JPH04362003A - 酸素に富み、塩素化誘導体を含む流出ガスの汚染抑制方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塩酸を市販されている
濃度で製造する際の酸素に富み、また塩素誘導体、代表
的には塩素を含有する流出ガスの汚染抑制方法に関する
。

【０００２】

【従来の技術】水素の存在下で塩素を燃焼させて生成し
た塩酸を収集した後、大気中に廃棄される不活性ガスを
得ることを包含する塩酸（ＨＣｌ）の製造方法又は塩素
を含む流出ガスの除去方法が知られている。

【０００３】塩素と水素との燃焼は、ガスの混合及び燃
焼用のバーナーを備えた燃焼室、水又は塩酸含有水との
燃焼のためのガス吸収用の１つ以上の部屋及び吸収室と
別でも、別でなくても良い熱交換機から概略的になる“
塩酸合成ユニット”として公知の装置で実施される。 塩酸合成ユニットはフランス特許第　２　５２５　２０
２，　２　５３３２０４，　２　５９２　８７０号に本
出願人の名前で記載されている。

【０００４】このように塩素及び不活性ガス、代表的に
は窒素を含む流出ガスは一般的なＨＣｌ合成ユニットで
処理し得る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】酸素及び塩素誘導体に
富む流出物の場合には、流出物の汚染抑制は全く異なる
問題を提起する。

【０００６】事実、一方において流出物の燃焼の際の炎
の温度はＯ２　の含有で上昇し、Ｏ２　に富む、代表的
には２０容量％より多い酸素含有量の混合物の場合には
、炎の温度は３０００〜３３００℃を超え得るのに対し
、塩素又は塩素を含有し、酸素が少ないか又は含まない
流出物の燃焼の場合の炎の温度は３０００℃以下である
。

【０００７】更に、ＨＣｌ合成ユニットは塩素の燃焼に
適合し、バーナーの材質及び型により限定された炎の温
度に耐えるバーナーを備えている。その上、装置に存在
するバーナーを取り換えるのも、また高温でのＣｌ２　
及びＨＣｌの腐触攻撃に耐え、塩素に富むガスからのＨ
Ｃｌの合成及びＯ２　及びＣｌ２　又はＣｌ２　発生生
成物を含む流出ガスからのＨＣｌの合成の両方の型に適
した材質を見出す事も容易ではない。

【０００８】それ故、装置製造業者及び工業上のユーザ
ーが、一方でＣｌ２に富むガスからＨＣｌを製造するこ
とができ、他方適応性の高い処理流速でＨＣｌを製造し
、且つ、たとえ酸素及び塩素誘導体に同時に富む流出ガ
スであってもその流出ガスを除去することができる結合
した装置をもつことを望む限りは、酸素及び塩素誘導体
に富む流出ガスの汚染抑制を経済的に実施することは容
易ではない。

【０００９】処理される流出ガスを空気で希釈するとい
う考えが予測されるが、特に導入される空気中の酸素も
燃焼して水素を消費し、更に燃焼熱を除去しなければな
らないので導入される空気の量は炎の温度を下げるため
に非常に重要であり、このことは次に続く装置が通常よ
り大きいものとなることを意味する。従って、この解決
法は、技術的及び経済的理由の両方で却下された。

【００１０】工業用窒素で希釈する解決法に関しては、
技術的には可能であるが工業的に有用であるためには、
余りに高価すぎる。

【００１１】本発明はＨＣｌ製造用及び酸素並びに塩素
及び塩素誘導体に同時に富む流出ガスの汚染抑制用の経
済的な方法に関する。本発明は、また本発明の方法を実
施するための安価な装置を使用する標準的なＨＣｌ合成
ユニットの使用に関する。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、塩素化
誘導体及び酸素の両方に富む、代表的には１０容量％よ
り多い塩素、２０容量％より多い酸素及び残りの不活性
ガスからなる流出ガスの汚染抑制方法及び流出ガスの燃
焼性ガス（Ｏ２　，Ｃｌ２　）を水素中で燃焼させ、生
成したＨＣｌを吸収させることによって塩酸を製造する
方法であり、本質的な要素として、通常、熱交換機、Ｈ
Ｃｌ吸収装置及び出口を備えたテールカラム（ｃｏｌｏ
ｎｎｅ　ｄｅ　ｑｕｅｕｅ）からなるＨＣｌ合成ユニッ
トの炉中で、ａ）処理される流出ガス、ｂ）流出ガス中
に存在するすべての酸素及びすべての塩素を燃焼させる
のに十分な量の水素、ｃ）該流出ガスの燃焼性ガス（Ｏ
２　，Ｃｌ２　）に対して十分な割合の不活性循環ガス
からなるガス混合物を燃焼させて、該炉のバーナーの炎
温度をバーナーの材質の耐熱性に適合する温度より低く
保持し、該不活性循環ガスを該テールカラムを出るガス
流の全部又は一部のタッピング（ｐｉｑｕａｇｅ）　に
よって除去し、該不活性循環ガス流を循環及び調整して
合成ユニットに不活性ガス流の永久循環のループを形成
する手段を用いて該バーナーの頂部に再導入することを
特徴とするものである。

【００１３】本発明は、先ず図１に示したＨＣｌ合成ユ
ニットの基本的な図によって更に良く理解されるであろ
う。燃焼性ガス（Ｃｌ２　）８及び燃料ガス（Ｈ２　）
９がバーナー１に供給される。このバーナーは、ＨＣｌ
吸収装置３まで拡張されている燃焼炉２の構成要素であ
り、炉２及び吸収装置３はＣｌ２　及びＨ２　の燃焼に
よって生成したＨＣｌガスを吸収するように酸性の水１
３が供給されており、冷水１４，１５の循環によって外
部から冷却される。

【００１４】ガス／液分離器４から、不活性ガスに富み
ＨＣｌ蒸気を含有したガス流１０を排出してテールカラ
ム５に導入し、液体流は濃塩酸の水溶液として貯蔵器６
に導入する。

【００１５】ガス流１０は、テールカラム５で水１２で
洗浄して、及び任意に濃塩酸水溶液１１で洗浄してＨＣ
ｌ蒸気の残部から遊離される。テールカラム５の底部か
ら、希釈水溶液１３によって構成されている液体流は生
成したＨＣｌを吸収するように炉２の頂部に導入される
。不活性ガスのガス流は出口７を通して排出し、大気と
一緒にされる。

【００１６】本発明により、このＨＣｌ合成ユニットは
本発明の具体例を示した図２に記載したように変形され
る：−加圧下汚染抑制される流出ガス１６及びテールカ
ラム５の出口からタッピングされる不活性循環ガス流２
１はバーナー１の入口に達する。供給１７は、以下で説
明するように汚染抑制処理の出発相でのみ必要とされる
加圧下の窒素の供給である。

【００１７】−不活性循環ガス２１は循環され、その流
れ（時間当りの流速ｍ３　／ｈ）は、公知の手段で（遠
心性送風機１９がこの目的に適っている）テールカラム
５の出口とバーナー１の入口でのタッピングで制御され
る。 圧力調整機２０及び出発相で使用される空気供給１８は
送風機１９の上流に置かれる。

【００１８】図２は装置の自動制御を監視しまた調整す
る手段を示すものではなく、これらの手段はガス流の流
速を測定する感知器、１６を通る流出物の組成を確定し
、出口７を通して大気中に排出する不活性ガスのガス流
中の塩素の存在を調べる感知器及び／又は検出器からな
っている。通過する流出物の組成は連続的に測定する必
要はなく、リアルタイムである限りは、比較的一定であ
る。

【００１９】本発明方法を制御する主な要素は次の通り
である： −一方においては、燃焼性ガスの化学量論量に対して僅
かに過剰の水素があり、従ってすべての酸素及びすべて
の塩素は効果的に燃焼する。酸素の燃焼は容易であり、
塩素の燃焼よりもっと完全であるので、出口７区域での
僅かな塩素が検出されることは、水素流が最少許容量よ
り低く非常に僅かであることを示している。

【００２０】−他方においては、バーナーの材質の耐熱
性と適合し得る温度より低いバーナーの炎温度を有する
ことが必要であり、それでないとバーナーの有効寿命は
損なわれ制限される。この目的のために不活性ガス２１
の循環流で清浄にされる流出ガス１６は十分“希釈”さ
れるべきである。清浄にされる流出ガスの組成（酸素、
塩素及び不活性ガスの相対百分率）に依存するこれら２
つの流れの割合は一般的な熱計算によって決定される。 バーナーの耐熱性に適合している炎の温度は通常３００
０℃付近である。

【００２１】装置は２つのガス流（清浄にされる流出ガ
ス及び不活性循環ガス流）に必要な割合を、清浄にされ
る流出ガスのＯ２　／Ｃｌ２　／不活性ガスの可能な組
成の関数として計算するか又は記憶したコンピューター
によって制御されるのが好ましく、それによりバーナー
の炎温度を前もって決定した基準値より低く保持する。

【００２２】循環不活性ガスの冷却能は、本発明方法に
より、不活性ガス流のループ中にある送風機によって循
環される不活性ガスの流速と直接関連があることに気づ
く事が重要である。従って、本発明方法は、装置自体を
変形する必要なく、また炎の流体力学を邪魔することな
く、清浄にされる流出ガスの流速を比較的大きく変えら
れる。

【００２３】本発明の装置のすべて又は一部で循環され
る種々のガス流は、本発明方法の“中枢（ｃｏｅｕｒ）
　”を図示する図３に説明してあり、ｍ３　／ｈで表示
し得るそれぞれのガス流は文字（ａ〜ｆ）で示してある
：−この方法は不活性ガスの集まりのループ状の循環を
主とする方法である、 −バーナー１の上流には： ・不活性循環ガス流（ｄ） ・代表的にはＯ２　（ａ），Ｃｌ２　（ｂ），不活性ガ
ス（ｃ）からなる処理される流出ガス ・水素（ｅ） の混合物があり、 −バーナー１の区域では燃焼がある、 −吸収装置３の出口では、通常処理される流出ガスに含
まれる不活性ガス（ｃ）画分が増加した当初の不活性ガ
スの集まりだけからなっている、 −蓄積は起り得ないので、導入される不活性ガス流（ｃ
）と等しい不活性ガス流（ｆ）は、出口７を通して大気
中に排出される。

【００２４】図３は、概略であるけれども、燃焼性ガス
流（ａ＋ｂ）対する不活性ガス流（ｃ＋ｄ）の相対的な
大きさを説明している。代表的には、流出ガス中の酸素
含有量が約５０容量％で塩素含有量が２５容量％付近で
の“不活性ガス流”対“燃焼性ガス流”の比、即ち“ｃ
＋ｄ対ａ＋ｂ”は少なくとも　０．８に等しく、また更
に一般的にはこの比は流出物の組成を特徴づけている。 酸素含有量と共に増加するこの比は、流出ガスの組成の
関数として燃焼性ガス混合物の燃焼によって放出される
発熱エネルギーを考慮した熱計算により決定される。

【００２５】流出ガス１６の汚染抑制方法の開始段階に
おいては次の方法が採用される： −装置全体を窒素９で置換し、遠心性送風機１９を処理
される流出ガスの流速及び組成を考慮した操作速度の提
案条件下で操作して、“循環ガス”装置、実質的に炉、
吸収装置及びテールカラム内で不活性ガスをループ状に
循環させる、 −バーナーを空気１８及び水素９を非常に僅かに過剰の
水素を有するようにして同時に供給しながら始動させる
。この相の間、装置全体（流出物供給１６を除く）を操
作し、操作における、特にバーナーの限界温度を達成す
る、 −流出ガス１６は、空気１８の進入を漸時妨害しながら
ガス循環に漸時導入される。

【００２６】空気１８の進入を止めると、装置は酸素及
び塩素に富む流出ガスの汚染抑制装置として安定な速度
で操作されＨＣｌを生成する。

【００２７】装置を止めるためには、流出ガス１６の進
入、同時に水素９の進入、次に不活性ガス流の循環を中
断することがただ単に必要である。

【００２８】次に、この方法で変形したＨＣｌ合成ユニ
ットをＣｌ２　が少なくＯ２　に富む流出ガスの汚染抑
制にも使用することができ、変形することなくＣｌ２　
又はＣｌ２　に富むガスからのＨＣｌ合成法に使用する
こともできる。

【００２９】ＦＲ　２　５３３　２０４の図１及び２に
それぞれ示されているような半統合又は統合型のＨＣｌ
合成ユニットを使用するのが好ましく、半統合型のユニ
ットは１つの集合要素となるように炉と熱交換機を備え
た吸収装置とを結合しており、それに対し統合型のユニ
ットは１つの集合要素となるように炉、熱交換機を有す
る吸収装置及びテールカラムを結合している。

【００３０】

【実施例】実施例１ テストに使用するＨＣｌ合成ユニットはＬｅ　Ｃａｒｂ
ｏｎｅ　Ｌｏｒｒａｉｎｅ　社から販売されているユニ
ット（ＵＳＬ　　１６型，ＧＲＡＰＨＩＬＯＲ　　ＢＳ
（Ｒ）の　８１８ブロック）である。バーナーは石英製
であり、塩素に富み、次の組成（容量による）：Ｃｌ２
　＝８２％，Ｏ２　＝１３％，Ｈ２　＝２％，Ｎ２　＝
１％，ＣＯ２　＝２％を有するガスを、約３０００℃に
相当する炎温度で燃焼する。

【００３１】ガス流は次の通りである：−流出ガス流（
ａ＋ｂ＋ｃ）＝１１６６Ｎｍ３　／ｈ−水素流（ｅ）＝
１３０８Ｎｍ３　／ｈ−排出不活性ガス流（ｆ）＝　１
６２Ｎｍ３　／ｈ（上記に於て、Ｎｍ３　は標準の温度
及び圧力条件下でのｍ３を表している）。

【００３２】上記ユニットは図２の記載に従って、送風
機１９（１ｋｗの電力要求を有するポリプロピレン送風
機）を備え、圧力調整機２０及び送風機１９の上流の空
気供給機１８を備えた管２１によってテールカラム５の
出口とバーナー１の入口とをつないで変形した。

【００３３】この方法で変形した上記ユニットは次の組
成： Ｃｌ２　＝２６％，Ｏ２　＝５４％，Ｈ２　＝６％，Ｎ
２　＝７％，ＣＯ２　＝７％を有する清浄にされた流出
ガスを供給した。

【００３４】熱計算は、この組成における“全不活性ガ
ス流／燃焼性ガス流”の比、すなわち（ｃ＋ｄ）／（ａ
＋ｂ）が０．９２より高く、３０００℃より低い炎温度
を有することを証明している。

【００３５】操作中、改良ユニットに入ったり、それか
ら出たりする種々のガス流は次の通り：・流出ガス流（
ａ＋ｂ＋ｃ）：　２２８Ｎｍ３　／ｈ・水素流（ｅ）：
　２９５Ｎｍ３　／ｈ・不活性循環ガス流（ｄ）：　１
４７Ｎｍ３　／ｈ・排出不活性ガス流（ｆ）：４３Ｎｍ
３　／ｈであり、比（ｃ＋ｄ）／（ａ＋ｂ）は０．９８
付近である。

【００３６】実施例２ 実施例１で変形した合成ユニットは次の組成：Ｃｌ２　
＝７０％，Ｏ２　＝２０％，Ｎ２　＝１０％、を有する
流出ガスを供給し、不活性ガス流を、比（ｃ＋ｄ）／（
ａ＋ｂ）が０．２４となり、３０００℃より低い炎温度
を確保させるように決めた。

【００３７】実施例３ 実施例１で変形した合成ユニットは次の組成：Ｃｌ２　
＝１０％，Ｏ２　＝６０％，Ｎ２　＝３０％を有する流
出ガスを供給し、不活性ガス流を比（ｃ＋ｄ）／（ａ＋
ｂ）が１．７５となり、３０００℃より低い炎温度を確
保させるように決めた。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、酸素に富む塩素化流出ガスの
汚染抑制の問題の技術的及び経済的に価値ある解決法で
あり、従って汚染抑制の問題は安価に改良された標準Ｈ
Ｃｌ合成ユニットを用いて基本的に解決される。

【００３９】更に、これらのＨＣｌ合成ユニットはその
小型化及びその生産性が知られている。

【００４０】このように、装置の要素を変えることなく
、従って特別の経費の必要なしに、これらの２つの異っ
た用途（ＨＣｌ合成／汚染抑制）を交互に実施し得る本
発明の改良ＨＣｌ合成ユニットを使用すると、同一の可
能性で基本的に高い能力の装置を２つの異った用途に使
用し得るという利点がある。

【００４１】本発明方法はまた、出発相において窒素を
用いるだけであるのでその原料特に不活性ガスにおいて
特に経済的である。

【００４２】本発明方法は、塩素化生成物及び酸素の相
対的な割合がいかなるものでも塩素化及び酸素化流出ガ
スの汚染抑制に使用し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】基本的なＨＣｌ合成ユニットを示す図である。

【図２】本発明の改良ＨＣｌ合成ユニットを示す図であ
る。

【図３】本発明方法の“中枢”におけるガス流のループ
を示す図である。

【符号の説明】

１　　バーナー ２　　燃焼炉 ３　　ＨＣｌ吸収装置 ４　　ガス／液分離機 ５　　テールカラム １９　　送風機

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　典型的には１０容量％より多い塩素、
   ２０容量％より多い酸素及び残りの不活性ガスからなる
   塩素化誘導体及び酸素の両方に富む流出ガスの燃焼性ガ
   ス（Ｏ２　，Ｃｌ２　）を水素中で燃焼させて生成した
   ＨＣｌを吸収することによる該流出ガスの汚染抑制方法
   であって、本質的要素として、通常、熱交換器、ＨＣｌ
   吸収装置（３）及び出口（７）を備えたテールカラム（
   ５）を含むＨＣｌ合成ユニットの炉（２）の中で、（ａ
   ）処理される流出ガス、（ｂ）燃焼させる流出ガスに存
   在するすべての酸素及びすべての塩素に対して十分な量
   の水素、及び（ｃ）該流出ガスの燃焼性ガス（Ｏ２　，
   Ｃｌ２　）に対して十分な割合の不活性循環ガスを含有
   する混合ガスを、バーナー（１）の炎の温度をバーナー
   の材質の耐熱性に適合した温度より低い温度に保つよう
   にしたバーナー（１）により燃焼させ、該不活性循環ガ
   スを該テールカラム（５）を出たガス流の全部又は一部
   をタッピングすることによって取り出し、該不活性循環
   ガス流を循環及び調整して合成ユニット中でループを形
   成する不活性ガス流の循環を形成するための手段を用い
   て該バーナー（１）の入口に該不活性循環ガスを再導入
   し、炉（２）で再加熱した不活性ガス流を、次に該ルー
   プの残りの部分で冷却することを特徴とする方法。
2. 【請求項２】　　バーナーが、石英、硅素、黒鉛並びに
   塩素及び塩素誘導体の燃焼に適合した任意の金属から選
   択される材質からなり、ＨＣｌの合成及び酸素に富む塩
   素化流出ガスの汚染抑制に使用し得る請求項１に記載の
   方法。
3. 【請求項３】　　バーナーの材質の耐熱性に適合し得る
   炎の温度より低い炎の温度を可能にする流出ガスの燃焼
   性ガス（塩素及び酸素）に対する不活性循環ガスの前記
   十分な割合が、処理される流出ガスの組成の関数として
   の熱収支の計算によって前もって決定される請求項１及
   び２のいずれか１項に記載の方法。
4. 【請求項４】　　循環中の前記不活性ガスが、処理され
   る前記流出ガスの流速及び組成に適合し得る流速を有す
   る請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】　　前記冷不活性ガスの流速が、回転速度
   を変えることができ且つ流速調整器を備えたファンによ
   り適切にされる請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】　　前記ＨＣｌ合成ユニットが、水の循環
   による冷却手段を組み込み及び備えた炉及び黒鉛吸収装
   置を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 【請求項７】　　バーナーの材質の耐熱性に適合し得る
   前記炎の温度が３０００℃付近である請求項１〜６のい
   ずれか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】　　出発相において、窒素を主成分とする
   不活性ガス流の循環、空気及び水素の燃焼によるバーナ
   ーの始動、それに続く、空気と清浄にされる流出ガスと
   の置換を包含する請求項１〜７のいずれか１項に記載の
   方法。
9. 【請求項９】　　“（ｃ＋ｄ）／（ａ＋ｂ）”によって
   示される“全不活性ガス流”／“燃焼性ガスすなわちＯ
   ２　及びＣｌ２　流”の比が、酸素含有量が５０容量％
   付近である流出ガスでは０．９２より大きく、酸素含有
   量が２０容量％付近である流出ガスでは　０．２より大
   きい請求項７及び８のいずれか１項に記載の方法。
10. 【請求項１０】　　水素（９）、流出ガス（１６）の燃
    焼性ガス（Ｏ２　，Ｃｌ２　）の燃焼を行なうバーナー
    （１）を備えた冷却炉（２）、生成したＨＣｌを吸収す
    る熱交換吸収装置（３）、出口（７）を備えたテールカ
    ラム（５）を含む、ＨＣｌの合成用及び、酸素に富む、
    典型的には１０容量％より多い塩素、２０容量％より多
    い酸素及び残りの不活性ガスからなる塩素化流出ガスの
    汚染抑制用ユニットであって、テールカラム（５）から
    排出する及びバーナー（１）の上流の注入部に送出する
    冷不活性ガス流のすべて又は一部をタッピングさせるこ
    とによってテールカラム（５）の出口及びバーナー（１
    ）の入口の間の不活性ガス流（２１）を、可変性の制御
    された流速で循環させる手段を含み、不活性循環ガス流
    （２１）の可変流速が、炉（２）における炎の温度が前
    記バーナーの材質の耐熱性に適合するバーナー温度に導
    くように選択されることを特徴とするユニット。
11. 【請求項１１】　　炉（２）及び熱交換吸収装置（３）
    を単一の装置となるように結合して、半統合されたＨＣ
    ｌ合成ユニットを形成する、請求項１０に記載のＨＣｌ
    の合成用及び汚染抑制用ユニット。
12. 【請求項１２】　　炉（２）、熱交換吸収装置（３）及
    びテールカラム（５）を単一の装置となるように結合し
    て、統合されたＨＣｌ合成ユニットを形成する、請求項
    １０に記載のＨＣｌの合成用及び汚染抑制用ユニット。
13. 【請求項１３】　　不活性循環ガス流（２１）を循環す
    るための前記手段が速度可変送風機である、請求項１０
    〜１２のいずれか１項に記載のＨＣｌの合成用及び汚染
    抑制用ユニット。
14. 【請求項１４】　　不活性循環ガス流（２１）が、清浄
    にされる流出ガスの組成及び流速に依存して、バーナー
    を構成する材料の性質に依る基準温度以下にバーナーの
    炎の温度を保持する、請求項１０〜１３のいずれか１項
    に記載のＨＣｌの合成用及び汚染抑制用ユニット。
15. 【請求項１５】　　不活性ガス流（２１）の組成及び流
    速への前記依存性及びユニットの制御が、塩素及び酸素
    を含む流出ガスの流速及び組成に適合した不活性ガス流
    を記憶し又は計算し得るコンピューターを用いて自動的
    に実施されて、バーナーの炎温度を予め決定した基準値
    より低く保持する、請求項１４に記載のＨＣｌ合成用及
    び汚染抑制用ユニット。