の目的は、過酸化水素のプロセスユニットに中断なく供給でき、しか も供給プラントの通常のメンテナンス操作を可能とするものである。 このため、この発明の要旨は、工業設備のプロセスユニットに過酸化水素を供 給するプラントにおいて、プロセスユニットの実際の設備に配置され、操業濃度 で過酸化水素を製造する主プラントと、主プラント（１４）の停止時にプロセス ユニットに供給するバックアッププラントとを有し、バックアッププラントは操 業濃度よりも高い貯溜濃度で過酸化水素を貯溜するバックアップ貯溜と、この貯 溜とプロセスユニット（１２）の間に接続され、貯溜された過酸化水素を稀釈し て、貯溜過酸化水素濃度を操業濃度に減少させることができる手段とを具備して いることを特徴とするプラントである。 この発明の他の特徴によれば、 バックアッププラントは、稀釈過酸化水素内に安定化剤を注入する手段をさら に備えている。 過酸化水素の操業濃度は、５〜１５重量％である。 貯溜中の過酸化水素の濃度は５０〜７０重量％である。 貯溜中の過酸化水素の容積の重量は、１００〜２００メートルトンである。 主製造プラントは、過酸化水素製造用アントラキノンプロセスを使用するタイ プである。 プロセスユニットは、紙製造設備の紙パルプ漂白ユニットである。 この発明は、以下の単に実施例の方法で示された記載を読むことにより良く理 解され、これを理解するために参照符号が図面に付されている。 図１は、この発明の過酸化水素を供給するプラントの概略図、 図２は、好適な具体例による、図１のプラントに組み込まれた過酸化水素製造 用主プラントのダイアグラム図である。 工業設備のプロセスユニットに過酸化水素を供給するプラント１０は図１に示 されている。 このプロセスユニット１２は、例えば、紙製造プラント又は設備の紙パルプ漂 白ユニットである。 このプラント１０は、プロセスユニットの実際の設備に配置され、過酸化水素 を製造する主プラント（１４）を有する。 主プラント１４は、比較的低い操業濃度、好ましくは５〜１５重量％で過酸化 水素を製造するようになっている。 この過酸化水素供給用のプラント１０は、さらにバックアッププラント１６を 有し、このバックアッププラントは主プラント１４の停止時にプロセスユニット １２に供給するようになっている。 バックアッププラント１６は、バックアップ過酸化水素の貯溜１８と、公知の タイプの貯溜過酸化水素稀釈手段２０とを具備している。これらの稀釈手段２０ は、貯溜１８とプロセスユニット１２の間に上流導管２２と下流導管２４の介在 を通して接続されている。 貯溜１８に貯留された過酸化水素は一般に市販されているタイプのものである 。貯溜内の過酸化水素は操業濃度よりも高い濃度、好ましくは５０〜７０重量％ の 濃度を持つ。そして、その容量は、好ましくは重量で１００〜２００メートルト ンで、このことにより、例えば、紙パルプ漂白用の従来ユニットに約一週間供給 可能となる。 主プラント１４は、導管２６介在を通してプロセスプラント１２に接続されて いる。 貯留１８の下流の導管２４とプラント１４下流の導管２６は、同じ導管２８に 接続されて、プロセスユニット１２に供給するようになっている。 バルブ３０、３２は、プロセスユニット１２から主プラント１４とバックアッ ププラント１６とを遮断することができるようにしている。 流体の一般的な流れ方向は、図１に矢印で示す。 本発明による過酸化水素供給プラントの操業は、以下に示す方法で実行される 。 所望の操業濃度を有する過酸化水素は、通常は主製造プラント１４によりプロ セスユニット１２に直接供給される。この場合、主製造プラントは、バルブ３０ を開くことによりプロセスユニット１２に接続される。他方、貯溜１８は、バル ブ３２を閉じることにより、プロセスユニット１２から遮断されている。 主プラント１４が停止されると、特に、メンテナンス作業を行うときに停止さ れると、このプラントはバルブ３０を閉じることによりプロセスユニット３２か ら遮断される。ユニット１２への過酸化水素の供給は、バルブ３２を開いた後貯 留１８によりなされる。 貯溜過酸化水素濃度は、希釈手段２０によって下げられ、主製造プラント１４ により通常供給される操業濃度を得るようになっている。 バックアップ貯溜１６は、好ましくは、稀釈過酸化水素内に公知のタイプの安 定化剤を注入する手段３４をさらに備えているのがよい。この安定化剤は、例え ば、カルボキシル基、アミノメチレンカルボキシル基、ホスホン基、アミノメチ レンホスホン基を持つ化合物、特に、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ） またはその塩、ジエチレントリアミンペンタ酢酸（ＤＴＰＡ）またはその塩、ポ リアクリル酸、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸またはその塩、 １，２−ジアミノ−Ｎ，Ｎ，Ｎ′Ｎ′−テトラメチレンホスホン酸またはその塩 、およびヒドロキシエチルビスメチレンホスホン酸またはその塩がある。 安定化剤は、プロセスユニット１２内にこの過酸化水素を注入するまで、比較 的低い濃度に過酸化水素が分解するのを阻止することができる。 過酸化水素製造用主プラント１４は、好ましくは、アントラキノンプロセスを 使用するタイプのものであるのがよい。このタイプのプラントを図２に示す。 図２の製造プラント１４は、塔の形で三つの主ユニット機器を有する。すなわ ち、触媒作用の水素生成器１０１、向流酸化器１０２、および水抽出器１０３で ある。さらにこれらの三つの主ユニット機器に関連する各種の機器を供えている 。ここで、その幾つかのみを示した。すなわち、水素生成器に関連する、水素含 有ガス混合物をリサイクルするためのスーパーチャージャーコンデンサーユニッ ト１０４； 酸化器に関連する、フィルター１０６、ポンプ１０７、熱交換器１ ０８、水冷却器１０９、ヘッドコンデンサー１１０及びエアーコンプレッサ１１ １酸化器１０２の基部を抽出器１０３のそれにできるだけ短く接続する導管１１ ２、及び操業溶液をリサイクルするコアレサー１１４とポンプ１１５がある。 また、図２には、作成水素を水素生成器に送る導管１１６、コンプレッサー１ １１に空気を送る導管１１７、抽出器１０３にミネラルを除去した水を送る導管 １１８、抽出器１０３の基部から始まり、同じ濃度で過酸化水素を消費するプロ セスユニット１２で終わっている過酸化水素出口導管１１９、及び操業溶液をリ サイクルする導管１２１が示されている。導管１１９は導管２６に接続されてい る。 過酸化水素製造プラントは、公知の各種機器を供えているが、ここには示さな い。これらは、例えば、操業溶液の分解生成物を再生成する手段、触媒を使用す る手段、溶媒を回復する手段などである。 操業では、操業溶液は、少なくとも一つのアントラキノン誘導体と、少なくと も一つの有機溶媒からなり、ポンプ１１５の送給側に接続されたリサイクル導管 １２１を経て水素生成器１０１の基部に導入されている。水素含有ガス流は、ま た水素生成器の基部に導入されている。このガス流は、一方は、水素生成器の頂 部で引抜かれたガス流からなり、スーパーチャージャーコンデンサーユニット１ ０４により再循環される。ガス流の他方は、導管１１６を通って送られた生成水 素からなる。 従って、操業溶液は、部分的に減少する。そのため、フィルター１０６を通っ てポンプ１０７により水素生成器の基部から引抜かれた減少溶液は、ヒドロキノ ン誘導体（例えば、８０％のテトラヒドロアントラヒドロキノンと２０％のアン トラヒドロキノン）を有する。 操業溶液のアントラキノン誘導体成分は、好ましくは、２−アルキル−９，１ ０−アントラキノン類から選ばれ、このうちアルキル置換基は、１〜５の炭素元 素、例えばメチル、エチル、エス・イー・シー−ブチル、ティー・イー・アール ・ティー−ブチル、ティー・イー・アール・ティー−アミル基、また対応する５ ，６，７，８−テトラヒドロ誘導体類を含む。若しくは、９，１０−ジアルキル アントラキノン類から選ばれ、このうちアルキル置換基は、同じ又は異なるが、 メチル、エチル、ティー・イー・アール・ティー−ブチル基などの１〜５炭素原 子を含み、例えば、１，３−ジメチル、１，４−ジメチル、２，３−ジメチル、 ２，７−ジメチル、１，３−ジエチル、２，７−ジ−ティー・イー・アール・テ ィー−ブチル、２−エチル−６−ティー・イー・アール・ティー−ブチル、及び 対応する５，６，７，８−テトラヒドロ誘導体類を含む。操業溶液の有機溶媒成 分は、好ましくは、非極性化合物と極性化合物の混合物である。非極性化合物は 、好ましくは１４０℃より高沸点カットの石油で、主に少なくとも９の炭素原子 を含む芳香族炭化水素、例えばトリメチルベンゼン異性体、テトラメチルベンゼ ン異性体、ティー・イー・アール・ティー−メチルベンゼン、メチルナフタレン 異性体、及びジメチルナフタレン異性体から選択される。極性化合物は好ましく は、７〜１１の炭素原子を含む飽和アルコール類から選択されるのが望ましい。 例えば、ジイソブチルカルビノール、３，５，５−トリメチルヘキサノール、イ ソヘプタノール、“Ｓｅｘｔａｔｅ”の名前で市販されているメチルシクロヘキ シルアセテート、ヘプチルアセテートなどのカルボン酸エステル、ブチルベンゾ ナート、エチルヘプタノアート、トリブチルホスフェート、トリ（２−エチルブ チル）ホスフェート、トリ（２−エチルヘキシル）ホスフェート、トリ（ｎ−オ クチル）ホスフェートなどのリン酸エステル、及びテトラ−ｎ−ブチルウレアの ようなテトラ置換尿素類などが望ましい。 「過酸化水素等価」は、以下、過酸化水素の量を意味すると理解され、グラム で表現される。操業溶液の一リットルは、酸化器１０２でのこのステージの収率 が１００％とすると、酸化ステージの端部に供給することができる。この過酸化 物の潜在的な質量濃度は、モル濃度に対応する。これは、操業溶液中の再酸化可 能なアントラヒドロキノン形態の全てのモル濃度と等しい。これは、一方で、最 初に操業温度のアントラキノンの濃度に依存し、他方、１０１中の水素添加状態 に依存する。 この発明の場合、水素添加は、５０〜７０℃の温度、水素生成器のガスヘッド スペース内の圧力（水素の流速を制御する圧力）、ほぼ０．８〜１．５バールで 行われる。過酸化水素等価は、アントラキノン形態の所定濃度の水素生成器内で 滞留時間を調節することにより、ほぼ７〜９ｇ／ｌの価に調節される。 水素生成器から引抜かれた減少操業溶液は、１０６で濾過されて、わずかの触 媒も除去される。ついで、１０８で冷却され、ついで１０９で３５〜４０℃のオ ーダーの温度に冷却される。酸化器のガスヘッドスペース中の圧力は、２〜４バ ールの値に維持される。減少操業溶液は、ついで、１０２で酸化され、酸化器の ヘッド流体は部分的に１１０で濃縮される。 酸化反応で形成された過酸化水素は、酸化器の基部から引抜かれる。その引抜 量は、上述した酸化器の収量で示された過酸化水素の生成量と等しく、再び酸化 される操業溶液と混合される。この液体は、抽出器１０３の基部に圧力差を推進 することにより、直接導管１１２を通って運ばれる。これは、大気圧よりもやや 高い圧力で操業される。液体−液体抽出は、抽出器の頂部に導入されたミネラル を除いた水により抽出器内で行われる。 水−過酸化水素溶液は、後者の基部から引抜かれ、その過酸化水素濃度は、プ ロセスユニット１２中で直接使用するのに必要な値に調節される。 過酸化水素から分離された操業溶液は、抽出器１０３の頂部から引抜かれ、水 相の水滴から解放される。それは、コアレスサー１１４内にのせられている。つ いで、ポンプ１１５により熱交換器１０８に運ばれる。そこでは、暖められ、そ こから水素生成器１０１の基部にリサイクルされる。 酸化器１０２は、一体化されたパッキング又は蒸留トレイタイプの１又は複数 の単純な穴明トレイを有する外囲器を備え、それぞれ液体シール、このシールを 通って上昇する泡状ガスのためのオリフィス、および一つのトレイから次のトレ イへの液体降下管、または一体化されたパッキングとそのようなトレイの組合わ せである。 この発明は数多くの利点を有する。 この発明のプラントは、プロセスユニットに中断することなく過酸化水素を供 給することができる一方、プラントのメンテナンス操作を行うことができる、従 って、過酸化水素を製造する主プラントを停止した時に、バックアッププラント は、主プラントに代わってプロセスユニットに供給する。 貯留１８の寸法は比較的小さく、そこに溜められる過酸化水素の高い濃度を提 供される。 この発明のプラントは、濃縮した水溶液の形で過酸化水素を供給ための欠点を 解消することができる。特に、液を抜き取る操作に関連する危険を解消する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．工業設備のプロセスユニット（１２）に過酸化水素を供給するプラントに おいて、プロセスユニット（１２）の実際の設備に配置され、操業濃度で過酸化 水素を製造する主プラント（１４）と、主プラント（１４）の停止時にプロセス ユニット（１２）に供給するバックアッププラント（１６）とを有し、バックア ッププラント（１６）は操業濃度よりも高い貯溜濃度で過酸化水素を貯溜するバ ックアップ貯溜（１８）と、貯溜（１８）とプロセスユニット（１２）の間に接 続され、貯溜された過酸化水素を稀釈し、貯溜過酸化水素濃度を操業濃度に減少 させる手段とを具備していることを特徴とするプラント。 ２．バックアッププラント（１６）は、稀釈過酸化水素内に安定化剤を注入す る手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載のプラント。 ３．過酸化水素の操業濃度は、５〜１５重量％であることを特徴とする請求項 １または２に記載のプラント。 ４．貯溜中の過酸化水素の濃度は５０〜７０重量％であることを特徴とする請 求項１〜３のいずれかに記載のプラント。 ５．貯溜中の過酸化水素の容積は、重量が１００〜２００メートルトンである ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のプラント。 ６．主製造プラント（１４）は、過酸化水素製造用アントラキノンプロセスを 使用するタイプであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプラン ト。 ７．プロセスユニット（１２）は、紙製造設備の紙パルプ漂白ユニットである ことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のプラント。