KR20050004075A - 요오드화 알킬의 회수방법 및 요오드화 알킬 회수장치 - Google Patents

요오드화 알킬의 회수방법 및 요오드화 알킬 회수장치 Download PDF

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KR20050004075A
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닛포가가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

요오드화 알킬의 회수방법 및 요오드화 알킬 회수장치를 제공한다. 요오드화 알킬 함유가스를 활성탄에 도입하고, 포함된 요오드화 알킬을 활성탄에 흡착시키는 공정을 포함하는, 요오드화 알킬의 회수방법이다. 흡착한 요오드화 알킬은 알칼리 세정 또는 스티밍에 의해 분리할 수 있다. 본 발명의 회수장치에 따르면, 장치내로의 요오드화 알킬의 흡착과 그 후의 요오드화 알킬의 회수를 장치내에서 행할 수 있고, 조작이 간편하며 취급자의 안전성이 뛰어나다.

Description

요오드화 알킬의 회수방법 및 요오드화 알킬 회수장치{Method for recovering alkyl iodide and apparatus for recovering alkyl iodide}
본 발명은 요오드화 알킬함유가스로부터 요오드화 알킬을 회수하는 방법 및 요오드화 알킬회수장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 활성탄에 요오드화 알킬함유가스를 도입하고, 함유된 요오드화 알킬을 흡착하는 것을 특징으로 하는 요오드화 알킬의 회수방법 및 상기 방법에 최적으로 사용할 수 있는 요오드화 알킬회수장치에 관한 것이다.
요오드화 알킬은 의약품, 사진약, 전기(電機)·전자기재의 소재 등의 화학제품의 제조원료, 살균·살충성을 이용한 훈증제 등으로 주목받는 산업상 중요한 물질이다. 예를 들면, 탄소수가 1인 요오드화 메틸은 비점이 낮고 훈증제로서도 사용할 수 있는 유용한 화합물이다. 종래로부터 많이 사용된 브롬화메틸 훈증제가 대기방출에 의한 오존층 파괴의 원인이 된다고 하여 일부 불가결한 용도를 제외하고 2004년 말에 전부폐기되기 때문에 그 대체품으로 요오드화 알킬의 사용이 확대될가능성이 높다.
일반적으로 훈증처리는 살균, 살충을 목적으로 하는 약제의 사용형태의 하나이고, 약제를 가스화하여 사용하는 것으로, 토양, 농산물, 목재, 건물·구조물에 더하여 문화재 등도 그 대상으로 할 수 있다. 대상물의 규모나 양에 대응하여 조정하기 쉽고, 유효성분이 가스화되어 있으므로 사용량을 적게 할 수 있는, 극히 유용한 살균·살충수단이다. 요오드화 알킬 훈증제는 그 효과면에서 높은 평가를 받는 한편, 신규의 약제이므로 그 제해(除害)·회수방법의 검토에 관해서는 알려진 바가 적다. 다만, 본래 살균·살충성을 가지므로 적어도 독성을 갖고, 누설되면 사람이나 동물을 비롯하여 넓게는 환경적으로 중대한 영향을 미칠 것이 추측된다. 특히, 탄소수 1~4의 상온·상압에서 휘발하기 쉬운 요오드화 알킬은 일단 누설되면, 쉽게 가스화하여 밀봉하기 어려워지므로 광범위하게 오염될 수 있다. 일반적으로, 누설되어 남아있는 가스는 환기팬이나 국소 배기장치 등으로 오염지역으로부터의 가스방산(放散)이 이루어지는 일이 많지만, 화학물질의 확산은 환경에의 배려상 적극적으로 방지되어야 하는 것이고, 누설이 예측되어 급수등의 유틸리티가 확보하기 쉬운 제조현장 등에서는 스크러버(scrubber) 등의 가스세정장치가 설치되어 있는 경우도 있다.
요오드화 알킬은 산업상 유용한 화학물질이지만, 최근에 급속하게 용도개발이 이루어졌기 때문에 근본적인 이들의 회수방법에 대한 검토는 충분치 않다. 이 때문에 간편하게 사용할 수 있는 요오드화 알킬의 회수방법의 개발이 조속히 요망된다.
특히, 훈증장면 등에서는 사용후의 가스를 회수할 필요가 있고, 사용장소가 고정시설인 경우에는 이러한 시설 자체에 회수설비를 설치할 수도 있다. 그러나, 고정설비가 아닌 경우에는 사용을 마친 가스의 회수를 위해 간편하게 이동할 수 있는 가스회수장치가 요구되지만, 이러한 간편한 장치는 존재하지 않는다. 이 때문에, 실제로 사용을 마친 가스의 회수는 이루어지지 않는 것이 현재의 상태이다. 특히, 문화재, 미술품, 건물, 포장에 의한 훈증장면에서는 실내에서의 작업도 많기 때문에 장치류는 이동가능식의 경량인 것을 사용할 필요가 있다. 또, 장치를 소형화할 수 있으면, 사용전 또는 사용후의 수납에도 간편하고, 사용을 위한 수송도 용이하며, 이동가능식 요오드화 알킬가스 회수장치의 개발이 요망된다.
또한, 요오드화 알킬 제조원료인 요오드는 귀중한 지하자원으로, 채집지역도 한정되며, 공급량은 전세계에서도 16,000톤 정도로 희소하고 가격은 비싸다.
이때문에 귀중한 천연자원의 유효이용의 관점에서도 요오드화 알킬의 효율적이고 간편한 회수방법의 개발이 요망된다.
상기한 현재의 상황에서 간편하고 작업자에게도 안전한 요오드화 알킬의 회수방법이나 요오드화 알킬의 회수장치의 개발이 요망된다.
도 1은 본 발명의 요오드화 알킬 회수장치의 개요를 도시한 도면이다.
본 발명자들은 요오드화 알킬함유가스에 포함된 요오드화 알킬을 회수하는 방법으로서, 활성탄에 의한 흡착을 시험해본 결과, 활성탄과 요오드화 알킬이 극히 높은 친화성을 갖는 것을 발견하고 본 발명을 완성시켰다. 또, 이렇게 활성탄에 흡착시킨 요오드화 알킬은 알칼리처리 또는 스팀에 의해 활성탄으로부터 탈리시킬 수 있고, 이 결과, 뛰어난 회수율로 요오드화 알킬을 재사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 요오드화 알킬 회수장치를 사용하면, 요오드화 알킬을 고농도로 흡착할 수 있고, 간편하게 요오드화 알킬을 탈리시켜서 회수할 수 있으며, 활성탄 자체도 재사용할 수 있다.
즉, 상기 과제는 이하의 (1)~(8)에 의해 해결된다.
(1) 요오드화 알킬 함유가스를 활성탄에 도입하여, 포함된 요오드화 알킬을 활성탄에 흡착시키는 공정을 포함하는 요오드화 알킬의 회수방법.
(2) 상기 활성탄이 야자껍질 활성탄, 석탄계 활성탄, 피트계 활성탄 중 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 기재의 요오드화 알킬의 회수방법.
(3) 요오드화 알킬이 요오드화 메틸, 요오드화 에틸, 요오드화 프로필, 요오드화 이소프로필 및 요오드화 부틸로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 상기 (1) 또는 (2) 기재의 요오드화 알킬의 회수방법.
(4) 상기 흡착공정에 있어서, 상기 활성탄을 알칼리용액으로 세정하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(3) 중 어느 하나에 기재된 요오드화 알킬의 회수방법.
(5) 상기 흡착공정에 이어서, 상기 활성탄에 스팀을 도입하여 요오드화 알킬을 활성탄에서 탈리하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)~(3) 중 어느 하나에 기재된 요오드화 알킬의 회수방법.
(6) 요오드화 알킬 함유가스의 도입구와 배출가스 출구를 갖는 용기동체와, 상기 요오드화 알킬 함유가스의 도입구와 상기 배출가스 출구 사이에서 상기 용기동체를 횡단하여 배치되는 활성탄층을 갖는 요오드화 알킬 회수장치.
(7) 상기 활성탄이 야자껍질 활성탄, 석탄계 활성탄, 피트계 활성탄중 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 상기 (6) 기재의 요오드화 알킬 회수장치.
(8) 상기 요오드화 알킬 회수장치를 병렬 및/또는 직렬로 연결한 상기 (6) 또는 (7) 기재의 요오드화 알킬 회수장치.
본 발명의 요오드화 알킬 회수방법은 활성탄을 사용하여 고농도로 요오드화 알킬을 흡착할 수 있다. 또한, 흡착후의 요오드화 알킬은 스티밍에 의해 또는 알칼리에 의한 가수분해에 의해 요오드화 알킬 또는 그 염으로 하여 회수할 수 있다. 또한, 요오드화 알킬을 탈착한 활성탄은 열처리에 의해 재생탄으로 하여 리사이클할 수 있다.
또, 본 발명의 회수장치에 따르면, 유독한 요오드화 알킬 함유가스를 안전하고 저렴한 비용으로 이용할 수 있다.
본 발명의 제1은, 요오드화 알킬 함유가스를 활성탄에 도입하고, 포함된 요오드화 알킬을 활성탄에 흡착시키는 공정을 포함하는 요오드화 알킬의 회수방법이다.
요오드화 알킬로는, 탄소수 1~8, 더욱 바람직하게는 탄수소 1~6의 알킬기를 갖는 것으로, 특히 바람직하게는 요오드화 메틸, 요오드화 에틸, 요오드화 프로필, 요오드화 이소프로필 및 요오드화 부틸로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상이다. 이들은 모두 상온에서 증발하기 쉬우므로 기상으로부터의 회수처리가 필요하고, 요오드를 함유하기 위해 천연자원의 유효이용의 관점에서 회수가 열망되고 환경보호의 관점에서도 회수가 바람직한 화합물이다.
요오드화 알킬 함유가스로서는 요오드화 알킬 증기 자체 외에 요오드화 알킬에 의한 훈증처리를 한 경우의 훈증가스, 공기나 질소, 그 외의 불활성가스를 함유하는 요오드화 알킬이 해당되고, 통상 요오드화 알킬을 0.1~100체적% 함유하고 있다.
본 발명에서 사용하는 활성탄은 상기 요오드화 알킬 함유가스에 포함되는 요오드화 알킬을 선택적으로 흡수하는 특징으로 갖는다. 요오드화 메틸을 이용하여 활성탄에의 흡착을 조사한 결과, 요오드화 메틸은 예를 들면, 브롬화 메틸에 비교해도 질량으로 약 1.7배의 양호한 흡착이 관찰되고, 요오드화 메틸의 흡착에는 활성탄이 특히 유효한 것이 판명되었다. 이것은 요오드원자가 특히 활성탄과 친화성이 높기때문으로 생각된다.
활성탄의 원료종류는 특별히 제한은 없지만, 야자껍질 활성탄, 석탄계 활성탄, 피트계 활성탄이 바람직하고, 성능과 가격면에서 평가하여 야자껍질 활성탄이 가장 바람직하다. 또, 활성탄의 형성은 특별히 제한은 없지만, 파쇄탄, 조립탄(造粒炭)인 것이 바람직하고, 활성탄 자체의 재생률이 높은 조립탄이 가장 바람직하다.
활성탄의 흡착력은 BET 비표면적에 의존하고, 바람직하게는 600 m2/g~1,500 m2/g, 더욱 바람직하게는 800 m2/g~1.200 m2/g이다. 600 m2/g 미만이면 요오드화 알킬에 대해 능력이 부족해지고, 한편, 1,500 m2/g을 초과하면 CO2등 다른 것도 흡착하게 되어 불리하다. 또, BET 비표면적이 상기 범위에 있으면, 활성탄의 형상은 입상, 봉상, 판상 등의 어느 것이어도 좋다. 바람직하게는 입자상인 경우에는 평균입자경이 3~10mm, 더욱 바람직하게는 4~8mm이다. 또, 봉상인 경우에는 직경 3~8mm, 더욱 바람직하게는 4~6mm, 길이 3~12mm, 더욱 바람직하게는 4~8mm이다.
활성탄의 흡착능력은 요오드화 알킬 함유가스와의 접촉온도나 체류시간에 의해 크게 달라지지만, 효율적 흡착을 위해서는 온도 -40~60℃, 더욱 바람직하게는 -20~30℃에서 흡착시킨다. 또, 활성탄과 요오드화 알킬 함유가스와의 접촉시간은 체류시간으로 나타낼 수 있고, 2~20초인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 6~15초, 특히 바람직하게는 8~12초이다.
본 발명에서 활성탄에 요오드화 알킬 함유가스를 도입하기 위해서는, 예를 들면, 펌프나 송풍기를 사용하여 활성탄에 상기 가스를 도입한다. 그 때에 사용할 수 있는 송풍기로는 상기 공간속도를 유지할 수 있으면 특별히 제한은 없지만, 터보팬, 열풍팬(시로코팬), 다이어프램 펌프 등을 사용할 수 있다.
상기에 의해 활성탄에 요오드화 알킬을 흡착시키면, 요오드화 알킬 함유가스를 대기로 방출시키지 않고, 상기 활성탄중에 요오드화 알킬을 흡착시킬 수 있다. 이 활성탄은 그대로 연소처리해도 좋지만, 포함된 요오드화 알킬을 회수하면, 자원의 유효이용이 가능해진다.
이러한 활성탄으로부터의 요오드화 알킬 회수방법의 하나로는 상기 활성탄을알칼리용액으로 세정하여, 요오드화물염으로하여 세정액중에 요오드화물염을 용해시키는 방법이 있다. 요오드화 알킬을 활성탄에서 탈리시키기 위해 사용하는 알칼리로는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 암모니아 등을 사용할 수 있다. 이들의 농도는 포함된 요오드화 알킬량에 의해 적당히 선택할 수 있지만, 일반적으로는 농도 0.1~8몰/L, 더욱 바람직하게는 0.5~6몰/L, 특히 1~5몰/L의 용액을 사용한다.
알칼리액량은 활성탄에 대해 1.5~5질량배, 더욱 바람직하게는 2~4질량배이다. 1.5질량배 미만이면 활성탄에 대해 적어지고, 한편, 5질량배를 초과하면 회수농도가 내려가서 불리하다. 액온도는 효율적 회수를 위해서는 온도 20~90℃, 더욱 바람직하게는 60~80℃로 세정하는 것이 바람직하다. 20℃ 미만이면 반응이 느리고, 한편, 90℃를 초과하면 가스의 돌비(突沸)등이 일어나기 쉬운 위험이 있다.
세정 후의 액에는 요오드화물염이 포함되지만, 상기 용액에서 요오드를 회수하는 데에는 요오드화물염에 염소를 불어넣으므로써 간단히 요오드로 회수하면 좋다. 알칼리 가수분해로의 회수방법은 처리비용이 저렴하고, 회수된 요오드화물염으로부터의 요오드회수가 매우 용이한 점에서 유리하다. 또, 활성탄을 상기 농도의 알칼리용액에 함침시키기 때문에 활성탄에 담지된 유독한 요오드화 알킬가스가 상기 회수조작시에 활성탄에서 탈착하지 않아 취급자의 안전성도 뛰어나다.
또, 요오드화 알킬을 흡착한 활성탄은 이것에 스팀처리하는 것으로도 요오드화 알킬을 회수할 수 있다. 스팀은 100~150℃, 바람직하게는 110~120℃이고, 압력0.1kg/cm2~3kg/cm2, 더욱 바람직하게는 0.8kg/cm2~2kg/cm2이고, 0.1~2시간, 더욱 바람직하게는 0.5~1시간 처리한다. 스팀에 의한 열에 의해 활성탄에서 요오드화 알킬이 가스상태에서 탈리하고, 이 가스를 콘덴서 등에 도입하여 냉각하면, 요오드화 알킬을 액체로 회수할 수 있다. 이렇게 스티밍에 의한 경우는 요오드화 알킬을 염 등의 형태를 통하지 않고 그대로 회수할 수 있는 점에서 특히 유리하다.
상기 알칼리처리 또는 스티밍에 의하면, 처리후의 활성탄은 다시 그대로 요오드화 알킬의 흡착제로 재사용할 수 있다. 특히, 본 발명의 처리방법에 따르면, 요오드화 알킬을 흡착한 활성탄에서 요오드화 알킬을 간편하게 회수할 수 있고, 또한 활성탄 자체를 재사용할 수도 있다. 더욱 바람직하게는 활성탄을 열처리하면 다시 요오드화 알킬의 흡착력도 충분히 회복한다.
이러한 열처리조건으로는, 300~1,000℃, 더욱 바람직하게는 500~800℃에서, 0.1~3시간, 더욱 바람직하게는 0.2~1시간 가열한다. 또한, 사용후의 활성탄을 분쇄하여, 다시 조립하여 조립탄으로 재사용해도 좋다. 이 때, 열처리는 조립탄으로 조제하고나서 행해도 좋다.
본 발명의 제2는, 요오드화 알킬 함유가스의 도입구와 배출가스 출구를 갖는 용기동체와, 상기 요오드화 알킬 함유가스의 도입구와 상기 배출가스 출구의 사이에, 상기 용기동체를 횡단하여 배치되는 활성탄층을 갖는 요오드화 알킬 회수장치이다. 상기 요오드화 알킬 회수장치는 병렬 및/또는 직렬로 연결하여 요오드화 알킬 회수장치로 하는 것도 가능하다. 이하, 회수장치를 도1을 이용하여 설명한다.
도1에서, 1은 용기동체를 나타내고, 2는 요오드화 알킬 함유가스 도입구, 3은 활성탄받이네트, 4는 방진필터, 5는 활성탄, 6은 배출가스 출구, 10은 요오드화 알킬 함유가스, 20은 배출가스를 나타낸다.
본 발명의 장치는 용기동체(1)에 설치한 요오드화 알킬 함유가스 도입구(2)로부터 요오드화 알킬 함유가스를 도입하면, 활성탄받이네트(3)상에 충전된 활성탄층(5)에 요오드화 알킬 함유가스가 도입되고, 포함된 요오드화 알킬이 선택적으로 활성탄층(5)에 흡착된다. 흡착후의 배출가스(20)는 방진필터(4)를 거친 후에 배출가스 출구(6)로부터 배출된다.
용기동체의 형상은 요오드화 알킬 함유가스 도입구와 배출가스 출구를 갖고, 요오드화 알킬 함유가스와 활성탄이 접촉할 수 있는 구조라면, 특히 제한은 없고, 원통상, 다각형, 그 외의 어떤 것이라도 좋다. 요오드화 알킬 함유가스 도입구나 배출가스 출구의 수도 하나에 한정되지 않고 복수가 배설되어도 좋다.
활성탄받이네트(3)상에 충전되는 활성탄층에 사용되는 활성탄은 제1의 발명과 동일한 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 단, 용기동체내에 충전되어, 요오드화 알킬 함유가스를 도입했을 때에는 선택적으로 요오드화 알킬을 흡착하고, 흡착 후는 용기 내에 충전된 채로 알칼리 세정 등에 의해 흡착된 요오드화 알킬을 회수할 수 있으면, 회수조작이 더욱 간편하다. 이러한 조작성을 고려하면 활성탄의 형상은 입상, 봉상, 판상 등인 것이 바람직하고, 특히 바람직하게는 입상이다. 또, 그 사이즈는 3~10mm, 더욱 바람직하게는 4~8mm이다.
또, 활성탄받이네트(3)는 그 상부에 충전된 활성탄층이 낙하하지 않으면, 특별히 메쉬사이즈에 제한은 없다. 일반적으로 상기 활성탄의 사이즈로부터 그물눈의 크기는 2~9mm, 더욱 바람직하게는 3~7mm이다.
본 발명에서는 활성탄층(5)의 타단에는 방진필터가 배설되는 것이 바람직하다. 활성탄의 미분말을 포집하여 대기로의 방산을 회피하는 것은 환경보전의 관점에서 바람직하고, 특히 작업자의 건강유지의 점에서도 특히 바람직하다. 또, 도 1에서는 용기본체의 하부에 요오드화 알킬 함유가스 도입구가 설치되고, 상기 가스가 상방에 있는 활성탄층(5)에 도입되고, 이어서 상기 활성탄층(5)에서 방진필터를 거쳐 배출가스(20)가 장치 외부로 배출하는 태양을 나타냈지만, 요오드화 알킬 함유가스 도입구가 용기 본체의 상부에서 장치 하부를 향해 도입되는 경우에는 활성탄받이네트(3)상으로 방진필터를 설치하고 그 필터 위에 활성탄층(5)을 배치하는 것이 바람직하다. 배출가스에 포함되는 먼지(塵)를 유효하게 포집할 수 있기 때문이다.
이러한 방진필터의 메쉬로는 특별히 제한은 없지만, 0.01mm ~ 0.8mm, 더욱 바람직하게는 0.05mm ~ 0.5mm이다.
본 발명의 회수장치의 재질로는, 스테인레스, 철, 동 등의 금속이나, 글래스화이버, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 우레탄, 멜라민 등의 가스배리어성이 있는 합성수지제, 또는 이들의 복합소재이어도 좋다. 내식성이 뛰어나고, 요오드화 알킬 회수공정에서의 스티밍이나 알칼리처리에 대한 내알칼리성, 내부식성, 내열성, 내압력성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 회수장치를 사용하여 요오드화 알킬을 회수하는 데에는 이하의 방법에 의해 행할 수 있다.
요오드화 알킬 함유가스가 훈증처리후의 실내가스인 경우에는 상기 실내의 일부를 개방하여 대기를 도입하면서, 송풍기로 실내가스를 요오드화 알킬 함유가스 도입구(2)로 도입한다. 구체적으로는 송풍기의 가스배출구와 요오드화 알킬 함유가스 도입구(2)를 연결하고 연속적으로 실내가스를 용기동체(1)로 도입한다.
이 때, 도입가스의 온도는 -40~40℃인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 -20~30℃이다. -40℃ 미만이면 냉각이 어렵고, 한편, 40℃를 초과하면 흡착능력의 점에서 불리하다.
활성탄층(5)에서의 가스체류시간은 2~20초인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 6~15초이다. 2초 미만이면 흡착능력이 부족해지고, 한편, 20초를 초과하면 흡착시간이 길어지는 점에서 불리하다.
한편, 처리해야 할 가스량이 많은 경우에는 장치 1기로는 이러한 공간속도를 유지하는 것이 곤란한 경우가 있다. 그러나, 상기 장치를 2기 이상 사용하고, 이들을 병렬 및/또는 직렬로 연결하여 사용하면, 간편하게 상기 공간속도를 확보할 수 있다. 이러한 연결방법은 복수의 요오드화 알킬 함유가스 도입구(2)를 직렬방식 또는 병렬로 연결하면 좋다.
활성탄에 요오드화 알킬을 흡착한 후에 배출가스를 방진필터(4)를 통해 배출가스 출구(6)로부터 방출시킨다. 배출가스(20)에 포함되는 요오드화 알킬의 함유량이 높은 경우에는 다시 요오드화 알킬 함유가스 도입구(2)로부터 재순환시켜도 좋다. 또, 가스의 흡착처리 후는 요오드화 알킬 함유가스 도입구(2)와 배출가스출구(6)를 덮개 등으로 폐쇄하면, 흡착한 요오드화 알킬이 장치로부터 누설되어 남아있는 일은 없다.
본 발명의 요오드화 알킬 회수장치는 이렇게 해서 활성탄층(5)에 요오드와 알킬을 흡착시킨 후에 장치 내에 활성탄을 충전한 채로 예를 들면, 배출가스 출구(6)로부터 알칼리용액을 공급하면 흡착한 요오드화 알킬을 알칼리용액중에 요오드화 알킬염으로 하여 회수할 수 있다. 또, 스티밍에 의해 요오드화 알킬을 회수하는 것도 가능하다. 이 일칼리용액이나 스티밍에 의한 요오드화 알킬의 회수는 상기 제1 발명에서의 기재에 준해 행할 수 있다. 이렇게 본 발명의 요오드화 알킬 회수장치는 간편한 구조로 요오드화 알킬을 흡착하고, 장치를 분해 등을 하는 일 없이 흡착한 요오드화 알킬을 탈리처리에 의해 장치 외부로 뽑아낼(取出) 수 있다. 또한, 본 발명의 회수장치를 사용하면 예를 들면 스티밍을 행한 경우에도 가열에 의해 발생하는 요오드화 알킬은 요오드화 알킬 함유가스 도입구(2)에 콘덴서를 연결하면, 콘덴서내에 요오드화 알킬이 모이고, 간편하게 요오드화 알킬을 회수할 수 있다. 또, 폐쇄계에서 처리할 수 있으므로 작업자의 안전도 확보할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 실시예에 의해 구체적으로 설명한다.
(실시예 1)
유리제 플라스크에 요오드화 메틸을 적하하면서 40℃로 탕욕(湯浴)하고, 에어펌프로 2L/min의 공기를 보내면서 요오드화 메틸가스 농도 15000~18000ppm의 기체를 발생시켰다. 발생시킨 기체를 50g의 야자껍질계 파쇄활성탄(BET 비표면적900)을 채운 유리컬럼에 도입하고, 컬럼의 중량증가가 보이지 않을 때까지 기체를 보냈다.
요오드화 메틸의 활성탄 1g당 최대흡착량은 98.0질량%였다.
(실시예 2)
용량 30L의 아크릴제 수지상자에 활성탄(BET 비표면적 900) 12.0g을 상자의 중간단에 배치했다. 감압 후, 요오드화 메틸 3.0g을 투입하여 상자 내의 팬을 돌리고, 요오드화 메틸이 기화한 것을 확인한 후에 감압해제했다. 상자내의 요오드화 메틸 농도를 시간의 흐름에 따라 측정했다. 또, 활성탄은 야자껍질계, 석탄계, 피트탄을 사용하고 흡착성능을 평가했다. 결과를 표 1에 도시한다. 이 결과, 석탄계 조립탄을 제외하면 모두 95% 이상의 회수율을 나타냈다.
흡착시간 야자껍질 파쇄탄 야자껍질 조립탄 석탄조립탄 피트조립탄
0분 100.3g/m3 100.3g/m3 100.0g/m3 100.0g/m3
10분 32.0 43.0 46.9 38.8
30분 9.7 15.6 23.1 12.1
1시간 5.9 6.1 14.8 5.6
2시간 4.7 4.0 12.6 3.7
3시간 4.5 3.7 12.0 3.2
(실시예 3)
용량 30L의 아크릴제 수지상자, 활성탄 컬럼과 소형 펌프를 준비했다. 활성탄은 야자껍질계 파쇄탄(BET 비표면적 900)이고, 투약후의 상자 내 요오드화메틸(MID)량에 대해 3.5질량배량을 사용했다. 또한, 투약은 상자내를 감압으로 한 후에 행하고, 팬을 돌려서 MID가 기화한 것을 확인한 후에 감압해제(투약 10분후) 및 순환을 행하였다.
활성탄을 내경 23mmΦ×50mm의 유리관 2개에 넣고, 소형펌프의 토출측의 라인에 직렬로 접속했다. 소형 펌프에 의한 순환량은 ① 110ml/min, ② 198ml/min, ③ 275ml/min(3000m3으로 환산하면 ① 10m3/min, ② 18m3/min, ③ 25m3/min)으로 했다. 상자 내의 요오드화 메틸농도를 시간에 따라 측정하고 풍량의 검토를 했다. 결과를 표 2에 도시한다.
표 2에서 알 수 있듯이, 18m3/min(3000m3흡착시)에서는 처리시간 8h에서 최저농도였다. 하루의 작업량을 고려하면, 처리시간이 8시간이면, 하루에 요오드화 알킬의 회수작업을 종료시킬 수 있다.
풍량(3000m3흡착시) 110ml/min(10m3/min) 198ml/min(18m3/min) 275ml/min(25m3/min)
활성탄량(대 MID) 3.5배 3.5배 3.5배
흡착시간 0hr 100 100 100
1.0 68.2 57.7 45.8
2.0 51.7 39.8 26.3
4.0 27.3 15.7 8.4
6.0 14.6 6.2 3.2
8.0 7.8 2.8 2.9
※흡착 0hr을 100%로 했을 때 상자내의 MID 잔여율(%).
(실시예 4)
5m3의 훈증실을 소정온도로 콘트롤하고, 요오드화 메틸을 투약하여 요오드화메틸가스 농도를 거의 100g/m3으로 했다. 훈증실로부터의 흡입구에 풍량조정밸브를 장착하고, 펌프를 통해 소정량의 활성탄을 접속하고, 훈증실 내의 요오드화 메틸을 포함한 공기를 순환시키면서 활성탄에 의해 흡착을 행하였다. 이 때, 송풍량과 활성탄량은 각 조건별로 일정하게 했다. 결과를 표 3에 나타낸다. 통상의 온도범위 중에서 송풍량 및 활성탄량을 조정하고, 제거율 98.2~99.7%를 달성했다. 또, 훈증실내의 요오드화 메틸 농도는 16700ppm이었다.
흡착 후의가스농도(ppm) 활성탄 사용량(g) 훈증실 온도별 설정치로의 도달시간(h)
15~20℃ 20~25℃ 25~30℃ 30~35℃
300ppm 125015001750200022502500 12.5L(18h)27.5L(12h)40.0L( 8h)--- -12.5L(20h)22.5L(16h)32.5L(12h)-- --17.5L(18h)27.5L(16h)-- ---12.5L(24h)27.5L(18h)40.0L(16h)
200ppm 15001750200022502500 17.5L(16h)37.5L(12h)--- -17.5L(20h)40.0L(16h)-- -12.5L(24h)27.5L(18h)40.0L(14h)- ---17.5L(22h)27.5L(18h)
100ppm 15001750200022502500 12.5L(18h)27.5L(16h)--- -12.5L(24h)27.5L(20h)40.0L(16h)- --10.0L(24h)22.5L(18h)- ---12.5L(22h)22.5L(16h)
50ppm 15001750200022502500 10.0L(24h)22.5L(16h)--- --12.5L(24h)27.5L(18h)- ---17.5L(24h)37.5L(12h) ---10.0L(24h)22.5L(22h)
(실시예 5:스티밍에 의한 회수시험)
30L 아크릴제 데시케이터를 충분히 제습한 후, 1L 흡인병에 야자껍질계 조립활성탄 400.0g을 넣고, 순환라인에 접속했다. 요오드화 메틸을 10ml씩 계 6회 데시케이터에 투약하고 펌프를 기동하여 흡착시켰다.
스테인레스단관(내경 50mm·길이 300mm)에 상기에서 제작한 요오드화 메틸 흡착활성탄을 전량 투입했다. 스테인레스망을 하부 밸브의 패킹부에 깔고 활성탄이 드레인라인으로 빠지지 않도록 했다. 상부로부터 스팀을 넣고, 하부의 배기 드레인은 물을 채운 용기로 유도했다. 스티밍은 압력 1.5kg/cm2에서 5분간 및 1시간 행하였다.
스티밍후의 활성탄을 승온 프로그램부착 전기로에서 500℃에서 2시간 소각하고, 열분해에 의해 생성한 요오드를 아황산나트륨 수용액이 든 트랩으로 배기로부터 도입하고, 소각후에 아황산나트륨 수용액중의 요오드이온을 정량하여, 요오드화 메틸의 잔존량을 확인했다. 그 결과, 스팀 5분간으로 80%, 1시간으로 90% 탈리되고, 흡착되어 있는 요오드화 메틸의 대부분은 스팀 도입시에 탈리되었다.
(실시예 6:활성탄의 재생시험)
실시예 5의 시험에서 얻은 탈리후의 활성탄의 재생이용가능성을 검토했다. 재생방법은 시험로에 활성탄을 넣고 700~800℃로 가열하고, 이 때, 요오드화 메틸의 열분해에 의해 생성하는 요오드를 알칼리 스크러버로 트랩했다. 재생후의 활성탄 성능은 신탄(新炭)과 동등했다. 결과를 표 4에 나타낸다.
요오드화 알킬 흡착탄 재생탄 신활성탄
충전밀도(g/ml) 0.483 0.434 0.42
건조감량(%) 22.2 1.3 0.7
입도 4×6mesh(%) 95.5 97.9 99.7
경도(%) - 99.8 99.9
벤젠 흡착력(%) 30.4 40.2 41.4
(실시예 7:알칼리에 의한 회수시험(처리온도의 검토))
500ml용 갈색 내압유리병을 반응기로 사용하고, 5% 수산화나트륨 용액 350g과 요오드화 메틸 흡착활성탄 120g(활성탄 약 100g, 요오드화 메틸 약 20g)을 투입했다. 60~80℃의 워터배스에 담그어 24시간 가수분해를 했다. 24시간 후, 냉각·여과를 하고, 웨트활성탄은 수돗물 500g(100g×5회)로 세정하고, 알칼리 여과액과 세정수 중의 요오드이온을 정량한 결과, 82.2~86.9%의 요오드화 메틸이 회수되었다. 결과를 표 5에 나타낸다. 처리온도가 높을수록 회수율은 증가하지만, 체류시간을 연장함으로써 온도의 영향은 경감되었다.
60℃·24hr 70℃·24hr 80℃·24hr
투입 5%알칼리(g) 350g 350g 350g
활성탄(g) 100.0g 98.3g 100.2g
요오드화 메틸(g) 22.7g 22.3g 22.7g
총 요오드화 메틸 회수량(g) 18.67g 18.80g 19.72g
요오드화 메틸 회수율(%) 82.2% 84.3% 86.9%
(실시예 8:알칼리에 의한 회수시험)
요오드화 메틸 흡착활성탄 6.54kg(야자껍질계 조립 활성탄층 5.00kg, 요오드화 메틸 1.48kg, 물 0.06kg)을 30L의 스테인레스 반응기에 투입했다. 요오드화 메틸에 대해 3배몰의 수산화나트륨 용액과 활성탄이 약액에 잠기도록 물을 투입했다. 밀폐하여 자켓에 스팀을 통하게 하여 액온도가 60℃이상이 될 때까지 가열했다. 60℃를 넘었으면 스팀에서 온수로 전환하여 액온도를 60℃로 유지하고, 약액의 순환을 했다. 60℃에서 24시간 경과하면 자켓을 온수에서 냉각수로 전환하고 40℃이하까지 냉각하여 약액을 제거하고 중량을 측정한다. 수세는 수돗물 15kg×2회의 계30kg 사용하고, 순환하면서 행했다. 알칼리여과액과 1회째, 2회째의 수세수(水洗水) 각각 요오드이온을 정량하고, 요오드화 메틸 절대량을 구한 결과, 회수율은 94.1%였다. 약액을 순환한 것과 스케일업한 효과로 실시예 7보다도 회수율은 1할 향상되었다.
본 발명의 요오드화 알킬의 회수방법에 따르면, 뛰어난 회수율로 요오드화 알킬을 회수하여 재사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 회수장치에 따르면, 장치내로의 요오드화 알킬 흡착과 그 후의 요오드화 알킬 회수를 장치내에서 행할 수 있고, 조작이 간편하며 취급자의 안전성이 뛰어나다.

Claims (8)

  1. 요오드화 알킬 함유가스를 활성탄에 도입하고, 포함된 요오드화 알킬을 활성탄에 흡착시키는 공정을 포함하는 요오드화 알킬의 회수방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 활성탄이 야자껍질 활성탄, 석탄계 활성탄, 및 피트계 활성탄 중 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 요오드화 알킬의 회수방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 요오드화 알킬이 요오드화 메틸, 요오드화 에틸, 요오드화 프로필, 요오드화 이소프로필 및 요오드화 부틸로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상인 요오드화 알킬의 회수방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡착공정에 있어서 상기 활성탄을 알칼리 용액으로 세정하는 것을 특징으로 하는 요오드화 알킬의 회수방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 흡착공정에 이어서 상기 활성탄에 스팀을 도입하여 요오드화 알킬을 활성탄으로부터 탈리하는 것을 특징으로 하는 요오드화 알킬의 회수방법.
  6. 요오드화 알킬 함유가스의 도입구와 배기가스 출구를 갖는 용기동체와, 상기요오드화 알킬 함유가스의 도입구와 상기 배기가스 출구의 사이에 상기 용기동체를 황단하여 배치되는 활성탄층을 갖는 요오드화 알킬 회수방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 활성탄이 야자껍질 활성탄, 석탄계 활성탄, 및 피트계 활성탄 중 적어도 1종인 것을 특징으로 하는 요오드화 알킬 회수장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 요오드화 알킬 회수장치를 병렬 및/또는 직렬로 연결한 요오드화 알킬 회수장치.
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