JPS59156902A - 有機汚染物質を含んでいる硫酸の濃縮及び浄化のための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 濃縮及び浄化のための方法及び装置に関するものである
。

有機化学における多（の操作過程においては、大抵は有
機汚染物質を有している希釈された硫酸が、大量、又は
、少量同時に発生する。

このような廃棄硫酸を周囲環境にそのまま渡す可能性は
、益々少な（なっている。それ故、一つの重大な課題は
、この酸を再び濃縮し、必要な時には、浄化し、これに
よづて、この酸が、他の過程、又は、同じ過程内に再び
装入されることができるようにすること型ある。

濃縮の際に、一般に、容易に珂発する有機化金物は蒸気
と共に去り、一方、高沸点の有機化合物（例えば、芳香
族体）は、高温度において、しばしば酸化剤の添加の下
に酸化によって分離されなげればならない。

この課題の解決のために、・多数の方法力ｔ、既に公知
となっている。

古（から知られている「ノくオリフグ法（　Ｐａｕｌｉ
ｎｇ−ＶｅｒｆａＢｒｅｎ”）　ｊによると、生成ｇ　
ｉ　だ酸は、精留塔が装備されていや直接的にカロ熱さ
れる鋳吻缶の中において濃縮され、低祁点及び高沸点の
化合物によって浄化される。より新しい方法においては
、薄い、汚染された硫酸は、まず、約７０％まで、しば
しば、多段蒸発器設備において濃縮され、引続いて、７
０〜９ｇ％の範凹のＨ２ＳＯ，　Ｋ真空の下に高濃縮さ
れ、この場合、容易に揮発する有機化合物は、蒸気と１
（に去り、また、続いて、別の装置σ）中において高温
度！ｃ　、ｔｏいて且つしばしば酸化剤の添７Ｊｌｌの
下に、高沸点の有機化合物によって浄イヒされる。

参照分献 （１１ドイツ特許第コ一　ｑコ　０３５号公報（２）ド
イツ特許公開第２９　　０９　　０２９号公報（３）ド
イツ特許願第ｇＯ　　１０．３　　０ｇ？，．３号Ｈ２
ＳＯ，を’７０〜９ｇ％に濃化す゛るためＹｃは、この
最新の方法に従って、好適には、例えば、ドイツ特許願
第８０　　１０３　　／Ｉｆｆ．号（公開第００２／　
　２１０号公報）の第１図に示されるように、自然蒸発
、又は、強制蒸発が実施される。個々の構造様式には無
関係に、このような蒸発器装置は、精留塔が装備されな
ければならず、この場合、濃縮されるべき酸の供給は、
精留塔の上部部分の中において行な、われる。その際、
酸は帰還流体として作用し、この場合、希薄酸は、常に
、約７０％の濃度であるが、７５％以下の濃度を有して
おり、この帰還酸は、上昇する水蒸気及び酸の混合物に
対して向流で流れ、その際、加熱され、水蒸気からの酸
分の受入れの下。

に濃縮することが、前提とされている。

この手段は、蒸発器の種類には熱闘・係であり、それ故
、強制循環蒸発器、自然循環蒸発器、又は、慣用の缶蒸
発器が問題となる。

今や、酸、例えば、脂肪族化合物、又は、既に固体の炭
素分てよって汚染され、上記の方法によっては処理され
ることのできない酸がある。

なぜならば、それらは、濃縮及び浄化の際に、より強い
泡の形成及び（又は〕固体のコークス状の沈殿物の沈殿
の結果となることがあるからである。

上に述べられたような装置の中において、このような酸
を濃縮し、浄化することを試験した際に、既に、精留塔
の領域内においてであるが、しかしながら、蒸発室内に
おいても、また、しばしば、運転が不可能となるような
発泡が観察された。このために、しばしば１．細かい、
コー、クス状の粒子の著しい沈殿が生じ、これらの粒子
が装置の中における堆積及び詰まりを生じさやる。更に
、しばしば、酸の中の有機汚染物質の硫酸自体との激し
い酸化反応が確認され、これは、より強いＳ０２の形成
の下に、対応した酸の損失に結び付くものである。

汚染された酸への酸化剤の添加は、何らの本質的な改善
をももたらすものではないもσ〕である。なぜならば、
精留塔の中における酸イヒ剤は、それが有効となる前足
、すなわち、それが酸の中の有機汚染物質と反応するこ
とができる前に、水蒸気と共に去ることがあるからであ
る。

同様さ現象が、例えば、イソブタノール製品から発生す
る酸の場合にも確認された。この酸は、しかも、希望さ
れた領域内において再び濃化され、過程の中にもどされ
るが、しかじなカーら、細か（分布された、すす状の炭
素の小片の増加が認められ、これらの小片は、全部の循
環路内に堆積するのではな（、また、全体の酸の装入が
、比較的に短い間隔で行なわれなければならず、このこ
とは、単に、大きな費用に結び付（だげではなく、この
酸が、熱的分解の高価な過程及び新鮮な硫酸の再製によ
って浄化される限りは、環境問題をも必然的に伴う。

本発明は、今や、実際的にそれぞれ多かれ少なかれ有機
汚染物質によって侵された、あらかじめ濃縮された硫酸
が、許容不可能な方法で泡の形成、ＳＯ，の損失又は固
体の形状の炭素の沈殿が生ずること無しに濃縮され、ま
た、若しも、希望されるならば、浄化されることができ
る方法及びこの方法を実施するための装置を得ることを
、その目的とするものである。

この目的のために、浄化された硫酸が熱の供給の下に連
続的に蒸発過程に供給され、水蒸気の連続的な分離の下
により高い濃度に持ちきたされる本発明方法は、浄化さ
れるべき硫酸が必要な加熱経路に、蒸発過程にある酸の
流体相からの蒸気の分離箇所から相当の距離において供
給されるようにすることを特徴とするものである。

これてよって、流体相の蒸発温度への加熱の際に現われ
る。汚染物質と、酸の流体相との反応は、比較的に抑制
されて経過し、泡の形成の結果となることのないことが
達成されるが、この泡の形成は、ある縄の浄化されるべ
き酸９ガス相の中への、すなわち、精留領域の中への従
来の供給の際に、蒸気の発生として、しばしば、生ずる
。しかしながら、それは、特に、酸のり０％、又は、そ
れ以上の、そのためて必要な温度における高濃縮の際に
、多かれ少なかれ、大きなＨ２ＳＯ，の蒸気が、また、
より高濃縮の際には、ＳＯ２も生じ、従って、望ましく
ない酸の損失が生ずることがあり得るので、運び去られ
る蒸気は精留されることが、目的にかなっている。

浄化されるべき酸の加熱の際に、既に、蒸発温度に達成
する前に、ある汚染物質が直接的に酸と反応し、この場
合、ガス状の反応生成物が蒸気と共に連び去られること
に注目すべきである。この濃縮の際に硫ｍによって生ず
る浄化効果は、しかしながら、しばしば、不十分であり
、このことは、特に、濃縮物の中に望ましくない炭素固
体粒子が存在しており、又は、沈殿される時にそうであ
る。このような及び他の濃縮物の中にとどまっている汚
染物質を除去するために、浄化されるべき酸は、その蒸
発過程へ導き入れる前に、適当な酸化剤、例えば、硝酸
、又は、過酸化水素を供給されることができる。それ故
、濃縮された流体相から蒸気を分離するために砺染物質
と反応させ、これによって、汚染物質がガス状の化合物
、特に、ＣＯ及ＣＯ２の形で、蒸気と共に取り去ること
ができるようにするために、酸化剤に、十分な作用時間
及び汚染物質との密接な接触が生ずる。

同様に本発明の対象を形成している本発明方法を実施す
るための装置は、下方に濃縮領域を、また、その上に横
たわっている、蒸気運び去り導管°に連結されている蒸
発領域を有している少゛　な（とも７個の蒸発室を有し
ており、この場合、浄化されるべき酸に対する供給導管
は、両方の領域の分離平面からある距ＩＩＩにおいて濃
縮領域と連結されているが、この距離は、濃縮物運び来
り導管の濃縮領域への接続箇所の距離よりも、より大き
い。

酸の濃縮を循環法で行なうことが有利であることがある
。この場合には、蒸発室の濃縮領域は、濃縮領域から出
発する循環導管によって熱交換器を介して蒸発領域に連
結されても良く、この際、浄化されるべき酸に対する供
給導管は、相分離箇所として作用をする循環導管の蒸発
領域の中への流入部から十分な距離におい工、ポンプに
よって濃縮された濃縮領域からの酸を、熱交換器を介し
て蒸発領域にまで導いている循環導管の中に流れ込むよ
うにすることが目的にかなっている。しかしながら、浄
化されるべき酸を、流体相と蒸気との間における分離平
面として作用をする蒸発室を形成している容器の醗の液
面の下方の十分な距４ＨＣおいて導くことも、目的にか
なっていることがあり、この場合、既に濃縮された酸、
と、供給される酸との確実な混合を保証するかくはん器
が設けられることもできる。蒸気によって一諸に導かれ
るＨ２Ｓｏ□及びＳＯ，の帰還を達成するために、蒸気
領域の蒸気出口の中に、精留塔を設け、この精留摂が蒸
気・に対して向流で再び希薄な濃度の酸、又は、水を供
給されるようにすることもでき声。件の装置によって、
廃棄硫酸ないしは他の方法で希薄とされた、汚染された
硫酸も、確実に濃縮され、。

また、若しも、望むならば、浄化される。

以下、本発明をその装置の略図を示す添附図面に基づい
て説明する。

第１図に示された、汚染された硫酸の濃縮のための循環
式蒸発装置は、蒸発器容器／を有しており、その内部空
間は、その中に含まれている硫酸の液面／ｃＶＣよって
、下方め濃縮領域／ａと、上方の蒸発領域／ｂとに分割
されている。容器ｌの底部から、ボンプコ及び熱交換器
゛３を介して、循環導管ｌが、容器ｌの蒸発領域／１５
Ｖｃ通じている。ポンプコの前方に且つ目的にかなって
は循環導管グのほぼ最低点において、従って、循環導管
グの蒸発領域／ｂの流入口から比較的に大きな距ｍＶｃ
おいて、この循環導管ｑの中に浄化されるべき、すなわ
ち、濃縮され且つ浄化されるべき硫酸に対する供給導管
Ｓが流入している。この供給導管Ｓには、その他に、酸
化剤に対する添加導管６が接続されている′。

浄化されるべき酸の酸化剤との混合は、好適には、静的
混合器によって行なわれることが望ましい。供給導管Ｓ
の循環導管ダの、中への流れ込みは、また、流れ方向に
おいてボンプコの′後方であっても良い。容器ｌの上に
は、蒸発領域／ｂに連結されている精留塔７が配置され
ており、その蒸気導管は、ｇの符号が付けられている。

容器ｌの中の流体の液面／ｃの下部において、容器ｌに
は、濃縮さ、れた、浄化された酸に対する運び失り導管
９が連結されている。この運び去り屡管ヲから、水添加
導管１／が流入している帰還導管１０が、精留塔７の魚
気附与領域の中に通じている。

この装置によって実施されるべき濃縮及び浄化過程の始
めに、容器ｌの濃縮領域／ａは、作動温度にあらかじめ
加熱された、既に濃縮された硫酸、又′は、純粋な硫酸
を充てんされるが、しかしながら、いずれの場合にも、
もはや上述された槙Ｉ類で顛反応しない酸を充てんされ
る。

今や、装置の運転の際に、濃縮領域／ａからボンプコに
よって循環導管グを介して供給される濃縮された酸が、
流入導管Ｓを介して連続的に浄化されるべき硫酸を添加
されると、単に、両方の酸の分量が親密に混合されるだ
けではなく、熱交換器Ｊにおいてこの混合物の加熱も行
なわれ、これによって、容器ｌの蒸発領域／ｂの中への
流入の際に、貫流の間において蒸発され蒸気がそこで、
今や、より高濃度に濃縮され且つ濃縮領域／ａの中に落
下する流体相から分離し、精留塔りを緩で上方に逃げる
ようにもなる。導管Ｓを経て供給される酸の濃縮度及び
貫流導管ｑの中において達成される酸の温度に応じて、
濃縮領域／ａの中において、ある予定された酸の濃縮が
生ずる。たとえ、酸が低い濃度、例えば、単ｖｃｓｏ％
の値の濃度で供給されたとしても、十分に長い循環によ
って、導管９から７０−以上の濃度の酸が、取り去られ
ることができる。ある汚染物質は、加熱及び酸との密接
な接触のために、循環導管弘の中において及び濃縮領域
ｌａの中においても、また、酸自体と反応することがあ
り、この場合、単に、Ｓ０２だけではなく、酸化によっ
て生ずる他の化合物も生成し、これらはガス形状で蒸気
と共に運び去られる。このことは、いずれの場合にも、
濃縮された酸のある程度浄化の結果となる。しかしなが
ら、より高い浄化度が希望され、又は、Ｓ０２の形成及
び固体廃棄物の沈殿の下における汚染物質の酸との反応
が、避けられることを望まれるならば、供給される酸は
、導管乙を経て適当な酸化剤を供給される。酸化剤を有
する酸の供給箇所の、加熱された酸の蒸気領域／ｂの中
への流入箇所からの距離が比較的に大きいことによって
、ここでも、また、−Ｋに益々加熱される酸化剤は、酸
化可能な汚染物質と、増々且つ有効に反応するための十
分な時間を有しており、これによって、ガス状で運ばれ
る反応製品は蒸気と共に運び来ることができるようにな
る。急速に経過する反応、沈殿及び許容することのでき
ない泡の形成は、このようにして、確実に回避されるこ
とができる。大抵は７０％以上の値である酸の濃度の場
合には、対応する温度において、蒸気はＨ２ｓｏ、及び
ＳＯ５を含むが、このことは、望ましくない酸の損失及
び（又は）Ｒ境悪化の結果となるので、この場合には、
蒸気は精留される。このことは、目的にかなうように、
水によって７０％以下に希薄にされた、既に、浄化され
た、精留塔７の帰還導管ｌθを介して供給される濃縮さ
れた酸によって、向流で行なわれる。比較的に高温度に
もかかわらず、この精留塔７の中ないしは容器／の蒸気
領域／ｂの中の精留剤は、その比較的な純度のために、
そこに堆積する結果となり及び（又は）泡を形成する反
応の結果となるが、このことは、例えば、精留剤として
、ある程度の汚染物質を有する濃縮されるべき硫酸を使
用した際に当てはまることである。

貫流法によって作動する装置が、第一図に示されている
。この装置は、蒸発室として加熱可能な容器コｌを有し
ているが、このｕａ２／ｕ、前記の実施例と同様に、そ
′の中に含まれている゛〔運転の始めに濃縮されて＼い
る〕硫酸の液面コ／ｃによって、濃縮領域コ／ａと、蒸
気領域コ／ｂとに分割されている。浄化されるべき硫酸
に対する供給導管２５が容器、２／の中に流入しており
、また、その浸漬管として形成された端部部分によって
、容器！／の底の近くにおいて終っており、従って、流
体の液面、２／Ｃの下方において比較的に大きな距離で
終っている。

容器コｌの外部において、供給導管コｊＶＣ，酸化剤に
対する供給導管２乙が連結されている。

容器２１の蒸気領域２１ｂは、精留塔２７ＶＣ連結され
ているが、その蒸気運び去り導管は、コｇの符号を付け
られている。流体づ液面２／ｃの直接下方において、容
器コｌには、濃縮された酸のかめの運び去り導管２ｑが
連結されている。この運び去り専管２９から、水のため
の継手３１を設げられている帰還導管３０が精留塔２７
に通じている。この貫流法によって作動をする装置め中
にお、いても、また、供給された、浄化されるべき硫酸
と、既に濃縮された酸との確実な混合を保証するために
、濃縮領域コ／ａの底部分の中に、モーターによって駆
動可能であるか（はん器３コが設ゆられている。それ故
、この場合゛にも、供給される酸の汚染物質を介して、
この酸ないしは、事情によっては、供給される酸化剤に
よって加熱過程の間に現われる、反応は、有効に且つ制
御されて経過し、一方、精留塔コアないしは蒸気領域、
２／ｂの中においては、そこに運び込まれる汚染物質が
不足しているために、−何らのこのような望ましくない
反応が、もは魯や生ずることのできないこトが保証され
る。

従ｐて、上述の方法によって、その汚染物質が、従来、
このような浄化を直ちにＦｉ許さないように希薄にされ
た硫酸も、また、比較的に純粋な製品酸に濃縮され、ま
た、このことは、同一の装置によって、異なつ゛た有機
汚染物質を含んでいる硫酸を濃縮し、浄化することを可
能とするものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による循環法によって作動する濃縮及
び浄化装置の７実施例を示す略図、第一″図は、本発明
による貫流法によって作動をする濃縮及び浄化装置のｌ
実施例を示す略図である。 ／ｌコト・容器；／ａ、コ／ａ・・濃縮領域；　／　ｂ
　ｒコ／ｌ）・・蒸気領域；ｌＣ１，２１Ｃ・・分離平
面；コ・・ポンプ；ｑ・・循城導管；Ｓ、λＳ・・供給
導管；６．コロ・・酸化剤添加導管；り・・精留塔；ｇ
、−８・・蒸気運び去り導管；９．２９・・濃縮物運び
去り導管；１０．３０−一酸帰還導管：／／、３／・−
水添加導管、。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ　浄化されるべき硫酸が、熱の供給の下に連続的に蒸
   発過程に供給され、連続的な蒸気の分離の下により高い
   濃度とされるようになっている有機汚染物質を含んでい
   る硫酸の濃縮及び浄化のための方法において、浄化され
   るべき硫酸が必要とされる加熱経路の中に、濃縮の際に
   生ずる蒸発過程にある酸の流体相から蒸気及びガスへの
   分離箇所から相当の距離に運び込まれるようにすること
   を特徴とする方法。 ２　取り去′られる水蒸気が、水、又は、希薄ににされ
   た、蒸発過程を濃縮されて去る酸によって精留されるよ
   うにする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３　浄化されるべき酸が、蒸発過程にある酸の流体相の
   中への装入の前に、酸化剤を添加されるようにする特許
   請求の範囲第１又は−項記載の方法。 ダ　浄化されるべき硫酸が、熱の供給の下に連続的に蒸
   発過程に供給され、蒸気の連続的な分離の下においてよ
   り高い濃度とされるようになっている有機汚染物質を含
   んでいる硫酸を濃縮及び浄化するための装置において、
   下方の濃縮領域（／ａ＋２／ａ）　　及びその上部に横
   たわっていると共に蒸気運び去り導管（Ｌ、２ｇ）を連
   結されている蒸気領域（／ｂ、コ／ｂ）　　を有してい
   る少な（とも１個の蒸発室（ｌ＋−２／Ｊ　　を設けら
   れており、この場合、浄化されるべき酸に対する供給導
   管（ｊ、−幻が、両頭域の分離平面（／Ｃｌコ／Ｃ）か
   らも、濃縮物運び去り導管（９゜２９）からも、ある距
   離において濃縮領域（／ａ＋Ｕ／ａ）に連結されている
   ことを特徴とする装置。 Ｓ　供給導管Ｉｓ）が、蒸発室を形成している容器（１
   ）の底から出発している、熱交換器（，７）を介して容
   器１／）の蒸気領域（／ｂ）Ｋまで通じている循環導管
   （りの中に流入している特許請求の範囲第グ項記載の装
   置。 ６　容器（１）の蒸気領域（／ｂ）が、精留塔（７）を
   介して蒸気運び去り導管（ｇ）　Ｋ連結されており、一
   方、循環導管（ダ）がポンプ（２）を設けられており、
   また、供給導管（５）には酸化剤のための添加導管（６
   ）が流入している特許請求の範囲第７項記載の装置。 ７　供給導管（，２５）が、目的にかなうように、蒸発
   室を形成している、加熱される容器（，２／）の底の近
   くにおいて直接的に容器（−〇の濃縮領域（コ／ａ）に
   流入している特許請求の範囲第９項記載の装置。 ｇ　容器（，２／）の蒸気領域（コ／ｂ）が、精留塔（
   λ７）を介して＃気運び去り導管（２ｇ）に連結されて
   おり、一方、供給導管（Ｂ）の中には、その容器（λｌ
   ）への入口の前において酸化剤の添加導管（，２Ａ）が
   流入している特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９　両方の容器領域（／　ａ　＋　／　ｂ　＊　、２　
   ／　ａ　＋　−２／　ｂ　）の分離平面（ＩＣ，コ／Ｃ
   ）の下方におい１、て、容器（ｌ、Ｊ／）に連結されて
   いる濃縮物運び去り導管（９，コ９）に、精留塔（７，
   ，２７）に導かれている酸帰還導管（／１ｌｌ）＋、Ｉ
   Ｏ）が接続されており、この帰還導管に水添加導管（／
   ／、、３／）が連結されている特許請求の範囲第６，７
   又は３項記載の装置。