(57)【要約】【課題】簡易な設備で円滑に炭酸水素ナトリウムを製造できる方法および該方法に用いられる製造システムの提供。【解決手段】予め前記アルカリ水溶液を収容した貯留槽内に前記ガスを連続的に供給して炭酸水素ナトリウムを析出させる析出工程を有し、前記析出工程にて、前記ガスに対して前記貯留槽外から前記アルカリ水溶液を供給し、合流させた後直ちに前記貯留槽内に噴出させることを特徴とする炭酸水素ナトリウムの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を含有するガスと、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムを含有するアルカリ水溶液との気液接触により炭酸水素ナトリウムを製造する方法において、
予め前記アルカリ水溶液を収容した貯留槽内に前記ガスを供給して炭酸水素ナトリウムを析出させる析出工程を有し、
前記析出工程にて、前記ガスに対して前記貯留槽外から前記アルカリ水溶液を合流させた後、直ちにそれらを前記貯留槽内の液中で噴出させることを特徴とする炭酸水素ナトリウムの製造方法。
【請求項２】
貯留槽と、
前記貯留槽に二酸化炭素を含有するガスを供給するガス供給管と、
前記貯留槽に水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムを含有するアルカリ水溶液を供給するアルカリ供給管と、
前記貯留槽内の液面下となる位置に配置され、前記ガス供給管および前記アルカリ供給管が接続された噴出部材と、を備え、
前記噴出部材は、前記ガス供給管から供給される前記ガスと、前記アルカリ供給管から供給される前記アルカリ水溶液とを内部で合流させ、その後、直ちに噴出するように構成されていることを特徴とする炭酸水素ナトリウムの製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素を含有するガスと、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムを含有するアルカリ水溶液との気液接触により炭酸水素ナトリウムを製造する方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出量増加による地球温暖化が問題となっており、工場等から排出される排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する技術が注目されるようになっている。
二酸化炭素回収技術の一つとして化学吸収法がある。これは二酸化炭素を吸収する吸収液と排ガスとを気液接触させる方法で、吸収液としては、アルカリ水溶液が用いられ、該アルカリとしては炭酸カリウム、水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウム等のアルカリ金属化合物、モノエタノールアミン等のアミン類、アンモニア等が用いられている。
吸収液と排ガスとの気液接触には、気液接触効率に優れることから、塔型の反応装置（たとえばＳｏｌｖｅｙ型炭酸化塔）が一般的に用いられている。該反応装置において、塔内には充填材が充填されて充填材層が形成されており、塔の上部から吸収液を供給し、塔の下部から排ガスを導入し、充填材層中でそれらが気液接触するようになっている。
上記のうち、吸収液として水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムを含有するものを用いた場合、二酸化炭素は炭酸水素ナトリウムとして固定化される。炭酸水素ナトリウムは水への溶解性が低く吸収液中に析出するため簡単な固液分離操作により回収できる。しかし従来、このようにして固定化された炭酸水素ナトリウムは有効利用されることなく、そのまま廃棄（地中に埋める等）されていた。
回収した炭酸水素ナトリウムを二酸化炭素回収に再利用することが提案されている。たとえば特許文献１には、排ガスとアルカリ水溶液とを気液接触させて二酸化炭素を吸収させる二酸化炭素吸収塔と、二酸化炭素吸収塔から排出されるアルカリ水溶液を還流させるアルカリ水溶液還流ラインと、アルカリ水溶液と二酸化炭素の反応生成物である不溶性化合物を捕集する捕集槽と、該不溶性化合物にアルカリ物質を混合してアルカリ水溶液を再生する混合槽とを具備する排ガス中の二酸化炭素の回収システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８８３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
洗剤組成物には、通常、洗浄性能の向上や、その他各種性能の付与等を目的として、界面活性剤や洗浄性ビルダーが配合されている。洗浄性ビルダーとしては、コスト面及び洗浄力の観点から、アルカリ金属の炭酸塩や炭酸水素塩が好適に用いられている。
そこで、洗剤組成物を製造する工場で排出される排ガス中の二酸化炭素を炭酸水素ナトリウムとして固定化し、そのまま洗剤組成物の原料として再利用することが考えられる。
しかし、従来の炭酸水素ナトリウムの製造方法の場合、使用する反応装置は大型で、工場内に設置スペースを確保しにくい問題がある。たとえば炭酸水素ナトリウムの製造に汎用されているＳｏｌｖｅｙ型炭酸化塔の場合、通常、直径約２ｍ、高さ約２３ｍであり、気液接触効率の点から小型化は難しい。また、スケールが付着するため、複数（たとえば５塔）の反応装置を１組とし、使用する反応装置を毎日１塔ずつ切り替えて運転している。
このような問題に対し、たとえば塔型の反応装置に代えて簡単な反応装置、槽型の反応装置を用いることが考えられる。たとえば水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムを含有する吸収液を貯留する貯留槽内に二酸化炭素を含む排ガスを吹き込むと、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムと二酸化炭素との反応により炭酸水素ナトリウム（重曹）が生成、析出するため、固液分離を行うことで炭酸水素ナトリウムを回収できる。
しかし本発明者らの検討によれば、上記のようにして炭酸水素ナトリウムを製造しようとした場合、排ガスの吹き込みに用いるガス供給管が閉塞する問題がある。
本発明は上記事情を鑑みてなされたものであり、簡易な設備で円滑に炭酸水素ナトリウムを製造できる方法および該方法に用いられる製造システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明は以下の態様を有する。
［１］二酸化炭素を含有するガスと、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムを含有するアルカリ水溶液との気液接触により炭酸水素ナトリウムを製造する方法において、
予め前記アルカリ水溶液を収容した貯留槽内に前記ガスを供給して炭酸水素ナトリウムを析出させる析出工程を有し、
前記析出工程にて、前記ガスに対して前記貯留槽外から前記アルカリ水溶液を合流させた後、直ちにそれらを前記貯留槽内の液中で噴出させることを特徴とする炭酸水素ナトリウムの製造方法。
［２］貯留槽と、
前記貯留槽に二酸化炭素を含有するガスを供給するガス供給管と、
前記貯留槽に水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムを含有するアルカリ水溶液を供給するアルカリ供給管と、
前記貯留槽内の液面下となる位置に配置され、前記ガス供給管および前記アルカリ供給管が接続された噴出部材と、を備え、
前記噴出部材は、前記ガス供給管から供給される前記ガスと、前記アルカリ供給管から供給される前記アルカリ水溶液とを内部で合流させ、その後、直ちに噴出するように構成されていることを特徴とする炭酸水素ナトリウムの製造システム。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、簡易な設備で円滑に炭酸水素ナトリウムを製造できる方法および該方法に用いられる製造システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に用いられる製造システムの一実施形態を説明する概略構成図である。
【図２】本発明に用いられるノズル部材の一実施形態を説明する概略構成図である。
【図３】製造システムの貯留槽周辺の構造を説明する概略構成図である。
【図４】比較例１で用いた装置構造を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の炭酸水素ナトリウムの製造方法（以下、単に本発明の製造方法ということがある。）は、二酸化炭素を含有するガス（以下、ガス（Ａ）という。）と、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムを含有するアルカリ水溶液（Ｂ）（以下、液（Ｂ）という。）との気液接触により炭酸水素ナトリウムを製造する方法において、予め液（Ｂ）を収容した貯留槽内にガス（Ａ）を供給して炭酸水素ナトリウムを析出させる析出工程を有し、前記析出工程にて、前記ガス（Ａ）に対して前記貯留槽外から液（Ｂ）を合流させた後、直ちに前記貯留槽内に噴出させることを特徴とする。
前記析出工程後、前記液（Ｂ）中に析出した炭酸水素ナトリウムを回収する回収工程を行ってもよい。
本発明の製造方法は、好適には、本発明の炭酸水素ナトリウムの製造システム（以下、単に本発明の製造システムということがある。）を用いて行われる。
本発明の製造システムは、貯留槽と、前記貯留槽に前記ガス（Ａ）を供給するガス供給管と、前記貯留槽に前記液（Ｂ）を供給するアルカリ供給管と、前記貯留槽内の液面下となる位置に設置され、前記ガス供給管および前記アルカリ供給管が接続された噴出部材と、を備え、前記噴出部材は、前記ガス供給管から供給される前記ガスと、前記アルカリ供給管から供給される前記アルカリ水溶液とを内部で合流させ、その後、直ちに噴出するように構成されていることを特徴とする。
本発明の製造システムは、さらに、前記貯留槽内の反応液（二酸化炭素と水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムとの反応により生じた炭酸水素ナトリウムの析出物を含有するアルカリ水溶液）を排出する排出菅と、該排出菅から排出された反応液から炭酸水素ナトリウムを回収する回収装置とを備えることが好ましい。
【０００９】
以下、本発明の製造方法について、その実施形態例を示して説明する。ただし本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
図１は、本発明の製造方法に用いられる製造システムの一実施形態を示す概略図である。
本実施形態の製造システム１００は、ガス（Ａ）と液（Ｂ）との気液接触を行う貯留槽１１と、液（Ｂ）を貯留するアルカリ貯留槽１２と、固液分離装置（回収装置）１３と、固液分離装置１３で分離された固体分（炭酸水素ナトリウム）を乾燥する乾燥装置１４と、ガス（Ａ）を貯留槽１１に供給する配管（ガス供給管）２１と、液（Ｂ）を貯留槽１１に供給する配管（アルカリ供給管）２２と、貯留槽１１内の液体を排出する配管（排出菅）２３と、ノズル部材（噴出部材）３０と、を備える。
ノズル部材３０は、貯留槽１１内に予め収容される液（Ｂ）の液面下となる位置に配置されている。また、ノズル部材３０には、配管２１および配管２２の下流側末端が接続され、配管２２の上流側末端はアルカリ貯留槽１２に接続されている。これにより、ノズル部材３０にガス（Ａ）および液（Ｂ）を連続的に供給できるようになっている。
配管２３の上流側末端は、貯留槽１１内に収容される液（Ｂ）の液面下となる位置に配置され、下流側末端は、固液分離装置１３に接続されている。これにより、貯留槽１１内の反応液を連続的に排出して固液分離装置１３に供給できるようになっている。
固液分離装置１３と乾燥装置１４との間は配管２４で接続され、固液分離装置１３で分離、回収された固体分を乾燥装置１４に供給できるようになっている。
固液分離装置１３とアルカリ貯留槽１２との間は配管２５で接続され、固液分離装置１３で分離された液体分（炭酸水素ナトリウムが回収された後のアルカリ水溶液）をアルカリ貯留槽１２に供給できるようになっている。該液体分は、ガス（Ａ）との気液接触により二酸化炭素を吸収し、生じた炭酸水素ナトリウムが除去されたことで、当初の液（Ｂ）よりも、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムの濃度が低くなっている。この液体分をアルカリ貯留槽１２に回収し、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムを加えて溶解することにより、液（Ｂ）として再利用できる。
【００１０】
ノズル部材３０は、配管２１から供給されるガス（Ａ）と、配管２２から供給される液（Ｂ）とを内部で合流させ、その後、直ちに噴出するように構成されている。
液（Ｂ）がガス（Ａ）と合流した時点から貯留槽１１内に噴出されるまでの時間は、５秒以下が好ましく、３秒以下がより好ましい。
該時間は、液（Ｂ）の流量、ノズル部材内のガス（Ａ）と液（Ｂ）とが合流した位置から噴出口までの距離（たとえば後述する図２中の長さＬ）や内径（たとえば後述する図２中の長さＤ）等によって調節できる。
上記のように、ガス（Ａ）と液（Ｂ）とを、貯留槽１１内の液（Ｂ）中に供給する直前に合流させ、合流後直ちにノズル部材３０から噴出させることで、ノズル部材３０および配管２１の閉塞を防止できる。閉塞が防止される理由は、明らかではないが、以下のことが考えられる。通気中、ノズル部材３０および配管２１には貯留槽１１内の液の浸み込みが発生するため、ノズル部材３０および配管２１内のｐＨが、炭酸水素ナトリウムが析出するｐＨ以下となると閉塞が発生するが、液（Ｂ）を外部から供給し、ガス（Ａ）との合流後、直ちに噴出させることで炭酸水素ナトリウムの析出するｐＨ以上に保つことが可能となると考えられる。
【００１１】
図２に、ノズル部材３０の概略構成図を示す。
ノズル部材３０は、内部に流路を有し、該流路は、１つの主流路部３１ａと、主流路部３１ａの上流側末端で合流する２つの分岐流路部３１ｂ、３１ｃとから構成される。分岐流路部３１ｂと分岐流路部３１ｃとは略同一直線上に配置されている。主流路部３１ａの下流側末端には噴出口３２が設けられ、分岐流路部３１ｂの上流側末端には配管２１が接続されるガス導入口３３が設けられ、分岐流路部３１ｃの上流側末端には配管２２が接続されるアルカリ導入口３４が設けられている。
かかるノズル部材３０のガス導入口３３からガス（Ａ）を導入し、アルカリ導入口３４から液（Ｂ）を導入すると、それらが分岐流路部３１ｂ、３１ｃの下流側末端で合流し、主流路部３１ａを通過しながら混合され、噴出口３２から噴出される。
主流路部３１ａの内径Ｄは、０．５〜１０ｍｍが好ましい。０．５ｍｍ未満であると圧損が大きく、ガスの安定供給が困難になる場合がある。１０ｍｍを超えると気泡の径が大きくなり、分散性が悪くなる傾向がある。
主流路部３１の長さＬは、ガス（Ａ）と液（Ｂ）とが合流した時点から貯留槽１１内に噴出されるまでの時間に応じて適宜設定できる。ガス（Ａ）および液（Ｂ）の流量、主流路部３１ａの内径Ｄによっても異なるが２００ｍｍ以下が好ましく、１００ｍｍ以下がより好ましく、５０ｍｍ以下がさらに好ましい。
ノズル部材３０数は１つに限定されず、２つ以上であってもよい。
なお、ここでは分岐流路部３１ｂと分岐流路部３１ｃとは同一直線上に配置され、ノズル部材３０内の流路がＴ字型である例を示したが本発明はこれに限定されない。たとえば該流路はＹ字型であってもよい。
【００１２】
図３を用いて、製造システム１００の貯留槽１１周辺の構造をより詳細に説明する。図３には、貯留槽１１に液（Ｂ）が収容された状態を示している。
貯留槽１１は、液（Ｂ）を収容する槽本体１と撹拌装置２とを備えた撹拌槽である。撹拌装置２を備えることにより、液（Ｂ）を撹拌できるようになっている。ノズル部材からのガス（Ａ）と液（Ｂ）との混合物の噴出と並行して、撹拌装置２を用いた撹拌を行うことで、貯留槽１１内での二酸化炭素の吸収効率が向上する。また、析出した炭酸水素ナトリウムの液（Ｂ）中における分散性が向上する。
槽本体１の底部中央にはノズル部材３０が配置され、ノズル部材３０に配管２１、２２それぞれの下流側末端が接続されている。ノズル部材３０がこの位置に配置されていることにより、ノズル部材３０から液（Ｂ）とともに噴出したガス（Ａ）が槽本体１内に収容された液（Ｂ）中に均一に分散し、二酸化炭素の吸収が良好に行われる。
配管２３の上流側末端は、液（Ｂ）の液面下、ノズル部材３０の配置位置よりも上側に配置されている。
槽本体１の上部の開口には蓋体３が取り付けられている。蓋体３には６つの開口が設けられている。それらのうち３つの開口にはそれぞれ配管２１、２２、２３が挿入されており、１つの開口には撹拌装置２が取り付けられている。残りの２つの開口にはそれぞれｐＨ計４と温度計５が取り付けられ、液（Ｂ）のｐＨと温度を測定できるようになっている。
槽本体１の内壁の、液（Ｂ）の液面より下の位置には、複数の邪魔板６が取り付けられている。
【００１３】
撹拌装置２は、回転自在な撹拌軸２ａと、撹拌軸２ａに取り付けられた４枚の撹拌翼２ｂとを備える。４枚の撹拌翼２ｂは、撹拌軸２ａの下端から液（Ｂ）の液面までの位置に、上下２段に２枚ずつ設置されている。
撹拌翼２ｂの下端とノズル部材３０との距離はできるだけ近いほうが好ましく、通常１〜８０ｍｍとされる。
なお、ここでは撹拌翼２ｂとしてフルゾーン翼を用いた例を示したが、本発明はこれに限定されず、他の構造の撹拌翼、たとえばディスクタービン翼、パドル翼、プロペラ翼、アンカー翼、マックスブレンド翼等を用いてもよい。
１本の撹拌軸２ａに取り付けられる撹拌翼２ｂの枚数は、４枚には限定されず、１〜３枚であっても５枚以上であってもよい。撹拌翼２ｂの段数は、２段には限定されず、１段であっても３段以上であっても良い。撹拌効率の点から複数枚、複数段取り付けられていることが好ましい。
撹拌軸２ａの数は１本に限定されず、２本以上であってもよい。
撹拌装置２は必須ではなく、ノズル部材３０から噴出する混合物の流れによって液（Ｂ）中に析出する炭酸水素ナトリウムが充分に拡散する場合は、必ずしも撹拌装置２を設けなくてもよい。
アルカリ貯留槽１２、固液分離装置１３、乾燥装置１４としては、それぞれ、公知のものが利用できる。たとえば固液分離装置１３としては、吸引ろ過器、フィルタープレス、遠心ろ過器、ドラムフィルター等が挙げられる。乾燥装置１４としては、箱型乾燥器、気流乾燥機、流動層乾燥機、回転乾燥機、ベルト乾燥機等が挙げられる。
【００１４】
図１に示す製造システム１００を用いた炭酸水素ナトリウムの製造は、たとえば以下の工程（１）〜（３）により実施できる。
工程（１）：貯留槽１１内に液（Ｂ）を収容し、撹拌装置２で撹拌しながら、配管２１を介したガス（Ａ）の供給を開始する。
工程（２）：ガス（Ａ）の供給開始後、液（Ｂ）中に炭酸水素ナトリウムが析出しはじめた時点（液（Ｂ）が濁りはじめた時点）から、配管２２を介した液（Ｂ）の供給を開始し、それと同時に、配管２３を介した液（Ｂ）の排出を開始する。
工程（３）：貯留槽１１から排出された液（Ｂ）を、固液分離装置１３で固液分離処理し、分離した固体分を乾燥装置１４で乾燥させる。
【００１５】
工程（１）において、配管２１を介して供給されたガス（Ａ）は、ノズル部材３０を通って液（Ｂ）中に吹き込まれる。吹き込まれたガス（Ａ）中の二酸化炭素は、気液接触により液（Ｂ）中に吸収され、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムと反応し、炭酸水素ナトリウムとなる（２ＮａＯＨ＋ＣＯ２→Ｎａ２ＣＯ３＋Ｈ２Ｏ、Ｎａ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→２ＮａＨＣＯ３）。炭酸水素ナトリウムは、水酸化ナトリウムや炭酸ナトリウムに比べて水への溶解度が低いため、アルカリ水溶液（Ｂ）中に炭酸水素ナトリウムが析出する。
工程（２）を行うことで、貯留槽１１内の液中に水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムを補充するとともに、析出した炭酸水素ナトリウムによるノズル部材３０および配管２１の閉塞を防止できる。貯留槽１１内の液中に炭酸水素ナトリウムが析出していない場合はガス（Ａ）のみを吹き込んでも閉塞は生じないが、炭酸水素ナトリウムが析出している状態でガス（Ａ）のみを吹き込むと閉塞が生じてしまう。閉塞防止の観点からは、貯留槽１１内の液中に炭酸水素ナトリウムが析出している状態においては、ガス（Ａ）を吹き込む際には常に直前に液（Ｂ）と合流させることが好ましい。
析出した炭酸水素ナトリウムは、工程（３）で液（Ｂ）とともに貯留槽１１から取り出され、固液分離装置１３で回収される。回収した炭酸水素ナトリウムを乾燥装置１４で乾燥させることで、粉末状の炭酸水素ナトリウムが得られる。
以下、各工程についてより詳細に説明する。
【００１６】
［工程（１）］
工程（１）では、まず、液（Ｂ）を貯留槽１１に収容する。
液（Ｂ）は、水酸化ナトリウム水溶液であっても、炭酸ナトリウム水溶液であってもよい。
水酸化ナトリウム、炭酸ナトリウムとしては、それぞれ市販のものが使用できる。
液（Ｂ）中、水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムの含有量は、炭酸ナトリウムに換算してアルカリ水溶液（Ｂ）の総質量に対し、１０〜２０質量％が好ましく、１２〜２０質量％がより好ましい。
貯留槽１１に収容する液（Ｂ）のｐＨ（ガス（Ａ）の吹き込み前のｐＨ）は炭酸水素ナトリウムが析出しないｐＨであればよく、９．５以上であることが好ましい。
液（Ｂ）の温度は、２０〜６５℃が好ましく、３０〜６０℃がより好ましい。６５℃超であると液（Ｂ）から二酸化炭素が放出され、２０℃未満であると得られる炭酸水素ナトリウムの結晶が微細となり、ろ過効率、乾燥効率が悪くなる。
【００１７】
次に、液（Ｂ）を撹拌しながらガス（Ａ）を供給する。
撹拌翼２ｂの先端の周速は、好ましくは０．５〜６．０ｍ／秒、より好ましくは２．０〜５．０ｍ／秒とされる。０．５ｍ／秒未満の場合は気泡の分散が不十分となるおそれがある。５ｍ／秒を超えると効果が飽和し、消費動力が増大するため好ましくない。
ガス（Ａ）としては、二酸化炭素を含有するものであれば特に限定されない。工場、火力発電所、ゴミ焼却場等から排出される排ガスを用いると、排ガス中に含まれる二酸化炭素を再利用でき、環境中に放出される二酸化炭素量を低減できるため好ましい。
ガス（Ａ）中、二酸化炭素濃度は、５〜１００体積％が好ましく、１０〜１００体積％がより好ましい。５体積％以上であると、二酸化炭素の吸収速度が良好である。
排ガスを用いる場合には、脱塵、脱硫、脱硝処理を行うことが好ましい。
ガス（Ａ）の、ノズル部材３０の主流路部３１ａ内における線速度は、好ましくは１ｍ／秒以上、より好ましくは１〜２００ｍ／秒とされる。１ｍ／秒未満の場合は気泡が大きくなってしまう場合がある。
【００１８】
［工程（２）］
工程（２）は、工程（１）におけるガス（Ａ）の供給開始後、液（Ｂ）中に炭酸水素ナトリウムが析出しはじめた時点（液（Ｂ）が濁りはじめた時点）から開始する。
工程（２）で用いる液（Ｂ）は、前記工程（１）で予め貯留槽１１に収容する液（Ｂ）と同様のものが挙げられる。工程（２）で用いる液（Ｂ）と、工程（１）で予め貯留槽１１に収容する液（Ｂ）とは、同じであっても異なってもよい。たとえば水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムの濃度が異なっていてもよい。
工程（２）で用いる液（Ｂ）のｐＨは、９．５以上であることが好ましく、１０以上がより好ましい。９．５未満であるとノズル部材３０の閉塞防止効果が劣ることがある。
液（Ｂ）の、ノズル部材の主流路部３１ａ内における滞留時間［ノズル部材の主流路部３１ａの断面積／液（Ｂ）の流量］は、５秒以下が好ましく、３秒以下がより好ましい。液（Ｂ）の滞留時間は、ノズル部材の主流路部３１ａの長さ、内径、液（Ｂ）の流量等によって調節できる。
工程（２）での液（Ｂ）の排出量（Ｌ／分）は、液（Ｂ）の供給量（Ｌ／分）と同じである。
ガス（Ａ）および液（Ｂ）の供給時における反応系内のｐＨ（貯留槽１１内の液のｐＨ）は、８〜９が好ましい。反応系内のｐＨは、ガス（Ａ）の流量、供給する液（Ｂ）の流量、供給する液（Ｂ）中の水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムの含有量等により調節できる。なお、反応系内のｐＨは、当該反応系の温度（温度計５で測定された温度）における値である。
工程（２）でのガス（Ａ）中の二酸化炭素の流量（Ｌ／分）と液（Ｂ）の供給量（Ｌ／分）の体積比（ガス（Ａ）中の二酸化炭素の流量／液（Ｂ）の供給量）は、１〜１０００が好ましく、５〜５００がより好ましく、１０〜４００がさらに好ましい。上記範囲内であると、炭酸水素ナトリウム結晶を効率よく得ることが出来る。
【００１９】
［工程（３）］
工程（２）で貯留槽１１から排出された液（Ｂ）中には、析出した炭酸水素ナトリウムが含まれている。そのため、該液（Ｂ）を固液分離装置１３で固液分離処理し、分離した固体分を乾燥装置１４で乾燥させることで、粉末状の炭酸水素ナトリウムが得られる。
乾燥は、加熱空気または加熱二酸化炭素を接触させて行うが、炭酸水素ナトリウムの熱分解を抑制するために、乾燥時の炭酸水素ナトリウムの温度が５０℃以下となるようにするのが好ましい。
固液分離装置１３で分離した液体分は、アルカリ貯留槽１２に送り、液（Ｂ）の原料として再利用することができる。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
＜実施例１＞
図１〜３に示した構成の製造システム１００を用い、以下の手順で炭酸水素ナトリウムを製造した。
炭酸ナトリウム０．１５ｋｇを水０．８５ｋｇに溶かし、３０℃に加温した液（Ｂ）を貯留槽１１に収容した。神鋼環境ソリューション社製テスト機用フルゾーン翼（１Ｌ用）を備えた撹拌装置２を用い、撹拌軸２ａの回転数７００ｒｐｍ、撹拌翼２ｂの上段の先端の周速２．０ｍ／秒、下段の先端の周速２．２ｍ／秒にて撹拌しながら、貯留槽１１底部中央に配置したノズル部材３０からガス（Ａ）（１００％二酸化炭素）を０．６Ｌ／分の流量で吹き込み、二酸化炭素の吸収を開始した。このときのノズル部材３０の主流路部３１ａ内におけるガス（Ａ）の線速度は１．４ｍ／秒であった。
その後、炭酸水素ナトリウムが析出し、系内が白濁した時点から、液（Ｂ）（炭酸ナトリウム３ｋｇを水１７ｋｇに溶解したもの）を０．０３Ｌ／分の流量でノズル部材３０から供給すると同時に、貯留槽１１内容液を０．０３Ｌ／分の流量で抜出した。このときのノズル部材３０の主流路部３１ａ内における液（Ｂ）の滞留時間［ノズル部材の主流路部３１ａの断面積／液（Ｂ）の流量］、つまりガス（Ａ）と合流した時点から貯留槽１１内に噴出されるまでの時間は、０．２８秒間であった。
抜き出した内容液を、アドバンテック社製定性ろ紙Ｎ Ｏ．２をセットした吸引ろ過器を用いて固液分離することにより析出した炭酸水素ナトリウムを回収し、箱型乾燥器を用いて４５℃で乾燥させて粉末状の炭酸水素ナトリウムを得た。
本実施例で用いた操作条件および装置構造の詳細をそれぞれ表１、２に示す。
【００２１】
【表１】
2012206872.tif 000002
【００２２】
【表２】
2012206872.tif 000003
【００２３】
＜実施例２〜４＞
液（Ｂ）組成、ガス（Ａ）組成、液（Ｂ）流量およびガス（Ａ）流量を表３に示す値に変更した以外は実施例１と同様にして炭酸水素ナトリウムを製造した。
実施例４のガス（Ａ）組成は、１０体積％がＣＯ２、９０体積％が窒素とした。
【００２４】
＜比較例１＞
ノズル部材３０を使用せず、配管２１および配管２２の先端を図４に示すように束ね、それらの先端を貯留槽１１底部中央に配置した以外は実施例１と同様にして炭酸水素ナトリウムを製造した。
【００２５】
＜評価方法＞
上記実施例１〜４および比較例１において、製造システム１００の配管２１の上流側末端の位置に設置した圧力計でガス吹き込み供給圧を測定し、該ガス吹き込み供給圧が、工程（２）開始時の圧力から０．１ＭＰａ上昇した時点を閉塞した時点とし、工程（２）開始時点から閉塞するまでの時間を測定した。結果を表３に示す。
実施例１〜４においては、１０時間測定を続けたが、その間、ガス吹き込み供給圧はほぼ一定で、閉塞は生じなかった。一方、比較例１では、吹き込み開始から１時間でガス吹き込み供給圧が大きく上昇した。
【００２６】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明により製造された炭酸水素ナトリウムは、炭酸水素ナトリウム含有製品（たとえば洗浄剤組成物、入浴剤組成物、消火剤組成物、医薬品組成物、食品、飼料等）の原料として利用することができる。
たとえば炭酸水素ナトリウム含有製品を製造する工場から排出された排ガスをガス（Ａ）として用いて本発明の製造方法を実施し、該排ガス中の二酸化炭素を炭酸水素ナトリウムとして固定化し、炭酸水素ナトリウム含有製品の原料として利用すると、環境中への二酸化炭素排出量を削減でき、炭酸水素ナトリウム含有製品の原料コストも削減できる。
本発明の製造システムは、貯留槽を用いることから、従来の炭酸化塔に比べて小型化が容易であるため、上記のような工場においても設置スペースを確保しやすい。
【符号の説明】
【００２８】
１…槽本体、２…撹拌装置、３…蓋体、４…ｐＨ計、５…温度計、６…邪魔板、１１…貯留槽、１２…アルカリ貯留槽、１３…固液分離装置、１４…乾燥装置、２１…配管（ガス供給管）、２２…配管（アルカリ供給管）、２３…配管（排出菅）、２４…配管、２５…配管、３０…ノズル部材（噴出部材）、３１ａ…主流路部、３１ｂ…分岐流路部、３１ｃ…分岐流路部、３２…噴出口、３３…ガス導入口、３４…アルカリ導入口、１００…製造システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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