JP2014125661A - Treatment container - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、被処理物を収容する処理容器に関する。 The present invention relates to a processing container that accommodates an object to be processed.
各種化合物の製造、精製プロセスにおいては、吸収、抽出、蒸留および乾燥などの各単位操作を連続処理またはバッチ処理で行う。さらに、各単位操作は、槽型装置および塔型装置など単位操作に応じた型式の処理装置を用いて行う。 In the production and purification processes of various compounds, each unit operation such as absorption, extraction, distillation and drying is performed by continuous processing or batch processing. Further, each unit operation is performed using a processing apparatus of a type corresponding to the unit operation, such as a tank-type apparatus and a tower-type apparatus.
槽型装置は、連続処理でもバッチ処理でも用いることができ、混合、分散、加熱および冷却など幅広く使用することができる。 The tank type apparatus can be used for both continuous processing and batch processing, and can be widely used for mixing, dispersing, heating and cooling.
槽型装置における加熱冷却操作では、被処理物を容器に収容し、容器外部に配置した加熱手段または冷却手段を動作させ、容器内の被処理物を加熱または冷却する。加熱手段または冷却手段には、たとえばマントルヒータやジャケット式の温度調整装置(以下では単に「ジャケット」という)が設けられる。 In the heating / cooling operation in the tank apparatus, the object to be processed is accommodated in the container, and the heating means or the cooling means arranged outside the container is operated to heat or cool the object to be processed in the container. The heating means or cooling means is provided with, for example, a mantle heater or a jacket-type temperature control device (hereinafter simply referred to as “jacket”).
また、容器に収容される被処理物としては、処理の内容によって種々の化合物が用いられるので、容器が被処理物によって腐食してしまうおそれがある。そこで容器の内壁面には、腐食を防ぐための防食処理が施される。防食処理としては、たとえば、ほうろう被覆処理(グラスライニング処理)がある。グラスライニング処理が施された容器は、特許文献1などに記載されている。
Moreover, since various compounds are used as the object to be stored in the container depending on the content of the process, the container may be corroded by the object to be processed. Therefore, the inner wall surface of the container is subjected to anticorrosion treatment for preventing corrosion. Examples of the anticorrosion treatment include enamel coating treatment (glass lining treatment). A container subjected to a glass lining treatment is described in
容器の内壁面については、特許文献1のように、グラスライニング(ほうろう被覆)による防食処理が施されているので、長期にわたって使用可能である。一方で、温度調製装置としてジャケットを用いる場合、ジャケット内を流れる熱媒体によってジャケット自体が腐食してしまうと、ジャケットの交換が必要となるなど、処理容器の運転を停止することが必要となり、処理効率が低下する。
About the inner wall surface of a container, since the anticorrosion process by glass lining (enamel coating) is given like
本発明の目的は、ジャケットを備え、容器の内壁面にほうろう被覆が施された処理容器において、ジャケットの腐食を防止することが可能な処理容器を提供することである。 An object of the present invention is to provide a processing container that is provided with a jacket and in which the inner wall surface of the container is coated with an enamel coating and can prevent corrosion of the jacket.
本発明は、被処理物を収容する容器本体であって、ほうろう被覆された内壁を有する容器本体と、
前記容器本体を取り囲むように配置され、前記容器本体を加熱または冷却するジャケットであって、加熱または冷却のための熱媒体を流過させるための内部空間を有する金属素材からなるジャケットと、
前記金属素材よりもイオン化傾向が大きな金属素材からなる犠牲陽極であって、前記内部空間を流過する熱媒体に接触し、前記ジャケットと電気的に導通された犠牲陽極とを備えることを特徴とする処理容器である。
The present invention is a container main body for storing an object to be processed, the container main body having an inner wall coated with an enamel,
A jacket which is arranged so as to surround the container body and which heats or cools the container body, and which is made of a metal material having an internal space for allowing a heat medium for heating or cooling to flow;
A sacrificial anode made of a metal material having a larger ionization tendency than the metal material, the sacrificial anode being in contact with a heat medium flowing through the internal space and electrically connected to the jacket. Processing container.
また本発明は、前記ジャケットに設けられ、前記内部空間と外部とを連通する管状部材と、
前記管状部材に着脱可能に設けられ、装着時に前記内部空間と外部とを遮断する蓋体とをさらに備え、
前記犠牲陽極は、前記蓋体の前記内部空間側に固定されることを特徴とする。
Further, the present invention provides a tubular member that is provided in the jacket and communicates the internal space with the outside.
A lid that is detachably provided on the tubular member, and that shuts off the internal space and the outside when mounted;
The sacrificial anode is fixed to the inner space side of the lid.
また本発明は、前記ジャケットを構成する金属素材は鉄であり、前記犠牲陽極を構成する金属素材は、亜鉛、マグネシウムおよびアルミニウムならびにこれらの合金の少なくともいずれか1つであることを特徴とする。 In the present invention, the metal material constituting the jacket is iron, and the metal material constituting the sacrificial anode is at least one of zinc, magnesium, aluminum, and alloys thereof.
本発明によれば、被処理物を収容する容器本体の内壁は、ほうろう被覆によって防食措置が施されている。ジャケットは、前記容器本体を取り囲むように配置され、前記容器本体を加熱または冷却する。またジャケットは、金属素材からなり、加熱または冷却のための熱媒体を流過させるための内部空間を有している。 According to the present invention, the inner wall of the container main body that accommodates an object to be processed is subjected to anticorrosion measures by enamel coating. The jacket is disposed so as to surround the container body, and heats or cools the container body. The jacket is made of a metal material and has an internal space for allowing a heat medium for heating or cooling to flow through.
前記金属素材よりもイオン化傾向が大きな金属素材からなる犠牲陽極が、前記内部空間を流過する熱媒体に接触し、前記ジャケットと電気的に接続される。 A sacrificial anode made of a metal material having a higher ionization tendency than the metal material is in contact with the heat medium flowing through the internal space and is electrically connected to the jacket.
これにより、ジャケットをほうろう被覆ではなく、流電陽極方式によって腐食を防止することができる。 Accordingly, the jacket can be prevented from being corroded by the galvanic anode method instead of the enamel coating.
また本発明によれば、前記ジャケットに設けられ、前記内部空間と外部とを連通する管状部材と、前記管状部材に着脱可能に設けられ、装着時に前記内部空間と外部とを遮断する蓋体とをさらに備える。前記犠牲陽極は、前記蓋体の前記内部空間側に固定される。 Further, according to the present invention, a tubular member provided in the jacket and communicating the internal space with the outside, and a lid body detachably provided on the tubular member and blocking the internal space and the outside when mounted. Is further provided. The sacrificial anode is fixed to the inner space side of the lid.
これにより、たとえば、既存の点検口などを利用して犠牲陽極を容易に設けることができ、新たな犠牲陽極の取り替えなども容易に行える。 Thereby, for example, a sacrificial anode can be easily provided using an existing inspection port or the like, and a new sacrificial anode can be easily replaced.
また本発明によれば、前記ジャケットは炭素鋼、主に鉄を素材とするので、犠牲陽極を構成する金属素材としては、亜鉛、マグネシウムおよびアルミニウムならびにこれらの合金などを用いることができる。 According to the present invention, since the jacket is made of carbon steel, mainly iron, zinc, magnesium, aluminum and alloys thereof can be used as the metal material constituting the sacrificial anode.
図1は、本発明の実施形態である処理容器1を示す概略図である。
FIG. 1 is a schematic view showing a
処理容器1は、被処理物を収容する容器本体2と容器本体2の外周面を覆うジャケット3とを備える。本実施形態では、容器本体2に収容される被処理物が複数種類の液体原料であり、原料同士の化学反応により反応生成物を得るものである。反応を促進するために、ジャケット3によって容器本体2が加熱され、液体原料が予め定める温度に調整される。さらに、撹拌機によって反応中の原料は撹拌され、容器本体2内で各原料が一様に混合分散される。
The
容器本体2には、原料供給口8と、生成物取出口9とが設けられる。容器本体2は、略円筒形状に設けられ、軸線が鉛直方向に平行となるように設置される。さらに、容器本体2には、回転軸10と撹拌羽根11とからなる撹拌機12が設けられ、回転軸10は容器本体2の軸線と同軸に設けられる。液体原料を原料供給口8から容器本体2内に投入し、反応開始前、反応中および反応終了後の少なくともいずれかの期間に、回転軸10を軸線まわりに回転させ、その先端に設けられた撹拌羽根11を回転させることで収容された液体原料および反応生成物を撹拌する。反応終了後は、生成した反応生成物を容器本体2の下部に設けられた生成物取出口9から取り出す。
The
ジャケット3は、容器本体2の外周面から底面にかけて被覆し、ジャケット3内を流れる熱媒体によって容器本体2および容器本体2の内部空間に収容された液体原料などの温度を調整する。ジャケット3内を流れる熱媒体の温度が容器本体2および収容された液体原料よりも高い場合は、高温の熱媒体と容器本体2の壁部と間で熱交換されて、壁部への熱移動が生じ、壁部の温度が上昇する。さらに温度が上昇した壁部と液体原料との間で熱交換されて、液体原料への熱移動が生じて液体原料の温度が上昇する。ジャケット3内の熱媒体は壁部に熱を奪われて温度が下がるので、液体原料の温度を目標温度にまで上昇させるためには、温度が下がった熱媒体を排出し、高温の熱媒体を新たに導入する必要がある。ジャケット3には、熱媒体の入れ替えのために流入口5および流出口6とが設けられ、さらに、使用後にジャケット3内から熱媒体を抜き取るための排出口7がジャケット3の下方に設けられる。
The
熱媒体としては、目標とする温度に応じて、温水、冷水、スチームなどの水系媒体が用いられ、24%塩化カルシウムブライン、50%エチレングリコールなどのブラインも用いられる。 As the heat medium, an aqueous medium such as hot water, cold water, or steam is used according to the target temperature, and a brine such as 24% calcium chloride brine or 50% ethylene glycol is also used.
容器本体2およびジャケット3は、炭素鋼などの材質からなり、容器本体2の内壁面にはほうろう被覆(以下では、グラスライニング処理ともいう)による防食処理が施されている。
The
グラスライニング処理は、炭素鋼などの金属母材にガラスを焼付けることにより母材と複合化した被覆層を形成する防食処理であり、洗浄性の良さ、耐食性の良さなどガラスの持つ特性を、金属母材に付与することができる。 Glass lining treatment is an anticorrosion treatment that forms a coating layer that is combined with the base material by baking the glass on a metal base material such as carbon steel, and has the characteristics of glass such as good cleanability and good corrosion resistance. It can be applied to a metal base material.
グラスライニング処理を施さない場合、容器本体2の内壁面は炭素鋼が露出した状態となるため、収容する液体原料によって容易に腐食されてしまう。また、ジャケット3も容器本体2と同じ炭素鋼からなり、熱媒体として上記のような媒体が用いられるので、何らかの防食処理を施さない限り腐食されてしまう。
When the glass lining treatment is not performed, the inner wall surface of the container
ジャケット3に対する防食処理としては、容器本体2と同様に、グラスライニング処理が考えられるが、ガラスの熱伝導度が金属母材の熱伝導度の数十分の1と小さいため、使用する熱媒体の種類や金属母材の種類によっては熱交換効率が大きく低下してしまう場合がある。そこで、グラスライニング処理された容器本体2に対してジャケット3では、犠牲陽極を用いた流電陽極方式による電気防食を行う。
As the anticorrosion treatment for the
流電陽極方式の電気防食は、防食の対象となる金属、本実施形態では炭素鋼(すなわち鉄)を陰極とし、鉄よりもイオン化傾向の高い金属、たとえばアルミニウム、亜鉛、マグネシウムおよびこれらの合金を犠牲陽極とし、陽極金属がイオン化することにより、鉄のイオン化を防止するものである。 In the galvanic anode-type anticorrosion, a metal to be subjected to anticorrosion, in this embodiment, carbon steel (that is, iron) is used as a cathode, and a metal having a higher ionization tendency than iron, such as aluminum, zinc, magnesium, and alloys thereof are used. The sacrificial anode is used to prevent ionization of iron by ionizing the anode metal.
流電陽極方式は、外部電源方式のような直流電源装置が不要であり、犠牲陽極と防食の対象となる金属(陰極)とが電気的に導通していれば、熱媒体などの電解質を介して両極間に防食電流が流れることにより、陰極のイオン化を防止することができるので、既存の設備にも容易に増設することができる。 The galvanic anode method does not require a DC power supply as in the case of an external power supply method. If the sacrificial anode and the metal (cathode) that is subject to anticorrosion are electrically connected, an electrolyte such as a heat medium is used. Since the anticorrosion current flows between the two electrodes, it is possible to prevent the ionization of the cathode, so that the existing equipment can be easily added.
このような電気防食を発揮するためには、当然に犠牲陽極が熱媒体に接触する必要がある。したがって、たとえば、ジャケット3内に突出するように犠牲陽極を設けることで、ジャケット3内を流過する熱媒体に犠牲陽極を接触させることができる。
In order to exhibit such cathodic protection, the sacrificial anode naturally needs to be in contact with the heat medium. Therefore, for example, by providing the sacrificial anode so as to protrude into the
犠牲陽極の形状、大きさなどは適宜設定することができるが、上記のように犠牲陽極自身はイオン化して熱媒体中に溶出するので、時間の経過に伴って消費されることを考慮し、ある程度の大きさが必要である。 The shape, size, etc. of the sacrificial anode can be appropriately set, but the sacrificial anode itself is ionized and eluted in the heat medium as described above, so that it is consumed over time, Some size is required.
犠牲陽極の設置位置は特に制限されないが、ジャケット3内を流過する熱媒体の流れを阻害しない位置に設けることが好ましい。熱媒体の流れが阻害されると、犠牲陽極の近傍では、十分に熱交換されず加熱むら、冷却むらが発生し、反応生成物の収率が低下するおそれがある。
The installation position of the sacrificial anode is not particularly limited, but is preferably provided at a position that does not hinder the flow of the heat medium flowing through the
したがって、ジャケット3の壁部から外方に突出する管状部を設け、管状部の内側に、管状部の内部空間とほぼ同じ体積の犠牲陽極を配置する。これにより、犠牲陽極の内方側表面を、ジャケット3の壁部の内表面とほぼ同じ位置に設けることができるので、流過する熱媒体の流れを阻害することなく、熱媒体と十分に接触することができる。
Therefore, a tubular portion protruding outward from the wall portion of the
このような管状部を、犠牲陽極の設置のために設けてもよいが、ジャケット3には、通常ジャケット3の内部を点検するため、または内部を清掃するために、ジャケット3の内部と外部とを連通する点検口13が設けられている。点検口13は、ジャケット3の壁部から外方に突出する管状部材と、管状部材の開口を閉塞するための蓋体とからなる。この蓋体の内側に犠牲陽極を取り付けることで、好適な位置に犠牲陽極を配置することができる。なお、犠牲陽極を設けるに適した配置位置としては、点検口以外に清掃口がある。清掃口は、ジャケット3の内部を清掃するために設けられるもので、点検口とは大きさや設ける位置が異なるだけで、同じ構造を有する。
Such a tubular portion may be provided for the installation of the sacrificial anode, but the
図2は、犠牲陽極16を設けた点検口13の拡大図である。
FIG. 2 is an enlarged view of the
点検口13は、管状部材14と、蓋体15とで構成される。管状部材14は直円筒状に形成され、蓋体15は円板状に形成される。
The
ジャケット3の壁部3aには、開口3bが設けられており、管状部材14の一方端部14a側の開口と接続され、管状部材14を介してジャケット3の内部空間と外部とが連通する。また、管状部材14の他方端部14bには、蓋体15が着脱可能に設けられる。蓋体15は、装着時に管状部材14の他方端部14b側開口を閉塞してジャケット3の内部空間と外部とを遮断するために、他方端部14b側開口の開口径よりも大きな直径を有する円板状の部材からなる。
The
蓋体15は、管状部材14の他方端部14bにねじ留めまたはボルトナットによる締結などで固定される。ねじ留めの場合は、たとえば、図2に示すように、管状部材14の他方端部14b側の端面に開口する雌ねじ17を複数設け、蓋体15には雌ねじ17に対応する位置に貫通孔18を設け、雄ねじ19をこの貫通孔18に挿通して雌ねじ17に螺着させることで、蓋体15を管状部材14の他方端部14bに固定する。ボルトナットによる締結の場合は、管状部材14の他方端部14bにフランジを設け、フランジと蓋体15とにそれぞれ貫通孔を設ける。フランジの貫通孔と蓋体15の貫通孔とにボルトを挿通し、ナットによって締結する。
The
このような蓋体15に犠牲陽極16が固定される。犠牲陽極16は、蓋体15が管状部材14の他方端部14bに装着されたときに、ジャケット3の内部空間に臨む側に固定される。ジャケット3の使用時には、蓋体15が管状部材14に装着されているので、その間は犠牲陽極16が、ジャケット3の内部空間に露出した状態となり、内部空間を熱媒体が流過したときに熱媒体と犠牲陽極16とが接触する。
The
犠牲陽極16は、円板状または円柱状に形成され、中心付近に取付用の貫通孔16aが設けられる。蓋体15には、内部空間側に延びるボルト20が設けられており、犠牲陽極16の貫通孔16aにこのボルト20を挿通し、ナット21で犠牲陽極16を固定する。
The
管状部材14、蓋体15、雄ねじ19、ボルト20などはジャケット3と同じ炭素鋼か、少なくとも金属素材で構成されており、取り付けられた犠牲陽極16とジャケット3とは、電気的に導通する。熱媒体が流過すると、鉄よりもイオン化傾向が大きな犠牲陽極16の金属、たとえば亜鉛がイオン化して熱媒体に溶出するとともに、亜鉛のイオン化によって発生した電子がボルト20、蓋体15、雄ねじ19、管状部材14を通ってジャケット3に流れる。これによってジャケット3の鉄がイオン化することが防止され、グラスライニングではなく、流電陽極方式の電気防食が実現できる。
The
犠牲陽極16は、蓋体15にのみ固定されるので、蓋体15を管状部材14から離脱させることで、犠牲陽極16を容易に取り出すことができる。また、犠牲陽極16の交換も蓋体15から使用済みの犠牲陽極16を取り外し、新しい犠牲陽極16を固定するだけでよい。
Since the
ジャケット3に、専用の挿入口を設けて、犠牲陽極16をジャケット3の内部空間に露出させることも可能であるが、既設のジャケットに新たに犠牲陽極16を取り付けたい場合は、専用の挿入口を新たに設けるような大掛かりな改造が必要である。点検口13を利用すれば、蓋体15にボルト20を固定するだけの改造で容易に犠牲陽極16を取り付けることができる。
It is possible to provide a dedicated insertion port in the
さらに、蓋体15と犠牲陽極16との間に、フッ素樹脂(たとえば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン))などの絶縁材料からなるスペーサを挟み込んでもよい。スペーサを設けることで、犠牲陽極16と蓋体15の内側表面とが直接接触することが防がれ、犠牲陽極16と蓋体15とは、固定用のボルト20を介して導通する。
Furthermore, a spacer made of an insulating material such as a fluororesin (for example, PTFE (polytetrafluoroethylene)) may be sandwiched between the
犠牲陽極による電気防食の効果を確認するために以下のような試験を実施した。犠牲陽極として、貫通孔を有する円柱状(直径95mm、厚さ25mm)の亜鉛材料からなる犠牲陽極を用いた。ジャケットは、炭素鋼製のものを用いた。 In order to confirm the effect of the cathodic protection by the sacrificial anode, the following test was performed. As the sacrificial anode, a sacrificial anode made of a cylindrical material having a through hole (diameter 95 mm, thickness 25 mm) was used. A jacket made of carbon steel was used.
蓋体のジャケットの内部空間に臨む側の面に、SUS304製の長尺冶具を片持ち状態で固定し、ジャケットの内部空間の中央付近まで延びた遊端側に導通試験片と絶縁試験片とを取り付けた。2つの試験片は、いずれも炭素鋼製の円板(直径45mm、厚み2.2mm)からなる。一方の試験片は、導通試験片として、長尺冶具に遊端側に直接接触させて電気的に導通させ、他方の試験片は、絶縁試験片として、長尺冶具との間にPTFE製絶縁体を挟んで、電気的に絶縁させた。 A long jig made of SUS304 is fixed in a cantilevered state to the surface of the lid facing the inner space of the jacket, and a continuity test piece and an insulation test piece are provided on the free end side extending near the center of the inner space of the jacket. Attached. Each of the two test pieces is made of a carbon steel disk (diameter 45 mm, thickness 2.2 mm). One test piece as a continuity test piece is brought into electrical contact with the long jig directly on the free end side, and the other test piece is insulated with PTFE between the long jig as an insulation test piece. The body was sandwiched and electrically insulated.
ジャケットの内部空間に、−15℃の塩化カルシウムブライン(濃度24重量%)、7℃の冷水を熱媒体として、連続720時間にわたって流過させた。 In the inner space of the jacket, −15 ° C. calcium chloride brine (concentration: 24% by weight) and 7 ° C. cold water were allowed to flow as continuous heat for 720 hours.
評価は、導通試験片と絶縁試験片の腐食速度を測定した。ここで、腐食速度は各試験片の試験前の重量と、試験後の重量とを測定し、重量減少量を算出し、単位面積および単位時間あたりの重量減少量として求めた。結果を表1に示す。 In the evaluation, the corrosion rate of the continuity test piece and the insulation test piece was measured. Here, the corrosion rate was determined as the weight loss per unit area and unit time by measuring the weight of each test piece before the test and the weight after the test, calculating the weight loss. The results are shown in Table 1.
導通試験片は、絶縁試験片に比べて腐食速度を小さく抑えることができた。これは、長尺冶具を介して導通試験片と犠牲電極との間に防食電流が流れることにより犠牲電極がイオン化し、導通試験片のイオン化が防止されたものと考えられる。 The continuity test piece was able to keep the corrosion rate small compared to the insulation test piece. This is considered that the sacrificial electrode was ionized by the flow of the anticorrosion current between the continuity test piece and the sacrificial electrode via the long jig, and the ionization of the continuity test piece was prevented.
1 処理容器
2 容器本体
3 ジャケット
13 点検口
14 管状部材
15 蓋体
16 犠牲陽極
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記容器本体を取り囲むように配置され、前記容器本体を加熱または冷却するジャケットであって、加熱または冷却のための熱媒体を流過させるための内部空間を有する、金属素材からなるジャケットと、
前記金属素材よりもイオン化傾向が大きな金属素材からなる犠牲陽極であって、前記内部空間を流過する熱媒体に接触し、前記ジャケットと電気的に導通された犠牲陽極とを備えることを特徴とする処理容器。 A container body containing an object to be processed, the container body having an enamel-coated inner wall;
A jacket made of a metal material, which is disposed so as to surround the container body and which heats or cools the container body, and has an internal space for allowing a heat medium for heating or cooling to flow through;
A sacrificial anode made of a metal material having a larger ionization tendency than the metal material, the sacrificial anode being in contact with a heat medium flowing through the internal space and electrically connected to the jacket. Processing container.
前記管状部材に着脱可能に設けられ、装着時に前記内部空間と外部とを遮断する蓋体とをさらに備え、
前記犠牲陽極は、前記蓋体の前記内部空間側に固定されることを特徴とする請求項1記載の処理容器。 A tubular member provided in the jacket and communicating the internal space with the outside;
A lid that is detachably provided on the tubular member, and that shuts off the internal space and the outside when mounted;
The processing container according to claim 1, wherein the sacrificial anode is fixed to the inner space side of the lid.
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JP2019026892A (en) * | 2017-07-31 | 2019-02-21 | 直樹 寺田 | Electric rust preventing device for power transmission steel tower and electric rust preventing method for power transmission steel tower |
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