KR20190105590A

KR20190105590A - 화학 생산으로부터 염산의 사용을 유연하게 제어하는 방법

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Publication number: KR20190105590A
Application number: KR1020197020805A
Authority: KR
Inventors: 안드레아스 불란; 요한 레슈너; 라이너 베버; 위르겐 헥케; 볼프강 커른; 마르틴 라이프니츠; 베른트 헨니그
Original assignee: 코베스트로 도이칠란트 아게
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2018-01-17
Publication date: 2019-09-17
Also published as: US11040878B2; EP3571157A1; CN110198914A; JP2020506859A; WO2018134239A1; EP3351505A1; US20190375635A1

Abstract

본 발명은 연속 화학 생산 공정(A)으로부터 수득된, 특히 적어도 1 ㎥/h의 체적 유량에서 적어도 10 중량%의 HCl 농도를 갖는 염산의 사용을 유연하게 제어하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법에서, 정제된 염산(54)은 염산 저장소(E)로부터, 임의적으로, 염산에 대한 인취 지점인, 수송 스테이션(H), HCl 전기분해 스테이션(F) 및 클로르알칼리 전기분해 스테이션(L)으로, 또는 중화 스테이션(G)으로 공급되고, 여기서 상기 인취 지점(H, F, L) 중 하나 이상이 이용가능하지 않거나 또는 인취 지점(H, F, L)에서 병목현상이 있는 경우, 염산(54)은 중화 스테이션(G)으로 공급되고 농축 알칼리 용액(55), 특히 농축 수산화나트륨 용액으로 중화되고, 생성된 염 용액(56)은 클로르알칼리 공정 스테이션(L) 또는 처분 스테이션(M)으로 공급된다.

Description

화학 생산으로부터 염산의 사용을 유연하게 제어하는 방법

본 발명은 산업적 규모의 화학 생산으로부터 염산의 사용을 유연하게 제어하는 방법 및 또한 이 목적을 위한 설비에 관한 것이다.

본 발명은, 예를 들어 중합체 또는 중합체 전구체의 생산에서 반응 부산물로서 형성된 염산의 중화에 대해 그 자체가 공지된 산업 공정으로부터 진행된다.

염소가 매개물로서 사용되는 화학 제품의 생산에서, 예를 들어 EP 289 840 B1에 기술된 바와 같은 이소시아네이트 또는 EP 2371806A에 기술된 바와 같은 폴리카르보네이트의 생산에서, 염화수소가 형성되고 이것은 생태학적 및 경제적인 이유 둘 다로 추가 가공되어야 한다. 이 목적을 위해 몇몇 방법이 기술되었다. 특히, 전기분해에 의한, 예를 들어 HCl 격막 전기분해, HCl ODC 전기분해 또는 디콘(Deacon) 공정으로 공지된, 산소를 사용한 촉매적 기체-상 산화에 의한 리사이클링이, 염화수소 또는 염산으로부터 염소를 회수하는 공지된 방법이다.

염화수소를 추가 가공하기 위해서는, 이를 정제하고 염산을 생성하도록 아마 물에 흡수시켜야 한다.

염화수소의 정제는, 예를 들어 US 6719957에 기술된 바와 같이, 액화 및 증류에 의해 수행될 수 있다. 응축된 유기 불순물은 이러한 방식으로 제거될 수 있다. EP 1743882 B1은 또한 활성탄 위에서의 염화수소의 정제를 기술하였지만, 다른 흡착제도 또한 가능하다.

염화수소의 추가 가공은 물에 흡수시켜 염산을 제공하고 이것을 저장, 여과 및 이어서 리사이클링하여 격막을 사용한 염산 전기분해에 의해 염소 및 수소를 제공함으로써 수행된다 (Hydrochloric Acid Electrolysis (2012), ThyssenKrupp Uhde GmbH, page 17: http://www.thyssenkrupplectrolysis.com/fileadmin/documents/brochures/Hydrochloric_Acid_Electrolysis.pdf).

염산을 형성하기 위한 염화수소의 흡수는, 예를 들어 문헌 (Handbook of Chlor-Alkali Technology (2005), page 1364)에 기술된 바와 같이 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다.

염산의 정제는 다양한 방법에 의해 수행될 수 있다. 한 가지 방법은 염산이 증기에 의해 스트리핑된 것인 정제이다 (Ullmann Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. 18, 2002, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, Hydrochloric Acid, p 191 ff., EP 1743882 B1, 특히 청구항 1).

EP 1743882 B1은 또한 무기 불순물이 킬레이트 이온 교환체에 의해 제거되는 것을 서술한다.

이어서 정제된 염산은 리사이클링, 즉 격막을 사용하거나 또는 가스 확산 전극을 사용한 염산 전기분해에서, 화학 공정으로 재순환되는 염소의 형성으로 전달될 수 있다.

반면에, 염화수소가 이미 화학 생산 공정으로부터 분리된 경우, 이는 디콘 공정에서 기체-상 산화를 겪고 산소에 의해 염소 및 물로 전환될 수 있다. 염화수소에 대한 이러한 인취 지점은 디콘 공정이 현장 또는 근처 부근에서 이용가능하고 염화수소가 화학 공정으로부터 수득된 경우에만 활용될 수 있다.

그러나, 디콘 공정에서의 전환이 완전하지 않아, 미반응 염화수소는 반응 생성물 염소로부터 형성된 물과 함께 분리되어야 한다. 여기서 형성된 염산은 마찬가지로 적합한 후처리 또는 사용으로 전달되어야 한다. 디콘 공정은 매우 경제적인, 대안적 리사이클링 공정이다.

그러나, 선행 기술은 화학 생산 공정과 관련된 인취 지점이 단시간 동안 이용가능하지 않은 경우에 산업량의 염산 또는 염화수소가 어떻게 취급될 수 있는지 기술하지 않는다. 1 ㎥/h 초과의 염화수소 또는 염산의 큰 체적 스트림이 산업 공정에서 형성되고 이들은 리사이클링, 판매, 즉 추가 적합한 사용으로 전달되거나, 또는 처분되어야 한다. 저장 용량을 매우 크게 제조하지 않기 때문에 비교적 다량의 염산의 저장은 제한된 시간 동안만 가능하다. 따라서, 이소시아네이트 설비로부터 1일 염산 생산량을 저장하기 위해서는 750 ㎥의 염산 (30 중량% 농도)의 저장 용량이 필요하며, 예를 들어 톨릴렌 디이소시아네이트 생산 (TDI)은 100,000 t/a의 예시 용량을 갖는다. 저장 용량의 자본 비용 및 또한 이와 관련된 증가된 유지보수 요건은 대규모 생산의 경제성을 상당히 손상시킨다. 이것은 염산의 높은 부식성 특성이 저장 용기에 값비싼 건설 재료 및 높은 유지보수 지출을 필요로 하기 때문이다.

염산에 대한 판매/사용 기회의 감소, 제한된 저장 용량 및 제한된 리사이클링 용량으로 인해, 염화수소가 형성되는 화학 공정은, 이러한 공정에서 형성된 염산의 양을 더 이상 처분할 수 없기 때문에 중단되어야 할 수도 있다. 이것은 엄청난 경제적 손실을 초래한다.

또한, 화학 생산 시설은 역사적으로 빈번하게 성장해 왔으며, 즉 이소시아네이트 생산과 같은 화학 생산 또는 전기분해의 용량 및 또한 염산에 대한 저장소는 서로 완전히 일치하지 않는다.

저장 시설로부터, 염산의 일부분은 대안적으로 또한 다른 화학 공정에도 이용될 수 있고 일반적으로는 철도 탱크 차, 선박 또는 도로 수송 차량에 의해 추가 사용 장소로 수송된다. 여기서 염산은 염산이 형성되는 실행중인 화학 생산으로부터 얻고 수송 스테이션을 거쳐 저장 시설로 보내진다. 여기서, 수송 스테이션에 의해 취급될 수 있는 것보다 많은 양의 염산이 저장 또는 리사이클링되어야 하는 위기 상황이 발생할 수 있다.

이것은, 예를 들어, 중량 적재물 차량에 대한 이동 금지가 있는 휴일의 경우에 및 또한 선박 수송을 위한 심층수가 높거나 또는 철도 탱크 차 또는 도로 수송 차량의 이용가능성이 부족한 경우에 있을 수 있다. 리사이클링 공정에서의 고장은 또한 극적 과량의 염산을 초래할 수 있어, 이것은 궁극적으로 실행중인 화학 생산을 중단해야 하게 만든다.

상기 언급된 바와 같이, 저장 탱크의 치수를 더 크게 하는 조치는, 이러한 기술적 문제에 대한 경제적인 대안적 해결책을 제시하지 못한다. 저장 시설의 치수에 따라, 이들은 너무 많이 크거나 또는 너무 작게 제조될 수 있다. 큰 저장 용량이 설치되고 인취 병목현상으로 인해 완전히 채워진 경우, 여기서는 제한된 흡수 용량만 또한 있기 때문에 저장된 염산은 또한 후속 시간 기간 내에 시장에 판매될 수 없다.

전술한 리사이클링 공정의 더 큰 용량을 설치하는 것은 마찬가지로 기술적으로 그리고 경제적으로 바람직하지 않은 절차이다.

따라서, 부산물로서 염화수소 또는 염산을 생산하는 화학 공정의 생산은 형성된 염산의 양을 줄이기 위해 속도를 늦추거나 또는 중단되어야 할 것이다. 이것은 화학 공정을 결국 덜 경제적으로 만들 것이고 감소된 생산은 화학 제품의 판매량의 손실 및 판매 및 이익의 손실로 이어질 것이다. 또한, 많은 연속적으로 운영되는 생산 공정은 항상 손상없이 완벽하게 정지될 수 없다. 따라서, 사양을 벗어난 제품 배치 및 또한 설비 구성요소에 대한 증가된 마모가 일어난다. 또한, 대부분의 연속 생산 공정은 감소된 부하에서 작동될 수 없는데 펌프, 열 교환기, 반응기 체적과 같은 설비 구성요소가 이를 위해 설계되지 않았기 때문이다.

또한, 염산의 판매는 단시간 동안만 다량의 염산의 판매를 완전히 보장하는 매우 불안정한 시장을 기반으로 한다. 상응하는 양의 화학 제품의 생산을 확보하기 위해 상응하는 양의 염산을 시장에 내놓는 것은 물류적 도전이다 .

본 발명의 목적은 부산물로서 염화수소 또는 염산을 생산하는 화학 생산 공정의 셧다운 또는 속도 늦춤을 피한 유연한 염산 관리 시스템을 확립하는 것이다.

수득된 염화수소 또는 염산은 바람직하게는 정제 후에 판매된다. 염산은 화학 산업에서 무기 산으로서 매우 중요하다. 염산은, 예를 들어 광석 및 인광석의 후처리에 사용된다. 이는 석유 및 천연 가스 공급원의 산 처리 및 산세, 에칭 및 납땜을 위한 금속 처리에 사용된다. 식품 첨가제로서, 염산은 명칭 E 507을 갖는다. 염산이 더 이상이 판매될 수 없거나 그것이 형성된 현장에서 이송될 수 없는 경우, 저장 용량은 빨리 소진된다. 판매가 재개되지 않은 경우, 대안적 리사이클링 공정이 조기 시점에 사용되어야 한다. 이들은 HCl 격막 전기분해, HCl ODC 전기분해 또는 디콘 공정에 의한 기체-상 산화를 포함한다.

염산을 더 이상 저장할 수 없고 더 이상 시장에 보낼 수 없고 HCl 리사이클링 공정, 예컨대 기체-상 산화, 염산 전기분해, 예컨대 HCl 격막 전기분해 또는 HCl ODC 전기분해가 최대 부하에서 작동하고 있거나 또는 이용불가능하고 염산이 또한 더 이상 클로르알칼리 전기분해에서 흡수될 수 없는 경우, 유일한 남은 경로는 염산을 중화시키는 것이다. 염산의 큰 체적 스트림이 존재하므로, 중화는 기술적 도전을 제시하고, 특히 다음과 같이 수행될 수 있다.

중화의 화학적 원리는 문헌에 포괄적으로 기술되어 있다. 아레니우스(Arrhenius) 개념 (1887) 및 브뢴스테드-로우리(Bronsted-Lowry)에 의한 개념의 확장 (1923)에 따르면, 중화는 산과 염기 사이의 반응이다. 여기서, 산은 수용액에서 해리되어 히드로늄 이온 또는 옥소늄 이온 (H₃O⁺)을 형성하면서 양성자를 방출할 수 있는 물질로서 정의된다. 반대로, 염기는 수용액에서의 해리 시 수산화 이온 (OH^-)을 형성하고 양성자를 차지할 수 있는 물질이다 (cf. MORTIMER, Charles E.; MUELLER, Ulrich: Chemie - Das Basiswissen der Chemie. 8^th edition, 2001, p. 234 and 282).

기술된 맥락에서, pH를 나타내기 위한 그래프를 결정하는 적정의 불연속 방법은 실험실 작업으로 알려져 있다. 여기서, 매우 소량의 염기를 정해진 양의 산에 적가하고 지시약을 사용하여 pH를 결정한다 (cf. MORTIMER, Charles E.; MUELLER, Ulrich: Chemie - Das Basiswissen der Chemie. 8^th edition, 2001, p. 311 f.).

WO2008083997A1은 디페닐메탄디아민 (MDA)의 생산 후에 염산을 함유한 반응 혼합물을 중화시키는 연속 방법을 개시하였으며, 여기서 암모니아를 사용하여 산의 중화를 수행하고 반응 혼합물의 수성 상 및 유기 상으로의 분리를 후속적으로 수행한다. 여기서, 알칼리 토금속의 산화물 또는 수산화물에 의한 수성 상으로부터의 암모니아의 분리가 추가 공정 단계에서 가능하다. 본 발명의 방법과의 중요한 차이로서, WO2008083997A1의 공정에서는 MDA 반응 후에 약염기 암모니아 (pH = 9.4)를 중화제로서 산성 반응 혼합물에 첨가하고, 중화 반응 후에, 수성 상으로부터의 유기 상의 분리를 수행하여 2개의 상을 개별적으로 후처리하거나 또는 석회유와의 반응 및 후속 증류에 의해 사용된 암모니아의 양의 일부분을 회수한다는 것을 말할 수 있다.

예를 들어, 산성 혼합 폐수로서 바람직하게 수득되는 공동 또는 공정 공학 폐수의 처리에, 산업적 규모의 중화의 추가 공정 공학 사용이 있다. 정제된 폐수의 주요 배출구로의 도입 전에, pH-중성 상태 (pH 7)가 요구되고, 컴퓨터와 예비 정화 사이에 강한 산 및 염기 (통상 황산 및 수산화나트륨 또는 대안적으로는 석회유)의 첨가에 의해 달성된다. 또한, 이러한 물질의 첨가는 금속 수산화물의 형성에 의해 금속 이온을 침전시키는 역할을 한다. 이러한 절차는 또한 중화 침전으로 지칭되고 일반적으로는 연속 처리 설비에서 수행한다. 여기서, 10 ㎥/h의 평균 처리량에서 15분의 평균 체류 시간이 요구되고 저속-실행 혼합 장치를 사용하여 혼합이 이루어진다. 그러나, 여기서는 싱크 공정에 의한 금속 수산화물의 분리에 중점을 두어, 하류 분리 공정이 필요하다 (cf. HARTINGER, Ludwig: Handbuch der Abwasser- und Recyclingtechnik. 2^nd edition, 1991, p. 294 ff.).

공정 설계 및 조절 기술의 원리는 문헌에서 찾을 수 있다 (cf. LIPTAK, Bela G.: Instrument Engineers Handbook. 4^th edition, 2005, p. 2044 ff.). 그러나, 구체적 목적에 대하여 여기서는 아무것도 읽을 수 없다.

공지된 기술 적용 중 어떤 것도 강염기 수산화나트륨에 의한 강산 염산의 중화에 그리고 대량 (특히 적어도 1 ㎥/h의 염산의 체적 유량)에서, 특히 가변 염산 투입 농도 및 가변 염산 투입 스트림에서 pH를 세팅하는 것과 관련된 그리고 또한, 특히, 연속 및 완전 자동화 모드의 작동에서 반응열의 제거에 대한 결과적인 공정 및 계측 도전에 중점을 두고 있지 않다.

본 발명은 연속 화학 생산 공정으로부터 수득된, 적어도 10 중량%의 HCl 농도를 갖고, 특히 적어도 1 ㎥/h의 체적 유량을 갖는 염산의 사용을 유연하게 제어하는 방법으로서, 정제된 염산은, 염산 저장소로부터, 임의적으로, 염산에 대한 인취 지점인, 수송 스테이션, HCl 전기분해 스테이션 또는 클로르알칼리 전기분해 스테이션, 또는 중화 스테이션으로 공급되며, 여기서 전술한 인취 지점 중 하나 이상의 고장 시 또는 인취 지점에서의 인취 병목현상의 경우에, 염산은 중화 스테이션으로 공급되고 농축 알칼리 금속 수산화물, 특히 농축 수산화나트륨으로 중화되고, 형성된 염 용액은 임의적으로 클로르알칼리 전기분해 스테이션 또는 처분 스테이션으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

상기 방법의 원리는 도 5의 개요의 도움을 받아 하기에 예로서 설명될 것이다.

화학 생산(A)에서, 염화수소 가스가 형성되고 먼저 HCl 정제(B)로 공급되거나 또는 HCl 흡수(C)에서 물과 직접 반응하여 염산(44)을 형성한다. 정제(B)로부터의 염화수소(42, 43)는 HCl 흡수(C) 또는 HCl 기체-상 산화(K)로 공급될 수 있다.

HCl 가스 정제(B)는 바람직하게는 저온 및/또는 고압에서 염화수소를 응축시킨 다음에 증류에 의해 정제함으로써 수행될 수 있거나, 또는 정제는 불순물을 동결시킴으로써 수행된다. 수득된 정제된 HCl 분획은 후속적으로 활성탄 위에서 추가 정제될 수 있다.

물 중의 염화수소의 HCl 흡수가 흡수 유닛(C)에서 수행되는 경우, 방출된 에너지는 흡수 유닛(C) 내에서 증기를 발생시키고 이 증기를 사용하여 염산으로부터 불순물을 제거하는데 활용될 수 있다. 또한, 증기는 불순물을 스트리핑하기 위해 유닛으로 공급될 수 있다. 바람직하게는 30 중량%의 HCl 함량을 갖는 염산(44)은 흡수 유닛으로부터 취출된다.

흡수(C)는 바람직하게는 하나의 장치에서만 수행한다. 대안으로서, 선행 기술에 기재된 바와 같은 다른 흡수 방법을 또한 사용할 수 있다. 이 목적을 위해, 예를 들어, 증기를 칼럼의 바닥에서 공급한다. 흡수시키고자 하는 염화수소를 칼럼의 중간 부분에 도입하고 흡수 용액, 염산의 1-25 중량%, 바람직하게는 15-25 중량%의 농도를 갖는 염산(48)을 상단에서 칼럼에 공급한다. 도입된 염산(48)은 그 전체가 또는 부분적으로, 예를 들어 격막 공정 또는 HCl ODC 공정에 의한 HCl 전기분해 (F)로부터 얻은 저-농도 염산에서 비롯될 수 있다. 흡수 공정은, 특히, 단열적으로 수행된다. 흡수(C)의 흡수 칼럼의 상부 부분에서, 불순물, 예컨대 용매 또는 유기 불순물 또는, 화학 공정이 이소시아네이트 생산인 경우, 또한 포스겐의 잔류물이 취출될 수 있다. 26-36 중량% 농도 염산(44), 바람직하게는 30 중량% 농도 염산이, 칼럼으로부터 취출되고 임의적으로 염산 정제(D)로 전달된다.

수득된 염산(44)은, 예를 들어 염산 정제(D)에서 활성탄을 사용하여 정제될 수 있다. 증류, 증기에 의한 스트리핑, 다른 흡수제에 의한 추출 또는 처리와 같은 대안적 정제 방법도 마찬가지로 가능하다. 예를 들어 전기분해, 염산 전기분해 및 NaCl 전기분해 둘 다에서 추가 사용하기 위한 유기 불순물의 함량은 100 mg/kg 미만, 바람직하게는 10 mg/kg 미만의 TOC (총 유기 탄소) 함량으로서 측정되어야 한다. 염산은 일반적으로 또한 염산의 다른 사용을 위해 정제된 형태로 존재해야 한다.

정제(D)로부터 수득된 염산은 저장 시설(E)로 공급할 수 있다. 염산 저장 시설(E)은 분배 지점으로서 기능할 수 있지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 마찬가지로 인취 지점인 염산 전기분해(F), NaCl 전기분해(L) 또는 현장에서의 다른 염산 소비자 (제시되지 않음)가 염산을 직접 취하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 저장 시설(E) 형태의 버퍼가 바람직하게 그 사이에 위치한다.

염산에 대한 인취 지점 중 하나는, 예를 들어 염산 전기분해(F)이다. 염산 전기분해(F)는 선행 기술에 기재된 바와 같이 격막 공정 또는 염산 ODC 공정에 의해 수행될 수 있다. 설치된 전기분해 용량이 흡수된 염산의 양을 결정한다. 전기분해에 의해 리사이클링되어 염소(58) 및 임의적으로 수소(59)를 형성할 수 없는 염산은 저장 시설(E)에 저장되어야 한다. 염산 전기분해에서 비롯된 염소(58) 및 임의적으로 수소(59)는 그 전체가 또는 부분적으로 다시 생산 공정(A)으로 공급된다. 염산 전기분해(F)로부터의 감손된 염산(48)은 상기 기술된 바와 같이, HCl 흡수 유닛(C)으로 다시 공급되고 반응한다.

신규한 방법에 사용될 수 있는 화학 생산 공정은, 특히 유기 화합물의 염소화를 위한 생산 공정 (예를 들어 염화비닐의 생산), 포스겐 생산 및 포스겐화, 예를 들어 이소시아네이트, 특히 바람직하게는 메틸렌 디이소시아네이트 (MDI), 톨릴렌 디이소시아네이트 (TDI)의 생산 공정, 또는 폴리카르보네이트 (PC)의 생산 공정 또는 염소-함유 폐기물의 소각 공정이다.

그러나, 신규한 방법은 원칙적으로 산업적 대량의 염화수소 또는 염산이 부산물로서 형성되는 화학 생산의 모든 경우에 사용될 수 있다.

따라서 바람직한 공정은 염산이 HCl 전기분해 스테이션에서 염소로 전환되고, 염소가 화학 생산 공정으로 리사이클링되고 거기에 화학적으로 반응하는 것을 특징으로 한다.

저장 시설(E)로부터 염산에 대한 추가 인취 지점은 NaCl 전기분해(L) (스트림(54c)) 또는 그 밖의 중화(G) (스트림(54)) 또는 수송 스테이션(H) (스트림(54b))일 수 있다.

예를 들어 이소시아네이트의 대규모 화학 생산의 용량은 일반적으로는 설비당 50,000 t/a 초과이며, 한 현장에서 400,000 t/a 이하의 설비 용량이 매우 정상적이다. 4 t/h 초과의 염화수소 스트림이 여기서 생산된다. 클로르알칼리 전기분해(L)가 현장에 존재하는 경우, 염수를 산성화시키거나 또는 차아염소산나트륨을 분해하기 위해 정제된 염산의 서브스트림이 사용될 수 있다. 그러나, 이 사용량은 적다. 따라서, 400,000 t/a의 염소의 용량을 갖는 클로르알칼리 전기분해는 약 0.9 t/h 내지 1.4 t/h의 100% HCl의 염산 요구량을 갖는다. 100,000 t/a의 TDI의 용량을 갖는 톨릴렌 디이소시아네이트 (TDI) 설비의 경우에, 약 231 t/h의 100% HCl이 형성되어, 전해질의 산성화를 위한 클로르알칼리 전기분해에서 약 0.5%의 양의 HCl만 사용될 수 있다.

염산이 NaCl 전기분해에 사용된 경우, 이것은 또한 거기서 염소로 리사이클링되어 생산 공정(A)으로 재순환될 수 있다. 이러한 방식으로, 가치 회로의 재료는 항상 더 폐쇄되고, 그 결과로 생산 공정(A)은 더 낮은 배출량으로 생산할 수 있다.

따라서 알칼리 금속 염화물 용액을 산성화시키기 위해 중화(G)로부터 임의적으로 수득된, 알칼리 금속 염화물, 특히 염화나트륨, 및 중화되지 않은 염산이 클로르알칼리 전기분해 스테이션(L)에서 염소로 전환되고, 염소가 화학 생산 공정(A)으로 리사이클링되고 거기서 화학적으로 반응하는 것을 특징으로 하는 신규한 공정의 변형이 또한 바람직하다.

정제된 염산은 바람직하게는 판매를 위해 수송 스테이션(H)을 통해 보내지거나 또는 NaCl 전기분해(L) 또는 임의적으로 또한 현장의 다른 염산 사용자 (제시되지 않음)에게 공급된다. 추가 리사이클링 방법은 염산 전기분해(F) 및 디콘 공정(K)이다.

염산은 저장 시설(E)로부터 취해 다양한 적용에서 사용될 수 있다. 따라서, 염산은, 예를 들어 격막 공정 또는 HCl ODC 공정에 의한 염산 전기분해(F)에서 염소와 수소 및 염소와 물로 전환될 수 있다. 전기분해(F)의 용량이 제한된 경우, 정제된 염산의 일부분은 염산 저장 시설로부터 수송 스테이션(H)으로 운반되어야 한다. 여기서, 도로 수송 차량(43), 철도 탱크 차(44) 또는 선박(45) 상에 적재될 수 있다. 저장 시설로부터의 염산에 대한 추가 가능한 목적지는 클로르알칼리 전기분해(L)에서의 사용일 것이다. 전술한 출력 경로가 더 이상 이용가능하지 않거나 또는 이들의 용량이 소진된 경우, 저장 시설(E)로부터의 염산은, 본 발명의 한 바람직한 실시양태에 따르면, 중화 스테이션(G)으로 공급되어 여기서 염산은 수산화나트륨과 반응하여, 바람직하게는 포화, 염화나트륨 용액을 제공한다. 이 염화나트륨 용액(56)은 바람직하게는 클로르알칼리 전기분해(L)에서 재사용되거나 또는 스트림(56a)으로서 처분 스테이션(M)을 통해 처분되어야 한다.

정제 스테이션(B)에서 정제되었던 염화수소(43)의 서브스트림 또는 심지어 전체 스트림은 산소를 사용하는 촉매적 산화, 즉 디콘 공정(K)에 의한 HCl 기체-상 산화로 공급될 수 있다. 이는 염소(58a)를 형성하고, 미반응 염화수소로부터, 20-36% 농도 염산(49), 바람직하게는 30% 농도 염산을 형성한다.

HCl 기체-상 산화(K)로부터의 염소(58a)의 일부 또는 전부는 다시 화학 생산(A)으로 공급된다. 염산(49)은, 그의 양에 따라, 염산 정제(D)로 또는 직접 염산 저장 시설(E) 및 필요한 경우에 중화(G) 및/또는 NaCl 전기분해(L) 및/또는 HCl 전기분해(F) 및/또는 수송 스테이션(H)으로 공급될 수 있다.

HCl 기체-상 산화(K)와 다양한 염산 사용, 특히 염산 전기분해(F)의 추가 활용과의 연결은, HCl 기체-상 산화(K)의 매우 효율적인 변형을 나타낸다. HCl 가스가 HCl 기체-상 산화에서 수득된 염산으로부터 매우 높은 경비로만 수득될 수 있기 때문에 이러한 연결은 특히 효율적이고, 따라서 이러한 염산의 목적 있는 활용이 바람직하게 된다.

다단계, 특히 3-단계 중화 공정은 신규한 방법의 중화 스테이션(G)에서 바람직하게 사용된다.

신규한 방법에 바람직한 다단계 중화의 유형은 이하의 섹션에서 설명할 것이다.

본 발명의 구체적 목적은 목표 공정 파라미터 pH 및 온도를 고수하면서 수산화나트륨을 사용한 연속 작동 및 완전 자동화 중화 공정에서 염산의 투입 농도 및 양에 대한 가변적 작동 요구량에 산업적 규모로 대응할 수 있는, 대량의 화학 생산으로부터의 염산의 사용을 유연하게 제어하는 연속 중화 방법을 제공하는 것이다. 여기서, 특정한 목적은 수용액 중의 히드로늄 이온의 농도에 대수 의존성을 갖는 pH를 조절하는 것이다. 특히, 추가의 특정한 기술적 목적은 중화보다 선행하는 방법 단계에서 공정-관련 압력 변동 및 특정한 공차 윈도우에서 이에 따른 관련 질량 유량 변동을 자동으로 균등화하는 것이다.

특정한 목적은 알칼리 금속 수산화물을 사용한 적어도 1 ㎥/h의 체적 유량을 갖는 염산의 중화가 pH의 개략 세팅, 미세 세팅 및 최종 세팅을 포함하고 각 경우에 단계마다 반응 혼합물의 냉각된, 재순환된 서브스트림을 포함하며, 이들이 이들 단계에서 각각의 반응열을 흡수하는 것인, 적어도 3개의 반응 단계에서 수행되는 것에 의해 달성된다. 최종적으로 목적하는 pH를 보장하기 위해, 출발 물질의 용액 및 또한 공정 순서에서 이들을 뒤따르는 다양한 반응 혼합물의 균질화가 보장되어야 한다.

특히, 반응 단계에서 최대 pH 점프를 고려한 필요한 중화 양의 계량된 첨가를 허용하고 출발 물질의 최대 사용가능한 농도를 고려한, 세 반응 단계로 구성된 개념을 사용하여 목표 pH를 실현한다. 이 3-단계 방법은 목표 pH까지 필요한 잔류량의 중화제를 기준으로 도입된 양의 관점에서 요건을 충족시킬 수 있게 한다. 따라서, 계량 용량은 반응 단계 수를 증가시킴에 따라 감소한다. 감소하는 계량 용량은 계량 밸브의 선택에 반영된다.

중화(G)가 적어도 10 중량%의 HCl 농도를 갖고 적어도 1 ㎥/h, 바람직하게는 적어도 5 ㎥/h의 체적 유량을 갖는 염산의 다단계, 특히 삼중 연속 중화의 형태로, 3 내지 9 범위의 목표 pH까지, 하기 단계에 의해 수행되는 것인 방법이 바람직하다:

A) 제1 단계(1)에서, 중화될 염산(4) 및 적어도 95%, 바람직하게는 적어도 99%의 구성비율의 화학량론적으로 필요한 알칼리 금속 수산화물(5)을, 제2 단계(2)로부터 재순환되어 냉각된, 중화된 염산의 체적 유량(9)에 도입하고, 후속적으로 스트림(4, 5, 9)을 혼합하고, 중화 및 체류 구역(17a)에서 1차 반응 혼합물(18a)을 완전히 반응시키는 단계로서, 여기서 제1 단계(1)로부터 유출되는 스트림(6)의 pH는 적어도 1의 pH를 갖고, 제2 단계(2)로부터 재순환되어 냉각된 체적 유량(9)은 제1 단계(1)에 공급된 염산 체적 유량의 적어도 3배에 상응하는 것인 단계,

B) 제1 단계(1)로부터의 체적 유량(6)을 제2 중화 단계(2)의 중화 구역(17b)에 이송하고, 2차 회로(7') 내의 계량 지점(7" 및 7"')에서 알칼리 금속 수산화물(5') 또는 염산(4')의 첨가에 의해 2차 반응 혼합물(18b)의 pH를 바람직하게는 pH 3의 값으로 추가 세팅하고, 여기서 이 2차 회로(7')는 제2 반응 단계(2)의 냉각될 메인 스트림(7)으로부터 취출된 서브스트림에서 비롯되고 중화된 염산의 체적 유량(7) 대 서브스트림(7')의 체적 유량의 비는 적어도 10:1이며, 제2 단계에서의 메인 스트림의 냉각(8) 후에, 반응 A)를 수행하기 위해 제1 중화 단계(1)로 제2 단계(2)의 2차 반응 혼합물(18b)의 보다 더 큰 서브스트림(9)을 재순환시키는 단계,

C) 제2 반응 단계(2)의 2차 반응 혼합물(18b)로부터의 추가 서브스트림(10)을 제3 중화 단계(3)의 중화 구역(17c)에 도입하고, 특히 중화 구역(17c)에 연결된 추가 2차 회로(11') 내의 계량 지점(11" 및 11"')에서 알칼리 금속 수산화물(5') 또는 염산(4')의 첨가에 의해 제3 중화 단계(3)의 3차 반응 혼합물(18c)의 pH를 pH 3 내지 pH 9 범위의 pH로 추가 세팅하고, 여기서 이 2차 회로(11')는 제3 단계로부터 나온 반응 혼합물(17c)의 메인 스트림(11)의 더 작은 서브스트림으로 이루어지고, 이것은 냉각(12)을 통과한 것이며, 제3 단계로부터 나온 메인 스트림(11)의 더 큰 서브스트림(13)을, 냉각(12) 후에, 온도 및 pH 모니터링을 위해 최종 품질 제어로 전달하고, 3차 반응 혼합물(18c)의 냉각된 스트림(13)이 미리 결정된 품질 기준을 충족하는 경우, 이 스트림(13)을 생성물 스트림(15)으로서 취출하거나, 또는 그렇지 않으면 추가 pH 조정을 위해 3차 반응 혼합물(18c)을 재순환 스트림(16)으로서 제3 단계(3)에 도입해야 하는 단계.

신규한 방법의 한 바람직한 실시양태에서, 수산화나트륨을 중화제 (알칼리 금속 수산화물)로서 중화(G)에서 사용한다. 100 ppm 미만의 NaOCl의 함량을 갖는 수산화나트륨을 중화제로서 바람직하게 사용한다.

신규한 방법은 바람직하게는 중화(G)의 제1 중화 단계(1)에서의 반응 혼합물(18a)의 평균 체류 시간이 20초 내지 3분이 되도록 수행한다.

중화(G)의 제2 중화 단계(2)에서의 2차 반응 혼합물(18b)의 평균 체류 시간은, 방법의 추가 바람직한 실시양태에서는 15 내지 100분이다.

중화(G)의 제3 중화 단계(3)에서의 3차 반응 혼합물(18c)의 평균 체류 시간은, 신규한 방법의 또 다른 바람직한 실시양태에서는 45 내지 250분이다.

신규한 중화 공정(G)의 특히 바람직한 변형은, 서로 독립적으로, 제1 단계(1)로부터의 출구에서의 1차 반응 혼합물(18a)의 온도를 45℃ 내지 80℃, 바람직하게는 65℃ 내지 70℃ 범위의 값으로 세팅하고, 제2 반응 단계(2)에서 직접 측정된, 2차 반응 혼합물(18b)의 온도를 40℃ 내지 75℃, 바람직하게는 60℃ 내지 65℃ 범위의 값으로 세팅하고, 제3 단계의 냉각(12)으로부터의 출구에서의 3차 반응 혼합물(18c)의 온도를 15℃ 내지 55℃, 바람직하게는 25℃ 내지 50℃ 범위의 값으로 세팅하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 설비를 떠날 때 생성물 스트림(15) 중 3차 반응 혼합물(18c)의 목표 온도는 특히 바람직하게는 30℃ 이하이다.

본 발명의 바람직한 실시양태에서, 정적 혼합기 및 혼합 노즐의 특정한 배열을 중화(G)에서 사용한다. 제1 반응 단계에서, 이 목적을 위해 2개의 투입 스트림을 결합하여 후속적으로 비교적 단시간 내에 균질한 반응 혼합물을 수득한다.

따라서 중화(G)의 추가 특히 바람직한 실시양태는 제1 중화 단계(1)에서의 스트림(4, 5, 9)의 혼합을 정적 혼합기에서 수행하며, 여기서 정적 혼합기는 적어도 98%, 바람직하게는 99%의 혼합 품질을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 목적에 있어서, 품질 특징 혼합 품질은 총 체적에 대한 수산화나트륨, 염산 및 그의 반응 생성물의 균질한 분포를 갖는 체적의 비이다. 이러한 맥락에서, 균질성의 목적은 각 샘플이 총체성에 해당하는 조성을 반영한다는 것을 의미한다. 혼합 품질은 혼합 튜브 내의 난류로 인해 횡방향 혼합을 발생시키는 혼합 요소에서 체적 유량 및 결과적인 압력 강하의 함수로서 확립되고 그 혼합 요소의 하류에 4개 튜브 직경의 거리에서 결정된다. 여기서, 혼합될 유체의 접촉 지점의 하류에서 혼합 품질의 도달까지의 거리가 혼합 거리로 지칭된다.

중화(G)의 특정한 실시양태에서, 정적 혼합기 다음에 하류 용기가 뒤따르며, 이것은, 그의 체적 때문에, 제1 단계의 반응 혼합물(18a)의 완전 반응을 위한 체류 시간(17a)을 제공한다. 반응 혼합물의 균질화의 효과가 이로써 더욱 강화된다. 반응 혼합물(18a)에 대해 신뢰성 있는 pH 측정을 수행할 수 있도록 이것이 또한 필요하다.

중화(G)의 추가 단계 B) 및 C) (제2 및 제3 반응 단계) 둘 다에서, 혼합 노즐은, 특히 첫 번째로 유입 질량 스트림을 혼합하고 두 번째로 반응 용기 내에서 균질화를 초래하기 위해 제공된다.

중화(G)의 한 바람직한 변형은 유입 체적 스트림에서의 변동을 보상하기 위해 사용가능한 용기 체적의 약 25% 범위의 버퍼 체적을 중화 구역(17b) 및/또는 중화 구역(17c)에 제공하는 것을 특징으로 한다.

중화(G)는 특히 바람직하게는 2차 반응 혼합물(18b)과 서브스트림(4', 5', 7')과의 혼합 및 3차 반응 혼합물(18c)과 서브스트림(4', 5', 11')과의 혼합을 중화 구역(17b 또는 17c)에서 교반 도구(19)를 사용하거나 또는 서브스트림(7' 또는 11')을 위한 공급 도관의 중화 구역(17b 또는 17c)으로의 진입 영역에 제공된 혼합 노즐(20)을 사용하여 서로 독립적으로 수행하도록 구성된다.

모든 단계에서, 수산화나트륨의 도입을 위한 계량 밸브는, 특히, 매우 정확한 양의 도입을 수행할 수 있도록 이중화된다. 따라서, 각 중화 단계에서 개략 계량 장치 및 미세 조정을 위한 작은 밸브가 있다. 염산의 첨가를 위해, 특히 목적하는 값이 제1 단계에서 세팅되고 pH의 오버스윙만 다른 단계에서 대응되고 단계에서 구체적 조절 작업이 없을 때, 계량 장치의 이러한 이중화는 절대적으로 필요하지 않다.

또한, 중화(G)의 한 바람직한 실시양태에서 수산화나트륨 및 염산의 반응을 위해 특정한 체류 시간을 보장하는 것이 도움이 된다. 반응 단계에서의 적절한 체류 시간이 이 목적을 위해 제공된다. 제1 단계에서 바람직하게 사용될 수 있는 정적 혼합기가 사실상 체류 시간을 발생시키지 않으므로, 체류 용기는 정적 혼합기의 하류에 설치된다. 이는 반응 혼합물이 완전히 반응할 수 있게 하고 제1 단계 후에 pH 측정의 정보성을 증가시킨다. 동일한 기술적 필요성이 제2 및 제3 단계에서의 적절한 체류 시간의 제공에 적용되지만, 제1 단계와 달리, 이들은, 특히 통합된 반응 용기 체적에 의해 실현되었다. 이것은 유입 스트림의 공정 파라미터에 교란이 있는 경우에 시스템의 버퍼링 용량의 추가적인 이점을 갖고, 따라서 이러한 공정 윈도우에서 벗어났을 때 설비의 직접 셧다운을 방지한다. 한 바람직한 실시양태에서, 제2 및 제3 반응 용기의 체적은 pH 조절의 공진 발진 (공진 카타스트로프)을 피하도록 선택되었다.

중화(G)를 수행하기 위한 전체 설비는, 특히, 인접한 설비로서 구성되고 반응 시간 또는 전환 시간 때문에 설비를 통과하는 유동을 중단할 필요없이 연속 작동을 위해 설계된다. 따라서, 염산의 연속 처리를 보장할 수 있고 선행 공정의 부하 제한 또는 변동을 두려워 할 필요가 없다.

중화 반응에서 발생하는 열은, 특히, 제2 및 제3 반응 단계에서 별도의 회로를 통해 냉각수 냉각기에 의해 단계적으로 제거된다. 여기서, 제2 단계에서, 서브스트림은 또한 냉각 목적을 위해 제1 단계의 상류 지점으로 재순환된다. 반응 혼합물을 열 교환기로 수송하기 위해, 첫 번째로 (회전자의 회전에 의해) 그리고 두 번째로 용기로의 재순환에 의해 장치 내에서 혼합 효과를 부가적으로 초래하는 순환 펌프가 전형적으로 사용된다. 이러한 조치는, 특히, 건설 재료와 관련된 제한이 준수되고 생성된 중화 폐수가 각각의 특정 요건 내에 있어서 추가 공정에 활용될 수 있다는 것을 보장한다.

신규한 방법에서, 반응 동안 유리 염소의 형성이 없도록 100 ppm 미만의 NaOCl의 함량을 갖는 알칼리 금속 수산화물, 특히 수산화나트륨을 중화(G)의 한 바람직한 실시양태에서 사용하며, 이것은 결국 환원제의 사용을 필요로 할 것이다. 수산화나트륨의 농도는 바람직하게는 적어도 15 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 25 중량%, 매우 특히 바람직하게는 적어도 30 중량%이다.

필요한 경우, 사용 전에, 중화(G)에서 사용된 알칼리 금속 수산화물, 바람직하게는 수산화나트륨을 환원제, 바람직하게는 아황산수소나트륨과 혼합하여, 상기 언급한 NaOCl의 최대 함량을 세팅한다. 대안으로서, 중화(G)의 제2 중화 단계에서, 환원제를 또한 알칼리 금속 수산화물, 특히 수산화나트륨의 스트림에 첨가할 수 있다.

본 발명은 도면 및 실시예의 도움을 받아 하기에서 예시될 것이며, 그러나 이들은 본 발명의 어떠한 제한도 나타내지 않는다.

도면은 하기를 제시한다:
도 1 염산의 3-단계 중화(G)의 개략도
도 2 제1 중화 단계의 세부사항의 개략도
도 3 제2 중화 단계의 세부사항의 개략도
도 4 제3 중화 단계의 세부사항의 개략도
도 5 염산 관리를 위한 전체 공정의 개략도
도 6 염산 관리의 특정한 실시양태의 개략도
도면에서, 참조 부호는 다음의 의미를 갖는다:
1 제1 중화 단계
2 제2 중화 단계
3 제3 중화 단계
4 중화될 염산
4' 제2 및 제3 단계에서 목표 pH를 세팅하기 위한 염산 스트림
5 수산화나트륨
5' 제2 및 제3 단계에서 목표 pH를 세팅하기 위한 수산화나트륨 스트림
6 제1 단계로부터 나온 반응 혼합물
7 제2 중화 단계로부터의 메인 스트림
7' 메인 스트림(7)으로부터의 부분 중화된 염산의 더 작은 2차 회로
7" 제2 중화 단계의 2차 회로로의 수산화나트륨의 도입
7"' 제2 중화 단계의 2차 회로로의 염산의 도입
8 제1 및 제2 중화 단계의 냉각
9 제2 단계의 냉각된 반응 혼합물의 재순환
10 제2 단계로부터 나온 반응 혼합물
11 제3 단계로부터 나온 반응 혼합물
11' 스트림(11)으로부터의 중화된 염산의 더 작은 2차 회로
11" 제3 중화 단계의 2차 회로로의 수산화나트륨의 도입
11"' 제3 중화 단계의 2차 회로로의 염산의 도입
12 제3 중화 단계의 냉각
13 제3 단계의 냉각된 반응 혼합물
14 생성물 스트림의 방출 기준 또는 품질의 모니터링
15 품질 윈도우 내의 중화로부터의 배출된 생성물 스트림
16 품질 윈도우 밖의 재순환된 반응 혼합물
17a 제1 단계의 하류에서의 체류 시간 및 중화 구역
17b 제2 단계의 중화 구역
17c 제3 단계의 중화 구역
18a 제1 단계의 (1차) 반응 혼합물
18b 제2 단계의 (2차) 반응 혼합물
18c 제3 단계의 (3차) 반응 혼합물
20 제1 단계의 정적 혼합기
21 제2 단계의 혼합 노즐
22 제3 단계의 혼합 노즐
F1 제1 중화 단계로의 염산 공급물의 유동 측정
F2 제2 중화 단계로의 염산 공급물의 유동 측정
F3 제3 중화 단계로의 염산 공급물의 유동 측정
F4 제1 중화 단계로의 수산화나트륨 공급물에 대한 유동 측정
F5 제2 중화 단계로의 수산화나트륨 공급물에 대한 유동 측정
F6 제3 중화 단계로의 수산화나트륨 공급물에 대한 유동 측정
K1 제1 중화 단계로의 염산 공급을 위한 조절 장치
K2 제2 중화 단계로의 염산 공급을 위한 조절 장치
K3 제3 중화 단계로의 염산 공급을 위한 조절 장치
K4 제1 중화 단계로의 수산화나트륨 공급을 위한 조절 밸브 쌍
K5 제2 중화 단계로의 수산화나트륨 공급을 위한 조절 밸브 쌍
K6 제3 중화 단계로의 수산화나트륨 공급을 위한 조절 밸브 쌍
P1 염산에 대한 유입 압력 측정
P2 수산화나트륨에 대한 유입 압력 측정
PH1 pH 조절을 위한 제1 중화 단계 후의 pH 측정
PH2 pH 조절을 위한 제2 중화 단계 후의 pH 측정
PH3 pH 조절을 위한 제3 중화 단계 후의 pH 측정
PH4 목표 pH의 모니터링
T1 냉각수 조절을 위한 제1 중화 단계 후의 온도 측정
T2 냉각수 조절을 위한 제3 중화 단계 후의 온도 측정
T3 목표 온도의 모니터링
A 화학 생산 (이소시아네이트 생산)
E 염산 저장 시설
F HCl 전기분해 스테이션
G 중화 스테이션
L 클로르알칼리 전기분해 스테이션
M 처분 스테이션
40, 41 염화수소
42, 43 정제된 염화수소
44, 49 염산, 조질
48 염산, 20 중량%
54, 54a, 54b, 54c 정제된 염산
55 농축 수산화나트륨
56, 56a 염 용액
57, 58 염소
59 수소 가스
60 염산, 정제되지 않음
61 물

실시예

하기 실시예는 유연한 염산 관리를 예시한다.

실시예 1 다단계 중화의 설명

생산 현장에서의 염산 관리의 통합 시스템을 도 5에 개략적으로 제시되어 있다. 화학 생산 설비(A)는 HCl 가스를 형성하고, 이것은, 특히 증류에 의한 가스 정제, 불순물의 동결 및 활성탄 상의 정제를 위해 스테이션(B)으로 공급된다 (기체 스트림(40)). 정제된 염화수소 가스(42)는 염화수소 흡수를 위해 스테이션(C)으로 공급되고, 이것은 증기 스트리핑을 사용하여 작동한다. 정제된 염화수소 가스(43) 중 일부는 촉매적 기체-상 산화를 위해 설비(K)로 공급되고, 여기서 염화수소는 승온에서 루테늄 화합물을 함유한 촉매의 존재하에 산소와 반응하여 염소(58a) 및 물 또는 염산(49)을 형성한다. 염소 가스(58a)는 반응을 위해 생산(A)으로 재순환된다.

필요한 경우, HCl 가스 스트림(41)은 또한 염화수소 흡수를 위해 직접 스테이션(C)으로 공급될 수 있다.

HCl 흡수(C)로부터의 염산(44) 및 임의적으로 HCl 기체-상 산화(K)로부터의 과잉 염산(49)은 염산의 정제를 위해 스테이션(D)으로 공급되고, 이것은, 예를 들어 활성탄을 사용하여 추가 불순물을 제거한다. 정제된 염산은 추가로 염산 저장 시설로서 염산 탱크(E)로 운반된다. 염산 탱크(E)의 용량이 초과된 경우, 염산(54)은 염산의 정제를 위해 염산 탱크(E)로부터 또는 직접 스테이션(D)으로부터 중화 스테이션(G) (제시되지 않음)으로 운반되고 거기서 농축 수산화나트륨(55)을 사용하여 중화된다. 여기서 형성된 염 용액(56)은 바람직하게는 염화나트륨의 전기분해를 위해 설비(L)로 또는 스트림(56a) 내에서 처분 스테이션(M)으로 공급될 수 있다. NaCl 전기분해 스테이션(L)에서, 저장 시설(E)로부터의 염산(54c) 중 일부는 염화나트륨 용액을 산성화시키기 위해 사용될 수 있다. 전기분해(L)에서 형성된 염소(57)는 화학 생산(A)에 재사용하기 위해 전달된다.

염산(54b)을 위한 추가 출력 스테이션은 수송 스테이션(H)이며, 여기서 염산은 도로 수송 차량 (스트림(43)), 철도 탱크 차 (스트림(44)) 또는 선박 (스트림(45)) 상에 적재된다.

여기서 또한, 염산 저장 시설(E)로부터의 정제된 염산(54a) 중 일부가 염소 가스(58), 임의적으로 수소(59) 및 감손된 염산(48)으로 전환된 것인 염산 전기분해 스테이션(F)이 생산 현장에 제공된다. 염소 가스(58)는 필요한 경우에 화학 생산(A)으로 재순환되고, 수소(59)는 열적으로 또는 또 다른 방식으로 이용되고 감손된 염산(48)은 HCl 흡수(C)로 공급된다.

중화 스테이션(G)은 염산 저장 시설(E)의 용량이 소진되고 다른 리사이클링 가능성인 염산 전기분해(F), 염화나트륨 전기분해(L) 및 판매 또는 수송(H)이 여러 이유로 가능하지 않은 경우에 작동하게 된다.

냉각 및 펌프 회로를 작동 개시하고 또한 출발 물질 공급을 활성화시킨 후에, 중화 설비는 작동할 준비가 된다 (도 1). 사용된 32% 농도 수산화나트륨의 경우에 측정 위치(P2)에서 6.3 bar/0.63 MPa의 작동 압력이 우세하고 중화될 31% 농도 염산의 경우에 측정 위치(P1)에서 5.4 bar 게이지/0.54 MPa의 작동 압력이 우세하다. 중화될 염산 스트림에 대해 목적하는 값은 운영 직원에 의해 공정 제어 시스템에 세팅된다. 30.0 ㎥/h의 체적 유량을 갖는 염산 공급 스트림(4)이 제2 단계의 냉각된 반응 혼합물의 재순환 스트림(9)에 도입된다. 비율 조절(F1 및 F2) 및 제1 단계의 pH 조절(PH1)에 따라, 28.5 ㎥/h의 양이 제1 중화 단계로의 수산화나트륨 공급의 조절 밸브 쌍(K4)을 통해 (9) 및 (4)로부터의 스트림에 계량 투입된다. 179 ㎥/h의 각각의 총 체적 스트림이 후속적으로 제1 중화 단계(1)의 혼합 장치를 나타내는 정적 혼합기(20)로 들어갔다. 집중 균질화를 통과한 후에, 온도(T1)를 정적 혼합기의 하류에서 측정하여 제1 및 제2 단계의 냉각(8)을 위한 냉각수 유동을 조절한다. 65.4℃의 온도가 이 위치에서 확립된다. 1차 반응 혼합물(18a)은 후속적으로 유동이 발생하는 용기에 의해 실현되고 각 반응 혼합물의 추가 반응을 위해 제공된, 체류 및 중화 구역(17a)으로 들어가, 후속적으로 공급된 수산화나트륨(5)의 양을 조절하기 위한 신뢰성 있는 pH 측정(PH1)을 보장한다. 1.6의 pH가 제1 단계로부터 나온 반응 혼합물(6)에서 확립된다.

그 다음 단계에서, 여전히 산성인 염 염수는 주위 압력에서 작동되는, 중화 설비의 제2 단계(2)로 들어간다. 그의 체류 시간은, 약 30 ㎥에 상응하고, 정상 작동 시 자유 오버플로우를 통해 확립된 것인, 대기압에서 작동되고, 58.3%의 충전 수준만큼 높은 위치에 위치한 반응 용기 (제시되지 않음)에 의해 보장된다. 혼합 노즐(21)의 설치의 결과로서, 반응 단계(2)에서 발생한 난류가 혼합에 활용된다. 또한, 혼합 노즐(21)은 또한 주변 용기 체적으로부터 각 반응 혼합물(18b)의 약 4배의 스트림을 끌어 들인다. 2개의 작은 혼합 노즐은 바닥에 접선 방향으로 배향되고 큰 제트 혼합기는 중앙으로 그리고 비스듬하게 상향 작용하여 이로써 상기 체적에서 혼합을 보장한다. 이러한 혼합 원리가 제3 중화 단계(3)에서 유사하게 이용된다. 이 단계로부터, 반응 혼합물(18b)의 메인 스트림(7)은 취출되고 냉각(8)으로 보내진다. 여기서, 제1 및 제2 단계의 중화열의 대부분은 냉각수로 전달된다. 상기 공정에서, 냉각(8)의 냉각수는 14.7℃에서 24.5℃로 가열된다. 이러한 방식으로 미리 냉각된 염수 유출물의 대부분은 중화의 제1 단계(1)의 상류 지점으로 120 ㎥/h의 유량을 갖는 재순환 스트림(9)의 형태로 운반된다. 이 염수의 더 작은 서브스트림(7')은 2차 회로에서 혼합 노즐(21)을 구동시킨다. pH 조절(PH2)에 따라, 120.0 l/h의 알칼리를 도입 위치(7")에서 이 스트림에 계량 투입하고 0.7 l/h의 산을 도입 위치(7"')에서 계량 투입한다. 계량 장치(K5)의 반결합은 유량계(F5)를 통해 한 번 더 이루어진다. 2차 스트림(7')이 혼합 노즐(21)을 통해 운반될 때, 중화 구역(17b)에서 반응 혼합물(18b)이 균질화되고 pH 측정(PH2)에 의해 냉각(8)을 위한 이 중화 단계(2)로부터의 유출물(7)에서 측정된, 9.2의 pH가 확립된다.

반응 혼합물(18b)은 스트림(10)의 형태로 제2 단계(2)로부터 오버플로우를 통해 중화의 제3 단계(3)로 들어가고, 이것은 3배 용량으로 인해 상당히 더 긴 체류 시간을 실현한다. 제2 단계의 체적 대 제3 단계의 체적의 이러한 체적 비는 조절의 공진 발진 및 관련된 공진 카타스트로프를 피하도록 설계되었다. 이러한 제3 단계로부터, 반응 혼합물(18c)의 메인 스트림(11)은 마찬가지로 취출되고 냉각(12)으로 공급된다. 그 공정 단계에서, 제3 단계의 중화열은 냉각수로 전달된다. 상기 공정에서, 냉각(12)의 냉각수는 14.7℃에서 29℃로 가열된다. 대신에, 반응 혼합물(18c)은 36.5℃에서 29℃로 냉각된다. 제1, 제2 및 제3 단계의 냉각(8 및 12)을 위해 466 ㎥/h의 냉각수 체적 유량이 필요하다. 냉각 후에, 2차 회로(11')가 제3 중화 단계(3)의 혼합 노즐(22)을 구동시킨다. pH 조절(PH3)에 따라, 28.0 l/h의 알칼리가 도입 위치(11")에서 이 스트림에 계량 투입되고 34.0 l/h의 산이 도입 위치(11"')에서 계량 투입된다. 2차 스트림(11')이 혼합 노즐(22)을 통해 운반될 때, 중화 구역(17c)에서 반응 혼합물(18c)이 균질화되고 pH 측정(PH3)에 의해 스트림(13)에서 측정된, 8.6의 pH가 확립된다. 제3 단계로부터의 출력 pH의 측정을 확보하기 위해 그리고 계측의 이용가능성을 이유로, 이러한 pH 측정은 삼중 (중복)으로 이루어졌다. 제3 단계(3)에서 충전 수준의 함수로서, 반응 혼합물(18c)은 방출 기준 pH (측정 PH3 및 PH4) 및 온도 (측정 T3)가 충족될 때 공정 단계(14)에서 충전 수준 조절기(L1)를 통해 배출된다. 60.8%의 일정한 충전 수준에서 58.7 ㎥/h가 배출된다. 스트림(13)에서 생성된 염수에 대한 파라미터에 대한 한계 값이 초과된 경우, 배출은 중단되고 체적 스트림(13)은 스트림(16)의 형태로 다시 제3 중화 단계(3)로 운반된다. 따라서, 제1 단계에서, 염수는 제2 및 제3 반응 단계(2 및 3)에서 단시간 동안 버퍼링될 수 있다. 이 목적을 위해, 반응 단계 둘 다는 모두 정상 작동 시 약 ¾ 최대로만 작동된다. 제2 단계에서, 제3 단계의 회로 작동의 추가 조절이 성공적이지 않은 경우, 제1 단계로의 산 및 이에 따른 알칼리의 공급 스트림은 점차적으로 감소된다 (부하 감소 개념 참조).

계량 장치의 설계의 세부사항:

제1 단계(1)의 경우에 알칼리는 네트워크로부터 취해 계조 밸브 크기 (kvs 값)를 갖는 2개의 평행 밸브(K4)를 통해 계량된다. 미세 밸브는 직접 조절되고 조동 밸브의 것보다 10배 적은 양인 최대 처리량을 갖는다. 후자는 작은 밸브의 조작 변수에 의해 더 천천히 조절되어, 밸브 사이에 공진이 발생하지 않는다. 생산량이 램프를 넘어 증가할 때 더 작은 밸브가 그의 최대 개방에 도달한 경우, 조동 밸브가 약간 열린다. 결과적으로, 더 작은 밸브가 약간 한 번 더 닫힐 수 있다. 더 큰 밸브의 이러한 작동은 필요한 목표 pH에 도달할 때까지 반복적으로 일어난다. 마찬가지로, 미세 밸브가 닫힐 조짐이 있을 때 조동 밸브가 단계적으로 닫힌다. 이러한 방식으로 알칼리 스트림의 신속하고 정확한 조절이 달성될 수 있다. 조동 밸브의 제1 개방으로의 전환 시, 밸브가 더 이상 경계 영역에서 선형으로 계량되지 않기 때문에 히스테리시스가 통과된다. 따라서, 이 영역에서의 작은 밸브는 전체 세팅 범위를 거치지만, 더 높은 체적 유량에서는 20 내지 80% 조작 변수에서 유지되어야 한다.

제1 단계의 실시예에 대해 본원에서 기술된 이 기본 원리는 또한 수산화나트륨 도입(K5)에 제2 단계(2)에서 그리고 수산화나트륨 도입(K6)에 제3 단계(3)에서 유사하게 구현된다. 제2 및 제3 단계는 주로 규정된 pH 값을 조절하려고 시도한다. 제3 단계에 대한 대역폭은 방출 한계에 의해 미리 결정되지만, 제1 및 제2 단계는 조절의 성능에 따라 규정될 수 있다. 제3 단계에서 도입된 수산화나트륨의 예상되는 스트림이 매우 작기 때문에, 계량은 밸브를 통해 그리고 변위 펌프를 통해 병렬로 수행된다.

단계의 목적하는 pH 값 때문에 계량이 충족해야 하는 높은 정확도 요건에 따라, 오버스윙이 가능하다. 조절의 보정 후에, 산성 용액은 이전 단계로부터 계속 유동하지만, 다소 긴 체류 시간 때문에 단계 2 및 3 둘 다에서 산의 도입이 추가적으로 실현되었다. 간단한 조절 밸브는 후속 유량계를 통해 한 번 더 안내된다.

조절 개념의 설계의 세부사항:

본원에 기술된 포괄적인 방법 개념은 많은 공정 파라미터, 예컨대 유입 체적 스트림, 유입 압력 및 또한 온도의 측정, 반응 단계마다의 충전 수준 및 pH 및 또한 냉각수 온도의 모니터링에 의해 특징지어지는 조절 개념에 기초하고, 첫 번째로 지능형 공정 제어를 통한 설비의 완전 자동화 작동 및 두 번째로 전체 시스템이 자동으로 반응하는 유입 매질의 공정 파라미터 (농도, 압력 및 양)의 특정한 변화를 허용한다. 설비의 시동 후 운영자의 직접 개입은 정상 작동 시 필요하지 않다. 따라서, 필요한 중화제의 양을 결정하고 계량 밸브에서 이들을 세팅하는, pH에 대한 조절 회로가 각 단계에서 사용된다. 따라서, 반응 단계 수를 증가시킴에 따라 목표 pH에 접근하는 일정한 pH가 각 단계에서 목표가 된다.

부하 조절에 대한 통합된 개념은 효율적인 부하에서 중화 설비를 실행할 수 있게 하고 인력에 의한 설비의 작동을 상당히 단순화한다. 부하 조절은 부하에서의 자동 감소를 수행하여 중요한 공정 파라미터를 이들의 한계 값 내에 유지한다. 따라서, 중화 설비의 용량은 필요한 중화 용량에 최적으로 그리고 경제적으로 부합될 수 있다. 여기서, 중화 설비는 생성물 용액의 공정 파라미터에 대해 규정된 한계 값 및 최대 처리량에서의 설비 용량의 최적의 활용을 고수하면서 최대 부하하에 자동으로 작동되어 실행된다. 부하-의존성 공정 파라미터의 조절을 고려한 이러한 부하 조절에서, 설비 운영자에 의한 중화될 HCl 스트림(4)에 대한 일정한 목적하는 부하 값의 세팅은 공정 파라미터가 이들의 상한 값에 접근하는 경우에 공정 제어 시스템에서 그것을 통해 자동 부하 변경과 조합된다. 이 개념은 부하가 공정 파라미터에 역효과를 갖는 적용에 적합하며, 즉 부하에서의 증가/감소는 공정 파라미터에서의 상승/저하로 이어진다. 정상 작동 시, 즉 고려된 공정 파라미터 (T1, PH1, PH2, T2, PH3, T3, PH4 및 또한 추가 품질 파라미터 (탁도 및 전도도))가 이들의 한계 값 미만인 경우, 설비 운영자에 의해 규정된 부하가 작동된다. 임계 공정 파라미터가 비임계 범위에 있다는 사실은 설비 운영자에게 부하의 세팅 값이 설비 운영자에 의한 개입에 의해 증가될 수 있다는 것을 알려준다. 각각의 공정 파라미터가 그의 상한 값에 접근하는 경우, 자동 부하 변경이 공정 제어 시스템에 의해 야기되어 벗어난 공정 파라미터를 그의 역치 값 내에 유지시킨다. 자동 부하 변경은 각각의 공정 파라미터에 제공된 조절 회로 (예를 들어 PID, MPC)를 통해 수행된다. 이 목적을 위해, 중첩된 마스터 조절 회로가 각 경우에 부하 세팅 및 공정 파라미터에 제공되고; 이들은 조작 변수로서 부하를 사용하여 각각의 공정 파라미터를 그의 목적하는 값으로 조절하는 목적을 갖는다. 마스터 조절 회로의 조작 변수는 각 경우에 액추에이터 (예를 들어 밸브(K1))를 통해 공정에 개입하는 종속 조절 회로 (슬레이브)에 대해 목적하는 값이며, 따라서 우세한 압력 조건 및 주어진 밸브 특성에서, 슬레이브 조절기에 의해 요구되는 스트림이 확립된다.

공정 조건의 추가 계측 최적화는 자동 냉각수 조절이다. 제1 중화 단계 및 또한 제2 및 제3 중화 단계의 공정 온도를 측정하고 목적하는 값이 초과된 경우, 냉각수 유동은 조절 밸브 형태의 액추에이터에 의해 자동으로 증가된다. 여기서, 제1 중화 단계의 온도 측정(T1)을 위해 제1 및 제2 단계의 냉각 장치(8)에 냉각수 양에 대한 조절 회로가 있다. 또한, 제3 중화 단계의 온도 측정(T2)은 제3 단계의 냉각 장치(12)의 조절 밸브에 대한 직접 조절에 의해 작용한다. 이러한 방식으로, 시스템은 부하 변경 또는 온도 변동에 반응하고 공정 파라미터가 초과된 경우에 자동 부하 감소의 직접 개입을 피한다 (이전 단락 참조).

개별 단계의 pH 조절은, 문헌에 권고된 바와 같이, "피드-포워드" 조절 형태로 구현된다 (cf. LIPTAK, Bela G.: Instrument Engineers Handbook. 4^th edition, 2005, p. 2044 ff.). 따라서, 국소 체적 및 국소 pH가 활용될 뿐만 아니라, 선행 단계의 각각의 유입 용액이 고려된다. 제1 단계의 경우에, 도입된 체적 스트림이 함께 흐른다. 또한, 주요 오작동 파라미터로서 인식되었던, 공급 압력이 또한 고려된다. 제2 단계의 경우, 필요한 양의 알칼리는 순환 스트림 플러스 제1 단계에 도입된 스트림 및 pH로부터 얻는다. 제3 스트림의 경우, 이 계산은 이전에 도입된 체적 유량 및 제2 단계로부터의 출구에서의 pH로부터 수행되며, 따라서 이것은 반응 혼합물(18c)의 함량을 나타낸다.

중화 설비는 사용된 화학물질에 대한 안전 요건에 따라 설계된다. 여기서, 상용성 건설 재료가 사용되고 공정 파라미터의 심한 편차에 적절한 안전 개념이 제공된다. 또한, 발생하는 산성 폐 공기 스트림이 목표된 방식으로 기존의 배기 공기 처리 설비에 도입되는 경우에 설비는 폐쇄된 설비이다.

형성된 NaCl-함유 용액의 농도는 20-25 중량%이다.

중화(G)로부터 수득된 NaCl-함유 스트림(15)은 클로르알칼리 전기분해(L) 또는 처분 스테이션(M)으로 공급될 수 있다.

실시예 2 - 통합된 이소시아네이트 설비에서의 염산 관리 (도 6)

하기 실시예는 100,000 t/h의 톨릴렌 디이소시아네이트 (TDI)의 용량을 갖고 11.5 t/h의 TDI의 부하에서 작동되고 부산물로서 9.353 t/h의 HCl 가스를 생성하는 이소시아네이트를 생산하기 위한 생산 공정 (A)에서의 염산 관리를 기술한다.

3 t/h의 HCl (100%)의 흡수 용량을 갖는 염산 격막 전기분해 설비(F) 형태의 염산 전기분해(F), 철도 탱크 차 및 도로 수송 차량(43)을 충전하기 위한 수송 스테이션(H)이 현장에 존재한다. 통합 설비는 또한 300,000 t/h의 염소의 용량을 갖고, 따라서 100% HCl로서 계산된, 0.829 t/h의 염산을 흡수할 수 있는 염화나트륨 전기분해(L)를 포함한다. 또한 통합 설비에는 100% HCl로서 계산된, 10 t/h의 염산의 양을 가공할 수 있는 중화 설비(G)가 있다. 이소시아네이트 생산(A)에서 수득된 염화수소(41)는 정상 작동 시 HCl 가스 흡수(C)로 공급된다. 20.36 t/h의 양 및 20 중량%의 농도를 갖는, 염산 전기분해(F)로부터의 감손된 염산(48), 및 또한 15.04 t/h의 물(61)은 여기서 흡수 매질로서 도입된다. 불순물은 흡수 유닛(C)으로부터 물 및 염화수소과 함께 취출된다. 여기서, 유기물로 오염된 30% 농도 염산(60) 0.4 t/h가 취출되고 처분된다. 30% 농도 염산(44)의 44.353 t/h의 양이 HCl 흡수 유닛(C)로부터 배출된다.

염산(44)은 정제 스테이션(D)으로 공급된다. 정제 스테이션(D)에서, 염산(44)은 불순물 잔류물을 제거하기 위해 활성탄으로 추가 처리된다.

정제된 염산은 염산 저장 시설(E)로 공급된다. 저장 시설(E)로부터, 23.27 t/h의 30% 농도 염산(54a)이 취출되고 HCl 격막 전기분해(F)로 공급된다. 여기서, 공급된 염산으로부터 2.91 t/h의 염소(58)가 생성되고, 20 중량%의 농도를 갖는, 감손된 염산(48), 20.36 t/h가 HCl 흡수(C)로 공급된다.

염산 저장 시설(E)로부터, 현장에 존재하는 클로르알칼리 전기분해(L)는 염수의 산성화를 위해 2.769 t/h의 염산(54c)과 함께 공급된다. 또한, 18.314 t/h의 30% 농도 염산(54b)이 판매로 전달된다. 이 목적을 위해, 탱크 차(43)가 채워진다.

주말에는 도로 수송 차량에 의한 처분이 불가능하기 때문에, 18.314 t/h의 30% 농도 염산이 저장 시설(E)에 저장된다. 주말 후에, 저장 시설(E)은 879 t의 염산으로 채워지고, 이것은 그 주 초에 도로 수송 차량에 의해 또는 철도 탱크 차에 의해 취출된다.

염산이 판매 또는 취출될 수 없는 경우, 저장 시설은, 1000 t의 저장 용량에서, 54.6 시간 후에 가득 찰 것이고 TDI의 생산(A)은, 불리한 경제적 효과로 중단되어야 할 것이다. 이러한 상태는, 예를 들어, 긴 주말에 또는 크리스마스 또는 부활절에 걸쳐 발생할 수 있다.

이 경우에, 저장 시설(E)로부터 10 t/h의 염산(54)의 구성비율이 중화 스테이션(G)으로 공급되고 거기서 실시예 1에 기술된 바와 같이 농축 수산화나트륨(55)으로 중화된다. 여기서 10.2739 t/h의 32 중량% 농도 수산화나트륨(55)이 사용된다. 23.7 중량%의 염화나트륨의 농도를 갖는 염화나트륨 용액(56) 20.2739 t/h가 형성된다. 이 염화나트륨 용액(56)은 NaCl 전기분해(L)로 공급된다. NaCl 전기분해(L)로부터, 6.187 t/h의 염소(57)는, 중화(G)로부터의 염화나트륨 용액(56)의 도입과는 상관없이, 항상 화학 공정(A), TDI 생산으로 재순환된다.

Claims

연속 화학 생산 공정(A)으로부터 수득된, 적어도 10 중량%의 HCl 농도를 갖고, 특히 적어도 1 ㎥/h의 체적 유량을 갖는 염산(54)의 사용을 유연하게 제어하는 방법으로서, 정제된 염산(54)은 염산 저장소(E)로부터, 임의적으로, 염산에 대한 인취 지점인, 수송 스테이션(H), HCl 전기분해 스테이션(F) 및 클로르알칼리 전기분해 스테이션(L), 또는 중화 스테이션(G)으로 공급되며, 여기서 전술한 인취 지점(H, F, L) 중 하나 이상의 고장 시 또는 인취 지점(H, F, L)에서의 인취 병목현상의 경우에, 염산(54)은 중화 스테이션(G)으로 공급되고 농축 알칼리 금속 수산화물(55), 특히 농축 수산화나트륨으로 중화되고, 형성된 염 용액(56)은 임의적으로 클로르알칼리 전기분해 스테이션(L) 또는 처분 스테이션(M)으로 공급되는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항에 있어서, 화학 생산 공정(A)이 유기 화합물의 염소화 (예를 들어 염화비닐의 생산), 포스겐 생산 및 포스겐화, 특히 이소시아네이트, 특히 바람직하게는 메틸렌 디이소시아네이트 (MDI), 톨릴렌 디이소시아네이트 (TDI)의 생산을 위한 위한 생산 공정, 또는 폴리카르보네이트 (PC)의 생산 공정, 또는 염소-함유 폐기물의 소각 공정인 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 염산(54)이 HCl 전기분해 스테이션(F)에서 염소(57)로 전환되고, 염소가 화학 생산 공정(A)으로 리사이클링되고 거기서 화학적으로 반응하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 중화 스테이션(G)으로부터 임의적으로 수득된, 알칼리 금속 염화물(56), 특히 염화나트륨, 및 알칼리 금속 염화물 용액을 산성화시키기 위한 염산이 클로르알칼리 전기분해 스테이션(L)에서 염소(57)로 전환되고, 염소가 화학 생산 공정(A)으로 리사이클링되고 거기서 화학적으로 반응하는 것을 특징으로 하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 다단계, 특히 삼중 중화 공정이 중화 스테이션(G)에서 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
제5항에 있어서, 적어도 10 중량%의 HCl 농도를 갖고 적어도 1 ㎥/h, 바람직하게는 적어도 5 ㎥/h의 체적 유량을 갖는 염산(4, 54)의 다단계, 특히 삼중 연속 중화(G)가 3 내지 9 범위의 목표 pH까지, 하기 단계에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법:
A) 제1 단계(1)에서, 중화될 염산(4) 및 95%, 바람직하게는 적어도 99%의 구성비율의 화학량론적으로 필요한 알칼리 금속 수산화물(5)을, 제2 단계(2)로부터 재순환되어 냉각된, 중화된 염산의 체적 유량(9)에 도입하고, 후속적으로 스트림(4, 5, 9)을 혼합하고, 중화 및 체류 구역(17a)에서 1차 반응 혼합물(18a)을 완전히 반응시키는 단계로서, 여기서 제1 단계(1)로부터 유출되는 스트림(6)의 pH는 적어도 1의 pH를 갖고, 제2 단계(2)로부터 재순환되어 냉각된 체적 유량(7)은 제1 단계(1)에 공급된 염산 체적 유량의 적어도 3배에 상응하는 것인 단계,
B) 제1 단계(1)로부터의 체적 유량(6)을 제2 중화 단계(2)의 중화 구역(17b)에 이송하고, 2차 회로(7')에서 알칼리 금속 수산화물(5') 또는 염산(4')의 첨가에 의해 2차 반응 혼합물(18b)의 pH를 바람직하게는 pH 3의 값으로 추가 세팅하고, 여기서 이 2차 회로(7')는 제2 반응 단계(2)의 냉각될 메인 스트림(7)으로부터 취출된 서브스트림에서 비롯되고 중화된 염산의 체적 유량(7) 대 서브스트림(7')의 체적 유량의 비는 적어도 10:1이며, 제2 단계에서의 메인 스트림의 냉각(8) 후에, 반응 A)를 수행하기 위해 제1 중화 단계(1)로 제2 단계(2)의 2차 반응 혼합물(18b)의 보다 더 큰 서브스트림(9)을 재순환시키는 단계,
C) 제2 단계(2)의 2차 반응 혼합물(18b)로부터의 추가 서브스트림(10)을 제3 중화 단계(3)의 중화 구역(17c)에 도입하고, 중화 구역(17c)에 연결된 추가 2차 회로(11')에서 알칼리 금속 수산화물(5') 또는 염산(4')의 첨가에 의해 제3 중화 단계(3)의 3차 반응 혼합물(18c)의 pH를 pH 3 내지 pH 9 범위의 pH로 추가 세팅하고, 여기서 여기서 이 2차 회로(11')는 제3 단계로부터 나온 반응 혼합물(17c)의 메인 스트림(11)의 더 작은 서브스트림으로 이루어지고, 이것은 냉각(12)을 통과한 것이며, 제3 단계로부터 나온 메인 스트림(11)의 더 큰 서브스트림(13)을, 냉각(12) 후에, 온도 및 pH 모니터링을 위해 최종 품질 제어로 전달하고, 3차 반응 혼합물(18c)의 이 냉각된 스트림(13)이 품질 기준을 충족하는 경우, 이 스트림(13)을 생성물 스트림(15)으로서 취출하거나, 또는 그렇지 않으면 추가 pH 조정을 위해 3차 반응 혼합물(18c)을 재순환 스트림(16)으로서 제3 단계(3)에 도입해야 하는 단계.
제6항에 있어서, 수산화나트륨, 특히 100 ppm 미만의 NaOCl의 함량을 갖는 수산화나트륨을 중화제로서 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제7항에 있어서, 제1 중화 단계(1)에서의 1차 반응 혼합물(18a)의 평균 체류 시간이 20초 내지 3분인 것을 특징으로 하는 방법.
제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 중화 단계(2)에서의 2차 반응 혼합물(18b)의 평균 체류 시간이 15 내지 100분인 것을 특징으로 하는 방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제3 중화 단계(3)에서의 3차 반응 혼합물(18c)의 평균 체류 시간이 45 내지 250분인 것을 특징으로 하는 방법.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 서로 독립적으로, 제1 단계(1)로부터의 출구에서의 1차 반응 혼합물(18a)의 온도를 45℃ 내지 80℃, 바람직하게는 65℃ 내지 70℃ 범위의 값으로 세팅하고, 제2 반응 단계(2)에서 직접 측정되는, 2차 반응 혼합물(18b)의 온도를 40℃ 내지 75℃, 바람직하게는 60℃ 내지 65℃ 범위의 값으로 세팅하고, 제3 단계의 냉각(12)으로부터의 출구에서의 3차 반응 혼합물(18c)의 온도를 15℃ 내지 55℃, 바람직하게는 25℃ 내지 50℃ 범위의 값으로 세팅하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 중화 단계(1)에서의 스트림(4, 5, 9)의 혼합을 정적 혼합기에서 수행하며, 여기서 정적 혼합기는 적어도 98%, 바람직하게는 99%의 혼합 품질을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, +/-20%의 범위의 유입 체적 스트림에서의 변동을 보상하기 위한 버퍼 체적을 중화 구역(17b) 및 중화 구역(17c)에 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제6항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 2차 반응 혼합물(18b)과 서브스트림(4', 5', 7')과의 혼합 및 3차 반응 혼합물(18c)과 서브스트림(4', 5', 11')과의 혼합을 중화 구역(17b) 또는 (17c)에서 교반 도구(19)를 사용하거나 또는 서브스트림(7') 또는 (11')을 위한 공급 도관의 중화 구역(17b) 또는 (17c)으로의 진입 영역에 제공된 혼합 노즐(20)을 사용하여 서로 독립적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.