(57)【要約】【課題】  濃硫酸の製造工程において、ＳＯ２ガスをＳＯ３ガスに転化する転化器の廃熱ボイラーチューブの破損を連続的に監視して、確実に且つ早期に発見する方法を提供する。【解決手段】  吸収塔１１における循環酸１２の循環経路中に比色計１４を設置して、吸収塔１１内の循環酸１２の吸光度を連続的に測定する。波長７００ｎｍの吸光度から得られる循環酸１２の濁度変化、又は波長４５０ｎｍと５５０ｎｍの吸光度差による循環酸１２の着色変化によって、転化器の廃熱ボイラーチューブの破損を検知する。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製錬工程から排出されるＳＯ２ガスから濃硫酸を製造する工程において、比色計を用いて吸収塔内の循環酸の吸光度を測定し、その吸光度測定値から求めた循環酸の濁度の変化又は着色の変化により、転化器の廃熱ボイラーチューブの破損を検知することを特徴とする、転化器廃熱ボイラーチューブの破損発見方法。
【請求項２】
前記循環酸の濁度変化は７００ｎｍの波長の吸光度により、着色変化は４５０ｎｍと５５０ｎｍの波長の吸光度差により求めることを特徴とする、請求項１に記載の転化器廃熱ボイラーチューブの破損発見方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製錬工程から排出されるＳＯ２ガスから濃硫酸を製造する工程において、ＳＯ２ガスをＳＯ３ガスに転化する転化器の廃熱ボイラーチューブの破損を早期に発見するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製錬工程において発生するＳＯ２ガスは製錬排ガスとして硫酸工場に送られ、ガス精製工程、乾燥工程、転化工程、吸収工程を経ることにより濃硫酸が製造されている。即ち、製錬排ガス中のＳＯ２は転化工程においてＳＯ３に転化され、ＳＯ３は吸収工程で吸収塔内の循環酸（濃度９９％未満の硫酸）中に吸収され、循環酸の硫酸濃度が９９％になると抜き出されて製品としての濃硫酸となる。
【０００３】
図面を用いて具体的に説明すると、図１に示す転化工程において、ＳＯ２を主成分とする製錬排ガス１はガス精製工程で不純物を除去され、乾燥工程で乾燥された後、転化工程で転化器２に供給され、Ｖ２Ｏ５等の触媒３によってＳＯ２がＳＯ３に転化される。この転化の際の酸化反応が発熱反応であるため、ＳＯ３を含む転化器排ガス４は高温となり、この廃熱はチューブ６や汽水胴８を備えた廃熱ボイラー５で回収される。
【０００４】
即ち、高温の転化器排ガス４は、廃熱ボイラー５内でチューブ６と接触しながら通過する際に、チューブ６中を循環しているボイラー水７に熱を奪われることによって冷却される。熱を受け取ったボイラー水７は汽水胴８で蒸気となり、発電用等として工場各所に配分される。一方、熱を奪われて冷却された転化器排ガス４は、廃熱ボイラー排ガス９として図示しない別の転化器に順次送られ、充分に転化が完了すると、転化済みガスとして吸収工程に送られる。
【０００５】
図２に示す吸収工程では、上記転化工程から送られた転化済みガス１０が吸収塔１１に導かれ、循環している循環酸１２のシャワーと接触することにより、転化済みガス１０に含まれるＳＯ３が循環酸１２中に吸収される。吸収塔１１内でＳＯ３を吸収した循環酸は硫酸濃度が上昇し、循環酸濃度監視装置１３により測定した硫酸濃度が９９％になると、製品の濃硫酸として抜き出される。尚、吸収塔１１に残っている循環酸１２には工業用水又は希硫酸が補給され、再び９９％未満の循環酸１２として吸収塔１１内を循環する。
【０００６】
上記の転化工程から吸収工程において、図１に示す廃熱ボイラー５のチューブ６が老朽化等の原因により破損すると、廃熱ボイラー５内でボイラー水７が廃熱ボイラー排ガス９中に漏洩する。ボイラー水７が混入した廃熱ボイラー排ガス９は更に転化を進めるために別の転化器に順次送られる結果、それらの転化器中の触媒が水分と接触して能力を失い、最悪の場合には触媒が破壊されてしまう。従って、廃熱ボイラー５のチューブ６の破損をできるだけ早期に発見することは、硫酸工場の安定操業にとって極めて重要である。
【０００７】
廃熱ボイラー５のチューブ６の破損を発見する方法として、従来は、図１に示す汽水胴８において、ボイラー水７の漏洩による水位の異常低下を監視する方法がとられていた。しかし、この方法では、チューブ６が大きく破損してからでなければ、汽水胴１７の水位の異常低下として確認することができないため、廃熱ボイラー５のチューブ６の小さな破損を早期に発見することは極めて難しかった。
【０００８】
一方、製品としての濃硫酸は、その濁度において製品規格上の品質レベルに差があり、濁度が高くなると製品の品質は低下する。また、着色については、製品規格上の品質レベルの差は規定されていないが、ユーザーの要請として無色透明であることが望まれている。濃硫酸が濁ったり着色したりする原因としては、有機物や水分の混入などが知られている。
【０００９】
そのため、一般的には吸収塔の循環酸を定期的に巡視して、その都度目視にて循環酸の状態を確認し、循環酸の濁度上昇や着色が見つかったときには、脱色処理を実施していた。この循環酸の濁度上昇や着色の原因として、廃熱ボイラーチューブの破損による水分の混入を推定できるが、定期的な巡回による目視確認では、上記した転化工程における汽水胴の水位低下を監視する方法と同様に、廃熱ボイラーのチューブの破損を確実に且つ早期に発見することは極めて難しい。
【００１０】
また、硫酸製造における硫酸の着色を制御する方法として、特開昭６３−５５１０７号公報には、分光光度計を用いて硫酸の吸光度を測定し、着色度合いに基づいて脱色剤の添加量を調整する方法が記載されている。尚、特開平８−１６９７０５号公報には、酸化剤を添加することにより濃硫酸の白濁を防止する方法が記載され、その効果確認のために分光光度計で濃硫酸の透過度を測定することが行われている。
【００１１】
このように、分光光度計を用いた吸光度や透過度の測定によって、濃硫酸の着色ないし濁りの度合いを測定することは知られているが、濃硫酸の着色や濁りの原因となる廃熱ボイラーのチューブの破損を連続的に監視して、確実に且つ早期に発見する方法については知られていなかった。
【００１２】
【特許文献１】特開昭６３−５５１０７号公報
【特許文献２】特開平８−１６９７０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、濃硫酸の製造工程において、ＳＯ２ガスをＳＯ３ガスに転化する転化器の廃熱ボイラーチューブの破損を連続的に監視して、確実に且つ早期に発見する方法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】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明が提供する転化器廃熱ボイラーチューブの破損発見方法は、製錬工程から排出されるＳＯ２ガスから濃硫酸を製造する工程において、比色計を用いて吸収塔内の循環酸の吸光度を測定し、その吸光度測定値から求めた循環酸の濁度の変化又は着色の変化により、転化器の廃熱ボイラーチューブの破損を検知することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、吸収塔内の循環酸の吸光度を測定することによって、従来よりも簡単な方法で転化器の廃熱ボイラーチューブの破損を確実に且つ早期に発見することができる。特に循環酸の吸光度を連続的に測定すれば、発見の遅れによる不具合を発生させることなく、廃熱ボイラーチューブの破損を早期に発見することができるため、転化器の触媒が破壊されることを防ぎ、硫酸工場の安定した操業の実施が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
一般に、濃硫酸の製造工程で転化器の廃熱ボイラーのチューブが破損すると、ボイラー水が廃熱ボイラー排ガス中に漏洩し、この廃熱ボイラー排ガスから最終的に得られる転化済み排ガス中に水分が混入する。その結果、吸収塔に供給された転化済み排ガスが循環酸と接触し、循環酸中にＳＯ３と共に水分が吸収されることによって、循環酸に濁りが生じあるいは着色が発生する。
【００１７】
本発明においては、例えば図３に示すように、吸収塔１１における循環酸１２の循環経路中に比色計１４を設置して、循環酸１２に発生する濁りや着色を比色計１４で測定し、その測定値信号を集中制御室に送信するなどの手段で連続的に監視する。そして、比色計１４の測定値の異常、即ち循環酸１２に濁度変化あるいは着色変化が発生したことを検知することによって、廃熱ボイラーのチューブに破損が発生したことを早期に発見することが可能となる。
【００１８】
まず、濃硫酸製造工程において発生した様々な濁度の循環酸について、比色計を用いて波長３００ｎｍ程度〜８５０ｎｍ程度の光について吸光度と濁度の関係を調査した結果、７００ｎｍの波長において濁度と吸光度の間に回帰関係があることを見出した。図４は、波長７００ｎｍでの循環酸の濁度と吸光度の関係を示すグラフである。この図４に示す濁度と吸光度の回帰関係から、循環酸の濁度変化の監視には、波長７００ｎｍの吸光度の使用が好ましいことが分った。尚、吸光度の測定には（株）島津製作所製の比色計ＵＶ１６００を使用した（以下同じ）。
【００１９】
図４の濁度と吸光度の間の回帰関係を用いて、波長７００ｎｍでの濁度及び及び吸光度と製品硫酸の等級との関係を調べ、得られた結果を下記表１に示した。この表１から、濁度３０（吸光度０.０７３９）以下であれば製品硫酸の等級はＡ級となり、濁度４０〜５０（吸光度０.０８６４〜０.０９８９）であれば等級はＢ級となり、濁度６０（吸光度０.１１１３）以上であれば等級は級外となって再処理が必要であることが分る。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
上記の結果から、循環酸の循環経路中に７００ｎｍの波長の吸光度を測定できる比色計を設置して、その吸光度測定値から循環酸の濁度変化を監視すれば、廃熱ボイラーチューブの破損を知ることができる。即ち、循環酸の濁度が増加して級外品となる手前の濁度５０（吸光度０.０９８９）を超えたとき、廃熱ボイラーチューブが破損した可能性が高いので、廃熱ボイラーチューブの点検、修理を実施する。より好ましくは、等級がＡ級である濁度３０（吸光度０.０７３９）を超えて濁度が上昇した時点で、廃熱ボイラーチューブの破損の可能性を疑い、点検、修理を実施することが望ましい。
【００２２】
また、硫酸製造工程において発生した様々な着色状態の循環酸について、比色計を用いて３００ｎｍ程度〜８５０ｎｍ程度の波長の光について吸光度を測定し、図５に示す循環酸の着色状態ごとの波長と吸光度の関係を得た。この図５の結果から、４５０ｎｍと５５０ｎｍの波長の吸光度において、吸光度と循環酸の着色状態との間に、下記表２に示す関係があることを見出した。尚、表２及び図５に示す着色程度は、（イ）は製品として好まれないほど着色した循環酸、（ロ）〜（ハ）は製品として許容できる程度の着色した循環酸、及び（ニ）は無着色の循環酸である。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
上記表２から分るように、製品として許容できる着色程度（ロ）〜（ハ）の場合は、波長４５０ｎｍの吸光度と５５０ｎｍの吸光度の差が０.００８である。一方、製品として好ましくない着色程度（イ）の場合には上記吸光度の差が０.０１７と増加し、着色程度が無着色（ニ）の場合は上記吸光度の差が０.００５と減少している。
【００２５】
従って、循環酸の着色変化を監視する場合には、循環酸の循環経路中に４５０ｎｍ及び５５０ｎｍの波長の吸光度を測定できる比色計を設置し、波長４５０ｎｍの吸光度と波長５５０ｎｍの吸光度を測定して、２波長の吸光度測定値の差に基づいて着色変化を監視することにより、廃熱ボイラーチューブの破損を知ることができる。即ち、上記４５０ｎｍと５５０ｎｍの２波長での吸光度差が０.００８を超えたとき、廃熱ボイラーチューブが破損した可能性が高いので、廃熱ボイラーチューブの点検、修理を実施する。
【実施例】
【００２６】
図３に示すように、吸収塔１１における循環酸１２の循環経路の途中、具体的には循環酸濃度監視装置１３への経路中に比色計１４を接続設置した。この比色計１４は、４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び７００ｎｍの各波長の吸光度を連続測定し、循環酸濃度監視装置１３と同様に、工程管理用の集中制御室に測定値データが送られるようにした。尚、使用した比色計は、ＧＬ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｒｅｓｅａｒｃｈ  ｉｎｃ製のＣＭ１０８である。
【００２７】
製錬工程からのＳＯ２ガスを原料とする硫酸工場において、ガス精製工程、乾燥工程、転化工程、吸収工程を経ることにより濃硫酸を製造する際に、上記図３に示す比色計１４を設置した吸収塔１１を用い、循環酸濃度監視装置１３による循環酸濃度の監視と同時に、波長７００ｎｍでの吸光度による循環酸１２の濁度変化、及び波長４５０ｎｍと５５０ｎｍの吸光度差による着色変化を、それぞれ同時に且つ連続的に監視した。
【００２８】
その結果、長期の連続操業の途中で、循環酸の濁度が５０（吸光度では０.０９８９）を超えたので、転化器の廃熱ボイラーチューブを点検したところ、小さな破損を発見することができ、早期に修理することができた。このとき波長４５０ｎｍと５５０ｎｍの吸光度差も０.００８を超え、循環酸の着色状態も許容できる範囲を超えつつあることが分った。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】濃硫酸製造における転化工程を示す概略図である。
【図２】濃硫酸製造における吸収工程を示す概略図である。
【図３】本発明による比色計を設置した吸収工程を示す概略図である。
【図４】波長７００ｎｍでの循環酸の濁度と吸光度の関係を示すグラフである。
【図５】循環酸の着色状態ごとの波長と吸光度の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３０】
１      製錬排ガス
２      転化器
３      触媒
４      転化器排ガス
５      廃熱ボイラー
６      チューブ
７      ボイラー水
８      汽水胴
９      廃熱ボイラー排ガス
１０      転化済みガス
１１      吸収塔
１２      循環酸
１３      循環酸濃度監視装置
１４      比色計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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