JPH07506149A

JPH07506149A - 隔膜法電解槽から固体重炭酸ナトリウムを回収する方法

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Publication number: JPH07506149A
Application number: JP6518224A
Authority: JP
Inventors: ルイス‐ルナ，ライムンド
Original assignee: ルイス‐ビラ，ホセ　ライムンド
Priority date: 1993-02-08
Filing date: 1994-02-03
Publication date: 1995-07-06
Also published as: CA2117776A1; BR9404033A; AU6170594A; US5288472A; EP0638132A1; EP0638132A4; WO1994018360A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】隔膜法電解槽から固体重炭酸ナトリウムを回収する方法発明の分野本発明は全体として炭酸塩化法の分野に関するものである。さらに詳しくは、水酸化ナトリウムと塩化ナトリウムとを含有する隔膜法電解槽の流出液がら固体重炭酸ナトリウムを回収するシステムおよび方法に関するものである。

本発明の背景一般に塩素は電解槽の中で塩化ナトリウムを電解する事によって製造される。この電解に際して同等量の水酸化ナトリウムと塩素が生産される。塩素に対する世界的需要が急速に増大してきた。しかしこの塩素に対する需要を満たす結果として、市場の需要を超えた量の水酸化ナトリウムが製造されている。従って、余剰の水酸化ナトリウムを高需要が存在する生成物に転化する事が非常に望ましい。

従来、水酸化ナトリウムの転化に対する経済的刺激は少なかった。これは、水酸化ナトリウムからのＮａ　０のコストが炭酸ナトリウムなどの他の生成物からのＮ　ａ　２０よりも高価だからである。しかし水酸化ナトリウムの過剰による緊急な処理問題がこれらの製品の間の価格関係に影響し、水酸化ナトリウム中のＮ　ａ　２０の価格が炭酸ナトリウム中のＮ　ａ　２０の価格より比較的安くなった。市販の５０％乃至７０％もの濃度を有する濃縮水酸化ナトリウム溶液のこのような過剰状態は業界がその発想を転換するための強い刺激となった。その結果、濃縮ＮａＯＨ溶液を二酸化炭素（ＣＯ２）によって炭酸塩化して一水和または無水炭酸ナトリウムを生成するための種々の方法が開発された。しがしこれらの方法は、その一部の方法が事後の蒸発工程を必要としないにも関わらず、商業的に有効な転化方法ではない。

塩化ナトリウムから塩素を製造する際に、しばしば塩素−アルカリ電解槽が使用される。しがしそれぞれ相異なる結果を生じる２種類の相異なる型の電解槽、すなわち水銀性電解槽と隔膜法電解槽とを使用する事ができる。

いずれの電解槽によって製造された塩素も純度は同等である。しかし、水銀性電解槽は、隔膜法電解槽がら得られる生成物とは比較にならない非常に高純度の水酸化ナトリウムを製造する利点を有する。さらに水銀性電解槽は、非常に高濃度の溶液（５０−７０％）を生成する。

これに対して隔膜法電解槽の陰極室がらは、希釈流出液、すなわちリットルあたり１００−１２０ｇの水酸化ナトリウムと１００−１７０ｇの塩化ナトリウムとを含有する流出液のみが得られる。この流出液は、塩化ナトリウムを含有しない市販可能の高濃度５０−７０９６水酸化ナトリウムを製造するために蒸発処理されなければならない。

水銀性電解槽にも欠陥がないわけではない。その塩素製造に伴う重大な経済的制約がある。第１に、日量塩素トンあたりで、水銀性電解槽の施設コストか隔膜法電解槽よりはるかに高い。第２に水銀性電解槽は、約７０％のエネルギー効率を有する隔膜法電解槽と比べて、エネルギー効率が高くなく、５０％のオーダである。第３に、水銀性電解槽の最適操作を達成するためには、塩水から２＋　２＋　２− Ｃａ、Ｍｇ　およびＳＯなどのイオンを除去するために完全に精製しなければならず、これは水銀性電解槽の操作のコストをさらに高める。このような水銀性電解槽の欠点の故に、隔膜法電解槽の希釈水酸化ナトリウム流出液を使用する事のできる方法を提供する事が望ましいであろう。

先　行　技　術米国特許第５５２．９５５号においては、重炭酸ナトリウム溶液とＣＯ２ガスが隔膜法電解槽の陰極室に対して供給され、これに対して飽和塩化ナトリウム溶液が陽極室に送られる。塩化ナトリウムは電解されて、陰極室に送られ、そこで電解によって形成された水酸化イオンが重炭酸ナトリウム／二酸化炭素溶液と混合する事により炭酸ナトリウムに転化される。得られた炭酸ナトリウム溶液が別の容器に送られ、そこでこの容器の中で、より多くのＣＯ２を含む重炭酸ナトリウムに転化され、これを沈澱して除去する。母液が陰極室に循環される。

しかしこの方法の操作は電解槽の効率を低下させる傾向があり、また累積した水を蒸発しなければならない。

米国特許第２，３８３，６７４号においては、隔膜法電解槽の陰極室から出る流出液を塩化ナトリウム層の中に通して、塩化ナトリウムによって飽゛和する。その後、溶液を二酸化炭素によって処理して水酸化ナトリウムの大部分を重炭酸ナトリウムとして回収し、これを沈澱させ、ろ過によって除去する。アルカリ性母液を電解槽の陽極室に循環させる。

陰極に対するアルカリ性母液の循環は電解槽の機能に対して有害である。これは生成される水酸化ナトリウムと塩素の電流効率を低下させる。さらに陽極が急速に消耗し、生成された塩素が、アルカリ性母液中の重炭酸イオンの分解によって形成された二酸化炭素によって汚染される。

米国特許第３，８６８．４４４号は、重炭酸アンモニウムおよび二酸化炭素を水酸化ナトリウムおよび塩化ナトリウムと、圧下水溶液の中で反応させる事によって硬質多孔性重炭酸ナトリウム粒子を製造する方法を開示した。溶液中のナトリウムイオン濃度は約２，５グラム当量／リットル以上であり、重炭酸イオン濃度は約０．０４グラム当量／リットル以上であった。反応中に溶液を強く撹拌し、１１５−４０ｐｓｉの分圧を生じるように二酸化炭素を導入し、二酸化炭素吸収が終止するまで反応を継続した。反応中に生成された重炭酸ナトリウム粒子は０．５メ一トル／グラム以上の表面積と２０％以上の多孔度とを有していた。さらに、生成された重炭酸ナトリウムは煙道ガス中の空気汚染を緩和するために、すなわちＳ０２の吸収のために使用できたが、これを塩化ナトリウムと混合したので、その純度は市場許容の炭酸ナトリウムを製造するには不十分であった。さらに、母液は重炭酸ナトリウムの濾別後に高濃度（約５．０グラムイオン当量）の塩化ナトリウムを含有し、これは溶液の塩化アンモニウム含有量の故に塩化ナトリウムによって再飽和できずまた電解できなかった。また母液中に存在する溶解性塩は、回収されなければ処分上の問題を生じた。

米国特許第４，０３２，６１６号において、隔膜法電解槽の陰極室からの流出液が次の３段階で炭酸塩化される。（ｉ）水酸化ナトリウムを炭酸ナトリウムに転化するために必要なＣ０２ｊｌｉｌを加える。（ｉ　ｉ）炭酸ナトリウムの一部を重炭酸ナトリウムとして沈澱させるため、温度を７０℃に保持しなからＣＯ２を導入する。（ｉｉｉ）第２段階から得られた重炭酸ナトリウム懸濁液にＣＯ３を加えて炭酸塩化を完了し４５℃以下の温度に冷却する。沈澱した重炭酸ナトリウムをろ過によって回収する。しかし、重炭酸ナトリウムと約１４０−１７０グラム／リツトルの塩化ナトリウムとによって飽和されたろ過器液はシステムから放棄される。

この方法においては蒸発が存在しないけれども、回収された重炭酸ナトリウムに関する電解槽の電流効率は８８．０％以下である。放棄された母液中の可溶性塩は回収されなければ運転コストを増大し、処分問題を生じるであろう。

従って、塩素−アルカリ電解槽から重炭酸ナトリウムを回収し現在の塩素生成工程の効率を増大する改良された方法およびプロセスの必要性が存在する。

図面の簡単な説明第１図は塩素−アルカリ電解槽の流出液中の水酸化ナトリウムと塩化ナトリウムが事実上完全に重炭酸ナトリウムとして回収されるように成された本発明の好ましい方法を示す概略フローダイヤグラムである。

発明の概要本発明の第１アスペクトによれば、塩素−アルカリ隔膜法電解槽の流出液の３段階炭酸塩化法が提供される。

この流出液は好ましくは約１２０ｇ／ｌの水酸化ナトリウムと、約１４０ｇ／ｌの塩化ナトリウムとを含む。好ましい実施態様においては、流出液の水酸化ナトリウム含有量を固体重炭酸ナトリウムとして完全に回収するためにアンモニアが使用される。従って、本発明のこのアスペクトの第１段階においては、電解槽の流出液が第１炭酸塩化塔において温度を４０℃以下に保持しながら二酸化炭素によって処理されてそれぞれ１．５当量の重炭酸イオンと水酸化イオンとを形成する。次に第２炭酸塩化塔において、流出液が濃縮二酸化炭素およびアンモニアガスによって処理されて重炭酸ナトリウムの準安定過飽和溶液を形成する。

好ましくは例えばストリッピング塔において重炭酸アンモニウムと塩化アンモニウムの分解によって二酸化炭素とアンモニアガスが製造される。またこの炭酸塩化反応中、３０℃以下の反応温度が好ましい。

前記重炭酸ナトリウムの過飽和準安定溶液が第１混合タンクの中において固体重炭酸ナトリウム種結晶と接触させられて懸濁液を生じ、この懸濁液において前記溶液からの重炭酸ナトリウムと第３炭酸塩化段階にお（Ｘで形成された重炭酸ナトリウムとが種結晶上に晶出する。

その後、第１混合タンク中の懸濁液が第３および最終炭酸塩化段階において濃縮二酸化炭素によって処理される。好ましくはこの炭酸塩他塔において使用される濃縮二酸化炭素はか填装置の中で生産される。この第３炭酸塩化段階において、水酸化アンモニウムの重炭酸アンモニウムへの炭酸塩化および水酸化ナトリウムの重炭酸ナトリウムへの炭酸塩化が実質的に完了する。好ましくはこの第３炭酸塩化段階の温度は４０℃以下とする。第３炭酸塩化段階において生成された追加量の重炭酸ナトリウムが晶出し、重炭酸ナトリウムの過飽和が軽減される。

前記の説明から明かなように、流出液中の塩化ナトリウムと重炭酸アンモニウムとの間の二重分解反応が生じて、塩化アンモニウムと追加量の重炭酸ナトリウムとを生成し、この重炭酸ナトリウムが晶出するであろう。

好ましい実施態様において、第３炭酸塩化段階の排気ガスが第２炭酸塩化塔に戻り、ＣＯ２の損失を回避する。

また第３炭酸塩化段階において生成される固体重炭酸ナトリウムを含有する懸濁液の一部を第１混合タンクの中において固体重炭酸ナトリウム（または種結晶）として第２炭酸塩化塔の流出液と接触させる事が好ましい。

第３炭酸塩化段階の終了後に、生成された懸濁液がフィルタに送られて、ろ過段階において母液から固体重炭酸ナトリウムを分離する。

ろ過段階から出て洗浄された固体重炭酸ナトリウムをか焼して、炭酸ナトリウムと二酸化炭素とを生成し、後者を第３炭酸塩化段階において使用するため濃縮ＣＯ２として循環させる事ができる。

ろ過段階後に、母液を第２混合タンク中において重炭酸ナトリウムと接触させ、この重炭酸ナトリウムは前記のろ過段階から回収された固体重炭酸ナトリウムとする事が好ましい。第２混合段階において生じた懸濁液を熱交換器の中で加熱してアンモニアと二酸化炭素ガスとを発生し、これらのガスをストリッピング塔の中で分離する。本発明の好ましい実施態様において、これらのアンモニアとＣＯ２ガスは第２炭酸塩化塔に循環される。

ストリッピング塔から出た流出液は実質的にアルカリを含有せずストリッピングされたアンモニアおよびＣＯ２をストリッピングされており、これを飽和装置の中で塩化ナトリウムによって再飽和し、冷却して、飽和塩化ナトリウム溶液として塩素−アルカリ隔膜法電解槽の陽極室に循環させる。本発明の好ましい実施態様において、使用される前記の熱交換器は向流熱交換器である。

さらに、ストリッピング塔の中において懸濁液を水蒸気によって溶液の沸点まで加熱する事が好ましい。本発明によって使用される炭酸塩化塔は好ましくは大気圧炭酸塩化基とする。

前記の工程を連続工程として実施する際に、隔膜法電解槽の流出液の水酸化ナトリウムおよび塩化ナトリウムから実質的に全量のナトリウムが重炭酸ナトリウムまたは炭酸ナトリウムとして回収される。また連続工程に際して工程において発生し排気されるガスの実質的に全量が回収され循環される。

本発明の他のアスペクトによれば、塩素−アルカリ隔膜法電解槽の流出液が３段階において炭酸塩化される。

この工程においては、予備的炭酸塩化段階が利用される。

従ってこの工程においては、隔膜法電解槽の流出液が予備炭酸塩他塔において二酸化炭素によって処理されて、５０％の重炭酸ナトリウムと５０％の水酸化ナトリウムとを含有する溶液を形成した後に、この流出液を第２炭酸塩化塔においてアンモニアと二酸化炭素とによって処理する。好ましくは第１炭酸塩化塔中の処理で隔膜法電解槽の流出液の温度は４０℃以下に保持される。この隔膜法電解槽流出液の処理のための二酸化炭素として、１０乃至１００容量％を有する二酸化炭素を使用する事が好ましい。本発明の好ましい実施態様において、第２炭酸塩化塔から排気されるガスは第１炭酸塩化塔に送られ再循環される。

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明するが本発明はこれに限定されるものではない。

好ましい実施態様の詳細な説明本発明によれば、３段階重炭酸ナトリウム回収システムと方法が提供される。この３段階システムを下記に詳細に説明する。

第１段階大気圧炭酸塩化基（第１炭酸塩化塔）の中に、入手される最も経済的な二酸化炭素源を使用して、隔膜法電解槽からの流出液の立方メートルあたり６６ｋｇの二酸化炭素（１０−１００％）が吸収される。これは、二酸化炭素に対する水酸化ナトリウムの要求と濃縮二酸化炭素（１０％以上のＣＯ２濃度）の高価格とを考慮して実施される。好ましくは、第２段階の第２炭酸塩化塔がら排出されるガスも、アンモニアと二酸化炭素の損失を回避するため、第１炭酸塩化塔の中に、隔膜法電解槽流出液の流れに対して向流供給される。

好ましくは、この段階において水酸化ナトリウムの約５０％か重炭酸ナトリウムに炭酸塩化される。この段階において、通常冷却によって温度が４０℃以下に保持されるのが好ましい。この段階においては、晶出が存在しないので、熱交換の最適効率に有利である。

第２段階第１段階の流出液が第２大気圧炭酸塩化塔に送られ、この第２炭酸塩化塔の中で、第１炭酸塩化塔がらの流出液ニ対シて向流に濃縮二酸化炭素とアンモニアガスが送られる。好ましくは、これらのガスはストリッピング塔における重炭酸アンモニウムと塩化アンモニウムとの分解によって生成される。隔膜法電解槽からの流出液の立方メートルあたり、ストリッピング塔から回収されるガスの量はアンモニアガス１７ｋｇ、二酸化炭素４４ｋｇである。さらに、ＣＯ２の損失を防止するため、好ましくは第３段階の炭酸塩化塔から出る排気ガスを第２段階からの流出液に対して向流供給する。

この第２段階において、アンモニアと添加された二酸化炭素が２．５当量の重炭酸イオンと１．５当量の水酸化イオンとを形成する。好ましくは、この段階において温度が好ましくは冷却によって３０℃以下に保持される。

重炭酸ナトリ→ムの準安定過飽和溶液が形成され、この溶液は結晶の形成を排除するので、熱交換機の高効率が促進される。

ミキサ第２段階の流出液は混合タンクの中に送られ、このタンクの中に約２５．２ｋｇの固体重炭酸ナトリウムが添加される。この重炭酸ナトリウムの量は、隔膜法電解槽からの流出液の立方メートルあたり晶出する重炭酸ナトリウムの約１０％に相当する。好ましくはスラリとして添加されるこの固体重炭酸ナトリウムは第３段階において生成された固体重炭酸ナトリウムを含有するスラリの一部である。

この固体重炭酸ナトリウムは第２段階から出る準安定過飽和溶液に対して種結晶として作用し、第３段階の炭酸塩他塔において重炭酸アンモニウムと重炭酸ナトリウムへの炭酸塩化が進行する際に溶液の過飽和を軽減する。

第３段階前記ミキサからの懸濁液が第３大気圧炭酸塩化塔に送られ、この炭酸塩他塔の中に、隔膜法電解槽からの流出液立方メートルあたり６６ｋｇの好ましくはか填装置から出た濃縮二酸化炭素が循環されて、水酸化アンモニウムの重炭酸アンモニアへの炭酸塩化および水酸化ナトリウムの重炭酸ナトリウムへの炭酸塩化を完了する。好ましくは、この第３段階の温度は４０℃以下に保持される。

前記反応において、溶液中のアンモニウムは、水酸化ナトリウム全量が重炭酸ナトリウムに転化されるまで二酸化炭素キャリヤとして作用すると思われ、アンモニアは、単に加熱によって分解される重炭酸アンモニウムとして残存する。

隔膜法電解槽の流出液中の塩化ナトリウムからのナトリウムイオン（Ｎａ”）と重炭酸アンモニウムからの重炭酸イオン（ＨＣＯ−）は、重炭酸ナトリウムの晶出後に、リットルあたり０，１当量以下の重炭酸ナトリウムの飽和溶液を形成する。過飽和が回避された後に、塩化ナトリウムと重炭酸アンモニウムとの間に下記の二重分解反応が生じる。

ＮａＣ１＋　ＮＨ４ＨＣＯ３−Ｎａ１ｌＣＯ３＋　Ｎ）Ｉ４Ｃ１この段階から形成され晶出する重炭酸ナトリウムは、溶液中に塩化アンモニウムとして固定された当量のアンモニアを残す。この二重分解反応は、溶液の中において重炭酸ナトリウムに対する塩化アンモニウムの過剰当量が存在するまで進行させられる。この時点において、重炭酸ナトリウム懸濁液が母液から分離される。好ましくはこの段階の温度は４０℃以下に保持される。

第３炭酸塩化塔から出た重炭酸ナトリウムスラリか分割される。その一部が前記のように混合タンクに循環されて種結晶として作用し、残部がフィルタに送られて重炭酸ナトリウムが分離され洗浄される。

か填装置フィルタから洗浄された固体重炭酸ナトリウム（２５２ｋ　ｇ）が１５９ｋｇの炭酸ナトリウム（ソーダ灰）と６６ｋｇの二酸化炭素とにか焼される。隔膜法電解槽の処理流出液の立方メートルあたり、この収率が回収される。

本発明の好ましい実施態様においては、このか焼段階において生成された濃縮二酸化炭素が第３段階の大気圧炭酸塩他塔に循環される。

アンモニアと二酸化炭素の回収フィルタから出た固体重炭酸ナトリウムの一部がろ過された母液に添加され、溶液中に塩化アンモニウムとして固定されたアンモニアを回収する。ろ過された母液に戻される固体重炭酸ナトリウムの量は母液中の塩化アンモニウムと重炭酸ナトリウムとの差に等しい。

ろ過された母液中の固体重炭酸ナトリウム懸濁液が向流熱交換器の中で加熱され、次にストリッピング塔に送られ、そこで好ましくは水蒸気によって沸点まで加熱されて、下記の式により重炭酸アンモニウムおよび塩化アンモニウム中のアンモニウムをアンモニアに分解する。

本発明の好ましい実施態様において、発生したアンモニアとＣＯ。ガスは第２大気圧炭酸塩化塔に循環される（隔膜法電解槽の処理される流出液の立方メートルあたり、１７ｋｇのアンモニアと４４ｋｇのＣ０２）。

ストリッピング塔からの流出液は好ましくは実質的にアンモニアと二酸化炭素とを含まない。また好ましくは、この流出液は実質的にアルカリ性を有しない。次に流出液は飽和タンクに送られ、そこで約１７５．５ｋｇの固体塩化ナトリウムが溶解され、また容積を復元するために水が添加される。その後、この塩水が冷却され、隔膜法電解槽の陽極室に送られて、約１０６．５ｋｇの塩素と約１２０ｋｇの水酸化ナトリウムとを生成する。

本発明の方法は先行技術の方法と比較して、塩素−アルカリ隔膜法電解槽の流出液から水酸化ナトリウムと塩化ナトリウムを全量、固体重炭酸ナトリウムに転化し回収する利点を示す。本発明によれば、隔膜法電解槽からの希釈流出液を蒸発する事によって、濃縮溶液として市販されている５０−７０％水酸化ナトリウム溶液状に濃縮する必要はない。従って、工程全体において生産コストが著しく低下される。

実質的に無アルカリの予め飽和処理された被処理流出液を隔膜法電解槽の陽極室に循環させる工程において、塩化ナトリウムを効率的に使用しまた高エネルギー効率をもって塩化ナトリウムを水酸化ナトリウムに転化するので、コストをさらに低下させる。また、第１炭酸塩化塔の第１段階の炭酸塩化について入手されうる最も安価な二酸化炭素を使用しまた塩化アンモニウムとして固定されたアンモニアを重炭酸ナトリウムによって回収し循環させる事は、全体生産コストを低下させる重要ファクタである。

最後に、大気圧炭酸塩他塔における放熱工程の熱負荷の冷却は容易に実施する事ができる。さらに、本発明の方法によれば、第１炭酸塩化塔および第２炭酸塩化塔中の熱交換に悪影響するような晶出は生じない。

本発明のさらに重要なアスペクトとして、本発明は塩化ナトリウムからの塩素の生産と結合して、重炭酸ナトリウム生産のだめのエネルギー消費を最適化する事を注意しなければならない。また本発明は、高い運転コストと水銀による環境汚染の種々の問題とを生じる水銀性電解槽の使用を回避する事ができる。さらに本発明は、生成物の実質的に全量が回収されまたは循環されるので汚第１図について述べれば、本発明の方法を示す概略フローダイヤグラムが示され、このダイヤグラムにおいて、塩素−アルカリ隔膜法電解槽の流出液中の水酸化ナトリウムと塩化ナトリウムが二酸化炭素とアンモニアを使用よる事により全量固体重炭酸ナトリウムとして回収される。実質的にアンモニアと二酸化炭素を含有しない実質無アルカリの処理された流出液が回収され、これが工程に循環させられ、またこの溶液は塩化ナトリウムによって再飽和された後に、隔膜法電解槽の陽極室の中に連続的に戻される。

以下、本発明を図面に示す実施例について説明するが本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

実　施　例１２０ｋｇの水酸化ナトリウムと１．４０　ｋ　ｇの塩化ナトリウムとを含有する隔膜法電解槽Ｄ−Ｃの陽極室がら出た１立方メートルの流出液１を大気圧炭酸塩他塔Ｔ１（第１炭酸塩化塔）に送り、この第１炭酸塩化塔の中に、大気圧炭酸塩他塔Ｔ２（第２炭酸塩化塔）から約６６ｋｇの二酸化炭素と排出ガス（９）が水酸化ナトリウム溶液１に対して向流循環され、５０％の重炭酸ナトリウムと５０％の水酸化ナトリウムとを形成する。この段階における温度は冷却によって４０℃以下に保持される。

炭酸塩化塔Ｔ１から出た流出液２が第２大気圧炭酸塩化塔Ｔ２に送られ、この第２塔の中に、隔膜法電解槽の流出液立方メートルあたり約１７ｋｇのアンモニアと約４４ｋｇの二酸化炭素とを含有するストリッピング塔Ｓ１から出たガス１３と、大気圧炭酸塩他塔Ｔ３（第３炭酸塩化塔）から出た排気ガス８とが前記塔Ｔ２への溶液２の流れと向流供給されて、水酸化アンモニウムを形成し、この水酸化アンモニウムを部分的に重炭酸アンモニウムに炭酸塩化し、また水酸化ナトリウムを重炭酸ナトリウムに炭酸塩化する。この段階における温度は冷却により３０℃以下に保持される。

この大気圧炭酸塩他塔Ｔ２から出る流出液３は重炭酸ナトリウムの準安定過飽和溶液であって、混合タンクＭ１に送られ、そこで、大気圧炭酸塩他塔Ｔ３のスラリ５からとられた約２５．２ｋｇの固体重炭酸ナトリウムと混合される。混合タンクＭ１の懸濁液４が大気圧炭酸塩他塔Ｔ３に送られ、この第３炭酸塩化塔Ｔ３の中に、か填装置Ｃからくる約６６ｋｇの二酸化炭素７か重炭酸ナトリウム懸濁液４に対して向流供給され、この懸濁液が重炭酸アンモニウムと重炭酸ナトリウムに炭酸塩化される。重炭酸ナトリウムは過飽和溶液から重炭酸ナトリウム結晶５上に晶出する。この結晶は種子結晶として作用するため前記の混合タンクＭ１に導入される。

溶液中の重炭酸ナトリウムの過飽和が晶出作用によって軽減された時、溶液中の塩化ナトリウムと重炭酸アンモニウムが二重分解反応によって反応し、重炭酸ナトリウムと塩化アンモニウムとを形成する。この反応はこの二重反応中に生成される重炭酸ナトリウムが晶出しまた形成された塩化アンモニウムが溶液中の重炭酸ナトリウムを超えるまで進行させられる。この段階において、温度は４０℃以下に保持される。

大気圧炭酸塩他塔Ｔ３の流出液５中の重炭酸ナトリウムスラリの一部が混合タンクＭ１に送られて前記のように種子結晶として使用され、スラリの残部５（懸濁状態の約２５２ｋｇの重炭酸ナトリウム）がフィルタＦに送られる。ろ過され洗滌された重炭酸ナトリウム６がか填装置Ｃに送られて、約１５９ｋｇの炭酸ナトリウム（ソーダ灰）と約６６ｋｇの二酸化炭素７を生じ、この二酸化炭素は大気圧炭酸塩他塔Ｔ３に送られる。

ろ過された母液１０は混合タンクＭ２に送られ、このタンクＭ２の中に、ろ過され洗滌された重炭酸ナトリウム６が母液中の塩化アンモニウムと重炭酸ナトリウムとの差異に等しい量添加されて、懸濁液１］を形成し、この懸濁液が向流熱交換器Ｈ１の中で加熱され、次にストリッピング塔Ｓ１に送られる。このストリッピング塔Ｓ１の中において、懸濁液は水蒸気によってその沸点まで加熱されて、隔膜法電解槽の処理される流出液立方メートルあたり約１７ｋｇのアンモニアと約４４ｋｇの二酸化炭素１３とを生じ、これらのガスは前記の大気圧炭酸塩他塔Ｔ２に送られる。

アンモニアと二酸化炭素をストリッピングされた実質的に無アルカリの母液１２が飽和装置Ｓに送られ、そこでこの母液は約１７５．５ｋｇの塩化ナトリウムによって再飽和され、またそ′の体積が前サイクルの体積まで調整される。最後にこの溶液１４が隔膜法電解槽Ｄ−Ｃの陽極室に送られ、そこで塩化ナトリウムが電気分解されて約１０６．５ｋｇの塩素と約１２０ｋｇの水酸化ナトリウムとを生じる。

Claims

【特許請求の範囲】

１．陽極室と陰極室とを有する塩素−アルカリ隔膜法電解槽の流出液中の塩化ナトリウムと水酸化ナトリウムとを重炭酸ナトリウムに転化する方法において、（ａ）前記隔膜法電解槽の流出液を二酸化炭素によって処理して、当量の重炭酸イオンと当量の水酸化イオンとを含有する溶液を形成する段階と、（ｂ）前記段階（ａ）から出る溶液をアンモニアと二酸化炭素とによって処理して、水酸化イオンより高い当量の重炭酸イオンを含有する溶液を形成する段階と、（ｃ）段階（ｂ）の溶液を固体重炭酸ナトリウムと混合して、段階（ｂ）において生成された重炭酸ナトリウムの大部分を溶液から晶出させて第１懸濁液を形成する段階と、（ｄ）段階（ｃ）の第１懸濁液を二酸化炭素によって処理して、段階（ｃ）の晶出重炭酸ナトリウムと追加晶出重炭酸ナトリウムとを含む第２懸濁液を生成する段階と、（ｅ）段階（ｄ）の第２懸濁液中に含有される隔膜法電解槽からの塩化ナトリウムを、段階（ｂ）と段階（ｄ）において形成された重炭酸アンモニウムと二重分解反応で反応させて、塩化アンモニウムと追加の重炭酸ナトリウムとを生じ、前記追加重炭酸ナトリウムを晶出させる段階と、（ｆ）段階（ｅ）の懸濁液から固体重炭酸ナトリウムを分離して、飽和重炭酸ナトリウムと塩化アンモニウムを溶液状に含む母液を生成する段階と、（ｇ）重炭酸ナトリウムを段階（ｆ）の母液に添加して懸濁液を形成する段階と、（ｈ）段階（ｇ）の懸濁液を加熱してアンモニアガスと二酸化炭素ガスとを発生し、アンモニアガスと二酸化炭素ガスとを除去して、水溶液を形成する段階と、（ｉ）段階（ｈ）の水溶液を冷却し、塩化ナトリウムで再飽和し、この水溶液を隔膜法電解槽の塩化ナトリウム区画の中に循環させる段階とを含む事を特徴とする方法。
２．段階（ａ）の流出液温度が４０℃以下に保持される事を特徴とする請求項１に記載の方法。
３．段階（ａ）において使用された二酸化炭素は１０−１００容量％の濃度を有する事を特徴とする請求項１に記載の方法。
４．段階（ｂ）において使用されるアンモニアと二酸化炭素は段階（ｇ）において発生されたガスを含む事を特徴とする請求項１に記載の方法。
５．段階（ｂ）において使用されるアンモニアは隔膜法電解槽からの流出液の１．５重量％以下である事を特徴とする請求項１に記載の方法。
６．段階（ｂ）の溶液温度は３０℃以下に保持される事を特徴とする請求項１に記載の方法。
７．段階（ｃ）において添加される固体重炭酸ナトリウムは段階（ｆ）において分離された固体重炭酸ナトリウムから取られる事を特徴とする請求項１に記載の方法。
８．段階（ｄ）中の懸濁液の温度が４０℃以下に保持される事を特徴とする請求項１に記載の方法。
９．段階（ｄ）において使用される二酸化炭素は重炭酸ナトリウムを炭酸ナトリウムにか焼する事によって生成される事を特徴とする請求項１に記載の方法。
１０．段階（ｅ）の二重分解反応は、溶液中の塩化アンモニウム濃度が重炭酸ナトリウムの濃度より高くなるまで進行させる事を特徴とする請求項１に記載の方法。
１１．段階（ｇ）において、段階（ｆ）で生じた重炭酸ナトリウムが、段階（ｆ）の母液中に含有される塩化アンモニウムの当量から段階（ｆ）の母液中の重炭酸ナトリウムの当量を引いた差に等しい量だけ添加される事を特徴とする請求項１に記載の方法。
１２．段階（ｆ）の母液は重炭酸ナトリウムの添加の前にろ過される事を特徴とする請求項１に記載の方法。
１３．段階（ｆ）において分離された重炭酸ナトリウムがか焼されて、二酸化炭素ガスと炭酸ナトリウムとを生じる事を特徴とする請求項１に記載の方法。
１４．段階（ｈ）において発生された二酸化炭素ガスが段階（ｄ）に循環される事を特徴とする請求項１に記載の方法。
１５．段階（ｈ）は、懸濁液を１つまたは複数の熱交換器の中で沸点まで加熱する段階と、加熱された懸濁液をストリッピング塔に送り、さらに懸濁液を加熱する段階とを含む事を特徴とする請求項１に記載の方法。
１６．使用される熱交換器は向流式熱交換器である事を特徴とする請求項１に記載の方法。
１７．前記加熱は懸濁液の沸点まで水蒸気によって実施される事を特徴とする請求項１に記載の方法。
１８．段階（ｉ）において、段階（ｈ）の水溶液が冷却される事を特徴とする請求項１に記載の方法。
１９．冷却された水溶液がアルカリを含有せずまたアンモニアおよび二酸化炭素を含有しない事を特徴とする請求項１に記載の方法。
２０．段階（ｉ）は、水溶液の体積を隔膜法電解槽に入る前に有していた体積まで回復する段階を含む事を特徴とする請求項１に記載の方法。
２１．前記方法は連続工程とし実施される事を特徴とする請求項１に記載の方法。