JP7140730B2

JP7140730B2 - 蒸留安定化法

Info

Publication number: JP7140730B2
Application number: JP2019167511A
Authority: JP
Inventors: 隆宏梅本; 敏彦前村; 一彦大井
Original assignee: Ｊｆｅ環境テクノロジー株式会社
Priority date: 2019-09-13
Filing date: 2019-09-13
Publication date: 2022-09-21
Anticipated expiration: 2039-09-13
Also published as: JP2021041381A

Description

本発明は、蒸留安定化法に関し、詳しくは、ＰＣＢとＴＣＢが混在する場合でも、ＰＣＢとＴＣＢの各々代替品を用いることにより、安定した蒸留を実現する蒸留安定化法に関する。

ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）は、安定性、不燃性、電気絶縁性に優れていることから、コンデンサやトランス等の電気機器の絶縁油に多用されていたが、後に、その難分解性と毒性とが明らかとなり新たな使用が禁じられている。

ＰＣＢを含有する絶縁油が既に含まれているコンデンサやトランス等のＰＣＢ汚染機器については回収措置がとられ、特別な施設において無害化処理が実施されている。

特許第５６３９９３２号特許第５６３９９３１号

特許文献１には、ＰＣＢ含有絶縁油を含む機器を洗浄油で洗浄するための洗浄部と、洗浄によって生じたＰＣＢ含有洗浄油を蒸留して再生洗浄油を作製するための蒸留再生部とを有し、ＰＣＢ含有洗浄油をＰＣＢ含有洗浄油よりもＰＣＢ濃度の低い留出液とＰＣＢ濃度の高い缶出液とに分離するための蒸留塔が蒸留再生部に備えられているＰＣＢ汚染機器無害化設備の解体方法が開示されている。

特許文献２には、特許文献１で用いた蒸留塔を効率良く無害化して解体する方法が開示されている。

しかし、この特許文献１及び２の無害化施設では、ＰＣＢにＴＣＢ（トリクロロベンゼン）が混在する場合のＰＣＢ汚染機器の洗浄についての検討がなされていない。

本発明者は、ＰＣＢにＴＣＢが混在する場合に、蒸留の経時によって、ＰＣＢの分離効率が悪くなり、無害化処理を安定して行うことができない場合があることがわかった。

そこで、本発明の課題は、ＰＣＢとＴＣＢが混在する場合でも、ＰＣＢとＴＣＢの各々代替品を用いることにより、安定した蒸留を実現する蒸留安定化法を提供することにある。

本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。

上記課題は以下の各発明によって解決される。

（請求項１）
ＰＣＢとＴＣＢの少なくとも２液を含む被蒸留液を貯留するトランス油受槽から、蒸留初期の前記被蒸留液をＴＣＢ分離塔に導入し、該ＴＣＢ分離塔で蒸留して、大部分のＴＣＢを含む留出液と、一部のＴＣＢとＰＣＢとを含む缶出液とに分離し、
前記ＴＣＢ分離塔の缶出液を、第１蒸留塔に導入し、該第１蒸留塔で蒸留して、一部のＴＣＢを含む留出液と、ＰＣＢを含む缶出液とに分離し、
前記第１蒸留塔の、一部のＴＣＢを含む留出液を、第１蒸留塔還流槽に受け入れ、該第１蒸留塔還流槽から前記トランス油受槽に戻し、該トランス油受槽の被蒸留液を再び蒸留する蒸留安定化法であり、
前記トランス油受槽に、ＰＣＢの沸点に近い沸点を有する溶媒、及びＴＣＢと沸点が同じか、またはそれより低い洗浄溶剤を供給する際に、前記トランス油受槽の「ＰＣＢ及び前記ＰＣＢの沸点に近い沸点を有する溶媒」と、「ＴＣＢ及び前記ＴＣＢと沸点が同じか、またはそれより低い洗浄溶剤」との濃度比率が、前記トランス油受槽から前記ＴＣＢ分離塔に導入されるＰＣＢとＴＣＢの少なくとも２液を含む蒸留初期の被蒸留液の濃度比率になるように供給して調整することを特徴とする蒸留安定化方法。
（請求項２）
前記ＰＣＢの沸点に近い沸点を有する溶媒が、飽和炭化水素溶剤であることを特徴とする請求項１記載の蒸留安定化方法。

本発明によれば、ＰＣＢとＴＣＢが混在する場合でも、ＰＣＢとＴＣＢの各々代替品を用いることにより、安定した蒸留を実現する蒸留安定化法を提供することができる。

本発明の基本的な原理を説明する図ＰＣＢとＴＣＢを含む絶縁油を含むトランス等のＰＣＢ汚染機器からＰＣＢを分離する設備の一例を示す処理フロー図本発明の実施形態の一例を示すブロック図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１に基づいて、本発明の基本的な原理を説明する。

本発明の蒸留安定化法においては、ＰＣＢ汚染機器から洗浄によって発生する化合物として、ＰＣＢやＴＣＢを含む場合を対象とする。

ここで、日本国内で主に使用された製品ＰＣＢには、カネクロール（登録商標）（ＫＣ）とアロクロールがあり、それぞれ塩素数等によっていくつかの種類がある。例えば、五塩化ビフェニルを主成分とするＫＣ500、ＫＣ500にＴＣＢを混合したＫＣ1000等が挙げられ、三塩化ビフェニルを主成分とするＫＣ300、四塩化ビフェニルを主成分とするＫＣ400等が挙げられる。

ＰＣＢの沸点としては、三塩化ビフェニル（ＫＣ300）で、３２０℃～３６０℃であり、五塩化ビフェニル（ＫＣ500）で３６０℃～３８０℃である。
ＴＣＢ（３塩化ベンゼン）の沸点は、２１０℃である。

ＰＣＢとＴＣＢを分離蒸留する際に、２段蒸留を行っているが、最初の蒸留塔であるＴＣＢ分離塔１０００での初期条件が設定され、ＴＣＢ分離塔１０００で蒸留されると、濃度が高くなったＰＣＢと、濃度が低くなったＴＣＢを含む缶出液が得られる。この缶出液は、ＴＣＢ分離塔の初期条件により、得られる缶出液に含まれる濃度は予め設計できるため、２段目の蒸留塔である第１蒸留塔２０００の初期条件を設定することにより、ＰＣＢの沸点とＴＣＢの沸点の間で、ＰＣＢが留出液に行かないように設計される。

そうすると、運転初期の被蒸留液に含まれるＰＣＢとＴＣＢの濃度バランスでは上手く蒸留が行われているが、循環運転を行ううちに、次第に被蒸留液の濃度バランスが崩れていく。

例えば、ＴＣＢ分離塔１０００では、運転初期よりも濃度が高くなったＰＣＢと、濃度が低くなったＴＣＢを含む被蒸留液を蒸留することになる。このため前記の初期条件で蒸留分離が実現できないことがわかった。

なお、運転初期よりも濃度が低くなったＰＣＢと、濃度が高くなったＴＣＢを含む被蒸留液を蒸留する場合もある。このため前記の初期条件で蒸留分離が実現できないことがわかった。

その原因は、２成分の各々沸点が、クラジウス・クラペイロンの原理で沸点上昇あるいは沸点降下のような沸点変動を生じているためと思われる。

したがって、運転初期の濃度バランスを調整する代替物質を補うように調整する。

本実施形態においては、一例として最初の蒸留塔であるＴＣＢ分離塔１０００での初期条件、第１蒸留塔２０００の初期条件を、沸点２２０℃と設定する。

この条件で、ＴＣＢ分離塔１０００で投入される被蒸留液のＰＣＢとＴＣＢの濃度バランスが蒸留初期から次第に変化していった場合、上述のとおり、濃度変動による沸点変動が生じると、初期条件では、蒸留分離がうまくいかなくなる。ＴＣＢ分離塔１０００の後に蒸留する第１蒸留塔２０００についても同様に、蒸留分離が上手くいかなくなっていく。

そこで、本発明では、被蒸留液に含まれるＰＣＢとＴＣＢの濃度比率を、蒸留初期の被蒸留液中のＰＣＢとＴＣＢの濃度比率に戻すようにする。そのため、被蒸留液中の各々の代替物質であるＰＣＢ類似物質とＴＣＢ類似物質を用いて調整する。

ＰＣＢ類似物質は、ＰＣＢの沸点に近い沸点を有する溶媒であることが好ましく、またＴＣＢ類似物質は、前記ＴＣＢと沸点が同じか、またはそれより低い洗浄溶剤であることが好ましい。

例えば、ＰＣＢ類似物質としては、飽和炭化水素溶剤を例示でき、例えばＫＰ－８（沸点２７４℃～４３１℃、出光興産社製）を用いることができ、ＴＣＢ類似物質としては、洗浄液ＨＣ－２５０（沸点約１７０℃、東ソー社製）、ＮＳクリーン２２０（沸点約２１０℃、ＪＸＴＧエネルギー社製）を用いることができる。これら以外にも、ＰＣＢ類似物質として、ＫＰ－８相当品を用いることができ、ＴＣＢ類似物質として、ＨＣ－２５０相当品、ＮＳクリーン２２０相当品を用いることもできる。

蒸留初期の被蒸留液中のＰＣＢとＴＣＢの濃度比率に戻すように調整する際には、缶出液と留出液中のＰＣＢとＴＣＢの各々減少分に相当するＰＣＢ類似物質とＴＣＢ類似物質を前記被蒸留液に添加することが好ましい。

ここで、ＰＣＢとＴＣＢの各々減少分は、ＰＣＢとＴＣＢの各々化合物の定量分析を行ってもよい。ＰＣＢ類似物質とＴＣＢ類似物質の添加は第１蒸留塔２０００の入口ライン１００１に添加することができる。

図２は、ＰＣＢとＴＣＢを含む絶縁油を含むトランス等のＰＣＢ汚染機器からＰＣＢを分離する設備の一例を示す処理フロー図であり、図３は、本発明の実施形態の一例を示すブロック図である。

１は、抜油洗浄装置である。この装置は、抜油装置と粗洗浄装置の二つの機能を備える。

抜油装置は、複数設けられてもよく、例えば老朽化してＰＣＢが漏洩するおそれがあるトランスやコンデンサを受け入れる抜油装置、漏洩するおそれのない大型のトランスやコンデンサを受け入れる抜油装置、小型のトランスやコンデンサを受け入れる抜油装置であってもよい。抜油を行うに際しては、例えばトランスなどのケーシングに開けた孔から内部のＰＣＢやＴＣＢ含有絶縁油を抜取る。

本実施の形態では、抜油装置は、大型抜油室、漏洩品抜油室、小型抜油室を備えることができる。

上記の抜油を行った後、洗浄装置によって洗浄を行う。具体的には、洗浄油でトランスやコンデンサの内部を洗浄する。かかる洗浄によって洗浄廃液が発生する。

ＰＣＢとＴＣＢを含む抜油は、ライン２００を介して、ＫＣ1000相当貯槽２に送られる。またＰＣＢを含む抜油は、ライン３００を介して、ＫＣ500相当貯槽３に送られる。洗浄廃液は、ライン４００を介して洗浄油バッファ槽４に送られる。本発明においては、ライン２００を介して、ＰＣＢとＴＣＢを含む抜油以外にも、洗浄油が送られる。ライン２００を洗浄するためである。ここで、ＫＣ1000、及びＫＣ500は、前述した。

洗浄油としては、三塩化ベンゼン（ＴＣＢ）に類似の物質であり、炭化水素系高機能洗浄剤を例示でき、例えば、前述のように、ＨＣ－２５０、ＮＳクリーン２２０が挙げられる。

ＴＣＢの沸点は、常圧で２１０℃であり、ＨＣ－２５０の沸点は、常圧で１７０℃前後であり、ＮＳクリーン２２０の沸点は、常圧で２００℃前後である。

本発明においては、沸点がＴＣＢに近いものであれば、ＨＣ－２５０相当品や、ＮＳクリーン２２０相当品であってもよい。

ＫＣ1000相当貯槽２に送られたＰＣＢとＴＣＢを含む抜油、及び洗浄油は、トランス油受槽５を介して、ＴＣＢ分離塔６に送られ、ＴＣＢ分離塔６で蒸留される。

ＴＣＢ分離塔６では、ＴＣＢとＰＣＢを分離する温度に設定され蒸留される。これによって、洗浄油、及びＴＣＢは蒸発し、留出液として得られる。得られた留出液は、ＴＣＢ分離塔還流槽７に送られる。

一方で、ＴＣＢ分離塔６の蒸留で、ＰＣＢは蒸発しないため、缶出液として得られる。しかし、缶出液には、少量のＴＣＢも蒸発しないで残っている場合もある。

このため、この缶出液は、第１蒸留塔８に送られる。第１蒸留塔８では、少量のＴＣＢとＰＣＢとを分離するように蒸留される。第１蒸留塔８の留出液はＴＣＢのみとなるため、第１蒸留塔還流槽９に送られ、第１蒸留塔８に戻されたり、トランス油受槽５に戻される。

第１蒸留塔８の蒸留によって得られた缶出液は、ＴＣＢが蒸発するので、ＰＣＢのみとなる。この缶出液は、ＫＣ500相当貯槽３に送られる。

ＴＣＢ分離塔還流槽７に集められたＴＣＢの一部は、所定のＰＣＢ濃度以下になっていたら、洗浄油と共にＴＣＢ分析待槽１０に送られ、必要量が洗浄油バッファ槽４に回収される。

次に、ＰＣＢを含む抜油は、ライン３００を介してＫＣ500相当貯槽３に送られる。また、第１蒸留塔８の蒸留によって得られた缶出液も、ＫＣ500相当貯槽３に送られる。ＫＣ500相当貯槽３に貯留された回収ＰＣＢは、図３に示すように無害化処理設備５０に送られ無害化処理される。

最後に、ライン４００を介して洗浄油バッファ槽４に送られたＴＣＢ、ＰＣＢ、水、洗浄油を含む洗浄廃液と、ＴＣＢ分析待槽１０から洗浄油バッファ槽４に送られた洗浄油、及びＴＣＢは、洗浄油バッファ槽４から粗洗浄水分離塔１１に送られ、水と、ＴＣＢ、ＰＣＢ及び洗浄油とに、蒸留されて分離される。

粗洗浄水分離塔１１の蒸留によって得られた留出液は、水であるため、その水は系外に排出される。

粗洗浄水分離塔１１の蒸留によって得られた缶出液は、ＴＣＢ、ＰＣＢ及び洗浄油であるため、粗洗浄油回収塔１２に送られ、洗浄油と、ＴＣＢ及びＰＣＢとに蒸留して分離される。

粗洗浄油回収塔１２の蒸留によって得られた留出液は、洗浄油であるため、この留出液は、ライン４０１を介して粗洗浄油回収槽１３に送られ、粗洗浄油回収槽１３に回収された洗浄油は、抜油洗浄装置１で再利用される。これにより新規な洗浄油の使用量を削減できる。

粗洗浄油回収塔１２の蒸留によって得られた缶出液は、ＴＣＢ及びＰＣＢが含まれているため、ライン４０２を介して、ＫＣ1000相当貯槽２に送られる。

ＴＣＢ及びＰＣＢが含まれる缶出液は、前述のＰＣＢとＴＣＢを含む抜油と共に、トランス油受槽５を介して、ＴＣＢ分離塔６に送られ、該ＴＣＢ分離塔６で蒸留される。この蒸留については、前述した。

第１蒸留塔８の蒸留によって得られた缶出液は、ＴＣＢが蒸発するので、ＰＣＢのみとなる。この缶出液は、ＫＣ500相当貯槽３に送られる。ＫＣ500相当貯槽３に貯留された回収ＰＣＢは、後述の図３に示す無害化処理設備５０に送られ無害化処理される。

ＴＣＢ分離塔還流槽７に集められた洗浄油、及びＴＣＢの一部が、ＴＣＢ分析待槽１０に送られ、洗浄油バッファ槽４に返送ライン２０１を介して、返送され、再利用される。

これにより、洗浄油バッファ槽４に洗浄廃液として回収されたＴＣＢ、ＰＣＢ及び洗浄油を粗洗浄油回収塔１２によって蒸留する際の蒸留安定化を図ることができる。

すなわち、粗洗浄油回収塔１２では、ＴＣＢ、ＰＣＢ及び洗浄油の３成分のうち、洗浄油が蒸留分離されるが、ＴＣＢと洗浄油は比較的沸点が近いので、洗浄油と共に、ＴＣＢの一部も留出液側に分離されることがある。

そうすると、粗洗浄油回収塔１２に入る組成成分のバランスが崩れて、モル沸点変動（クラジウス・クラペイロンの原理によるモル沸点上昇又はモル沸点降下）を起こすことがある。３成分間でのモル沸点変動や２成分間でのモル沸点変動が生じれば、蒸留運転そのものが難しくなってしまい、最終的に、ＰＣＢとＴＣＢの分離安定化も難しくなってしまう。

そこで、本発明の返送ライン２０１にて洗浄油及びＴＣＢが返送されるので、洗浄廃液に加えて返送ライン２０１から返送される洗浄油、及びＴＣＢが含まれることにより、蒸留時の３成分のモル沸点変動を防いだり、あるいはＰＣＢとＴＣＢモル沸点変動を防ぎ、安定した蒸留（蒸留の安定化）が行える。

それと共に、蒸留により、洗浄廃液に含まれる洗浄油に、返送ライン２０１から返送された洗浄油が加わるため、洗浄油の回収量を増やすことができ、洗浄油の循環再使用量を増やせることができる。その結果、新規な洗浄油の使用量の削減が可能となる。

図２において、ＫＣ500相当貯槽３から排出される回収ＰＣＢは、ライン３０１を介して、図３に示す無害化処理設備５０に送られ、脱塩素化処理が施され、無害化処理される。

ＫＣ500相当貯槽３には、ライン３００を介して送られるＰＣＢを含む抜油と、第１蒸留塔８の蒸留によって得られ缶出液が含まれる。その缶出液は、ＰＣＢである。

図３に示すように、ライン３００を介して送られるＰＣＢは、無害化処理設備５０にて無害化処理される。そして、無害化処理設備５０で使用された溶媒の一部は、循環再利用する溶媒として、ライン５００を介して粗洗浄油回収槽１３に返送する。これにより、溶媒を、無害化処理における使用だけでなく、ＰＣＢの代替物質として蒸留時に再利用することができる。

更に、溶媒としては、上述したとおり、ＫＰ－８を例示でき、ＫＰ－８は、沸点がＰＣＢと類似しているため、蒸留においてもＰＣＢと共に缶出液として液送され、KC500相当貯槽３に液送される。これにより、溶媒が、再度、無害化処理設備５０に送られることで、無害化処理に再利用することができ、新規な溶媒の使用量を削減することができる。

本実施形態においては、ライン５００を介して粗洗浄油回収槽１３に返送された溶媒と、回収ライン４０１を介して粗洗浄油回収槽１３に返送さされた洗浄油とを、ＴＣＢ分離塔６で、蒸留分離する際に、トランス油受槽５に液送する、図２及び図３に示すような調整ライン（破線矢印）を設けることも好ましい。これにより、蒸留前のラインが形成され、ＰＣＢ、ＴＣＢの代替物質であるＰＣＢ類似物質、ＴＣＢ類似物質を供給できるため、濃度バランスの調整が可能となる。

１：抜油洗浄装置
２：ＫＣ1000相当貯槽
３：ＫＣ500相当貯槽
４：洗浄油バッファ槽
５：トランス油受槽
６：ＴＣＢ分離塔
７：ＴＣＢ分離塔還流槽
８：第１蒸留塔
９：第１蒸留塔還流槽
１０：ＴＣＢ分析待槽
１１：粗洗浄水分離塔
１２：粗洗浄油回収塔
１３：粗洗浄油回収槽
５０：無害化処理設備
２００：ライン
２０１：返送ライン
３００：ライン
３０１：ライン
４００：ライン
４０１：ライン
４０２：ライン
５００：ライン
１０００：ＴＣＢ分離塔
１００１：入口ライン
２０００：第１蒸留塔

Claims

ＰＣＢとＴＣＢの少なくとも２液を含む被蒸留液を貯留するトランス油受槽から、蒸留初期の前記被蒸留液をＴＣＢ分離塔に導入し、該ＴＣＢ分離塔で蒸留して、大部分のＴＣＢを含む留出液と、一部のＴＣＢとＰＣＢとを含む缶出液とに分離し、
前記ＴＣＢ分離塔の缶出液を、第１蒸留塔に導入し、該第１蒸留塔で蒸留して、一部のＴＣＢを含む留出液と、ＰＣＢを含む缶出液とに分離し、
前記第１蒸留塔の、一部のＴＣＢを含む留出液を、第１蒸留塔還流槽に受け入れ、該第１蒸留塔還流槽から前記トランス油受槽に戻し、該トランス油受槽の被蒸留液を再び蒸留する蒸留安定化法であり、
前記トランス油受槽に、ＰＣＢの沸点に近い沸点を有する溶媒、及びＴＣＢと沸点が同じか、またはそれより低い洗浄溶剤を供給する際に、前記トランス油受槽の「ＰＣＢ及び前記ＰＣＢの沸点に近い沸点を有する溶媒」と、「ＴＣＢ及び前記ＴＣＢと沸点が同じか、またはそれより低い洗浄溶剤」との濃度比率が、前記トランス油受槽から前記ＴＣＢ分離塔に導入されるＰＣＢとＴＣＢの少なくとも２液を含む蒸留初期の被蒸留液の濃度比率になるように供給して調整することを特徴とする蒸留安定化方法。
前記ＰＣＢの沸点に近い沸点を有する溶媒が、飽和炭化水素溶剤であることを特徴とする請求項１記載の蒸留安定化方法。