(57)【要約】【課題】  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。【解決手段】  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。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。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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請求項１記載の処理容器。
【請求項３】
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請求項１または２記載の処理容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被処理物を収容する処理容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６２−４８７７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【発明の効果】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】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。
【図２】犠牲陽極１６を設けた点検口１３の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
図２は、犠牲陽極１６を設けた点検口１３の拡大図である。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【実施例】
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
【表１】
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【００５０】
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。
【符号の説明】
【００５１】
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
【図１】
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【図２】
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