(57)【要約】      （修正有）【課題】熱効率が高く、塩素酸ナトリウムなどの影響を受けにくいアルカリ濃縮装置を提供する。【解決手段】加熱された熱媒体によってアルカリ水溶液を蒸発させて低濃度のアルカリ水溶液を含む原液を高濃度のアルカリ水溶液を含む最終濃縮液に濃縮するアルカリ濃縮装置１０である。このアルカリ濃縮装置は、原液を加熱してアルカリ水溶液を蒸発させて第１の濃縮液を生成する予備蒸発缶２１と、予備蒸発缶からの第１の濃縮液を熱媒体により蒸発させて第２の濃縮液を生成する中間蒸発缶３１と、熱媒体により第２の濃縮液を蒸発させて最終濃縮液を生成する最終蒸発缶４１と、を備えている。予備蒸発缶と中間蒸発缶との間には蒸気移送管３５が接続されており、予備蒸発缶は、中間蒸発缶から排出される水蒸気を熱源として原液を加熱する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
加熱された熱媒体によってアルカリ水溶液を蒸発させて低濃度のアルカリ水溶液を含む原液を高濃度のアルカリ水溶液を含む最終濃縮液に濃縮するアルカリ濃縮装置であって、
前記原液を加熱してアルカリ水溶液を蒸発させて第１の濃縮液を生成する予備蒸発缶と、
前記予備蒸発缶からの第１の濃縮液を前記熱媒体により蒸発させて第２の濃縮液を生成する中間蒸発缶と、
前記熱媒体により前記第２の濃縮液を蒸発させて前記最終濃縮液を生成する最終蒸発缶と、
を備え、
前記予備蒸発缶は、前記中間蒸発缶から排出される水蒸気を熱源として前記原液を加熱することを特徴とするアルカリ濃縮装置。
【請求項２】
前記予備蒸発缶は、前記最終蒸発缶又は中間蒸発缶から排出される水蒸気を熱源として前記原液を加熱することを特徴とする請求項１に記載のアルカリ濃縮装置。
【請求項３】
前記予備蒸発缶は、前記原液側に配置される第１の予備蒸発缶と、該第１の予備蒸発缶と前記中間蒸発缶との間に配置される第２の予備蒸発缶とを備え、
前記第１の予備蒸発缶は、前記原液を濃縮して前記第２の予備蒸発缶に濃縮液を供給し、
前記第２の予備蒸発缶は、前記濃縮液を濃縮して前記第１の濃縮液を生成するとともに前記中間蒸発缶に前記第１の濃縮液を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載のアルカリ濃縮装置。
【請求項４】
前記第１の予備蒸発缶は、前記第２の予備蒸発缶及び前記最終蒸発缶から排出される水蒸気を熱源として前記原液を加熱し、
前記第２の予備蒸発缶は、前記中間蒸発缶から排出される水蒸気を熱源として前記原液を加熱することを特徴とする請求項３に記載のアルカリ濃縮装置。
【請求項５】
前記中間蒸発缶は、前記最終蒸発缶から移送される前記熱媒体を用いて前記第１の濃縮液を加熱することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のアルカリ濃縮装置。
【請求項６】
前記中間蒸発缶は、前記第１の濃縮液を２００℃以上に加熱することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のアルカリ濃縮装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、アルカリ濃縮装置に関し、特に苛性ソーダや苛性カリウム等の低濃度のアルカリ水溶液を加熱濃縮して高濃度のアルカリ濃縮液を製造するアルカリ濃縮装置に関する。
【０００２】
苛性ソーダ（ＮａＯＨ）や苛性カリウム（ＫＯＨ）などのアルカリは、工業用原料など種々の用途に使用されている。一般に、アルカリ水溶液は、低濃度のアルカリ水溶液を濃縮して高濃度のアルカリ水溶液としたのち、保管・搬送・使用される。従来、５０ｗｔ％前後のアルカリ水溶液を原料として９５ｗｔ％以上の高濃度アルカリに加熱濃縮する装置（アルカリ製造装置）が知られている。図３、図４は、従来のアルカリ製造装置を示す概略図である。
【０００３】
図３は、従来のアルカリ製造装置の一例を示す模式図であり、単重効用装置を示している。この図に示すアルカリ製造装置２１０は、ポンプ２１１と、原液移送管２１２と、スチーム予熱器２１３と、原液移送管２１４と、蒸発缶２２１と、熱交換器２２２と、熱媒体供給器２２３と、熱媒体凝縮器２２４と、濃縮液移送管２２５とを備えている。
【０００４】
低濃度のアルカリ水溶液を含む原液は、ポンプ２１１によって原液移送管２１２を通じてスチーム予熱器２１３に移送される。スチーム予熱器２１３では熱媒体（この場合はダウサムＡ（登録商標））が添加され、原液は原液移送管２１４を通じて途中砂糖が添加されて熱交換器２２２に供給される。熱交換器２２２には、熱媒体供給器２２３から熱媒体が供給され、熱媒体凝縮器２２４で熱媒体が回収される。熱交換器２２２の内部の原液は、熱媒体によって加熱・濃縮され、蒸発缶２２１内に移送されて濃縮液となる。蒸発缶２２１の濃縮液は、濃縮液移送管２２５で外部に移送される。
【０００５】
図４は、従来のアルカリ製造装置の他の例を示す模式図であり、二重効用装置を示している。この図に示すアルカリ製造装置３１０は、ポンプ３１１と、原液移送管３１２と、蒸発缶３２１と、熱交換器３２２と、蒸気凝縮器３２３と、蒸気凝縮器３２４と、濃縮液移送管３２６と、ポンプ３２７と、熱媒体予熱器３２８と、濃縮液移送管３２９と、蒸発缶３３１と、熱交換器３３２と、熱媒体供給器３３３と、熱媒体戻り器３３４と、濃縮液移送管３３５と、蒸気移送管３３６とを備えている。
【０００６】
低濃度のアルカリ水溶液を含む原液は、ポンプ３１１によって原液移送管３１２を通じて蒸発缶３２１に供給される。蒸発缶３２１の濃縮液（原液含む）は、濃縮液移送管３２６、ポンプ３２７を通じて一部は分岐管となって熱交換器３２２の上部側から熱交換器３２２内部に移送される。熱交換器３２２は、後述する蒸気移送管３３６より水蒸気が移送されており、この水蒸気によって濃縮液が加熱されて濃縮されて蒸発缶３２１内に移送される。
【０００７】
蒸発缶３２１の濃縮液は、濃縮液移送管３２６、ポンプ３２７を通じて熱媒体予熱器３２８に供給される。熱媒体予熱器３２８では熱媒体（この場合は溶融塩）が導入され、濃縮液は濃縮液移送管３２９を通じて途中砂糖が添加されて熱交換器３３２に供給される。熱交換器３３２には、熱媒体供給器３３３から熱媒体が供給され、熱媒体戻り器３３４で熱媒体が回収される。熱交換器３３２の内部の原液は、熱媒体によって加熱・濃縮され、蒸発缶３３１内に移送されて濃縮液となる。蒸発缶３３１の濃縮液は、濃縮液移送管３３５で外部に移送される。蒸発缶３３１内の水蒸気は蒸気移送管３３６で移送され、一部は熱交換器３２２の熱源として使用され、余剰分はブローアウトされる。上記加熱にて使用された水蒸気は、蒸気凝縮器３２３で凝縮回収される。熱交換器３２２及び蒸発缶３２１で蒸発された水蒸気は、蒸気凝縮器３２４で凝縮回収される。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のアルカリ製造装置は、蒸発缶１基のみ、あるいは２基のみで構成されているため、原液側と最終濃縮側との間の温度差が大きく、熱効率が悪かった。例えば図３で濃縮に必要な加熱エネルギーを１００としたときに、図４では加熱エネルギーは約６５まで低下させることができるが、まだまだ熱効率としては悪く、改善の余地があった。
【０００９】
また、原液には塩素酸ナトリウム（クロレート）などの不純物が含まれており、これが熱交換器の管壁を腐食する。従来のアルカリ製造装置では、原液側と最終蒸発側との温度差が大きいため、最終蒸発缶の熱交換器に移送される原液（あるいは濃縮液）は、入口側ほど温度が低く、最終蒸発缶側ほど温度が高くなる。塩素酸ナトリウムは１８０℃近辺で分解し、その際に管壁を腐食する性質を有する。このため、従来のアルカリ製造装置では、熱交換器２２２や熱交換器３３２の内部において、温度が１８０℃近辺の領域では塩素酸ナトリウムによる管壁の腐食が顕著に進行し、このため数年ごとに管壁を取り換える必要があった。
【００１０】
本考案の目的は、熱効率が高く、塩素酸ナトリウムによる熱交換器の腐食の影響を受けにくいアルカリ濃縮装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本考案は、加熱された熱媒体によってアルカリ水溶液を蒸発させて低濃度のアルカリ水溶液を含む原液を高濃度のアルカリ水溶液を含む最終濃縮液に濃縮するアルカリ濃縮装置であって、前記原液を加熱してアルカリ水溶液を蒸発させて第１の濃縮液を生成する予備蒸発缶と、前記予備蒸発缶からの第１の濃縮液を前記熱媒体により蒸発させて第２の濃縮液を生成する中間蒸発缶と、前記熱媒体により前記第２の濃縮液を蒸発させて前記最終濃縮液を生成する最終蒸発缶と、と備え、前記予備蒸発缶は、前記中間蒸発缶から排出される水蒸気を熱源として前記原液を加熱することを特徴とするアルカリ濃縮装置である。
【００１２】
本考案では、予備蒸発缶と最終蒸発缶との間に中間蒸発缶を設け、予備蒸発缶は中間蒸発缶から排出される水蒸気を熱源としている。このように、予備蒸発缶の熱源として中間蒸発缶から排出される水蒸気を用いることで、水蒸気の排出による熱源の無駄を省き、アルカリ濃縮装置全体での熱効率を向上させることができる。また、最終蒸発缶の前段階で中間蒸発缶により濃縮液が加熱されるため、最終蒸発缶に移送される濃縮液は高い温度となる。このため、濃縮液に含まれる塩素酸ナトリウムは中間蒸発缶の液中で分解され、最終蒸発缶の熱交換器に移送される濃縮液にはほとんど含まれることがない。したがって、最終蒸発缶において熱交換器の管壁などが塩素酸ナトリウムによりほとんど腐食されない。
【００１３】
さらに、上記の場合において、前記予備蒸発缶は、前記最終蒸発缶又は中間蒸発缶から排出される水蒸気を熱源として前記原液を加熱することが好ましい。
【００１４】
このように、予備蒸発缶は、最終蒸発缶又は中間蒸発缶から排出される水蒸気を熱源とすることで、水蒸気の排出による熱源の無駄を省き、アルカリ濃縮装置全体の熱効率を向上させることができる。
【００１５】
なお、更なる熱効率を高めるために、前記予備蒸発缶は、前記原液側に配置される第１の予備蒸発缶と、該第１の予備蒸発缶と前記中間蒸発缶との間に配置される第２の予備蒸発缶とを備え、前記第１の予備蒸発缶は、前記原液を濃縮して前記第２の予備蒸発缶に濃縮液を供給し、前記第２の予備蒸発缶は、前記濃縮液を濃縮して前記第１の濃縮液を生成するとともに前記中間蒸発缶に前記第１の濃縮液を供給する場合がある。
【００１６】
このように、予備蒸発缶を２塔設けることで、より段階的に濃縮液の温度を上昇させることができ、アルカリ濃縮装置全体の熱効率を向上させることができる。
【００１７】
さらに、この場合において、前記第１の予備蒸発缶は、前記第２の予備蒸発缶及び前記最終蒸発缶から排出される水蒸気を熱源として前記原液を加熱し、前記第２の予備蒸発缶は、前記中間蒸発缶から排出される水蒸気を熱源として前記原液を加熱することを特徴とすることが好ましい。
【００１８】
このように、最終蒸発缶、中間蒸発缶、第２の予備蒸発缶、第１の予備蒸発缶の間で水蒸気を移送してそれぞれ熱源とすることで、水蒸気の排出による熱源の無駄を省き、アルカリ濃縮装置全体の熱効率を向上させることができる。
【００１９】
さらにまた、上記のいずれかの場合において、前記中間蒸発缶は、前記最終蒸発缶から移送される前記熱媒体を用いて前記第１の濃縮液を加熱することが好ましい。
【００２０】
このように、中間蒸発缶は、最終蒸発缶から移送される熱媒体を用いて濃縮液を加熱することで、熱媒体を効率的に熱源として使用することができ、アルカリ濃縮装置全体の熱効率を向上させることができる。
【００２１】
さらに、上記のいずれかにおいて、前記中間蒸発缶は、前記第１の濃縮液を２００℃以上に加熱することが好適である。
【００２２】
このように、中間蒸発缶内の濃縮液を２００℃以上に加熱するため、液中で塩素酸ナトリウムを分解でき、塩素酸ナトリウムを含む濃縮液を熱交換器に移送することがない。したがって、塩素酸ナトリウムによる熱交換器の管壁の腐食を防止することができる。
【考案の効果】
【００２３】
本考案によれば、熱効率が高く、塩素酸ナトリウムによる熱交換器の腐食などの影響を受けにくいアルカリ濃縮装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本考案の第１の実施形態に係るアルカリ水溶液の濃縮装置を示す模式図である。
【図２】本考案の第２の実施形態に係るアルカリ水溶液の濃縮装置を示す模式図である。
【図３】従来のアルカリ製造装置を示す模式図である。
【図４】従来のアルカリ製造装置を示す模式図である。
【考案明を実施するための形態】
【００２５】
１．第１の実施形態
以下、本考案のアルカリ濃縮装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本考案の第１の実施形態に係るアルカリ濃縮装置１０の模式図である。
【００２６】
アルカリ濃縮装置１０は、予備蒸発缶２１と最終蒸発缶４１との間に中間蒸発缶３１を備えている。原液は、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）と、水（Ｈ２Ｏ）と、微量の塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ３）を含む。原料のＮａＯＨの濃度は３０〜５０ｗｔ％であり、本実施形態では３２ｗｔ％のものを使用しており、この場合に水の量は６８ｗｔ％である。塩素酸ナトリウムは、原液に含まれており、後述する熱交換器の管壁を腐食させる性質を有する。原液に含まれる塩素酸ナトリウムの濃度は、一般に０．１〜１００ｐｐｍ程度であり、本実施形態では７ｐｐｍの例で説明する。
【００２７】
原液は、ポンプ１１によって原液移送管１２を通じて予備蒸発缶２１に移送される。予備蒸発缶２１には、その加熱部としての熱交換器２２が上部に取り付けられている。熱交換器２２は、多数本のチューブ２２ａと、その上下の管端を固定する管板２２ｂ、管板２２ｃとを備えている。チューブ２２ａは、ステンレス鋼やニッケルなどの金属で形成された伝熱管である。熱交換器２２の上部側には、後述する中間蒸発缶３１と熱交換器２２の間に配置された蒸気移送管３５が接続されており、中間蒸発缶３１からの水蒸気が熱交換器２２内に導入される。この上記の温度はおおむね１３５℃であり、この水蒸気によって原液は加熱される。熱交換器２２の下部側には、熱供給を終えた水蒸気を、原液移送管１２の予熱器を介して濃縮器２５に排気する蒸気移送管が設けられている。
【００２８】
予備蒸発缶２１の底部には、濃縮液移送管２６が外部に接続されており、ポンプ２７と連通している。ポンプ２７は、濃縮液移送管２８と連通し、濃縮液移送管２８は途中で分岐して、分岐管２８ａは中間蒸発缶３１へ、分岐管２８ｂは熱交換器２２の上端側に連通している。予備蒸発缶２１の上部には蒸気口２１ａが設けられており、蒸気移送管２３を通じて予備蒸発缶２１内の蒸発水蒸気を凝縮器２４に排気している。
【００２９】
予備蒸発缶２１内の原液は、濃縮液移送管２６、ポンプ２７、濃縮液移送管２８、分岐管２８ｂを移送して熱交換器２２の上部から熱交換器内に導入される。原液は、チューブ２２ａを通過して予備蒸発缶２１内に返送されるが、この際に蒸気移送管３５から移送された水蒸気で加熱されて濃縮される。また、予備蒸発缶２１と熱交換器２２の内部は、蒸気口２１ａなどから水蒸気が排気されるため大気圧よりも若干低圧となっており、このため温度も１３５℃を下回る。このため、予備蒸発缶２１内の圧力はおおむね０．０６ＭＰａ、温度は１２２℃となる。
【００３０】
予備蒸発缶２１で濃縮された濃縮液（第１の濃縮液）は、おおむねＮａＯＨの濃度が４５ｗｔ％、Ｈ２Ｏが５５ｗｔ％となる。また、原液の体積を１００とした場合に、この段階で体積はおおむね７１となる。予備蒸発缶２１内の濃縮液は、濃縮液移送管２６、ポンプ２７、濃縮液移送管２８、分岐管２８ａを通じて中間蒸発缶３１内に移送される。
【００３１】
さらに、分岐管２８ａには、外部から砂糖（ショ糖）が供給される。砂糖は、濃縮液に含まれる塩素酸ナトリウムが、熱交換器３２の管壁を腐食することを防ぐ目的で添加する。熱交換器３２では予備蒸発缶２１で１２２℃程度であった濃縮液が中間蒸発缶３１では２５０℃程度まで加熱される。このため、熱交換器３２内では、その昇温の過程で濃縮液が１８０℃近辺となると、上述したように塩素酸ナトリウムの腐食作用によって管壁が腐食されやすくなる。このため、分岐管２８ａから濃縮液に砂糖を添加し、中間蒸発缶３１の液中で塩素酸ナトリウムと砂糖を反応させて二酸化炭素（カセイソーダとの反応で炭酸ソーダに変化する）と水と塩化ナトリウムに分解することで腐食作用を低下させている。
【００３２】
中間蒸発缶３１は、上述した予備蒸発缶２１とおおむね同じ構成を備えている。中間蒸発缶３１は上部側に蒸気口３１ａが設けられており、蒸気移送管３５を通じて熱交換器２２に中間蒸発缶３１内の水蒸気の一部を移送する。
【００３３】
中間蒸発缶３１の上部側には、熱交換器３２が設けられている。熱交換器３２は、上述した熱交換器２２とおおむね同じ構成を備えており、多数本のチューブと上下の管板とを備えている。熱交換器３２の上部側側面には、熱媒体供給器３３が設けられており、熱交換器３２の下部側側面には、熱媒体凝縮器３４が設けられている。熱媒体供給器３３には、図示しない加熱源によって加熱された熱媒体が供給される。
【００３４】
ここで、熱媒体及び加熱源について説明する。熱媒体は、熱を伝導する媒体であり、有機・無機化合物など種々のものが知られている。本実施形態では、熱媒体として、ダウサムＡ（登録商標）を使用している。ダウサムＡは、ビフェニルとジフェニルエーテルとの３：７の混合物である。加熱源は、熱媒体を加熱する手段である。加熱源としては、ボイラなど公知の熱源を使用することができる。本実施形態では、ボイラを加熱源とし、ダウサムＡをおおむね３６０℃程度まで加熱して熱交換器３２や熱交換器４２に供給している。
【００３５】
中間蒸発缶３１内の濃縮液は、濃縮液移送管３６、ポンプ３７、濃縮液移送管３８、分岐管３８ｂを移送して熱交換器３２の上部から熱交換器内に導入される。濃縮液は、チューブを通過して中間蒸発缶３１内に返送されるが、この際に熱媒体供給器３３から供給された熱媒体で加熱されて濃縮される。また、中間蒸発缶３１と熱交換器３２の内部は、熱媒体で加圧されるため大気圧よりも高圧となっている。このため、中間蒸発缶３１内の圧力はおおむね０．３ＭＰａ、温度は２５０℃となる。
【００３６】
中間蒸発缶３１では、このように２５０℃程度の高温で濃縮液が加熱される。原液に含まれる塩素酸ナトリウムは、分解温度がおおむね１８０℃であるため、塩素酸ナトリウムは中間蒸発缶３１でほぼ分解される。また、最終蒸発缶４１の熱交換器４２に移送される濃縮液の温度も２５０℃程度の高温であり、後述する最終蒸発缶４１の熱交換器４２の管壁が塩素酸ナトリウムで腐食されることがなく、熱交換器４２の管壁交換のメンテナンスなどが不要となり、管理コストを低減することができる。中間蒸発缶３１内の濃縮液の温度は、塩素酸ナトリウムが分解する温度、例えば２００℃以上が好ましく、２３０℃以上がより好ましい。
【００３７】
熱媒体供給器３３から熱交換器３２内に供給された熱媒体は、熱媒体凝縮器３４で凝集され、再度加熱源に送られて再加熱されることでリサイクルされる。
【００３８】
中間蒸発缶３１で濃縮された濃縮液（第２の濃縮液）は、おおむねＮａＯＨの濃度７６ｗｔ％、Ｈ２Ｏが２４ｗｔ％となる。また、原液の体積を１００とした場合に、この段階で体積はおおむね４２となる。中間蒸発缶３１内の濃縮液は、濃縮液移送管３６、ポンプ３７、濃縮液移送管３８、分岐管３８ａを通じて熱交換器４２の底部側から熱交換器４２内に移送される。熱交換器４２は、熱交換器２２や熱交換器３２とおおむね同じ構成を備えており、多数本のチューブと上下の管板とを備えている。
【００３９】
熱交換器４２の上部側側面には、熱媒体供給器４３が設けられている。熱媒体供給器４３には、図示しない加熱源によって加熱された熱媒体が供給される。熱媒体は、上述した中間蒸発缶３１に供給される熱媒体と同じ加熱源で加熱された熱媒体であるが、別の加熱源で加熱された熱媒体を使用してもよい。熱交換器４２の下部側側面には、熱媒体凝縮器４４が設けられており、熱供給を終えた熱媒体が回収される。
【００４０】
熱交換器４２の上部側には最終蒸発缶４１が設けられている。最終蒸発缶４１は、上述した予備蒸発缶２１や中間蒸発缶３１とおおむね同じ構成を備えている。
【００４１】
熱交換器４２内に移送された濃縮液は、チューブを通じて最終蒸発缶４１内に移送される。この際、熱媒体によって加熱されて濃縮される。最終蒸発缶４１は上部側に蒸気排出管４６が設けられており、蒸発水蒸気を外部に排気（ブローアウト）できるようになっている。
【００４２】
分岐管３８ａから移送された濃縮液は、熱交換器４２のチューブを通過して最終蒸発缶４１内に移送されるが、この際に熱媒体供給器４３から供給された熱媒体で加熱されて濃縮される。また、最終蒸発缶４１と熱交換器４２の内部は、蒸気排出管４６などで排気されるため大気圧よりも低圧となっている。このため、最終蒸発缶４１内の圧力はおおむね０．０６ＭＰａ、温度は３５０℃となる。
【００４３】
熱媒体供給器４３から熱交換器４２内に供給された熱媒体は、熱媒体凝縮器４４で凝集され、再度加熱源に送られて再加熱されることでリサイクルされる。
【００４４】
最終蒸発缶４１で濃縮された濃縮液（最終濃縮液）は、おおむねＮａＯＨの濃度９９ｗｔ％、Ｈ２Ｏが１ｗｔ％となる。また、原液の体積を１００とした場合に、この段階で体積はおおむね３２となる。最終蒸発缶４１内の最終濃縮液は、濃縮液移送管４５を通じて外部で回収される。
【００４５】
以上の工程で、高濃度のアルカリ濃縮液を製造することができる。図３の従来のアルカリ製造装置の加熱エネルギーを１００とした場合、本実施形態のアルカリ濃縮装置の加熱エネルギーは６３となり、２／３近くのエネルギーでアルカリ濃縮を行うことができる。
【００４６】
本実施形態のアルカリ濃縮装置は、後述する第２の実施形態のアルカリ濃縮装置と比較して、３塔式であるため非常にシンプルである。このため、実用運転面で操作や管理等が容易となる、塔数が少なく溶融塩を使用しないなどの理由から設備面で安価となるなどのメリットがある。
【００４７】
２．第２の実施形態
次に、本考案の第２の実施形態に係るアルカリ濃縮装置について説明する。図２は、本考案の第２の実施形態に係るアルカリ濃縮装置１１０の模式図である。
【００４８】
アルカリ濃縮装置１１０は、予備蒸発缶として第１の予備蒸発缶１２１と、第２の予備蒸発缶１３１を備えている。第２の予備蒸発缶１３１と最終蒸発缶１５１との間には、中間蒸発缶１４１を備えている。第１の予備蒸発缶１２１、第２の予備蒸発缶１３１は、第１の実施形態の予備蒸発缶２１と、中間蒸発缶１４１は第１の実施形態の中間蒸発缶３１と、最終蒸発缶１５１は第１の実施形態の最終蒸発缶４１と、それぞれほぼ同様の構成を備えている。以下、第１の実施形態と同様に、原液として、ＮａＯＨが３２ｗｔ％、Ｈ２Ｏが６８ｗｔ％、ＮａＣｌＯ３が７ｐｐｍの例で説明する。
【００４９】
原液は、ポンプ１１１によって第１の予備蒸発缶１２１に移送される。第１の予備蒸発缶１２１は、熱交換器１２２を備えており、熱交換器１２２は、濃縮液移送管１２６、ポンプ１２７、濃縮液移送管１２８、分岐管１２８ｂを通じて移送される原液を加熱する。熱交換器１２２の上部側には、後述する第２の予備蒸発缶１３１と熱交換器１２２の間に配置された蒸気移送管１３３が接続されており、第２の予備蒸発缶１３１からの水蒸気が熱交換器１２２内に導入される。
【００５０】
熱交換器１２２の下部側には、余分な水蒸気を濃縮器１２５に排気する蒸気移送管が設けられている。第１の予備蒸発缶１２１の上部には蒸気口１２１ａが設けられており、蒸気移送管１２３を通じて第１の予備蒸発缶１２１内の蒸発水蒸気を凝縮器１２４に排気している。第１の予備蒸発缶１２１内の圧力はおおむね０．０２ＭＰａ、温度は８８℃となる。
【００５１】
第１の予備蒸発缶１２１で濃縮された濃縮液は、おおむねＮａＯＨの濃度が４０ｗｔ％、Ｈ２Ｏが６０ｗｔ％となる。また、原液の体積を１００とした場合に、この段階で体積はおおむね８０となる。第１の予備蒸発缶１２１内の濃縮液は、濃縮液移送管１２６、ポンプ１２７、濃縮液移送管１２８、分岐管１２８ａを通じて第２の予備蒸発缶１３１内に移送される。
【００５２】
第２の予備蒸発缶１３１の上部側には、熱交換器１３２が設けられおり、熱交換器１３２は、濃縮液移送管１３６、ポンプ１３７、濃縮液移送管１３８、分岐管１３８ｂを通じて移送される濃縮液を加熱する。熱交換器１３２の上部側には、後述する中間蒸発缶１４１と熱交換器１３２の間に配置された蒸気移送管１４５が接続されており、中間蒸発缶１４１からの水蒸気が熱交換器１３２内に導入される。
【００５３】
熱交換器１３２の下部側には、熱供給を終えた水蒸気を濃縮器１３４に排気する蒸気移送管が設けられている。第２の予備蒸発缶１３１の上部には蒸気口１３１ａが設けられており、蒸気移送管１３３を通じて水蒸気を熱交換器１２２に移送している。第２の予備蒸発缶１３１内の圧力はおおむね０．１ＭＰａ、温度は１４０℃となる。
【００５４】
第２の予備蒸発缶１３１で濃縮された濃縮液（第１の濃縮液）は、おおむねＮａＯＨの濃度が４６ｗｔ％、Ｈ２Ｏが５４ｗｔ％となる。また、原液の体積を１００とした場合に、この段階で体積はおおむね７０となる。第２の予備蒸発缶１３１内の濃縮液は、濃縮液移送管１３６、ポンプ１３７、濃縮液移送管１３８、分岐管１３８ａを通じて中間蒸発缶１４１内に移送される。また、分岐管１３８ａからは、塩素酸ナトリウムを分解するために砂糖が添加される。
【００５５】
中間蒸発缶１４１の上部側には、熱交換器１４２が設けられおり、熱交換器１４２は、濃縮液移送管１４６、ポンプ１４７、濃縮液移送管１４８、分岐管１４８ｂを通じて移送される濃縮液を加熱する。熱交換器１４２の上部側には、後述する最終蒸発缶１５１と熱交換器１４２の間に配置された熱媒移送管１５４が接続されており、最終蒸発缶１５１で回収された熱媒体が熱交換器１４２内に導入される。熱交換器１４２内の濃縮液は、熱媒体によって加熱される。本実施形態では、熱媒体として、溶融塩を使用している。溶融塩としては、公知のものを使用することができ、例えばＫＮＯ３、ＮａＮＯ３などを挙げることができる。
【００５６】
熱交換器１４２の下部側には、熱媒体を濃縮器１４４に移送する熱媒移送管が設けられている。中間蒸発缶１４１の上部には蒸気口１４１ａが設けられており、蒸気移送管１４５を通じて水蒸気を熱交換器１３２に移送している。中間蒸発缶１４１内の圧力はおおむね０．４８ＭＰａ、温度は２５０℃となる。
【００５７】
中間蒸発缶１４１で濃縮された濃縮液は、おおむねＮａＯＨの濃度が７０ｗｔ％、Ｈ２Ｏが３０ｗｔ％となる。また、原液の体積を１００とした場合に、この段階で体積はおおむね４６となる。中間蒸発缶１４１内の濃縮液は、濃縮液移送管１４６、ポンプ１４７、濃縮液移送管１４８、分岐管１４８ａを通じて最終蒸発缶１５１の熱交換器１５２内に移送される。
【００５８】
熱交換器１５２の上部側側面には、熱媒体供給器１５３が設けられている。熱媒体供給器１５３には、図示しない加熱源によって加熱された熱媒体が供給される。熱交換器１５２の下部側側面には、熱媒移送管１５４が接続され、熱媒体が熱交換器１４２に移送される。
【００５９】
熱交換器１５２内に移送された濃縮液は、加熱されて最終蒸発缶１５１内に移送される。この際、熱媒体によって加熱されて濃縮される。最終蒸発缶１５１は、上部側に蒸気排出管１５６が設けられており、水蒸気を熱交換器１２２に移送して第１の予備蒸発缶１２１の熱源として使用している。最終蒸発缶１５１内の圧力はおおむね０．１１ＭＰａ、温度は４１０℃となる。最終蒸発缶４１で濃縮された濃縮液（最終濃縮液）は、おおむねＮａＯＨの濃度９９ｗｔ％、Ｈ２Ｏが１ｗｔ％となる。また、原液の体積を１００とした場合に、この段階で体積はおおむね３２となる。最終蒸発缶１５１内の最終濃縮液は、濃縮液移送管１５５を通じて外部で回収される。
【００６０】
以上の工程で、高濃度のアルカリ濃縮液を製造することができる。図３の従来のアルカリ製造装置の加熱エネルギーを１００とした場合、本実施形態のアルカリ濃縮装置の加熱エネルギーは５４となり、半分近くのエネルギーでアルカリ濃縮を行うことができる。
【００６１】
本実施形態のアルカリ濃縮装置は、上述した第１の実施形態のアルカリ濃縮装置と比較して、ブローアウトが必要ないので熱効率が高いなどのメリットがある。
【符号の説明】
【００６２】
１０  アルカリ濃縮装置、１１  ポンプ、１２  原液移送管、２１  予備蒸発缶、２１ａ  蒸気口、２２  熱交換器、２２ａ  チューブ、２２ｂ  管板、２２ｃ  管板、２３  蒸気移送管、２４  蒸気凝縮器、２５  蒸気凝縮器、２６  濃縮液移送管、２７  ポンプ、２８  濃縮液移送管、２８ａ  分岐管、２８ｂ  分岐管、
３１  中間蒸発缶、３１ａ  蒸気口、３２  熱交換器、３３  熱媒体供給器、３４  熱媒体凝縮器、３５  蒸気移送管、３６  濃縮液移送管、３７  ポンプ、３８  濃縮液移送管、３８ａ  分岐管、３８ｂ  分岐管、
４１  最終蒸発缶、４２  熱交換器、４３  熱媒体供給器、４４  熱媒体凝縮器、４５  濃縮液移送管、４６  蒸気排出管、
１１０  アルカリ濃縮装置、１１１  ポンプ、１１２  原液移送管、１２１  第１の予備蒸発缶、１２１ａ  蒸気口、１２２  熱交換器、１２３  蒸気移送管、１２４  蒸気凝縮器、１２５  蒸気凝縮器、１２６  濃縮液移送管、１２７  ポンプ、１２８  濃縮液移送管、１２８ａ  分岐管、１２８ｂ  分岐管、
１３１  第２の予備蒸発缶、１３１ａ  蒸気口、１３２  熱交換器、１３３  蒸気移送管、１３４  蒸気凝縮器、１３５  蒸気凝縮器、１３６  濃縮液移送管、１３７  ポンプ、１３８  濃縮液移送管、１３８ａ  分岐管、１３８ｂ  分岐管、
１４１  中間蒸発缶、１４１ａ  蒸気口、１４２  熱交換器、１４４  熱媒体凝縮器、１４５  蒸気移送管、１４６  濃縮液移送管、１４７  ポンプ、１４８  濃縮液移送管、１４８ａ  分岐管、１４８ｂ  分岐管、
１５１  最終蒸発缶、１５２  熱交換器、１５３  熱媒体供給器、１５４  熱媒体移送管、１５５  濃縮液移送管、１５６  蒸気排出管、
２１０  アルカリ製造装置、２１１  ポンプ、２１２  原液移送管、２１３  スチーム予熱器、２１４  原液移送管、２２１  蒸発缶、２２２  熱交換器、２２３  熱媒体供給器、２２４  熱媒体凝縮器、２２５  濃縮液移送管、
３１０  アルカリ製造装置、３１１  ポンプ、３１２  原液移送管、３２１  蒸発缶、３２２  熱交換器、３２３  蒸気凝縮器、３２４  蒸気凝縮器、３２６  濃縮液移送管、３２７  ポンプ、３２８  熱媒体予熱器、３２９  濃縮液移送管、３３１  蒸発缶、３３２  熱交換器、３３３  熱媒体戻り器、３３４  熱媒体凝縮器、３３５  濃縮液移送管、３３６  蒸気移送管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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