JPH0239444B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は苛性ソーダを含む水溶液と塩素とを気
−液接触により反応せしめ次亜塩素酸ソーダ水溶
液を製造する方法及びそれに用いる装置に係わ
る。

詳しくは高濃度の次亜塩素酸ソーダを効率よく
製造することを主な目的とする。

次亜塩素酸ソーダ水溶液は、一般に苛性ソーダ
水溶液と塩素とを反応させて製造することは知ら
れている。この塩素化反応においては、次亜塩素
酸ソーダの他に食塩を副生する。また反応条件に
よつては過塩素化物を生ずるおそれもある。

一般に、高濃度の苛性ソーダ水溶液を用いる場
合は得られる反応生成物水溶液中の次亜塩素酸ソ
ーダの濃度を高くすることができること及び副生
する食塩の一部を沈澱として除くことが可能とな
るため、高次亜塩素酸ソーダ濃度と低食塩分の優
れた製品を得ることができるが、一般に苛性ソー
ダの濃度が高い程溶液粘度が高くなり、これに接
触させる塩素ガスの拡散が悪くなる。このため十
分な撹拌が行われ難く、過塩素化物の副生を増大
するという欠点がある。

従来一般に低濃度の苛性ソーダ水溶液に塩素を
吹き込む方法により低濃度次亜塩素酸ソーダを得
ていた。この場合、副生食塩の分離は不可能であ
り、大量に食塩を含む稀薄な水溶液として市販さ
れるため、食塩による不都合ばかりでなく、輸送
費も増大する。

そこで高濃度の次亜塩素酸ソーダの製法として
例えば、塩素化率80％以上の苛性ソーダ水溶液に
強力な撹拌を行いつつ、50％程度の高濃度苛性ソ
ーダ及び塩素を連続的に供給反応させる。その間
常に塩素化率を80％以上に保つ方法が提案されて
いる。

また別の方法として、あらかじめ低濃度の苛性
ソーダ水溶液と塩素とを食塩の結晶が析出するに
至る有効塩素濃度の近傍まで反応させた後、これ
に苛性ソーダと塩素とを遂次又は連続的に供給し
その間苛性ソーダの濃度を５重量％以下に維持す
ることにより塩素酸の副生を防ぎつつ、副生食塩
の形状を分離に好適となるよう調製する方法等が
提案されている。

本発明者の経験によると上述の方法又はこれら
に類似する方法にあつては、いずれも反応槽内で
の撹拌及び塩素の吹き込み状況が重大な因子とな
り、制御が難かしく、次亜塩素酸ソーダの分解や
過塩素化物の副生を余義なくされることがしばし
ばあつた。

本発明は極めて容易に制御し得る方法で高濃度
次亜塩素酸ソーダを得る方法を提供する。また、
本法によれば、その後の食塩の分離も容易である
という特徴も有する。

即ち、本発明は塩素と苛性ソーダの反応により
次亜塩素酸ソーダ水溶液を製造するにあたり、二
重管式のサイクロン型反応器により、塩素含有ガ
スを内管より供給し、苛性ソーダを含む水溶液、
好ましくは苛性ソーダを100ｇ／以下含む水溶
液を外管に接線方向から供給し、サイクロン下部
で両者を接触反応させつつ下方に流出させること
を特徴とする次亜塩素酸ソーダの製造方法、特に
高濃度の次亜塩素酸ソーダの製造方法である。

本発明の別の特徴は、反応生成物を含む溶液即
ち反応液に更に苛性ソーダ水溶液、好ましくは30
％以上の苛性ソーダ水溶液を添加して、これを前
記苛性ソーダを含む水溶液として循環使用するこ
とである。この場合好ましくは、苛性ソーダの濃
度は100ｇ／以下となるように調製し、且つ、
35℃以下の温度まで冷却すべきである。

斯様な方法によるときは、循環液中にすでに食
塩の結晶が析出しており、これに新たに反応生成
する食塩が付着成長し粒子径を増大する。このた
め（製品となる次亜塩素酸水溶液が高濃度のため
比較的高粘度であつても）容易に食塩を分離する
ことが可能となるのである。

更に本発明を実施する好ましい態様は、該循環
液をサイクロンその他の分離手段により溶液部分
と食塩結晶等の固形分を含むスラリー部分とに分
離し、溶液部分はプレートクーラー等の冷却器に
より35℃、好ましくは30℃以下に冷却した後前記
スラリー部分の一部又は全部をこれに加えて再び
塩素との接触、反応工程に供する。かかる手段が
好ましく用いられる理由は、冷却工程において固
形物が存在すると、しばしば冷却器の詰りその他
のトラブルを生ずることにある。また冷却の有無
に係わらず食塩などの固形物を塩素との接触、反
応工程に供給するのは、すでに述べた食塩の付着
による粒経の増大を図る目的の他に苛性ソーダ水
溶液と塩素との主たる接触領域において析出した
食塩の、器壁やノズル等への付着や延いては、ノ
ズル等が閉塞するのを防止するためである。即ち
循環される食塩粒などの固形物が反応器内壁等に
塩素供給ノズル等の気−液界面における析出食塩
の付着成長を摩擦により除去する働を有するので
ある。

かくして本発明は苛性ソーダ水溶液特に30％又
はそれ以上の濃厚な水溶液を循環液に添加するこ
とにより、系内の水量を増大することなく、苛性
ソーダ分を100ｇ／以下、好ましくは90ｇ／
乃至10ｇ／に保つことが容易となり、過塩素化
物の副生が実質的に防止できるのである。また反
応温度を35℃特に30℃以下で行うことにより更に
有効に達成される。

次に本発明を実施するにあたり二重管式のサイ
クロン型反応器を用い、塩素含有ガス好ましくは
塩素含有率が90％乃至100％のガスを内管より供
給し、苛性ソーダを含む水溶液を外管に特に接線
方向から供給するものである。かくして、塩素ガ
スは苛性ソーダを含む水溶液に取り囲まれる形態
で反応器内に供給される。このため生成する食塩
は器壁に付着することなく流出する。更に液の排
出方向も重要である。サイクロン型反応器の下部
で液が停滞することなく、むしろ気体を巻き込む
形で排出されることが特に好ましい。このために
排出口は十分な断面積を有する円筒状の直管とし
て、ほぼ垂直に下方へ導くものが好ましい。しか
しながらあまりに大断面積となり部分的に苛性ソ
ーダを含む溶液で十分に濡れない場合は、そこに
食塩が付着し、徐々に成長してついには閉塞等ト
ラブルの原因となるので注意を要するが、これら
の形状の決定にあたつては、技術者が本明細書の
記載に基づいてあらかじめ予備実験により容易に
なし得るものである。

本発明に用いる反応装置の好ましい態様を示す
と、下部が逆円錐形となり、その先端部に排出口
を有する円筒状外管と、先端部が外管の円錐部に
近接した位置に開口するように、円筒状外管のほ
ぼ中心部に上方から挿入された内管（これを塩素
供給ノズルということもある）とよりなり、且
つ、該外管円筒部に対して接線方向に液導入用ノ
ズルを有する主反応器と、液の導入口、同排出口
及び所望により気体の排出口を具備した貯槽とよ
りなり、該貯槽は主反応器の直下に位置しており
且つ主反応器の排出口と貯槽とが直管によつて接
合されている次亜塩素酸ソーダ水溶液の製造装置
である。かかる装置において不純ガス等の非反応
性ガスを含有する塩素ガスを用いる場合には該貯
槽は気−液分離槽の働きも兼ねさせることができ
る。

以下図面により本発明の好ましい態様を説明す
る。第１図は、本発明を実施するフローシートの
一例であり、第２図はその主反応器の部分の拡大
図である。第１図において、貯槽１に苛性ソーダ
を含む水溶液が張り込まれている。

通常主反応器４との間で溶液の循環を行うため
一般に食塩及び次亜塩素酸をも含有する。貯槽は
食塩の沈澱堆積の防止や苛性ソーダの速やかな混
合を助けるため、撹拌機６を設けておくのがよ
い。また苛性ソーダの補給は配管２０により、好
ましくは30％以上の高濃度で供給する。勿論、低
濃度の苛性を用いても次亜塩素酸ソーダは得られ
るが系内の水が増大し、食塩の溶解量が増加し且
つ製品濃度も低下するため本法のメリツトは減少
する。従つて供給苛性ソーダは、30％以上特に35
％以上とし、貯槽内の苛性ソーダは100ｇ／以
下に保つようにするのが好ましい。貯槽内の苛性
ソーダ濃度を、これ以上にすることは、製品中に
持ち去られる苛性ソーダが増大すること、及び溶
液粘度増加により食塩の分離が容易でなくなり、
特に循環液をサイクロンにより処理する場合の効
率を低下させるので好ましくない。

貯槽内液は一部配管２１により好ましくはサイ
クロン２に供給し、上澄液は配管２２からクーラ
ー３を経て35℃以下、好ましくは30℃以下に冷却
され配管２３より主反応器４に供給される。また
サイクロン２により固形分として分離された、主
として食塩よりなるスラリーも配管２４より、同
２３を経て主反応器に供給される。主反応器には
別に配管２５より塩素が、上方から下方に向けて
供給される。苛性ソーダと塩素との反応速度は極
めて速いため、塩素供給ノズルの先端は常に苛性
ソーダを含む溶液で洗われる必要があるが、気−
液接触界面に食塩が生成し付着するため、ノズル
内にその界面が来てはいけない。同様に主反応器
の内壁も完全に液で覆われている必要があるた
め、第２図に示す如く、必ず塩素はサイクロン型
の反応器の中心部へ上方から下方へ向けて導入し
苛性ソーダを含む溶液は、主反応器のサイクロン
へ接線方向に向けて供給する必要がある。また主
反応器の排出口及び脚部５は、比較的大きい断面
積を持ち、十分気体を巻き込む構造とするのが好
ましい。更に重要なことは、塩素供給ノズルの先
端が主反応器下部の逆円錐形となつた部分に近接
して開口していることである。壁面とノズル先端
との間隙は、供給する溶液量及び苛性ソーダの濃
度、供給塩素濃度及び圧力によつても異なるが、
この間隙が重要な意味を有することに留意して、
当業者が必要に応じ予備的実験によつて決定し得
る。一般に間隙が大き過ぎるとノズル先端部に食
塩が付着しノズルの閉塞を来たし、狭小過ぎると
器壁面に食塩が付着する傾向を生ずる。

さて、主反応器では上記の如くサイクロンによ
る渦巻流とこれに直角方向のガス流との接触混合
のため一瞬の間に十分な混合が達成されるため、
反応時の液粘度の影響を殆んど受けない。しかし
ながら、副生する食塩もその粒径が小さくなる傾
向にある。しかるに苛性ソーダを含む水溶液中に
食塩結晶を存在させておくと、これが核となり、
それに付着することによつて食塩粒径が増大す
る。

かくして、主反応器を排出する反応液及びこれ
に巻き込まれた気体（主として塩素中の不純物な
ど）は、再び貯槽に至り、ここで気−液分離を行
い必要に応じてガス抜２６より、オフガスを排出
する。製品は配管２７より分離器、例えば遠心分
離機など種々のデカンターにより食塩その他の固
形物を適宜除いた後製品タンク８に至る。ここで
必要に応じて水を加え製品濃度を調整することが
できる。該タンクは、必要に応じて撹拌機９及び
（又は）分解を防ぐために冷却器（図示せず）を
付設することができる。

以上図面によつて本発明を説明したが、本発明
が、かかる態様に限定されるものではない。また
本発明は貯槽１主反応器４間で一部循環を行いな
がら、回分式に一定の量製造し、これを製品とし
て取り出すことも、また連続的に製品を取り出し
ながら、製造することも任意に行うことができ
る。

以下に実施例を示す。

実施例 １ 第２図に示す形状の反応器を第１図に示す如き
貯槽と組合せてバツチ式に反応を行う。即10％苛
性ソーダ溶液9tonの入つている撹拌機付貯槽に、
苛性ソーダ濃度10％を維持するように、48％苛性
ソーダ水溶液0.67m³／Hr（平均値）の割合で連続
的に仕込み、30m³／Ｈで反応器に循環する。他方
反応器には塩素を317Kg／Ｈで供給し15時間反応
させた。その後48％苛性ソーダ水溶液の仕込みを
停止し、塩素ガスのみを317Kg／Hrの割合で6.4
時間仕込み反応を行い、次亜塩素酸ソーダ26.2
％、溶液中の食塩7.0％苛性ソーダ2.0％を含有す
る塩化液26.6tonを得た。上記塩素化反応は、反
応温度25℃を保つように冷却を行つた。この塩化
液中の食塩の結晶は、粒径105μ以上94％で、分
離機で容易に分離出来た。分離された食塩の量は
3.7トンであつた。また得られた次亜塩素酸ソー
ダ水溶液の対塩素収率は98.0％であつた。

比較例 １ 実施例１と同様に行うが、苛性ソーダを含む水
溶液の循環は行わず、貯槽に直接塩素を吹き込ん
だ。この場合、食塩の結晶は粒径105μ以上は約
30％であり、得られた次亜塩素酸ソーダ水溶液の
対塩素収率は87％であつた。

実施例 ２ 実施例１の方法で製造した塩化液を撹拌機付貯
槽に５m³入れ、これに48％苛性ソーダ水溶液に水
を加えて35％に調整した水溶液を1000Kg／Ｈ連続
添加し、この混合液を30m³／Ｈで反応器に供給す
る。他方塩素ガスは317Kg／Ｈで供給して塩化液
の次亜塩素酸ソーダ濃度を25.7〜26.8％に維持す
るように反応を行つた。塩化液の量は５m³を維持
するように連続的に貯槽より排出した。

かくして３日間（72時間）連続、塩素化反応を
行い、次亜塩素酸ソーダ26.1％、食塩7.0％苛性
ソーダ2.1％の液化液を得た。上記塩素化反応は、
反応温度25℃を保つように冷却を行つた。この塩
化液中の食塩の結晶は、粒径105μ以上96.5％で、
分離機で容易に分離できた。得られた次亜塩素酸
ソーダ水溶液の対塩素収率は98.2％であつた。
又、運転中スケーリングによるトラブルはなかつ
た。停止後反応器を分解して調べたが反応器中に
は全くスケーリングが認められなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する場合のフローシー
トの一例である。第２図は、本発明に用いる反応
器の一例の斜視図である。 図中、１は貯槽、２はサイクロン、３は熱交換
器、４は反応器、７は分離器、８は製品タンクを
各々表わす。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩素と苛性ソーダの反応により次亜塩素酸ソ
   ーダ水溶液を製造するに当り、二重管式のサイク
   ロン型反応器により、塩素含有ガスを内管より供
   給し、苛性ソーダを含む水溶液を外管に接線方向
   から供給しサイクロン下部で両者を接触反応させ
   つつ下方に流出させることを特徴とする次亜塩素
   酸ソーダ水溶液の製造方法。 ２ 反応生成物を含む液に苛性ソーダ水溶液を添
   加し、これを反応器に循環することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 塩素と接触する苛性ソーダの濃度が100ｇ／
   以下である特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 反応生成物を含む液に添加する苛性ソーダが
   30％以上である特許請求の範囲第２項記載の方
   法。 ５ 循環する液は、溶液部分と固形分を含むスラ
   リーとに分離し、溶液部分は冷却した後、再度固
   形分を含むスラリーと合流させた後、反応器に供
   給する特許請求の範囲第２項記載の方法。 ６ 下部が逆円錘形となり、その先端部に排出口
   を有する円筒状外管と、先端部が外管の円錘部に
   近接した位置に開口するように、円筒状外管のほ
   ぼ中心部に上方から挿入された内管とよりなり、
   且つ該外管円筒部には、内壁に対して接線方向に
   液を供給するように液導入用ノズルを有するサイ
   クロン型の主反応器と液の導入口及び排出口を具
   備した貯槽とによつて構成され、該貯槽は主反応
   器の直下に位置しており、且つ主反応器の排出口
   と貯槽とが直管によつて接合されている次亜塩素
   酸ソーダ水溶液の製造装置。