JPS60166205A - 濃硫酸の製造法およびこれに用いる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 置に関する。さらに詳しく言えば、本発明は廃硫酸から
濃硫酸を製造する方法及び装置に関するものである。

廃硫酸は種々の化学的操作たとえば芳香族化合物のアル
キル７ｆヒ又は二トロ化の段階、塩素ならびにそれに類
似した物質の乾燥工程、さらには二酸化チタンの製造工
程から得られる。このような廃硫酸の処置についてはか
なシ以曲がらすでに問題にされていたが、これらの廃棄
物が未処理のままであるならば環境破壊への脅威を生ず
ることから、その問題解決が極めて緊急を要することと
なって来た。

このような廃硫酸を回収する一つの方法として、廃硫酸
を熱分解して三酸化硫黄ガス（無水硫酸ノと水蒸気を生
成しそれらを回収するという方法がある。水分の若干は
硫酸蒸気の形で残留するが分解の温度が高くなるに従っ
てＳＯ３とＨ２Ｏと■（２Ｓ０４との間の平衡が圧倒的
にＳ０３とト（２０とが形成される方向に移行する。そ
して２００℃になると廃硫酸は殆んど完全に分解してト
Ｉ２０とＳＯ３とになる。

このような熱分解法と（７ては噴霧乾燥法や高温ガスに
よる流動床での燃焼法が挙げられる。不純物は燃焼され
るか又は固形物として分離される。このような無水硫酸
と水と担体ガスとからなる混合物が得ら力る他の操作方
式としては、たとえば硫化水素、硫黄高含有燃料油又は
同様な廃棄物全燃焼させるときに得られる如く二酸化硫
黄と水垢と水分とを含むガスの接触反応がある。

このようなガス混合物を形成し得るほとんどずべての場
合にガス流中の水分含量は濃硫酸生成物を製造するのに
必要よされる量よりも多く、無水硫酸と水とを全て凝縮
又は吸収させて稀硫酸生成物流体を形成しても販′売に
適した生成物とけならない。二酸化硫黄と水とを含有す
るガス混合物を生成する大抵の場合には、水及び二酸化
硫黄含量が二酸化硫黄乾燥ガスを硫酸に転化する常法を
用いて慣用品位の硫酸を形成し得る地点までガス流を清
浄化且つ冷却する。

簡単な洗気操作が公知であり、核操作では、三酸化硫黄
の回収は、かなりの水蒸気圧をなお保持しながら水蒸気
中の無水硫酸含量を著しく倫い程度に減少させるような
仕方で吸収系中で行っている。か＼る操作では、通常の
生成物範囲以下の酸濃度が得られ、吸収処理に高温を必
要とし且つ酸濃度は吸収１／８から気相に硫酸が放出さ
れるのを防ぐために例えばＩｊｔ％以下に保持される。

然るにこのようにして製造される硫酸は市場や大部分の
処理で要求される通常の酸濃度より依然として低く満足
な生成物を得ようとするならば濃縮がどうしても必要で
ある。

吸収工程で循環している硫酸の一部を約２３係濃度の所
望の生成物硫酸を製造する硫酸部分から過剰の水と硫酸
とを蒸発させるような仕方で向流形式又は並流形式によ
り無水硫酸と水蒸気とを含有する高温ガスに１回通過基
準で通送するという方法も用いられている。かくして得
られる非常に高温の硫酸生成物は次いで冷却され、生成
物として処理工程から送り出される。この硫酸製造方法
を試験したが、濃縮工程で循環する硫酸の量が通常用い
られるガスの量に比べて極めて少なく良好な接触操作を
きわめて困難とさせることでいくつかの欠点がある。さ
らに、濃縮の度合や利用できる熱量は上流処理工程の結
果でありこれは、濃縮工程の調節及び温度の調節を困難
とさせる。

本発明の目的は無水硫酸と水もしくは硫酸と水と担体ガ
ス流との混合物から濃硫酸を製造することにあり、該方
法では共沸濃度才での選択しｆＣ．ｆＡ度の硫酸が生成
物として得られ、高温操作が最小限に保持され、前記ガ
ス混合物の多工程処理が省略されかつ、ガス流の何れも
が一回は処理されない。

本発明は更に設備の設計を簡素化し得る合した操作を提
供する。

従って本発明によると、水及び三酸化硫黄（無水硫酸）
を含有する高温ガス流から＾硫酸を製造する方法におい
て該ガス流の第１部分を無水硫酸の第１吸収帯域内に導
入し、その第２部分を無水硫酸の第一吸収帯域内に導入
し、硫酸再循Ｒ流を該無水硫酸第１吸収帯域に導入して
、該ガス流の第１部分から実質的に全部の無水硫酸と硫
酸とを取り出して増大硫酸流を生成し、この増大硫酸流
の第１部分を無水硫酸の第１吸収帯域に再循還し、増大
硫酸流の第２部分全無水硫酸の第２吸収帯域に導入し、
次いで該無水硫酸第２吸収帯域から硫酸生成物を収集す
ることからなりしかも前記の無水硫酸第一吸収帯域にお
けるガスと硫酸との重量比は、該帯域から出る硫酸生成
物が最高で共沸濃度までの所望の濃度を有するようなも
のであることを特徴とする、濃硫酸の製造法が提供され
る。

本発明の好ましい要旨では、前記の無水硫酸の第１及び
第２の吸収帯域を同一の塔の中に組合せて設けた前記の
濃硫酸の製造法全提供する。このような好ましい構造を
採ると設備経費の経済的節約及び保守、運転の経済的な
節約を生ずる。

本発明の別の要旨によると、水と三酸ｆヒ硫黄（無水硫
酸）とを含有する高温ガス流から濃硫酸を製造する装置
において、無水硫酸の第１吸収帯域と、無灰硫酸の第一
吸収帯域と、該無水硫酸の第７吸収帯域に該ガス流の第
１部分を導入する手段と、該無水硫酸の第一吸収帯域に
該ガス流の第２部分を導入する手段と、該無水硫酸の第
１吸収帯域に再循還硫酸を導入して増大硫酸流を生成す
る手段と、該無水硫酸の第１吸収帯域に該増大硫酸流の
第７部分を再循還させる手段と、該無水硫酸の第一吸収
帯域に該増大硫酸流の第一部分全導入する手段と、該無
水硫酸の第一吸収帯域から硫酸生成物全収集する手段と
からなる、濃硫酸の製造装置が提供される。

本発明のまた別の要旨では前記の無水硫酸第１及び第一
吸収帯域を同一の塔に組合せて設けた＠記の装置全提供
する。

「高温ガス流」なる用語は水蒸気と三酸化硫黄（無水硫
酸）と場合によっては硫酸蒸気とを含むガス混合物の１
つ１７ｊｌｉそれ以上の供給源を意味する。

本発明をより良く理解するために、図面を参照ｔ７つつ
幾つかの具体例を例として以下に記載する。

ここで第１図は本発明の好捷しい方法を実施するに適当
な装置及び本発明の装置の断面図解図であり第一図は本
発明の方法全実施するに適尚な装置の別の具体例の断面
図解図である。

第１図に示す吸収ｗｒ／は高さが／Ｊ、２ｍ、直径がゲ
、！７ｍの円筒形吸収塔であり、その壁面（！：基部は
耐酸性の煉瓦で裏張りした炭素鋼から成る。

塔／の下部にはガス導入ローがあり、塔の頂部にはガス
放出口３がある。塔／の内部にはその塔の直径を横切っ
て延びる）にラギング（充填物）支持体乙の一部分を形
成する支持体ｊ上に煉瓦で裏張りした炭素＃Ｉ煙突体４
ｔｉ直径ノ、ｌグｍノが塔と同軸に設けられている。煙
突体μにはガス調節ダン／ｅ−装置７が付いている。

／ｅツキング支持体乙の上方でかつ塔壁と煙突体μとの
間の空間は７．Ａ、２ｃｒｎの「インタロックス」（商
標名ノザドルセラミックノξツギングで充填されており
無水硫酸の第１吸収帯域ｇ奮構成している。一方煙突体
グ内の支持体！の上方の空間は！、！グｃｒｎの「イン
タロツクス」サドルセラミック、ａラギングで充填され
、無水硫酸の第２吸収帯域りを構成する。

この無水硫酸第１吸収帯域りの真下には、耐酸煉瓦で裏
張りされた基部１０が設けらｔ１５、この基部は硫酸収
集帯域／／の輪郭を定める。無水硫酸の第１及び第２吸
収帯域♂、りの上部にはそれぞれ硫酸分配器／、２．／
３があり、各々が硫酸導管／グの上部に接続している。

導管／４Ｑ−ｊ硫酸再循還回路／ｊの一部をなし、さら
にこの回路／ｊには硫酸ポンプ輸送手段／ｌと硫酸冷却
手段１７が設けられである。導管／グは始動液導入管ｉ
ｇに接続し、その下端は無水硫酸の第１吸収帯域ｇの下
方で塔／の基部に接続している。

硫酸収集帯域／ｌから導通する塔／の基部には硫酸再循
還回路／９があり、この回路は酸放出行路コＯと、酸導
入行路、２／と、酸ポンプ輸送手段ｊ、２と酸冷却手段
、２３とよシなる。回路／ヂには生成物の硫酸導管、２
４ｔが接続している。

不法を操作するに当っては、硫酸／、２％、水７２％゛
、残りが不活性分（００２，Ｎ２．等）である３００℃
のガス流［、！ｒ３０００　（標準）ｒｒｌ、／時］は
硫酸１０ｑｂを含む硫酸流ｆ１０００℃の炉からの高温
ガスと接触させて気化することにより形成される。この
ガス流は所望の生成物に必要とされる量よりも多くの水
蒸気を含有しておりガス導入ロコを通って塔／に入ｐ１
人口で２つのガス流に分割される。

そのうち、前記ガス流の７ｏｏｋ占める一つのガス流［
３７０００（標準）　ｎ／／時〕が先ず無水硫酸第７吸
収帯域ｒに入来しそこで分配器／、？を経〆 由して導管１４ｔから供給した硫酸と向流的に接触する
。用いる硫酸は、ガス出口３を通って放出するためにガ
ス流に過剰の水蒸気を残留させ得るような量、濃度及び
温度であシ、然るに出口ガス流中の三酸化硫黄又は硫酸
濃度は環境汚染の危険な１、に大気に出口ガス全放出さ
せ得る程十分に低い。

無水硫酸の第１吸収帯域ｒ中の硫酸の濃度と流れは塔、
配管、ポンプ及び冷却器を構成する有効材質が耐えるこ
とのできる硫酸の温度知よって主として決定される。こ
の硫酸流の代表的な値は、分配器１．２から／、２０℃
の温度の７ｊ係濃度の硫酸であり３００　）ン／時程度
の流速で吸収帯域ｒを通過した後には／ｊｔＯ℃の温度
の硫酸である。下降する硫酸の量は腐蝕全低下させるた
めにガス流から熱をうばい、吸収帯域で過度の温度を生
ずるのを避けるのに十分々量である。前記の接触操作に
よって７１％の５Ｒ酸を形成するのに十分な水と共にガ
ス流中の入来する無水硫酸と硫酸成分のタタ、ざ係以上
を取出す。前記した具体例では帯域ｒの中の酸とガスと
の比け／３：／の程度である。

導入されるガス流の３０ｑＩ）’ｌ＜占める別のガス流
（／　ｔ、００θ（Ｗ準）ｒｒ？／時〕は無水硫酸の第
２吸収帯域りに入来し、そこで分配器／３を経由して導
管／弘から供給さｆまた向流硫酸流と接触する。

帯偽り中の硫酸の夛に関し７て帯域り全通過するガスの
量は、このガスの熱が硫酸流を所望の硫酸生成物濃度［
６縮するに十分であるようなものである。帯域りは少な
くとも２つの帯域から々っていると考えられ、そのうち
下方の一次気ｆヒ帯域では高温ガス流の導入により液体
の部分的気化が起り、上方帯域では下降する硫酸によっ
て上昇中のガスから無水硫酸＋５０５Ｊと硫酸蒸気が洗
気され、その結果蒸気からの硫酸の凝縮と硫酸流からの
水の気化が起る。帯域９を通１がするガスの量はガス調
節ダンノミ一手段７によって決定され所望の品位の、こ
の場合にけり３係の酸生成物を得る。帯域りにおいて下
降する酸とガスとの比率は図示した具体例では０．３　
を程度の値であり、ガス流中酸成分のタタ、７係が回収
され、導入した冷却配流から水の正味の気化が起る。帯
域？の設計と寸法は、より簡単な洗脱操作が行われる帯
域ｔとは違い、気ｆヒ条件ならびに物質移動条件に基い
て決められる。

帯域ざの底部から得られる硫酸はポンプ／にによって回
路１ｊｆ通って再循還され酸冷却手段７７によって冷却
される。図示した具体例ではこの再循還酸流のうちのｉ
、＜ｔｚ％が帯域りに転用される。

帯域りから出る２３．０・℃の温度の硫酸は帯域／／に
収集され、そこで回路ｌりで循逮している冷却配流によ
って冷却される。

生成物の硫酸は導管、２４ｔから流出するが、帯域ｒ、
ｌ！：りから出てくるガス流は合流し放出口３を通過し
場合によっては大気中に放出する前に必要とされる別設
の操作に進行させる。取出した生成物酸の邪゛はＪつの
吸収帯域で回収さｔＬる硫黄成分と轟音であり然るに回
収される水の（ｉは生成物流に要求される希、である。

即ち、本発明の方法を操作する際の生の゛な変紗は導入
されるガス流の温度と組成、そ〕］、それの吸収帯域に
供給される導入ガスのフラクション、それぞれの吸収帯
域に供給される循環用硫酸の濃度、温度ならびに量であ
ることが旬る。しかしながら定房状態で不法を操作する
際のこれらの変数の各々についての数値を選択すること
は当業者によって容易に決定されうるものである。

導入ガスの温度（１通常−７０℃〜ｔｏｏ℃の範囲であ
り得る。

例えば無水硫酸の第１吸収帯域における下降する酸と上
昇するガスとの比率１ハ、所望の生成物硫酸の濃度及び
それぞれの吸収帯域の設計に応じて１０〜１００倍の程
度だけ無水硫酸の第２吸収帯域における前記比率とは著
しく異なっている。

通常λつの吸収帯域には７！チの濃度角°透徹用硫酸が
供給される。し７）＞　ｌ、　、それよりも弱い酸でも
強い酸でも処理系に循環させ得る。上列した濃度の硫酸
會製造するまでは水でさえも循環用液体として用い得る
。

前記した如き本発明の方法では２つの吸収帯域の各々が
導入ガス流の一部分のみの処理にあグこるという方式を
とる。この方法は一つの塔を直列に配置して各々がガス
υ１（、のすべてを処理ｒるようにしていた従来法に取
って代わる。それ故減圧による損失が節約され且つ装置
に要する経費が節約される。同時に本発明の新規な方法
により、２つの接触帯域間でのガスの相対的な分配比を
調整することにより生成物の酸濃度を調節する手段を提
供し、か＼る調整は一つの塔を直列に配置した場合には
利用できない吃のである。

更に別の利点としては、７単位のガスがｏ、ｉ単位の酸
と接触する従来技術の吸収器とは対照的に本性での無水
硫酸の第１吸収帯域ではｌ単位のガスを０．３　ｌ単位
の酸と接触させることができ、従来の吸収器では単位ガ
ス量当りに含有される配流がきわめて低い結果として接
触操作は充填物上で実施するのがより困難となつで終う
ものである。

第、２図は本発明によｐ硫酸の濃縮を行うに適した装置
の別の具体例を示し、とξでは無水硫酸のｌ！ＡＩ及び
第２吸収帯域が別々の塔に設けられている。第７図及び
第２図に共通の数字は装置として同じ部分を示す。第２
図の装置では別個の吸収塔として構成される煙突体ν内
に収容した無水硫酸の第２吸収帯域９を説明する。この
塔にはそれ自体に別個のガス放出口３′とガス導入口Ｊ
′が付いており、この塔に、全ガス流の対応部分が導管
、２ｊｒ経由して導入される。

本発明の他の具体例として導’Ｔ　Ｉ　Ｎ２　ｓ？ンプ
及び酸冷却手段の配ｆｆ１ｉｌ：に変更し得る仁とは、
当業者にシシ容易に想定されろであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を行うに適当な装量並びに本発明
の装置の断面図解図であり、第、７１図は該装置の別の
具体例の断面図解図であり、図中／は吸収塔、コはガス
導入口、３はブ！ス放出口、ゲは炭素＃１煙突体、ｊけ
支持体１．ｒ　ｔｉｔ無水硫酸！Ｓｏ、）の第１吸収帯
域、夕は無水硫酸の第２吸収帯域、／／は硫酸収集帯域
、／、！　、／、３は酸分配器、／ｊは硫酸再循環回路
、／り１は硫酸循環回路、Ｊμは生成物の硫酸取出導管
全それぞれ表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／　水及び三酸化硫黄（無水硫酸）を含有する高温ガス
   流から濃硫酸を製造する方法において該ガス流の第１部
   分を無水硫酸の第１吸収帯域内に導入し、その第２部分
   を無水硫酸の第２吸収帯域内に導入し、硫酸再循還流を
   該無水硫酸第１吸収帯域に導入して、該ガス流の第１部
   分から実質的に全部の無水硫酸と硫酸とを取シ出して増
   大硫酸流を生成し、この増大硫酸流の第１部分を無水硫
   酸の第１吸収帯域に再循還し、増大硫酸流の第２部分を
   無水硫酸の第２吸収帯域に導入し、次いで該無水硫酸第
   １吸収帯域から硫酸生成物を収集することからなりしか
   も的記の無水硫酸第１吸収帯域におけるガスと硫酸との
   重量比は、該帯域から出る硫酸生成物が最高で共沸濃度
   までの所望の濃度を有するようなものであることを特徴
   とする、濃硫酸の製造法。 ２　無水硫酸の第１及び第２吸収帯域が１つの塔内に設
   けられた特許請求の範囲＠７項記載の方法。 ３　無水硫酸の第１及び第２吸収帯域が各々別個の塔に
   設けられた特許請求の範囲第１項記載の方法。 ≠　水と三酸化硫黄（無水硫酸）とを含有する高温ガス
   流からｉｌ！硫酸を製造する装置において、無水硫酸の
   第１吸収帯域と、無水硫酸の第１吸収帯域と、該無水硫
   酸の第１吸収帯域に該ガス流の第１部分を導入する手段
   と、該無水硫酸の第２吸収帯域に該ガス流の第２部分音
   導入する手段と、核無水硫酸の第１吸収帯域に再循還硫
   酸を導入して増大硫酸流を生成する手段と、該無水硫酸
   の第１吸収帯域に該増大硫酸流の第１部分を再循還させ
   る手段と、該無水硫酸の第２吸収帯域に該増大硫酸流の
   第、２部分を導入する手段と、該無水硫酸の第１吸収帯
   域から硫酸生成物を収集する手段とからなる、濃硫酸の
   製造装置。 夕　無水硫酸の第７及び第２の吸収帯域が一つの塔内に
   設けられた特許請求の範囲第グ項記載の装置。 ｔ　無水硫酸の第１及び第２吸収帯域が各々別個の塔内
   に設けられた特許請求の範囲第グ項記載の装置。