JPS6249095B2 - - Google Patents

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JPS6249095B2
JPS6249095B2 JP55143096A JP14309680A JPS6249095B2 JP S6249095 B2 JPS6249095 B2 JP S6249095B2 JP 55143096 A JP55143096 A JP 55143096A JP 14309680 A JP14309680 A JP 14309680A JP S6249095 B2 JPS6249095 B2 JP S6249095B2
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JP
Japan
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sulfur trioxide
reaction
gas
gaseous
medium containing
Prior art date
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Application number
JP55143096A
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Japanese (ja)
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JPS5695320A (en
Inventor
Kiriusukii Sudeneku
Sutorunado Meroshirau
Renaku Uocherau
Panashu Patoru
Shurutsu Ierushe
Shitoi Arutooru
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BISOKA SUKORA KEMIKO TEKUNOROJIKA BUI PURAZE REKUTORATO
Original Assignee
BISOKA SUKORA KEMIKO TEKUNOROJIKA BUI PURAZE REKUTORATO
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Publication date
Application filed by BISOKA SUKORA KEMIKO TEKUNOROJIKA BUI PURAZE REKUTORATO filed Critical BISOKA SUKORA KEMIKO TEKUNOROJIKA BUI PURAZE REKUTORATO
Publication of JPS5695320A publication Critical patent/JPS5695320A/en
Publication of JPS6249095B2 publication Critical patent/JPS6249095B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12Chemical modification
    • C08J7/14Chemical modification with acids, their salts or anhydrides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D11/00Solvent extraction
    • B01D11/04Solvent extraction of solutions which are liquid
    • B01D11/0426Counter-current multistage extraction towers in a vertical or sloping position
    • B01D11/043Counter-current multistage extraction towers in a vertical or sloping position with stationary contacting elements, sieve plates or loose contacting elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J15/00Chemical processes in general for reacting gaseous media with non-particulate solids, e.g. sheet material; Apparatus specially adapted therefor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J19/30Loose or shaped packing elements, e.g. Raschig rings or Berl saddles, for pouring into the apparatus for mass or heat transfer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2219/30223Cylinder
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2219/30466Plastics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08JWORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2323/00Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers
    • C08J2323/02Characterised by the use of homopolymers or copolymers of unsaturated aliphatic hydrocarbons having only one carbon-to-carbon double bond; Derivatives of such polymers not modified by chemical after treatment
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    • C08J2323/12Polypropene

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば、水で濡らされることの可能
な、吸収及び抽出カラム、冷却塔などの装置用の
充填物など、ガス状三酸化硫黄の作用で表面を親
水性化された、界面での物質及び(または)熱交
換装置用の充填物に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a method for making surfaces hydrophilic by the action of gaseous sulfur trioxide, such as packings for equipment such as absorption and extraction columns, cooling towers, etc., which can be wetted with water. The invention relates to packings for interfacial materials and/or heat exchange devices.

チエコ発明者証第169054号に、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどのように実
質的に疎水性の熱可塑性材料からなり、その表面
に水で膨潤する他の重合体材料の薄層をコーテイ
ングした、物質及び熱交換装置用の充填物が開示
されている。このような充填物表面は、一方で
は、疎水性の熱可塑性材料からなる慣用の充填物
の場合よりも広い充填物表面部分が流下する水系
薄膜で被われるし、他方では、そのことによつて
薄膜状の流れのための流体力学的条件が改善され
るので、一層利用されうるものとなる。そして最
終的な成果として、幾何学的に同一形状の疎水性
熱可塑性材料からなる充填物と比較すると、物質
及び(または)熱の交換が行なわれる活性界面が
ほぼ2倍であるか、または換言すると、各交換装
置が実際的に同じ出力を保ちながら半分の大きさ
に減る。
Chieko Inventor Certificate No. 169054, polyethylene,
Packings for mass and heat exchange devices consisting of a substantially hydrophobic thermoplastic material, such as polypropylene, polyvinyl chloride, etc., coated on the surface with a thin layer of another polymeric material that swells with water. Disclosed. Such a filling surface is, on the one hand, covered with a flowing aqueous film over a larger area of the filling surface than in the case of conventional fillings made of hydrophobic thermoplastic materials, and on the other hand, it The improved hydrodynamic conditions for film flow make it more usable. And the end result is that compared to a geometrically identical packing of hydrophobic thermoplastic material, there are almost twice as many active interfaces at which mass and/or heat exchange takes place, or in other words Then, each exchange device is reduced in size by half while effectively maintaining the same power output.

親水性の表面層を有する熱可塑性充填物は、好
ましくは、疎水性の熱可塑性材料からなる充填物
の表面に、例えば、硫酸化あるいは酸化などのよ
うな適当な化学反応を受けさせることによつて、
調整されてきた。反応の種類及び条件は、親水
性、水膨潤性しかし不溶性の重合体の連続的抵抗
性被膜が形成されるように選択する。親水性化す
る大部分の反応は、一定の転化率を越えると、水
溶性の生成物ができるようになり、かつ、膨潤し
ていない疎水性の層と膨潤した親水性の層との間
で接線方向の張力が生じて、親水性の層が剥がれ
落ちるに至るので、適当な反応条件がかなり限定
されていることは明らかである。原則として、こ
うして親水性化する反応は、同時に疎水性層を架
橋させながら遂行すべきであり、かつ試薬の疎水
性層への拡散を促進して、2つの層の間に膨潤す
る力の傾斜を生じさせ、そして界面での接線方向
の張力を減らすようにすべきである。適当な反応
を選択する上での他の制限は、親水性化する処理
に費されるべき製造コストという観点で充填物の
値段におかれる要求からくる。
Thermoplastic fillings with a hydrophilic surface layer are preferably prepared by subjecting the surface of the filling of hydrophobic thermoplastic material to a suitable chemical reaction, such as sulfation or oxidation. Then,
It has been adjusted. The type and conditions of the reaction are selected such that a continuous, resistant coating of hydrophilic, water-swellable but insoluble polymer is formed. Most hydrophilic reactions produce water-soluble products when a certain conversion is exceeded, and between an unswollen hydrophobic layer and a swollen hydrophilic layer. It is clear that suitable reaction conditions are quite limited, since tangential tensions occur, leading to the hydrophilic layer peeling off. In principle, such hydrophilicizing reactions should be carried out while simultaneously crosslinking the hydrophobic layer and promoting the diffusion of the reagent into the hydrophobic layer, creating a swelling force gradient between the two layers. and reduce the tangential tension at the interface. Another limitation in choosing a suitable reaction comes from the demands placed on the price of the filler in terms of the manufacturing costs that must be spent on the hydrophilic treatment.

上記目的に最も多く使用される熱可塑性材料は
ポリオレフイン系のものであり、特にポリエチレ
ン及びアイソタクチツク・ポリプロピレンであ
る。アイソタクチツク・ポリプロピレンは、比重
及び適当な熱可塑性の故に特に好ましい材料であ
り、さらに比較的に高価ではない。しかしなが
ら、かなり結晶性があるという点が不利であつ
て、その中への低分子量試薬の拡散は遅すぎるの
に、親水性化反応は相対的に速いスピードで進行
する。それ故に、例えばクロム酸による表面酸化
など、いろいろな反応において表面がエツチング
作用を受けて、表面の薄い親水性の層は、生成し
た後直ちに分解して洗い落とされ、よつて、親水
性表面はどんどん剥がれ落ちる。この理由の故
に、例えば液体相での酸化など、ポリエチレンに
利用可能なある種の技術的に適当な方法を、ポリ
プロピレンに適用することが不可能になる。唯一
の実行性ある方法は、少量のみの酸化を伴なつて
いる、オレウムによる冷間での硫酸化反応からな
つている。
The thermoplastic materials most often used for this purpose are based on polyolefins, especially polyethylene and isotactic polypropylene. Isotactic polypropylene is a particularly preferred material because of its specific gravity and suitable thermoplasticity, and is also relatively inexpensive. However, it has the disadvantage of being quite crystalline, and the diffusion of low molecular weight reagents into it is too slow, while the hydrophilization reaction proceeds at a relatively fast rate. Therefore, in various reactions such as surface oxidation with chromic acid, the surface undergoes an etching action, and the thin hydrophilic layer on the surface is immediately decomposed and washed away after being formed. It keeps peeling off. For this reason, certain technically suitable methods available for polyethylene, such as oxidation in the liquid phase, cannot be applied to polypropylene. The only viable method consists of a cold sulfation reaction with oleum, with only a small amount of oxidation.

しかしながら、液体オレウムによる硫酸化反応
の場合には、硫酸化した表面はオレウムをよく吸
収し、反応が終了後においてもその多くを保有し
ているということからくるいろいろな不利に対し
て処置しなければならない。多量のオレウムの取
扱い及び充填物に付着したその残留物の処理は、
安全性及び衛生上の両方に関して問題を持つてい
る。
However, in the case of sulfation reactions with liquid oleum, the disadvantages of the sulfated surface, which absorbs oleum well and retains much of it even after the reaction has finished, must be overcome. Must be. The handling of large quantities of oleum and the disposal of its residues attached to the fillings are
There are problems with both safety and hygiene.

充填物にかなりの量の液体試薬が付着するの
で、一般的に、ガス状の相で反応を行なわせる方
が有利であることは明らかである。しかしなが
ら、充填物の形状からみて、コロナ放電などで開
始する酸化のようなポリプロピレン箔を使用した
方法の利用は不可能である。それとは別に、こう
した親水性化方法は、包装紙に印刷できるように
親水性の程度が明らかに比較できない程少ないの
で、充填物の場合には不十分である。
It is clear that it is generally advantageous to carry out the reaction in the gaseous phase, since a considerable amount of liquid reagent is deposited on the packing. However, the shape of the filling precludes the use of methods using polypropylene foil, such as oxidation initiated by corona discharge. Apart from that, such hydrophilization methods are insufficient in the case of fillers, since the degree of hydrophilicity that can be printed on wrapping paper is clearly incomparably small.

今までのところガス状三酸化硫黄による硫酸化
は大きな困難を伴なつている。三酸化硫黄が比較
的高い濃度であると、反応進行度の高い領域でふ
くれや島が形成され、結局、膨潤した後に親水性
の層が剥がれ落ちる。空気で三酸化硫黄を希釈す
る間、酸素によつて誘発された酸化が起こり、暗
色のタール状生成物を生じ、これは水及び特にア
ルカリ性溶液に可溶である。主な困難は、特に酸
化を伴ないかつ活性化エネルギーがある場合に、
反応が自動的に加速される性質に基づく。こうし
た効果が結びついてしばらくの間、親水性表面の
性質に何らの変化もなく反応が起こり−誘発期
−、それから反応は高い転化率までかなり加速さ
れる。このような進行をする場合反応をコントロ
ールすることは殆んど不可能である。というの
は、最初にガス状試薬と接触するに至り、いくら
か長時間にわたりかつ高濃度で試薬が作用する領
域と、それよりいくらか遅れて試薬に曝されかつ
低濃度の領域とでは、実質的な反応進行度の相違
が生じるからである;これは一方では反応自身に
よつてそして、他方では反応させられた層及びそ
の表面での三酸化硫黄の吸収による。
So far, sulfation with gaseous sulfur trioxide has been accompanied by great difficulties. Relatively high concentrations of sulfur trioxide lead to the formation of blisters or islands in areas of high reaction progress, eventually causing the hydrophilic layer to slough off after swelling. During dilution of sulfur trioxide with air, oxygen-induced oxidation takes place, resulting in a dark-colored tar-like product, which is soluble in water and especially alkaline solutions. The main difficulty is that especially when oxidation is not involved and there is an activation energy,
Based on the property that the reaction is automatically accelerated. These effects combine to allow the reaction to occur for some time without any change in the nature of the hydrophilic surface - the induction phase - and then the reaction is considerably accelerated to a high conversion. It is almost impossible to control the reaction when it proceeds in this manner. This is because the area that first comes into contact with the gaseous reagent and is acted upon by the reagent for a somewhat longer period of time and at a higher concentration, and the area that is exposed to the reagent somewhat later and at a lower concentration, has a substantial This is because differences in the progress of the reaction occur; on the one hand, this is due to the reaction itself and, on the other hand, due to the absorption of sulfur trioxide in the reacted layer and its surface.

例えば、ポリプロピレン製充填物が入つている
カラムまたは反応器に三酸化硫黄の蒸気を導入す
る場合など通常の反応態様の場合、各ユニツトの
入口部分では充填物表面が直ちに「焼かれ」る−
即ち、過度に深くまで硫酸化されかつ酸化ととも
に高い転化率まで反応が進む−が、他方、ガス出
口ではポリプロピレン製充填物表面は実際上疎水
性のままであるので、結果は実際的に否定的なも
のである。温度および三酸化硫黄濃度を変えて、
反応器の主要部分即ち中間部分で十分かつ最適量
に転化が行なわれるように反応時間を調節する
と、入口においてやや長時間かつやや高い濃度で
試薬に曝される充填物の部分は既に不所望な実質
的に高い転化率まで反応してまつていると同時
に、出口においてやや遅れてかつやや低い濃度で
三酸化硫黄と接触する充填物の部分は未だ誘発期
にあつて未反応のままでありかつ実際上疎水性で
ある。この事情は添附図面に示されており、曲線
はガス入口での、曲線は詰物の中央部での、
曲線はガス出口での反応に対応する;縦座標t
a、tb、tcはそれぞれの反応時間を、横座標α
a、αb、αcはそれぞれの転化率を示している。
図から明らかなように、充填物と試薬との接触時
間の無視できる程度で重要でもなさそうな相違で
さえも、得られる転化率はかなりの相違を生じさ
せる。ガスが充填物よりも温かい場合、あるいは
充填物の群の内部に温度勾配が生ずるほど実質的
に発熱的な誘導酸化をもたらす濃度の酸素をガス
が含有している場合には、そうした相違はさらに
大きくなる。こうした否定的な結果はこれらの間
で複合することもある。この結果は非常に著しい
ものであつて、そのため、全接触時間が強制的に
数十秒あるいは数分にさせられても、また、接触
開始の相違が最大で数秒になるような移動速度で
ガスが進んでも、充填物は燃焼させられたような
外観を呈する。ガス入口近くの充填物の大部分、
個々の充填物の突起部分および外側の端部は「焼
かれ」て暗色になつているが、ガスの流れにかく
れる部分とか入口から遠い部分は実際的に未反応
のままである。以上のことから、三酸化硫黄含有
ガスの流れに充填物を曝すこうした反応は、原理
的に有利なものであるとしても、前述した手法で
実行する場合には、実用的でないことが明らかで
あろう。
In a typical reaction mode, for example when introducing sulfur trioxide vapor into a column or reactor containing a polypropylene packing, the packing surface is immediately "burned" at the inlet of each unit.
i.e. the reaction is too deeply sulfated and the reaction proceeds with oxidation to a high conversion - but on the other hand, at the gas outlet the surface of the polypropylene packing remains practically hydrophobic, so that the result is practically negative. It is something. By varying the temperature and sulfur trioxide concentration,
If the reaction time is adjusted in such a way that a sufficient and optimal amount of conversion takes place in the main or middle part of the reactor, the parts of the packing that are exposed to the reagents at the inlet for a relatively long time and in a relatively high concentration are already exposed to undesired conditions. At the same time that the reaction is proceeding to a substantially high conversion, the part of the charge which comes into contact with the sulfur trioxide at the outlet a little later and at a much lower concentration is still in the induction phase and remains unreacted. Hydrophobic in nature. This situation is illustrated in the accompanying drawing, where the curve
a is at the gas inlet, curve b is at the center of the filling,
Curve c corresponds to the reaction at the gas outlet; ordinate t
a , t b , t c are the respective reaction times, and the abscissa α
a , α b and α c indicate the respective conversion rates.
As can be seen, even negligible and seemingly insignificant differences in the contact time between the charge and the reagents result in significant differences in the conversions obtained. Such differences may be even more pronounced if the gas is warmer than the packing, or if it contains oxygen at a concentration that results in an induced oxidation that is so substantially exothermic as to create a temperature gradient within the group of packings. growing. These negative outcomes can also be compounded. This result is so striking that even when the total contact time is forced to tens of seconds or even minutes, and at travel velocities such that the difference in contact onset is at most a few seconds, the gas Even if the filling progresses, the filling will appear as if it has been burned. Most of the filling near the gas inlet,
The protruding portions and outer edges of the individual packings are ``burned'' and darkened, while the portions hidden by the gas flow or far from the inlet remain essentially unreacted. From the foregoing, it is clear that such a reaction, which exposes the packing to a stream of sulfur trioxide-containing gas, although advantageous in principle, is impractical when carried out in the manner described. Dew.

以上述べた先行技術における欠陥を除去するこ
と及び、気体状三酸化硫黄の作用で表面を親水性
化された、界面での質量及び(または)熱交換ユ
ニツト用の充填物を製造する改良方法を提供する
こと、が本発明の目的である。
Eliminating the above-mentioned deficiencies in the prior art and providing an improved method for producing packings for interfacial mass and/or heat exchange units whose surfaces have been made hydrophilic by the action of gaseous sulfur trioxide. It is an object of the present invention to provide.

本発明に依れば、前記の方法は、容器内でポリ
プロピレン製充填物を、0.5〜10体積パーセン
ト、好ましくは、1.5〜5体積パーセントの三酸
化硫黄及び5体積パーセント未満の遊離酸素を含
有している気体状媒体に、10〜50℃の充填物温度
で、気体の温度は充填物の温度より最大で10℃高
いかまたは最大で35℃低くして、接触せしめ、そ
の上で、充填物と三酸化硫黄との間の接触を中断
させることによつて、三酸化硫黄と反応する傾向
のある物質を含有している気体状または液体状の
媒体に充填物を接触せしめることからなる。
According to the invention, said method comprises a polypropylene filling in a container containing from 0.5 to 10 volume percent, preferably from 1.5 to 5 volume percent sulfur trioxide and less than 5 volume percent free oxygen. contact with a gaseous medium at a filling temperature of 10 to 50°C, the temperature of the gas being at most 10°C higher or at most 35°C lower than the temperature of the filling; and sulfur trioxide, thereby bringing the charge into contact with a gaseous or liquid medium containing substances that tend to react with sulfur trioxide.

本発明のもう1つの態様に依ると、三酸化硫黄
と反応する傾向のある物質として、水、アンモニ
ア、炭酸アルカリまたは炭酸、及び水酸化アルカ
リまたはアルカリ土類金属からなる群から選択さ
れた少なくとも1種の物質を使用する。反応する
間、場合によつては、個々の充填物の位置を容器
及びそれぞれの間の両方に関し強く変化させる。
回転容器で反応を行なわせることも可能である。
According to another aspect of the invention, the substance which tends to react with sulfur trioxide is at least one selected from the group consisting of water, ammonia, alkali or carbonic acid, and alkali or alkaline earth metal hydroxide. Use seed substances. During the reaction, the position of the individual fillings may be changed strongly, both with respect to the container and between each other.
It is also possible to carry out the reaction in a rotating vessel.

本発明のもう1つの少ない態様は、三酸化硫黄
含有媒体として硫酸製造において存在する接触ガ
ス、好ましくは少なくとも1個の吸収器を通過し
たガス、を使用する。
Another minor embodiment of the invention uses as the sulfur trioxide-containing medium the contact gas present in sulfuric acid production, preferably the gas that has passed through at least one absorber.

本発明の効果は、本方法を検討する間に確認し
た好ましくない作用を除去することにある。本発
明に依れば、個々の充填物におけるならびにそれ
らの表面の領域における反応時間を平均化して、
反応を受ける諸部分での時間及び濃度のバラツキ
を、親水性処理の一様性についての実際的要求と
いう観点からは無視できる程度にすることが可能
である。実際的にはいろいろな手法でこの効果が
達成される;充填物に振動を与えあるいは反応ガ
スで空中浮掲状態に保つこともできるし、また
は、水平ないし斜めの軸の周りを回転可能であつ
て容器の内側には撹拌処理を促進するための公知
の突起あるいは翼などを設けた容器で反応を行な
わせることもできる。最後に述べた態様が最も実
行性がありかつ技術的に最も適わしい、というの
は、慣用の回転乾燥後、ミキサー、粗砕機などを
実質的に変更しない装置で実施できるからであ
る;このようにすると、撹拌の強度は、移動する
ガスの速度または充填物の形状あるいは寸法のど
れにも依存しない。
An advantage of the invention is that it eliminates the undesirable effects identified during the study of the method. According to the invention, the reaction times in the individual packings as well as in the area of their surface are averaged and
Variations in time and concentration in the parts undergoing the reaction can be made negligible from the point of view of practical requirements for uniformity of the hydrophilic treatment. In practice, this effect can be achieved in a variety of ways; the charge can be vibrated or kept suspended in the air by a reactive gas, or it can be rotated about a horizontal or oblique axis. The reaction can also be carried out in a container provided with known protrusions or blades on the inside of the container to promote stirring. The last-mentioned embodiment is the most practicable and technically most suitable, since it can be carried out with equipment that does not substantially change the conventional rotary drying, mixer, crusher, etc.; , the intensity of agitation is independent of either the velocity of the moving gas or the shape or dimensions of the packing.

更に、本発明方法を連続的処理で遂行すること
が好ましい。というのは、特に、製品が一層一様
なものになるし、反応空間が持続的に反応ガスで
満たされることになるからである。このような処
理では、三酸化硫黄と湿気との反応によつて生ず
る硫酸によつて引き起こされる腐蝕が防止され、
反応器は高価な耐蝕性金属である必要がなく、例
えば鉄でよい。斜めの回転式反応器を連続的に通
過する充填物は、その表面のあらゆる場所が連続
的にガスの流れに曝されながら、反応器の壁を螺
旋状に転がる。三酸化硫黄含有ガスはどの手法で
でも、即ち、平行流あるいは対向流のいずれで
も、あるいは反応器のあらゆる場所で三酸化硫黄
濃度が同じようになるように穴のある中央の管を
通してでもよい。このような装置において、例え
ば、長い反応時間を適用する必要のある比較的低
い三酸化硫黄含有量のガスだけが入手可能である
ような場合には、不連続的に反応を行なわせるこ
とも可能である。
Furthermore, it is preferred to carry out the method of the invention in a continuous process. This is because, in particular, the product becomes more homogeneous and the reaction space is continuously filled with reaction gas. Such treatment prevents corrosion caused by sulfuric acid, which is produced by the reaction of sulfur trioxide with moisture, and
The reactor need not be of expensive, corrosion-resistant metal; it may be, for example, iron. The packing, which passes continuously through the oblique rotary reactor, rolls in a spiral over the walls of the reactor, with every part of its surface being continuously exposed to the gas flow. The sulfur trioxide-containing gas may be passed in any manner, ie, in parallel or countercurrent flow, or through a central tube with holes so that the sulfur trioxide concentration is similar everywhere in the reactor. In such devices, it is also possible to carry out the reaction discontinuously, for example if only gases with a relatively low sulfur trioxide content are available, which requires long reaction times to be applied. It is.

高い三酸化硫黄濃度及び長時間で反応する部分
は、低い温度で反応するので、反応空間の入口で
の三酸化硫黄含有ガスが被処理充填物よりも冷え
ていることが好ましい。こうすると曲線
(図面参照)を部分的に同一化し、製品の一様
性に効果を及ぼす。こうした最適の温度差は他の
要因に依存するが、35℃を越えるべきではない;
最も通常の値は10℃である。
It is preferred that the sulfur trioxide-containing gas at the entrance to the reaction space is cooler than the charge to be treated, since the parts that react with high sulfur trioxide concentrations and long times react at low temperatures. In this way, the curves a , b ,
c (see drawings) and has an effect on the uniformity of the product. This optimal temperature difference depends on other factors, but should not exceed 35°C;
The most common value is 10°C.

過剰な三酸化硫黄濃度を有しているガスあるい
は三酸化硫黄を希釈するために、窒素、二酸化炭
素、または冷却、過などで精製した低酸素含有
量の煙道ガスなどの不活性ガスのいずれも使用す
ることが可能である。
Any gas having an excessive sulfur trioxide concentration or an inert gas such as nitrogen, carbon dioxide, or flue gas with a low oxygen content purified by cooling, filtration, etc., to dilute the sulfur trioxide. It is also possible to use

反応後、表面の層は三酸化硫黄を吸収した分を
含有しているので、充填物がもはやガス状試薬と
直接に接触していなくても反応が進行する。ここ
で、酸素が空気の湿気によつて直ちに処分される
ことのない乾燥した空気に充填物を曝すと、不所
望な誘導酸化及びその結果たる製品の暗色化が起
きる。これが、本発明の必要不可欠の工程とし
て、充填物を三酸化硫黄含有ガスに曝すのを中止
させた後、三酸化硫黄と反応する傾向のある成分
の必要量を含有しているガス状または液体状媒体
を充填物に接触せしめて、本来の目的をそこなわ
ない化合物を生成させることによつて実施される
硫酸化の中断の工程を含んでいる理由である。こ
うした媒体は、例えば、湿り空気、水、水蒸気、
液体あるいは気体アンモニア(適度に希釈し
て)、アルカリ金属の炭酸塩あるいは炭酸水素塩
のようなアルカリ性フエラス(alkaliferraus)物
質の水溶液、アルカリ及びアルカリ土類金属の水
酸化物、等々であることができる。
After the reaction, the surface layer contains absorbed sulfur trioxide, so that the reaction proceeds even though the packing is no longer in direct contact with the gaseous reagent. Here, exposure of the fill to dry air where the oxygen is not readily disposed of by the moisture of the air results in undesirable induced oxidation and consequent darkening of the product. This is an essential step of the invention, after the charge has been removed from exposure to the sulfur trioxide-containing gas. This is why it includes a step of interrupting the sulfation, which is carried out by bringing the medium into contact with the charge to form a compound that does not impair its original purpose. Such media can be, for example, humid air, water, water vapor,
Can be liquid or gaseous ammonia (in appropriate dilution), aqueous solutions of alkaliferaus substances such as alkali metal carbonates or bicarbonates, alkali and alkaline earth metal hydroxides, etc. .

アルカリ性水溶液は、表面層のスルホン基、硫
酸基ならびにカルボキシル基を、中性かつ、結果
として一層親水性にイオン化された状態に、転化
することができるので、ここでの目的上好まし
い。これとは別に、暗色の酸化生成物はアルカリ
性溶液に可溶で、充填物はその暗い色を失ない、
かつ同時にいくらかの小さな局所的な色のムラも
消える;後者は機能的には害がないけれども、原
則的に、商業的見地から文句のつく点である。
Alkaline aqueous solutions are preferred for our purposes because they can convert the sulfonic, sulfate, and carboxyl groups of the surface layer to a neutral and, as a result, more hydrophilic ionized state. Apart from this, the dark colored oxidation products are soluble in alkaline solutions and the filling does not lose its dark color;
and at the same time some small local color irregularities also disappear; although the latter are functionally harmless, they are, in principle, something to complain about from a commercial point of view.

付着した三酸化硫黄を中和させることが、以上
のうち最も有利であり、全工程を単純なものにす
る。というのは、充填物を乾燥させる必要がな
く、かつ、反応器の下流側の分離された場所で連
続的に、あるいは、次の手順:反応、不活性ガス
による清掃、アンモニアによる中和、空気による
清掃:で反応器内にて直ちに不連続的に、反応を
中断させることができるからである。この場合充
填物表面が少量の固形硫酸アンモニウムを含有し
ていることは真実であるが、大部分の利用形態で
は害にならない。必要であれば、硫酸アンモニウ
ムはいつでも洗浄することができる。
Neutralizing the deposited sulfur trioxide is the most advantageous of the above and simplifies the overall process. This is because the packing does not need to be dried and can be carried out continuously in a separate location downstream of the reactor or by the following steps: reaction, cleaning with inert gas, neutralization with ammonia, air. This is because the reaction can be immediately and discontinuously interrupted in the reactor by cleaning with:. Although it is true that the packing surface contains small amounts of solid ammonium sulfate in this case, it is not harmful in most applications. If necessary, the ammonium sulfate can be washed at any time.

この目的に実際的に最も適し、最も多く入手可
能でかつ最も安価な試薬は、硫酸製造の場合に存
在する接触ガスである。こうしたガスは大量に入
手可能で、抜き出す場合に応じてその組成及び特
性を選択することが可能である。第1または第2
吸収器から抜き出すガスが最も好ましい。これ
は、オレウムと平衡になる組成と対応し、第1吸
収器に入れられる前よりもすでに冷えている。ポ
リプロピレン製充填物が入つている反応器に導入
する以前に、ガスは、好ましくは充填物の温度よ
り低くまで、冷却されなければならない。しかし
ながら、吸収工程の最終ガスを使用することも可
能で、これは少量の三酸化硫黄を含有しているが
既に冷却されておりかつ、長い反応時間を害し
て、達成されるべき製品の高い一様性を可能にす
る。これとは別に、最終ガスは廃物であり、金が
かからない。従つて、本発明に依る親水性化処理
の実施を硫酸製造工場で直接行なうことが有利で
あり、すると、肥料製造用のアンモニアも利用可
能である。
The most practically suitable, most available and least expensive reagent for this purpose is the contact gas present in the production of sulfuric acid. These gases are available in large quantities, and their composition and properties can be selected depending on the extraction. first or second
Most preferred is gas withdrawn from an absorber. This corresponds to a composition that is in equilibrium with the oleum and is already cooler than before entering the first absorber. Before being introduced into the reactor containing the polypropylene packing, the gas must be cooled, preferably below the temperature of the packing. However, it is also possible to use the final gas of the absorption step, which contains a small amount of sulfur trioxide but has already been cooled and which compromises the long reaction times and the high yield of products to be achieved. make possible various aspects. Apart from this, the final gas is waste and does not cost money. It is therefore advantageous to carry out the hydrophilization treatment according to the invention directly in the sulfuric acid production plant, so that ammonia for fertilizer production is also available.

本発明を説明するため以下例を述べるが、これ
らは特許請求の範囲を限定するものではない。
The following examples are provided to illustrate the invention, but are not intended to limit the scope of the claims.

例 1 鉛直軸と45゜の傾きを持つ回転可能な円筒形ガ
ラス容器にポリプロピレンでできた円筒形の充填
物−ラーシツヒリング−を25℃の温度にて詰め
た。オレウムを乾燥した窒素で泡立たせて調製し
た、4体積パーセントの三酸化硫黄及び96体積パ
ーセントの窒素を含有する20℃の気体状媒体を前
記容器に供給した。5分後に定常的に回転させな
がら容器を純粋な窒素で清掃し、炭酸水素ナトリ
ウムの5パーセント水溶液を充填物に注いだ。ラ
ーシツヒリングを一度水で洗浄してから60℃で乾
燥させた。このラーシツヒリングは実質的に無色
で、かつ水及び水溶液によつて完全に濡れてそれ
らが薄膜状に流れ落ちることが可能なことが見い
出された。親水性化処理されていない点を除いて
他は同じ充填物と比較すると、活性な界面が2倍
以上あるので、それぞれ吸収あるいは冷却塔の高
さを半分以下に減らすかまたはもとの寸法で出力
を2倍以上に上昇させるかすることができること
が確認された。
Example 1 A rotatable cylindrical glass container with an inclination of 45° to the vertical axis was filled with a cylindrical packing made of polypropylene - a Raschchiling - at a temperature of 25°C. A gaseous medium at 20°C containing 4 volume percent sulfur trioxide and 96 volume percent nitrogen, prepared by bubbling oleum with dry nitrogen, was fed to the vessel. After 5 minutes, the vessel was purged with pure nitrogen with constant rotation, and a 5 percent aqueous solution of sodium bicarbonate was poured into the charge. The Laschichiring was washed once with water and then dried at 60°C. It has been found that the Lasschchillings are substantially colorless and completely wetted by water and aqueous solutions, allowing them to run off in a thin film. Compared to an otherwise identical packing without hydrophilic treatment, there are more than twice as many active interfaces, allowing the height of the absorption or cooling tower to be reduced by more than half or to its original dimensions, respectively. It has been confirmed that the output can be increased by more than double.

例 2 本例は上述の反応条件が保持されない場合の否
定的な結果を示している。
Example 2 This example shows negative results when the reaction conditions described above are not maintained.

鞍状のポリプロピレン充填物を、固定された円
筒状ガラス容器内で23℃にて、8体積%の三酸化
硫黄、7.5体積%の酸素(O2)、1体積%の二酸化
硫黄及び83.5体積%の窒素(N2)を含有しており
かつ5分間40℃に冷却された接触ガスによつて、
親水性に処理した。乾燥空気で清掃し、水で洗浄
した後の充填物は、ガス入口に暗い色の濃淡があ
り、その表面の薄い親水性の層は剥がれる傾向が
あつた。他方、ガス出口付近の充填物は局部的に
不完全に親水性化していた。
A saddle-shaped polypropylene filling was heated at 23° C. in a fixed cylindrical glass container with 8% by volume sulfur trioxide, 7.5% by volume oxygen (O 2 ), 1% by volume sulfur dioxide and 83.5% by volume. of nitrogen (N 2 ) and cooled to 40° C. for 5 minutes.
Treated to make it hydrophilic. After cleaning with dry air and washing with water, the packing had a dark tint at the gas inlet and the thin hydrophilic layer on its surface tended to peel off. On the other hand, the filling material near the gas outlet was locally partially rendered hydrophilic.

例 3 水平な軸のまわりに回転可能なステンレススチ
ール製の円筒形反応器に25℃で鞍状の充填物を詰
めた。次いで反応器に7体積%の三酸化硫黄、
2.2体積%の酸素(O2)及び90.8体積%の窒素
(N2)を含有しているガス媒体(25℃)を満たし
た。反応は40r.p.mで10分間だつた。反応器内ガ
スを乾いた窒素で置換してから、9体積部の乾燥
した窒素と1体積部のアンモニアとの混合物を反
応器に満たした。水で洗浄したポリプロピレン製
充填物は、表面において親水性でありかつ例1に
引いたと同様な特性を示した。
Example 3 A stainless steel cylindrical reactor rotatable about a horizontal axis was packed with a saddle-shaped packing at 25°C. Then, 7% by volume of sulfur trioxide was added to the reactor;
It was filled with a gaseous medium (25° C.) containing 2.2% by volume of oxygen (O 2 ) and 90.8% by volume of nitrogen (N 2 ). The reaction lasted for 10 minutes at 40 rpm. After replacing the reactor gas with dry nitrogen, the reactor was filled with a mixture of 9 parts by volume of dry nitrogen and 1 part by volume of ammonia. The polypropylene packing washed with water was hydrophilic at the surface and exhibited properties similar to those of Example 1.

例 4 30r.p.m.で回転しているコンクリート・ミキサ
ーでポリプロピレン製ポール・リング
(Pallring)を、硫酸製造で残る最終ガスで、約
1パーセントの三酸化硫黄およびほぼ同量の酸素
を含有しておりかつ22℃に冷却したガスの流れ
に、30℃にて20分間曝した。ガス媒体用の気密な
入口及び出口がミキサーに付いている。このミキ
サーを、最初は乾いた窒素で、次に10体積%のア
ンモニアを含有している乾いた空気で、そして最
後に空気で清掃した。ポール・リングは例1に記
載したのと同様に表面が親水性化したのが見られ
た。
EXAMPLE 4 A polypropylene Pallring is prepared in a concrete mixer rotating at 30 rpm using the final gas remaining from the production of sulfuric acid, which contains about 1 percent sulfur trioxide and about the same amount of oxygen. and exposed to a stream of gas cooled to 22°C for 20 minutes at 30°C. The mixer has gas-tight inlets and outlets for the gaseous medium. The mixer was first cleaned with dry nitrogen, then with dry air containing 10% by volume ammonia, and finally with air. The Pall ring was seen to have a hydrophilic surface similar to that described in Example 1.

例 5 アイソタクチツク・ポリプロピレン製ラーシツ
ヒ・リング(直径及び高さ、15mm)を、0.5体積
%の三酸化硫黄及び99.5体積%の窒素を含有して
いるガス(20℃)で、カラムにて、20℃で、撹拌
することなく、70分間親水性化させた。次に9体
積部の窒素と1体積部のアンモニアとの混合物
で、最後に空気でカラムを清掃した。この充填物
は、例2に従つて処理したものより一層一様に親
水性であつた。
Example 5 An isotactic polypropylene Raschitz ring (diameter and height, 15 mm) was heated in a column at 20°C with a gas containing 0.5% by volume of sulfur trioxide and 99.5% by volume of nitrogen. The mixture was made hydrophilic for 70 minutes without stirring. The column was then cleaned with a mixture of 9 parts by volume of nitrogen and 1 part by volume of ammonia and finally with air. This charge was more uniformly hydrophilic than that treated according to Example 2.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

充填物の部所a〜cに応じた転化率を反応時間
に対して表わしている。
The conversion rate is expressed as a function of the reaction time depending on the parts a to c of the charge.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ガス状三酸化硫黄の作用で表面を親水性化さ
れた、界面での物質及び(または)熱交換装置用
の充填物を製造する方法において、前記方法が、
容器内のポリプロピレン製充填物に、0.5〜10体
積パーセントの三酸化硫黄及び5体積パーセント
未満の遊離の酸素を含有しているガス状媒体を、
10〜50℃の充填物温度で、前記ガスの温度は充填
物温度より最大で10℃高いか35℃低い温度にし
て、接触せしめ;該充填物と三酸化硫黄含有該ガ
スとの接触を中断せしめ;そして、三酸化硫黄と
反応する傾向のある物質を含有しているガス状ま
たは液体媒体に前記充填物を接触せしめること;
からなる方法。 2 前記ガス状媒体が1.5〜5体積パーセントの
三酸化硫黄を含有している、特許請求の範囲第1
項記載の方法。 3 三酸化硫黄と反応する傾向のある前記物質と
して、水、アンモニア、炭酸アルカリまたは炭
酸、およびアルカリまたはアルカリ土類金属の水
酸化物からなる群から選択された少なくとも1種
の物質を使用する、特許請求の範囲第1項又は第
2項に記載の方法。 4 前記反応中、個々の充填物の位置が容器およ
び充填物相互間の両方に関して変化する、特許請
求の範囲第1項ないし第3項のいずれかに記載の
方法。 5 前記反応が回転容器内で遂行される、特許請
求の範囲第1項ないし第4項のいずれかに記載の
方法。 6 三酸化硫黄含有前記ガス状媒体として、硫酸
製造において存在する接触ガスを使用する、特許
請求の範囲第1項ないし第5項のいずれかに記載
の方法。 7 三酸化硫黄含有前記ガス状媒体として、硫酸
製造において少なくとも1つの吸収器を通過した
接触ガスを使用する、特許請求の範囲第6項記載
の方法。
[Scope of Claims] 1. A method for producing an interfacial material and/or a packing for a heat exchange device whose surface is made hydrophilic by the action of gaseous sulfur trioxide, the method comprising:
A gaseous medium containing from 0.5 to 10 volume percent sulfur trioxide and less than 5 volume percent free oxygen is placed in a polypropylene filling in the container.
At a charge temperature of 10-50°C, the temperature of the gas is at most 10°C higher or 35°C lower than the charge temperature; contact between the charge and the sulfur trioxide-containing gas is interrupted. and contacting said filling with a gaseous or liquid medium containing a substance that has a tendency to react with sulfur trioxide;
A method consisting of 2. Claim 1, wherein said gaseous medium contains 1.5 to 5 volume percent sulfur trioxide.
The method described in section. 3. Using at least one substance selected from the group consisting of water, ammonia, alkali carbonates or carbonic acids, and hydroxides of alkali or alkaline earth metals as said substance that tends to react with sulfur trioxide; A method according to claim 1 or 2. 4. A method according to any one of claims 1 to 3, wherein during the reaction the position of the individual charges changes both with respect to the container and with respect to each other. 5. A method according to any of claims 1 to 4, wherein the reaction is carried out in a rotating vessel. 6. The method according to claim 1, wherein the gaseous medium containing sulfur trioxide is a contact gas present in the production of sulfuric acid. 7. Process according to claim 6, characterized in that the gaseous medium containing sulfur trioxide is a contact gas which has passed through at least one absorber in the production of sulfuric acid.
JP14309680A 1979-10-18 1980-10-15 Manufacture of substance on interface* surface thereof is changed into hydrophile shape* and or filler for heat exchanger Granted JPS5695320A (en)

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IT8025042A0 (en) 1980-09-30
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