JP4523284B2 - クロロアルカリ電解において使用するための原料塩水を連続的に濾過する方法 - Google Patents

Description

本発明は、逆洗可能な圧力濾過器を使用して、クロロアルカリ電解（食塩電解）において使用するための原料塩水を連続的に濾過する方法に関する。

クロロアルカリ電解における隔膜電解槽技術(Membranzellentechnologie)の切り替えに従って、塩水品質に対する要求は著しく高まっている。後方に接続された装置部材および電解槽を保護するために、特に固体の、懸濁した不純物を極めて低いレベルまで除去しなくてはならない。この固−液分離の課題は今日、しばしば多段の、かつ相応して高価な分離法により実施され、その際、特に最後の分離段階で信頼性に対する高い要求が設定される。

このような装置のための高い投資および運転コストに基づいて方法の簡素化を可能にする代替的な構想はますます重要性を増している。さらに、多くの設備は、既存の老化した電解を効果的かつ環境に優しい隔膜装置により交換する切り替え運転であるという事実が１つの役割を果たす。この場合、存在する分離装置の十分な利用が目標とされる。この場合にもまた、場所的な状況、たとえばインフラストラクチャー、場所の制限などを考慮しなくてはならない。同様に存在する分離装置の操業停止または解体（特に体積の大きいクラリファイヤ）はしばしばまったく望ましくないか、または極めて高いコストと結びついている。

原料塩水は、溶解槽ならびに沈澱反応に起因する不溶性の懸濁した固体を含有する。原料塩水の一般的な成分は硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、金属水酸化物ならびに脈石である。不純物の濃度ならびに組成は特に塩の供給源に依存し、かつ所在地により著しく変動しうる。ヨーロッパ産の岩塩からの塩水に関して一般的な濃度は懸濁固体３００〜１５００ｐｐｍである。

デカンテーションにより、主に微粒子もしくは小さい凝集体はオーバーフローに含有され、その一方でアンダーフロー中には主に比較的大きな粒子もしくは凝集体が見られる。この事実に基づいてオーバーフローを逆洗可能な圧力濾過器で直接濾過することは困難であるか、または一部不可能である。微粒子は、濾過媒体上に薄く、かつ非透過性の層を急速に形成する傾向がある。その結果、急激な圧力の上昇および濾過速度の低下が生じる。さらに該粒子の層は除去が困難であり、このため、濾過媒体の著しく限定された逆洗能力（再生可能性）につながる。

ＵＳ−Ａ−４４３３４６から、たとえば本発明による方法で使用するために適切な種類の逆洗可能な圧力濾過器を洗浄する方法が公知である。

ＵＳ−Ａ−３４９７４５２は、化学工業の溶剤から固体を除去する際に、濾過助剤を使用する方法を記載しており、その際、濾液の一部をその後の濾過のために再使用する。

公知の方法の場合、たしかにフィルターケーキの形成および除去が記載されているが、しかし濾過助剤をどのように、またはどのような形で使用するかは記載されていない。公知のように、濾過助剤として鉱物（たとえばパーライト、ケイ藻土）または有機（たとえばセルロース）由来のプロセス外の物質を懸濁させた形で濾過器の前の混濁液に計量供給する。欠点は、公知の適用の場合、新たな濾過助剤を計量供給しなくてはならず、かつ廃棄処分の際に付加的な残留物として生じることである。

本発明の課題は、クロロアルカリ化学において塩水を濾過するための改善された方法を提供することであり、その際、濾過助剤として方法で自ずと生じる物質流を使用する。

本発明の課題は、クロロアルカリ電解のために適切な、塩水を濾過するための改善された全自動的な方法を提供することである。

前記課題は本発明により、原料塩水を第一段階でデカンターによって清澄な塩水としての固体の少ない部分流と、固体の富化された部分流とに分離し、かつ第二段階で清澄な塩水に固体の富化された部分流の一部を濾過助剤として圧力濾過器に計量供給することにより解決される。

濾過の間、固体の富化された部分流の比較的粗大な粒子は多孔質で透過性が良好なフィルターケーキを形成する。問題のある微粒子は堆積し、かつ確実に維持される。この場合、固体の富化された部分流の粗粒は濾過助剤の機能を果たす。その結果、圧力の上昇は遅くなり、かつ濾過速度は高くなる。粒子層は約１〜２ｍｍの厚さに達し、かつ容易に除去することができ、このことは濾過媒体の良好な逆洗能力（再生可能性）につながる。適切な微粒子状の濾過媒体を使用することにより高い微粒子の留保が保証される。

固体の富化された部分流の供給は、選択可能なパラメータをほとんど有しておらず、かつ固体の組成において変動に対する濾過の柔軟性を高める。

圧力濾過器への導入前に、濾過すべき清澄な塩水にデカンターアンダーフローの部分流を添加することにより、粒径分布が比較的粗大な範囲へ推移する。粒径分布の推移は逆洗可能な圧力濾過器との相互作用において著しい技術的ならびに経済的な利点をもたらす。

●濾過性能の向上、つまりフィルター面積の節約、
●濾過媒体からの改善された固体の分離、
●濾過媒体の閉塞の危険の低減、
●変動する固体組成に対する不感受性、
●濾過段階の高い柔軟性および認容性。

本方法を唯一の図面１としての略図に基づいて詳細に説明する。

図１では符号１で浄化すべき原料塩水Ａを含有する容器を示している。容器１は導管により接続されており、該導管は清澄な塩水Ｂをオーバーフローとして含有しており、かつ第二の容器２と接続している。容器１の下方部分から導管がつながっており、該導管は固体の富化された沈殿物Ｃを含有しており、該沈殿物は部分的に、図面に示されていない堆積場に導かれる。固体の富化された沈殿物の他方の部分は供給ポンプ３につながる。容器２の下方部分は導管によってポンプ４と接続している。ポンプ４の圧力管は混合塩水Ｄを含有しており、かつ純粋な塩水のための導管Ｅおよび沈殿物のための導管Ｆを有する逆洗可能な圧力濾過器５に接続している。

運転中に原料塩水Ａは容器１中でまず予備浄化を行い、その際、通常、クラリファイヤ、いわゆるスタチックデカンターを使用する。大きなバッファ体積（しばしば数千立方メートル）およびここから生じる長い滞留時間に基づいて、このデカンターは電解装置の運転安全性のために貢献する。固体の沈澱特性を改善するために、原料塩水に通常は凝集助剤（たとえば高分子電解質）を添加する。原料塩水Ａを容器１中で固体の少ない清澄塩水Ｂと、固体の富化されたアンダーフローＣとに分離する。清澄塩水Ｂは一般になお、３０〜１００ｐｐｍの範囲で固体を含有している。固体の富化されたアンダーフローＣの一部を清澄塩水Ｂに供給し、かつこのことによって混合塩水Ｄが生じ、これをポンプ４により濾過器５に供給する。アンダーフローの添加は、ポンプ４の吸引もしくは加圧側で、または撹拌装置が存在する場合には容器２中で、種々の箇所において行うことができる。

圧力濾過器５はほぼ固体不含の濾液Ｅを生じ、その際、要求される排出流の値は通常、それ以上の後処理をすることなく低下する（０．５〜１ｐｐｍ）。保持された固体は濃縮された沈殿物Ｆとして断続的に取り出され、かつクラリファイヤのアンダーフローと一緒にたとえば後方に接続された脱水に供給する。

本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明する。いずれの場合でも固体含有率１０００ｐｐｍを有する原料塩水１００ｍ3／ｈの処理を出発点とする。

結果：
計量供給と共に運転を開始した後、濾過性能が連続的に５〜６倍に向上することを確認することができた。この場合、デカンターのアンダーフローを種々の比率で計量供給した。安定した、かつ認容可能な運転は、固体に対して５〜１０：１の比率で観察することができた。つまり、濾過器５への供給流Ｄの固体濃度は清澄塩水Ｂの固体濃度よりも５〜１０倍高い。濾液品質は明らかに１ｐｐｍを下回っており、大部分は０．５ｐｐｍの値が達成された。

結果：
低い性能に基づいて経済的な観点の下での濾過は不可能であることが明らかである。さらに明らかな閉塞傾向が確認され、これは濾過性能の連続的な低下を示した。

本発明による方法を実施するための装置の略図を示す図

符号の説明

１、２ 容器、 ３、４ ポンプ、５ 圧力濾過器、 Ａ 原料塩水、 Ｂ 清澄な塩水、 Ｃ 沈殿物、 Ｄ 混合塩水、 Ｅ 濾液、 沈殿物

Claims (3)

1. 逆洗可能な圧力濾過器（５）を使用して、クロロアルカリ電解において使用するための原料塩水（Ａ）を連続的に濾過する方法において、原料塩水（Ａ）を第一段階でデカンター（１）により、清澄な塩水（Ｂ）としての固体の少ない部分流と、固体の富化された部分流（Ｃ）とに分離し、かつ第二段階で、圧力濾過器（５）への導入前に、固体の富化された部分流（Ｃ）の一部を濾過助剤として清澄な塩水（Ｂ）に計量供給することを特徴とする、原料塩水（Ａ）を連続的に濾過する方法。
2. 固体の富化された部分流（Ｃ）の供給を制御しながら清澄な塩水（Ｂ）に直接計量供給する、請求項１記載の方法。
3. 圧力濾過器として逆洗可能な圧力濾過器（５）を使用する、請求項１記載の方法。

Images