KR810001520B1 - 황산 스럿지의 처리방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

황산 스럿지의 처리방법

도면은 본 발명의 실시예의 공정도.

본 발명은 화학공장등에서 배출되는 황산스럿지의 처리 방법에 관한 것이다. 일반적으로 많은 화학공업에 있어서 유기물을 황산으로서 처리하는 경우, 다량의 유기물을 함유하는 폐황산 즉, 황산스럿지가 배출된다. 예컨대 석유공장에 있어서 호적하지 아니한 여러 가지의 탄화수소 유분(留分)을 제거하기 위하여 석유유분을 농후한 황산으로서 처리하는 바, 이 경우에 유리황산과 불용해 유기물질 및 용해한 탄화수소류, 유기 슬폰산류 등이 복잡한 조성으로서 함유된 황산 스럿지가 배출된다. 이들 황산 스럿지는 흑색으로서 자극적인 강한 악취를 방출하고, 방치하면 검차로 중합고화하며, 또한 극히 부식성이 크기 때문에 매립 또는 해상투기 등을 할 수 없음은 물론 그 처리에 중요한 문제가 있는 것이다. 종래로부터 이 종류의 황산 스럿지의 처리 방법으로서 여러 가지가 연구제안 되어 있으며, 그 대표적인 방법을 이하에 기술한다. 즉 황산스럿지를 연소토에서 분사 연소시켜서 황산스럿지를 열분해하여 함유하는 유황화합물을 이산화유황으로 분해하고, 이 이산화유황에서 황산을 제조하는 방법이 있으나, 이 방법에 있어서 유리황산을 포함하는 황산스럿지를 직접 고온으로서 연소시키기 때문에 연소로의 손상도 크고, 또 황산을 제조하기 위한 별개의 황산제조설비를 필요로 하기 때문에 그 처리규모는 막대하게 된다. 또한 이 연소가스에는 미량의 저분자 유기분해생성물이 함유되어 있기 때문에 제조된 황산은 착색되어 제품으로서의 판로가 제한된다. 따라서 그 설비투자, 보수비 및 제품황산의 품질저하등에서 생각하여 볼 때 극히 일부의 특수한 경우를 제외하고는 경제적으로 성립되지 아니한다. 다음에 황산 스럿지에 물을 가하여 희석하고, 유리황산의 농도를 20-30%로 조절하여 가열, 가수분해하여 유기물과 황산분을 분리회수하는 방법도 제안되고 있으나, 이 방법에 의하여 회수한 황산은 농도도 낮고, 또한 가수분해에 의하여 생성한 수산기를 보유하는 유기물질을 상당량 용해하고 있으므로 이것을 정제하기 위하여 많은 경비를 필요로 할 뿐만 아니라, 분리된 유기물질중에 아직도 상당량의 산성분을 함유하고 있어 하등의 용도가 없으며, 2차 공해의 원인으로 되는 것이다. 또한 황산스럿지 중에 함유하는 유리황산의 농도를 65-90%로 조정한후에 150-190℃가열하여 함유하는 유기물질을 중합, 탄화시켜 탄화물과 황산을 회수하는 방법이 있다. 이 방법에 의한 경우 생성된 탄화물은 이온 흡착능력 및 활성탄의 능력을 가지고 있으며, 또한 회수황산도 비교적 양호하나 이 방법에 있어서는 황산이 유기물질에 작용하여 탈수소반응을 행하는 것이기 때문에 황산이 소비된다. 따라서 황산 스럿지중에 함유되는 유기물질과 황산의 량의 비율에 한도가 있으며, 유리황산에 대하여 유기물질이 많은 경우, 별도로 황산을 첨가할 필요가 있으나 일반적인 것은 아니다. 이와같이 종래부터 제안되어 있는 방법은 그 처리규모, 설비투자, 제품의 품질 및 경제성 등의 문제점에서 실제로 가동하고 있는 것은 드물며, 황산 스럿지의 그 태반이 미처리인채로 방치되어 있는 것이 현상이다.

본 발명은 저렴한 장치와 경비로서 그 발생현장에 있어서 황산스럿지를 완전히 무해하게 처리하는 범용적인 방법이며, 즉 30-70%로 희석한 수산화마그네슘 슬러리 액에 황산스럿지를 첨가 교반혼합하여 pH7이상의 이상(泥狀)의 스럿지 중화물로 한후 조연제와 함께 연소로내에 공급하고, 온도 750-900℃로서 연소시켜서 아황산가스를 함유하는 연소가스를 가스 흡수탑에 인도하여 수산화마그네슘 현탁액과 기액 접촉시켜서 그 아황산가스를 황산마그네슘으로 변환하여 수용액으로서 방류(放流)함과 아울러 연소잔재를 중화제로서 순환 재사용하는 황산스럿지의 처리방법을 제공하는 것이다. 이하 도면에 따라서 본 발명을 설명한다.

도면은 본 발명 방법의 실시예의 공정으로서 30-70%의 물로 희석한 수산화 마그네슘 슬러리 액을 도관(2)을 개재하여 중화조(3)에 공급하고, 계속하여 도관(1)에서 황산스럿지를 중화조(3)에 공급하여 교반 혼합하여, pH 7이상 호적하게로는 pH 7-9의 이상(泥狀)의 스럿지 중화물로 한다.

이때에 중화열에 의하여 발열하는바, 보통은 특별하게 냉각할 필요는 없다. 오히려 호적하게로는 75℃이상에서 충분히 교반혼합하면 pH 7 이상에서 입자의 미세한 이상(泥狀)의 스럿지 중화물이 된다. 다음에 중화조(3)에서 생성된 이상(泥狀)의 스럿지 중화물을 도관(4)을 개재하여 연소로(5)에 공급한다. 동시에 연소로내에서 도관(6)에서 공급된 등유, 중유 등의 조연제를 버너등에 의하여 연소하며, 연소로내 온도를 750-900℃로 보전하는 것에 의하여 그 스럿지는 완전히 연소하고, 아황산가스를 함유하는 연소 가스는 도관(7)을 개재하여 흡수탑(8)에 도입되며, 동시에 산화마그네슘을 주성분으로 하는 연소잔재는 도관(9)을 개재하여 잔재저장소(10)에 배출되어서 재차 중화제로서 순환 재사용된다.

가스흡수탑(8)에 있어서 도입된 아황산가스를 함유하는 연소가스는 도관(11)에서 공급되는 약 1.0-2.0중량%의 수산화마그네슘 현탁액과 기액접촉하고, 연소 가스중의 유해한 아황산가스는 흡수산화되어 무해한 황산 마그네슘으로 변환되여 수용액으로서 도관(12)에서 배출방류 된다. 한편 아황산가스를 제거하여 청결하게 정화된 연소 가스는 무해가스로서 가스 배출구(13)에서 대기중으로 방출된다. 본 발명에 있어서 황산스럿지를 알카리제토하여서 30-70%의 물로 희석한 수산화마그네슘슬러리 액을 사용하여 중화하는 바, 중화시에 30%보다 낮은 수산화마그네슘의 슬러리를 사용하면 스럿지중화물 중의 유리수분이 다량으로 되어 필요 이상의 유동성이 생겨서, 연소시에 그만큼 경제성이 저하된다. 또 슬러리 농도가 70%를 초과하면, 수분량이 적어서 수산화마그네슘이 황산과 반응함과 동시에 이 스럿지중화물중의 수분과 결합하여 황산마그네슘의 함수염으로 되어 고형화한다.

고형화된 경우, 연소로에의 공급이 곤란할 뿐만 아니라 연소로내의 체류시간을 길게하여 고형물의 내부까지 완전하게 연소할때까지에는 상당한 시간을 필요로하며, 경제적으로도 불리하게 되고, 또 불완전연소인채로 연소로에서 배출하면 2차 처리를 요하는 것으로 된다. 또한 일반공업적으로 산성물질을 중화하는 경우, 중화제로서 수산화칼슘, 가성소오다 등이 사용되는 일이 많으나 황산스럿지의 중화시에 수산화칼슘을 사용하면 황산과의 반응생성물의 황산칼슘이 물에 난용성이기 때문에 덩어리 모양으로 되기 쉬우며, 따라서 중화하기 위하여서는 다량의 물을 가하여 유동화시키지 않으면 아니되므로 연소시킬 때, 경제적으로 불리하며, 또 연소도 불완전하며 연소잔사는 탄화물을 함유한 착색한 불순한 황산칼슘으로 되어 하등 특별한 용도도 없고 2차 공해의 원인으로 된다.

또 중화제로서 가성소오다를 사용하면 수산화마그네슘보다 더 값이 비쌀뿐만 아니라 연소로에서 연소할 때 나트륨염의 용해온도가 낮기 때문에 연소시에 연소로 벽이 용융하여 연소로의 장시간 사용이 곤란하게 되며, 또 이것을 방지하기 위하여 용융온도 이하로서 연소시키면 불완전연소로 된다고 하는 결점이 있다. 그런데 본 발명에 있어서는 중화제로서 수산화마그네슘을 사용하고 있으므로 황산분은 황산마그네슘으로 된다.

그러나 황산마그네슘은 탄소분의 존재로서 가열하면 산화마그네슘으로 되기 때문에 이 스럿지 중화물을 750-900℃로서 연소시켜 연소잔재중에 산화마그네슘으로서 회수할 수 있으며, 여기에 물을 가하여 30-70%수산화마그네슘슬러리 액에 상당하는 슬러리액으로 하고, 황산스럿지의 중화제로서 순환 재사용될 수 있는 잇점이 있다.

본 발명에 있어서는 수산화마그네슘슬러리를 중화조에 공급한 후, 다음에 황산스럿지를 첨가하여 교반 혼합하고, pH 7 이상에서 스럿지중화물로 하고 있으므로 중화조, 배관등 및 연소로 등도 특히 내식성이 우수한 고급 재료를 필요로 하지 아니한다. 또한 중화조는 보통 교반기가 부착된 혼합조를 사용하는 바 특히 고형화된 황산스럿지의 경우는 중화조로서 니이더(Kneader)등의 강력한 날화기(捏和機)를 사용하여 유동성이 높고, 입자가 작은 이상(泥狀)의 중화물로 할 수가 있다. 본 발명에 있어서는 스럿지중화물을 750-900℃로서 연소하는 것으로서, 연소로내 온도가 750℃보다 낮으면 공급된 스럿지 중화물이 완전연소하지 아니하고, 또 황산마그네슘이 산화마그네슘에 완전하게 변환하지 아니한다. 또 900℃를 초과하면 조연제의 소비량이 많게 되어서 경제적으로 불리하게 된다. 일반적으로 아황산가스의 흡수제로서 가성소오다, 탄산소오다 혹은 수산화칼슘, 탄산칼슘 등이 사용되는바, 소오다류는 일반으로 가격이 높고, 칼슘류는 스켈링 등의 발생이 많다. 또 아황산가스와 반응하여 아황산염으로 되기 때문에 COD가 높고, 그대로 방류할 수는 없다. 본 발명에 있어서는 흡수제로서 수산화마그네슘을 사용하고 있으므로 연소가스중에 함유되는 아황산가스는 소오다, 칼슘류에 비하여 용이하게 흡수, 산화되어 무해인 황산마그네슘 수용액으로 되므로 방류될 수 있다고 하는 잇점이 있다.

또 노즐 등의 폐색 혹은 스켈링 등의 발생이 거의 없으므로 흡수탑으로서는 스프레탑, 충전탑, 혹은 벤튜리 스크립퍼 기타 어느 형식의 것으로도 사용할 수 있다. 본 발명은 상기한 바와 같이 가동중에 배출되는 황산 스럿지는 물론이며, 방치되여 고형화한 황산스럿지도 문제없이 간단한 방법으로서 무해한 황산마그네슘수용액으로서 방류할 수 있는 황산스럿지의 완전처리방법이다. 또 본 발명 방법에 따르면 장치를 특히 내식성이 우수한 고가의 재료로서 제작할 필요도 없으며, 극히 안가로 제작할 수 있음과 아울러 고형화한 스럿지 중화물과 달라서 연소로에의 공급된 용이하고 연소효과도 좋으며, 완전하게 연소할 수가 있으며, 또한 연소잔재는 황산스럿지의 중화제로서 순환 재사용하는 것으로서 하등 2차 산업폐기물을 방출하지 아니하는 공해방지상 극히 유익한 황산스럿지의 처리방법이다.

다음에 본 발명 방법의 실시예를 표시한다.

[실시예 1]

수산화마그네슘(시판품, 순도 90.14%) 40.7kg, 물 95kg으로부터 이루어진 수산화마그네슘 슬러리액을 중화조(교반기부착 용량 500ℓ)에 공급하고, 계속 유기물질 30%, 황산 62%, 수분 8%로부터 이루어진 황산스럿지 100kg을 가하고, 교반혼합하였던 결과, pH 8에서 유기물질 12.7%, 황산마그네슘 32.3%, 수분 53.5%, 기타 1.5%의 조성으로부터 이루어진 이상(泥狀)의 스럿지 중화물 235.7kg을 얻었다. 다음에 상기한 스럿지 중화물을 연소로(회전로 상형(床型), 1230m/mØ 700m/mH)에 공급하여 연소시켰다.

연소조건 및 결과는 하기와 같다.

상기한 연소 가스를 분석한 결과 SO₂,CO₂, N₂, O₂등을 함유한 혼합가스로서 그 SO₂농도는 12000ppm이었다. 이 혼합가스를 흡수탑(충전탑 840m/mø×5mH)에 공급하여 처리하였다. 또한 충전탑에는 충전물로서 파에렉스 #200을 높이 2.4m 충전하여 사용하였다.

처리조건 및 결과는 하기와 같다.

[실시예 2]

수산화마그네슘(시판품, 순도 90.14%) 40.7kg, 물 17.4kg으로부터 이루어진 수산화 마그네슘슬러리액을 실시예 1과 같은 중화조에 공급하고, 계속하여 실시예와 같은 황산스럿지 100kg을 가하여 교반혼합한 결과 pH 8로서 유기물 19.0%, 황산마그네슘 48.1%, 수분 30.6%, 기타 2.3%의 조성으로부터 이루어진 이상(泥狀)의 스럿지 중화물을 158.1kg얻었다.

다음에 상기한 스럿지 중화물을 실시예 1와 같은 연소로와 흡수탑을 사용하여 연소 및 연소가스를 처리하였다.

그 조건 및 결과를 하기에 표시한다.

연소조건 및 결과

연소가스 처리조건 및 결과

또한 실시예 1, 2에서 얻어진 연소잔사를 분석한 결과, 그 조성은 산화마그네슘으로서 90%, 기타 황산칼슘 등의 무기황산염을 10%함유하고 있다. 이 연소잔사에 물을 가하여 30-70% 수산화마그네슘슬러리 액에 상당하는 슬러리액으로 하고, 황산스럿지의 중화제로서 반복하여 사용하였으나 별다른 지장은 없었다.

Claims (1)

1. 30-70%로 희석한 수산화마그네슘 슬러리 액에 황산스럿지를 첨가하고, 교반혼합하에 pH 7이상의 이상(泥狀)의 스럿지 중화물로 한 후, 조연제와 함께 연소로내에 공급하고, 온도 750-900℃로서 연소시키고, 아황산가스를 포함하는 연소가스를 가스 흡수탑에 인도하고, 수산화마그네슘 현탁액과 기액 접촉시켜서, 그 아황산가스를 황산마그네슘으로 변환시켜 수용액으로서 방유(放流)함과 아울러 연소잔사(殘渣)를 중화제로 삼아 순환 재사용하는 것을 특징으로 하는 황산 스럿지의 처리방법.

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