(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の工程を含む、硫酸回収ユニットを用いて行う、アラミド繊維の紡糸方法および洗浄方法ならびに硫酸の回収方法：
ａ）アラミドポリマーを１００％硫酸中に溶解し、硫酸紡糸ドープとする工程；
ｂ）上記紡糸ドープを紡糸口金を通して吐出し、ヤーンに紡糸する工程；
ｃ）水または希釈硫酸のためのインレットと硫酸が濃縮された水のためのアウトレットとを有する凝固剤浴中で上記ヤーンを凝固する工程；
ｄ）上記ヤーンを水洗して洗浄後ヤーンと、０．５〜２０重量％の硫酸を含有する洗浄水とを得る工程；
ｅ）上記硫酸が濃縮された水および任意的に上記洗浄水を上記硫酸回収ユニットにリサイクルする工程；
ｆ）上記リサイクルされた硫酸が濃縮された水および任意的に上記洗浄水の硫酸含有量を蒸発によって増加させ、２０〜９８％硫酸および水を得る工程；
ｇ）上記２０〜９８％硫酸を発煙硫酸と混合して９８〜１０５％硫酸を得る工程；
ｈ）硫酸紡糸ドープとして使用するため、上記９８〜１０５％硫酸をリサイクルする工程。
【請求項２】
工程ｄ）において、ヤーンを向流式の操作によって水洗する、請求項１の方法。
【請求項３】
洗浄水の少なくとも一部を凝固剤浴のインレットにリサイクルし、任意的に洗浄水の残部を硫酸回収ユニットにリサイクルする、請求項１または２の方法。
【請求項４】
洗浄水を完全に凝固剤浴のインレットにリサイクルする、請求項３の方法。
【請求項５】
工程ｆ）で得られた水を、ヤーンの洗浄用水として使用するためにリサイクルする、請求項１〜４のいずれか一項の方法。
【請求項６】
硫酸濃度が、工程ｆ）において少なくとも２つの別個の蒸発工程によって増加されたものである、請求項１〜５のいずれか一項の方法。
【請求項７】
硫酸濃度が、工程ｆ）において３つの別個の蒸発工程によって増加されたものである、請求項６の方法。
【請求項８】
５〜２０％硫酸を含有するリサイクルされた硫酸が濃縮された水が、第１段階において蒸発によって１６〜２４％硫酸となり、第２段階において蒸発によって７２〜８２％硫酸となり、第３段階において蒸発によって９４〜９８％硫酸となる、請求項７の方法。
【請求項９】
工程ｆ）の工程中または工程後、且つ工程ｇ）の前に、蒸発処理された硫酸を過酸化水素で処理することにより、有機不純物の分解および／または二酸化硫黄の三酸化硫黄への酸化を行う、請求項１または２の方法。
【請求項１０】
硫酸含量を３つの別個の蒸発工程によって増加させ、該硫酸を第３の蒸発工程中に過酸化水素の一部で処理し、そして該第３の蒸発工程で得られた蒸気を、凝縮およびリサイクルに先んじて過酸化水素の残部で処理する、請求項９の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紡糸ユニットおよび硫酸回収ユニットを用いて行う、アラミド繊維の紡糸方法および洗浄方法ならびに硫酸の回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常アラミド繊維は、ＰＰＴＡ（パラ−フェニレンテレフタルアミド）ポリマーを１００％硫酸中に溶解した後、得られた紡糸ドープを紡糸口金を通して吐出することによって製造される。その後、硫酸は水を使用する洗浄工程において繊維から除去され、約１０〜１５％Ｈ２ＳＯ４の希釈溶液を得る。
上記の希釈硫酸溶液は、中和して閑却することができるが、その結果、少なからぬ硫酸塩が排出され、外部供給源から相当量の硫酸および水を使用する。従って、これを再利用することはより便利である。例えば別途の１段階蒸留プロセスにおいて９６％硫酸まで濃縮することができる。しかし、このようなプロセスはエネルギーを消費するものであり、相当の流量の排水の元となる。このプロセスにおいて水は硫酸溶液から蒸発し、かなりの量のエネルギーを要する。さらに、蒸発した水は微量の硫酸を含有しており、一般水としての使用には適さない。従って、アラミドの紡糸プロセス中に得られた硫酸を回収してリサイクルするための、エネルギー使用量が低く、密閉系中で実施できる方法を創出することが目的である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
この目的のため、本発明は、以下の工程を含む、硫酸回収ユニットを用いて行う、アラミド繊維の紡糸方法および洗浄方法ならびに硫酸の回収方法に関する：
ａ）アラミドポリマーを１００％硫酸中に溶解し、硫酸紡糸ドープとする工程；
ｂ）上記紡糸ドープを紡糸口金を通して吐出し、ヤーンに紡糸する工程；
ｃ）水または希釈硫酸のためのインレットと硫酸が濃縮された水のためのアウトレットとを有する凝固剤浴中で上記ヤーンを凝固する工程；
ｄ）上記ヤーンを水洗して洗浄後ヤーンと、０．５〜２０重量％の硫酸を含有する洗浄水（ｗａｓｈｉｎｇ  ｗａｔｅｒ）とを得る工程；
ｅ）上記硫酸が濃縮された水および任意的に上記洗浄水を上記硫酸回収ユニットにリサイクルする工程；
ｆ）上記リサイクルされた硫酸が濃縮された水および任意的に上記洗浄水の硫酸含有量を蒸発によって増加させ、２０〜９８％硫酸および水を得る工程；
ｇ）上記２０〜９８％硫酸を発煙硫酸と混合して９８〜１０５％硫酸を得る工程；
ｈ）硫酸紡糸ドープとして使用するため、上記９８〜１０５％硫酸を上記紡糸ユニットにリサイクルする工程。
【０００４】
本発明によると、蒸発した水は、上記紡糸プロセスの洗浄工程における水として使用するためにリサイクルすることができ、このことによって硫酸塩の排出をさらに削減することができる。好ましい実施態様において、ヤーンを向流式の操作によって水洗する。この水は、少量の酸、塩基または塩、特に例えば０．０５〜０．５重量％の微量の硫酸を含有していてもよい。
【０００５】
硫酸の高濃度化に使用される外部供給源からの発煙硫酸は、例えば９６％Ｈ２ＳＯ４〜１００％Ｈ２ＳＯ４である。この結果、高濃度化プロセスにおいて２０％を超え９８％以下（好ましくは約９６％）のＨ２ＳＯ４が生じる。過剰分はプロセスから除去することができ、硫酸および水双方のリサイクルにおいて微量物質の蓄積を避けるためのパージ剤として使用することができる。
２０〜９８％Ｈ２ＳＯ４まで、好ましくは約９６％まで、の高濃度化の間、酸中の有機物は過酸化水素による酸化によって分解する。得られたＨ２ＳＯ４は、発煙硫酸と混合して９８〜１０５％、好ましくは約１００％Ｈ２ＳＯ４としたうえで再使用される。このプロセスは、実質的に水および硫酸のいかなる損失もなく、得られる硫酸は紡糸ドープとして使用するために紡糸ユニットにリサイクルされる。酸のリサイクルには発煙硫酸が導入されるから、過剰のＨ２ＳＯ４が生じ、この過剰分は販売し、あるいは他のプロセスで使用することができる。
【０００６】
多数の蒸発プロセスで得られた凝縮物は、これらを集めたうえで紡糸プロセスにおける洗浄水として再使用することができる。
全部の蒸発プロセスにおけるエネルギー消費を最小化するために、熱交換が行われる。すなわち、交換した熱によって供給物を加熱し流出物を冷却する。
この方法を実行するための設備を、以下の図面によって説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】酸および凝縮物のリサイクルのブロック図を示す。
【図２】２連の機械的気相再圧縮プロセスのブロック図を示す。
【図３】３連の蒸発器およびその後の１段階蒸発工程のブロック図を示す。
【図４】２連の蒸発プロセスのブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、希釈硫酸を供給する紡糸プラントを含む全プロセスのブロック図を示す。この希釈硫酸は、３つの独立した蒸発工程１、２および３によって例えば９６％硫酸に高濃度化され、このうちの大部分は工程４によって発煙硫酸を加えられてさらに高濃度化された後に紡糸プラントにリサイクルされ、過剰の硫酸はプロセスから除去される。
本ブロック図は、以下の要素を示す：
１＝２０〜２５％硫酸までの、ＭＶＲ技術を用いる予備高濃度化工程。
２＝７８％硫酸までの、多重効用型（ｍｕｌｔｉ−ｅｆｆｅｃｔ）蒸発工程。
３＝９６％硫酸までの、２連の蒸発工程。
４＝発煙硫酸を用いる１００％硫酸の調製。
【０００９】
図２の第１の蒸発工程において、１０〜１５％の硫酸溶液は、２連の機械的蒸気再圧縮（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ＝ＭＶＲ）プロセスにより２０〜２５％硫酸溶液に高濃度化される。この工程は任意的なものであるが、この工程によって酸の高濃度化プロセスのエネルギー効率がよくなる。この工程において、供給物は流下液膜式分離器６によって蒸発し、一部の生成物をスクラバー８経由で与える蒸発器７はブロワー５を用いてプロセス中でさらに移送し、そして一部の生成物は再び流下液膜式熱交換器６および蒸発器７に通される。
このブロック図は、以下の要素を示す：
５＝蒸発段階からの蒸気を圧縮するブロワー
６＝熱交換器
７＝蒸発容器
８＝スクラバー
【００１０】
図３において、硫酸溶液は、７８％Ｈ２ＳＯ４までの第２の蒸発工程のために蒸発ユニット中で５５〜６５％Ｈ２ＳＯ４まで高濃度化される３連の蒸発によって高濃度化された後、１段階の蒸発によって７８％Ｈ２ＳＯ４を得る。このブロック図は、以下の要素を示す：
９＝第１段階のグラファイト製流下液膜式蒸発器
１０＝第１段階のライニングされた蒸発器
１１＝第２段階のグラファイト製流下液膜
１２＝第２段階のライニングされた蒸発容器
１３＝第３段階のグラファイト製流下液膜式蒸発器
１４＝第３段階の蒸発容器
１５＝第４段階の流下液膜式蒸発器
１６＝第４段階の蒸発容器
１７＝混合凝縮装置
【００１１】
図４において、硫酸は、２連の蒸発プロセスによって９６％Ｈ２ＳＯ４まで高濃度化される。この最終工程において、熱硫酸循環中に過酸化水素を添加して酸中に存在する有機成分を酸化して分解する。添加に先立ってＨ２Ｏ２を７８％硫酸の一部と混合し、添加されるＨ２Ｏ２の大部分が有機成分の転化率を向上するよう考慮する。供給される７８％酸は予備加熱され、内装の加熱器を有する第１の蒸発容器１８に通され、酸は約８５％Ｈ２ＳＯ４まで高濃度化される。この８５％酸は、第２の蒸発段階から来る蒸気を洗浄するために使用される洗浄カラム１９に通され、気相から可能な限り多くのＨ２ＳＯ４を除去する。このカラムにおいても過酸化水素を添加して、第２の蒸発段階において生成したＳＯ２を、酸溶液中に存在する水によってＨ２ＳＯ４に転化するＳＯ３に酸化する。
洗浄カラムからの液状の８５％酸は第２の蒸発段階へ供給され、酸は９６％Ｈ２ＳＯ４まで高濃度化される。
このブロック図は、以下の要素を示す：
１８＝好ましくは熱交換器を有する、第１段階の蒸発容器
１９＝洗浄カラム
２０＝第２段階の蒸発容器
２１＝第２段階の加熱器
２２＝循環ポンプ
２３＝スプレーオフカラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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