KR101458500B1 - 고강력, 저염 소디움하이포클로라이트 표백제의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

염화 나트륨(염) 결정을 본질적으로 미함유하고, 수산화 나트륨을 일부 가지는 보다 낮은 강도의 수성 소디움하이포클로라이트 표백제, 약 45 중량% 내지 약 51 중량% 범위 내의 농도를 가지는 수성 수산화 나트륨 용액, 불활성 기체를 포함하거나 포함하지 않고, 가스상 및/또는 액상인 염소, 및 재생 용액으로부터 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도의 수성 소디움하이포클로라이트 표백제를 연속적으로 제조하기 위한 방법이 제공된다. 슬러리는 상기 보다 낮은 강도의 표백제, 상기 수산화 나트륨 용액, 상기 염소, 및 상기 재생 용액이 상기 탱크 내부에 미리 존재하던 슬러리와 혼합되기 시작하는 레벨 하부의 상기 탱크로부터 회수된다. 상기 슬러리의 제1 부위를 회수하여 상기 재생 용액으로 사용한다. 상기 슬러리의 제2 부위를 회수하고 가공하여 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도, 수성 소디움하이포클로라이트 표백제로서 회수된 잔류 액체로부터 실질적으로 모든 염 결정을 분리한다.

Description

고강력, 저염 소디움하이포클로라이트 표백제의 제조 방법{MANUFACTURE OF HIGH-STRENGTH, LOW-SALT SODIUM HYPOCHLORITE BLEACH}

본 발명은 소디움하이포클로라이트 표백제의 제조에 관한 것으로, 특히 소디움하이포클로라이트 표백제를 제조하기 위한 플랜트 및 방법에 관한 것이다.

표백제(소디움하이포클로라이트)는 다양한 용도로 사용되는 일용 화학 제품이다. 표백제를 제조하는 기초 화학 작용은 화학 공학 및 화학 분야에서 상식의 명제이다. 액상 및/또는 가스 상의 염소는 가성 수산화 나트륨 용액과 반응하여 수성 소디움하이포클로라이트를 생성할 수 있다. 기초 화학 작용은 다소 기본적인 것으로 생각될 수 있고, 표백제의 상업적 제조를 위한 모든 공정에 필수적으로 공통일 수 있지만, 특허 문헌에서 설명한 특정 제조 공정은 상당히 상이하다.

표백제의 상업적 제조를 위한 다양한 공지의 공정은 각각 회분식(불연속) 생산 공정 또는 연속 생산 공정으로 특징 지워질 수 있다. 각 타입의 공정은 그 자체의 특수한 장점을 가질 수 있다.

적절히 제어되는 연속 공정은 상응하는 회분식 공정보다 높은 생산 효율로 수행될 수 있고, 이에 따라 회분식 공정보다 더 경제적일 수 있다. 그러나, 연속 공정이 수행되는 특정 방식은 최종 표백제 생성물의 질(quality) 및 특성에 중요한 역할을 한다.

미국 특허 제 4,428,918호 및 제 4,780,303호는 각각 농축(즉, 고강력) 소디움하이포클로라이트 용액의 제조를 위한 각각의 연속 공정에 대하여 기재하고 있다. 그러나, 염화 나트륨(염)은 기초 반응의 생성물이기도 하고, 소디움하이포클로라이트 생성물로부터 이를 제거하는 것은 연속 공정 및 최종 생성물 모두를 향상시킬 수 있다. 이들 공정 중 어느 것도 최종 생성물로부터 염을 전부 제거하지 못한다.

양 특허는 상당량의 염이 제거된 이후 회분식 공정이 수성 고강력 표백제를 생성할 수 있다는 점을 인식하고 있다.

염화 나트륨 및 염소산나트륨(sodium chlorate)의 농도가 모두 낮고, 잔류 약과량의 가성 세제(caustic)를 가지는 수성 고강력 표백제를 일정하게 생산하는 것이 가능한 연속 공정이 산업에 유용한 것으로 여겨진다. 미국 특허 제 4,428,918호 및 제 4,780,303호에 언급된 것들보다 염 및 염소산염(chlorate)은 농도가 낮고 보다 강력한 생성물은 특히 유용하다. 유용성은 생성물의 실용성 및 관계된 경제 인자 모두에 존재한다.

2007년 2월 13일에 발행된 본 발명자들의 미국 특허 제 7,175, 824호의 주제인 공정은 결정화기 단계 탱크의 하부 영역 내에 염 슬러리를 생성하고, 이어서 연속적으로 이를 염 슬러리를 공급한다. 표백제 및 가성 세제의 신선한 용액이 탱크 내의 용액으로 연속적으로 도입됨에 따라 하부의 슬러리는 연속적으로 배출될 수 있다.

제거된 슬러리의 제1 부위는 탱크 내부로 재도입되기 이전에 열교환기를 통과하는 동안 냉각되어 재생 용액을 형성한다. 신선한 가성 세제는 열교환기를 통과하기 이전에 재생 용액에 혼입된다(entrain). 신선한 표백제는 열교환기를 통과한 이후에 재생 용액 및 혼입된 가성 세제에 혼입된다.

미국 특허 제 7,175, 824호에 나타낸 결정화기 단계 탱크는 탱크의 실린더형 측벽 내측에 배치되어 탱크 측벽 및 스커트 배플(skirt baffle) 사이에 환형 카밍 영역(annular calming zone)을 형성하는 스커트 배플을 포함한다. 환형 카밍 영역은, 특히 본질적으로 무결정 모액의 상부 영역이 생성되는 최상부 영역측으로 갈수록 난류(turbulence)가 본질적으로 제거된다. 스커트 배플은 신선한 표백제 및 가성 세제, 및 재생 용액이 도입되는 중앙 내부 영역을 둘러싼다. 환형 카밍 영역 및 중앙 내부 영역은 모두 하부 영역 상부에 위치하고 하부 영역에 대하여 개방되어 있다.

카밍 영역의 상부로부터 적절한 속도로 연속적으로 범람하는 모액은 용액을 과포화시켜, 용액으로부터 염이 연속적으로 침전되어 나오도록 하고, 염 결정이 하부 영역 내에 슬러리를 연속적으로 충전하도록 한다.

발명의 개요

일 태양에 있어서, 본 발명은 우선권 주장 특허 출원의 주제인 공정 및 장치를 단순화하는 발견에 관한 것이다.

본 발명의 공정 및 장비에 의해 생산된 고강도, 저염 표백제는, 우선권 주장 특허 출원의 주제인 공정에 의해 제조한 표백제와 유사한 강도를 가진다. 이 표백제는 종래의 내수 상업용 표백제들에 비해 보다 낮은 강도로 희석된 경우 안정성이 향상되고, 이에 따라 이러한 표백제에 비해 반감기가 연장된다.

본 발명의 연속 공정은 카밍 영역의 최상부에서 모액을 연속적으로 배수(draw off)하지 않고 결정화기 탱크 내에서 수행한다. 이것은 탱크가 스커트 배플을 가지지 않을 수 있게 하는 데, 그렇지 않으면 하부 영역 상부의 탱크 부위를 외부 카밍 영역에 의해 둘러싸인 내부 중앙 영역으로 분할해야 한다.

본 발명의 원리에 따라 제조할 수 있는 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도를 가지는 표백제 생성물은 중량%를 기준으로 NaCl(염) 대 NaOCl(소디움 하이포클로라이트)의 비율이 실질적으로 0.38 미만인 경우 약간 과량의 (가성) 소디움 하이드록시드를 함유한 소디움 하이포클로라이트가 25 중량%를 초과하는 수용액을 포함한다. 고형분을 제거한 후, 약간 과량의 가성 세제를 함유하고, 30% 강도에서 NaCl/NaOCl 비율이 약 0.21 ~ 약 0.25이고, 35% 강도에서 NaCl/NaOCl 비율이 약 0.10 ~ 약 0.15이며, 소디움 하이포클로라이트 약 30 중량% 내지 약 35 중량%를 가지는 표백제가 보다 고강도, 보다 저염도 표백제 생성물의 일례이다.

탱크의 하부 영역으로부터 제거되어 재생 용액을 형성하는 염 슬러리, 염 결정이 본질적으로 제거된 신선한 보다 낮은 강도의 표백제, 및 신선한 가성 세제의 용액을 결정화기 탱크에 연속적으로 도입한다. 상기 탱크 내부의 용액은 불활성 기체를 함유하거나 함유하지 않고, 습식 또는 건식, 액상 및/또는 기상으로 염소를 도입함으로써 염소화된다. 용액 내의 과량의 가성 세제의 백분율은, 상업적으로 이용 가능한 장비에 의해 산화 환원 전위 측정과 같은 적절한 측정을 함으로써 임의의 적당한 방식으로 제어된다.

결정화기 탱크와 조합된 열교환기는 탱크로부터 회수되어 재생 용액을 형성하는 슬러리로부터의 반응물 및 용액의 열을 제거한다. 열교환기를 통하여 높은 재생율을 이용함으로써, 탱크로부터 배출되는 재생 배출구와 탱크로 도입되는 재생 반송 사이의 온도 강하가 작게 유지되고, 열교환기의 결함을 회피하는 한편, 결정 형성을 돕는데 도움을 준다. 온도 강하를 작게 유지 하기 위한 높은 재생율의 이용은 본 발명의 관련 태양이다. 약 1℉ 내지 약 4℉ 범위의 온도 강하가 일반적이고, 약 1℉ 내지 약 2℉ 범위의 온도 강하가 가장 바람직하다.

상기 범위 내로 온도 강하를 조절하기 위하여, 열교환기는 이를 통과하는 각각의 액체의 유속에 대해 충분한 열교환 표면적을 가져야 하고, 유동에 제한이 적어야 한다. 결정화기 단계에서, 화학 공정을 적절히 조절함으로써, 이들 공정의 온도는 냉각탑의 물이, 보다 값비싼 냉각수를 사용하는 것을 회피하는 본 발명의 또 다른 태양인 특정 형태의 열교환기 내에서 냉각액으로 사용될 수 있는 범위 내로 유지될 수 있다. 본 발명의 원리는 특정한 다른 형태의 열교환기 용으로 냉장수 또는 냉각수를 사용하는 것도 심사숙고한다.

본 발명의 또 다른 관련 태양은 열교환기를 통과하는 냉각액과 재생 용액 사이의 온도차를 조절하는 것을 포함한다. 열교환기의 손상을 회피하는 온도차의 목적 범위는 특정 열교환기의 디자인에 의존한다. 플레이트 및 프레임 타입 열교환기의 경우, 온도차는 약 2℉ 내지 3℉의 범위를 가질 수 있다. 예를 들어 쉘(shell) 및 튜브 타입과 같은 다른 열교환기의 경우 온도차는 5℉ 내지 15℉ 보다 큰 범위를 가질 수도 있다.

신선한 가성 세제는 열교환기를 거치기 이전에 재생 용액에 첨가되는 것이 바람직하다. 가성 세제는 재생 용액에 첨가되기 이전에 그 자체의 열교환기를 통과함으로써 냉각되는 것이 바람직하다. 재생 용액이 냉각된 이후, 신선하고 보다 낮은 강도의 표백제가 재생 용액 및 혼입된 가성 세제에 첨가되어 혼입된다.

공정을 연속적으로 작동시키고, 염소를 연속적으로 도입하면서, 보다 낮은 강도의 표백제, 가성 세제, 및 재생 용액의 혼합물은 탱크 내부에서 연속 반응을 지속하여 보다 높은 강도의 표백제를 생성한다. 신선하고 보다 낮은 강도의 표백제, 신선한 가성 세제, 및 재생 용액의 혼합물은 재생 용액이 회수되는 하부 영역 상부의 레벨로 탱크 내에 미리 도입된다. 염소도 하부 영역 상부 및 액체 혼합물이 도입되는 레벨 상부로 도입된다.

탱크 내에 용액이 충전되는 레벨은 공정 제어 장비에 의해 임의의 적당한 방식으로 제어되거나 조절된다. 하부 영역 상부 레벨에서는 어떠한 용액도 탱크를 범람하거나 탱크로부터 회수되지 않는다. 하부 영역으로부터 슬러리로서 회수되는 용액은 탱크로 반송되는 재생 용액이 되거나, 후속 가공되어 최종 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도를 가지는 표백제 생성물을 생성한다. 우선권 주장 특허 출원에 기재한 결정화기 탱크 내부에 명확한 카밍 영역이 없는 경우, 탱크내 용액은 일반적으로 균일하고, 특히 하부 영역에서 균일하다.

본 발명의 공정에 대한 공정 제어 조건은 기계 공정에 의해 결정을 효율적으로 제어하기 위하여 충분히 대형인 결정 크기를 생성할 수 있다. 슬러리 내의 염 결정 크기의 최종 분포는 본질적으로 건조한 고형분으로서 최종 회수하기에 매우 적합하며, 이는 본 발명의 또 다른 관련 태양이다.

추가 기계 가공으로 염 결정을 제거하는 보다 높은 강도를 가지는 표백제 생성물을 함유하는 회수된 슬러리는 연속적으로 예비 농축 탱크에 도입되고, 여기서, 상기 슬러리는 슬러리에 취입되는 압력 하의 공기 및/또는 혼합기 중 어느 하나에 의해 기계적으로 교반된다. 동시에, 슬러리는 예비 농축 탱크로부터 더 많은 액체 또는 여과물을 제거하는 하이드로사이클론(hydrocyclone)과 같은 예비 농축 장치로 연속적으로 펌핑된다. 예비 농축 장치로부터 보다 완전히 농축된 슬러리가 원심분리기 내부로 공급되는 동안, 예비 농축 장치로부터의 여과물은 여과물을 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도를 가지는 표백제 생성물로 유지하기 위한 생성물 탱크로 도입된다.

원심 분리기는 거의 모든 잔류 액체를 제거하고, 최소 약 96%의 염, 여분의 액체, 및 표백제를 포함하는 미량의 희소 화학 물질을 포함하는 생성물을 생성한다.

바람직한 원심 분리기는 최종 염 생성물로부터 잔류 하이포클로라이트를 제거하기 위한 물과 함께 생성물에 세척되도록 하는 2단계 원심 분리기이다. 원심 분리기의 제1 단계로부터의 여과물은 결정화기 탱크로 반송된다. 생성물 탱크로부터의 여과물 범람물은 예비 농축 탱크로 반송된다.

본 발명의 공정에 의해 생성된 고강력, 저염 표백제 생성물은 25 중량% 이상의 표백 강도를 가진다. 특정 표백제 생성물의 구체적 강도는, 특히 표백 강도가 그 상한, 실제로 약 35%인 경우 생산 공정 동안의 분해 이슈 및 침전되는 염 결정의 크기에 의해 제한된다.

본 발명의 일반적인 태양은, 염화 나트륨(염) 결정을 본질적으로 미함유하고, 수산화 나트륨을 일부 가지는 보다 낮은 강도의 수성 소디움하이포클로라이트 표백제로부터 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도의 수성 소디움하이포클로라이트 표백제를 연속적으로 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

A)1)염 결정을 본질적으로 미함유하고, 수산화 나트륨을 일부 가지는 보다 낮은 강도의 수성 소디움하이포클로라이트 표백제, 2) 약 45 중량% 내지 약 51 중량% 범위 내의 농도를 가지는 수성 수산화 나트륨 용액, 3) 불활성 기체를 포함하거나 포함하지 않고, 가스상 및/또는 액상인 염소, 및 4) 재생 용액을 탱크 내부로 도입함으로써 고상 염 결정 및 보다 높은 강도의 표백제 슬러리를 생산하는 연속 반응을 상기 탱크 내에서 지속하고, B) 상기 보다 낮은 강도의 표백제, 상기 수산화 나트륨 용액, 상기 염소, 및 상기 재생 용액이 상기 탱크 내부에 미리 존재하던 슬러리와 혼합되기 시작하는 레벨 하부의 상기 탱크로부터 상기 슬러리를 연속적으로 회수하고, C)상기 회수된 슬러리의 제1 부위를 냉각하고 상기 회수된 슬러리의 상기 냉각된 제1 부위를 상기 재생 용액으로 사용하고, D) 상기 회수된 슬러리의 제2 부위를 가공하여 상기 잔류 액체부터 실질적으로 모든 염 결정을 분리하고, E) 상기 잔류 액체를 상기 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도의 수성 소디움하이포클로라이트 표백제로서 회수하는 것을 포함하는 방법.

상기 방법의 다른 일반적인 태양은, A) i)염 결정을 본질적으로 미함유하고, 수산화 나트륨을 일부 가지는 보다 낮은 강도의 수성 소디움하이포클로라이트 표백제, 약 45 중량% 내지 약 51 중량% 범위 내의 농도를 가지는 수성 수산화 나트륨 용액, 및 재생 용액의 혼합물, 및 ii) 불활성 기체를 포함하거나 포함하지 않고, 가스상 및/또는 액상인 염소를, 하부벽 및 탱크 내부를 공동으로 정의하는 수직 측벽을 가지고 상기 탱크 내부에 고체 염 결정 및 보다 높은 강도의 표백제의 슬러리를 생산하는 연속 반응을 지속시키는 상기 탱크 내부로 도입하고, B)상기 탱크 내부롤부터 슬러리를 연속적으로 회수함으로써 상기 재생 용액을 생성하고, C)상기 탱크 내부로 상기 혼합물 및 상기 염소가 도입되는 위치의 수직 하부 레벨에서 상기 탱크 내부로부터 연속적으로 슬러리를 회수하고, 실질적으로 모든 염 결정을 분리하고, 상기 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도의 수성 소디움하이포클로라이트 표백제를 회수함으로써 상기 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도를 가지는 수성 소디움하이포클로라이트 표백제를 생성하는 것을 포함한다.

또 다른 태양은 탱크로부터 연속적으로 제거되는 슬러리로부터 실질적으로 건조한 결정성 염 및 보다 강도가 높고, 보다 낮은 염도인 수성 소디움하이포클로라이트 표백제를 연속적으로 동시에 제조하는 방법에 관한 것으로, 상기 연속 반응은 상기 탱크 내에서 1)염 결정을 본질적으로 미함유하고, 수산화 나트륨을 일부 가지는 보다 낮은 강도의 수성 소디움하이포클로라이트, 2) 약 45 중량% 내지 약 51 중량% 범위 내의 농도를 가지는 수성 수산화 나트륨 용액, 3) 불활성 기체를 포함하거나 포함하지 않고, 가스상 및/또는 액상인 염소, 및 4) 상기 보다 낮은 강도의 표백제, 상기 수산화 나트륨 용액, 상기 염소, 및 상기 재생 용액이 상기 탱크 내부에 미리 존재하던 슬러리와 혼합되는 레벨 하부의 상기 탱크로부터 연속적으로 회수한 슬러리를 포함하는 재생 용액을 상기 탱크 내부로 연속적으로 도입함으로써 얻어지는 보다 높은 강도의 수성 소디움하이포클로라이트 표백제 내의 염 결정의 서스펜션으로서 상기 슬러리를 생성하는 것이다.

상기 방법은 상기 보다 낮은 강도의 표백제, 상기 수산화 나트륨 용액, 상기 염소, 및 상기 재생 용액이 상기 탱크 내부에 미리 존재하던 상기 슬러리와 혼합되기 시작하는 레벨 하부의 상기 탱크로부터, 추가 가공되어 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도의 수성 소디움하이포클로라이트 표백제 및 실질적으로 건조한 결정성 염을 생산하는 상기 슬러리를 연속적으로 회수하는 것을 포함하고, 상기 추가 가공은, 추가 가공할 상기 슬러리를 추가 탱크 내부로 연속적으로 도입하고, 상기 추가 탱크 내에서 상기 슬러리를 교반하고, 상기 추가 탱크로부터 상기 슬러리를 연속적으로 회수하여 농축 장치 내로 도입하고, 상기 농축 장치 내에서 상기 슬러리로부터 실질적인 부위의 액체를 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도의 수성 소디움하이포클로라이트 표백제로서 추출하고, 상기 농축 장치로부터 실질적으로 농축된 슬러리를 연속적으로 회수하여 2단계 원심 분리기 내로 도입하고, 상기 2단계 원심 분리기 내에서 연속적으로, 제1 단계에서 상기 실질적으로 농축된 슬러리를 원심 분리하여 보다 많은 액체를 제거하고 추가 농축된 슬러리를 생성하고, 상기 농축된 슬러리를 세척하고 제 2단계에서 상기 세척된 추가 농축 슬러리를 원심 분리하여 액체를 제거하고 실질적으로 건조한 결정성 염을 생성하는 것을 포함한다.

본 발명의 공정의 실행을 예시하는 도면의 간단한 설명

도 1은 본 발명을 실행하기 위한 결정화기 단계의 개략적인 예를 나타낸다.

도 2는 결정화기 단계의 후속 공정의 개략적인 예를 나타낸다.

본 발명의 공정 및 장비의 설명

도 1에 도시한 단계는 상술한 바와 같이 열 교환기(14)와 조합된 탱크(12)를 포함하는 결정화기(10)를 포함한다. 이 도면은 보다 낮은 강도의 표백제를 제조하기 위한 미국 특허 제 7,175, 824호에 기재된 것과 동일한 제1 단계는 나타내지 않는다. 탱크(12) 내부로 도입되는 보다 낮은 강도의 표백제는 임의의 적절한 공정에 의해 어디에서나 제조될 수 있다는 점을 이해할 수 있다. 탱크(12)는 실린더형 측벽(12A), 원추형 바닥벽(12B), 및 상벽(12C)을 포함한다.

이 결정화기 단계는 탱크(12)로의 유입구 및 탱크로부터의 유출구를 다수 가진다. 재생 유출구(22)는 원추형 바닥벽(12B)의 중앙 저점 또는 저점 근처에 있다. 슬러리 유출구(24)는 유출구(22)보다 상부 레벨의 원추형 하부 벽(12B)에 있다. 2개의 유출구(22, 24)의 정확한 위치는, 이들이 슬러리가 수집되는 탱크(12) 내의 용액의 하부 영역으로 개방되어 있는 한 일반적으로 중요하지 않다. 유출구는 상기 탱크 벽 상부의 상기 탱크의 내부로 침투하여 연장되는 파이프의 일단에 배치될 수 있다. 유출구는 슬러리로의 공통 개구부를 가질 수 있는 바, 예를 들어 유출구(24)는 벽(12B)에 형성되는 대신 유출구(22)로부터 연장되는 도관(24)측으로 시작할 수 있다.

탱크는 여과물이 도 2를 참조하여 후술하는 원심 분리기로부터 도관(75)을 통해 탱크(12) 내부로 도입될 수 있도록 하는 여과물 유입구(26)를 가진다. 배출 유출구(28)는 임의의 잔류 염소 가스 및 불활성 가스의 표준 상업적 염소 세척기(구체적으로 도시하지 않음)로의 탈출구를 제공한다.

탱크(12)로의 2개의 유입구는 염소 유입구(30) 및 재생 유입구(32)이다. 재생 펌프(34)는 유출구(22) 및 펌프의 흡입측으로 연결되는 도관(33)을 통하여 탱크의 바닥으로부터 슬러리를 배출한다. 상깅 펌프는 펌프 유출구로부터 열교환기(14)로 연결되는 도관(35)을 통해 액체를 펌핑한다. 먼저 열교환기(41)를 통과함으로써 냉각되는 것이 바람직한 신선한 가성 세제는 가성 세제 유입구(36)를 통해 펌프(34) 및 열교환기(14) 사이의 도관(35) 내부로 보내져 재생 용액에 첨가된다. 보다 낮은 강도의 표백제는 표백제 유입구(38)를 통해 열교환기(14)로부터 재생 유입구(32)로 연장되는 도관(37)으로 첨가된다. 예시된 장비가 표백제, 신선한 가성 세제, 및 재생 용액의 혼합물이 도입되는 단일 유입구를 가지는 탱크를 나타내지만, 탱크(12) 내부로 다양한 용액을 도입하기 위하여 다른 배관 배열이 사용될 수도 있다.

신선한 가성 세제, 신선한 보다 낮은 강도의 표백제 및 재생 슬러리의 혼입된 용액이 재생 유입구(32)를 통해 탱크(12) 내부로 도입된다. 탱크 내부에 이미 존재하던 용액 내부로 혼입된 용액이 도입되는 실제 위치는 탱크(12)의 하부에서 슬러리가 축적되는 것 및 축적된 실질적으로 균일한 슬러리를 탱크의 하부 영역으로부터 회수하는 것을 실제로 분쇄하지 않는 위치이다. 도면은 하부 영역 상부의 바람직한 중앙 영역을 나타내는 바, 여기서, 혼입된 용액이 탱크 내에 미리 위치하던 용액과 혼합되기 시작함에 따라 혼입된 용액의 양호한 분포를 증가시키기 위하여 점점 증가하는 직경을 가지는 직립 깔대기(39)에 연결되는 도관을 통해 유입구를 통하여 도입된 혼입 용액이 전달된다.

유입구(30)를 통하여 탱크(12) 내부를 통과하는 염소는 염소를 탱크 내 용액 내부로 이동시켜 가성 세제를 염소화하도록 배열된 분배 시스템(40)으로 전달된다. 분배 시스템(40) 내의 유출 개구부는 잠재적인 응고를 회피하도록 아래쪽으로 향해있다. 이들은 염소가 도입되는 상태에 따라 염소의 기체 또는 액체 압력이 분배 시스템(40) 내의 유출 개구부를 통해 염소를 이동시키는 힘으로 작용하도록 하는 레벨로 배치된다.

우선권 주장 특허 출원에 도시한 결정화기 탱크 내에 존재하는 배플 스커트가 없으므로, 카밍 영역이 형성되지 않고, 결과적으로 배플 스커트 뒤쪽 탱크(12) 의 용액 내에 어떠한 모액 영역도 생성되지 않는다. 반응물이 탱크 내에 이미 존재하는 슬러리와 혼합하기 시작하는 위치는, 카밍 영역을 생성하기 위한 측벽에 대한 고의적인 방해물로 배플 스커트가 존재하는 미국 특허 제 7,175, 824호와 달리 탱크의 측벽으로부터 방해받지 않는 중앙 영역이다.

이후에 보다 상세히 설명하겠지만, 본 발명의 연속 공정으로부터 수득되는 고강도, 저염 표백제 생성물은 도 2에 따른 후속 공정 동안 펌프(25)에 의해 슬러리를 펌핑함으로써 탱크(12)로부터 유출구(24)를 통해 슬러리를 제거하여 수득된다.

화학 공정에 의해 유리되고 결정화기(10) 내에서 발생하는 열의 비율(rate of heat)은 결정화기를 통한 생산량의 함수이다. 결과적으로 상기 열교환기를 통한 냉각액률 및 재생률은, 상기 언급한 바와 같이 사용된 열교환기의 특정 타입에 적당한 냉각액과 재생 용액 사이의 온도차 및 열교환기를 통과함에 따른 재생 용액 내의 작은 온도 강하 모두를 유지하기 위하여 결정화기 산출량에 관계하여 제어된다. 명세서 내에서 상기 공정은 고 재생율을 가지는 것으로 언급되고 있다. 도 1은 펌프(25, 34)의 유출구로부터 펌프(34)의 흡입측으로 각각의 흐름 루프에 배치된 여분의 센서 쌍(AE) 형태로 장비를 제어하는 몇몇 공정을 나타낸다. 센서는 염소화를 모니터하여 제어 한계와 순응하는 것을 보장한다. 서비스 밸브(미도시)는 공정을 폐쇄하지 않고 한 쌍의 센서 중 어느 하나가 대체하도록 하여 흐름을 폐쇄할 수 있다.

도 2는 측벽, 원추형 바닥벽, 및 상벽을 가지는 탱크(12)와 유사한 예비 농축 탱크(44)를 포함하는 추가 장비를 나타낸다. 탱크(12)로부터의 슬러리는 슬러리 유입구(52)를 통하여 도입되고 탱크 내에 이미 존재하고 있던 슬러리의 영역(50)측으로 하방 낙하한다. 영역(50) 내부의 슬러리는 도시한 바와 같이 예를 들어 공기 살포를 이용함으로써 임의의 적당한 방식으로 교반된다. 압력하의 공기는 공기 유입구(54)를 통하여 영역(50) 내의 슬러리를 통과하여 공기를 상부로 이동시키도록 배열된 분배 시스템(56)으로 공급된다. 슬러리를 떠난 공기 및 임의의 혼입된 가스는 상벽 내의 배출 출구를 통해 배출되어 세척기(명확히 도시하지 않음)에 도달한다. 공기 살포 대신 또는 공기 살포와 함께 기계적 교반이 이용될 수 있다.

재생 펌프(62)는 슬러리를 영역(50) 하부의 위치 또는 근처 위치로부터 슬러리 유출구(60)를 통하여 탱크(44) 외부로 펌핑한다. 도시한 특정 유출구는 원추형 하부 탱크 벽의 저점에 있다. 펌핑된 슬러리는 슬러리로부터 액체를 분리하도록 작동하여, 농축된 슬러리를 원심분리함으로써 결정화된 염을 회수하는데 사용되는 원심분리기(68)로 전달되는 도관(67)을 통하여 하이드로사이클론(66)으로부터 방출되는 슬러리의 농도를 현저히 증가시키는 하이드로사이클론(66)의 유입구(64)에 전송된다.

바람직한 원심 분리기는 회수 공정 동안 원심 분리 단계 사이에 염이 세척되도록 하는 2단계 원심 분리기이다. 하이드로사이클론(66)으로부터 농축된 슬러리는 먼저 원심 분리기(68)의 제1 단계에서 원심 분리되어 큰 백분율의 액체를 제거하고 작은 액체 함량을 가진 고체를 남긴다. 이어서, 고체를 세척하고 원심 분리기의 제2 단계에서 후속 원심 분리한다. 물은 세척을 위해 사용될 수 있는 유체의 일례이다. 도 2는 세척수 유입구(70) 및 세척수 유출구(72)를 나타낸다. 고체 세척은 하이포클로라이트와 같은 상당량의 잔류 화학 물질을 원심 분리기의 고체 유출구(74)로부터 전달되는 최종 염 생성물로부터 제거한다. 원심 분리기(68)의 제1 단계로부터의 여과물은 도관(75)을 통하여 결정화기 탱크(도 1의 12 참조)로 반송되고, 하이드로사이클론(66)에 의해 슬러리로부터 분리된 액체는 하이드로사이클론으로부터 유출구(76)를 통해 생성물 탱크(78)의 유입구(77)로 전송되는 여과물이 되고, 생성물 탱크(78)에서 여과물은 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도의 표백제 공정 생성물로서 수집된다.

수성 표백제 생성물은 펌프(81)에 의해 탱크(78) 외부로 펌핑되고 다른 공정의 현장(on site) 에서 추가적으로 사용되기 위해 생성물 유출구(82)를 통하여 전달되고/전달되거나 벌크 선적(bulk shipment) 및/또는 선적에 예비적인 포장용 현장 또는 부지 밖의(off site)로 전송된다.

탱크(78)로부터 범람한 임의의 생성물은 탱크(78)의 유출구(79)를 통하여 탱크(44)의 유입구(80)로 반송된다.

탱크(78) 내의 표백제 생성물은 일부량의 염소산 나트륨을 함유할 수 있다. 이 양은 어느 정도 반응 온도의 함수이다. 일반적으로 반응 온도가 낮을수록 염소산 나트륨의 농도가 낮아진다. 결과적으로 본 발명의 공정의 특정 원리는 반응 온도를 낮추기 위하여 냉각탑의 물이 아닌 냉동수(refrigerated water)를 사용하는 플랜트에 적용된다. 반면, 본 발명의 공정에 의해 생산된 고강력 표백제 생성물은 물을 첨가함으로써 희석될 수 있으며, 이는 표백제 강도를 필수적으로 낮추지만 염소산나트륨 농도를 낮추는 데에도 효과적이다. 수산화칼륨은 수산화나트륨을 대체하여 유사한 방식으로 포타슘하이포클로라이트를 생산할 수 있다. 본 발명의 현재의 바람직한 실시예를 예시하여 설명하였지만 본 발명의 원리는 이후에 기재된 청구항의 범위 내에 속하는 모든 실시예에 적용될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (32)

1. A) 1)염 결정을 미함유하고, 수산화 나트륨을 일부 가지는 제1 수성 소디움하이포클로라이트 표백제, 2) 45 중량% 내지 51 중량% 범위 내의 농도를 가지는 수성 수산화 나트륨 용액, 3) 불활성 기체를 포함하거나 포함하지 않고, 가스상 및/또는 액상인 염소, 및 4) 재생 용액을 탱크 내부로 도입함으로써 고상 염 결정 및 상기 제1 수성 소디움하이포클로라이트 표백제 보다 높은 강도의 표백제 슬러리를 생산하는 연속 반응을 상기 탱크 내에서 지속하고,

   B) 상기 제1 수성 소디움하이포클로라이트 표백제, 상기 수산화 나트륨 용액, 상기 염소, 및 상기 재생 용액이 상기 탱크 내부에 미리 존재하던 슬러리와 혼합되기 시작하는 레벨 아래에서 상기 탱크로부터 상기 슬러리를 연속적으로 회수하고,

   C)상기 회수된 슬러리의 제1 부위를 냉각하고 상기 회수된 슬러리의 상기 냉각된 제1 부위를 상기 재생 용액으로 사용하고,

   D) 상기 회수된 슬러리의 제2 부위를 가공하여 잔류 액체로부터 모든 염 결정을 분리하고,

   E) 상기 잔류 액체를 상기 제1 수성 소디움하이포클로라이트 표백제 보다 높은 강도, 보다 낮은 염도의 제2 수성 소디움하이포클로라이트 표백제로서 회수하는 것을 포함하는,

   염화 나트륨(염) 결정을 미함유하고, 수산화 나트륨을 일부 가지는 제1 수성 소디움하이포클로라이트 표백제로부터 제2 수성 소디움하이포클로라이트 표백제를 연속적으로 제조하기 위한 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 회수된 슬러리의 상기 제1 부위를 냉각하는 것은 상기 회수된 슬러리의 상기 제1 부위가 열교환기를 관통하여 흐르도록 하는것을 포함하는 방법.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 열교환기는, 냉각액과 슬러리의 온도차가 5°F 내지 15°F의 범위로 조절된 상기 열교환기를 통해 흐르는 상기 냉각액으로 상기 회수된 슬러리의 열을 전달하는 방법.
4. 제3 항에 있어서,

   상기 온도차는 2°F 내지 3°F의 범위로 조절되는 방법.
5. 제2 항에 있어서,

   상기 냉각하는 것은 상기 열교환기를 통과하는 동안 상기 슬러리가 1°F 내지 4°F 범위의 온도를 잃도록 상기 열교환기가 조절됨으로써 제공되는 방법.
6. 제2 항에 있어서,

   상기 회수된 슬러리의 상기 제1 부위의 온도는 상기 슬러리를 냉각하기 위해 냉각탑의 물을 사용하도록 하고, 상기 열교환기는 상기 회수된 슬러리의 상기 제1 부위로부터 상기 열교환기를 통과하여 흐르는 냉각탑의 물로 열을 전달하도록 기능하는 방법.
7. 제2 항에 있어서,

   상기 열교환기는, 상기 회수된 슬러리로부터, 상기 열교환기를 통하여 흐르는 냉동수(refrigerated water)로 열을 전달하도록 기능하는 방법.
8. 제1 항에 있어서,

   상기 탱크의 측벽의 중앙부이고, 상기 탱크의 측벽 내부로 이격된 임의의 개재벽에 의해 상기 탱크의 측벽에 방해되지 않는 상기 슬러리의 위치에서, 상기 탱크 내부에 미리 존재하던 슬러리와 혼합되기 시작하는 상기 탱크에 혼합물로서 도입되기 이전에 상기 제1 수성 소디움하이포클로라이트 표백제, 상기 수산화 나트륨 용액, 및 상기 재생 용액을 혼입하는 것을 포함하는 방법.
9. 제8 항에 있어서,

   상기 회수된 슬러리의 상기 제1 부위를 냉각하는 단계 이전에, 상기 회수된 슬러리의 상기 제1 부위와 혼입하기 전에 상기 수산화 나트륨 용액을 그 자체의 열교환기를 통하여 통과시켜 냉각시키고, 상기 회수된 슬러리의 제1 부위 및 상기 혼입된 수산화나트륨 용액과 상기 제1 수성 소디움하이포클로라이트 표백제를 혼입시키는 것을 포함하는 방법.
10. 제1 항에 있어서,

    상기 단계 D) 및 E)는,

    상기 회수된 슬러리의 제2 부위를 추가 탱크 내부로 연속적으로 도입하고,

    상기 추가 탱크 내에서 상기 슬러리를 교반하고,

    상기 추가 탱크로부터 상기 슬러리를 연속적으로 회수하여 농축 장치 내로 도입하고,

    상기 농축 장치 내에서 상기 슬러리로부터 의 액체를 제2 수성 소디움하이포클로라이트 표백제로서 추출함으로써 농축된 상기 슬러리를 생성하고,

    상기 농축 장치로부터 농축된 상기 슬러리를 연속적으로 회수하여 2단계 원심 분리기 내로 도입하고,

    상기 2단계 원심 분리기 내에서, 연속적으로 제1 단계에서 상기 농축된 슬러리를 원심 분리하여 보다 많은 액체를 제거하고 추가 농축된 슬러리를 생성하고 상기 농축된 슬러리를 세척하고, 제 2단계에서 상기 세척된 추가 농축 슬러리를 원심 분리하여 액체를 제거하고 건조한 결정성 염을 생성하는 것을 포함하는 방법.
11. 제10 항에 있어서,

    상기 추가 탱크 내에서 상기 슬러리를 교반하는 단계는 상기 추가 탱크 내의 상기 슬러리에 공기를 살포하는 것을 포함하는 방법.
12. 제10 항에 있어서,

    상기 추가 탱크로부터 상기 슬러리를 연속적으로 회수하여 농축 장치 내로 도입하는 단계, 및 상기 농축 장치 내의 상기 슬러리로부터 액체를 제2 수성 소디움하이포클로라이트 표백제로서 추출함으로써 농축된 상기 슬러리를 생성하는 단계는,

    상기 추가 탱크로부터 상기 슬러리를 하이드로사이클론 내부로 도입하고, 상기 하이드로사이클론을 작동시켜 상기 농축 장치 내의 상기 슬러리로부터 액체를 제2 수성 소디움하이포클로라이트 표백제로서 추출함으로써 농축된 상기 슬러리를 생성하는 것을 포함하는 방법.
13. 제12 항에 있어서,

    상기 하이드로사이클론으로부터, 다른 추가 탱크 내에 이미 존재하는 미리 추출된 액체의 레벨 상부의 상기 다른 추가 탱크 내부로 상기 추출된 액체를 도입하는 단계를 더 포함하고,

    추출된 액체가 상기 다른 추가 탱크 내부로 도입되는 경우 상기 액체 레벨이 상한까지 도달하도록 하고, 상기 슬러리가 교반되는 상기 추가 탱크 내부로 상기 추출된 액체가 유동하도록 함으로써 상기 액체 레벨이 추가로 상승하는 것을 방지하는 방법.
14. 제13 항에 있어서,

    상기 상한은 상기 다른 추가 탱크로부터의 범람 유출구에 의해 정의되고, 상기 슬러리가 교반되는 상기 추가 탱크 내부로 상기 추출된 액체가 유동하도록 함으로써 상기 액체 레벨이 추가로 상승하는 것을 방지하는 단계는 상기 추출된 액체가 중력에 의해 상기 추가 탱크 내부로 유동하도록 하는 것을 포함하는 방법.
15. 제13 항에 있어서,

    상기 다른 추가 탱크 내의 액체의 하부 영역으로부터 액체를 회수하는 것 및 벌크 또는 포장 선적을 위하여 액체의 하부 영역으로부터 회수된 상기 액체를 가공하는 것을 더 포함하는 방법.
16. 제10 항에 있어서,

    상기 원심 분리기의 상기 제1 단계로부터 회수된 상기 액체를 상기 탱크로 반송시키는 것을 더 포함하고, 상기 탱크 내에서 상기 연속 반응이 상기 슬러리를 생성하는 방법.
17. 제2 항에 있어서,

    상기 냉각하는 것은 상기 열교환기를 통과하는 동안 상기 슬러리가 1°F 내지 2°F 범위의 온도를 잃도록 상기 열교환기를 조절함으로써 제공되는 방법.
18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 탱크는 하부벽 및 탱크 내부를 공동으로 정의하는 수직 측벽을 가지는 방법.
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