WO2006025355A1 - 精留装置、及びこれを用いた精留方法 - Google Patents

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Kazuo Hibi
Hidenobu Oda
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    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/26—Fractionating columns in which vapour and liquid flow past each other, or in which the fluid is sprayed into the vapour, or in which a two-phase mixture is passed in one direction

Definitions

  • the present invention relates to a rectifying apparatus for separating and recovering an organic solvent from a liquid to be treated containing an organic solvent and an alkaline or acidic volatile component, and a rectifying method using the same.
  • Waste liquids produced in the fermentation industry and the like often contain organic solvents in addition to water and organic substances such as non-volatile amino acids and salts.
  • the organic solvent in the waste liquid is preferably separated and recovered using a rectification tower during the waste liquid treatment and reused.
  • the waste liquid may contain alkaline or acidic volatile components in addition to the above components.
  • a neutralizing agent (acid or alkali) that neutralizes the volatile components in advance is added to the liquid to be treated. It suppresses volatilization of components (Patent Document 1 etc.).
  • Patent Document 1 JP-A-7-145140
  • the liquid to be treated contains a large amount of organic substances such as non-volatile amino acids and salts that buffer the pH, the liquid to be treated has a desired pH. Therefore, a large amount of neutralizing agent that is difficult to adjust stably is required. As a result, the rectifying column bottom liquid contains a large amount of the added neutralizing agent salt, which requires labor and cost.
  • a neutralizing agent for alkaline volatile components phosphoric acid, which has little influence on the rectification column, is widely used. In this case, the bottom of the column is prevented by inhibiting neutralization by organic substances such as amino acids and salts. There is a problem that a large amount of phosphorus is contained in the liquid, and the processing requires labor.
  • the present invention has been made in view of the circumstances, and it is possible to rectify a liquid to be treated containing an organic solvent and an alkaline or acidic volatile component without using a large amount of a neutralizing agent.
  • An object of the present invention is to provide a rectifying apparatus capable of stably collecting volatile components on the recovery side and separating and recovering a high-purity organic solvent, and a rectifying method using the same. Means for solving the problem
  • the rectifying apparatus of the present invention is a rectifying apparatus for supplying a liquid to be treated containing an organic solvent and an alkaline or acidic volatile component to a rectifying column, and separating and recovering the organic solvent.
  • a neutralizing agent charging means for charging a neutralizing agent for neutralizing the volatile component is provided on the tower top side from the liquid supply position of the liquid to be treated.
  • a detecting means for detecting the volatile component in the recovered liquid withdrawn from the rectification column, and based on the detection result, the neutralizing agent feeding means It is preferable to control the amount of the additive.
  • pH measuring means for measuring the pH of the liquid to be treated is provided, and the amount of the neutralizing agent input by the neutralizing agent input means is controlled based on the measurement result.
  • the rectification method of the present invention is a rectification method in which a liquid to be treated containing an organic solvent and an alkaline or acidic volatile component is supplied to a rectification column, and the organic solvent is separated and recovered. A rectification is performed by introducing a neutralizing agent for neutralizing the volatile components to the tower top side from the liquid supply position of the liquid to be treated.
  • the present invention when rectifying a liquid to be treated containing an organic solvent and an alkaline or acidic volatile component, volatile components in the recovered liquid can be stably used without using a large amount of a neutralizing agent.
  • a rectification apparatus capable of suppressing the mixing of water and separating and recovering a high-purity organic solvent, and a rectification method using the rectification apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a rectifying apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a correlation between ammonia concentration and electric conductivity.
  • FIG. 3 is a diagram showing an operation example of the embodiment according to the present invention.
  • the rectifying apparatus 1 of the present embodiment is mainly composed of a rectifying column 10 for rectifying a liquid to be treated containing an organic solvent and an alkaline or acidic volatile component.
  • the liquid to be processed is supplied to the middle stage of the rectification column 10 via the liquid supply line 20 to be processed.
  • steam is supplied to the bottom of the rectifying column 10 via the steam supply line 30 as a heating source.
  • the organic solvent having a low boiling point in the rectifying column 10 is evaporated and is extracted from the recovery line 40 toward the top of the column.
  • the extracted vapor containing the organic solvent is condensed in the condenser 42 in the middle of the recovery line 40 to be recovered in the form of condensate.
  • a part of the recovered liquid is returned to the distillation column 10 via the reflux line 50, and a part is recondensed by the condenser 42 via the reflux line 60.
  • the residue at the bottom of the rectifying column 10 is withdrawn via a waste liquid line 80 and treated as waste liquid.
  • the composition of the liquid to be treated is not particularly limited as long as it contains an organic solvent and an alkaline or acidic volatile component.
  • the organic solvents include methanol, ethanol, and acetone.
  • the alkaline volatile component include ammonia
  • examples of the acidic volatile component include sulfurous acid gas.
  • the waste liquid from the fermentation industry includes water, organic substances such as non-volatile amino acids, and salts.
  • a flow rate indicating controller 21 is attached to the liquid supply line 20 to be treated, so that, for example, 0.1 to: L0m 3 Zh (time) Usually, it is held almost constant.
  • the characteristics of the steam are not particularly limited, but those having a steam pressure of 0.40-0.45 PaG (Pascal gauge) are usually preferably used.
  • a flow rate indicating controller 31 is attached to the steam supply line 30 and is usually kept substantially constant within a range of 0.1 to 3 tZ h, for example.
  • PaG indicates gauge pressure (the same applies hereinafter)
  • the extraction amount of the recovered liquid is not particularly limited, but is usually adjusted so as to keep the middle temperature of the rectifying column 10 constant. Since the liquid composition in the rectifying column is almost determined by the rectifying temperature under the same pressure, the composition of the recovered liquid can be stabilized by keeping the middle temperature of the rectifying column 10 constant. it can.
  • a temperature indicator 11 is attached to the middle stage of the distillation column 10, and a flow rate indicator 41 is attached to the recovery line 40, respectively.
  • the temperature indicator 11 has a function of controlling the flow rate indicating controller 41, and based on the measurement result of the temperature indicator 11, the flow rate indicating controller 41 performs cascade control of the withdrawal amount of the recovered liquid. It has become.
  • a neutralizing agent charging line (neutralizing agent charging means) 70 for charging a neutralizing agent into the rectifying column 10 is provided.
  • This inlet 70A is located on the top side of the liquid supply port 20A for the liquid to be treated.
  • a neutralizing agent was added to the liquid to be treated, but in this embodiment, the neutralizing agent is directly fed into the rectifying column 10 to perform rectification.
  • the input position is set on the tower top side from the supply position of the liquid to be treated.
  • the neutralizer charging position (input 70A) is at the top of the column from the liquid supply position (liquid supply 20A) of the liquid to be treated. Any position may be used as long as it is on the side, but a higher one is preferred. Specifically, if the height of the liquid supply position of the liquid to be treated is Ha and the height of the top of the tower is Hb, the height of the neutralizer charging position is Ha + (Hb-Ha) X 1Z2 or more In particular, Ha + (Hb—Ha) X 3Z4 or more is preferable.
  • a liquid redispersion device is provided, and the charging port 70A is provided at a position above the liquid supply stage. However, if the liquid re-dispersion device is located above the liquid supply stage, the inlet 70A may be provided at the position of the liquid re-dispersion device.
  • the neutralizing agent used in the present embodiment is not particularly limited, but when the volatile component is an alkaline volatile component such as ammonia, an acid such as sulfuric acid, hydrochloric acid, or phosphoric acid can be used. Among these, phosphoric acid that has little influence on the rectifying column 10 such as corrosion is preferably used. In addition, when the volatile component is an acidic volatile component such as sulfurous acid gas, alkali such as sodium hydroxide is cited. The neutralizing agent is put into the rectification column 10 in the form of an aqueous solution or the like.
  • the organic solvent contained in the liquid to be treated charged into the rectifying column 10 is evaporated and directed to the top of the rectifying column 10, and organic substances such as non-volatile amino acids and salts are Head toward the bottom of the tower. Further, at least a part of the alkaline or acidic volatile component contained in the liquid to be treated is volatilized and goes to the top of the column together with the organic solvent.
  • the neutralizing agent is introduced to the tower top side from the liquid supply position of the liquid to be treated, the volatile components that are directed toward the tower top side are neutralized and ionized. By doing so, it is possible to return to the bottom of the column and suppress the mixing of alkaline or acidic volatile components into the recovered liquid.
  • all or most of non-volatile amino acids and other organic substances and salts that may inhibit neutralization are located below the supply position of the liquid to be treated, that is, below the position where the neutralizer is charged. Therefore, they do not come into direct contact with the neutralizing agent that has been added above the liquid supply position of the liquid to be treated.
  • the rectification apparatus 1 of the present embodiment includes an electric conductivity indicator in a reflux line 50 that detects alkaline or acidic volatile components in the recovered liquid extracted from the rectification column 10. (Detection means) 51 is attached.
  • the electrical conductivity indicator 51 can also be installed in the recovery line 40 that is not in the reflux line 50.
  • the frequency of measurement by the electrical conductivity indicator 51 is not limited, it is preferable to measure continuously or periodically and to monitor constantly or regularly. Since the composition of the liquid to be treated varies, the concentration of alkaline or acidic volatile components contained therein also varies. Therefore, by monitoring the concentration of the alkaline or acidic volatile component in the recovered liquid, it is possible to immediately detect the increase or decrease in the alkaline or acidic volatile component in the treatment liquid.
  • the amount of the neutralizing agent input is the minimum necessary or close to it. It is possible to stably suppress the mixing of alkaline or acidic volatile components into the recovered liquid.
  • the amount of neutralizing agent input is increased accordingly, and if the indicated value by the conductivity indicator 51 decreases, it is determined that the neutralizing agent is excessive. Therefore, the amount of neutralizing agent input is reduced and adjusted so that the electrical conductivity is within the specification.
  • a flow rate indicating controller 71 is attached to the neutralizing agent charging line 70, and the electric conductivity indicating meter 51 has a function of controlling the flow indicating controller 71. Based on the detection result of the electrical conductivity indicator 51, the flow rate indicator controller 71 automatically performs cascade control of the neutralizing agent input amount. For control, it is preferable to employ sample value PI control or the like to compensate for dead time.
  • the electrical conductivity standard may be designed as appropriate. For example, when ammonia is the target.
  • the amount of alkaline or acidic volatile components in the recovered liquid is monitored by the electrical conductivity indicator 51, the amount of alkaline or acidic volatile components in the liquid to be treated is suddenly increased. Therefore, even when the amount of alkaline or acidic volatile components in the recovered liquid deviates significantly from the standard value, it is possible to take quick measures such as changing the destination of the recovered liquid, and to stabilize the quality of the recovered liquid. Can be ashamed.
  • a pH indicator (pH measuring means) 22 for measuring the pH of the liquid to be processed is attached to the liquid supply line 20 to be processed. Based on the measurement result, the flow rate indicating controller 71 controls the feed amount of the neutralizing agent in a feedforward manner.
  • the frequency of measurement by the pH indicator 22 is not limited, but it is preferable to measure continuously or regularly and monitor constantly or regularly.
  • the neutralizing agent is applied to the top of the column from the liquid supply position of the liquid to be processed in the rectifying column 10. Since it uses a structure to be charged, stable use of a large amount of neutralizing agent is achieved, and the collection of alkaline or acidic volatile components on the recovery side is suppressed and high-purity organic solvents are separated and recovered. be able to In the present embodiment, it is only necessary to add the neutralizing agent in an amount necessary or close to it, so that the amount of the neutralizing agent to be used can be remarkably reduced, which is economical. In addition, the treatment of the bottom liquid can be remarkably simplified.
  • rectifying apparatus 1 is merely an embodiment, and can be appropriately modified in design without departing from the spirit of the present invention.
  • an indirect heating method in which the inside of the rectification tower is indirectly heated with steam may be employed.
  • the concentration of alkaline or acidic volatile components in the recovered liquid can be monitored by sampling the recovered liquid and analyzing it by gas chromatography or the like. it can.
  • liquid to be treated includes only one of the alkaline and acidic volatile components
  • present invention is also applicable to the liquid to be treated containing both of them. Noh.
  • both a rectifying device that neutralizes alkali volatile components and a rectifying device that neutralizes acidic volatile components by using both a rectifying device that neutralizes alkali volatile components and a rectifying device that neutralizes acidic volatile components, and sequentially performing the treatment, mixing of both volatile components into the recovery side can be suppressed.
  • mixing of both volatile components into the recovery side can be suppressed.
  • ammonia water with different concentrations was prepared, and the electrical conductivity was measured with an electrical conductivity meter (CM-21P, manufactured by Toa D-keichi Co., Ltd.). It investigated by measuring.
  • CM-21P manufactured by Toa D-keichi Co., Ltd.
  • the feed port for the liquid to be treated was provided at a stage with a lower force of about 1Z2, and the inlet for the neutralizer was installed at a stage with a lower force of about 3Z4.
  • composition of the liquid to be treated at the start of operation is about 47% by weight of water and about 53% by weight of methanol.
  • a 75 wt% aqueous phosphoric acid solution was used as the acid charged into the rectification column.
  • the standard for the electrical conductivity of the recovered liquid was set to 0 to 3 SZcm (corresponding to an ammonia concentration of 0 to 0.05 mg / L).
  • Fig. 3 shows the pH of the liquid to be treated and the amount of liquid supplied, the indicated value of the electric conductivity meter, and the amount of phosphoric acid injected after the operation was started.
  • the amount of phosphoric acid aqueous solution is directly used as the amount of phosphoric acid.
  • the rectification tower of the present invention and the rectification method using the rectification column can be preferably applied to the treatment of waste liquid containing an organic solvent and alkaline or acidic volatile components discharged from fermentation industry or the like.

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Abstract

　本発明の精留装置は、有機溶剤とアルカリ性又は酸性の揮発成分とを含む被処理液を精留塔に供給し、有機溶剤を分離回収するものであり、精留塔の被処理液の給液位置より塔頂側に、揮発成分を中和する中和剤を投入する中和剤投入手段が設けられていることを特徴とする。本発明においては、さらに、精留塔から抜き出される回収液中の揮発成分を検出する検出手段、及び被処理液のｐＨを計測するｐＨ計測手段が設けられており、これらの結果に基づいて、中和剤投入手段による中和剤投入量が制御されることが好ましい。

Description

明 細 書
精留装置、及びこれを用いた精留方法
技術分野
[0001] 本発明は、有機溶剤とアルカリ性又は酸性の揮発成分とを含む被処理液から、有 機溶剤を分離回収する精留装置、及びこれを用いた精留方法に関する。
本願は、 2004年 8月 31日に出願された特願 2004— 252524号に基づき優先権 を主張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 醱酵工業等で生じる廃液には、水や、不揮発性のアミノ酸等の有機物'塩類等の 他に、有機溶剤が含まれることが多い。廃液中の有機溶剤は、廃液処理の際に精留 塔を用いて分離回収され、再使用されることが好ましい。し力しながら、廃液中には、 上記成分の他にアルカリ性や酸性の揮発成分も含まれることがある。このような場合 、廃液をそのまま精留塔に供すると、回収された有機溶剤中に揮発成分が混入し、 有機溶剤の再使用が困難になるという問題がある。そこで、揮発成分の回収された 有機溶剤への混入を避けるため、例えば、被処理液にあらかじめ揮発成分を中和す る中和剤 (酸又はアルカリ）を添加することで、精留中の揮発成分の揮発を抑制して いる (特許文献 1等)。
特許文献 1 :特開平 7— 145140号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0003] し力しながら、上記従来の廃液処理法では、被処理液中に pHを緩衝する不揮発 性のアミノ酸等の有機物や塩類が多く含まれて 、ると、被処理液を所望の pHに安定 的に調整することが難しぐ多量の中和剤が必要となる。し力も、精留塔底液に、添加 した中和剤の塩が多量に含まれることになり、その処理には手間やコストを要する。 アルカリ性揮発成分の中和剤としては、精留塔に対して腐食等の影響の少ないリン 酸が広く使用されており、この場合、アミノ酸等の有機物や塩類による中和の阻害に より、塔底液に多量のリンが含まれてしまい、その処理に労力を要するという問題があ る。
[0004] 本発明はカゝかる事情に鑑みてなされたものであり、有機溶剤とアルカリ性又は酸性 の揮発成分とを含む被処理液を精留するにあたり、多量の中和剤を使用することなく 、安定的に、回収側への揮発成分の混入を抑制し、高純度の有機溶剤を分離回収 することが可能な精留装置、及びこれを用いた精留方法を提供することを目的とする 課題を解決するための手段
[0005] 本発明の精留装置は、有機溶剤とアルカリ性又は酸性の揮発成分とを含む被処理 液を精留塔に供給し、有機溶剤を分離回収する精留装置において、前記精留塔の 前記被処理液の給液位置より塔頂側に、前記揮発成分を中和する中和剤を投入す る中和剤投入手段が設けられて ヽることを特徴とする。
本発明においては、さらに、前記精留塔から抜き出される回収液中の前記揮発成 分を検出する検出手段が設けられており、この検出結果に基づいて、前記中和剤投 入手段による中和剤投入量が制御されることが好ま 、。
さらに、前記被処理液の pHを計測する pH計測手段が設けられており、この計測結 果に基づいて、前記中和剤投入手段による中和剤投入量が制御されることが好まし い。
[0006] 本発明の精留方法は、有機溶剤とアルカリ性又は酸性の揮発成分とを含む被処理 液を精留塔に供給し、有機溶剤を分離回収する精留方法において、前記精留塔の 前記被処理液の給液位置より塔頂側に、前記揮発成分を中和する中和剤を投入し、 精留を行うことを特徴とする。
発明の効果
[0007] 本発明によれば、有機溶剤とアルカリ性又は酸性の揮発成分とを含む被処理液を 精留するにあたり、多量の中和剤を使用することなぐ安定的に、回収液への揮発成 分の混入を抑制し、高純度の有機溶剤を分離回収することが可能な精留装置、及び これを用いた精留方法を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]図 1は、本発明に係る一実施形態の精留装置の構成を示す図である [図 2]図 2は、アンモニア濃度と電気伝導度の相関を示す図である。
[図 3]図 3は、本発明に係る実施例の運転例を示す図である。
符号の説明
[0009] 1 精留装置
10 精留塔
20 被処理液供給ライン
20A 給液 PI
22 pH指示計 (pH計測手段）
40 回収ライン
50 還流ライン
51 電気伝導度指示計 (検出手段）
70 中和剤投入ライン（中和剤投入手段）
70A 投入 PI
71 流量指示調節計
発明を実施するための最良の形態
[0010] 図 1に基づいて、本発明に係る一実施形態の精留装置、及びこれを用いた精留方 法について詳述する。本実施形態では、連続的に精留を実施する連続精留装置を 取り上げて説明する。
[0011] 図示するように、本実施形態の精留装置 1は、有機溶剤とアルカリ性又は酸性の揮 発成分とを含む被処理液を精留する精留塔 10を主体として構成されている。
被処理液は、被処理液供給ライン 20を介して精留塔 10の中段に供給される。一方 、加熱源として、蒸気が蒸気供給ライン 30を介して精留塔 10の塔底部に供給される 。精留塔 10内の沸点の低い有機溶剤は蒸発気化して、塔頂部に向かい、回収ライ ン 40から抜き出される。抜き出された有機溶剤を含む蒸気は、回収ライン 40の途中 で、コンデンサ 42にて凝縮されて凝縮液の形態となり、回収される。回収液の一部は 、還流ライン 50を経て蒸留塔 10内に戻され、一部は、還流ライン 60を経てコンデン サ 42にて再凝縮処理される。精留塔 10の塔底部の残查は、廃液ライン 80を介して 抜き出され、廃液として処理される。 [0012] 被処理液の組成は、有機溶剤とアルカリ性又は酸性の揮発成分を含むものであれ ば特に制限はないが、醱酵工業の廃液の場合、有機溶剤としてはメタノール、ェタノ ール、アセトン等が挙げられ、アルカリ性揮発成分としてはアンモニア等、酸性揮発 性成分としては亜硫酸ガス等が挙げられる。醱酵工業の廃液には、その他、水や、不 揮発性のアミノ酸等の有機物や塩類等が含まれる。
給液量は特に制限はないが、被処理液供給ライン 20には、流量指示調節計 21が 取り付けられており、これによつて、例えば 0. 1〜： L0m3Zh (時間）の範囲内で、通常 は略一定に保持される。
[0013] 蒸気の特性は特に制限はないが、通常 175〜190°C、蒸気圧 0. 40-0. 45PaG ( パスカルゲージ)のものが好ましく用いられる。その供給量は特に制限はないが、蒸 気供給ライン 30には、流量指示調節計 31が取り付けられており、例えば 0. l〜3tZ hの範囲内で、通常は略一定に保持される。なお、 PaGはゲージ圧を示す (以下同じ
) o
[0014] 回収液の抜き取り量は特に制限はないが、通常は、精留塔 10の中段温度を一定 に保持するように調整される。精留塔内の液組成は、同圧下では、精留温度でほぼ 決定されるので、精留塔 10の中段温度を一定に保持することで、回収液の組成を安 定ィ匕することができる。
本実施形態では、蒸留塔 10の中段に温度指示計 11、回収ライン 40に流量指示調 節計 41が各々取り付けられている。温度指示計 11には、流量指示調節計 41を制御 する機能が備えられており、温度指示計 11の計測結果に基づいて、流量指示調節 計 41によって回収液の抜き取り量がカスケード制御されるようになっている。
[0015] 本実施形態では、精留塔 10内に中和剤を投入する中和剤投入ライン（中和剤投 入手段） 70が設けられて 、る。この投入口 70Aは、被処理液の給液口 20Aより塔頂 側に位置している。
すなわち、従来は被処理液にあら力じめ中和剤を添加していたのに対し、本実施 形態では、精留塔 10内に直接中和剤を投入し、精留を行うこと、しかもその投入位 置を被処理液の給液位置より塔頂側に設定することを特徴としている。
中和剤の投入位置 (投入口 70A)は、被処理液の給液位置 (給液口 20A)より塔頂 側であればいずれの位置でもよいが、高い方が好ましい。具体的には、被処理液の 給液位置の高さを Ha、塔頂の高さを Hbとすれば、中和剤の投入位置の高さは、 Ha + (Hb-Ha) X 1Z2以上、特に Ha+ (Hb— Ha) X 3Z4以上であることが好ましい なお、充填式の精留塔では、液再分散装置を設けて、投入口 70Aを給液段より上 の位置に設けて投入する様にしたほうが好ま 、が、給液段より上の位置に液再分 散装置がある場合は、投入口 70Aを液再分散装置の位置に設けてもょ 、。
[0016] 本実施形態で用いる中和剤としては特に制限はないが、揮発成分がアンモニア等 のアルカリ性揮発成分である場合、硫酸、塩酸、リン酸等の酸が挙げられる。中でも、 精留塔 10に対して腐食等の影響の少ないリン酸が好ましく用いられる。また、揮発成 分が亜硫酸ガス等の酸性揮発成分である場合、水酸ィ匕ナトリウム等のアルカリが挙 げられる。中和剤は水溶液等の形態で、精留塔 10内に投入される。
[0017] 精留塔 10内に投入された被処理液に含まれる有機溶剤は、蒸発気化して精留塔 10の塔頂部側に向力ぃ、不揮発性のアミノ酸等の有機物や塩類は、塔底部側に向 かう。また、被処理液に含まれるアルカリ性又は酸性の揮発成分は、少なくとも一部 が揮発し、有機溶剤と共に、塔頂部側に向かう。
[0018] 本実施形態では、被処理液の給液位置より塔頂側に中和剤を投入する構成を採 用しているので、塔頂側に向力う揮発成分を中和し、イオン化することで、塔底部側 に戻し、回収液へのアルカリ性又は酸性の揮発成分の混入を抑制することができる。 この際、中和を阻害する恐れのある不揮発性のアミノ酸等の有機物や塩類は、その すべて又は大部分が、被処理液の給液位置より下方、すなわち、中和剤投入位置よ り下方に存在して ヽるので、これらと投入した中和剤が被処理液の給液位置より上方 で直接接触することがない。したがって、中和剤投入位置より下方で被処理液の給 液位置より上方の間は中和を阻害する恐れのある不揮発性のアミノ酸等の有機物や 塩類の存在によって、中和剤によるアルカリ性又は酸性の揮発成分の中和が阻害さ れることがない。その結果、必要最小限又はそれに近い量の中和剤を投入するだけ で、安定的に、回収液へのアルカリ性又は酸性の揮発成分の混入を抑制し、高純度 の有機溶剤を分離回収することができる。 従来技術では、特に、中和剤としてリン酸を用いる場合に、不揮発性のアミノ酸等 の有機物や塩類により中和が阻害されることがあつたが、本実施形態では、用いる中 和剤の種類や、被処理液の組成によらず、上記効果が安定的に得られる。
[0019] さらに、本実施形態の精留装置 1には、精留塔 10から抜き出される回収液中のァ ルカリ性又は酸性の揮発成分を検出するべぐ還流ライン 50に電気伝導度指示計（ 検出手段） 51が取り付けられている。
精留塔 10から抜き出される回収液中のアルカリ性又は酸性の揮発成分の濃度が 高まると、電気伝導度指示計 51の示す値が高くなるので、これを検出することができ る。電気伝導度指示計 51は還流ライン 50ではなぐ回収ライン 40に設置することも できる。
[0020] 電気伝導度指示計 51による計測頻度は問わないが、連続的又は定期的に計測し 、常時又は定期的にモニタリングを行うことが好ましい。被処理液の組成は変動する ので、これに含まれるアルカリ性又は酸性の揮発成分の濃度も変動する。したがって 、回収液中のアルカリ性又は酸性の揮発成分の濃度をモニタリングすることで、被処 理液中のアルカリ性又は酸性の揮発成分の増減を直ちに検出することができる。
[0021] そして、検出結果に基づ!/ヽて中和剤投入量を調整することで、被処理液の組成が 変動しても、必要最小限又はそれに近い中和剤投入量でもって、回収液へのアル力 リ性又は酸性の揮発成分の混入を安定的に抑制することができる。
例えば、電気伝導度指示計 51による指示値が上昇すれば、それに応じて中和剤 投入量を増量し、電気伝導度指示計 51による指示値が下降すれば、中和剤は過剰 と判断されるので、中和剤投入量を減量し、電気伝導度が規格内に収まるように調整 する。
本実施形態では、中和剤投入ライン 70に流量指示調節計 71が取り付けられ、電 気伝導度指示計 51には、この流量指示調節計 71を制御する機能が備えられている 。そして、電気伝導度指示計 51の検出結果に基づいて、自動的に流量指示調節計 71によって中和剤投入量がカスケード制御されるようになっている。なお、制御にあ たっては、サンプル値 PI制御等を採用し、無駄時間の補償を行うことが好ましい。電 気伝導度の規格は適宜設計すれば良いが、例えばアンモニアを対象にする場合は 、 0〜3 S (マイクロジーメンス） Zcm (アンモニア濃度 0〜0. 05mg/Lに相当）、亜 硫酸ガスを対象にする場合は、 0〜0. 5 /z S/cm (亜硫酸ガス濃度 0〜0. 2mgZLに 相当）が好ましい。
[0022] 本実施形態では、電気伝導度指示計 51によって、回収液中のアルカリ性又は酸性 の揮発成分量をモニタリングしているので、被処理液中のアルカリ性又は酸性の揮 発成分量が突如高くなり、回収液中のアルカリ性又は酸性の揮発成分量が規格値を 大きく外れるような事態にも、回収液の送り先を変更するなどの迅速な対応を取ること ができ、回収液の品質を安定ィ匕することができる。
[0023] さらに、本実施形態の精留装置 1には、被処理液供給ライン 20に、被処理液の pH を計測する pH指示計 (pH計測手段） 22が取り付けられている。そして、この計測結 果に基づいて、流量指示調節計 71によって中和剤投入量がフィードフォワード制御 されるようになつている。
例えば、アルカリ性揮発成分が含まれる被処理液の場合、被処理液の pHが上昇 すれば、被処理液中のアルカリ性揮発成分濃度が上昇したと判断して中和剤投入 量を増量し、逆に被処理液の pHが下降すれば、被処理液中のアルカリ性揮発成分 濃度が下降したと判断して中和剤投入量を減量する。
同様に、酸性揮発成分が含まれる被処理液の場合、被処理液の pHが下降すれば 、被処理液中の酸性揮発成分濃度が上昇したと判断して中和剤投入量を増量し、逆 に被処理液の pHが上昇すれば、被処理液中の酸性揮発成分濃度が下降したと判 断して中和剤投入量を減量する。
カゝかる構成を採用することで、被処理液中の揮発成分濃度が大幅に変動しても、 迅速に対応することができる。 pH指示計 22による計測頻度も問わないが、連続的又 は定期的に計測し、常時又は定期的にモニタリングを行うことが好ましい。
[0024] 以上説明したように、本実施形態の精留装置 1及びこれを用いた精留方法によれ ば、精留塔 10の被処理液の給液位置より塔頂側に中和剤を投入する構成を採用し ているので、多量の中和剤を使用することなぐ安定的に、回収側へのアルカリ性又 は酸性の揮発成分の混入を抑制し、高純度の有機溶剤を分離回収することができる 本実施形態では、必要最小限又はそれに近 、量の中和剤を投入するだけで良 、 ので、使用する中和剤量を著しく低減でき経済的である。また、塔底液の処理も著し く簡略ィ匕することができる。
従来は、中和剤としてリン酸を用いる場合、アミノ酸等の有機物や塩類により中和が 阻害され、塔底液にリンが多量に含まれてしまうという問題があった力 本実施形態 では、リン酸を用いる場合にも、上記効果が安定的に得られる。
[0025] なお、精留装置 1は一実施形態にすぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜 設計変更可能である。
例えば、精留塔底部に蒸気を直接導入する代わりに、蒸気にて精留塔内を間接的 に加熱する間接加熱式を採用することもできる。
その他、電気伝導度指示計 51を設置する代わりに、回収液をサンプリングし、ガス クロマトグラフィー法等により、分析を行うことでも、回収液中のアルカリ性又は酸性の 揮発成分の濃度をモニタリングすることができる。
[0026] また、被処理液には、アルカリ性、酸性の揮発成分のうち!ヽずれかが含まれる場合 についてのみ説明したが、本発明は、これら双方を含む被処理液に対しても適用可 能である。
例えば、アルカリ揮発成分を中和する精留装置と、酸性揮発成分を中和する精留 装置を併用し、順次処理を行うことで、両揮発成分の回収側への混入を抑えられる。 また、あらカゝじめ、一方の揮発成分を中和や酸化処理等により不揮発化してから、本 発明の精留装置にて処理しても、両揮発成分の回収側への混入を抑えられる。
[0027] 次に、本発明に係る実施例について説明する。
なお、アルカリ性または酸性の揮発成分の濃度と電気伝導度の関係については、 濃度の異なるアンモニア水を調製し、電気伝導度計 (東亜ディーケーケ一株式会社 製 CM— 21P)にて、電気伝導度を測定することにより調べた。
この結果を表 1及び図 2に示す。アンモニア (NH )濃度と電気伝導度には正の相
3
関があることが確認された。また、回収溶剤として問題のないレベルをアンモニア濃 度 0〜0. 05mgZLと規格した力 これは電気伝導度 0〜3 /z Scmに相当することが 明らかとなった。 亜硫酸ガスについても濃度と電気伝導度との関係を調べたところ、アンモニアの場 合と同様に、亜硫酸ガス濃度と電気伝導度には正の相関があることが確認された。
[表 1] アンモニア濃度 電気伝導度 H
Figure imgf000011_0001
0.0005 0.72 7.4
0.0050 1.03 7.6
0.0500 2.64 8.3
0.5000 7.26 9.1
5.0000 9.07 9.1 実施例 1
[0029] 図 1に示した精留装置を用い、醱酵工業の廃液の連続精留を実施した。
多段精留塔を用い、被処理液の給液口は下力 約 1Z2の高さの段、中和剤投入 口は下力も約 3Z4の高さの段に各々設けた。
塔底部に 175°C、 0. 45MPaGの蒸気を導入し、精留塔の中段温度は 73°Cに保 持した。
被処理液の運転開始時の組成は、水約 47重量％、メタノール約 53重量％であり、
29mg/Lのアンモニア、及び少量の不揮発性のアミノ酸や塩等が含まれていた。被 処理液の精留塔への供給量は 2. 5m3Z時間とした。
精留塔に投入する酸としては、 75重量％リン酸水溶液を用いた。
表 1及び図 2に示されるアンモニア濃度と電気伝導度の相関から、回収液の電気伝 導度の規格は 0〜3 SZcm (アンモニア濃度 0〜0. 05mg/Lに相当）とした。
[0030] 運転開始後の、被処理液の pH及びその給液量、電気伝導度計の指示値、及び投 入したリン酸量を図 3に示す。なお、図では、リン酸水溶液量をそのままリン酸量とし てある。
図示するように、運転開始時は電気伝導度が一時的に高い値を示していた力 リン 酸投入後、直ちに電気伝導度はほぼゼロになり、電気伝導度が規格内となった時点 で、回収液の取り出しを開始した。その後も長時間に渡って、安定的に回収液の電 気伝導度をほぼゼロに維持することができた。
[0031] 運転開始 20時間後に被処理液の pHが急上昇し、図示されない低レベルの範囲 内で電気伝導度が急上昇した力 被処理液の pH変化に応じて、自動的にリン酸の 投入量が制御され、電気伝導度をほぼゼロに維持することができた。なお、電気伝導 度が急上昇した際には、回収液の取出しタンクを変更することで、回収液の品質を確 保した。
[0032] 本実験に用いた図 1に示される精留塔と同程度の規模および精留能力を有する精 留塔において、あらかじめ中和剤を被処理液に投入してから精留塔に給液する従来 の精留方法を用いた場合、回収液へのアンモニアの混入を確実に避けるためには、 被処理液の pHを 3にする必要があることを別途確かめた。
上記実験に供した被処理液の滴定を行ったところ、該被処理液の pHを 3にするに 必要な 75重量％リン酸水溶液は、被処理液 1000Lあたり約 6. 9Lと見積もられた。 し力しながら、図 3の結果力も算出したところ、本実施例では、 75重量％リン酸水溶 液の投入量は被処理液 1000Lあたり約 1. OLであり、従来の精留方法で必要と見積 もられた 75重量％リン酸液水溶液のわず力約 14%であった。そのため、精留塔残查 に含まれるリンの量も大幅に削減することができ、廃液処理も著しく簡略ィ匕することが できた。
産業上の利用可能性
[0033] 本発明の精留塔及びこれを用いた精留方法は、醱酵工業等で排出される有機溶 剤とアルカリ性又は酸性の揮発成分とを含む廃液の処理等に好ましく適用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 有機溶剤とアルカリ性又は酸性の揮発成分とを含む被処理液を精留塔に供給し、 有機溶剤を分離回収する精留装置において、
前記精留塔の前記被処理液の給液位置より塔頂側に、前記揮発成分を中和する 中和剤を投入する中和剤投入手段が設けられて ヽることを特徴とする精留装置。
[2] さらに、前記精留塔力 抜き出される回収液中の前記揮発成分を検出する検出手 段が設けられており、この検出結果に基づいて、前記中和剤投入手段による中和剤 投入量が制御されることを特徴とする請求項 1に記載の精留装置。
[3] さらに、前記被処理液の pHを計測する pH計測手段が設けられており、この計測結 果に基づいて、前記中和剤投入手段による中和剤投入量が制御されることを特徴と する請求項 1又は 2に記載の精留装置。
[4] 有機溶剤とアルカリ性又は酸性の揮発成分とを含む被処理液を精留塔に供給し、 有機溶剤を分離回収する精留方法にぉ 、て、
前記精留塔の前記被処理液の給液位置より塔頂側に、前記揮発成分を中和する 中和剤を投入し、精留を行うことを特徴とする精留方法。
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