KR19980064343A - 증류 장치 및 증류 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 폐액량의 관리를 용이하게 행할 수 있는 증류 장치를 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은, 증류를 행하기 전의 황산 폐액을 농축탑(1)의 탑정상부(1a)에 설치한 컨덴서(3)의 냉각 매체로서 사용함으로써, 농축탑(1)내의 증기와 열교환으로서 처리전의 황산 폐액을 가열(예비 온도 조절)한다. 황산 폐액에 함유된 과산화수소수는, 그 일부가 가열되어 기화하고, 일부는 물 및 산소로 분해된다. 또한, 소수성을 갖는 막을 갖는 필터(4)를 구비하여, 기화한 과산화수소, 분해된 산소를 농축탑(1)에 공급하기 전에 미리 황산 폐액으로부터 분리한다.

Description

증류 장치 및 증류 방법

본 발명은 반도체 등의 제조공정에 사용된 황산 등의 폐액을 증류·정제하는 증류 장치에 관한 것이다.

근래, 반도체 장치는 LCD 등이 많이 제조되고, 그 제조량에 비례하여 다량의 황산 등이 사용된다. 그 황산 등의 사용량은 제조 원가에 영향을 주므로, 제조 공정에서 배출되는 황산 등의 폐액을 효율 좋고 정확하게 증류·정제하여 재이용함이 요구되고 있다.

종래, 반도체 제조공정에서 여러 가지 폐액이 배출된다. 예를 들어, 웨이퍼의 세정을 하는 경우는, 시판되는 약 97중량%(wt%)의 황산에 약 2wt%의 과산화수소를 첨가하여 80~120℃로 가열하여 사용하고 있다. 사용 후의 황산은, 회수시에 첨가된 과산화수소의 일부가 물로 되거나, 또는 물이 혼입되거나 하므로, 회수되는 황산의 농도는 약 80~90wt%로 된다. 또한, 회수된 황산에는, 규소, 철, 나트륨, 유기물 등의 불순물이 함유되어 있다. 그리고, 일반적으로는, 회수된 황산은 매각되지만, 일부에서는 상압에 의한 증류·정제 후 재사용되고 있다. 그 황산 폐액을 증류·정제하는 황산 증류장치를 도 10에 나타낸다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 황산 증류장치는, 농축탑(101) 및 정제탑(102)으로 구성되어 있다. 농축탑(101)에는, 탑내에 설치된 접점식 액면 센서(103)에 의한 밸브(104)의 개폐에 의해 탑내의 황산 폐액이 일정량이 되도록 공급한다. 농축탑(101)에 공급된 황산 폐액은, 그 탑내에 구비된 히터(105)에 의해 증류에 필요한 소정 온도(상압의 경우, 약 300℃)까지 가열된다. 증류된 수분은 냉각 매체로서 물이 공급된 컨덴서(106)에 의해 냉각되어 탱크(107)에 모이고, 밸브(108)의 개폐에 의해 배출된다. 또한, 농축된 황산 폐액(농축 황산)은 정제탑(102)에 공급된다.

정제탑(102)에 공급된 농축 황산은, 히터(109)에 의해 소정 온도(상압의 경우 약 300℃)까지 가열된다. 정제된 황산은, 냉각 매체로서 물이 공급된 컨덴서(110)를 통하여 탱크(111)에 모이고, 밸브(112)의 개폐에 의해 배출되어 재사용된다. 정제후의 탑내 잔류물은, 컨덴서(113)에 의해 냉각된 후 탱크(114)에 모여, 밸브(115)의 개폐에 의해 배출된다.

그런데, 농축탑(101)내에서의 액면의 관리는, 황산 폐액을 처리할 때에 농축탑(101)내의 황산 폐액량을 일정하게 하여 증류 제어를 정확히 행하기 위해 중요하다. 그러나, 농축탑(101)내에서는, 황산 폐액 증류시의 가열에 의해, 그 황산 폐액 중에 함유된 과산화수소가 기화하여 발포함과 동시에 대량의 과산화수소가 분해되어 산소가 발포한다. 따라서, 황산 폐액의 액면은 그들의 발포에 의해 크게 변동하므로, 액면 센서(103)가 황산 폐액의 액면을 정확하게 계측할 수 없어 오검출하는 경우가 있어 그 폐액량의 관리가 매우 곤란하게 되었다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그 목적은 폐액량의 관리를 용이하게 행할 수 있는 증류 장치를 제공하는 것이다.

도 1은 제1 실시 형태의 황산 증류 장치의 개략 구성도.

도 2는 제1 실시 형태의 황산 증류 장치의 개략 구성도.

도 3a는 농축탑의 개략 측단면도.

도 3b는 농축탑의 평단면도.

도 4a와 도 4b는 정제탑의 잔류물 배출 동작을 나타내는 설명도.

도 5는 제2 실시 형태의 질산 증류 장치의 개략 구성도.

도 6a와 도 6b는 다른 증류 장치의 일부 구성도.

도 7은 다른 증류 장치의 일부 구성도.

도 8은 다른 증류 장치의 일부 구성도.

도 9는 다른 증류 장치의 일부 구성도.

도 10은 종래의 황산 증류 장치의 개략 구성도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 증류부로서의 농축탑

2 증류부로서의 정제탑

51 증류부로서의 정제탑

3, 29 과산화수소 제거부로서의 컨덴서

9, 25, 63 액면 검출부로서의 액면 센서

10a ~ 10c 상태 검출부로서의 각종 센서

12, 59 액면 검출부, 상태 검출부, 제어부로서의 제어 장치

상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재한 발명은, 피처리 용액을 증류하는 증류부와, 상기 증류부내의 피처리 용액의 액면 레벨을 검출하는 액면 검출부와, 상기 증류부내의 피처리 용액 상태를 검출하는 상태 검출부와, 상기 양 검출부의 검출 결과에 의하여, 상기 증류부로 공급하는 피처리 용액의 공급량을 제어하는 제어부를 구비한다.

청구항 2에 기재한 발명은, 과산화수소를 함유한 피처리 용액을 증류하는 증류부와, 상기 증류부내의 피처리 용액의 액면 레벨에 의하여, 상기 증류부로 공급하는 피처리 용액의 공급량을 제어하는 제어부와, 상기 피처리 용액을 상기 증류부로 공급하기 전에, 그 피처리 용액으로부터 미리 상기 과산화수소의 적어도 일부를 제거하는 과산화수소 제거부를 구비한다.

청구항 3에 기재한 발명은, 과산화수소를 함유하는 피처리 용액을 증류하는 증류부와, 상기 증류부내의 피처리 용액의 액면 레벨을 검출하는 액면 검출부와, 상기 액면 검출부의 검출 결과에 의하여, 상기 증류부로 공급하는 피처리 용액의 공급량을 제어하는 제어부와, 상기 피처리 용액을 상기 증류부로 공급하기 전에, 그 피처리 용액으로부터 미리 상기 과산화수소의 적어도 일부를 제거하는 과산화수소 제거부를 구비한다.

청구항 4에 기재한 발명은, 청구항 3에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 증류부내의 피처리 용액의 상태를 검출하는 상태 검출부를 더 구비하고, 상기 제어부는, 상기 액면 검출부의 검출 결과와 상기 상태 검출부의 검출 결과에 의하여, 상기 증류부로 공급하는 피처리 용액의 공급량을 제어하도록 하였다.

청구항 5에 기재한 발명은, 청구항 1 또는 4에 기재한 증류장치에 있어서, 상기 상태 검출부는, 피처리 용액의 온도, 농도, 비중 중의 적어도 하나를 피처리 용액의 상태로서 검출하도록 하였다.

청구항 6에 기재한 발명은, 청구항 2 또는 3에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 과산화수소 제거부는, 상기 피처리 용액을 상기 증류부에서의 증류 매체의 냉각부로 냉매로서 공급함으로서 피처리 용액을 가열하여 미리 과산화수소를 제거하도록 하였다.

청구항 7에 기재한 발명은, 청구항 2 또는 3에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 과산화수소 제거부는, 상기 피처리 용액을 상기 증류부내에 삽입한 배관을 통하여 상기 증류부에 공급함으로서 피처리 용액을 가열하여 과산화수소를 미리 제거하도록 하였다.

청구항 8에 기재한 발명은, 청구항 7에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 과산화수소 제거부의 배관은, 상기 증류부내에 직접 삽입되어 상기 증류부내의 피처리 용액을 가열하는 가열원에 감기어 부착된 것이다.

청구항 9에 기재한 발명은, 청구항 6 내지 8 중의 어느 한 항에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 증류부가 복수로 준비되고, 상기 가열된 피처리 용액의 열에 의해 상기 증류부끼리 연결하는 연결관을 보온하도록 하였다.

청구항 10에 기재한 발명은, 청구항 2 또는 3에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 과산화수소 제거부는, 촉매 반응을 이용하여, 피처리 용액으로부터 과산화수소를 미리 제거하도록 하였다.

청구항 11에 기재한 발명은, 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 증류부는, 상기 증류부내의 액체에 함유되는 잔류물 중, 증류부에서 배출되는 정제 용액량에 대하여 일정 비율의 잔류물을 배출하는 정량 배출 기구를 구비한다.

청구항 12에 기재한 발명은, 청구항 11에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 정량 배출 기구는, 상기 증류부를 위쪽으로 부세하는 부세수단과, 상기 잔류물을 배출하기 위해 구비되고, 그 상하 위치가 상기 증류부의 상하 위치에 따라서 제어되고, 제어된 위치보다도 높은 부분의 상기 증류부내의 액체를 배출하는 배출관으로 구성된 것이다.

청구항 13에 기재한 발명은, 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 피처리 용액은 황산을 함유하고, 상기 증류부는 내부가 감압되어 상기 피처리 용액을 증류하여 상기 황산 농도를 높이는 것이다.

청구항 14에 기재한 발명은, 청구항 13에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 피처리 용액으로부터 제거한 과산화수소를 이산화황과 반응시켜 황산으로서 회수하도록 하였다.

청구항 15에 기재한 발명은, 청구항 13에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 피처리 용액으로부터 제거한 과산화수소를, 상기 증류에 의해 기화한 후, 냉각하여 얻은 액체, 또는 상기 증류 잔류물의 적어도 한 쪽에 함유된 이산화황과 반응시켜 황산으로서 회수하도록 하였다.

청구항 16에 기재한 발명은, 청구항 13에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 황산 농도가 높아진 용액과 물을 혼합하고, 그 반응열을 상기 피처리 용액과 열교환하여, 피처리 용액을 예비적으로 온도 조절하도록 하였다.

청구항 17에 기재한 발명은, 청구항 13에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 증류부가 복수 준비되고, 상기 황산 농도가 높아진 용액과 물을 혼합하고, 그 반응열로서 상기 증류부끼리 연결하는 연결관을 보온하도록 하였다.

청구항 18에 기재한 발명은, 청구항 16 또는 17에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 용액에 혼합되는 물은, 상기 증류부에서 발생하는 증기로부터, 컨덴서에 의해 수증기를 분리하여 얻는 것이다.

청구항 19에 기재한 발명은, 청구항 16 또는 17에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 용액과 물을 혼합한 액체를 증류 전의 피처리 용액에 가하여 증류 처리를 행하도록 하였다.

청구항 20에 기재한 발명은, 청구항 1 내지 3 중의 어느 한 항에 기재한 증류 장치에 있어서, 상기 피처리 용액은 질산을 함유하고, 상기 증류부는, 상기 피처리 용액을 증류하여 상기 질산 농도를 높이는 것이다.

청구항 21에 기재한 발명은, 청구항 20에 기재한 증류 장치에 있어서, 내부에 촉매가 구비되고, 상기 촉매로 상기 증류부로부터 폐기되는 가스에 함유되는 질소 산화물을 흡수 제거하는 배기실을 구비한다.

청구항 22에 기재한 발명은, 과산화수소를 함유한 피처리 용액의 공급량을 증류부내에서의 피처리 용액의 액면에 의하여 제어하는 증류 방법에 있어서, 상기 피처리 용액을 상기 증류부로 공급하기 전에, 그 피처리 용액으로부터 미리 상기 과산화수소의 적어도 일부를 제거하도록 하였다.

(작용)

따라서, 청구항 1에 기재한 발명에 의하면, 피처리 용액을 증류하는 증류부내의 피처리 용액의 액면 레벨이 액면 검출부에서 검출된다. 또한, 증류부내의 피처리 용액의 상태가 상태 검출부에서 검출된다. 그리고, 양 검출부의 검출 결과에 의하여 증류부로 공급하는 피처리 용액의 공급량이 제어되므로, 피처리 용액의 액면 레벨이 정확히 관리된다.

청구항 2에 기재한 발명에 의하면, 과산화수소를 함유한 피처리 용액이 증류부로 공급되기 전에, 그 피처리 용액으로부터 미리 과산화수소의 적어도 일부가 과산화수소 제거부에서 제거되므로, 제어부에 의해 증류부내의 피처리 용액의 액면 레벨이 정확히 관리된다.

청구항 3에 기재한 발명에 의하면, 과산화수소를 함유한 피처리 용액이 증류부로 공급되기 전에, 그 피처리 용액으로부터 미리 과산화수소의 적어도 일부가 과산화수소 제거부에서 제거된다. 그 때문에, 피처리 용액의 액면 레벨이 액면 검출부에서 정확히 검출되고, 제어부에 의해 증류부내의 피처리 용액의 액면 레벨이 정확히 관리된다.

청구항 4에 기재한 발명에 의하면, 증류부내의 피처리 용액의 상태를 검출하는 상태 검출부가 더 구비되고, 액면 검출부의 검출 결과와 상태 검출부의 검출 결과에 의하여, 증류부로 공급하는 피처리 용액의 공급량이 제어되어 액면 레벨이 정확히 관리된다.

청구항 5에 기재한 발명에 의하면, 상태 검출부는, 피처리 용액의 온도, 농도, 비중 중의 적어도 하나를 피처리 용액의 상태로서 검출하고, 그 상태에 의하여 가장 적합한 피처리 용액의 체적이 산출된다.

청구항 6에 기재한 발명에 의하면, 과산화수소 제거부는, 피처리 용액을 증류부에서의 증류 매체의 냉각부에 냉매로서 공급함으로서 피처리 용액을 가열하여 미리 과산화수소를 제거하므로, 증류부내의 피처리 용액의 파동이 억제되어 상기 용액의 액면 레벨이 정확히 관리된다.

청구항 7에 기재한 발명에 의하면, 과산화수소 제거부는, 피처리 용액을 증류부내에 삽입한 배관을 통하여 증류부에 공급함으로서, 피처리 용액을 가열하여 과산화수소를 미리 제거하므로, 증류부내의 피처리 용액의 파동이 억제되어 상기 용액의 액면 레벨이 정확히 관리된다.

청구항 8에 기재한 발명에 의하면, 과산화수소 제거부의 배관은, 증류부내에 직접 삽입되어 상기 증류부내의 피처리 용액을 가열하는 가열원에 감기어 부착되어 피처리 용액이 미리 가열된다.

청구항 9에 기재한 발명에 의하면, 증류부가 복수 준비되고, 냉매로서 사용된 피처리 용액의 열에 의해 증류부끼리 연결하는 연결관이 보온되므로, 다음 단의 증류부에서 가열에 요하는 부하가 적게 된다.

청구항 10에 기재한 발명에 의하면, 과산화수소 제거부는, 촉매 반응을 이용하여 피처리 용액으로부터 과산화수소를 미리 제거하므로, 증류부내의 피처리 용액의 파동이 억제되어 상기 용액의 액면 레벨이 정확히 관리된다.

청구항 11에 기재한 발명에 의하면, 증류부는, 내부의 액체에 함유되는 잔류물 중 배출하는 정제 용액량에 대응하여 일정 비율의 잔류물이 배출되어 증류부내의 피처리 용액의 농도가 일정하게 유지된다.

청구항 12에 기재한 발명에 의하면, 정량 배출 기구는, 증류부의 위쪽으로 부세하는 부세 수단과, 잔류물을 배출하기 위한 배출관을 구비하고 있다. 배출관은, 증류부내의 잔류물 농도의 변화에 의한 액체의 비중 변화에 의해 상하로 움직이는 증류부의 위치에 대응하여 상하 위치가 제어된다. 그리고, 비중이 커져 증류부가 가라앉으면 다량의 액체가 배출관에서 배출되고, 비중이 작아져 증류부가 떠오르면 소량의 액체가 배출관에서 배출된다.

청구항 13에 기재한 발명에 의하면, 피처리 용액은 황산을 함유하고, 증류부는 내부가 감압되어 낮은 온도에서 상기 피처리 용액이 증류되어 황산 농도가 높아지므로, 가열에 요하는 부하가 적어짐과 동시에 증류부의 내구성이 높아진다.

청구항 14에 기재한 발명에 의하면, 피처리 용액에서 제거한 과산화수소가 이산화황과 반응하여 그 이산화황이 황산으로 회수된다.

청구항 15에 기재한 발명에 의하면, 피처리 용액에서 제거한 과산화수소가, 증류에 의해 기화후 냉각하여 얻어진 액체 또는 증류 잔류물의 적어도 한쪽에 함유되는 이산화황과 반응하여 이산화황이 황산으로 회수된다.

청구항 16에 기재한 발명에 의하면, 황산 농도가 높아진 용액과 물이 혼합되어 그 반응열이 피처리 용액과 열교환되고, 피처리 용액이 예비적으로 온도 조절되어 그 피처리 용액에서 과산화수소가 미리 제거된다.

청구항 17에 기재한 발명에 의하면, 증류부가 복수 준비되고, 황산 농도가 높아진 용액과 물이 혼합되어 그 반응열로서 증류부끼리 연결하는 연결관이 보온된다. 그 때문에, 다음 단의 증류부에서 가열하기 위한 부하가 적게 된다.

청구항 18에 기재한 발명에 의하면, 용액에 혼합되는 물은, 증류부에서 발생하는 증기로부터 컨덴서에 의해 수증기를 분리하여 얻은 물이 피처리 용액에 혼합되어 반응열이 발생한다.

청구항 19에 기재한 발명에 의하면, 용액과 물을 혼합한 액체를 증류 전의 피처리 용액에 가하여 황산 농도가 높아져 증류 처리가 행하여지므로, 증류부에서의 부하가 적게 된다.

청구항 20에 기재한 발명에 의하면, 피처리 용액은 질산을 함유하고 있고, 피처리 용액은 증류부에서 증류되어 질산 농도가 높아진다.

청구항 21에 기재한 발명에 의하면, 증류부로부터 폐기되는 가스에 함유된 질소 산화물이 배기실에 구비된 촉매에 의해 흡수 제거된다.

청구항 22에 기재한 발명에 의하면, 피처리 용액을 증류부로 공급하기 전에, 그 피처리 용액에서 미리 과산화 수소의 적어도 일부가 제거되므로, 증류부내에서 과산화수소에 의한 피처리 용액의 파동이 억제된다.

(발명의 실시 형태)

(제1 실시 형태)

이하, 본 발명을 구체화한 제1 실시 형태를 도 1~도 4에 따라 설명한다.

도 1 및 도 2는, 황산 폐액을 증류·정제하는 증류정제장치의 개략 구성도이다. 본 실시 형태의 증류정제장치는, 도 1에 나타낸 농축탑(1)과, 도 2에 나타낸 정제탑(2)의 이단계로 피처리 용액으로서의 황산 폐액을 증류·정제하는 것이다. 즉, 농축탑(1)과 정제탑(2)은, 각각 피처리 용액으로서의 황산 폐액을 증류하는 증류부로서 작용한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 농축탑(1)의 탑정상부(1a)에는 컨덴서(3)가 설치되고, 그 컨덴서(3)에는 도시하지 않은 폐액 탱크로부터 증류 전의 황산 폐액이 냉각 매체(냉매)로서 공급되고 있다. 황산 폐액은, 예를 들어 반도체 제조공정에서 웨이퍼의 세정에 사용되는 것이고, 산화제로서 약 2중량%(wt%)의 과산화수소수를 함유하고 있다. 또한, 농축탑(1)에는, LCD 제조공정에서 사용된 증류전의 황산 폐액을 공급하여도 좋다.

증류전의 황산 폐액은, 농축탑(1)내에서의 증기를 냉각하는 냉각 매체로서 작용한다. 따라서, 황산 폐액은 농축탑(1)내의 증기와 서로 열교환하고, 그 증기는 냉각되고, 역으로 황산 폐액은 가열되어 소정 온도(예를 들어, 30~80℃)까지 온도가 상승한다. 황산 폐액이 온도 상승하면, 그 황산 폐액 중에 함유된 과산화수소는 그 일부가 기화하고 일부는 물 및 산소로 분해된다.

또한, 컨덴서(3)에 황산 폐액이 냉각 매체로서 공급되어 있으므로, 그 컨덴서(3)가 파손되어 냉각 매체가 농축탑(1)내의 황산 폐액에 혼입하여도, 황산끼리 이므로, 물을 냉각 매체로 한 때와 같이 반응하지는 않는다. 그 때문에, 발열에 의해 센서의 파손 등의 위험이 없다.

컨덴서(3)를 통과한 황산 폐액은 필터(4) 및 공급 밸브(5)를 통하여 농축탑(1)내에 공급된다. 필터(4)는 소수성(疏水性)을 갖는 막을 구비한 필터, 예를 들어, 테프론 필터로 되고, 기화한 과산화수소, 분해한 산소를 황산 폐액으로부터 분리(기체 액체 분리)하기 위해 설치되어 있다. 따라서, 농축탑(1)내에는, 기화한 과산화수소수, 분해한 산소가 미리 제거된 황산 폐액이 공급된다.

농축탑(1)에는, 진공 펌프(6)가 접속되어 있다. 진공 펌프(6)는 수봉식(水封式) 진공 펌프로 되고, 농축탑(1)안을 소정 압력으로 감압하기 위해 설치되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 진공 펌프(6)는 농축탑(1)안을 50Torr이하, 더 적합하게는 약 5~20Torr로 감압하도록 설정되어 있다. 그리고, 농축탑(1)과 진공 펌프(6) 사이에는 버퍼(buffer)가 설치되어 있다.

농축탑(1)내에는, 히터(8)가 설치되어 있다. 히터(8)는 황산 폐액을 가열하기 위해 설치되어 있다. 히터(8)는 석영에 의해 보호되고, 황산 폐액을 가열하는 열효율을 올리기 위해 탑측면에서 직접 내부로 삽입되어 있다. 히터(8)에 의해 가열된 황산 폐액은, 증류전 즉, 농축탑(1)에 공급되기 전에 과산화수소가 미리 제거되어 있으므로, 가열시 발포가 적고, 농축탑(12)내에서 비교적 서서히 가열되어 증류된다.

또한, 농축탑(1)안이 감압되어 있으므로, 황산 폐액은 상압인 경우에 비하여 비등점이 저하한다. 예를 들어, 농축탑(1)안이 약 5~20Torr로 감압되어 있는 경우, 황산 폐액의 비등점은 약 180~220℃로 된다. 따라서, 히터(8)는, 황산 폐액을 상압인 경우의 온도(300℃ 이상)보다도 낮은 온도(약 180~220℃)까지 가열하면 되고, 종래에 비하여 히터(8)에 가해지는 부하가 적다. 또한, 황산 폐액은, 농축탑(1)의 컨덴서에 냉각 매체로서 공급되고, 열교환에 의해 30~80℃까지 승온되어 있다. 따라서, 히터(8)는 30~80℃의 황산 폐액을 180~220℃까지 가열하면 되고, 또 히터(8)에 가해지는 부하가 적다.

그런데, 종래의 황산 증류 장치에서는, 탑내의 황산은 약 300℃이상의 고온으로 되므로, 사용 부품이 300℃ 이상의 고온에 충분히 견딜 필요가 있다. 또한, 농축탑(1)이 고온이 되므로, 열충격에 의해 접속부의 누설 및 파손이 발생하는 경우가 있다. 그러나, 본 실시 형태의 황산 증류 장치에서는 감압하여 증류하므로, 탑내의 황산은 180~220℃까지밖에 가열하지 않는다. 따라서, 사용 부품이 상당한 고온까지 견딜 필요가 없다. 또한, 사용 부품이 상당한 고온이 되지 않으므로, 열충격에 의한 접속부의 누설 및 파손이 생기기 어렵다.

농축탑(1)에는, 액면 센서(9), 온도 센서(10a), 농도 센서(10b) 및 비중 센서(10c)가 설치되고, 각 센서(9, 10a~10c)는 제어 장치(12)에 접속되어 있다. 액면 센서(9)는 연속식 정전(靜電) 용량 센서로 되고, 탑내의 황산 폐액 액면의 높이를 검출하기 위해 설치되어 있다. 온도 센서(10a), 농도 센서(10b) 및 비중 센서(10c)는 각각 탑내 황산 폐액의 온도, 농도, 비중 등의 상태를 검출하기 위해 설치되어 있다.

따라서, 제어 장치(12)는 액면 센서(9)의 검출 신호에 의해 탑내의 황산 폐액의 액면 레벨을 검출하는 액면 검출부로서 작용한다. 따라서, 또한, 제어 장치(12)는, 온도 센서(10a), 농도 센서(10b) 및 비중 센서(10c)의 검출 신호에 의해 탑내의 황산 폐액의 상태를 검출하는 상태 검출부로서 작용한다.

제어 장치(12)는, 각 센서(9, 10a~10c)로부터의 신호를 검출 결과로서 항상 입력한다. 제어 장치(12)는 각 센서(9, 10a~10c)의 검출 결과에 의하여, 증류에 제일 적합한 황산 폐액의 체적을 연산하고, 그 체적에 따라 액면 센서(9)의 목표 용량값을 산출한다. 그리고, 제어 장치(12)는, 액면 센서(9)의 정전 용량값이 산출한 목표 용량값이 되도록 공급 밸브(5)를 개폐 제어하여 농축탑(1)내에 황산 폐액을 공급한다. 또한, 황산 폐액은, 증류 전 즉, 농축탑(1)에 공급되기 전에 과산화수소가 미리 제거되어 있으므로, 가열시의 발포가 적고 액면의 진동이 적다. 그 때문에, 농축탑(1)내의 황산 폐액의 액면은, 액면 센서(9)에 의해 정확하게 검출된다. 그 결과, 농축탑(1)내의 황산 폐액은, 그 액면이 농도·압력 등에 따라서 정확하게 관리된다.

또한, 농축탑(1)내에는, 구획판(13)이 설치되어 있다. 도 3a에 나타낸 바와 같이, 각 구획판(13)은, 농축탑(1) 내벽에 따른 형상으로 형성됨과 동시에, 상단면이 농축탑(1)안에 공급된 황산 폐액의 액면과 대략 동일하게 되도록 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 도 3b에 나타내 바와 같이, 4매의 구획판(13)이 설치되고, 각 구획판(13)은 연결재(14)에 의해 연결되고, 각 판의 간격이 소정 간격으로 유지되어 농축탑(1)내를 구획하고 있다.

따라서, 농축탑(1)안의 황산 폐액은 구획판(13)에 의해 차단되어 다른 구획으로 이동하기 어려우므로, 하나의 구획에서 액면이 진동하여도, 다른 구획에서는 액면이 진동하기 어렵다. 따라서, 구획판(13)은 황산 폐액의 진동을 억제하는 방해판으로서 작용하여 황산 폐액은 그 액면의 진동이 저감된다.

또한, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 각 구획판(13)에는 각각 복수의 가는 구멍(15)이 형성되어 있다. 가는 구멍(15)은, 구획판(13)의 하부에 형성되고, 상부, 특히 상단부근에는 형성되어 있지 않다. 가는 구멍(15)은, 황산 폐액의 비등시에 상기 황산 폐액내에서 발생하는 기포를 흡수하는 효과를 준다. 이는 황산 폐액의 파동을 억제하여 액면 레벨을 정확하게 검출하는데 유효하다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 증류시의 농축탑(1)내의 증기는, 탑내에 설치된 원통형의 충전재(래쉬 링: Rasching ring)(16)에 의해 냉각된다. 증기는 황산 증기와 수증기를 함유한다. 황산 증기는 수증기에 비하여 비등점이 높으므로, 래쉬 링(16)의 냉각에 의해 황산 증기가 액화하여 적하한다. 수증기는 농축탑(1)에서 컨덴서(3)로 인도된다. 수증기는 컨덴서(3)에 의해 냉각되어 액화한 수분이 수용기(17)에 모인다. 이에 의해, 농축탑(1)내의 황산 폐액의 농도는 높아진다.

수용기(17)는, 일차 용기(17a)와 이차 용기(17b)로 구성되어 있다. 양 용기(17a, 17b) 사이에는 일차측 배출 밸브(18)가 설치되고, 이차 용기(17b)에는 이차측 배출 밸브(19)가 설치되어 있다. 이차 용기(17b)는 버퍼(7)에 접속되고, 이차 용기(17b)와 버퍼(7) 사이에는 진공용 밸브(20)가 설치되어 있다. 그리고, 진공용 밸브(20)의 개폐에 의하여, 개로시에는, 이차 용기(17b)안이 농축탑(1)안과 같은 소정 압력으로 감압된다. 또한, 이차 용기(17b)에는 그 내부를 대기에 개방하기 위한 대기압용 밸브(21)가 설치되어 있다.

컨덴서(3)에 의한 열교환에 의해 냉각된 수분은, 먼저 수용기(17)의 일차 용기(17a)에 모이고, 일차측 배출 밸브(18)의 개폐 조작에 의해 이차 용기(17b)로 이송된다. 이 때, 이차 용기(17b)의 진공용 밸브(20)는 개로되어 감압되어 있으므로, 일차 용기(17a)에 모인 수분을 이차 용기(17b)로 이송할 때에 농축탑(1)내의 압력은 변화하지 않는다. 또한, 본 실시 형태의 황산 증류 장치에는, 진공계의 버퍼(7)가 설치되어 있으므로, 수분을 일차 용기(17a)로부터 이차 용기(17b)로 이송하는 경우의 압력 변동은 버퍼(7)에서 흡수되어, 농축탑(1)내의 압력에는 영향이 없다.

다음에, 이차 용기(17b)에 모인 수분을 배출하는 경우, 일차측 밸브(18)와 진공용 밸브(20)를 폐로한 후, 대기압용 밸브(21)를 개로하여 이차 용기(17b)안을 대기에 개방한다. 그리고, 이차측 배출 밸브(19)를 개로하고, 수분을 배출한다. 이 때, 일차측 밸브(18)는 폐로되어 있으므로, 수분 배출시에 농축탑(1)내의 압력은 변화하지 않는다. 또한, 이차 용기(17b)안은, 개로된 대기압용 밸브(21)에 의해 대기에 개방되어 있으므로, 모인 수분이 신속하게 배출된다.

농축탑(1)과 정제탑(2)은 연결관(22)에 의해 연결되고, 그 연결관(22)에는 공급 밸브(23)가 설치되어 있다. 농축탑(1)내에서 수분이 증발되어 소정 농도(약 97wt%)로 된 황산(농축 황산)은, 공급 밸브(23)를 개로함으로써, 농축탑(1)과 정제탑(2)내의 액체의 비중 차이에 의해 연결관(22)을 통하여 도 2에 나타낸 정제탑(2)으로 이동한다. 이에 의해, 정제탑(2)내에 농축 황산이 공급된다.

정제탑(2)에는, 도 1에 나타낸 농축탑(1)과 마찬가지로, 버퍼(7)를 통하여 진공 펌프(6)가 접속되고, 이 진공 펌프(6) 및 버퍼(7)에 의해 소정 압력으로 감압되어 있다. 또한, 정제탑(2)에는, 공급된 농축 황산을 가열하기 위한 히터(24)가 설치되어 있다. 그 히터(24)는, 석영에 의해 보호되고, 농축 황산을 가열하는 열효율을 높이기 위해 탑측면에서 직접 내부로 삽입되어 있다.

정제탑(2)안은 감압되어 있으므로, 공급된 농축 황산은, 상압인 경우에 비하여 비등점이 저하하여 있다. 상기와 같이 예를 들어, 정제탑(2)안이 약 5~20 Torr로 감압되어 있는 경우, 농축 황산의 비등점은, 약 180~220℃로 된다. 따라서, 히터(24)는, 농축 황산을 상압인 경우의 온도(300℃ 이상)보다도 낮은 약 180~220℃까지 가열하면 되어, 종래에 비하여 히터(24)에 가해지는 부하가 적다.

정제탑(2)은, 액면 센서(25), 온도 센서(26a), 농도 센서(26b), 비중 센서(26c)가 구비되어 있다. 각 센서(25, 26a~26c)는 제어 장치(12)에 접속되어 있다. 액면 센서(25)는 연속식 정전(靜電) 용량 센서로 되어, 탑내의 농축 황산 액면의 높이를 검출하기 위해 설치되어 있다. 액면 센서(25)는, 황산의 액면 레벨에 따른 신호를 출력한다. 온도 센서(26a), 농도 센서(26b) 및 비중 센서(26c)는, 각각 탑내 농축 황산의 온도, 농도, 비중을 검출하기 위해 설치되어 있다. 각 센서(26a~26c)는 검출 목적에 따른 신호를 출력한다.

제어 장치(12)는, 각 센서(25, 26a~26c)로부터의 신호를 항상 입력한다. 제어 장치(12)는, 각 센서(25, 26a~26c)의 신호에 의하여, 정제에 제일 적합한 농축 황산의 체적을 연산하여, 그 체적에 따른 액면 센서(25)의 목표 용량값을 산출한다. 그리고, 제어 장치(12)는 액면 센서(25)의 정전 용량값이 산출한 목표 용량이 되도록 공급 밸브(23)를 개폐 제어하여 정제탑(2)내에 농축 황산을 공급한다. 그 결과, 정제탑(2)내의 농축 황산은 그 액면이 온도·압력 등에 따라 정확히 관리된다.

정제시 정제탑(2)내의 증기(황산 기체)는, 정제탑(2)에 설치된 충전재로서의 래쉬 링(28)에 의해 냉각된 후, 탑정상부(2a)로부터 냉각기로서의 컨덴서(29)로 인도된다. 정제탑(2)의 증기는 불순물을 함유한 황산 증기가 혼입해 있다. 이 황산 미스트(mist)는 정제 황산의 품질을 저하시킨다. 그 때문에, 래쉬 링(28)에 의해 불순물을 함유한 황산 증기를 액화하여 적하함으로써 불순물을 제거한다.

컨덴서(29)에는 증류전의 황산 폐액이 냉각 매체로서 공급된다. 황산 폐액과 황산 기체는 서로 열교환을 하여, 황산 폐액은 황산 기체에 의해 가열되어 온도가 상승하고 황산 기체는 냉각되어 액체로 된다. 그 액체로 된 황산은, 냉각 매체로서 증류전의 황산 폐액이 공급된 컨덴서(30)에 의해 다시 냉각되어 정제 황산이 수용기(31)에 모인다. 컨덴서(29, 30)에는, 냉각 매체로서 증류전의 황산 폐액이 공급되고 있다.

따라서, 증류전의 황산 폐액은, 컨덴서(29, 30)에서의 열교환에 의해 가열(예비 온도조절)된다. 또한, 컨덴서(29, 30)에 황산 폐액이 냉각 매체로서 공급되고 있으므로, 그 컨덴서(29, 30)가 파손되어 냉각 매체가 후술하는 수용기(31)에 모인 정제 황산에 혼입하여도, 황산끼리이므로 물을 냉각 매체로 한 때와 같이 반응하지 않는다. 이 때문에, 발열에 의한 센서의 파손 위험이 없다.

수용기(31)는 일차 용기(31a)와 이차 용기(31b)로 구성되어 있다. 양 용기(31a, 31b) 사이에는 일차측 배출 밸브(32)가 설치되고, 이차 용기(31b)에는 이차측 배출 밸브(33)가 설치되어 있다. 이차 용기(31b)는 버퍼(7)에 접속되고, 이차 용기(31b)와 버퍼(7) 사이에는 진공용 밸브(34)가 설치되어 있다. 그리고, 진공용 밸브(34)의 개폐에 의하여, 개로시에는 이차 용기(31b)안이 정제탑(2)안과 같은 소정 압력으로 감압된다. 또한, 이차 용기(31b)에는 그 내부를 대기 개방하기 위한 대기압용 밸브(35)가 설치되어 있다.

컨덴서(29, 30)에 의해 냉각된 정제 황산은, 먼저 수용기(31)의 일차 용기(31a)에 모이고, 일차측 배출 밸브(32)의 개폐 조작에 의해 이차 용기(31b)로 이송된다. 이 때, 이차 용기(31b)의 진공용 밸브(34)는 개로되어 감압되어 있으므로, 일차 용기(31a)에 모인 정제 황산을 이차 용기(31b)로 이송할 때에 정제탑(2)내의 압력은 변화하지 않는다. 또한, 본 실시 형태의 황산 증류 장치에는, 진공계 버퍼(7)가 설치되어 있으므로, 정제 황산을 일차 용기(31a)로부터 이차 용기(31b)로 이송하는 경우의 압력 변동은 버퍼(7)에 흡수되어, 정제탑(2)내의 압력에는 영향이 없다.

다음에, 이차 용기(31b)에 모인 정제 황산을 배출하는 경우, 일차측 밸브(32)와 진공용 밸브(34)를 폐로한 후, 대기압용 밸브(35)를 개로하여 이차 용기(31b)안을 대기에 개방한다. 그리고, 이차측 배출 밸브(33)를 개로하여 정제 황산을 배출한다. 이 때, 일차측 밸브(32)는 폐로되어 있으므로, 정제 황산의 배출시에 정제탑(2)내의 압력은 변화하지 않는다. 또한, 이차 용기(31b)안은 개로된 대기압용 밸브(35)에 의해 대기에 개방되어 있으므로, 모인 정제 황산이 신속히 배출된다.

정제탑(2)에는 정량 배출 기구(36)가 설치되어 있다. 정량 배출 기구(36)는, 정제탑(2)내의 잔류물을 함유한 액체를 소정량 배출하여 정제탑(2)내의 황산의 순도를 유지하기 위해 설치되어 있다. 정제탑(2)내의 액체는, 황산의 농도가 높아지면, 이에 따라서 잔류물의 농도가 높아진다. 이 때문에, 액체는, 황산 농도가 높아지면(잔류물의 농도가 높아진다) 비중이 높아진다.

정량 배출 기구(36)는, 정제탑(2)내의 액체의 비중이 높은 경우에는 농축 황산의 배출량을 많게 하고, 비중이 작은 경우에는 배출량을 적게 하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 상기 이차 용기(31b)로부터 배출되는 정제 황산에 대하여 소정 비율의 잔류물이 배출된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 정제 황산의 약 10%의 잔류물이 배출되도록 구성되어 있다.

정제탑(2)내의 황산 농도(잔류물 농도)는, 이차 용기(31b)로부터 배출되는 정제 황산의 양에 대응하고 있다. 즉, 배출되는 정제 황산이 많을 때에는 정제탑(2)내의 황산 농도(잔류물 농도)가 높아져 액체의 비중이 크게 된다. 그 때문에, 정량 배출 기구(36)는, 액체의 비중에 따라서, 비중이 높은 경우에 정제탑(2)으로부터 배출하는 액체의 양을 많이 하여 대량의 잔류물을 배출한다. 이에 의해, 정제탑(2)내의 순도를 유지한다.

정량 배출 기구(36)는, 정제탑(2)을 위쪽을 향하여 부세하는 부세 수단으로서의 탄성체(37), 정제탑(2)에 설치된 배출관(38), 배출관(38)에 접속된 배출관(39) 및 정제탑(2)의 상하 위치에 따라서 배출관(39)의 상하 위치를 제어하는 제어 기구로 구성되어 있다. 배출관(38)에는 배출되는 잔류물을 함유한 액체를 냉각하기 위한 컨덴서(40)가 설치되어 있다.

탄성체(37)는, 정제탑(2)의 아래 쪽에 설치된 스프링으로 되고, 정제탑(2) 및 그 정제탑(2)내의 잔류물의 비중에 의해, 잔류물의 농도가 높아져 액체의 비중이 커지면 정제탑(2) 전체가 가라앉고, 잔류물의 농도가 낮아져 비중이 작아지면 정제탑(2) 전체가 부상하도록 지지되어 있다. 즉, 정제탑(2)은, 그 자중(정제탑(2)의 무게와 탑내의 액체(황산, 잔류물 등)의 무게)에 의해 상하로 움직인다. 배출관(38)은 정제탑(2)과 함께 상하로 움직이고, 정제탑(2)으로부터 배출되는 액체를 배출관(39)으로 공급한다.

배출관(39)은, 그 상하 위치를 정제탑(2)의 상하 위치에 따라서 제어하는 제어 기구에 의해 지지되어 있다. 그 제어 기구는 예를 들어, 도 4a와 도 4b에 나타내어 그 원리를 응용한 기구로 된다. 이 기구는, 정제탑(2)의 위치가 낮아지면, 그 위치에 따라서 배출관(39)의 위치를 저하시키고, 역으로 정제탑(2)의 위치가 높아지면, 그 위치에 따라서 배출관(39)의 위치를 상승시킨다.

정량 배출 기구(36)는, 배출관(39)보다도 높은 만큼의 액체를 정제탑(2)으로부터 배출관(38) 및 배출관(39)을 통하여 배출한다. 그리고, 이 제어 기구는 상기 이차 용기(31b)로부터 배출되는 정제 황산의 약 10%의 잔류물이 배출되는 액체에 함유되도록 배출관(39)의 위치를 제어하게 구성되어 있다.

예를 들어, 정제탑(2)내의 액체에 함유되는 잔류물 농도가 높아져 액체의 비중이 커지면, 도 4a에 나타내 바와 같이, 정제탑(2)은, 그 자중에 의해 탄성체(37)의 부세력에 대항하여 아래쪽(도 4a에서 아래 방향)으로 이동한다. 제어 기구는, 그 정제탑(2)의 위치에 대응하여 배출관(39)의 위치를 낮게 하여, 배출관(39)의 위치보다도 높은 액체의 양을 많게 한다. 그 결과, 정량 배출 기구(36)는 배출관(39)으로부터 대량의 액체(대량의 잔류물)을 배출한다.

한편, 정제탑(2)내의 액체에 함유된 잔류물 농도가 낮아져 액체의 비중이 작아지면, 도 4b에 나타낸 바와 같이, 정제탑(2)은 탄성체(37)의 부세력에 의해 위쪽(도 4b에서 위 방향)으로 이동한다. 제어 기구는, 그 정제탑(2)의 위치에 대응하여 배출관(39)의 위치를 높게 하여, 배출관(39)의 위치보다도 높은 액체의 양을 적게 한다. 그 결과, 정량 배출 기구(36)는, 배출관(39)으로부터 소량의 액체를 배출한다.

또한, 배출관(39)의 이동량은, 정제탑(2) 및 배출관(38)의 이동량과 다르므로, 도 4a와 도 4b에 나타낸 바와 같이, 배출관(39)은 신축 가능한 플렉서블(flexible) 배관(41)에 의해 연결되어 있다. 또한, 도 4a와 도 4b는, 정량 배출 기구(36)의 작용을 설명하기 위한 구성만을 나타내고, 도 2의 컨덴서(40)를 생략하고 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 정제탑(2)으로부터 배출된 잔류물은, 수용기(42)에 모인다. 수용기(42)는, 일차 용기(42a)와 이차 용기(42b)로 구성되어 있다. 양 용기(42a, 42b) 사이에는 일차측 배출 밸브(43)가 설치되고, 이차 용기(42b)에는 이차측 배출 밸브(44)가 설치되어 있다. 이차 용기(42b)는, 버퍼(7)에 접속되고, 이차 용기(42b)와 버퍼(7)의 사이에는 진공용 밸브(45)가 설치되어 있다. 그리고, 진공용 밸브(45)의 개폐에 의하여, 개로시에는, 이차 용기(42b)안이 정제탑(2)안과 같은 소정 압력으로 감압된다. 또한, 이차 용기(42b)에는 그 내부를 대기에 개방하기 위한 대기압용 밸브(46)가 설치되어 있다.

컨덴서(40)에 의해 냉각된 잔류물은, 먼저 수용기(42)의 일차 용기(42a)에 모이고, 일차측 배출 밸브(43)의 개폐 조작에 의해 이차 용기(42b)로 이송된다. 이 때, 이차 용기(42b)의 진공용 밸브(45)는 개로되어 감압되어 있으므로, 일차 용기(42a)에 모인 잔류물을 이차 용기(42b)로 이송할 때 정제탑(2)내의 압력은 변화하지 않는다. 또한, 본 실시 형태의 황산 증류장치에는, 진공계의 버퍼(7)가 설치되어 있으므로, 잔류물을 일차 용기로부터 이차 용기로 이송할 때의 압력 변동이 버퍼(7)에 의해 흡수되어 정제탑(2)내의 압력에는 영향이 없다.

다음에, 이차 용기(42b)에 모인 잔류물을 배출하는 경우, 일차측 밸브(43)와 진공용 밸브(45)를 폐로한 후, 대기압용 밸브(46)를 개로하여 이차 용기(42b)안을 대기에 개방한다. 그리고, 이차측 배출 밸브(44)를 개로하여 잔류물을 배출한다. 이 때, 일차측 밸브(43)는 폐로되어 있으므로, 잔류물의 배출시에 정제탑(2)내의 압력은 변화하지 않는다. 또한, 이차 용기(42b)안은 대기압용 밸브(46)에 의해 대기 개방되어 있으므로 모인 잔류물이 신속히 배출된다.

그런데, 황산 폐액 중에 존재하는 과산화수소를 그 황산 폐액의 처리전에 미리 제거하는 방법으로서, 일본 특개소 61-291407호 공보에 개시된 황산의 회수 방법이 있다. 이 황산의 회수 방법에서는, 황산 폐액 중에 함유된 과산화수소에 대해 당량 이상의 아황산 가스를 첨가하고, 화학 반응으로 미리 과산화수소를 제거하여, 황산 폐액의 여과막이 과산화수소에 의해 산화되어 열화함을 방지하고 있다.

따라서, 상기 방법에서 과산화수소를 제거한 황산 폐액을 본 실시 형태의 농축탑(1)에 투입한 경우, 과산화수소가 미리 제거되어 있으므로, 고온으로 된 황산 폐액의 액면이 안정되어 황산 폐액량을 정확히 측정할 수 있다.

그러나, 이 방법에서는, 아황산 가스 전체가 과산화수소의 분리에 기여하지 않으므로, 첨가물의 반응 생성물이 발생할 가능성이 있다. 이 발생한 반응 생성물은 황산 폐액 중에서 불순물로 되고, 이와 같은 불순물이 황산 폐액중에 존재하고 있으면, 피처리 폐액의 조건이 변화하므로, 액면을 안정화하여 황산 폐액량을 정확하게 측정할 수 있다 하여도 그 측정량을 이용한 정제 제어의 정확도가 저하한다는 문제가 있다.

한편, 본 실시 형태에서는, 과산화수소를 함유하는 황산 폐액을 열교환에 의해 가열함으로써 과산화수소를 기화시켜, 증류전에 미리 황산 폐액으로부터 과산화수소를 제거하고 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 어떠한 것도 첨가하지 않으므로 반응 생성물은 발생하지 않는다. 그 결과, 피처리 폐액인 황산 폐액의 조건이 변화하지 않으므로 정제 제어의 정확도가 저하하지 않는다.

이상 기술한 바와 같이, 제1 실시 형태에 의하면 이하의 효과를 얻는다.

(1) 농축탑(1)에 정전 용량식 액면 센서(9), 온도 센서(10a), 농도 센서(10b), 비중 센서(10c)를 설치한다. 제어 장치(12)는, 농축탑(1)내의 황산 폐액의 상태를 검출한다. 제어 장치(12)는, 검출한 상태에 의하여 증류에 제일 적합한 황산 폐액의 체적을 연산한다. 그리고, 제어 장치(12)는, 연산 결과에 의하여 액면 레벨까지 황산 폐액을 공급하도록 하였다. 그 결과, 농축탑(1)내에 황산 폐액을 정확히 공급할 수 있으므로 증류 제어를 정확히 행할 수 있다.

(2) 증류를 행하기 전의 황산 폐액을 농축탑(1)의 탑정상부(1a)에 설치된 컨덴서(3)의 냉각 매체로서 사용함으로써, 농축탑(1)내의 증기와 열교환하여 처리전의 황산 폐액을 가열(예비 온도 조절)한다. 황산 폐액에 함유된 과산화수소수는, 그 일부가 가열되어 기화하고, 일부는 물 및 산소로 분해된다. 또한, 소수성을 갖는 막을 갖는 필터(4)를 구비하고, 기화한 과산화수소, 분해한 산소를 농축탑(1)에 공급하기 전에 미리 황산 폐액으로부터 분리하도록 하였다. 그 결과, 황산 폐액의 가열시에 과산화수소의 발포가 적고, 액면의 진동이 적으므로, 농축탑(1)내의 황산 폐액의 액면을 정확히 검출하여 탑내의 황산 폐액량을 정확히 관리할 수 있음과 동시에, 농축탑(1)내의 황산 폐액량이 일정하게 되어 증류 제어를 정확히 행할 수 있다.

(3) 증류를 행하기 전의 황산 폐액을 농축탑(1)에 설치된 컨덴서(3)의 냉각 매체로서 사용함으로써, 열교환으로서 처리전의 황산 폐액을 예비 온도 조절할 수 있으므로, 농축탑(1)내의 히터(8)의 부하를 저감할 수 있다. 또한, 컨덴서(3, 29, 30)가 파손된 경우에서도, 컨덴서(3, 29, 30)의 냉각 매체로 황산 폐액을 사용하고 있으므로, 농축탑(1)내의 황산 폐액, 수용기(31)(일차 용기(31a))에 모인 정제 황산과의 반응성을 물의 경우에 비하여 낮게 할 수 있다.

(제2 실시 형태)

이하, 본 발명을 구체화한 제2 실시 형태를 도 5에 따라서 설명한다.

도 5는, 황산 폐액을 증류·정제하는 증류 정제 장치의 개략 구성도이다. 증류 정제 장치는, 정제탑(51), 제1, 제2 냉각기(52, 53), 배기 챔버(54), 탈질탑(denitrating column)(55), 제품 냉각기(56), 폐산 냉각기(57), 수용기(58)를 구비하고 있다. 증류 정제 장치는, 제어 장치(59)를 구비하고 있다. 제어 장치(59)는, 증류 정제 장치를 운전하기 위해 피처리 용액으로서의 질산 폐액의 증류 처리에서의 각종 제어를 행하기 위해 구비하고 있다.

이 제2 실시 형태의 증류 정제 장치는, 정제탑(51)에서 질산 폐액을 증류·정제하여 정제 질산을 얻는 것이다. 즉, 정제탑(51)은, 도 1의 농축탑(1)과 도 2의 정제탑(2)의 기능을 갖고, 피처리 용액으로서의 질산 폐액을 증류하는 증류부로서 작용한다.

또한, 질산 폐액의 농도에 따라서는, 정제탑(51)만에서는 원하는 농도의 질산이 얻어지지 않는 경우가 있다. 이 경우, 도 1의 농축탑(1)에 의해 농축한 질산 폐액을 도 5의 정제탑(51)에 공급함으로서 원하는 농도의 정제 질산을 얻는다. 또한, 질산 폐액의 경우 상압 비등점이 낮으므로, 제1 실시 형태의 황산 폐액과 같이 감압할 필요가 없다. 따라서, 질산 폐액을 증류·정제하는 증류 정제 장치에는 탑안을 감압하는 구성이 제외되어 있다. 즉, 증류 정제 장치는 공급하는 질산 폐액의 농도에 따라서 그 구성이 변경된다.

질산 폐액은, 도시하지 않은 폐액 탱크로부터 제1 냉각기(52)로 냉각 매체(냉매)로서 공급한다. 질산 폐액은, 제1 냉각기(52)내의 증기와 서로 열교환하여, 그 증기는 냉각되고, 역으로 질산 폐액은 가열되어 소정 온도(예를 들어, 30 ~ 80℃)까지 온도 상승된다.

제1 냉각기(52)에 의해 온도가 상승한 질산 폐액은, 공급 밸브(61)를 통하여 정제탑(51)안으로 공급된다. 정제탑(51)에는 히터(62)가 설치되어 있다. 히터(62)는 질산 폐액을 가열하여 비등시키기 위해 구비되어 있다. 히터(62)는 석영에 의해 보호되고, 질산 폐액을 가열하는 열효율을 높이기 위해 탑측부에서 내부로 직접 삽입되어 있다.

정제탑(51)에 공급되는 질산 폐액은, 제1 냉각기(52)에서의 열교환에 의해 미리 30~80℃까지 온도가 상승되어 있다. 따라서, 히터(62)는 30~80℃의 질산 폐액을 100~120℃까지 가열하는데 이용하면 되고, 히터(62)에 가해지는 부하는 냉각 되어 있는(열교환되어 있지 않은) 질산 폐액을 가열하는 경우에 비하여 적다.

정제탑(51)은 액면 센서(63), 온도 센서(64a), 농도 센서(64b), 비중 센서(64c)를 구비하고 있다. 각 센서(63, 64a~64c)는 제어 장치(59)에 접속되어 있다. 액면 센서(63)는 연속식 정전 용량 센서로 되고, 정제탑(51)내의 질산 폐액의 액면 레벨에 대응한 신호를 출력한다. 온도 센서(64a), 농도 센서(64b), 비중 센서(64c)는 각각 정제탑(51)내의 질산 폐액의 온도, 농도, 비중에 따른 신호를 출력한다.

제어 장치(59)는, 각 센서(63, 64a~64c)가 출력하는 신호를 상시 입력한다. 제어 장치(59)는, 각 센서(63, 64a~64c)의 신호에 의하여 정제탑(51)내의 질산 폐액의 상태를 검출한다. 제어 장치(59)는, 그 검출 결과에 의하여 농축 및 정제에 제일 적합한 질산 폐액의 체적을 연산한다. 그 체적에 의하여, 제어 장치(59)는 정제탑(51)내에 공급하는 질산 폐액의 액면 레벨의 목표값을 산출한다. 그리고, 제어 장치(59)는 공급 밸브(61)를 개폐 제어하여, 정제탑(51)내의 액면 레벨이 목표값이 되기까지 그 정제탑(51)에 질산 폐액을 공급한다. 이에 의해, 제어 장치(59)는 정제탑(51)의 액면을 온도 등에 따라서 정확히 관리한다.

또한, 정제탑(51)은 압력 센서(65)를 구비하고 있다. 압력 센서(65)는 제어 장치(59)에 접속되어 있다. 압력 센서(65)는 정제탑(51)내의 압력에 따른 신호를 출력한다.

제어 장치(51)는 압력 센서(65)가 출력하는 신호를 항상 입력한다. 제어 장치(59)는, 압력 센서(65)의 신호에 의하여, 정제탑(51)내의 압력을 감시한다. 제어 장치(59)는, 정제탑(51)내의 압력이 급격히 상승한 경우에 증류 정제 장치에 어떠한 이상이 발생한 것으로 판단하여 상기 장치의 운전을 정지한다.

정제탑(51)의 탑정상부(51a)에는 온도 센서(66)가 설치되어 있다. 온도 센서(66)는 제어 장치(59)에 접속되어 있다. 온도 센서(66)는 탑정상부(51a) 내부의 온도에 따른 신호를 출력한다.

제어 장치(59)는 온도 센서(66)가 출력하는 신호를 항상 입력한다. 제어 장치(59)는, 온도 센서(66)의 신호에 의하여, 탑정상부(51a)의 온도를 감시한다. 제어 장치(59)는 탑정상부(51a)내의 온도가 일정하게 되도록, 제1 냉각기(52)에 냉매로서 공급하는 질산 폐액의 유량을 제어한다.

정제탑(51)내에는 구획판(13)이 설치되어 있다. 구획판(13)은 제1 실시 형태와 같이 구성되어 있다. 즉, 구획판(13)은, 도 3a와 도3b에 나타낸 바와 같이, 정제탑(51) 내벽에 따른 형상으로 형성됨과 동시에, 상면이 정제탑(51)내에 공급된 질산 폐액의 액면과 대략 동일하도록 형성되어 있다. 그리고, 복수의 구획판(13)은 연결재(14)에 의해 연결되어 각 판(13)이 소정 간격으로 유지되어 정제탑(51)안을 복수로 구획하고 있다.

따라서, 정제탑(51)내의 질산 폐액은, 구획판(13)에 의해 차단되어 다른 구획으로 이동하기 어려우므로, 하나의 구획에서 액면이 진동하여도, 그 진동은 다른 구획으로 전파하기 어렵다. 따라서, 구획판(13)은 질산 폐액의 이동 및 액면의 신호의 전파를 제한하는 방해판으로서 작용한다. 이에 의해, 질산 폐액의 액면의 진동이 저감된다. 이것은, 질산 폐액의 액면 레벨을 정확하게 검출함에 효과가 있다.

또한, 각 구획판(13)에는, 도 3a에 나타낸 바와 같이, 각 판(13)을 수평 방향으로 관통하는 복수의 가는 구멍(15)이 형성되어 있다. 가는 구멍(15)은 판(13)의 하부에 많이 형성되고, 상부 특히, 상단 부근에는 형성되어 있지 않다. 가는 구멍(15)은 질산 폐액의 비등시에 발생하는 기포를 흡수하는 효과를 준다. 이는 질산 폐액의 파동을 억제하여 액면 레벨을 정확히 검출함에 유효하다.

정제탑(51)내의 증기(질산 기체)는 정제탑(51)에 설치된 충전재(67)에 의해 냉각된 후, 탑정상부(51a)로부터 제1 냉각기(52)로 인도된다. 그 제1 냉각기(52)에는 냉각 매체로서 증류전의 질산 폐액이 공급된다. 질산 폐액과 질산 기체는 서로 열교환하여, 질산 폐액은 질산 기체에 의해 가열되어 온도가 상승하고, 질산 기체는 냉각되어 액체 즉, 정제 질산이 된다. 그 정제 질산은,배관(68)을 통하여 탈질탑(55)으로 인도되어 그 탈질탑(55)내에 적하한다. 배관(68)에는 체크 밸브(check valve)(69)가 설치되어, 탈질탑(55)으로부터 제1 냉각기(52)로의 정제 질산의 역류가 방지된다.

탈질탑(55)에는 공기가 공급된다. 탈질탑(55)내에 적하한 정제 질산은 공기와 반응하여 액체의 색이 다갈색으로부터 무색 투명으로 변화한다. 그 투명한 정제 질산은 냉수가 냉매로서 공급되는 제품 냉각기(56)에 의해 더 냉각되어, 도시하지 않은 제품 용기에 모인다.

배관(68)에는 온도 센서(70)가 설치되어 있다. 온도 센서(70)는 제어 장치(59)에 접속되어 있다. 온도 센서(70)는, 배관(68)을 통하여 탈질탑(55)내에 적하되는 정제 질산의 온도에 따른 신호를 출력한다.

제어 장치(59)는 온도 센서(70)가 출력하는 신호를 상시 입력한다. 제어 장치(59)는, 온도 센서(70)의 신호에 의하여, 탈질탑(55)내에 적하하는 정제 질산의 온도를 감시한다. 제어 장치(59)는, 정제 질산의 온도에 의하여, 탈질탑(55)에 공급하는 공기의 유량을 제어한다.

제1 냉각기(52)내에는 질소 산화물(질산 미스트)을 함유하는 가스가 발생한다. 그 가스는 냉수가 냉매로서 공급되는 제2 냉각기(53)에서 더 냉각된 후, 배기 챔버(54)로 인도된다. 또한, 배기 챔버(54)에는, 탈질탑(55)에서 공기와 질산이 반응하여 생성된 질소 산화물(질산 미스트)를 함유하는 공기가 도입된다.

배기 챔버(54)내에는 질소 산화물(NOx)를 제거하기 위한 촉매(71)가 충전되어 있다. 촉매(71)는, 배기 챔버(54)로 도입된 가스를, 그 가스에 함유된 NOx가 촉매(71)에 흡착되어 대부분 정화되어 배기로서 배출된다.

정제탑(51)에는, 제1 실시 형태의 정제탑(2)과 같은 정량 배출 기구(36)가 설치되어 있다. 정량 배출 기구(36)는, 정제탑(51)내의 잔류물을 포함하는 폐산을 소정량 배출하여 정제탑(51)내의 질산의 순도를 유지하기 위해 설치되어 있다. 정제탑(51)내의 액체는, 질산의 농도가 높아져, 그에 따라서 잔류물의 농도가 높아진다. 그 때문에, 액체는, 질산의 농도가 높아지면(잔류물의 농도가 높아진다) 비중이 높아진다.

정량 배출 기구(36)는, 정제탑(51)내의 액체의 비중이 높은 경우에는 농축 질산의 배출량을 많게 하고, 비중이 작은 경우에는 배출량을 적게 하도록 구성되어 있다. 그 때문에, 배출되는 정제 질산에 대하여 소정 비율의 잔류물이 배출된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 정제 질산의 약 10%의 잔류물이 배출되도록 구성되어 있다.

정제탑(51)내의 질산 농도(잔류물 농도)는 정제 질산량에 대응하고 있다. 즉, 배출되는 정제 질산이 많을 때에는 정제탑(51)내의 질산 농도(잔류물 농도)가 높아져 액체의 비중이 커진다. 그 때문에, 정량 배출 기구(36)는, 액체의 비중에 따라서, 비중이 높은 경우에 정제탑(51)으로부터 배출되는 액체의 양을 많게 하여 대량의 잔류물을 배출한다. 이에 의해, 정제탑(51)내의 질산의 순도를 유지한다.

정량 배출 기구(36)는, 정제탑(51)을 위쪽을 향하여 부세하는 부세 수단으로서의 탄성체(37), 정제탑(51)에 설치된 배출관(38), 배출관(38)에 접속된 배출관(39) 및 정제탑(51)의 상하 위치에 따라서 배출관(39)의 상하 위치를 제어하는 제어 기구로 구성되어 있다. 배출관(38)에는 배출되는 폐산을 냉각하기 위한 폐산 냉각기(57)가 설치되어 있다.

탄성체(37)는 정제탑(51)의 아래쪽에 설치된 스프링으로 되고, 정제탑(51) 및 그 정제탑(51)내의 잔류물의 중량에 의해 잔류물의 농도가 높아져 액체의 비중이 크게 되면 정제탑(51) 전체가 가라앉고, 잔류물의 농도가 낮아져 비중이 작아지면 정제탑(51) 전체가 부상하도록 지지되어 있다. 즉, 정제탑(51)은 그 자중(정제탑(51)의 무게와 탑내의 액체(질산, 잔류물 등)의 무게)에 의해 상하로 움직인다. 배출관(38)은 정제탑(51)과 함께 상하로 움직이고, 정제탑(51)으로부터 배출되는 폐산을 배출관(39)으로 공급한다.

배출관(39)은, 그의 상하 위치를 정제탑(51)의 상하 위치에 따라 제어하는 제어 기구에 의해 지지되어 있다. 이 제어 기구는 정제탑(51)의 위치가 낮아지면, 그 위치에 따라서 배출관(39)의 위치를 저하시키고, 역으로 정제탑(51)의 위치가 높아지면, 그 위치에 따라서 배출관(39)의 위치를 상승시킨다.

정량 배출 기구(36)는, 배출관(39)보다도 높은 만큼의 액체를 정제탑(51)으로부터 배출관(38) 및 배출관(39)을 통하여 배출한다. 그리고, 이 제어 기구는, 상기 정제 질산의 약 10%의 잔류물이 배출되는 폐산에 함유되도록 배출관(39)의 위치를 제어하게 구성되어 있다.

따라서, 정제탑(51)내의 잔류물은, 그 잔류물의 중량(농도)에 따른 양이 폐산에 함유되어 배출된다. 또한, 정량 배출 기구(36)의 상세한 설명은, 제1 실시 형태에서의 도 4a와 도 4b를 이용한 설명과 같으므로 여기서는 생략한다.

폐산의 배출 경로 예를 들어, 배출관(39)에는 온도 센서(72)가 설치되어 있다. 온도 센서(72)는 제어 장치(59)에 접속되어 있다. 온도 센서(72)는 폐산의 온도에 따른 신호를 출력한다.

제어 장치(59)는 온도 센서(72)가 출력하는 신호를 상시 입력한다. 제어 장치(59)는, 온도 센서(72)의 신호에 의하여, 정제탑(51)으로부터 배출되는 폐산의 온도를 감시한다. 제어 장치(59)는, 폐산의 온도가 상승하여 미리 설정한 온도를 넘는 경우에, 증류 정제 장치에 어떠한 이상이 발생한 것으로 판단하여 상기 장치의 운전을 정지한다.

정제탑(51)으로부터 배출된 폐산은 수용기(58)에 모인다. 수용기(58)는 배출 밸브(73)가 설치된 배관이 접속되어 있다. 수용기(58)에는 액면 센서(74)가 설치되어 있다. 액면 센서(74)는 제어 장치(59)에 접속되어 있다.

액면 센서(74)는, 수용기(58)에 모인 폐산의 액면 레벨에 따른 신호를 출력한다. 상세하게는, 액면 센서(74)는 용량식 센서로 되고, 미리 설정된 소정 높이로 고정되어 있다. 액면 센서(74)는, 수용기(58)내에 모이는 폐산의 액면 높이에 의해 용량이 변화한다. 액면 센서(74)는 그 용량의 변화에 다른 신호를 출력한다.

제어 장치(59)는, 액면 센서(74)가 출력하는 신호를 상시 입력한다. 제어 장치(59)는, 액면 센서(74)의 신호에 의하여, 수용기(58)에 모인 폐산의 양을 감시한다. 제어 장치(59)는, 액면 센서(74)의 부착 위치까지 수용기(58)에 폐산이 모이면, 배출 밸브(73)를 개폐하여 모인 폐산을 배출한다.

또, 제어 장치(59)는 액면 센서(74)가 폐산을 검지한 회수를 기억한다. 액면 센서(74)의 부착 위치는 확실하고, 그 위치에 의해 수용기(58)에 모인 폐산량이 산출되고 있다. 제어 장치(59)는, 그 폐산량과 검지 회수에 의하여 폐산의 배출량을 감시한다.

이상 기술한 바와 같이, 제2 실시 형태에 의하면 이하의 효과를 얻는다.

(1) 정제탑(51)에 정전 용량식 액면 센서(63), 온도 센서(64a), 농도 센서(64b), 비중 센서(64c)를 설치한다. 제어 장치(59)는 정제탑(51)내의 질산 폐액의 상태를 검출한다. 제어 장치(59)는, 검출한 상태에 의하여, 증류에 제일 적합한 질산 폐액의 체적을 연산한다. 그리고, 제어 장치(59)는, 연산 결과에 의하여 액면 레벨까지 질산 폐액을 공급하도록 하였다. 그 결과, 정제탑(51)내에 질산 폐액을 정확히 공급할 수 있으므로 증류 제어를 정확히 행할 수 있다.

(2) 증류를 행하기 전의 질산 폐액을, 정제탑(51)에서 발생하는 질산 증기를 냉각하는 제1 냉각기(52)에 냉각 매체로서 공급함으로써, 열교환으로써 처리전의 질산 폐액을 가열(예비 온도 조절)할 수 있다. 그 때문에, 정제탑(51)내의 히터(62)는 가열되어 상승한 온도에서 비등하는 온도까지 질산 폐액을 가열하기 위해 이용하면 되고, 히터(62)의 부하를 저감할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 각 실시 형태외에 이하의 태양으로 실시하여도 좋다.

○ 상기 제1 실시 형태에 있어서, 황산 폐액으로부터 미리 분리한 과산화수소와 이산화황을 반응시켜 황산을 생성하고, 그 생성된 황산을 증류전의 황산 폐액에 첨가하도록 하여도 좋다. 이 경우, 증류전의 황산 폐액중의 황산 농도가 높아지므로, 농축탑(1) 및 정제탑(2)에서의 처리 부하를 저감할 수 있다.

○ 상기 제1 실시 형태에 있어서, 황산 폐액으로부터 미리 분리한 과산화수소를, 도 1,2에 나타낸 각 수용기(17, 31, 42)의 이차 용기(17b, 31b, 42b)내에 모인 물 등에 버블링(bubbling)하도록 한다. 이차 용기(17b, 31b, 42b)에 모인 물, 잔류물에는 특히 많은 이산화황이 함유되고, 그 이산화황과 공급된 과산화수소가 반응하여 황산이 생성된다. 그 결과, 유해하게 되는 이산화황의 배출을 저감할 수 있음과 동시에, 황산 폐액으로부터 분리한 과산화수소를 유효하게 활용할 수 있다.

○ 상기 제1 실시 형태에서는 농축탑(1) 및 정제탑(2)안을 감압하는 진공 펌프(6)에 수봉식 진공 펌프를 사용하나, 유회전(油回轉) 진공 펌프, 왕복동 펌프 등의 다른 진공 펌프를 사용하여 실시하여도 좋다.

○ 상기 제2 실시 형태에 있어서, 제1 냉각기(52)와 공급 밸브(61) 사이에 제1 실시 형태의 필터(4)를 설치하여, 과산화수소를 함유한 질산 폐액을 처리하는 증류 정제 장치로 구체화하여도 좋다. 질산 폐액에 함유된 과산화수소는 제1 냉각기(52)에서의 열교환에 의해 가열되어 기화한다. 필터(4)는 기화한 과산화수소를 질산 폐액으로부터 분리 제거한다. 이 구성에 의해, 제1 실시 형태와 같이 과산화수소를 함유한 질산 폐액으로부터 미리 과산화수소를 제거함으로써, 정제탑(51)에서의 질산 폐액의 액면의 요동을 억제하여 폐액량의 관리를 용이하게 행할 수 있다.

○ 상기 각 실시 형태에서는, 과산화수소를 황산 폐액 또는 질산 폐액으로부터 처리전에 미리 제거하는 방법으로서, 폐액을 컨덴서(3, 29, 30)의 냉각 매체로 가열하여 과산화수소를 기화시켜 제거하도록 하였지만, 그 외의 방법을 이용하여도 좋다. 예를 들어, 도 6a와 도 6b에 나타낸 바와 같이, 수용통(91)내에 수용한 촉매(92, 93)를 이용하여 과산화수소를 산소와 물로 분해하고, 분해한 산소를 필터(4)에 의해 폐액으로부터 분리하여 미리 과산화수소를 제거한다. 촉매로는, 황산과의 반응성이 낮은 금속 예를 들어, 금, 백금 등이 이용된다. 또한, 촉매(92, 93)의 형상은, 낱알 형상, 봉 형상 등의 임의의 형상의 것이 이용된다. 즉, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 배관중에 봉형상의 금 또는 봉형상의 백금을 촉매(92)로서 이용한다. 또한, 도 6b에 나타낸 바와 같이, 배관중에 낱알 형상의 금 또는 낱알 형상의 백금을 촉매(93)로서 이용한다. 봉 형상의 촉매(92)에는, 전극으로서 이용되는 백금이 이용되기 쉽다. 또한, 낱알 형상의 촉매(93)는 과산화수소와 반응성이 높아 과산화수소를 분해하기 쉽다.

○ 상기 각 실시 형태에서는, 황산 폐액 또는 질산 폐액으로부터 미리 과산화수소를 제거하는 경우에, 폐액을 컨덴서(3, 29, 30, 52)에 냉각 매체로서 공급하고, 열교환에 의해 폐액을 가열하여 과산화수소를 기화시키도록 하였지만, 도 7에 나타낸 바와 같이, 필터(4) 앞에 컨덴서(94)를 설치하고, 그 컨덴서(94)에 가열 매체를 공급하여 폐액을 가열하여 과산화수소를 증류전에 미리 제거하도록 하여도 좋다. 컨덴서(94)에 공급하는 가열 매체로서는 온수를 이용한다. 또한, 가열 매체에 예를 들어, 이차 용기(17b, 31b)에 각각 모인 수분과 정제 황산을 혼합하여 이용하고, 수분과 정제 황산의 반응열에 의해 폐액을 가열한다. 이에 의해, 수분과 정제 황산을 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 수분으로는 수봉식 진공 펌프(6)에 이용되는 수봉수(水封水)를 이용한다. 이 구성에 의해, 냉각수의 사용량이 삭감된다.

○ 상기 실시 형태에서는, 황산 폐액 또는 질산 폐액으로부터 미리 과산화수소를 제거하는 경우에, 폐액을 컨덴서(3, 29, 30, 52)에 냉각 매체로서 공급하고, 열교환에 의해 폐액을 가열하여 과산화수소를 기화시키도록 하였지만, 도 9에 나타낸 바와 같이, 증류부로서의 농축탑(1) (정제탑(2), 정제탑(51)도 같은 구성으로 된다)에 배관(96)을 삽입하고, 그 배관(96)에 황산 폐액(또는 질산 폐액)을 통과시키고 폐액을 가열하여 과산화수소를 증류전에 미리 제거하도록 하여도 좋다. 또한, 배관(96)을 농축탑(1)내에 직접 삽입한 히터(8, 24, 62)에 감아 부착하여 히터(8)에 의해 배관(96)을 통과하는 폐액을 가열하여 과산화수소를 증류전에 미리 제거하도록 하여도 좋다.

○ 상기 각 실시 형태에서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 농축탑(1)과 정제탑(2)을 연결하는 배관(22)에 컨덴서(95)를 설치하고, 상기 가열 매체를 컨덴서(95)에 공급하여 배관(22)을 흐르는 농축 황산을 가열하도록 하여도 좋다. 이 구성에 의해, 정제탑(2)내에 공급되는 농축 황산의 온도가 상승하고, 그 농축 황산을 가열하는 온도폭이 적게 되므로, 농축탑(1)의 히터 부하를 저감할 수 있다.

또, 상기 가열 매체로서 사용한 혼합액, 정제 황산을, 증류전의 황산 폐액을 모은 탱크로 되돌리도록 하여도 좋다. 이 경우, 증류전의 황산 폐액중의 황산 농도가 높으므로, 농축탑(1) 및 정제탑(2)에서의 처리 부하를 저감할 수 있다.

○ 상기 각 실시 형태에서는 정제탑(2, 51)을 그 아래쪽에 설치된 탄성체(37)에 의해 위쪽으로 부세하도록 하였으나, 탄성체(37)를 정제탑(2, 51) 위쪽에 설치하여 정제탑(2)을 매다는 구조로 하여도 좋다. 또, 탄성체(37)를 정제탑(2, 51)의 위쪽 및 아래쪽에 설치하여 정제탑(2, 51)을 위쪽으로 부세하도록 하여도 좋다.

○ 상기 각 실시 형태에서는, 소수성 막을 갖는 필터(4)에 의해 기화한 과산화수소, 분해한 산소를 폐액으로부터 제거하도록 하였지만, 기체와 액체로 분리할 수 있으면 어떠한 것이어도 좋고 예를 들어, 챔버 등과 같은 것을 이용하여 과산화수소, 산소를 폐액으로부터 분리하도록 하여도 좋다.

○ 상기 각 실시 형태에서, 피처리 용액을 증류하는 증류부로서 상기 각 실시 형태에서의 농축탑(1), 정제탑(2), 정제탑(51) 이외의 구성을 이용하여 실시하여도 좋다.

○ 상기 각 실시 형태에서, 제어 장치(12, 59)는 온도 센서, 농도 센서, 비중 센서의 신호에 의하여 각 탑(1, 2, 51)내의 황산 폐액 또는 질산 폐액의 상태를 검출하여 폐액의 체적을 구하도록 하였지만, 온도 센서, 농도 센서, 비중 센서 중 적어도 하나로부터 폐액의 상태를 검출하여 폐액의 체적을 구하도록 하여도 좋다.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 폐액량의 관리를 용이하게 행할 수 있는 증류 장치를 제공할 수 있다.

Claims (22)

1. 피처리 용액을 증류하는 증류부와,

   상기 증류부내 피처리 용액의 액면 레벨을 검출하는 액면 검출부와,

   상기 증류부내 피처리 용액 상태를 검출하는 상태 검출부와,

   상기 양 검출부의 검출 결과에 의하여, 상기 증류부로 공급하는 피처리 용액의 공급량을 제어하는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 증류장치.
2. 과산화수소를 함유하는 피처리 용액을 증류하는 증류부와,

   상기 증류부내 피처리 용액의 액면 레벨에 의하여, 상기 증류부로 공급하는 피처리 용액의 공급량을 제어하는 제어부와,

   상기 피처리 용액을 상기 증류부로 공급하기 전에, 그 피처리 용액으로부터 미리 상기 과산화수소의 적어도 일부를 제거하는 과산화수소 제거부를 구비한 것을 특징으로 하는 증류 장치.
3. 과산화수소를 함유하는 피처리 용액을 증류하는 증류부와,

   상기 증류부내 피처리 용액의 액면 레벨을 검출하는 액면 검출부와,

   상기 액면 검출부의 검출 결과에 의하여, 상기 증류부로 공급하는 피처리 용액의 공급량을 제어하는 제어부와,

   상기 피처리 용액을 상기 증류부로 공급하기 전에, 그 피처리 용액으로부터 미리 상기 과산화수소의 적어도 일부를 제거하는 과산화수소 제거부를 구비한 것을 특징으로 하는 증류 장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 증류부내 피처리 용액의 상태를 검출하는 상태 검출부를 더 구비하고,

   상기 제어부는, 상기 액면 검출부의 검출 결과와 상기 상태 검출부의 검출 결과에 의하여, 상기 증류부로 공급하는 피처리 용액의 공급량을 제어하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,

   상기 상태 검출부는, 피처리 용액의 온도, 농도, 비중 중의 적어도 하나를 피처리 용액의 상태로서 검출하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
6. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 과산화수소 제거부는, 상기 피처리 용액을 상기 증류부에서의 증류 매체의 냉각부로 냉매로서 공급함으로서, 피처리 용액을 가열하여 미리 과산화수소를 제거하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
7. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

   상기 과산화수소 제거부는, 상기 피처리 용액을 상기 증류부내에 삽입한 배관을 통하여 상기 증류부에 공급함으로서, 피처리 용액을 가열하여 과산화수소를 미리 제거하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 과산화수소 제거부의 배관은, 상기 증류부내에 직접 삽입되어 상기 증류부내의 피처리 용액을 가열하는 가열원에 감기어 부착된 것을 특징으로 하는 증류 장치.
9. 제 6항 내지 제 8항의 어느 한 항에 있어서,

   상기 증류부가 복수로 준비되고, 상기 가열된 피처리 용액의 열에 의해 상기 증류부끼리 연결하는 연결관을 보온하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
10. 제 2항 또는 제 3항에 있어서,

    상기 과산화수소 제거부는, 촉매 반응을 이용하여, 피처리 용액으로부터 과산화 수소를 미리 제거하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
11. 제 1항 내지 제 3항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 증류부는, 상기 증류부내의 액체에 함유되는 잔류물 중, 증류부로부터 배출되는 정제 용액량에 대하여 일정 비율의 잔류물을 배출하는 정량 배출 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 증류 장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 정량 배출 기구는, 상기 증류부를 위쪽으로 부세하는 부세수단과, 상기 잔류물을 배출하기 위해 구비되고, 그 상하 위치가 상기 증류부의 상하 위치에 따라서 제어되고, 제어된 위치보다도 높은 부분의 상기 증류부내의 액체를 배출하는 배출관으로 구성된 것을 특징으로 하는 증류 장치.
13. 제 1항 내지 제 3항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 피처리 용액은 황산을 함유하고, 상기 증류부는 내부가 감압되어 상기 피처리 용액을 증류하여 상기 황산 농도를 높이는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 피처리 용액으로부터 제거한 과산화 수소를 이산화황과 반응시켜 황산으로서 회수하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
15. 제 13항에 있어서,

    상기 피처리 용액으로부터 제거한 과산화수소를, 상기 증류에 의해 기화한 후 냉각하여 얻은 액체 또는 상기 증류 잔류물의 적어도 한 쪽에 함유된 이산화황과 반응시켜 황산으로서 회수하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
16. 제 13항에 있어서,

    상기 황산 농도가 높아진 용액과 물을 혼합하고, 그 반응열을 상기 피처리 용액과 열교환하여, 피처리 용액을 예비적으로 온도 조절하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
17. 제 13항에 있어서,

    상기 증류부가 복수 준비되고, 상기 황산 농도가 높아진 용액과 물을 혼합하여, 그 반응열로서 상기 증류부끼리 연결하는 연결관을 보온하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
18. 제 16항 또는 제 17항에 있어서.

    상기 용액에 혼합되는 물은, 상기 증류부에서 발생하는 증기로부터, 컨덴서에 의해 수증기를 분리하여 얻는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
19. 제 16항 또는 제 17항에 있어서,

    상기 용액과 물을 혼합한 액체를 증류 전의 피처리 용액에 가하여 증류 처리를 행하는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
20. 제 1항 내지 제 3항의 어느 한 항에 있어서,

    상기 피처리 용액은 질산을 함유하고, 상기 증류부는, 상기 피처리 용액을 증류하여 상기 질산 농도를 높이는 것을 특징으로 하는 증류 장치.
21. 제 20항에 있어서,

    내부에 촉매가 구비되고, 상기 촉매로 상기 증류부로부터 폐기되는 가스에 함유되는 질소 산화물을 흡수 제거하는 배기실을 구비한 것을 특징으로 하는 증류 장치.
22. 과산화수소를 함유한 피처리 용액의 공급량을 증류부내에서의 피처리 용액의 액면에 의하여 제어하는 증류 방법에 있어서, 상기 피처리 용액을 상기 증류부로 공급하기 전에, 그 피처리 용액으로부터 미리 상기 과산화수소의 적어도 일부를 제거하는 것을 특징으로 하는 증류 방법.