KR20090066277A - 모노과황산의 제조방법 및 모노과황산 연속 제조장치 - Google Patents

모노과황산의 제조방법 및 모노과황산 연속 제조장치 Download PDF

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KR20090066277A
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Abstract

본 발명은 35중량% 이상의 과산화수소와 70중량% 이상의 황산을 혼합하여 반응시키고, 혼합 개시 후 5분 이내에 반응 용액을 80℃ 이하까지 냉각하고, 이어서 반응 용액을 4중량배 이상의 물로 희석하는 것을 특징으로 하는 안정성이 높은 모노과황산 용액의 제조 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 과산화수소 및 황산을 혼합하여 반응시키는 제 1 정지형 혼합기와, 제 1 정지형 혼합기에서 얻어진 반응 용액 및 희석수를 혼합하는 제 2 정지형 혼합기와, 제 1 정지형 혼합기로부터 제 2 정지형 혼합기로의 반응 용액 이송관을 구비하고, 제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관을 용기 내의 수중에 설치하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치를 제공한다. 본 발명에 의해, 모노과황산 용액의 제조에 있어서, 제조시의 모노과황산 용액의 분해를 최소한으로 억제하는 동시에, 제조 후 장기간 보존 가능한 모노과황산 용액을 안정되고 안전하게 연속적으로 제조할 수 있다.
모노과황산, 연속 제조장치, 과산화수소, 황산, 정지형 혼합기, 반응 용액 이송관, 물, 희석, 냉각

Description

모노과황산의 제조방법 및 모노과황산 연속 제조장치{PROCESS FOR PRODUCING MONOPERSULFURIC ACID AND MONOPERSULFURIC ACID CONTINUOUS PRODUCTION APPARATUS}
본 발명은 고수율이고 안정성이 우수한 모노과황산의 제조방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 모노과황산을 연속적으로 제조하기 위한 장치에 관한 것이다. 제조한 모노과황산은 배수 처리나 제지용 화학 펄프의 표백 처리 등에 이용된다.
모노과황산은 화학식 H2SO5로 표시되고, 별칭 '카로산'이라 불리고 있으며, 우수한 표백 효과나 살균 효과를 갖는 것이 예전부터 알려져 있다. 모노과황산은 그 강력한 산화력 때문에, 금속 표면 처리로서 구리나 구리의 알로이의 표면 가공의 에칭제, 산 세정제로서의 용도, 그리고 살균제, 폐수 처리제로서의 용도가 기대되고 있다.
모노과황산은 과산화수소와 진한 황산의 반응으로 생성하는 것이 공지이다. 그러나, 생성시에 다량의 발열을 수반하고, 또한 생성 모노과황산 용액은 불안정하며, 장시간의 저장이 불가능하므로 실험실 레벨에서는 사용되고 있지만, 공업 레벨에서는 거의 사용되고 있지 않다.
모노과황산 용액의 안정성이 나쁘다는 결점을 해소하는 방법으로서, 몇 가지 제조 방법이 제안되어 있다. 생성 모노과황산의 안정성이 나쁘기 때문에, 가능한 한 제조 후 단시간에 사용하고, 분해에 의한 로스를 강력하게 억제하는 방법으로서 온사이트(사용 장소 부근에서 제조)에서 제조하는 방법이 제안되어 있다.
과산화수소와 진한 황산을 혼합 후 큰 발열에 의한 모노과황산의 분해가 있기 때문에, 반응 시간을 수초로 하고, 그 후 상온 이하까지 냉각 후, 다시 냉각된 물로 희석하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법은 냉각에 큰 에너지, 장치를 필요로 하므로, 소량의 생산에서는 실시할 수 있지만, 다량으로 모노과황산을 생산하는 방법으로는 문제가 있다(미국 특허 제 2789954호 명세서 참조).
교반기를 갖는 용기 내에서 과산화수소와 진한 황산을 반응시켜, 바로 시안을 포함한 폐수 중에 연속적으로 첨가하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법에서는, 고온으로 발열한 모노과황산 용액에 새로 과산화수소, 진한 황산이 첨가되게 되어, 과산화수소가 분해하여 모노과황산 생성 수율이 대폭으로 저하한다는 문제가 있다(일본 특허공개 소 57-132591호 공보 참조).
이미 제안된 모노과황산 제조 플랜트는 크고, 냉장 설비도 그 부피가 크므로, 온사이트 장치로서는 많은 비용이 드는 점을 감안하여, 반응기를 개량하여 소형화한 방법으로서, 밀페 환상 반응 챔버 내에서 제조하는 방법이 제안되어 있다. 이 방법은 과산화수소와 진한 황산을 반응시키는 부분을 소형화한 방법으로서, 반응열에 의한 생성 모노과황산의 분해에 대해서는 전혀 문제가 해결되지 않았다(일본 특허공표 6-501672호 공보 참조).
모노과황산의 반응 수율을 향상시키는 방법으로서, 진한 황산에 과산화수소를 분할하여 첨가하는 방법이 개시되어 있다. 이 방법에서는, 반응 온도를 냉수(칠러수)로 컨트롤하고, 약품은 몇 단계로 분할 첨가되므로 장치가 대형화 및 복잡해진다는 문제점이 있다. 또한, 생성한 모노과황산의 안정화에 대해서는 전혀 대책이 제안되어 있지 않다(미국 특허 제 5141731호 명세서 참조).
생성한 모노과황산 용액의 안정화 방법으로서, pH를 0.5~2.0으로 컨트롤하는 방법이 제안되어 있다. 이 pH 범위로 컨트롤하면 안정화될 수도 있겠지만, 공업적으로 온사이트에서 다량으로 생성하는 모노과황산 용액을 pH 조정하는 것은, 큰 발열을 수반하기 때문에 냉각을 필요로 하게 되고, 따라서 장치가 커진다는 문제가 있다. 또한, pH 조정을 위한 알칼리가 다량으로 필요하게 되어, 경제적으로 바람직하지 않다(일본 특허공개 평 10-95602호 공보 참조).
모노과황산의 제조장치로서는 고농도의 황산과 고농도의 과산화수소를 반응시키는 방법이 알려져 있다. 그러나, 모노과황산을 배치 방식으로 대량으로 제조하고자 하면, 반응시의 발열에 의한 온도 상승을 제어하는 것이 곤란하기 때문에, 모녹과황산의 합성 수율이 저하된다는 문제점이 있다. 또한, 제조한 모노과황산은 일반적으로 안정성이 약하여 장기간의 보존이 곤란하다는 문제점도 가지고 있다.
상기와 같은 문제점을 회피하는 수법으로서, 사용되는 장소의 근방(소위 온사이트)에서 모노과황산을 연속적을 제조하는 장치가 몇 가지 제안되어 있다.
일본 특허공개 소 57-132591호 공보에는 대칭적으로 배치된 2개의 반응제 수송관을 갖고, 생성물을 일정 수준보다 넘쳐 흐르게 하는 쟈켓을 갖는 반응 장치가 개시되어 있다. 그러나, 이 장치에서는, 특히 공업적 규모까지 스케일 업한 경우에 냉각 성능이 부족하기 때문에, 반응 수율의 저하 또는 장치 비용의 증대를 피할 수 없다는 문제가 있다.
또한, 일본 특허공표 평 6-501672호 공보에는 반응 챔버의 형상을 궁리하여 효율적으로 모노과황산을 제조하는 방법이 개시되어 있지만, 발열에 대한 냉각 수단에 대해서는 상세하게 기재되어 있지 않다. 또한, 만일 모노과황산의 농후액이 새어나온 경우에 주위의 작업자 등에 직접 닿지 않게 하기 위한 수단에 대해서도 기재가 없다.
본 발명이 첫 번째 목적은, 모노과황산 용액의 제조에 있어서, 제조시의 모노과황산 용액의 분해를 최소한으로 억제하는 동시에, 제조 후 장기간 보존 가능한 모노과황산 용액을 제조하는 것이다.
본 발명자들은 과산화수소와 황산으로 모노과황산 용액을 제조하는 방법에 대하여 예의 검토한 결과, 과산화수소와 황산을 혼합 후 바로 소정 시간 내에 소정 온도까지 냉각하고, 이어서 소정량의 물로 희석함으로써 안정된 모노과황산 용액이 제조 가능한 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본원 발명은 하기 (1)~(6)에 관한 것이다.
(1) 35중량% 이상의 과산화수소와 70중량% 이상의 황산을 혼합하여 90℃ 이상에서 반응시키고, 혼합 개시 후 5분 이내에 반응 용액을 80℃ 이하까지 냉각하고, 이어서 반응 용액을 4중량배 이상의 물로 희석하는 것을 특징으로 하는 안정성이 높은 모노과황산 용액의 제조 방법.
(2) 반응 용액을 40℃ 이상, 80℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 방법.
(3) 반응 용액을 4중량배 이상, 10중량배 이하의 물로 희석하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)의 방법.
(4) 철의 함유량이 20ppm 이하인 황산을 이용하는 상기 (1)의 방법.
(5) 반응 용액을 80℃ 이하까지 냉각한 이후에, 알칼리 수용액을 첨가하는 상기 (1)의 방법.
(6) 35중량% 이상의 과산화수소와 70중량% 이상의 황산을 혼합하여 80℃를 넘는 온도에서 반응시키고, 혼합 개시 후 5분 이내에 반응 용액을 80℃ 이하까지 냉각하고, 이어서 반응 용액을 4중량배 이상의 물로 희석하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 용액의 제조 방법.
본 발명의 두 번째 목적은 모노과황산을 안정되고 안전하게 연속적으로 제조하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
본발명자들은 모노과황산 연속 제조장치에 대하여 예의 검토한 결과, 정지형 혼합기를 이용하여 혼합기를 수중에 설치함으로써, 모노과황산을 고수율이면서 안정되게 합성할 수 있으며, 또한 모노과황산의 농후액을 직접 외부에 노출시키지 않도록 할 수 있는 것을 발견하고 본 발명을 완성시켰다. 즉, 본 발명은, 과산화수소 및 황산을 혼합하여 반응시키는 제 1 정지형 혼합기와, 반응 용액 및 희석수를 혼합하는 제 2 정지형 혼합기와, 제 1 정지형 혼합기로부터 제 2 정지형 혼합기로의 반응 용액 이송관을 구비하고, 제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관을 용기 내의 수중에 설치하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치에 관한 것이다.
본 발명의 제조 방법의 제 1 특징은, 모노과황산 용액 제조시에 생성되는 큰 발열에 의해, 생성 모노과황산이 분해한다는, 또는 생성 모노과황산 용액을 장기간 보존할 수 없다는 문제에 대하여, 냉동기 등의 특별한 냉각 설비가 반드시 필요하지는 않으며, 통상의 공업용 물 등의 물로 소정 온도 이하로 소정 시간 이내에 냉각된 모노과황산 용액을 소정 농도 이하로 희석함으로써, 고수율로 장기간 안정한 모노과황산 용액을 제조할 수 있다는 것이다.
본 발명의 제조 방법의 제 2 특징은, 모노과황산 용액의 안정화를 위하여 모노과황산 용액의 pH 조정을 하는 안정제를 첨가하는 종래의 방법에 비하여 특별한 약품을 첨가할 필요가 없기 때문에, 고순도 과산화수소, 고순도 황산을 사용하여 제조된 모노과황산 용액은, 불순물을 피해야 하는 반도체 등의 용도에도 사용할 수 있다는 것이다.
본 발명의 제조방법의 제 3 특징은, 종래 모노과황산 제조시 황산 중의 불순물에 의해(예를 들면, 철화합물) 과산화수소 및 생성 모노과황산 용액의 분해가 커져 모노과황산 수율이 저하한다는, 또한 황산 중의 불순물에 의해 반응시의 발열이 커져 모노과황산 수율이 저하하다는 문제에 대하여, 어느 정도 철을 함유하는 황산을 사용할 수 있다는 것이다.
본 발명의 제조방법의 제 4 특징은, 철의 함유량이 많은 황산을 사용한 경우, 과산화수소 및 생성 모노과황산 용액의 분해 반응에 의해 급격한 발열과 산소 가스의 발생에 의해 반응관의 파열 등의 재해를 일으킬 가능성이 있지만, 생성 모노과황산 용액을 단시간에 냉각 및 희석함으로써, 과산화수소 및 생성 모노과황산 용액의 분해 반응이 억제되어 안전하게 모노과황산을 제조할 수 있다는 것이다.
본 발명의 제조방법의 제 5 특징은 생성 모노과황산 용액을 냉각하기 위한 냉동기가 반드시 필요하지는 않아, 설비로서 약액 펌프, 약액 혼합 믹서, 반응 용기, 생성 모노과황산 용액 희석 믹서 등으로 이루어지는 콤팩트한 장치로 모노과황산 용액을 제조할 수 있다는 것이다.
본 발명의 제조방법의 제 6 특징은, 생성 모노과황산을 희석함으로써, 희석 후의 모노과황산 용액을 수송하는 배관 혹은 저장하는 용기의 재질로서 SUS304, SUS316 등의 저가인 재질을 사용할 수 있어, 설비비가 저렴해진다는 것이다.
본 발명에 따르면, 모노과황산을 안정되고 안전하게 연속적으로 제조하는 장치가 비교적 저비용으로 구현화된다. 본 발명의 제조장치에 따르면 안정된 모노과황산을 고수율로 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 모노과황산 연속 제조장치의 일예를 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 모노과황산 연속 제조장치의 일예를 나타내는 도면.
도 3은 본 발명의 모노과황산 연속 제조장치의 일예를 나타내는 도면.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
1 과산화수소 공급관
2 황산 공급관
3 제 1 정지형 혼합기
4 반응 용액 이송관
5 희석수 공급관
6 제 2 정지형 혼합기
7 수조
8 용기 내의 물의 공급관
9 용기 내의 물의 배출관
모노과황산은 황산과 과산화수소를 혼합함으로써 얻을 수 있다. 이 때, 황산/과산화수소의 몰비는 1~5의 범위가 좋다. 몰비가 1미만에서는 생성하는 모노과황산 용액 중의 과산화수소 농도가 높아지고, 용도에 따라서는 이 과산화수소가 바람직하지 않은 작용을 하는 경우가 있다. 또한, 경제적으로도 바람직하지 않다. 몰비가 5 이상에서는 생성하는 모노과황산의 농도가 낮아지고, 황산 농도가 높아진다. 용도에 따라서는 이 황산 농도가 바람직하지 않아, 가성 소다 등의 알칼리에서 중화할 필요가 있어 경제적으로 바람직하지 않다.
황산으로는 일반적인 공업용 황산을 사용할 수 있다. 농도로는, 70~98중량%의 황산을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 90~98중량%, 더욱 바람직하게는 95~98중량%의 진한 황산이 바람직하다. 황산 품질로는 철의 함유량이 중요하다. 철이 다량으로 존재한 경우, 과산화수소, 모노과황산의 분해 그리고 그 분해 발열에 의해 생성 모노과황산의 수율이 저하하기 때문에, 철 함유량으로는 20ppm 이하, 바람직 하게는 10ppm 이하, 더욱 바람직하게는 5ppm 이하로 하는 것이 바람직하다.
과산화수소로는 공업 약품이 사용 가능하고, 농도로는 35~90중량%의 것을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 45~90중량%, 더욱 바람직하게는 60~90중량%의 과산화수소가 바람직하다.
황산과 과산화수소의 반응은 회분식으로도 연속식으로도 수행할 수 있지만, 공업 규모적으로는 연속식이 바람직하다. 연속식 반응의 경우의 믹서로는, 정지형 혼합기를 사용할 수 있다. 정지형 혼합기 내에서의 발열이 크기 때문에, 재질로는 하스텔로이(등록상표)C 또는 테프론(등록상표)이 바람직하다.
과산화수소와 황산은 1분 정도의 단시간에 반응의 대부분을 완결시키기 위하여, 반응 온도, 즉 반응시의 반응 용액의 최고 도달 온도는 80℃를 넘는 온도로 하는 것이 바람직하다. 이하, 최고 도달 온도를 반응 온도라 하는 경우도 있다. 반응 온도가 낮으면 반응 속도가 작아져 모노과황산의 수율이 저하한다. 과산화수소와 황산의 혼합시에는 상당히 큰 발열을 수반하기 때문에, 아주 강력한 냉각을 수행하지 않는 한 반응 온도는 통상 80℃를 넘는다. 90℃ 이상이 바람직하다. 반응 온도의 상한은 특별히 없지만, 120℃ 이하가 바람직하다. 너무 높으면 과산화수소 및 모노과황산의 분해량이 커진다. 혼합 개시와 동시 혹은 개시 후 빠르게 반응 용액을 냉각함으로써, 생성 모노과황산 용액을 혼합 개시 후 5분 이내에 80℃ 이하로 한다. 이와 같이 하여 모노과황산을 얻을 수 있다. 보다 바람직하게는 냉각 온도의 상한을 70℃ 이하, 더욱 바람직하게는 60℃ 이하, 특히 더 바람직하게는 50℃ 이하로, 보다 바람직하게는 냉각 온도의 하한을 25℃ 이상, 더욱 바람직하게는 30℃ 이 상으로 하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 5분 이내에 80℃ 이하, 40℃ 이상으로 냉각하는 것이 바람직하다. 또한, 혼합 개시 후 희석까지의 시간은 10초 이상이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30초 이상, 더욱 바람직하게는 1분 이상이다. 이 시간이 짧으면, 반응이 충분히 진행되지 않아 모노과황산 수율이 저하한다. 본 발명의 제조 방법에 있어서, 과산화수소와 황산을 반응 전부터 냉각하고, 양자를 냉각하면서 반응시킬 수도 있다. 이 경우에도, 혼합 개시 후 5분 이내에 반응 용액의 온도를 80℃ 이하로 한다. 80℃를 초과하면, 생성 모노과황산을 희석한 경우, 모노과황산의 분해에 의해 수율이 저하하기 때문이다. 40℃보다 낮은 온도까지 냉각하면, 냉각을 위한 냉각기가 커진다는, 냉각수량이 다량으로 필요하다는 문제점이 있다.
냉각 방법으로는 반응 용기의 외측에서 물이나 냉매, 공기로 냉각하는 것을 들 수 있는데, 물이 바람직하다. 이 냉각수는, 냉동기로 냉각한 냉각수를 사용할 수도 있지만, 통상의 공업용 물을 상온에서 사용할 수 있다. 반응 용기의 크기는 반응 용기의 재질의 총괄 전열 계수에 의해 결정된다. 반응 용기의 형상 및 재질은 생성 모노과황산 용액을 혼합 개시 후 5분 이내에 80℃ 이하로 냉각할 수 있는 형상 및 재질이 바람직하다. 이를 위한 재질로는 하스텔로이(등록 상표)C, 또는 테프론(등록 상표)이 바람직하다.
5분 이내에 80℃ 이하로 냉각된 모노과황산 용액은, 이 상태에서는 불안정하므로 장기간 보존하는 것이 곤란하다. 그런 점에서, 본 발명의 제조 방법에서는 4중량배 이상의 물로 희석한다. 바람직하게는, 4중량배 이상, 20중량배 이하로 희석 한다. 4중량배 미만의 물로 희석하면, 모노과황산의 안정성이 나빠지고 수율이 저하한다는 문제가 있다. 20중량배 초과의 물로 희석하면, 유스포인트의 농도가 저하하고, 반응이 늦어진다는 결점이 있다. 희석수로는 새로운 물로 희석해도 되지만, 모노과황산 생성시의 반응 용기의 냉각에 사용한 물을 이용하는 것이 바람직하다. 반도체 등의 용도로 사용하는 경우, 초순수를 사용하는 것이 바람직하다. 희석수의 온도로는 40℃ 이하의 물이 바람직하다. 희석 방법으로는 정지형 혼합기 내에서 혼합하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여 제조된 모노과황산 용액은 그대로 사용 장소로 송액되거나, 일단 탱크에 저장하고 나서 사용 장소로 송액된다.
또한, 제조된 모노과황산 용액은 그 상태에서는 강산성이므로, 용도에 따라서는 사용에 적합하지 않은 경우가 있다. 그 경우, 가성 소다 등의 알칼리를 첨가하여 모노과황산 용액의 pH를 높일 필요가 있다. 알칼리의 첨가는 모노과황산의 반응 용액을 80℃ 이하까지 냉각한 후에 수행하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 냉각 후 알칼리 첨가하고 나서 희석하는 방법, 희석과 동시에 알칼리 첨가하는 방법, 희석 후에 알칼리 첨가하는 방법, 희석수에 미리 알칼리를 첨가해 두는 방법이 있다. 알칼리의 첨가량은 모노과황산 용액을 원하는 pH로 하기 위하여 임의의 양으로 할 수 있지만, 모노과황산의 안정성을 해치지 않기 위해서는 반응에 제공하는 황산의 양의 중화 등량 이하로 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 제조방법은 정지형 혼합기를 이용하여 연속식으로 수행할 수 있다. 그런 점에서 본 발명은 또한 상기 제조방법을 사용할 수 있 는 제조장치를 제공한다. 이하, 본 발명의 제조장치에 대하여 설명한다.
본 발명에 이용되는 정지형 혼합기(스타틱 믹서)로는 혼합기 내에 엘레멘트가 설치되어 있는 일반적인 것을 사용할 수 있다. 혼합기의 형상에 특별히 제한은 없으나, 예를 들면 관 형상의 것을 사용할 수 있다. 엘레멘트의 형상/수에 특별히 제한은 없으나, 예를 들면 직사각형의 판을 길이 방향의 중심축을 중심으로 하여 180°정도 비튼 날개 형상 엘레멘트를 이용하여, 비틀린 방향이 서로 다른 2개 이상의 엘레멘트를 설치한 것을 사용할 수 있다.
본 발명의 제 1 정지형 혼합기에서는 과산화수소와 황산이 혼합된 반응에 의해 모노과황산이 생성된다. 여기에서 이용할 수 있는 과산화수소와 황산은 상술한 바와 같다. 과산화수소 및 황산의 공급관은 각각을 제 1 정지형 혼합기에 직접 접속시켜, 과산화수소와 황산을 제 1 정지형 혼합기 내에서 합류시킬 수 있다. 또한, 제 1 정지형 혼합기의 상류에서 과산화수소 및 황산의 공급관을 접속시켜 과산화수소와 황산을 합류시킬 수 있는데, 합류점은 가능한 한 혼합기에 가까운 위치로 하는 것이 바람직하다.
정지형 혼합기에 있어서의 혼합 효율을 높이기 위해서는, 과산화수소를 과산화수소용의 펌프로 가압하고, 동시에 황산을 황산용의 펌프로 가압하고 나서, 가압한 과산화수소와 가압한 황산을 제 1 정지형 혼합기에 공급하는 것이 바람직하다. 제 1 정지형 혼합기 상류의 과산화수소 공급관 및 황산 공급관 각각에는, 한 쪽 원료의 공급관에 다른 원료가 흘러 들어가는 것을 방지하거나, 반응 용액의 역류를 방지하기 위하여 배압 밸브를 장착하는 것이 바람직하다. 배압 밸브의 위치는 가능 한 한 합류점에 가까운 위치로 하는 것이 바람직하다.
제 1 정지형 혼합기 내에서 과산화수소와 황산을 반응시키는데, 제 1 정지형 혼합기에서 과산화수소와 황산이 접촉하고 나서 반응 용액 이송관을 거쳐 제 2 정지형 혼합기에 들어갈 때까지 반응이 완료되도록, 양자의 유량 및 제 1 정지형 혼합기의 용량 및 반응 용액 이송관의 용량을 설정한다. 예를 들면, 45%의 과산화수소와 98%의 황산을 반응 용액으로 하여 1㎥/h의 유량으로 제 1 정지형 혼합기에 도입함으로써 반응을 수행하는 경우, 직사각형의 판을 180도 비튼 형상의 혼합용 엘레멘트를 복수 설치한 내경 15~30㎜, 길이 0.1~1m 정도의 관 형상의 제 1 정지형 혼합기 및 내경 15~30㎜, 길이 20~200m 정도의 반응 용액 이송관을 이용할 수 있다. 반응 몰비 및 반응 온도는 상술한 범위가 바람직하다.
제 1 정지형 혼합기를 나온 반응 용액은 반응 용액 이송관 내에서 냉각되면서 제 2 정지형 혼합기에 송액되고, 제 2 정지형 혼합기 내에서 희석수와 혼합된다. 반응 용액 이송관의 길이는, 희석수와 합류하기 직전에 반응 용액의 온도가 바람직하게는 80℃ 이하가 되도록 결정된다. 희석 전의 반응 용액의 온도가 높으면, 희석시에 모노과황산과 물로부터 과산화수소와 황산을 생성시키기 쉬워져, 제 1 정지형 혼합기로 생성한 모노과황산의 손실이 커진다.
반응 용액 이송관 및 희석수 공급관은 각각 제 2 정지형 혼합기에 직접 접속시켜, 반응 용액과 희석수를 제 2 정지형 혼합기 내에서 합류시킬 수 있다. 또한, 제 2 정지형 혼합기의 상류에서 반응 용액 이송관 및 희석수 공급관을 접속시켜 반응 용액과 희석수를 합류시킬 수도 있는데, 합류점은 가능한 한 혼합기에 가까운 위치로 하는 것이 바람직하다. 이 때, 반응 용액이 제 1 정지형 혼합기에 들어가고 나서 제 2 정지형 혼합기에서 희석수와 접촉할 때까지의 시간이 5분 이내가 되도록, 반응 용액의 유량 및 반응 용액 이송관의 길이를 조절한다. 제 2 정지형 혼합기에서 이용하는 희석수의 양은 상술한 바와 같다. 제 2 정지형 혼합기 상류의 반응 용액 이송관 및 희석수 공급관의 각각에는, 한 쪽 액의 공급관에 다른 쪽 액이 흘러 드는 것을 방지하거나, 희석 용액의 역류를 방지하기 위하여 배압 밸브를 장착하는 것이 바람직하다. 배압 밸브의 위치는 가능한 한 합류점에 가까운 위치로 하는 것이 바람직하다.
제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관 내에서의 반응 용액의 압력 및 희석수의 압력이 제 2 정지형 혼합기의 희석액의 압력과 같거나 그보다 높아지도록, 반응 용액 이송관 및 희석수 공급관에 장착한 배압 밸브의 압력 설정을 결정한다. 또한, 과산화수소 및 황산의 압력이 제 1 정지형 혼합기 내의 반응 용액의 압력과 같거나 그보다 높아지도록, 과산화수소 공급관 및 황산 공급관의 배압 밸브의 압력 설정을 결정함과 동시에, 과산화수소 및 황산용의 펌프의 사양을 결정한다. 일반적으로는, 제 2 정지형 혼합기로 혼합하는 반응 용액과 희석수에서는 희석수가 압도적으로 액량이 크기 때문에, 제 2 정지형 혼합기 내의 희석 용액의 압력은 희석수의 공급 압력과 거의 같아진다. 따라서, 과산화수소 및 황산의 공급 압력은 희석수의 공급 압력과 같거나 그보다 높게 하는 것이 바람직하다.
제 2 정지형 혼합기를 나온 희석 모노과황산액은 예를 들면 배수 처리 설비나 펄프 표백 설비와 같은 모노과황산의 사용 장소에 그대로 송액되어 사용된다. 또한, 사용할 때까지 탱크에 저장할 수도 있다.
본 발명에서는, 제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관은 용기 내의 수중에 설치하고 있다. 즉, 제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관의 외부 표면은 물과 접하고 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 수조 내의 수중에 제 1 정지형 혼합기 및 코일 형상의 반응 용액 이송관을 설치해 둔다. 또한, 정지형 혼합기의 하우징부 및 이송관을 이중관으로 해 두고, 내측의 관과 외측의 관 사이에 물을 존재시켜 두는 것도 본 발명의 바람직한 실시 형태의 하나이다. 제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관 각각의 외부 표면 전체가 물과 접하고 있지 않아도 된다. 제 1 정지형 혼합기의 전부 또는 일부가 수중에 설치되어 있어도 된다. 반응 용액 이송관의 전부 또는 일부가 수중에 설치되어 있어도 된다. 용기 중의 물은 상온의 물이어도 좋고, 냉동기로 냉각한 물이어도 좋다.
또한, 용기 내의 물을 교반하기 위한 교반기 또는 물을 순환시키기 위한 펌프를 설치하는 것도 바람직하다. 용기 내의 물을 교반 내지 순환시키거나, 용기 내에 추가하는 물의 양이나 온도를 조절하기 위하여, 용기 내의 물의 온도를 검출하는 수단을 구비하고 있는 것 또한 바람직하다.
제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관을 용기 내의 수중에 설치해 두는 제 1 목적은, 과산화수소와 황산의 혼합에 의한 발열로 액온이 상승한 반응 용액을 냉각하는 것이다. 따라서, 예를 들면, 용기의 입구에서 공업용 물 등을 공급하고, 용기의 출구로 온배수를 배출할 수 있도록 하는 것을 생각할 수 있다. 또한, 용기 내의 물의 공급량/배출량을 삭감하기 위해서는, 별도 열교환기를 설치하여, 용기 내의 물을 냉각하기 위한 장치를 구비할 필요가 있다.
제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관을 용기 내의 수중에 설치해 두는 제 2 목적은, 제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관 주변의 배관 접속부 등에서 고온, 고농도의 모노과황산이 누출한 경우라도 바로 희석되어 안전화를 도모할 수 있는 것이다. 따라서, 제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관 각각의 외부 표면 전체가 물과 접하고 있는 것이 바람직하다. 같은 이유로, 과산화수소 공급관과 황산 공급관의 합류부나 제 2 정지형 혼합기도 용기 내의 물에 설치해 두는 것이 바람직하다.
본 발명에서는, 용기 내의 물을, 희석수로서 제 2 정지형 혼합기에 공급하기 위한 펌프를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 용기 내의 물과 희석수를 겸용함으로써, 물의 사용량을 절약할 수 있다는, 혹은 용기 내의 물을 냉각하는 장치를 생략할 수 있다는 효과가 있다. 또한, 제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관으로부터 용기 내로 모노과황산이 누출한 경우에도, 누출한 모노과황산은 희석수와 함께 모노과황산의 사용 장소 또는 탱크로 송액되기 때문에, 고농도의 모노과황산을 외부로 유출시키는 일이 없다는 효과도 갖는다. 모노과황산의 누출을 검지하기 위해서는, 용기 내의 수중의 과산화물 또는 산을 검출하는 장치를 구비하고 있는 것이 바람직하다.
용기 내의 물과 희석수를 겸용하는 경우, 용기 내의 물의 양을 검출하는 수단을 구비하고, 검출한 물의 양에 기초하여 용기로의 물의 공급량을 제어하는 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 용기 내의 물의 양을 일정하게 유지하여, 희석 수의 공급량을 조절함으로써, 용기 내로의 물의 유량도 조절할 수 있다.
본 발명의 장치에 있어서, 모노과황산의 생산량을 변동시킬 때에는, 통상 과산화수소, 황산 및 희석수 각각의 공급량을 비례적으로 변동시킨다. 그 때, 용기 내의 물을 희석수로서 이용하지 않는 경우에는, 생성하는 희석 모노과황산액의 온도를 일정하게 유지하기 위해서는, 용기 내의 물의 냉각 효율을 제어할 필요가 있다. 한편, 용기 내의 물을 희석수로서 이용하는 경우에는, 각 액의 유량을 비례적으로 변동시키는 것만으로 희석 후의 모노과황산액의 온도를 거의 일정하게 유지할 수 있다.
과산화수소 공급관과 황산 공급관의 합류부, 제 1 정지형 혼합기 내 및 반응 용액 이송관 내의 반응 원료 또는 반응 용액이 접촉하는 부분의 재질은 불소 수지, 하스텔로이(등록 상표)C 또는 탄탈로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 장치에서는, 제 1 정지형 혼합기를 나온 반응 용액의 온도를 검출하는 수단을 구비하고, 제 1 정지형 혼합기를 나온 반응 용액의 온도에 기초하여 과산화수소 및/또는 황산의 공급을 정지하는 수단을 구비하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 과산화수소가 이상 분해한 경우의 온도 상승이나 제 1 정지형 혼합기 주변에서 반응 용액이 누출한 경우의 온도 저하를 검출하여, 바로 원료의 공급을 차단할 수 있다.
또한, 본 발명의 장치에서는, 제 2 정지형 혼합기를 나온 반응 용액의 온도를 검출하는 수단을 구비하고, 제 2 정지형 혼합기를 나온 반응 용액의 온도에 기초하여 과산화수소 및/또는 황산의 공급을 정지하는 수단을 구비하는 것이 바람직 하다. 이로 인해, 희석수가 정지한 경우의 온도 상승이나 제 2 정지형 혼합기 주변에서 반응 용액이 누출한 경우의 온도 저하를 검출하여, 바로 원료의 공급을 차단할 수 있다.
도 1~3에 따라 본 발명의 모노과황산 연속 제조장치의 구체예에 대하여 각각 설명한다.
도 1에서는, 과산화수소 공급관(1)과 황산 공급관(2)의 합류부의 바로 하류에 제 1 정지형 혼합기(3)가, 제 1 정지형 혼합기(3) 하류의 반응 용액 이송관(4)과 희석수 공급관(5)의 합류부의 바로 하류에 제 2 정지형 혼합기(6)가 구비되고, 제 1 정지형 혼합기(3) 및 반응 용액 이송관(4)은 수조(7) 내에 설치되어 있다. 수조(7)에는 용기 내의 물의 공급관(8) 및 용기 내의 물의 배출관(9)이 접속되어 있다. 용기 내의 물의 배출관(9)은 제 1 정지형 혼합기(3) 및 반응 용액 이송관(4)보다 높은 위치에 설치되어 있어, 수조(7) 내의 물을 오버플로우시킬 수 있도록 되어 있다.
도 2에서는, 과산화수소 공급관(1)과 황산 공급관(2)의 합류부의 바로 하류에 제 1 정지형 혼합기(3)가, 제 1정지형 혼합기(3) 하류의 반응 용액 이송관(4)과 희석수 공급관(5)의 합류부의 바로 하류에 제 2 정지형 혼합기(6)가 구비되고, 제 1 정지형 혼합기(3)의 하우징 및 반응 용액 이송관(4)은 이중관으로 되어 있어, 용기 내의 물의 공급관(8) 및 용기 내의 물의 배출관(9)에 의해 이중관의 내측의 관과 외측의 관 사이에 용기 내의 물을 존재시킬 수 있도록 되어 있다.
도 3에서는 과산화수소 공급관(1)과 황산 공급관(2)의 합류부의 바로 하류에 제 1 정지형 혼합기(3)가, 제 1 정지형 혼합기(3) 하류의 반응 용액 이송관(4)과 희석수 공급관(5)의 합류부의 바로 하류에 제 2 정지형 혼합기(6)가 구비되고, 제 1 정지형 혼합기(3), 반응 용액 공급관(4) 및 제 2 정지형 혼합기(6)는 수조(7) 내에 설치되어 있다.
수조(7)에는 용기 내의 물의 공급관(8) 및 용기 내의 물의 배출관(9)이 접속되고, 용기 내의 물의 배출관(9)의 다른 한 쪽은 희석수 펌프(10)의 흡입구측에 접속되어 있다. 희석수 펌프(10)의 토출구측에서는, 수조(7)와의 사이를 용기 내의 물의 순환관(11)에 의해, 제 2 정지형 혼합기(6) 상류부와의 사이를 희석수 공급관(5)에 의해 각각 접속되어 있다.
희석수 공급관(5)의 도중에 유량 지시 조절계(12)를 설치하여 희석수의 유량을 제어시킨다. 또한, 수조(7) 내의 용기 내의 물의 레벨을 레벨계(13)에 의해 검출하고, 신호를 컨트롤러(14)에 출력하여 용기 내의 물의 공급관(8)의 도중의 밸브(15)를 제어시킨다. 수조(7) 내의 용기 내의 물의 레벨을 어느 범위로 유지함으로써, 희석수 공급량과 용기 내의 물의 공급량은 본질적으로 같아진다.
반응 용액 이송관(4)의 도중에 배치된 온도계(16)에 의해 반응 용액의 온도를 검출하고, 신호를 컨트롤(17)에 출력하여, 반응 용액 온도가 이상한 경우에는 과산화수소 공급계(18) 및 황산 공급계(19)를 정지시킨다. 또한, 제 2 정지형 혼합기(6) 하류의 희석 모노과황산액 이송관(20)의 도중에 설치된 온도계(21)에 의해 희석 모노과황산액의 온도를 검출하고, 신호를 컨트롤러(17)에 출력하여, 희석 모노과황산액 온도가 이상한 경우에는 과산화수소 공급계(18) 및 황산 공급계(19)를 정지시킨다.
본 발명의 장치에는 필요에 따라, 알칼리 수용액을 혼합하기 위한 수단을 더 구비할 수 있다. 구체적으로는, 예를 들면 제 2 정지형 혼합기에 알칼리 수용액을 더 혼합하는 수단, 제 1 정지형 혼합기의 하류인 동시에 제 2 정지형 혼합기의 상류 혹은 제 2 정지형 혼합기의 하류에 제 3 정지형 혼합기를 설치하여 알칼리 수용액을 혼합하는 수단이다. 제 3 정지형 혼합기는 용기 내의 수중에 설치해 두는 것이 바람직하다. 알칼리 수용액을 혼합하기 위한 수단이 알칼리 수용액 공급관이고, 이 공급관에 배압 밸브를 구비하고 있는 것이 바람직하다. 또한, 용기 내의 물을 희석수로서 이용하는 경우에는, 용기 내의 물에 알칼리 수용액을 첨가하는 수단을 구비하는 것이어도 좋다.
(실시예)
다음으로 실시예에 의해 본 발명을 구체적으로 설명한다. 사용 약품의 농도는 중량%로 나타내었다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명을 제한하는 것이 아니다.
모노과황산의 분석 방법은 이하의 방법으로 수행하였다.
1)50㎖의 메스플라스크에 생성 모노과황산 용액 1g을 칭량하고, 순수(純水)로 메스업한다.
2)순수, 4N-황산 10㎖, 얼음을 넣은 코니컬 비커에, 1)을 5㎖ 첨가한다.
3)오르토페난트롤린철 지시약을 몇 방울 첨가한다.
4)1/40N-황산세륨 용액으로 적정한다. 적색에서 청색으로 변화 적정량=a㎖
5)순수, 4N-황산 10㎖, 얼음을 넣은 코니컬 비커에 1)을 5㎖ 첨가한다.
6)요오드화칼륨을 적당량 넣는다.
7)몰리브덴산암모늄 포화 용액을 몇 방울 첨가한다.
8)1/10N-티오황산 용액으로 적정한다. 종점 가까이에서 전분 지시약을 첨가한다. 보라색에서 무색으로 변화 적정량=b㎖
9)약품 농도 계산
모노과황산 농도(%)=5.7309×(b-a/4)×(50/5/시료량)×0.1
과산화수소 농도(%)=1.701×(a/4)×(50/5/시료량)×0.1
(실시예1)
90% 황산 150g(1.5몰)을 500㎖의 코니컬 비커에 샘플링하고, 비커를 얼음물에 침적하였다. 스탤라로 교반하면서 황산에 45% 과산화수소 37.78g(0.5몰)을 15초 동안 첨가하고 양자를 혼합하여, 모노과황산 용액을 합성하였다(최고 도달 온도 92℃). 25℃까지 액온이 저하한 시점(혼합개시 5분 후)에서 20℃의 물 1126.7g(6중량배량)으로 희석한 결과, 희석액 중의 모노과황산 용액 농도는 2.97%였다. 또한, 첨가 개시 1분 후의 용액(미희석) 중의 모노과황산 농도는 21.1%이고, 이 값을 기준으로 희석 후의 모노과황산의 잔존율을 계산하면 98.7%였다.
(실시예 2~4)
모노과황산 용액의 온도가 각각 40℃(혼합 개시 3분 후), 60℃(혼합 개시 2분 후), 80℃(혼합 개시 1분 30초 후)인 시점에서 물로 희석한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
(실시예 5)
비커를 얼음물에 침적하고(최고 도달 온도 82℃), 모노과황산 용액의 온도가 80℃(혼합 개시 30초 후)인 시점에서 물로 희석한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
(비교예 1)
모노과황산 용액의 온도가 90℃(혼합 개시 1분 후)의 시점에서 물로 희석한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
(비교예 2~3)
비커의 냉수로의 침적을 과산화수소의 첨가 후에 수행하고(최고 도달 온도 136℃), 모노과황산 용액의 온도가 각각 110℃(혼합 개시 2분 후), 130℃(혼합 개시 1분 후)인 시점에서 물로 희석한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
(비교예 4)
비커를 -10℃의 냉매에 침적하고(최고 도달 온도 68℃), 모노과황산 용액의 온도가 65℃(혼합 개시 30초 후)인 시점에서 물로 희석한 것 외에는 실시예 1과 동일하게 수행하였다.
Figure 112009017583579-PCT00001
모노과황산 제조는 황산의 수화열 때문에 제조시에 다량의 발열을 수반한다. 그 때문에, 냉각하면서 반응을 수행하였다. 모노과황산 희석 전 온도의 모노과황산 잔존율에 미치는 영향을 표 1에 나타내었다. 그 결과, 희석 전의 모노과황산의 온도가 90℃ 이상에서는 모노과황산 잔존율이 감소하여 과산화수소 농도가 증가하고 있어, 희석시의 생성 모노과황산 용액의 온도는 80℃ 이하가 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 6~8)
실시예 1에 있어서, 냉각수의 온도를 조정함으로써 모노과황산 용액의 온도 저하 속도를 변경하여, 80℃로 저하될 때까지의 시간을 1분, 2.5분, 5분으로 한 것 외에는 동일하게 수행하였다.
(비교예 5~7)
실시예 1에 있어서, 냉각수의 온도를 조정함으로써 모노과황산 용액의 온도 저하 속도를 변경하여, 80℃로 저하될 때까지의 시간을 7분, 10분, 15분으로 한 것 외에는 동일하게 수행하였다.
Figure 112009017583579-PCT00002
모노과황산 용액 제조부터 희석까지의 시간의 영향을 표 2에 나타내었다. 그 결과, 7.5분 이상에서는 모노과황산의 잔존율이 나빠지기 때문에 5분 이하가 바람직하다는 것을 알 수 있었다.
(실시예 9)
98% 황산 150g(1.5몰)을 500㎖의 코니컬 비커에 샘플링하고, 스탤라로 교반하면서 황산에 45% 과산화수소 37.78g(0.5몰)을 첨가하고, 첨가 후 바로 비커를 얼음물에 침적하였다. 모노과황산 용액의 온도는 최고 95℃까지 상승하고, 40℃까지 저하한 시점(혼합개시 3분 후)에서, 20℃의 물 751.1g(4중량배량)으로 희석하였다. 이 액을 40℃의 항온조 중에 0.5h, 12h, 24h, 3일 방치하여 그 안정성을 살펴보았다.
(실시예 10~11)
각각 10중량배, 20중량배의 물로 희석한 것 외에는 실시예 9와 동일하게 수행하였다.
(비교예 8~9)
각각 0중량배, 2중량배의 물로 희석한 것 외에는 실시예 9와 동일하게 수행하였다.
Figure 112009017583579-PCT00003
( ) 내는 보존율%
모노 과황산 용액의 안정성의 결과를 표 3에 나타내었다. 표 3 중, 상단의 값은 상술한 방법으로 산출한 모노과황산의 농도를 나타낸다. 하단의 값은 0시간일 때의 모노과황산의 농도를 100으로 한 경우의 각 시간에서의 모노과황산의 농도로부터 구한 잔존율을 유지율로서 나타낸다. 제조시의 고농도 모노과황산 용액의 안정성은 상당히 나빠 제조 후 바로 사용해야 하지만, 물로 희석함으로써 안정성이 향상하여 장시간의 보존이 가능하게 된다. 희석수량으로는 4중량배 이상이 바람직하다.
(실시예 12~14)
실시예 1에서 사용한 황산 중의 철 농도는 5ppm이고, 철을 각각 5ppm, 10ppm, 15ppm 더 첨가한 황산을 사용한 것 외에는 동일하게 수행하였다. 모노과황산 생성 직후 및 40℃, 24h 방치 후의 모노과황산 농도를 측정하였다.
또한, 철은 황산제1철의 형태로 첨가하였다.
(비교예 10~12)
실시예 1에 있어서, 철을 각각 25ppm, 50ppm, 100ppm 더 첨가한 황산을 사용한 것 외에는 동일하게 수행하였다. 모노과황산 생성 직후 및 40℃, 24h 방치 후의 모노과황산 농도를 측정하였다. 또한, 철은 황산제1철의 형태로 첨가하였다.
Figure 112009017583579-PCT00004
황산 품질로는 Fe의 함유량이 20ppm 이하인 것을 사용함으로써, 모노과황산 생성 직후의 농도 및 24h 후의 농도를 높게 유지할 수 있다.
(실시예 15)
본 실시예에 있어서, 도 3을 참조함으로써 상술한 장치를 이용하여 모노과황산을 연속적으로 제조하였다.
45% 과산화수소 150㎏/h 및 98% 황산 600㎏/h를, 각각 펌프를 작동시켜 과산화수소 공급관(1)과 황산 공급관(2)으로 보냈다. 합류부의 바로 하류에 설치되어 있는 제 1 정지형 혼합기(3)에서 과산화수소와 황산을 혼합함으로써, 과산화수소와 황산을 반응시켰다. 반응은 92℃에서 수행하였다. 제 1 정지형 혼합기로는 (주)노리타케 컴퍼니 리미티드제 스타틱 믹서 N60형(하우징 재질: 하스텔로이C-22, 엘레멘트 재질:PTFE)을 이용하고, 혼합기의 표면 전체가 물에 접촉하도록 혼합기를 수중에 설치하였다. 제 1 정지형 혼합기를 나온 반응 용액을, 제 1 정지형 혼합기(3) 하류에 접속되어 있는 내경 17㎜, 길이 100m의 반응 용액 이송관(4)을 통과시켜, 제 2 정지형 혼합기에 유입하기 직전의 반응 용액의 온도를 40℃로 저하시켰다. 반응 용액이 제 1 정지형 혼합기를 나오고부터 제 2 정지형 혼합기에 도달하기까지의 시간은 3분이었다. 반응 용액 이송관(4)은 그 하류측에서 제 2 정지형 혼합기와 접속되어 있으며, 반응 용액 이송관(4) 및 제 2 정지형 혼합기는 수중에 설치하였다. 희석수 공급관(5)으로부터 7580㎏/h의 유량으로 반응 용액의 10배량에 상당하는 양의 물을 공급하고, 제 2 정지형 혼합기에서 반응 용액과 희석수를 혼합함으로써 모노과황산을 제조하였다(과산화수소 기준 수율 70%). 얻어진 모노과황산을 40℃의 실시예 9에서 기술한 것과 같은 조건으로 방치하고 그 안정성을 평가한 결과, 실시예 9와 동등한 유지율을 얻을 수 있었다.
본 발명은 고수율이고 안정성이 우수한 모노과황산의 제조방법 및 모노과황산을 연속적으로 제조하기 위한 장치로서, 제조한 모노과황산은 배수 처리나 제지용 화학 펄프의 표백 처리 등에 이용된다.

Claims (26)

  1. 35중량% 이상의 과산화수소와 70중량% 이상의 황산을 혼합하여 90℃ 이상에서 반응시키고, 혼합 개시 후 5분 이내에 반응 용액을 80℃ 이하까지 냉각하고, 이어서 반응 용액을 4중량배 이상의 물로 희석하는 것을 특징으로 하는 안정성이 높은 모노과황산 용액의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    반응 용액을 40℃ 이상, 80℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    반응 용액을 4중량배 이상, 10중량배 이하의 물로 희석하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    철의 함유량이 20ppm 이하인 황산을 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    반응 용액을 80℃ 이하까지 냉각한 이후에, 알칼리 수용액을 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 35중량% 이상의 과산화수소와 70중량% 이상의 황산을 혼합하여 80℃를 넘는 온도에서 반응시키고, 혼합 개시 후 5분 이내에 반응 용액을 80℃ 이하까지 냉각하고, 이어서 반응 용액을 4중량배 이상의 물로 희석하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 용액의 제조 방법.
  7. 모노과황산 연속 제조 장치에 있어서, 과산화수소 및 황산을 혼합하여 반응시키는 제 1 정지형 혼합기와, 제 1 정지형 혼합기에서 얻어진 반응 용액 및 희석수를 혼합하는 제 2 정지형 혼합기와, 제 1 정지형 혼합기로부터 제 2 정지형 혼합기로의 반응 용액 이송관을 구비하고, 제 1 정지형 혼합기 및 반응 용액 이송관을 용기 내의 수중에 설치하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    제 1 정지형 혼합기 상류에 과산화수소 공급관 및 황산 공급관이 설치되어 있고, 상기 과산화수소 공급관 및 상기 황산 공급관의 각각에 배압 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    제 2 정지형 혼합기 상류에 반응 용액 이송관 및 희석수 공급관이 설치되어 있고, 상기 반응 용액 이송관 및 상기 희석수 공급관의 각각에 배압 밸브를 구비하 는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    제 2 정지형 혼합기가 수중에 성치되어 있는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    용기 내의 물을 희석수로서 제 2 정지형 혼합기에 공급하기 위한 펌프를 구비하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  12. 제 7항에 있어서,
    용기 내의 물의 양을 검출하는 수단을 구비하고, 검출한 물의 양에 기초하여 용기로의 물의 공급량을 제어하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  13. 제 7항에 있어서,
    용기 내의 수중의 과산화물 또는 산을 검출하는 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  14. 제 7항에 있어서,
    제 1 정지형 혼합기를 나온 반응 용액의 온도를 검출하는 수단을 구비하고, 제 1 정지형 혼합기를 나온 반응 용액의 온도에 기초하여 과산화수소의 공급, 황산의 공급 또는 과산화수소 및 황산의 공급을 정지하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  15. 제 7항에 있어서,
    제 2 정지형 혼합기를 나온 반응 용액의 온도를 검출하는 수단을 구비하고, 제 2 정지형 혼합기를 나온 반응 용액의 온도에 기초하여 과산화수소의 공급, 황산의 공급 또는 과산화수소 및 황산의 공급을 정지하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  16. 제 7항에 있어서,
    제 2 정지형 혼합기에서, 알칼리 수용액을 더 혼합하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  17. 제 7항에 있어서,
    제 1 정지형 혼합기의 하류이면서 제 2 정지형 혼합기의 상류에, 반응 용액 및 알칼리 수용액을 혼합하는 제 3 정지형 혼합기를 구비하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  18. 제 7항에 있어서,
    제 2 정지형 혼합기의 하류에, 희석 반응 용액 및 알칼리 수용액을 혼합하는 제 3 정지형 혼합기를 구비하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  19. 제 16항 내지 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    알칼리 수용액 공급관에 배압 밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  20. 제 17항 또는 18항에 있어서,
    제 3 정지형 혼합기를 수중에 설치하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  21. 제 11항에 있어서,
    용기 내의 물에 알칼리 수용액을 첨가하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 모노과황산 연속 제조장치.
  22. 제 7항에 기재된 모노과황산 연속 제조장치를 이용하여, 35중량% 이상의 과산화수소와 70중량% 이상의 황산을 혼합하여 80℃를 넘는 온도에서 반응시키고, 혼합 개시 후 5분 이내에 반응 용액을 80℃ 이하까지 냉각하고, 이어서 반응 용액을 4중량배 이상의 물로 희석하는 것을 특징으로 하는 모노과황산 용액의 연속 제조방 법.
  23. 제 22항에 있어서,
    반응 용액을 40℃ 이상, 80℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  24. 제 22항에 있어서,
    반응 용액을 4중량배 이상, 10중량배 이하의 물로 희석하는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제 22항에 있어서,
    철의 함유량이 20ppm 이하인 황산을 이용하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  26. 제 22항에 있어서,
    반응 용액을 80℃ 이하까지 냉각한 이후에, 알칼리 수용액을 첨가하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
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