苛性ソーダ製造における濃度管理－相関する密度の測定によって品質を維持

概要

化学工業の重要な基礎薬品である苛性ソーダは、その多くがソーダの電解プロセスで作られます。電解方式にはイオン交換膜式（IM 法）と隔膜式（D 法）とがありますが、有害物質を使用せず、省エネルギーである点から IM法が主流になってきています。
いずれの方式においても電解で得られた溶液を濃縮して製品苛性ソーダを作る工程が存在しますが、濃度はこの工程で調べられます。その方法として、苛性ソーダの濃度と密度にはほぼ直線に近い相関関係があることを利用、密度を測定して間接的に濃度を知る方法が用いられます。DM8 振動式液体密度計は高感度、高安定性を持つ機器であり、DM8 の採用によって精度の高い管理が実現しました。

 

お客様の期待

• 苛性ソーダの濃度を測定したい
• 人手をかけずランニングコストを削減したい
• 設備更新のイニシャルコストはミニマムに抑えたい

 

プロセス概略

原料塩に含まれる不純物は、原料塩を水に溶かした塩水状態で除去します。精製した塩水からは、電気分解によって苛性ソーダと塩素を生成します。陰極側の苛性ソーダ溶液の濃度は 32% 程度であり、これを濃縮缶で水分を蒸発させて濃縮し、濃度を約 48% の製品レベルまで高めます。
IM 法の場合、密度計の 1 つは陰極液出口部に設置し、この密度計の測定値によって、苛性ソーダが一定の濃度になるよう濃縮缶のスチーム温度と圧力を調節します。もう 1 つの密度計は濃縮缶の出口に設置し、製品品質の管理を目的とした密度測定を行ないます。

 

YOKOGAWA のソリューション

測定システム

• 検出器
  VD6D-N1*B
• 変換器
  DM8C-A □* D
• 専用ケーブル
  DM8W-L □□□□* A
• サンプリング装置
  VD6SM- □□□ -P □□ 0-T □□ 0 * B/FN
  （ユーザーが準備する場合もあります。）

ユーティリティ

• DM8C 変換器 /VD6D 検出器
  電源（変換器に供給）：90 ～ 132/180 ～ 264 V AC，50/60 Hz
  消費電力：20 VA

 

フィールドデータ

1. プロセス条件

測定点	陰極液出口部	濃縮缶出口部
温度	70 ～ 80℃	150 ～ 170℃
NaOH 濃度	20 ～ 35%	40 ～ 48%
測定液密度	1.25 ～ 1.35 g/cm3	1.4 ～ 1.5 g/cm3

2. 苛性ソーダの濃度 - 密度特性

（International Critical Table による）

留意点

• 苛性ソーダの測定には、耐食性の点から、必ずニッケル製の振動子アセンブリを使用してください。
• 文献などにある苛性ソーダの濃度 - 密度特性は、溶質が NaOH のみのデータである場合がほとんどです。
  NaOH 以外の成分を含むと特性が異なりますので、濃度換算を行なう場合は、実液で検量線を作成してください。
• 測定液に気泡が混入していると、正しい密度値が得られません。気泡混入のおそれがある場合は、除去策を講じてください。
• 濃縮缶出口部の液温は 100℃を超えているため、クーラ等で 100℃以下に冷却してから測定してください。

< 気泡除去策の例 >