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JP3501465B2 - レーヨンの製造におけるガス流からの汚染物の除去 - Google Patents

レーヨンの製造におけるガス流からの汚染物の除去

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JP3501465B2
JP3501465B2 JP54974298A JP54974298A JP3501465B2 JP 3501465 B2 JP3501465 B2 JP 3501465B2 JP 54974298 A JP54974298 A JP 54974298A JP 54974298 A JP54974298 A JP 54974298A JP 3501465 B2 JP3501465 B2 JP 3501465B2
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アール． ミューラー、クリストファー
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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、ガス流、特にレーヨンの製造で生成される
ガス流から汚染物を除去し、濃縮し、使用可能な形で回
収するためのガス流の処理に関する。
発明の背景 レーヨンは、いわゆる周知のビスコース法によって調
製される。この方法では、まずセルロースからキサント
ゲン酸セルロース溶液を調製し、次いで紡糸して繊維に
する。キサントゲン酸セルロース溶液の調製は、セルロ
ースを水酸化ナトリウム水溶液に浸漬した後に高圧下で
圧縮することによって、セルロースからアルカリセルロ
ースに初期変換することを必要とし、その結果、約34重
量％のセルロースと約15.3重量％の苛性アルカリを含ん
で残りが水であるゲル様のアルカリセルロースが得られ
る。次いでアルカリセルロースを細断して小片状の材料
にする。細断段階は、アルカリセルロースの小片に苛性
アルカリをより均一に分布させる役割も果たす。次いで
細断した小片を熟成する。
次に、熟成したアルカリセルロースを、いわゆるドラ
イ・チャーンによって、あるいは排気されてアルカリセ
ルロースの小片が入っているチャーンに、大気圧または
減圧下で二硫化炭素を添加することにより操作するその
他の方法によって、キサンタン化反応させる。通常、キ
サンタン化段階でのアルカリセルロースと二硫化炭素の
発熱反応は、約32゜から33℃で行われ、通常は約75分か
ら90分で終了する。通常はトリチオカーボネートの形の
副生物が形成されると、キサンタン化した生成物には黄
色の呈色が生じ、後のレーヨン繊維の紡糸の間に硫化水
素が発生する原因になる。したがって、このような副生
物の形成を最小限に抑える手法で操作することが好まし
い。
次いでキサンタン化反応から得られたキサントゲン酸
セルロースの小片を、水酸化ナトリウムの希釈溶液が入
っている大型の撹拌タンク内に置いて、キサントゲン酸
セルロースを溶液に溶かし、ビスコースとして知られて
いる透明なハチミツ状の粘稠ドープを形成する。ビスコ
ース溶液は、望ましくないトリチオカーボネートの形成
を妨げるために低温で形成される。次いで、ビスコース
溶液を熟成してキサントゲン酸基の再分布を行い、その
後、紡糸を行う。この段階は、必要なキサントゲン酸濃
度ももたらす。
次に、塩および酸が入っている浴内にビスコースを押
し出すことによって、熟成したキサントゲン酸セルロー
ス溶液を紡糸する。塩は、通常は硫酸ナトリウムであ
り、酸としては、通常は硫酸を使用する。紡糸用浴中に
硫酸が存在すると、キサンタン化反応で形成された副生
物であるトリチオカーボネートと反応し、硫黄含有ガ
ス、主に硫化水素と二硫化炭素の形成が生じる。現在こ
れらのガスは大気中に排出され、阻害の大きい化学的損
失と有害な排気をもたらす。あるいは、スクラビング操
作を用いてガスの除去を行い、その結果、低濃度になっ
た生成物を下水渠に流す。
本発明について米国特許の記録の検索を行ったが、以
下の従来技術が最も密接に関連する従来技術として見出
された。
米国特許第4477951号 米国特許第4368078号、米国特
許第4037039号 英国特許第789691号 米国特許第41586
98号 発明の概要 本発明は、レーヨン紡糸プロセスからの、硫化水素お
よび二硫化炭素を含んだ硫黄含有ガスを含有する排ガス
流を処理する手順に関し、これらの化学物質を、レーヨ
ン形成プロセスで再使用可能な形で、または商品として
販売可能な形で回収しようとするものである。本発明
は、レーヨン製造プロセスからの硫黄を含有する副生物
のガス流に関して述べているが、本発明は、硫化水素含
有ガス流を生成するその他の工業からの、その他の類似
した組成の硫黄含有ガス流にも適用可能である。本発明
は、レーヨン紡糸タンクからの排ガス流の処理について
本明細書で具体的に述べているが、そこに具体化される
原理は、その他の排ガス流にも等しく適用される。
本発明の一態様によれば、硫化水素および二硫化炭素
を含む硫黄含有ガス流を処理する方法が提供され、この
方法は、前記ガス流と水酸化ナトリウム水溶液を接触さ
せて、そこから前記硫化水素および一部の前記二硫化炭
素を溶解し、二硫化炭素が溶解している硫化ナトリウム
の水溶液と、二硫化炭素を含有する残留ガス流とを形成
すること、前記硫化ナトリウム水溶液を、前記溶液から
二硫化炭素が分離してガス状二硫化炭素と二硫化炭素が
減少した硫化ナトリウム水溶液とを形成するよりも高い
温度に加熱すること、ガス状二硫化炭素を回収するこ
と、得られた硫化ナトリウム水溶液を濃縮すること、濃
縮された硫化ナトリウム溶液のpHを、硫化ナトリウムが
実質上硫化水素ナトリウムの形で存在するように調整す
ること、および得られた硫化水素ナトリウムの濃縮水溶
液を回収することを含む。
図面の簡単な説明 図１は、本発明による方法の、一実施形態の概略系統
図である。
発明の概括的説明 本発明の方法の初期段階は、レーヨン紡糸タンクから
の排ガス流と水酸化ナトリウム水溶液を接触させて、ガ
ス流からの硫黄含有ガス、主に硫化水素と若干の二硫化
炭素を溶解することである。
水酸化ナトリウム水溶液と接触する硫黄含有排ガス流
は、一般に硫化水素と二硫化炭素を含むが、硫化カルボ
ニルなどのその他の硫黄含有ガスも少量存在してよい。
一般にこのような硫黄含有ガス流は、硫黄含有ガスの全
含有量が約100ppmから約10000ppmであり、好ましくは約
2500ppmから約5000ppmである。硫化水素および二硫化炭
素は、レーヨン・プロセスからの排ガス流中に、約1:1
のモル比で存在することができる。このモル比は、ガス
流の供給源に応じて異なってよい。
排ガス流に接触させ、その硫黄含有ガス成分を溶解す
るのに使用する水酸化ナトリウム水溶液は、一般にNaOH
濃度が最大で約50重量％であり、好ましくは約１重量％
から約10重量％である。接触溶解段階は、広い温度範囲
にわたって行うことができ、一般に約20℃から約100℃
であり、好ましくは約80℃である。水酸化ナトリウムに
溶解する二硫化炭素の量を最小限に抑えるには、より高
い温度が好ましい。
排ガス流と水酸化ナトリウム水溶液の間の接触は、硫
黄含有ガスを水酸化ナトリウム水溶液に溶解することが
可能な、任意の便利で効率的な気−液接触スクラビング
装置を使用して行うことができる。この案件の譲受人に
譲渡された米国特許第5192517号に記載されている、ス
クラビング装置および手順を使用することが好ましく、
その開示を参考に本明細書に組み込むが、これは時に
「ウォータールー・スクラバ（Waterloo Scrubber）」
として知られている。このような装置および手順では、
二重流体噴霧スプレイ・ノズルを使用して、パイプ内を
流れる排ガス流中に水酸化ナトリウム水溶液の微小な液
滴のミストの向流または並流を形成する。このようなス
クラビング手順は、液滴が凝集する前の１つまたは複数
の接触段階で行うことができ、この段階では汚染ガスが
溶解してその水溶液が形成される。得られたガス流は、
このとき残留二硫化炭素を含有する他は硫化水素がな
く、スクラバから排出することができる。排出されたガ
ス流は、例えば活性化した炭素を凝縮することによっ
て、または吸収することによってさらに処理して二硫化
炭素を回収し、その後、精製された空気流を大気中に排
出する。
ウォータールー・スクラバ内で行われるスクラビング
操作は、白色のガスが水酸化ナトリウム水溶液の小滴に
溶解することができるような、都合の良い気／液の比で
実施することができる。一般にスクラバは、気／液の比
が0.0667から2.67リットル／ガスm3min（約0.5から約20
米ガロン/1000cfm）で作動することができ、好ましくは
0.1334から0.4002リットル／ガスm3min（約１から約３
米ガロン/1000cfm）である。
生成物の所期の再使用または販売のために、硫化水素
ナトリウム（NaHS）として硫化ナトリウムの所望の濃度
レベルが得られるまで、水酸化ナトリウム水溶液を回収
し再循環してさらにガス流との接触を行うが、これは硫
化ナトリウム水溶液を濃縮する効果がある。ここで硫化
ナトリウムは任意の所望の濃度でよく、レーヨン製造プ
ロセスで再使用するためには任意選択で約40重量％から
約45重量％である。
水酸化ナトリウムへの硫化水素の溶解は、水酸化ナト
リウム溶液のpHを下げる効果がある。硫化ナトリウム
（Na2S）に比べ、水酸化ナトリウムに対する硫化水素ナ
トリウム（NaHS）の著しく大きい溶解度に照らして見る
と、溶解する化学種としてNaHSが大部分を占めているpH
の硫化ナトリウム水溶液を提供することが望まれてい
る。pHは、約10から約11が好ましい。
溶解する硫化ナトリウムの濃度が増加すると、一般に
は酸の添加によって、溶液のpHを所望の範囲に調整する
ことが必要な場合がある。
この手順に従って生成される硫化水素ナトリウム溶液
は、レーヨン形成プロセスに関連する上述の化学的プロ
セスで、その溶液の再使用が可能な濃度および品質を保
有し、かつ／または硫化水素ナトリウム水溶液は、レー
ヨン形成プロセスまたは本発明が適用されるその他のプ
ロセスの工業的副製品として販売することができる。
本発明による、水酸化ナトリウム水溶液によってレー
ヨン形成プロセスの紡糸段階から排ガス流をスクラビン
グすることの追加の効果とは、スクラビング段階の操作
条件下で、ガス流からの若干の二硫化炭素が、意外にも
水酸化ナトリウム水溶液に共吸収（coabsorption）され
ることである。
吸収された二硫化炭素は、溶液を一般に約70℃から約
90℃の温度に加熱することによって、好ましくは約80℃
の温度に加熱することによって、接触段階から得られる
水酸化ナトリウム水溶液から回収することができ、その
溶液から二硫化炭素をガス状で追い出し、次いで二硫化
炭素（沸点が約46℃である）凝縮して液状の濃縮された
二硫化炭素を形成する。このような手順は、スクラバか
らの排出ガス流に、気化した二硫化炭素を添加すること
によって容易に行うことができる。
次いで、硫化水素が減少したガス流および水酸化ナト
リウム水溶液から回収された二硫化炭素は、キサントゲ
ン酸セルロース形成段階で、あるいは任意の都合良い手
法で使用することができる。
レーヨン紡糸プロセスから副生物ガスとして生成され
た硫化水素ナトリウムの形で硫化水素を回収する能力
と、レーヨン紡糸プロセスからやはり副生物ガスとして
生成された二硫化炭素を回収する能力は、ともにレーヨ
ン形成プロセスで使用可能な形であり、ガス流を水酸化
ナトリウム水溶液でスクラビングし、次いで得られた水
性媒質を本明細書で述べるように処理することによっ
て、レーヨン形成プロセスの全体的な経済性に著しい改
善を示す。
好ましい実施形態の説明 本発明の一実施形態の概略系統図である図面を参照す
ると、硫化水素および二硫化炭素を含有するガス流10
は、２つの区画16、18内に複数の二重流体ノズル14を有
するスクラバ12に供給される。スクラバは、液滴を回収
してそれらを凝縮するために、各区画16、18の下流端に
デミスタ20を有する。凝縮プロセスで補助するために、
水スプレイ21を使用することができる。水酸化ナトリウ
ム水溶液がライン24、26によって供給されるように、空
気はライン22によって各二重流体ノズル14に供給され
る。スクラバ12内の二重流体ノズルおよび区画の数は、
必要に応じて変えることができる。
二重流体ノズル14のそれぞれは、ガス流からの硫化水
素および若干の二硫化炭素を溶解するため、スクラバ12
内を流れるガス流と接触するスプレイ・ミスト28を生成
する。大量の二硫化炭素を含有して硫化水素が減少して
いるガス流は、ライン30によって、スクラバの下流端か
ら排出される。二硫化炭素を含有するガス流は、そこか
ら二硫化炭素を回収するために、例えば液体の形に凝縮
することによって、任意の便利な手法でさらに処理する
ことができる。
各デミスタ20で回収された硫化ナトリウム水溶液は、
スクラバから除去され、ライン30、32によってそれぞれ
の再循環タンク34、36に送り出される。各再循環タンク
34、36のそれぞれからは、さらに流入するガス流10に接
触させるために、水性供給溶液24および26が二重流体ノ
ズル14に供給される。硫化ナトリウム水溶液のノズルへ
の循環、硫化ナトリウム水溶液の凝縮および回収は、溶
解する硫化ナトリイウムが所望の濃度に達するまで継続
される。この溶液のpHは、硫化ナトリウムが実質上流化
水素ナトリウムとして存在する所望のpHを維持するため
に、断続的または連続的に調整することができる。
所望の濃度およびpHレベルに達したとき、ライン38に
よって脱ガス容器へのブリード流が生じる。対応する体
積の硫化ナトリウム水溶液が、ライン42によって、戻り
ライン26から再循環タンク34に移送される。補充水酸化
ナトリウム溶液は、貯蔵タンク44から再循環タンク36に
供給することができる。
脱ガス容器40では、二硫化炭素が気化するよりも高い
温度に硫化ナトリウム水溶液を加熱する。気化した二硫
化炭素は、二硫化炭素の回収を目的とした処理をするた
めに、ライン48によって出口ガスライン58に導かれる。
所望の生成物である硫化ナトリウム溶液を、ライン50に
よって、脱ガス容器40から貯蔵容器52へと除去する。
開示の概要 この開示の概要では、本発明は、レーヨン製造プロセ
スまたはその他のプロセスで、販売または再使用に有用
な化学物質を回収するために、レーヨン製造プロセスお
よび類似のガス流を生成するその他のプロセスからの、
硫黄ガスを含有する排ガス流を処理するための新規な手
順を提供する。本発明の範囲内で修正が可能である。
フロントページの続き (72)発明者 ミューラー、クリストファー アール. カナダ国 エルエヌ２ ３シー９ オン タリオ州 キッチナー バンクサイド ドライヴ 18 (56)参考文献 特公 昭43−26374（ＪＰ，Ｂ１) 実公 昭31−19007（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B01D 53/48,53/52

Claims (17)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】硫化水素および二硫化炭素を含む硫黄含有
    ガス流を処理する方法であって、 二段階式気−液接触装置を設けること、 前記ガス流からの硫化水素および二硫化炭素を溶解する
    ため、前記気−液接触装置の第１段階で、前記ガス流と
    水酸化ナトリウムの水溶液を接触させること、 前記ガス流からの残留硫化水素を溶解するため、前記気
    −液接触装置の第２段階で、前記ガス流と水酸化ナトリ
    ウムの水溶液を接触させること、 前記気−液接触装置の第２段階から、溶解していない二
    硫化炭素を含有して実質上硫化水素を含まないガス流を
    除去すること、 前記気−液接触装置の前記第１段階から水酸化ナトリウ
    ム水溶液を回収し、回収された溶液を使用して、前記第
    １段階に入るガス流とさらに接触させ、前記回収を繰り
    返し、硫化水素ナトリウムの所望の濃度がそこに得られ
    るまでさらに接触させること、 前記気−液接触装置の前記第２段階から水酸化ナトリウ
    ム水溶液を回収し、回収された溶液を使用して、前記第
    ２段階に入るガス流とさらに接触させ、前記回収を繰り
    返し、硫化水素ナトリウムの前記所望の濃度が前記第１
    段階で得られるまでさらに接触させること、 第１段階から前記硫化水素ナトリウム水溶液を回収し、
    それを前記第２段階からの前記水酸化ナトリウム水溶液
    で置き換え、かつ第２段階の水酸化ナトリウム水溶液を
    新たな水酸化ナトリウム水溶液で置き換えること、およ
    び 回収された硫化水素ナトリウム水溶液を加熱して、ガス
    状二硫化炭素と二硫化炭素が減少した硫化水素ナトリウ
    ム水溶液とを形成すること、 ガス状二硫化炭素を回収すること、および 得られた硫化水素ナトリウムの水溶液を回収すること を特徴とする方法。
  2. 【請求項２】前記硫黄含有ガス流が、レーヨンの紡糸か
    らの副生物ガス流としてもたらされることを特徴とする
    請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】回収された二硫化炭素および硫化水素ナト
    リウム水溶液がレーヨンの製造に使用されることを特徴
    とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記硫黄含有ガス流が約100ppmから10000p
    pmの全硫黄ガス含有量を有することを特徴とする請求項
    １〜３のいずれかに記載の方法。
  5. 【請求項５】前記ガス流が、2500ppmから5000ppmの全硫
    黄含有量を有する請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】硫化水素および二硫化炭素が約1:1のモル
    比で存在することを特徴とする請求項１〜５のいずれか
    に記載の方法。
  7. 【請求項７】水酸化ナトリウムの水溶液との前記接触
    が、20℃から100℃の温度でNaOHの初期濃度が最大50重
    量％である水酸化ナトリウムの水溶液を使用して行われ
    ることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方
    法。
  8. 【請求項８】水酸化ナトリウムの水溶液との前記接触
    が、70℃から80℃の温度でNaOHの初期濃度が１重量％か
    ら10重量％である水酸化ナトリウムの水溶液を使用して
    もたらされることを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】水酸化ナトリウムの水溶液との前記接触
    が、0.0667から約2.67リットル／ガスm3minの気−液接
    触比で行われる、ガス流と、水酸化ナトリウムの水溶液
    の微細な液滴の少なくとも１つのミストとの接触によっ
    て行われる請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記気−液接触比が0.1334から0.4002リ
    ットル／ガスm3minであることを特徴とする請求項９に
    記載の方法。
  11. 【請求項１１】溶液から二硫黄化炭素を蒸発させるため
    の前記水溶液の前記加熱が、70℃から90℃の温度で行わ
    れる請求項１〜10のいずれかに記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記温度が約80℃であることを特徴とす
    る請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項１３】第１の段階での繰り返される接触により
    得られた硫化水素ナトリウムの水溶液が、40重量％から
    45重量％の硫化水素ナトリウム濃度を有することを特徴
    とする請求項１〜12のいずれかに記載の方法。
  14. 【請求項１４】濃縮された硫化水素ナトリウムの水溶液
    の前記pHが、10から11の値に制御される請求項13に記載
    の方法。
  15. 【請求項１５】前記残留ガス流が、それから前記二硫化
    炭素を回収するように処理されることを特徴とする請求
    項１〜14のいずれかに記載の方法。
  16. 【請求項１６】二硫化炭素の回収ができるようにするた
    め、前記ガス状二硫化炭素が前記残留ガスに添加される
    ことを特徴とする請求項１〜15のいずれかに記載の方
    法。
  17. 【請求項１７】前記二硫化炭素が濃縮によって回収され
    ることを特徴とする請求項16に記載の方法。
JP54974298A 1997-05-21 1998-05-21 レーヨンの製造におけるガス流からの汚染物の除去 Expired - Fee Related JP3501465B2 (ja)

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US60/047,319 1997-05-21
PCT/CA1998/000498 WO1998052680A1 (en) 1997-05-21 1998-05-21 Removal of contaminants from gas streams in rayon production

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