(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも水溶性ポリマーを含む有機化合物からなる溶液に水を添加して有機化合物を回収するとともに、ポリマー水溶液は焼却処理することを特徴とする溶液の処理方法。
【請求項２】
請求項１の処理方法において、溶液がさらにアルカリ金属塩を含む有機化合物である溶液の処理方法。
【請求項３】
請求項１の処理方法において、溶液がポリビニルアルコール製造工程からの廃液である溶液の処理方法。
【請求項４】
請求項２のアルカリ金属塩が酢酸ナトリウムである溶液の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶液の処理方法に関する。さらに詳しくは、少なくとも水溶性ポリマーなどを含む有機化合物からなる溶液を処理し、効率よく有機化合物を回収するとともに、水溶性ポリマーなどの固体は水溶液の状態で焼却処理する溶液の処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機化合物、有機高分子化合物を取り扱う化学工場では、これらの混合物からなる多くの廃液が排出され、必要に応じて一部は回収され、また一部は焼却などの処理をされている。一例をあげれば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の製造法は、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）のメタノール溶液をアルカリ触媒の存在下でエステル交換反応させる方法が一般的に行われており、生成したＰＶＡは固体として取り出され、副生成物として発生した酢酸メチルは酢酸及びメタノールの形で回収され、再使用される。
【０００３】
このとき発生するメタノールを主成分とする廃液中には、溶解した微量の未反応のＰＶＡｃ、触媒から発生する酢酸ナトリウム（ＮａｏＡｃ）及びＰＶＡなどの固形分が含まれており、これらの固形分が含まれた溶液をそのまま回収工程で処理すると、配管、熱交換器の伝熱管、蒸留塔のトレイを詰まらせる等の影響を及ぼす。以上はＰＶＡの製造工程の例であるが、本発明の方法は、ＰＶＡの製造工程だけでなく、水溶性ポリマー、アルカリ金属塩などの固形物を含む有機化合物からなる溶液に適用可能である。
【０００４】
この固形分除去法の一つに、特開昭５４−９０３９３号及び特開昭５５−３１４７１号公報明細書に、ポリマ−を塩析させてフィルタ−で除去する方法が開示されており、特開昭５３−１１３８８０号及び特開昭５２−１２２９５号公報明細書に、廃液を蒸発器にて固形分を濃縮した後、濃縮液を薄膜蒸発器等で蒸発乾固し、固形分を固体として取り出す方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭５４−９０３９３号や特開昭５５−３１４７１号公報明細書に開示された方法では、溶液中に塩が残存することから、完全なスケール対策とはならない。また、有機化合物を回収する工程で発生する廃水中の塩濃度が増加するため、活性汚泥の活性が低下する。特開昭５３−１１３８８０号及び特開昭５２−１２２９５号公報明細書に開示された方法では、薄膜式蒸発器で固形分固体の形状、残存揮発分など粉体の物性が安定したものが得られにくく、固形分の取り出し等の粉体の操作が非常に難しい。とくに、粉体の付着性、ブリッジ性が強い場合には、困難を極める。固形分を焼却処理することも考えられるが、固形分としてアルカリ金属塩が存在する場合には焼却炉内でクリンカ−を形成するため、安定した燃焼が得られない他、炉の定期的な清掃が必要となる。
【０００６】
従って、本発明の目的は、廃液中の有機化合物を回収すると同時に、廃液中の水溶性ポリマー、アルカリ金属塩などの固形分を水溶液状で取り出し、クリンカーを形成することなく焼却処理することができ、しかも口外問題を発生することなく液体の状態で処理することのできる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を達成するため鋭意検討を重ね、水を系内に添加することが熱的に不利なことであるにも関わらず、系内への水の添加効果が意外に大きいことに着目し、本発明に至った。すなわち、本発明は、少なくとも水溶性ポリマーを含む有機化合物からなる溶液に水を添加して有機化合物を回収するとともに、ポリマー水溶液は焼却処理することを特徴とする溶液の処理方法である。
【０００８】
本発明において処理の対象となる溶液は、少なくとも水溶性ポリマーを含んだ有機化合物からなっている。従って、水溶性ポリマー及び有機化合物以外に例えば水などの成分を含んでいてもよい。有機化合物は蒸留塔又は蒸発器の頂部から留出されるため、水よりも沸点の低いものか、水と最低共沸混合物を形成するものがその対象となる。
【０００９】
本発明の最大の特徴は、少なくとも水溶性ポリマーを含んだ有機化合物からなる溶液に水を添加することにある。水を添加することにより、有機化合物は水と置換され、効率的に回収が可能となり、同時に、焼却処理される水溶性ポリマーなどは、水溶液の状態で焼却されるので、焼却炉への供給ノズルを閉塞することなく、焼却を安定に実施することができ、ＣＯＤが低い廃水として処理することが可能となる。本発明において処理の対象となる溶液は、ＮａｏＡｃなどのアルカリ金属塩を含んでいてもよい。水の添加割合は、あまり多いと熱的に不利であり、またあまり少ないと、蒸留塔の塔底部でのポリマー等の析出が起こることがあるので、塔底部における水／固形物の比率は、６０／４０〜９９／1重量比、好ましくは、９０／１０〜９５／５重量比となるように添加水を調節する。
【００１０】
本発明において、少なくとも水溶性ポリマーを含む有機化合物からなる溶液は、蒸留塔に供給される際に水が添加され、有機化合物は水と置換される。この置換により、回収する有機化合物に持ち込まれる水の量を抑えることができ、塔底からの固形分を含む水溶液への有機化合物の混入を低く抑えることができる。水添加の量を少なく抑えるために、蒸留塔のみでかかる処理を行うよりも、予め蒸発器である程度、好ましくは１０〜２０倍位に濃縮しておく方がよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を図面によって具体的に説明する。図１は本発明を実施する場合の一例を示すフローチャートである。ＰＶＡ、ＰＶＡｃなどの水溶性ポリマー、ＮａｏＡｃなどのアルカリ金属塩を含む有機化合物からなる溶液は、ＰＶＡの製造工程で多く排出されるが、まず、このような溶液を、必要に応じ、蒸留塔、蒸発器など公知の分離手段で予め残渣分を濃縮する。図１では蒸発器２にて濃縮する例を示している。蒸発器を使用する場合、熱源は他の工程の廃熱を用いてもよいが、第１の蒸発器からの蒸気を次の第２の蒸発器の熱源とする多重効用形式にすると熱的に有利である。予め濃縮された溶液は蒸留塔７へ供給され、同時に水が添加される。
【００１２】
水が添加された溶液は、蒸留塔の塔頂段へ供給される。蒸留塔の形式はとくに限定されず、通常は多孔板塔、泡鐘塔などが使用されるが、固形分によるスケールに対する耐久性の点から泡鐘塔の方が好ましい。蒸留塔にさらに濃縮段を設けると、塔頂留分の含水率を低くすることができる。蒸留塔の熱源はリボイラーによるか、スチームの直接吹き込みが採用され、０〜０．５程度の還流比で、添加された水とともに、場合によれば水と共沸混合物を形成することにより、塔頂よりほぼ完全に回収される。水溶性ポリマー及びアルカリ金属塩は水溶液の状態で蒸留塔の塔底から固形分水溶液として抜き出され、焼却炉９に導入される。
【００１３】
固形分水溶液は焼却処理されるが、焼却炉は液中燃焼式焼却炉を使用するのが効果的であり、好ましい。液中燃焼式焼却炉は重油、灯油、軽油等の高温の炎を発生させる燃料のバーナーによる火炎中に固形分水溶液をノズルから噴霧して燃焼させ、燃焼ガスを直接水中に吹き込ませ、燃焼ガス中の灰分を捕集する形式の焼却炉である。炉内の温度は８００〜１５００℃に設定される。このような焼却炉を用いることにより、アルカリ金属塩は、微粒子化して燃焼ガスと一緒に水に吹き込まれ、溶解するため、固形分を燃焼する際に問題となるクリンカー状のスケールが炉内に付着することによる運転中断などのトラブルは殆どない。固形分は水溶液の状態で燃焼処理されるので、固形分を燃焼した後の廃棄物は水溶液の状態で取り出され、取扱いが容易である。しかも、上記したように、炭酸塩水溶液の状態になっているので、ＣＯＤを低く抑えることができ、そのままあるいは一定量放流しても環境を破壊することはない。
【００１４】
【実施例】
実施例１
ＰＶＡ製造工程から排出された、酢酸メチル４０ｗｔ％、メタノール５８ｗｔ％、水１．５ｗｔ％、ＰＶＡ及びＰＶＡｃ０．２５ｗｔ％及びＮａｏＡｃ０．２５ｗｔ％からなる廃液を１０００ｋｇ／ｈｒで蒸発器に供給し、酢酸メチル及びメタノールを主成分とする留分を留去した。約１０倍に濃縮した酢酸メチル１０ｗｔ％、メタノール８０ｗｔ％、水５ｗｔ％、ＰＶＡ２．５ｗｔ％及びＰＶＡｃ２．５ｗｔ％からなる溶液を、塔径３５０ｍｍ、段数８段の泡鐘塔の塔頂へ１０５ｋｇ／ｈｒで供給し、同時に水を６６ｋｇ／ｈｒで供給した。還流比を０にして運転したところ、塔頂より酢酸メチル及びメタノールを含む水溶液が１２０ｋｇ／ｈｒで得られた。塔底からＰＶＡ、ＰＶＡｃ、ＮａｏＡｃなどの固形分１０ｗｔ％を含む水溶液を５１ｋｇ／ｈｒで抜き出し、焼却炉へ供給した。焼却炉を空気１３０Ｎｍ3 ／ｈｒ、温度９５０℃に保って操作したが、ノズルの閉塞は見られず、順調に長期に運転可能であった。焼却炉からは炭酸ソ−ダを含む廃水が得られた。この廃水のＣＯＤは約２０ｐｐｍであり、そのまま放流可能であった。１年間連続運転し、塔を分解点検したが、スケ−ルの付着は殆ど認められなかった。
【００１５】
実施例２
酢酸メチル３３．９ｗｔ％、メタノ−ル６４．９ｗｔ％、水０．９ｗｔ％、ＰＶＡ及びＰＶＡｃ０．１６ｗｔ％、ＮａｏＡｃ０．１６ｗｔ％からなる廃液を１０００ｋｇ／ｈｒで蒸発器に供給し、約１５倍に濃縮した。酢酸メチル７．２ｗｔ％、メタノ−ル８４．７ｗｔ％、水３．１ｗｔ％、ＰＶＡ及びＰＶＡｃ２．５ｗｔ％、ＮａｏＡｃ２．５ｗｔ％からなる濃縮液を、塔径３５０ｍｍ、段数８段の多孔板塔の塔頂へ６５ｋｇ／ｈｒで供給し、同時に水を６８ｋｇ／ｈｒで供給した。還流比を０にして運転したところ、塔頂より酢酸メチル及びメタノ−ルを含む水溶液が６９ｋｇ／ｈｒで得られた。塔底からＰＶＡ、ＰＶＡｃ、ＮａｏＡｃ等の固形分５ｗｔ％を含む水溶液を６４ｋｇ／ｈｒで抜出し、焼却炉へ供給した。焼却炉を空気２００Ｎｍ3 ／ｈｒ、温度９５０℃に保って操作したところ、焼却炉からＣＯＤが約２０ｐｐｍの廃水が得られ、この廃水はそのまま放流可能であった。１年間連続運転し、塔を分解点検したところ、スケ−ルの付着が若干認められた。なお、燃料の消費は実施例１の場合に比べて約１．５倍多かった。
【００１６】
実施例３
実施例１と同じ濃縮液を、塔径３５０ｍｍ、段数８段の多孔板塔の塔頂へ１０５ｋｇ／ｈｒで供給し、同時に水を２１ｋｇ／ｈｒで供給し、還流比０にて運転したところ、塔頂より酢酸メチル及びメタノ−ルを含む水溶液が１１２ｋｇ／ｈｒで得られた。塔底から、ＰＶＡ、ＰＶＡｃ、ＮａｏＡｃ等の固形分３５％を含む水溶液を１４ｋｇ／ｈｒで抜き出し、焼却炉へ供給した。焼却炉を空気１３０Ｎｍ3 ／ｈｒ、温度９５０℃に保って操作したところ、焼却炉からＣＯＤが約２０ｐｐｍの廃水が得られ、この廃水はそのまま放流可能であった。燃料の消費は少なかったが、焼却炉のノズルを点検したところ、固形分が少量付着していた。
【００１７】
実施例１と同じ濃縮液を、塔径３５０ｍｍ、段数８段の多孔板塔の塔頂へ１０５ｋｇ／ｈｒで供給し、同時に水を１７ｋｇ／ｈｒで供給し、還流比０にて運転したところ、塔頂より酢酸メチル及びメタノ−ルを含む水溶液が１１０ｋｇ／ｈｒで得られた。塔底からの水溶液は、ＰＶＡ、ＰＶＡｃ、ＮａｏＡｃ等の固形分が若干析出しており、焼却炉への送液は困難であった。
【００１８】
比較例
実施例１の濃縮液を４０ｌ／ｈｒで伝熱面積０．１４ｍ2 の薄膜式蒸発器に供給し、１４０℃で蒸発乾固させ、粉体を取り出したところ、粒子径約１０〜２０ｍｍの形状が不揃いな粘弾性のある固体が得られた。この固体をホッパ−に貯め、スクリュ−コンベア−により送り出すことを試みたが、約１０分間稼働したところで固体がスクリュ−とケ−シングの間に噛み込み、スクリュ−が停止した。また、ホッパ−の内部では所々に粒子同士が固着し、ブロック状になっている状態がみられた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の方法により、廃液中の有機化合物を効率的に回収することができ、また、廃液中の有機化合物を回収すると同時に、廃液中の水溶性ポリマー、アルカリ金属塩などの固形分を、クリンカーを形成することなく焼却処理することができる。本発明の方法によれば、長期に安定運転可能であり、しかも公害問題を発生することなく、固形物を液体の状態で処理することができるので、工業的に有利に溶液を処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の処理方法の一例を示すフロ−チャ−トである。
【符号の説明】
１  溶液の供給ライン
２  蒸発器
３  有機化合物回収ライン
４  蒸発器缶出液
５  水供給ライン
６  有機化合物回収ライン
７  蒸留塔
８  蒸留塔塔底液
９  焼却炉
１０  燃料供給ライン
１１  空気供給ライン
１２  バ−ナ−
１３  液供給ノズル
１４  排気ガスパ−ジライン
１５  補給水供給ライン
１６  液中燃焼缶
１７  排水抜出しライン
【図１】
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