JPS6235968B2 - - Google Patents

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JPS6235968B2
JPS6235968B2 JP53131593A JP13159378A JPS6235968B2 JP S6235968 B2 JPS6235968 B2 JP S6235968B2 JP 53131593 A JP53131593 A JP 53131593A JP 13159378 A JP13159378 A JP 13159378A JP S6235968 B2 JPS6235968 B2 JP S6235968B2
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JP
Japan
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sodium
concentration
reaction
liquid
crystals
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JP53131593A
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English (en)
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JPS5560021A (en
Inventor
Isao Myanohara
Masamitsu Morofuji
Norimasa Mizui
Hajime Maeda
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Tosoh Corp
Original Assignee
Toyo Soda Manufacturing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6235968B2 publication Critical patent/JPS6235968B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D7/00Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D7/10Preparation of bicarbonates from carbonates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01DCOMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
    • C01D7/00Carbonates of sodium, potassium or alkali metals in general
    • C01D7/07Preparation from the hydroxides

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は運転操作が簡単でスケール形成などの
トラブルが少なく、かつ得られる結晶が良好であ
る炭酸水素ナトリウムの製造法に関するものであ
る。
比較的濃度の高い炭酸ナトリウム水溶液や水酸
化ナトリウム水溶液あるいは塩化ナトリウムを含
有する炭酸ナトリウム水溶液や水酸化ナトリウム
水溶液から炭酸水素ナトリウム(以下重曹とい
う)結晶を生成する場合、一般に結晶が微細であ
り、過性が悪く、また結晶への付着水が多いた
め結晶の品質が悪い等の問題が多い。英国特許第
811053号明細書によれば塩化ナトリウムを含有す
る炭酸ナトリウム水溶液を炭酸化して粒径の大き
な重曹結晶を得るために、炭酸ナトリウム濃度を
9.5〜11.25重量%、塩化ナトリウム濃度を11.0〜
14.5重量%に調整して45〜100℃の温度範囲で二
酸化炭素を10〜90容量%含有する気体で重炭酸化
反応を行い、重曹結晶を生成させる方法が提案さ
れている。しかしながらこの方法では原料液の組
成を厳しく調整する必要があり、運転操作が煩雑
となる。原料濃度が高い場合には原料液を希釈す
る事が必要になり重炭酸化反応装置での処理液量
が増大する欠点を有する。
また、米国特許第4032616によれば、隔膜法食
塩電解槽液を二酸化炭素で処理して、過分離が
容易な粒径を有する重曹結晶を得る方法が示され
ている。この方法は以下より成り立つている。
第一領域で、電解槽液を二酸化炭素含有ガスで
処理して、水酸化ナトリウムを炭酸ソーダ水溶液
に転化する。
第二領域で、第一領域から送られる水溶液を二
酸化炭素含有ガスの作用下におき、最大温度を70
℃以下に維持して、炭酸ソーダの一部を重曹とし
て沈殿させる。
第二領域で得られた懸濁液を第三領域に送り、
二酸化炭素含有ガスの作用により重炭酸化を完結
し、懸濁液を45℃以下の最終温度に冷却する。
最後に、沈殿した重曹を分離する。分離工程は
第三領域から送られる懸濁液の一部を第二領域に
循環する手段も有する。
この方法では反応容器中における温度や濃度の
分布が不均一で、局部的に高温、高濃度の箇所が
存在している。従つてこのような箇所でスケール
形成現象が生じ、これが積み重ねられていずれ装
置の閉塞を生じる懸念があるので、これを防ぐた
めに、三個の領域及び温度を反応容器内に設定
し、第三領域の懸濁液の一部を第二領域に循環し
ている。
しかしながら、それでも3日間程度の連続運転
しかできず、長期連続運転を目的とするには不充
分である。
本発明者らは、これまでの研究においてある程
度濃度が高いかまたは塩化ナトリウムを含んだ炭
酸ナトリウムの水溶液を連続的に多段式の反応塔
で反応させる場合、又は回分方式で反応させる場
合に得られる重曹結晶が小さく、装置の壁面およ
び仕切棚で、スケールが激しく形成される現象に
遭遇した。
そこで本発明者らはこのようなトラブルを防止
し、かつ大きな結晶を得ることについて検討した
ところ、上記現象の原因は重炭酸化反応において
一旦セスキ炭酸ナトリウム(Na2CO3
NaHCO3・2H2O)が析出し、しかる後に重曹結
晶に転化する事と、塔内で局部的な高温高濃度の
箇所が存在する事によることがわかり、何らかの
手段によつてセスキ炭酸ナトリウムの析出を回避
し、しかもスラリーを反応容器内の全液相域で激
しく混合せしめて均一な温度、濃度に維持すれ
ば、スケール形成現象のトラブルは著しく少なく
なり、かつ大きな重曹結晶が得られる事が判明し
た。
本発明はこのような知見にもとずいて達成され
たものである。
本発明の要旨は、反応器内の液体の温度及び組
成が均一となるようにほぼ完全混合状態にある完
全混合型反応器に、下記の(1)式と(3)式又は(2)式と
(3)式で表わされる範囲内の濃度を有する炭酸ナト
リウム又は水酸化ナトリウム水溶液と、二酸化炭
素又は二酸化炭素を含有する気体を連続的に供給
して、常に器内の液組成を重曹析出領域に維持し
つつ、40℃から100℃の液温度にて重炭酸化反応
を行つて重曹結晶を析出せしめ、連続的にこれを
とり出す方法である。
−0.727x+22≦y≦−1.03x+32.5 (1) −0.60x+18.2<z≦−0.88x+25 (2) 0≦x≦20 (3) (ただし、上式中yは炭酸ナトリウム濃度(重量
%)、zは水酸化ナトリウム濃度、(重量%)、x
は塩化ナトリウム濃度(重量%)を表す。) 原料液中の塩化ナトリウム濃度が上記の範囲を
越えると重曹と一所に塩化ナトリウムが析出して
くるので目的とする純度の重曹が得られない。
また、炭酸ナトリウム又は水酸化ナトリウム濃
度が上記の範囲を越えると生成する重曹スラリー
の濃度が高すぎて操作が困難となり、逆に上記の
範囲より低い濃度では処理液量が過大となり非能
率となる。一方、上式で表わされる範囲内の濃度
を有する炭酸ナトリウム又は水酸化ナトリウム水
溶液を、連続多段反応器又は回分式反応方式によ
り重炭酸化を行えば、原料液自体が逐次重炭酸化
されるため、重曹結晶が析出する前に一旦セスキ
炭酸ナトリウム結晶が析出し、しかる後これが重
曹結晶に転化することとなり、生成する重曹結晶
の微細化はさけられない。
これに対し、本発明による反応方式では、完全
混合型の反応器により反応させることにより、原
料液は、まず器内の液体と混合して重曹析出領域
の液組成になり、しかる後この液組成で重炭酸化
されるため、セスキ炭酸ナトリウム析出領域を飛
び越して、重曹を析出するものであり、大きな結
晶の重曹が得られる。
アルカリ濃度が高く、塩化ナトリウム濃度が高
い炭酸ナトリウムまたは水酸化ナトリウム原料液
ほどセスキ炭酸ナトリウムの析出量が多い傾向に
あるので本発明の有効性が著しく発揮される。本
発明の対象となる原料液の例として、隔膜電解槽
から得られる水酸化ナトリウムと塩化ナトリウム
の混合水溶液及び該水溶液を二酸化炭素又は重曹
によつて炭酸化して得られる炭酸ナトリウムと塩
化ナトリウムとの混合水溶液があげられる。
本発明者らの研究によれば、上記の原料液から
セスキ炭酸ナトリウムを経由して重曹を析出させ
る場合には重曹の結晶粒径が小さく、セスキ炭酸
ナトリウムから重曹への転移の時点でスラリーの
流動性が悪くなり、ガス吸収速度が遅く、装置へ
のスケール形成が激しい事が明らかになつた。
従つて、円滑な運転を行い、かつ大きな重曹結
晶を得るためにはセスキ炭酸ナトリウムの析出を
避ける事が必要不可欠である。
また、一般に内部にベルカラー等の仕切棚を挿
入した連続多段式の気泡塔で重炭酸化反応を行う
場合、この装置の特性としてガス空塔速度又は/
及び液空塔速度が大きくなると液が仕切棚から落
下しなくなる、いわゆるフラツデイング現象が生
じる。
仕切棚にスケールが付着してガス及び液の流通
孔が小さくなればますますフラツデイングが生じ
やすい環境が形成されて行き、運転不可能な状態
にたちいたることになる。
また、連続多段式気泡塔では運転中に装置内に
局部的に過飽和度の高い箇所が存在するので、こ
の筒所で塔壁面や仕切棚へのスケール形成が促進
されフラツデイング現象が短時間のうちに生じ
る。
さらにセスキ炭酸ナトリウムの析出があるよう
な反応方式であれば、長時間の連続操作は非常に
むずかしい。
以上の問題点に対して、本発明の方法では、完
全混合型の連続反応装置を用いることにより、液
組成を常に重曹折出領域に維持でき、セスキ炭酸
ナトリウムの析出をなくすことができる。また、
装置内の全液相はスラリーが激しく混合して温
度、濃度が均一であるために局部的に大きな過飽
和が発生することもなく、スケールの形成がほと
んどなく長時間の連続運転が可能である。
なお、完全混合型の反応装置では装置出口の二
酸化炭素ガス分圧に平衡な液組成までしか重炭酸
化反応を進める事ができず、希薄な二酸化炭素ガ
スを使用する場合には未反応の炭酸ナトリウムが
存在することになる。したがつて、目的によつ
て、重炭酸化反応の完結と冷却晶析が必要とされ
る場合には完全混合型反応装置のあとに冷却装置
を設置した第2反応装置を接続するのがよい。
完全混合型の反応装置としては、ベルカラー等
の仕切棚を全く内蔵しない気泡塔あるいは撹拌羽
根を内蔵する容器(撹拌槽)が好ましい。上記の
気泡塔の場合、多段式気泡塔と比較してフラツデ
イングが生じる可能性がないので大きな液及びガ
ス空塔速度で操作でき、希薄は二酸化炭素ガスを
使用する場合特に好ましい。撹拌槽の場合、比較
的高濃度のガスを使用する場合が好ましい。
また、本発明による反応方式ではセスキ炭酸ナ
トリウムの析出領域を飛び越して重曹を析出する
ものであるから他の反応方式以上に反応原料液の
すみやかな分散が重要である。スラリーの混合が
激しく、原料液の分散が良好な場合には粒径の大
なる重曹結晶が得られ、スラリーの流動性がよく
ガス吸収速度が大きいが、逆に混合が不充分で分
散が悪い場合には重曹結晶粒径は比較的小さくな
りスラリーの流動性も悪くなり、ガス吸収速度が
小さくなる。
気泡塔あるいは撹拌槽等では、液の混合は良好
でありほぼ完全混合状態と見なせるが、さらに原
料液を2ケ所以上に分割して供給すれば原料液の
分散がはかられてより効果的である。
その他、これらと同等な機能を有する反応装置
も本発明の適用可能である。
実施例 1 装置は第1図に示す如き装置を用い、次のよう
にして実験を行つた。内径21cm高さ180cmの円筒
型反応塔1に約60℃に予熱された反応原料液を供
給管2より液高中央部に連続供給するとともに、
供給管3より二酸化炭素含有ガスを熱水4にて加
熱増湿したのち、反応塔下部に供給し、液中を気
泡として分散、上昇させて反応させ、廃ガスは上
部の排出管6より放出する。
重炭酸化反応によつて生成した重曹スラリーは
抜き出し管5より通気時の液高が約120cmとなる
ようにタイマーにて間歇的に抜き出す。なお、反
応塔は仕切棚等の内蔵物は存在せずいわゆる1段
の気泡塔であり、塔頂部は大気圧である。
得られた重曹結晶は150倍の顕微鏡で写真をと
り、観察した。
以上の操作に従つて、炭酸ナトリウム濃度13.5
重量%、塩化ナトリウム濃度17.5重量%の水溶液
を毎時13の割合で反応塔に連続供給し、二酸化
炭素濃度60容量%のガスを毎分130(0℃、1
気圧)の割合で供給し、58℃にて連続的に重炭酸
化反応を行つた。
この結果第2図に示す如き良好な重曹結晶が毎
時2.7Kgの割合で得られ、母液の組成は炭酸ナト
リウム1.6重量%、重曹3.3重量%、塩化ナトリウ
ム19.7重量%であつた。
7日間の連続運転において塔頂部の気液界面以
外には筒壁部へのスケール形成は見られなかつ
た。
比較例 1 比較のために実施例1と同じ原料液及び二酸化
炭酸ガスを用い内容積2の撹拌槽にて回分反応
方式で、58℃、3時間で重炭酸化反応を行つた。
セスキ炭酸ナトリウムが重曹に転移する時スラリ
ーの流動性が著しく悪くなり、壁面近くではスラ
リーが動かなくなりスケール形成が激しくなつ
た。この時第3図に示すような微細な重曹結晶が
得られた。
実施例 2 実施例1と同一反応装置に隔膜電解槽から得ら
れる水溶液(水酸化ナトリウム濃度9.8重量%、
塩化ナトリウム濃度16.3重量%)を毎時10の割
合で連続供給し、二酸化炭素濃度60容量%のガス
を毎分150(0℃、1気圧)の割合で供給し、
58℃にて連続的に重炭酸化反応を行つた。
この結果第4図に示す如き重曹結晶が毎時1.3
Kgの割合で得られ、母液の組成は炭酸ナトリウ
ム、重曹、塩化ナトリウムが各々4.1、3.9、16.5
重量%であつた。
7日間の連続運転において塔頂部の気液界面以
外には筒壁部へのスケール形成は見られなかつ
た。
比較例 2 比較のために仕切棚を内蔵する塔径21cm、塔高
1.8mの多段式気泡塔で実験を行つた。仕切棚は
孔径3cm、開孔率10%の多孔板であり、これが30
cm間隔で内挿され塔を5段に分割している。塔頂
に実施例2と同じ原料液を毎時11.0、塔底に75
容量%の二酸化炭素ガスを毎分120(0℃、1
気圧)供給し58℃で重炭酸化を行つた。
その結果第5図に示すような微細な重曹結晶が
得られ、またスケール形成による仕切棚のつまり
により約10時間程度の連続運転しかできなかつ
た。
実施例 3 実施例1と同一反応装置に炭酸ナトリウム濃度
29重量%の水溶液を毎時9.5、二酸化炭素濃度
60容量%のガスを毎分130(0℃、1気圧)の
割合で供給し、58℃にて連続的に重炭酸化反応を
行つた。
その結果第6図に示すような重曹結晶が毎時
2.7Kgの割合で得られ、母液の組成は炭酸ナトリ
ウム12.0重量%、重曹8.6重量%であつた。
5日間連続運転において、塔頂部の気液界面以
外には筒壁部へのスケール形成は見られなかつ
た。
比較例 3 また比較のために、比較例2に用いたのと同一
の装置で同じ原料液を毎時10.5、100%の二酸
化炭素ガスを毎分120(0℃、1気圧)供給
し、58℃で重炭酸化を行つた。
その結果得られた重曹結晶の粒径も小さく、ス
ケール形成による仕切棚のつまりによつて8時間
程度の連続運転しかできなかつた。
【図面の簡単な説明】
第1図は、実施例に用いた反応装置の概略図で
ある。第2図及び第3図は、各々実施例1及び比
較例1で得られた重曹結晶の顕微鏡写真である。
第4図及び第5図は、各々実施例2及び比較例2
で得られた重曹結晶の顕微鏡写真である。第6図
は、実施例3で得られた重曹結晶の顕微鏡写真で
ある。 1……反応塔、2……原料液供給管、3……二
酸化炭素ガス供給管、4……熱水、5……重曹ス
ラリー抜き出し管、6……廃ガス排出管。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 反応器内の液体の温度及び組成が均一となる
    ようにほぼ完全混合状態にある完全混合型の反応
    装置に、下記の(1)式と(3)式又は(2)式と(3)式で表わ
    される範囲内の濃度を有する炭酸ナトリウム又は
    水酸化ナトリウムの水溶液と、二酸化炭素又は二
    酸化炭素含有ガスを連続的に供給して、常に器内
    の液組成を重曹析出領域に維持しつつ、40〜100
    ℃の温度において反応を行い、重炭酸ナトリウム
    を析出させる事を特徴とする重炭酸ナトリウムの
    製造法。 −0.727x+22≦y≦−1.03x+32.5 (1) −0.60x+18.2≦z≦−0.88x+25 (2) 0≦x≦20 (3) (ただし、上式中yは炭酸ナトリウム濃度(重量
    %、zは水酸化ナトリウム濃度(重量%)、xは
    塩化ナトリウム濃度(重量%)を表す。)
JP13159378A 1978-10-27 1978-10-27 Production of sodium bicarbonate Granted JPS5560021A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP13159378A JPS5560021A (en) 1978-10-27 1978-10-27 Production of sodium bicarbonate
GB7937230A GB2034294B (en) 1978-10-27 1979-10-26 Process for producing sodium bicarbonate

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JP13159378A JPS5560021A (en) 1978-10-27 1978-10-27 Production of sodium bicarbonate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5560021A JPS5560021A (en) 1980-05-06
JPS6235968B2 true JPS6235968B2 (ja) 1987-08-05

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ID=15061672

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GB2034294B (en) 1983-01-12
GB2034294A (en) 1980-06-04
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