(57)【要約】  【課題】  安全で簡便な有機金属化合物の安定化処理方法および安定化処理装置を提供することである。  【解決手段】  有機金属化合物を溶媒で希釈した後、不活性ガス雰囲気の反応槽１１中において、撹拌下、水と反応させる。このとき、有機金属化合物が少なくとも自然発火しない濃度まで溶媒で希釈され、反応槽１１内の気液界面で局部発熱が生じないように強撹拌する。液相部１２および気相部１３の温度を温度センサー２０，２１によりそれぞれ測定し、これらの温度差から局部発熱を検知することもできる。有機金属化合物の供給手段は、内管２３と外管２４とを備えた二重管１５であり、内管２３内を通って有機金属化合物が反応槽１１内に供給され、外管２４と内管２３との間隙を通って不活性ガスが反応槽１１内に供給される。【選択図】図１
2008200585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機金属化合物を溶媒で希釈した後、不活性ガス雰囲気の反応槽中において、撹拌下、水と反応させることを特徴とする有機金属化合物の安定化処理方法。
【請求項２】
前記有機金属化合物が少なくとも自然発火しない濃度まで溶媒で希釈される請求項１記載の有機金属化合物の安定化処理方法。
【請求項３】
前記撹拌は、前記反応槽内の気液界面で局部発熱が生じないように強撹拌される請求項１または２記載の有機金属化合物の安定化処理方法。
【請求項４】
前記反応の過程で、前記反応槽内の液相部および気相部の温度をそれぞれ測定し、これらの温度差から局部発熱を検知する請求項１〜３のいずれかに記載の有機金属化合物の安定化処理方法。
【請求項５】
内部に水が仕込まれ不活性ガス雰囲気の気相部を有する密閉反応槽と、この反応槽内に設けられた液撹拌手段と、溶媒で希釈された有機金属化合物を前記反応槽に供給するための供給手段とを備えたことを特徴とする有機金属化合物の安定化処理装置。
【請求項６】
前記水を含む液相部および前記気相部に温度センサーがそれぞれ備えられた請求項５記載の有機金属化合物の安定化処理装置。
【請求項７】
前記供給手段が、前記反応槽の気相部に開口した内管と外管とを備えた二重管で構成され、溶媒で希釈された前記有機金属化合物が内管内を通って反応槽内に供給され、不活性ガスが外管と内管との間隙を通って反応槽内に供給される請求項５または６記載の安定化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機金属化合物の安定化処理方法および安定化処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルキルアルミニウム、アルキルインジウム、アルキルガリウム、アルキル亜鉛、アルキルリチウム等の有機金属化合物は、空気や水と接触すると発火するほどの高い反応性を有しているため、その取り扱いには十分な注意が必要である。このような有機金属化合物またはこれを含有する溶液は、特許文献１に示すような有害化合物を含む廃水と同様に、一般に焼却炉で焼却されることにより廃棄されている。
【０００３】
しかしながら、有機金属化合物を焼却炉で焼却する場合、該有機金属化合物が炉内で酸化物（スケール）となり設備のトラブルを引き起こすおそれがある。特に、有機金属化合物を炉内に供給するための供給管の供給口で炉内の水分と有機金属化合物とが反応して酸化物が生成すると供給管を閉塞させてしまう。
【０００４】
このような反応性の高い有機金属化合物を何らかの手段で安定化することができれば、上記のように焼却炉で焼却せずに廃棄することが可能であるが、安全で大規模且つ簡便な安定化処理方法は確立されていないのが現状である。
【特許文献１】特開２００４−７３９３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、安全で簡便な有機金属化合物の安定化処理方法および安定化処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための本発明にかかる有機金属化合物の安定化方法は、有機金属化合物を溶媒で希釈した後、不活性ガス雰囲気の反応槽中において、撹拌下、水と反応させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の安定化処理方法では、反応性が高く空気中で自然発火したり水と接触して発火するおそれのある有機金属化合物を予め溶媒で希釈することにより有機金属化合物の反応性を低下させ、この希釈された有機金属化合物を不活性ガス雰囲気の反応槽中において、撹拌下、水と反応させるので、有機金属化合物を反応槽中に供給する前の段階において空気雰囲気下で送液したりタンクに一時保管する際や、反応槽中において水と反応させる際の安全性を向上させることができる。このように、本発明方法は、複雑な操作を必要としない簡便でかつ安全な有機金属化合物の安定化処理方法である。
【０００８】
また、本発明の安定化処理方法では、前記有機金属化合物が少なくとも自然発火しない濃度まで溶媒で希釈するのが好ましく、さらに、前記撹拌は、前記反応槽内の気液界面で局部発熱が生じないように強撹拌するのがより好ましい。
【０００９】
本発明の安定化処理方法では、前記反応の過程で、前記反応槽内の液相部および気相部の温度をそれぞれ測定し、これらの温度差から局部発熱を検知することもできる。上記反応の過程で、希釈された有機金属化合物が反応槽内に供給され液相部の水と接触することにより反応熱が生じ水蒸気が発生する。このとき、液相部および気相部の温度が共に上昇するが、気相部の温度上昇に比べて液相部の温度上昇は緩やかであり、局部発熱が大きいほど液相部と気相部との温度差が大きくなる。したがって、これらの温度差を測定することにより局部発熱が生じているかどうかを検知することができる。局部発熱を検知したときには、液相部の撹拌の速度を速めたり、有機金属化合物の供給量を減少させる等の適切な対処をして異常な局部発熱が生じるのを未然に防止することができる。
【００１０】
本発明にかかる有機金属化合物の安定化処理装置は、内部に水が仕込まれ不活性ガス雰囲気の気相部を有する密閉反応槽と、この反応槽内に設けられた液撹拌手段と、溶媒で希釈された有機金属化合物を前記反応槽に供給するための供給手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の安定化処理装置では、前記水を含む液相部および前記気相部に温度センサーがそれぞれ備えられているのが好ましい。これらの温度センサーにより測定される液相部と気相部との温度差から反応の過程で生じることのある局部発熱を検知し、前記したように異常な局部発熱が生じるのを未然に防止することができる。
【００１２】
さらに、本発明の安定化処理装置では、前記供給手段が、前記反応槽の気相部に開口した内管と外管とを備えた二重管で構成され、溶媒で希釈された前記有機金属化合物が内管内を通って反応槽内に供給され、不活性ガスが外管と内管との間隙を通って反応槽内に供給されるようにすることもできる。これにより、反応槽内の気相部を不活性ガス雰囲気とすることができるだけでなく、特に、有機金属化合物を気相部に排出する二重管の供給口付近において有機金属化合物が気相部の水分と接触して酸化物が生成するのを抑制できるので、供給口が酸化物で閉塞されるという不具合が生じるのを防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、有機金属化合物を廃棄処分する際に安全で簡便な方法により安定化処理することができるという効果がある。
本発明では、液相部と気相部の温度差から反応槽内で局部発熱が生じているかどうかを検知することができるので、異常な局部発熱が生じるのを未然に防止することができる。
本発明では、前記二重管により不活性ガスおよび希釈溶液を反応槽内に供給することにより、反応槽内の気相部を不活性ガス雰囲気とすることができるだけでなく、供給口が酸化物で閉塞されるという不具合が生じるのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明にかかる有機金属化合物の安定化処理方法は、有機金属化合物を溶媒で希釈した後、不活性ガス雰囲気の反応槽中において、撹拌下、水と反応させるものである。なお、本発明において「有機金属化合物」というときは、有機金属化合物単体はもちろんのこと、有機金属化合物を含有する溶液をも含むものとする。
【００１５】
前記有機金属化合物としては、例えばアルキルアルミニウム、アルキルインジウム、アルキルガリウム、アルキル亜鉛、アルキルリチウム等のように空気や水と接触すると発火するほどの高い反応性を有しているものが挙げられる。
【００１６】
有機金属化合物を希釈する溶媒としては、例えばヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、ウンデカン、ドデカン等のアルカン、さらに灯油、軽油、重油、ガソリンなどが挙げられる。この溶媒にはアルコール、ケトン等の２重・３重結合を有したり活性水素を有したりする物質は、有機金属化合物と反応する等の危険性を有しているため希釈溶媒として使用しないことが望ましい。なおジエチルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル類は有機金属化合物と錯体を形成するため、除熱しながら混合する等の対策が必要となるが、混合後は希釈溶媒と同様の考え方が適応出来る。
【００１７】
これらの溶媒で希釈する際には、有機金属化合物が少なくとも自然発火しない濃度まで希釈するのがよい。具体的には、希釈後の溶液中における有機金属化合物の濃度が２０重量％以下となるようにするのが好ましく、１０重量％以下となるようにするのがより好ましい。
【００１８】
溶媒で希釈された有機金属化合物（以下、「希釈溶液」という。）は、反応槽内に供給され、不活性ガス雰囲気の反応槽中において、撹拌下、水と反応することにより安定な化合物に加水分解される。
【００１９】
図１は、上記安定化処理方法に用いることができる有機金属化合物の安定化処理装置を示す概略図である。図１に示すように、この安定化処理装置は、内部に水が仕込まれ不活性ガス雰囲気の気相部１３を有する密閉反応槽１１と、この反応槽１１内に設けられた撹拌翼１４（液撹拌手段）と、前記希釈溶液を反応槽１１に供給するための二重管１５（供給手段）とを備えている。反応槽１１の上面開口部は蓋２２により塞がれている。
【００２０】
前記撹拌翼１４は、液相部１２の液量が増加した場合でも液相部１２全体を均一に撹拌できるように多段撹拌翼からなる。この撹拌翼１４はモーター１７により軸１６が回転することにより駆動する。なお、多段撹拌翼に代えて、アンカー型に類する撹拌翼等を使用してもよい。
【００２１】
反応槽１１の外周面にはジャケット３２が設けられており、ジャケット３２内に冷媒を供給することにより反応槽１１内部を冷却している。冷媒は入口１９から供給され、出口１８から排出される。
【００２２】
前記水を含む液相部１２および気相部１３には温度センサー２０，２１がそれぞれ備えられている。温度センサー２０は、そのセンサー部分が液相部１２内に浸漬するように配置され、液相部１２内の温度を測定する。一方、温度センサー２１は、そのセンサー部分が気相部１３内に位置するように配置され、気相部１３内の温度を測定する。この温度センサー２１は、蓋２２の下面（気相部１３に面している面）の温度を測定するように配置してもよい。
【００２３】
これらの温度センサー２０，２１により反応槽１１内の液相部１２および気相部１３の温度をそれぞれ測定し、これらの温度差から有機金属化合物と水との反応の過程で生じることのある局部発熱を検知する。この温度測定は、安定化処理装置を操業している間、常時行ってもよく、所定の時間毎に行うようにしてもよい。測定により得られた温度差に基づいて異常な局部発熱を検知したときには、液相部１２の撹拌の速度を速めるか、あるいは希釈溶液の供給量を減少させればよい。
【００２４】
二重管１５は、反応槽１１の気相部１３に開口した内管２３と外管２４とを備えている。前記希釈溶液がこの内管２３内を通って反応槽１１内に供給され、不活性ガスが外管２４と内管２３との間隙を通って反応槽１１内に供給される。気相部１３内のガスは、バルブ２７が開かれた排出管２６から排出される。不活性ガスとしては、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン等を用いることができる。また、この不活性ガスが除湿されたものであるときには、供給口２５において有機金属化合物の酸化物が生成するのをより確実に防止することができる。
【００２５】
上記安定化処理装置を用いて有機金属化合物を安定化処理する際には、回分操作で処理してもよく、連続操作で処理してもよい。
【００２６】
回分操作で処理する場合には、予め反応槽１１内に所定量の水を仕込み、撹拌翼１４を回転させながら希釈溶液を供給し、所定量が供給された時点で希釈溶液の供給を停止する。ついで、ポンプ３０により排出口３１から配管２９を通じて液相部１２の廃液を排出する。その後、再度上記手順と同様にして有機金属化合物の安定化処理を行う。
【００２７】
一方、連続操作で処理する場合には、予め反応槽１１に所定量の水を仕込み、撹拌翼１４を回転させながら希釈溶液を供給すると共に、配管２８から水を供給し、同時に排出口３１から液相部１２の廃液を排出する。このとき、水の供給量と廃液の排出量とをほぼ同程度に調節することにより、反応槽１１内の液量を一定の状態に保ち、安定した操業を行うことができる。
【００２８】
また、排出口３１から排出される安定化処理済みの廃液は、通常、デカンテーション等により水層と油層とに分離することができる。この水層と油層との分離を容易にするには、有機金属化合物や希釈に用いた溶媒の種類に応じて液相部１２のｐＨを適正な範囲に調節すればよい。このｐＨ調節は、安定化処理装置を操業する前の段階で希釈溶液、反応槽１１に仕込まれた水および配管２８から供給する水に対してアルカリや酸を予め添加することにより行ってもよく、操業中に反応槽１１内へアルカリや酸を適宜添加することにより行ってもよい。このｐＨ調節に使用できるアルカリとしては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられ、酸としては、塩酸、硫酸、硝酸等が挙げられる。例えば、有機金属化合物がトリメチルアルミニウムである場合には、液相部１２のｐＨを１２〜１３程度に調節するのが好ましい。これにより、液相部においてエマルジョンが生成するのを防止することができ、水層と油層との分離が容易になる。
【００２９】
このようにして分離された水層および油層は、必要に応じて、さらに沈殿、ろ過等により成分の分離除去を行い、排水、埋め立て、焼却等により処分される。
【００３０】
なお、上記実施形態では、反応槽１１の外周面にジャケット３２を設けた場合について説明したが、例えば内部コイル等のように反応槽１１内を冷却できるものであればよく、ジャケット３２に限定されない。
【００３１】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
【実施例１】
【００３２】
図２に示す処理装置を用いて廃液処理を行った。すなわち、アンカータイプに類する攪拌翼１４１を備えた２Ｌのガラス製セパラブルフラスコ１１１に水を１ｋｇ仕込み、これに、常圧、アルゴンガス雰囲気下で、滴下ロート４０にて廃液を定量フィードした。滴下ロート４０の下流側には開閉弁５１が設けられている。
廃液は予め有機金属化合物とジブチルエーテルを混合させてあり、その組成はジメチルアルミニウムハイドライド＝６．８重量％，メチルリチウムアルミニウムハイドライド＝１５．７重量％，ジブチルエーテル＝７７．５重量％である。トータルフィード量は１４４ｇであり、フィード速度は２７９ｇ／ｈｒであった。
セパラブルフラスコ１１１は反応熱除去のためにオイルバス４１で冷却した。オイルバス４１には、循環ポンプ４２および冷媒ユニット４３を含む循環路４４が付設されている。また、セパラブルフラスコ１１１およびオイルバス４１には、それぞれ液温を測定するための温度センサ４５，４６が設けられる。さらに、セパラブルフラスコ１１１の気相部１３１内のガスを排出するために、排出管４７が取り付けられる。この排出管４７は、ガスを開閉弁４８を開いて直接排出するか、あるいは積算流量計４９およびバブラー５０を経て排出する２つの経路を有する。
攪拌翼幅／セパラブルフラスコ内径＝０．７５で、攪拌翼１４１を回転数１８０ｒｐｍで回転させながら、滴下ロート４０から廃液を定量フィードしたところ、異常発熱も無く、安定して処理出来ることが分かった。終了後、反応液を系外に取り出したが、禁水性・自然発火性は消失していた。
【実施例２】
【００３３】
図３に示す処理装置を用いて廃液処理を行った。攪拌翼として２段タービン翼１４２を備えた２０Ｌのステンレス製反応器１１２に水を１０ｋｇ仕込み、常圧、窒素ガス雰囲気下で、温度センサー６５を備えた廃液槽５３からチューブポンプ５４を経て廃液を定量フィードした。反応器１１２は反応熱除去のためにジャケット５５で冷却した。反応器１１２には二重管５６が取り付けられ、この二重管５６の内管を通って廃液を反応器１１２に供給すると共に、窒素ガスを外管と内管との間隙を通って１０ｍ／秒の流速で反応器１１２内に供給した。
反応器１１２には、圧力計６０の他、内部の液相部の温度を検知するための温度センサー５７と、気相部の温度を検知するための温度センサー５８をそれぞれ備えた。さらに、反応器１１２には、気相部内のガスを排出するための排出管５９が取り付けた。この排出管５９には、サイトグラス６６、コンデンサー６１および積算流量計６２が順に取り付けられ、コンデンサー６１の下方には凝縮した溶媒を回収する溶媒受器６３を設けた。コンデンサー６１の外周部には熱媒体を通すジャケット６４を設けている。
廃液は予め有機金属化合物とジブチルエーテルを混合させてあり、その組成はジメチルアルミニウムハイドライド＝４．１重量％，メチルリチウムアルミニウムハイドライド＝８．０重量％，ジブチルエーテル＝６２．２重量％，ノルマルヘキサン＝２５．７重量％である。トータルフィード量は２．６ｋｇであり、フィード速度は３．６ｋｇ／ｈｒであった。
攪拌翼幅／反応器内径＝０．３６で、タービン翼１４２を回転数３５０ｒｐｍで回転させながら、廃液を定量フィードしたところ、攪拌動力は１．８ｋｗ／ｍ3であった。また、上記温度センサー５７、５８が検知した液相部と気相部との間に大きな温度差が認められなかったことから、反応は異常発熱も無く、安定して処理出来ることが分かった。終了後、反応液を系外に取り出したが、禁水性・自然発火性は消失していた。また二重管５６では酸化物・水酸化物の付着も無かった。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施形態である有機金属化合物の安定化処理装置を示す概略図である。
【図２】実施例１で使用した安定化処理装置を示す概略図である。
【図３】実施例２で使用した安定化処理装置を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１１  反応槽
１２  液相部
１３  気相部
１４  撹拌翼
１５  二重管
２０，２１  温度センサー
２３  内管
２４  外管
【図１】
2008200585.tif 000003
【図２】
2008200585.tif 000004
【図３】
2008200585.tif 000005