JP2004500348A - Concentrated bromine aqueous solutions and their preparation - Google Patents

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Abstract

濃厚化液体殺菌組成物が連続的工程により生成される。工程は(i)塩化臭素及び(ii)スルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液を混合装置中に連続的に供給することを含んで成る。これらは少なくとも100,000ppm(重量/重量)の活性臭素含量並びに、0.93:1より大きい、(i)及び(ii)からの窒素対活性臭素の原子比率をもつ水性生成物を生成するよう割合をもつ。このように連続的に形成される所望の生成物は連続的供給を維持させることができるのに十分な流量で混合装置から引き出される。従って、生成物の引き出しは、使用される混合装置の種類に応じて、連続的もしくは間欠的であることができる。本発明の様々な態様において、塩化臭素は、流れが塩化臭素を形成するように連続的に比例混合される自動供給流量制御下でこれらの流れを維持することにより、臭素及び塩素の別々の供給物の流れから連続的に生成される。The thickened liquid germicidal composition is produced by a continuous process. The step comprises continuously feeding (i) an aqueous solution of bromine chloride and (ii) an alkali metal salt of sulfamic acid into a mixing device. They produce an aqueous product having an active bromine content of at least 100,000 ppm (w / w) and an atomic ratio of nitrogen to active bromine from (i) and (ii) of greater than 0.93: 1. With a proportion. The desired product thus formed continuously is withdrawn from the mixing device at a flow rate sufficient to maintain a continuous feed. Thus, product withdrawal can be continuous or intermittent, depending on the type of mixing equipment used. In various aspects of the invention, the bromine chloride is supplied separately from the bromine and chlorine by maintaining these streams under automatic feed flow control where the streams are continuously proportionedly mixed to form bromine chloride. Generated continuously from the flow of goods.

Description

【0001】
(背景)
臭素に基づいた殺菌剤は冷却水の微生物学的制御及び廃棄物処理システムの消毒のための塩素化−脱塩素化に対して殺菌剤として有利であることが証明された。水処理産業は、これらの利点が、より高いpH値で安価に制御でき、アンモニアの存在下で殺菌活性をほとんど喪失せず、そしてバクテリヤ、海草及び軟体動物の有効な制御物であることを確認している。
【0002】
水系中への臭素に基づいた殺菌剤導入の一般的な方法は、NaOCl漂白剤と一緒のNaBr水溶液の使用による。使用者は双方の物質を共通の地点に供給し、そこでNaOClが臭素イオンをHOBr/OBr(−)に酸化させる。次に、この活性化溶液を処理される水系中に直接導入する。HOBr/OBr(−)混合物が不安定であり、水へのその導入の直前にその場で生成されなければならないので、このような方法における2種の液体の供給が必要である。更に、特に、臭素イオンの活性化を起こすための時間を系に与えるようにしなければならないので、2種の液体の供給及び計量はめんどうである。その結果、多数の殺菌剤使用者は1回の供給の、臭素に基づいた殺菌剤の必要性を表明してきた。塩化臭素の分子がこれらの需要を満たすように思われる。それは室温で液体であり、水系に直接供給することができ、そこで即座の加水分解が起こってHOBrを生成する。
【0003】
BrCl + HO → HOBr + HCl
塩化臭素は発煙性の赤い液体もしくは気体で、5℃の沸点をもち、25℃で1800mmの蒸気圧をもつ。それは水の存在下で大部分の金属を腐食させる。塩化臭素のある特性−特にその腐食性、高い蒸気圧及び発煙傾向−はその取り扱い及び使用に注意及び技術を要することは理解することができる。
【0004】
高濃度の塩化臭素水溶液を安定化させる、経済的に許容できる方法は、Moore等に対する米国特許第5,141,652号明細書に記載されている。溶液は塩化臭素、水及びハロゲン化塩もしくはハロゲン化水素酸から調製される。これらの溶液は1年に30%未満の割合で、そして高いハロゲン化塩濃度の場合には、1年に5%未満の割合で分解することが発見された。更に、15%等量の元素の臭素を含む溶液を調製することができるであろう。不幸なことに、これらの溶液の比較的高い酸性度並びにそれらの腐食及び発煙傾向がそれらの経済的許容性に制約を与える。
【0005】
1999年12月9日開示の共同所有の国際公開第99/62339号パンフレットはとりわけ、殺菌性活性の臭素の濃厚化水溶液を形成する新規の方法を開示し、その際、臭素もしくは塩化臭素の、新規の、そして著しく有効な濃厚化殺菌水溶液を提供している。これらの溶液は(a)臭素もしくは塩化臭素を(b)スルファミン酸のアルカリ金属塩(好ましくはナトリウム塩)の水溶液と混合することを含んで成る方法により形成され、そこで、生成される溶液は少なくとも7、例えば7〜14の範囲内のpHをもつ。使用された(a)及び(b)の量は(i)溶液中の活性臭素の含量が少なくとも100,000ppm(重量/重量)であり、そして(ii)(a)及び(b)からの窒素対活性臭素の原子比率が0.93より大きく、そして好ましくは1より大きいように使用される。
【0006】
(発明の要約)
本発明の一つの目的は、商業的に可能な方法でのみならず更に、連続的な基礎に基づいた、例外的に効率の良い方法で、共同所有の国際公開第99/62339号の方法を実施することを可能にすることである。もう一つの目的は、塩化臭素の少なくとも1部分が連続的に生成され、そして連続的供給物の一つとして使用されている国際公開第99/62339号パンフレットの方法を、連続的な基礎に基づいた、商業的に可能な、著しく効率の良い方法で実施されるのみならず、更にこれらの方法に、効率の良い自動的な連続的な工程制御を含むことを可能にすることである。その他の目的は以下に認めることができる。
【0007】
その態様の一つにおいて、本発明は濃厚化液体殺菌組成物の生成法を提供し、その方法は、
A) 少なくとも100,000ppm(重量/重量)の活性臭素含量並びに、0.93:1を越える(好ましくは1を越える)(i)塩化臭素及び(ii)スルファミン酸のアルカリ金属塩(好ましくはスルファミン酸のナトリウム塩)の水溶液からの窒素対活性臭素の原子比率、をもつ水性生成物を生成するような割合で、(i)及び(ii)を、混合装置中に連続的に供給すること、並びに
B) A)における連続的供給を維持させるのに十分な流量で前記混合装置から前記生成物を引き出すこと、
を含んで成る。
【0008】
好ましい態様において、スルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液は、塩化臭素が供給されている前記混合装置中に存在する。もう一つの好ましい態様において、塩化臭素及びスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液は前記混合装置中に連続的に供給されており、生成物は、連続的な供給を維持することができるのに十分な流量で前記混合装置から引き出される。
【0009】
その他の態様において、塩化臭素は臭素及び塩素から連続的に形成され、連続的に生成されている塩化臭素の少なくとも1部分は前記の段階A)における塩化臭素の連続的供給物として使用される。塩化臭素自体は等モル量の臭素及び塩素の反応により形成される。従って、塩化臭素の形成時には、等モル量の臭素及び塩素を使用することができる。しかし、化学量論的量を越える過剰な臭素を使用することができ、そして具体的に使用されるので、これは必要ではない。化学量論的量を越える過剰な塩素を使用することはできるが、殺菌生成物は活性な臭素群よりも殺菌活性が弱い塩素群を含むであろうため、余り好ましくはない。従って、前記の段階A)の(i)の連続的な供給を維持するために要するものに加えて、塩化臭素が、1種類もしくは複数の使用のために必要であるかもしくは望ましいプラントの施設においては、これらすべての使用に役立てるために塩化臭素の連続的生産の規模を拡大することができる。塩化臭素の連続的生産において、塩素に比較して化学量論的に過剰な臭素の使用は、塩化臭素及び臭素の混合物を生成する。これらの混合物は本発明に従う濃厚化液体殺菌組成物の生産における使用に非常に適する。
【0010】
好ましい態様は、前記の段階A)及びB)に加えて、次の同時の操作、すなわち、連続的に、しかし、少なくとも2個の反応容器の少なくとも1個から、そして次に少なくとも他方の1個から交互に、A)の(ii)の前記の流れを維持する流量でスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液を引き出し、そしてその期間中に、少なくとも2個の反応容器の前記の少なくとも1個から溶液を引き出し、その時には、溶液が引き出されていない少なくとも2個の反応容器の前記の少なくとも1個の他方中にスルファミン酸のアルカリ金属塩の更なる水溶液を形成することを含む。このように、アルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液は、1個以上のその他のタンク(「1個もしくは複数のタンクII」)中にそのような溶液をより大量形成しながら、A)の(ii)の連続的供給物として役立つために、1個以上のタンク(「1個もしくは複数のタンクI」)から連続的に引き出すことができ、そのため、1個もしくは複数のタンクIが空になると、システムは1個もしくは複数のタンクIIに切り替えられ、それらが次に、空になるまでA)の(ii)の連続的供給のための供給物として働き、そしてそれまでに、より多量のそれらの溶液が1個もしくは複数のタンクI中に形成されている。従って、供給と生産を1個のタンク(もしくはタンクの群)からもう1個のタンク(もしくはタンクの群)に交替し、供給物として充填されたタンクの間を往復切り替えすることにより、アルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液の連続的供給を実質的中断なしに維持することができる。
【0011】
本発明の特に好ましい態様は、
A) (i)以下のC)で同定される塩化臭素の流れ及び(ii)以下のD)で同定されるスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液の別々の供給物の流れを、少なくとも100,000ppm(重量/重量)の活性臭素含量並びに、0.93を越える、(i)及び(ii)からの窒素対活性臭素の原子比率をもつ水性生成物を生成する割合で混合装置中に連続的に供給すること、
B) A)における連続的供給を維持させるのに十分な流量で混合装置から水性生成物を引き出すこと、
C) 等モル量もしくはほとんど等モル量で、そして具体的には、塩化臭素が生成されるような化学量論的に過剰な臭素を含んで、容器中で臭素と塩素を連続的に接触させ、そしてA)における(i)の供給物を維持する流量で、過剰な臭素を具体的に含有する塩化臭素生成物の流れをこの容器から連続的に引き出すこと(ここで、この塩化臭素生成物の流れの少なくとも一部がA)の(i)の塩化臭素の流れを構成する)、並びに
D) 連続的に、しかし、少なくとも2個の反応容器の少なくとも1個から、そして次に少なくともその他の1個から交互に、A)における(ii)の流れを維持する流量でスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液を引き出し、そしてその期間中に、反応容器の少なくとも1個から溶液を引き出し、その時に溶液が引き出されていない少なくとも1個の他の反応容器中にスルファミン酸のアルカリ金属塩の更なる水溶液を形成すること、
を含んで成る方法である。
【0012】
その態様の一つにおいて、本発明は濃厚化液体殺菌組成物の生成法を提供し、その方法は、
a) 等モル量もしくはほとんど等モル量でそして具体的には塩化臭素を形成するために、具体的に過剰な臭素を含む、化学量論的に過剰な臭素を伴って流れが連続的に比例混合される、自動供給流量制御下で、前記流れを維持することにより、臭素及び塩素の別々の供給物の流れから塩化臭素を連続的に形成すること、
b) 供給物の流れが、少なくとも100,000ppm(重量/重量)の活性臭素含量、少なくとも7のpH、並びに0.93:1を越える(i)及び(ii)からの窒素対活性臭素の原子比率をもつ水性生成物を生成する量で連続的に比例混合される自動供給流量制御下で、(i)a)で形成された塩化臭素及び(ii)スルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液の別々の供給物の流れを混合装置中に連続的に供給することにより、少なくとも100,000ppm(重量/重量)の活性臭素含量、少なくとも7のpH、及び0.93:1を越える窒素対活性臭素の原子比率、をもつ水性生成物を連続的に形成すること、並びに
c) a)及びb)における連続的供給を維持させることができるのに十分な流量で前記混合装置から前記水性生成物を引き出すこと、
を含んでなる。好ましくはa)及びb)における自動供給流量制御装置は入れ子型(nested)カスケード比率流量制御下にある。
【0013】
塩化臭素とアルカリ金属スルファミン酸塩溶液との間の反応は発熱反応であるので、形成されている水性生成物の温度は約50℃を越えない、そして好ましくは25℃と40℃の範囲内にあり、そして最も好ましくは約30℃に維持されるように、本反応の温度を制御することが望ましい。このような制御は例えば、流出物から過剰な熱を除去するために、混合装置からの流出物を近位に配置された熱交換機に即座に通過させることにより達成することができる。このような温度制御を実施するもう一つの方法は、流出物の温度が前記の温度条件内に止まるように、それが混合装置に到達する前にアルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液を適当に前以て冷却することである。温度制御のこれら双方の方法を所望に応じて使用することができる。
【0014】
前記の方法のもう一つの態様は、前記の段階a)、b)及びc)に加えて、スルファミン酸と、アルカリ金属の水酸化物のようなアルカリ金属塩基との水中での反応により、アルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液を定期的もしくは連続的に形成することを含む。
【0015】
前記の方法の一つの好ましい態様は、以下の同時の操作、すなわち、連続的にしかし、少なくとも2個の反応容器の少なくとも1個から、そして次に少なくとも他方の1個から交互に、b)の(ii)の流れを維持する流量でスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液を引き出すこと、並びにその期間中に、少なくとも2個のそれらの反応容器のうちの少なくとも1個から溶液を引き出し、その時に溶液が引き出されていないそれらの少なくとも他の1個の反応容器中にスルファミン酸のアルカリ金属塩の更なる水溶液を形成していることを含む。このように、アルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液は、1個以上のその他のタンク(「1個もしくは複数のタンクII」)中にそのような溶液をより大量に形成しながら、b)の(ii)の連続的供給物として働くために、1個以上のタンク(「1個もしくは複数のタンクI」)から連続的に引き出すことができ、そのため、1個もしくは複数のタンクIが空になると、システムは1個もしくは複数のタンクIIに切り替えられ、それらが次に、空になるまで、A)の(ii)の連続的供給のための供給物として働き、そしてそれまでに、より多量のそれらの溶液が1個もしくは複数のタンクI中に形成されている。従って、供給と生産を1個のタンク(もしくはタンクの群)からもう1個のタンク(もしくはタンクの群)に交替し、供給物として充填されたタンクの間を往復切り替えすることにより、アルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液の連続的供給を実質的中断なしに維持することができる。
【0016】
前記の方法のもう一つの好ましい態様は、以下の同時の操作、すなわち、スルファミン酸のアルカリ金属塩の循環インベントリー(inventory)から、スルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液を連続的に引き出すこと(ここで、引き出しはb)の(ii)の流れを維持する流量においてであり)、及び、スルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液が、これらの循環インベントリーを少なくとも維持するのに十分な量を少なくとも定期的に生成される反応容器からのスルファミン酸のアルカリ金属塩のそのような水溶液の供給物から、循環インベントリーを連続的に補充すること、を含む。循環ループ上のポンプ中にスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液の循環インベントリーを維持することにより、スルファミン酸、アルカリ金属の水酸化物のようなアルカリ金属の塩基、及び水から、このような溶液を形成するために、1個の反応容器のみが必要とされる。
【0017】
本発明の前記及びその他の態様及び特徴物は以下の説明、付記の図面及び/もしくは付記の特許請求の範囲からまだ更に明白になるであろう。
【0018】
(発明の更に詳細な説明)
様々な型の混合装置を本発明の実施に使用することができる。一つの好ましい態様において、混合装置は静的ミキサーを含んで成る。静的ミキサーは、塩化臭素及びアルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液の連続的供給物の流れを連続的に受け、そして、実質的に組成が均一で、従って製品規格を満たすこれらの供給物の流れから形成された混合物を連続的に排出することができる限り、あらゆる適当なデザイン及び形態にすることができる。
【0019】
もう一つの好ましい混合装置は機械的撹拌機の付いた容器を含んで成る。この場合には、容器は塩化臭素とアルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液の連続的供給物の流れを連続的に受け、これら供給物の流れから形成された実質的に均一な混合物を連続的にもしくは間欠的に排出する。機械的撹拌機は容器からの排出物が一定して実質的に組成が均一である限り、連続的にもしくは間欠的に作動するようにプログラムすることができる。従って、容器からの排出が間欠的である場合は、流入してくる連続的な供給物は好ましくは、前以て決められた容量まで容器を充填している少なくとも大部分の時間中、撹拌され、その時点で、容器が前以て決められた低い容量に達するまで容器の内容物が全流入供給物より早く排出され、その時点で、容器を再度充填し始めるように、排出を中止する。他方、充填が連続的である場合は、システムは、容器への全流入容量及び容器からの同時の流出容量が等しく維持され、そして容器が、機械的撹拌機により混合されている内容物の前以て決められた容量を連続的に含むようになっており、構成されている。このような場合には撹拌機は好ましくは、連続的に操作される。
【0020】
塩化臭素は維持された、前以て形成された塩化臭素であり、貯蔵タンクから供給することができる。しかし好ましくは、塩化臭素は等モル量のもしくはほとんど等モル量の臭素及び塩素から、そして具体的には過剰の臭素を使用して連続的に、適当な腐食抵抗性反応容器中で同時調製される。前記のように、連続的に生成されている塩化臭素の量は、塩化臭素の追加量の他の必要もしくは所望がない場合には、混合装置に連続的に供給されている塩化臭素の量と等しくすることができる。しかし他の需要もしくは所望が存在する場合は、塩化臭素の生成量はそのような需要もしくは所望を満たすように規模を大きくすることができる。塩化臭素は具体的には、等モル量もしくはほとんど等モル量の、そして具体的には臭素を過剰にして、反応試薬を接触させ、そして10〜50℃の範囲内に混合物温度を維持することにより形成される。
【0021】
本発明に従って生成された濃厚化した、安定な液体殺菌調製物中の活性臭素源としての塩化臭素の使用は著しく好都合である。このような殺菌調製物が水を処理するために使用されると、塩化臭素の臭素がすべて、生成される著しく希釈された溶液中で活性臭素として利用可能にされる。言い換えると、塩化臭素の塩素は溶解されたアルカリ金属塩化物塩に工程中に転化され、それにより殺菌組成物の活性臭素含有物と同様に臭素を放出する。従って塩化臭素のより高価な成分−すなわち、臭素−は水性殺菌組成物中の活性臭素形成に十分に使用され、そして同時に、比較的安価な成分−塩化臭素中のアニオン塩素−がこの有益な結果を可能にさせる。
【0022】
「活性臭素」の用語はもちろん、殺菌作用の可能なすべての臭素含有群を意味する。一般に、+1酸化状態にある臭素はすべて殺菌活性であり、従って「活性臭素」の用語に含まれることが当該技術分野において受容されている。当該技術分野で周知のように、臭素、塩化臭素、次亜臭素酸、次亜臭素酸イオン、三臭化水素、三臭化物イオン、及び有機−N−臭素化化合物が+1酸化状態の臭素をもつ。従って、これら、並びにそれらが存在する程度までのそれらの他の群が、本発明の組成物の活性臭素含有物を構成する。例えば、米国特許第4,382,799号及び第5,679,239号明細書を参照されたい。溶液中の活性臭素の量を決定するための当該技術分野の十分に確立された方法はデンプン−ヨウ素滴定であり、それはどの群が活性臭素を構成するかにかかわらず、試料中のすべての活性臭素を決定する。臭素及びその他の多数の酸化剤の定量測定のための古典的デンプン−ヨウ素法の有用性及び正確性はWillard−Furman,Elementary Quantitative Analysis, Third Edition, D.Van Nostrand Company,Inc.,New York,Copyright 1933,1935,1940のChapter XIVが証拠であるように、昔から知られてきた。
【0023】
活性臭素を決定する典型的なデンプン−ヨウ素滴定は以下のように実施される。ヨウ素のフラスコ中に磁石撹拌機及び氷酢酸50ミリリッターを入れる。活性臭素を決定する試料(通常約0.2〜0.5g)を秤量し、酢酸を含むフラスコに添加する。次に、水(50ミリリッター)及びヨウ化カリウム水溶液(15%(重量/重量)、25ミリリッター)をフラスコに添加する。フラスコを水封を使用して栓をする。次に溶液を15分間撹拌し、その後フラスコの栓を外し、ストッパー及び封止領域を水でフラスコ中に濯ぐ。自動ビュレット(Metrohm Limited)に0.1規定のチオ硫酸ナトリウムを充填する。ヨウ素フラスコ中の溶液を0.1規定のチオ硫酸ナトリウムで滴定し、微かな黄色を認めたら、1重量%のデンプン水溶液1ミリリッターを添加し、フラスコ中の溶液の色を微かな黄色から青に変える。チオ硫酸ナトリウムによる滴定は青色が消失するまで継続する。活性臭素の量は試料の重量及び滴定されたチオ硫酸ナトリウム溶液の容量を使用して計算される。従って、本発明の組成物中の活性臭素の量は実際の化学的形態にかかわらず、定量的に測定することができる。
【0024】
スルファミン酸のアルカリ金属塩(アルカリ金属スルファミン酸塩)の水溶液は前以て形成して、他の連続的供給物を供給する時に、貯蔵容器から混合装置へ供給することができる。しかし、混合装置へのこれらの連続的供給を維持するために必要な量を少なくとも連続的に供給するために十分な流量でこれらの水溶液を同時に生成することが好ましい。これらの水溶液の他の需要もしくは所望が存在する場合は、生成される溶液量はそれらの需要もしくは所望を満たすために規模を拡大することができる。
【0025】
スルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液を、乾燥水溶性アルカリ金属の塩基と乾燥スルファミン酸を混合することにより、乾燥状態でもまた形成し、次に、固体の、生成された乾燥混合物を水と混合することもできる。更に、アルカリ金属塩基の水溶液と乾燥スルファミン酸を混合することによりスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液を形成することもできる。しかし、アルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液は好ましくは水中のスルファミン酸のスラリー及び水溶性のアルカリ金属塩基の溶液を一緒に混合することにより形成される。
【0026】
あらゆる水溶性の無機のアルカリ金属塩基をアルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液を形成するのに使用することができる。これらの塩基の例は、酸化物、水酸化物、炭酸化物、重炭酸化物、酢酸化物、硫酸化物等を含む。あらゆるアルカリ金属の水溶性の塩基性塩もしくは酸化物を使用することができるが、ナトリウム塩もしくは酸化物が好ましい。しかし、カリウム塩もしくは酸化物もまた非常に有用である。2種以上の水溶性ナトリウム塩基の混合物、2種以上の水溶性のカリウム塩基の混合物、もしくは1種以上の水溶性のナトリウム塩基と1種以上の水溶性カリウム塩基の混合物を使用することができる。著しく好ましいものは、酸化ナトリウムもしくは水酸化ナトリウムから形成することができる水酸化ナトリウム水溶液である。具体的には水溶液は10〜55重量%の範囲内のアルカリ金属塩基を含有するであろうが、本発明のpH必要条件に合う塩化臭素水溶液を形成することができるこれらの塩基のどんな濃度をも使用することできる。
【0027】
少なくとも100,000ppm(重量/重量)の活性臭素含量をもつ他に、混合装置から排出する濃厚化アルカリ金属スルファミン酸塩水溶液は好ましくは、少なくとも7のpH、例えば7〜14の範囲内のpH、そして好ましくは7より大きく、約14までのpHをもつ。最も好ましくは、この溶液は13.0〜13.7の範囲内のpHをもつ、過剰に塩基性にしたアルカリ金属スルファミン酸塩溶液である。濃厚化殺菌液のpHは具体的には、混合装置への供給物として使用されたアルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液のpHにより支配される。
【0028】
混合装置から排出する溶液は所望値よりも低い数値のpHをもち、所望の数値までpHを上昇させるために混合装置を排出した後に溶液中に更なる塩基を供給することができる。あるいはまた、混合装置を排出する、よりアルカリ性の強い(塩基性の)濃厚化生成物溶液を達成するために、アルカリ金属塩基の別々な水溶液を混合装置に同時に、連続的に供給することができる。しかし、これらの後者の2種の方法のどちらも好ましい操作方法ではない。
【0029】
従って、好ましい操作モードにおいては、混合装置への塩化臭素及びアルカリ金属スルファミン酸塩の水溶液の連続的供給物の流れの割合は、(i)生成される生成物の溶液中の活性臭素の含量が少なくとも100,000ppm(重量/重量)であり、そして(ii)これらの供給物の流れからの窒素対活性臭素の原子比率が0.93より大きく、そしてより好ましくは1.0〜約1.4の範囲内にあるようなものである。
【0030】
安定化された臭素組成物中にカセイ体(caustic)とともに塩化臭素を使用することにより、臭化ナトリウムに対する次亜塩素酸ナトリウムの添加により得られるレベルに比較してより高いレベルの活性ハロゲンを達成することができる。その方法及び形成された組成物もまた、Goodenough等の米国特許第3,558,503号明細書に従って生成された大部分の濃厚化溶液の約2倍の活性臭素含量を有する。更に、本発明の組成物中に存在する高レベルの活性臭素においてすら、少なくとも2カ月の間、これらの高レベルの活性臭素を維持し、そしてこの期間中、可視的もしくは不快な蒸気もしくは臭いを示さない殺菌組成物を提供することができることを発見した。
【0031】
本発明のそれぞれの態様において、操作は好ましくは、工程で生成された濃厚化生成物溶液が120,000ppm重量/重量(12重量%)〜180,000ppm重量/重量(18重量%)の範囲内の活性臭素含量をもつように実施される。更に、本発明のそれぞれの態様において、濃厚化生成物溶液中の窒素対活性臭素の原子比率は好ましくは、少なくとも1:1、例えば1.1〜1.5の範囲内にある。所望の場合には、より高い比率を使用することができる。特に好ましい原子比率は1.0:1〜1.4:1である。
【0032】
本発明の特徴物の一つは、たとえ未精製であっても、臭化物を含まないかもしくは本質的に含まない水性殺菌組成物を提供することである。言い換えると、たとえどんな臭化物が存在しても、以下に説明される試験法の使用により決定されるその量は、本発明の濃厚化水性殺菌組成物が、濃厚化水性殺菌組成物の総重量に基づいて50ppm(重量/重量)以下(すなわち、それを越えない)の量の臭化物を含むようなものである。実際、本発明の好ましい濃厚化水性殺菌組成物においては、この臭化物含量はこれらの試験法を使用して決定すると、0〜約40ppm(重量/重量)の範囲内にある。
【0033】
当該技術分野で知られているように、臭化物は水系の非常に望ましくない成分である。例えば、米国特許第5,922,745号明細書は、1995年に米国環境保護庁が臭化物形成に関する幾つかの健康への心配を検証する論文を発表し(G.Amy,et al.,Water Supply,1995,13(1),157)、そして同年に、動物の発癌性が飲料水中の低レベルの臭化物の存在に相関した(J.K.Falwell, and G. O’Neill,Water Supply, 1995,13(1),29)ことを指摘している。幾つかの先行技術の処理は、安定化水性臭素含有殺菌剤の生成時に形成される臭化物の量の減少を達成したが、これらの殺菌剤中に存在する臭化物の量の更なる減少の必要性がまだ残っている。本発明に従うと、これらの更なる減少を可能にした。更に、本発明のために、今日、臭化物を含まないかもしくは本質的に含まないのみならず、その当初以来、臭化物を含まないかもしくは本質的に含まなかった、少なくとも100,000ppm(重量/重量)の、そして好ましくは120,000〜180,000ppm(重量/重量)の範囲内の活性臭素含量を有する濃厚化水性殺菌組成物を形成することができる。従ってこれらの組成物の生産、処理、貯蔵、運搬及び使用のすべての段階において、臭化物に露出の可能性は減少している。知られる限りにおいて、本発明の以前には、このような結果を達成することは可能ではなかった。更に、概して、処理済み水中には、殺菌性のそして/もしくは生物膜(biofilm)の制御のために処理される水性媒体中で、重量/重量に基づく量において、0.5〜20ppmの範囲内の臭素(Bと表す)、そして好ましくは4〜10ppmの範囲内の臭素(Bと表す)で通常十分であるので、殺菌有効量の活性臭素の、それへの添加により、本発明に従って処理された水は実質的な希釈をもたらす。これは順次、存在するとしても、本発明の濃厚化水溶液中に存在する非常に少量の臭化物は、組成物がそのために使用されている微生物学的制御を達成しながら、処理されている水中で、急激に数次元の単位で減少されることを意味する。
【0034】
本発明の組成物中の臭化物(存在する場合には)の濃度を決定するために使用される分析試験法は、UV検出が使用されるイオンクロマトグラフィー法である。本方法の実施に必要な装置は以下である。
a) UV検出装置及び自動試料採取装置の付いたイオンクロマトグラフィー−Dionex DX−500もしくは類似物、
b) データ獲得及び分析装置−VAX MULTICHROMもしくは類似のクロマトグラフィーデータ収集及び処理システム、
c) イオンクロマトグラフィーカラム−Dionex IonPac AS9−HCカラム(p/n051786)と直列のDionex IonPac AG9−HC 保護カラム(p/n051791)、
d) メスピペット−適当な容量のあらゆる標準型のもの、
e) 自動試料採取バイアル−蓋付きの1mL用、
f) メスフラスコ−100mL、
g) シリンジ−5ccプラスチックシリンジ、
h) 前処理カートリッジ−DionexからのOnGuard−H(p/n039596)。
【0035】
本方法に使用のために必要な化学薬品は以下である。
a) 水−17.8メグオーム−cm以上の比抵抗率をもつ脱イオン水、
b) 炭酸ナトリウム−“Baker Analyzed(R)”試薬等級もしくは類似物、
c) 臭化ナトリウム−“Baker Analyzed(R)”試薬等級もしくは類似物。
【0036】
イオンクロマトグフィーに使用される条件は以下である。
溶離剤:4.5ミリモル(mM)炭酸ナトリウム、
流速:1.0mL/分、
注入量:50マイクロリッター(μL)、
検出装置の範囲:210ナノメーター(nm)におけるUV。
【0037】
溶離剤は脱イオン水1リッター中に炭酸ナトリウム0.4770グラムを溶解することにより調製する。これらを十分に混合し、溶液を脱気するために、溶液を0.2IC相容性フィルターで濾過する。濃厚化臭化物標準溶液を100−mLメスフラスコ中に臭化ナトリウム0.1180グラム±0.001グラムを秤量し、脱イオン水で容量に希釈することにより調製する。これが臭化物を1ミリリッター当たり1,000マイクログラム含有する溶液を生成する。この濃厚化臭化物溶液は少なくとも毎週新鮮にしなければならない。臭化物作業標準溶液は100−mLのメスフラスコ中に濃厚化臭化物標準溶液100−ミリリッターをピペットで吸引し、フラスコを脱イオン水で容量まで充填することにより調製する。溶液を十分に混合すると、臭化物を1ミリリッター中に1.0マイクログラムの標準濃度を生成する。
【0038】
本発明の水溶液の分析を実施するために使用される詳細な方法は以下の段階を伴う。
a) 100−mLのメスフラスコ中に試料溶液0.25グラムを秤量する。脱イオン水で容量まで充填し、十分混合する。
b) 脱イオン水2−mLでOnGuardカートリッジをフラッシュする。
c) 試料5−mLをOnGuardカートリッジに付けたシリンジ中に充填し、毎分2ミリリッターの流量で通過させ、最初の3ミリリッターを廃棄する。1−mLの自動試料採取バイアル中に収集し、分析用に蓋をする。
d) 注入物を2倍にし、上記に与えられたイオンクロマトグラフィー器具の条件を使用して、試料を分析する。
【0039】
その方法に関与する計算は以下である。
a) 目盛り定めの基準:臭化物に対しては、以下のように反応係数(factor)を計算する、R=A/C[ここで、Rは反応係数であり、Aは平均面積数(2回の注入)であり、そしてCは1ミリリッター当たりのマイクログラム(μG/mL)の濃度である]。
b) 試料、臭化物ppm=A(R×W)[ここで、Aは試料のピーク(2回の注入)の平均面積であり、Rは反応係数であり、そしてWはグラムにおける試料の重量である]。
【0040】
本発明の工程は連続的工程であり、混合装置への連続的供給を伴う。更に、本発明の幾つかの態様は塩化臭素の連続的形成、もしくは塩化臭素を形成するための臭素及び塩素の連続的接触、もしくはそれらの溶液のもう一種の量が少なくとも1個の他のそのような容器中で形成されている間に、少なくとも1種の反応容器からスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液の連続的交互の引き出し、を伴う。これらの態様において、「連続的」もしくは「連続的に」の用語は中断された供給もしくは引き出しを除外することを意味しない。概括的に、そのような中断が起こるとしても、それらは短時間のもので、全体の工程の定常的状態の操作に実質的に影響を与えず、更に有意な量の規格外の濃厚化生成物溶液の生成をもたらさないようなものである。そのような僅かな、悪い影響を与えない中断の例は、その操作が、「連続的」供給の一部として前記に言及されている、少なくとも1個の反応容器からもう1個のそのような容器へのスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液の流れを切り替える時に起こるかも知れない。そのような切り替え操作が操作を崩壊させたり、もしくは有意な量の規格外の濃厚化生成物溶液の形成をもたらさない限り、このような中断は許容でき、「連続的」の用語の精神内にある。本明細書においては、「連続的」の用語が中断を許さない、すなわち、ある段階もしくは処理において、連続的及び非連続的(例えば「間欠的」)処理の双方が明白に言及されるあらゆる場合に例外が存在する。この例外の一例は、生成物が機械的撹拌機の付いた前記に言及された容器から連続的に引き出される態様である。これらの「連続的」引き出しは、本明細書に明白に言及されたもう1つの態様において、同一容器からの同一生成物の引き出しが「間欠的」であると具体的に記載されているために中断されない。従って双方の交替法(連続的及び非連続的)が本明細書に明白に言及されている。
【0041】
今度は、大部分は自明である、図面の図1について説明される。
【0042】
図1にスキームで表したプラントのフロー図において、臭素及び塩素の別々の等モルの流れもしくはほとんど等モルの流れが、撹拌されたジャケット付き反応容器10中に、好ましくは連続的に供給される。反応容器10の内容物は具体的には、塩化臭素が好ましくは連続的に生成されるように−30℃〜30℃の範囲内の温度で維持される。塩化臭素は混合装置20中に連続的に運搬される。スルファミン酸、水酸化ナトリウムの15〜25重量%水溶液及び水を同時に、ジャケット付き反応容器30もしくはジャケット付き反応容器40のいずれかの中に充填し、その中で生成された混合物を撹拌し、10〜50℃に維持する。スルファミン酸及び水酸化ナトリウムを比例混合して、反応容器中で、好ましくは13.0〜14.0の範囲内にあるpHをもつスルファミン酸ナトリウム水溶液を生成する。その時に、これらのスルファミン酸ナトリウム水溶液を調製するために使用されていない反応容器30もしくは40はその中に同様な方法で前に製造された同様な水溶液を含有する。このようなスルファミン酸ナトリウム水溶液の流れは、前に製造された溶液を含有する反応容器30もしくは40(場合に応じて)から連続的に引き出され、この流れが混合装置20中に連続的に供給される。塩化臭素とスルファミン酸ナトリウム溶液との間の相互反応は発熱反応である傾向がある。従って、特に大規模な施設においては、それが形成されている間に混合物を冷却することが望ましい。混合装置20からの流出物は濃厚化した安定な水性殺菌調製物である。この生成物溶液を混合装置20から貯蔵タンク50または気動車もしくはタンク車のような同等の容器に移される。混合装置20が静的ミキサーである場合は、静的ミキサーからの流出物を貯蔵タンク50に連続的に移す。他方、混合装置20が例えば機械的撹拌機の付いた容器であり、そしてその容器が、その内容物が生成物溶液の高い内容物と低い内容物の間を振動するように間欠的に排水される場合は、これらの混合装置20から貯蔵タンク50への生成物溶液の運搬は間欠的である。反応容器30と40の一方から、そして次にそれらの他方から、スルファミン酸ナトリウム水溶液の混合装置20への連続的な、交互の流れを連続的に維持することができるように、電気的に操作される弁及び、他方を開放しながら一つの弁を閉鎖する時に感知し発信するための関連電子装置のような手段(図示されていない)が含まれる。
【0043】
他方の反応容器が排水されている間に、反応容器30と40の一方の間を交互に往復する、(1)スルファミン酸、(2)水酸化ナトリウムの15〜25重量%水溶液、及び(3)水の、図1に表した別々の供給物の代わりに、水酸化ナトリウムの水溶液及びスルファミン酸の前以て形成された水性スラーリーの別々の流れをこれらの反応容器に交互に供給することができる。図示されたスキームによるプラントのフロー図及び/もしくは操作方法におけるその他の変形及び詳細は今や通常の当業者には容易に明白になるであろうことを期待することができる。
自動工程流量制御装置
本発明の実施において、様々な工程の態様は、次に説明される自動工程流量制御装置により実施される。このような自動工程流量制御装置を伴う例示的フロー図は図2及び図3にスキームにより示される。これら双方のフロー図は臭素、塩素及びスルファミン酸ナトリウムを同時に供給するためにに同様な方法を使用する。2図の間の相異は、図2が2個の容器を必要とする点である。第1の容器はスルファミン酸をスルファミン酸ナトリウムに中和するために使用される。第2の容器はスルファミン酸ナトリウムを残りの工程に連続的に供給するための供給タンクとして使用される。図3のフロー図はスルファミン酸を連続的に中和し、残りの工程にスルファミン酸ナトリウムを供給するために単一反応容器を使用する「1−ポット」工程である。
【0044】
図2及び3に関する以下の工程の説明はフィードバック工程制御ロジックを使用する。具体的な装置要素の説明は本明細書では、このロジックの工程がいかに作動するかをより良く理解する助けとして提供される。
【0045】
フィードバック制御ループ(流量制御のための)は3要素、(1)流量を測定するためのセンサー装置、(2)流量を変更するための制御弁、及び(3)所望の流量を維持するために必要に応じて開放もしくは閉鎖するように制御弁に指示するための流量制御装置、から成る。
【0046】
Micro Motion コリオリス質量流量計は、示された流量の精度をもつ過去の工程に使用されてき、以下の工程の説明に説明される。これらの機器はMicro Motion,Inc.USA,7070 Winchester Circle,Boulder CO 80301から入手できる。これらの具体的な機器は直接的質量流量表示(質量単位に変換し温度変動に対して修正しなければならない容量流量表示に対して)を提供するためにコリオリス法を使用し、そして更に制御システムのコンピューターにフィードバック流量信号を提供するために使用される流量信号伝達装置を含む。質量計のサイズ規格は所望の流量、流動液体の密度/粘度特性、及び関連配管に固有な圧力低下の大きさに左右される。
【0047】
具体的な自動制御弁は弁体中でステムを上昇/降下させるために気圧作動される。精密に機械加工され、独特の輪郭をもつ「トリム」がステムに付けられ、弁体内の流路中に内在する。トリムはステムが上下移動する時に流動オリフィスのサイズを変動する役目をする。トリムのサイズは、弁上の一定の圧力降下に対して具体的な流量範囲を提供するように規定されている。気圧作動信号は具体的には、制御装置からの電気信号(通常4〜20mA範囲のミリアンペアで測定される)を対応する気圧信号(通常3〜15psig範囲のゲージ圧力で測定される)に変換するために使用されるI/P装置から提供される。気圧がI/P装置に供給され、それが順次、弁を作動させるための正確な圧力を供給する。I/P装置は通常、所望の流量範囲の0〜100%目盛りにおいて3〜15psig気圧信号に対応するために4〜20mA電気信号の0〜100%目盛りに合わせられる(すなわち、4mA=3psig=0流量、20mA=15psig=100%流量)。I/P装置の図示は、それらが一般に必要であることは想定されているので、提唱されたフロー図には省略された。具体的な弁のサイズ規格は、所望の流量範囲を提供するための、弁上にかかる所望の圧力低下、パイプサイズ及びトリムの選択による。1/2”〜1”直径の工程ラインに対する制御弁は具体的にはBadger Meter,Inc.Industrial Division,6116 East 15th St., Tulsa, OK 74158から入手可能である。
【0048】
制御装置は制御ループの心臓であり、通常、制御システムコンピューターソフトウェア内の電気的「ブラックボックス」である。大部分の制御装置は3種のタイプ、比例(P)、比例積分(PI)もしくは比例積分微分(PID)、の一つである。名称は、制御信号を調整するためにどのタイプの応答処置が採られるかを反映している。各タイプの詳細な説明は本明細書では提供されない。大部分の流量制御ループは流量測定及び制御弁の早急な応答の本質により、PI制御装置を使用する。
【0049】
全体的フィードバック制御ループは以下のように働く。
所望の流量値(設定点)を制御装置に入力する。センサー装置が現在の流量を測定し(測定された変数)、そして現在の流量値を制御装置に戻す。制御装置は測定変数と所望の設定点値間の誤差を計算する。次に、制御装置はI/P及び制御弁に信号を送って、実際の及び所望の流量値間の誤差を最小にするために増加したもしくは減少した流量のいずれかのために制御弁の位置を変更させる(操作された変数)。制御弁の位置をどのくらい早急にもしくはどの程度変更するかの決定は比例積分応答のために制御装置に供給された同調パラメーターによる。制御ループは工程の不調もしくは設定点の変更に対する最適な応答(誤差の最小化)を達成するためにこれらのパラメーターを変化させることにより「同調」される。
【0050】
図2及び3の工程は濃厚化液体殺菌組成物を連続的に生成するための入れ子型カスケード比率流量制御装置を使用している。カスケード比率制御装置はフィードバック制御ループを使用する。このタイプの制御のためには、一次的物質の流れが所望の流量設定点で制御される。通常、マスター制御装置と呼ばれる制御装置にフィードバック応答を提供する流量伝達装置はまた、比率制御装置に流量信号を発信する。この信号は第2の物質の流れの流量制御装置、従って用語、カスケードの設定点になる。通常、スレーブ制御装置と呼ばれるこの制御装置は、第2の物質の流れの流量を制御する制御弁に信号を提供する。第2の流れの流量要素が流量を測定し、比率流量制御装置に信号を戻す。二次的制御装置は、測定された流量値と遠隔供給された設定点との間の誤差を計算する。次に、二次的制御装置が一次的流量の比率として二次流量を維持するために、第2の制御弁を変更するための信号を提供する。
【0051】
流量制御装置は通常、工程制御コンピューターシステムの操作ソフトウェア内の個々のブロック要素として含まれる。具体的な制御システムはFoxboro I/A 分散制御システム(Distributed Control System(DCS))である。
【0052】
今度は図2につき具体的に説明される。この図は、水酸化ナトリウムを使用する、形成されたアルカリ金属スルファミン酸塩がスルファミン酸ナトリウムである流量制御システムを説明する。しかし、本システムは水酸化ナトリウム以外の水溶性塩基を使用して形成された他のアルカリ金属スルファミン酸塩の使用に適用することができる。図2の工程の制御の基礎は、所望の臭素流量の設定比率に塩素の流量を同時に制御するために使用される、入れ子型カスケード比率流量制御システムである。次に、合わせた合計の臭素/塩素の流量を使用して、臭素/塩素の流量の所望の比率におけるスルファミン酸ナトリウムの流量を同時に制御する。
【0053】
図示された容器の一つは、スルファミン酸を中和してスルファミン酸ナトリウムを形成するために使用される。所望の水充填物をこれらの容器に添加する。固形のスルファミン酸を、撹拌しながら、個々の袋もしくはスーパーサック(supersacks)から同一容器に充填して、スルファミン酸スラリー水溶液を形成する。25%カセイ(NaOH)水溶液をスルファミン酸溶液に供給してスルファミン酸ナトリウム水溶液を形成する。次に、スルファミン酸ナトリウム溶液を循環ループ中のポンプの付いた第2の図示容器にポンプ圧により移動させる。循環ループからの供給物の流れは工程の残りの連続的部分にスルファミン酸ナトリウムを供給するために使用される。
【0054】
液体臭素は加圧臭素供給容器から連続的に供給される。臭素(一次的流れ)はMicro Motion 質量流量計、次に自動制御弁をとおって流動する。所望の臭素の流量を臭素流量制御装置(マスター制御装置)に対して設定点として入力する。次に流量制御装置が所望の流量を維持するために流量を変更するように臭素制御弁に信号を送る。臭素供給ライン中への逆流を防止するために、臭素制御弁の下流に一方向逆止め弁を設置する。
【0055】
液体塩素はタンクの蒸気圧により、もしくは窒素圧で増強されて、バルク供給容器から連続的に供給される。塩素(二次的流れ)はMicro Motion質量流量計、次に自動制御弁をとおって流動する。一次臭素質量流量計/伝達装置からの流量信号は遠隔設定点として塩素比率流量制御装置に送られる。次に塩素比率流量制御装置が臭素流量の比率として塩素の流量を変更するように塩素制御弁に信号を送る。塩素供給ライン中への逆流を防止するために塩素制御弁の下流に一方向逆止め弁を設置する。
【0056】
臭素及び塩素ラインは一般にKoch Engineering Company, Inc.,P.O.Box 8127, Sichita, KS 67208から入手できる、多数要素の静的ミキサー中に一緒に供給される。静的ミキサーは最少の直線空間を伴い、移動する部品を持たない動的列形(in−line)混合を提供するように働く。
【0057】
臭素及び塩素の質量流量計/伝達装置の双方からの流量信号はコンピューター制御システムに出力され、統合されて、双方の流れの全体的流量を得る。次に全体的流量値をスルファミン酸ナトリウムの流れに対する遠隔設定点として第2の比率流量制御装置に送る。スルファミン酸ナトリウムの流れが循環ループ上のポンプからのポンプ圧から第2の図示容器上に供給される。この流れはMicro Motion質量流量計、次に自動制御弁をとおって流動する。スルファミン酸ナトリウムの質量流量計/伝達装置からの流量信号が比率制御装置に送られ、それが合わせた臭素/塩素流量の比率としてスルファミン酸ナトリウムの流量を変更するように制御弁に信号を送る。スルファミン酸ナトリウムの供給ライン中への逆流を防止するためにスルファミン酸ナトリウム制御弁の下流に一方向逆止め弁を設置する。
【0058】
第1の静的ミキサーから排出するスルファミン酸ナトリウムの流れ及び合わせた臭素/塩素の流れは、第2の多数要素の静的ミキサー中に一緒に供給される。この静的ミキサーから排出する流れが所望の濃厚化液体殺菌組成物であり、それはバルク生成物の貯蔵タンクに送られる。
【0059】
図2の工程のフローシステムの利点は、スルファミン酸ナトリウム溶液の調製を工程の連続部分の外側で実施することができる点である。大量の溶液を前以て調製し、必要に応じてスルファミン酸ナトリウム供給容器に移動させて、水、カセイ体、及びスルファミン酸を、通常のバッチ操作として充填することができる。更に、全工程を所望の臭素流量に対して単一の設定点を入力することにより制御することができる。他のすべての物質の流量は内部の遠隔設定点として得られる。比率制御装置に対する所望の流量比率の大きさは具体的には、使用者が入力した設定点値に対して、設定パラメーターとして個々の制御装置内で形成されることに注目するべきである。
【0060】
今度は図3の工程のフロー及び制御システムを考察する。図2の場合のように、図3はアルカリ金属スルファミン酸塩がスルファミン酸ナトリウムである流量制御システムに関して説明される。しかし、本システムはその他の水溶性アルカリ金属塩基を使用して形成されるあらゆる水溶性アルカリ金属スルファミン酸塩の使用に適用することができる。
【0061】
図3の工程は図2に示した第2の容器、スルファミン酸ナトリウム供給容器として図2に使用されている容器、を排除している。図3の全体システムはスルファミン酸を連続的に中和し、スルファミン酸ナトリウム溶液を工程に供給するための図3の単一容器のための追加の制御要素を含む。臭素、塩素及びスルファミン酸ナトリウムを供給するための連続的混合工程は図2におけるものと同様である。
【0062】
図3の工程において、25%カセイ水溶液をMicro Motion質量計、次いで自動制御弁をとおして図示された反応容器に供給する。所望のカセイ体の流量設定点をカセイ体流量制御装置に入力する。次いで、カセイ体流量制御装置が所望の流量を維持するためにカセイ体流量を適切に変更するように制御弁に信号を送る。カセイ体の質量流量計/伝達装置からの流量信号はまた、水比率流量制御装置に遠隔設定点として送られる。
【0063】
水はMicro Motion質量計測器、次いで自動制御弁をとおして図示された反応容器に供給される。次いで水比率制御装置がカセイ体流量の比率として水流量を変更するように制御弁に信号を送る。
【0064】
固形のスルファミン酸を、容器内の必要なスルファミン酸/スルファミン酸ナトリウム濃度を提供するために水/カセイ体流量と一致した流量で、図示された容器に充填する。具体的には、設定流量における固形物供給を達成するためにRotolock弁を固形物充填ラインに設置する。この型の弁は流量制御装置のついた直流(DC)モーターに接続された多数羽根回転弁である。モーターの速度は所望の固形物の供給流量(速度対流量に対する別々の目盛り定めから決定された)を提供するように調整される。Rotolockシステムは更に、自動フィードバック制御のための装置を設置することにより強化することができる。これは通常、秤量セル上のRotolock弁に供給する固形物ホッパーを設置することにより達成される。この設置のためには所望の固形物供給流量を供給物制御装置中に入力する。制御装置は所望の流量を達成するために速度を上げるか下げるようにモーターに信号を送る。固形物の流量は固形物ホッパーからの、時間に対する喪失重量の内部計算により得られる。スルファミン酸充填システムが自動制御のための器具を備えた場合は、論理的な拡大は、所望のカセイ体流量のための遠隔設定点として、カセイ体流量制御装置への固形物の流量信号を送ることであろう。この段階は中和反応から成るので、スルファミン酸ナトリウムへの完全な中和のためには、ある程度の滞留時間が必要である。有効な情報は、中和はカセイ体の供給流量及び更に反応容器の冷却能により制約される質量移動であることを示している。この中和は僅かに発熱反応であり、発生した熱を除去するために冷却を要する。循環ループ上のポンプは、残りの工程に対して必要なスルファミン酸ナトリウムの流量が過剰に大きくない場合は、十分な滞留時間を提供するための一方法である。
【0065】
次に、臭素、塩素及びスルファミン酸ナトリウムを図2の工程におけるように供給する。スルファミン酸ナトリウムを、図示された反応容器からの循環ループ上のポンプから供給物の流れを採り、そして質量流量計及び制御弁をとおって流動させることにより連続的に供給する。所望の流量は総臭素/塩素供給流量の合計から比率流量制御装置に対する遠隔設定点として得られる。
【0066】
図3の工程に対する利点は1個の工程容器の排除である。この排除は、水、カセイ体及びスルファミン酸を供給するために必要な更なる制御要素の代価により少なくともある程度は代償される。
【0067】
今や、本明細書に説明の自動流量制御システムは図2及び3に図示したもの以外の工程配置図において有効に使用することができることが理解され、認識されるであろう。このような他の工程配置図の一例は図1において説明される。
【0068】
以下の特許請求の範囲は、本明細書に従って、現在形(「含んで成る」もしくは「である」)において、物質、成分及び/もしくは構成成分に言及するかも知れないが、それが1種以上の他の物質、成分及び/もしくは構成成分と最初に接触され、ブレンドされもしくは混合された直前に存在した、または、溶液で形成された場合には、溶液に形成されなかった場合に存在するであろうような物質、成分もしくは構成成分すべてを意味する。本明細書に従って実施される場合は、物質、成分もしくは構成成分はこれらの接触、ブレンド、混合、もしくはインサイチューの形成の工程中の化学反応もしくは転化により、その最初の本性を喪失したかも知れないことは重要ではない。
【0069】
本発明はその実施において著しい変更を受け易い。従って前記の説明は制約を意図せず、前記に提示された具体的な例に本発明を制約するものと解釈してはならない。むしろ、網羅することを意図されたものは以下に続く特許請求の範囲に示される。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明の連続的工程の実施に適したプラント配置のスキームのフロー図である。
【図2】
自動流量制御システムが含まれる本発明のプラント配置のスキームのフロー図である。
【図3】
自動流量制御システムが含まれる本発明のもう一つのプラント配置のスキームのフロー図である。
[0001]
(background)
Bromine-based disinfectants have proven advantageous as disinfectants for chlorination-dechlorination for microbiological control of cooling water and disinfection of waste treatment systems. The water treatment industry has confirmed that these benefits can be controlled inexpensively at higher pH values, have little loss of fungicidal activity in the presence of ammonia, and are effective regulators of bacteria, seaweeds and molluscs are doing.
[0002]
A common method of introducing bromine-based germicides into aqueous systems is through the use of aqueous NaBr with NaOCl bleach. The user supplies both substances to a common point, where NaOCl converts bromide ions to HOBr / OBr.(-)To oxidize. The activation solution is then introduced directly into the aqueous system to be treated. HOBr / OBr(-)The supply of two liquids in such a process is necessary because the mixture is unstable and must be generated in situ shortly before its introduction into water. Furthermore, the supply and metering of the two liquids is cumbersome, especially since the system must be given time to cause the activation of bromide ions. As a result, many disinfectant users have expressed a need for a single supply of bromine-based disinfectant. Bromine chloride molecules appear to meet these needs. It is liquid at room temperature and can be fed directly into an aqueous system where immediate hydrolysis occurs to produce HOBr.
[0003]
BrCl + H2O → HOBr + HCl
Bromine chloride is a fuming red liquid or gas having a boiling point of 5 ° C and a vapor pressure of 1800 mm at 25 ° C. It corrodes most metals in the presence of water. It can be seen that certain properties of bromine chloride-especially its corrosiveness, high vapor pressure and smoke propensity-require attention and skill in its handling and use.
[0004]
An economically acceptable method of stabilizing a high concentration aqueous bromine chloride solution is described in US Pat. No. 5,141,652 to Moore et al. The solution is prepared from bromine chloride, water and a halide or hydrohalic acid. These solutions have been found to degrade at a rate of less than 30% per year and, at high halide salt concentrations, at a rate of less than 5% per year. In addition, a solution could be prepared containing 15% equivalents of bromine of the element. Unfortunately, the relatively high acidity of these solutions and their tendency to corrode and smoke limits their economic acceptability.
[0005]
WO 99/62339, published Dec. 9, 1999, discloses, inter alia, a novel method for forming a concentrated aqueous solution of bactericidal active bromine, wherein the bromine or bromine chloride is dissolved. It provides a new and significantly more effective concentrated sterile aqueous solution. These solutions are formed by a process comprising (a) mixing bromine or bromine chloride with (b) an aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid (preferably a sodium salt), wherein the solution formed is at least 7, having a pH in the range of 7 to 14, for example. The amounts of (a) and (b) used are (i) the content of active bromine in the solution is at least 100,000 ppm (weight / weight) and (ii) the nitrogen from (a) and (b) It is used such that the atomic ratio of active bromine is greater than 0.93 and preferably greater than 1.
[0006]
(Summary of the Invention)
One object of the present invention is to provide a method of co-owned WO 99/62339 not only in a commercially viable manner but also in an exceptionally efficient manner on a continuous basis. Is to be able to do it. Another object is to use the method of WO 99/62339 in which at least a portion of the bromine chloride is produced continuously and used as one of the continuous feeds, on a continuous basis. It is also not only possible to implement in a commercially efficient and extremely efficient manner, but also to enable these methods to include efficient automatic continuous process control. Other purposes can be recognized below.
[0007]
In one of its aspects, the present invention provides a method for producing a concentrated liquid sterilizing composition, the method comprising:
A) An active bromine content of at least 100,000 ppm (w / w) and an alkali metal salt of (i) bromine chloride and (ii) sulfamic acid (preferably sulfamine) of more than 0.93: 1 (preferably more than 1) Continuously feeding (i) and (ii) into the mixing device in such a ratio as to produce an aqueous product having an atomic ratio of nitrogen to active bromine from an aqueous solution of the sodium salt of the acid). And
B) withdrawing the product from the mixing device at a flow rate sufficient to maintain a continuous feed in A);
Comprising.
[0008]
In a preferred embodiment, the aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid is present in said mixing device, which is supplied with bromine chloride. In another preferred embodiment, the aqueous solution of the bromine chloride and the alkali metal salt of sulfamic acid is continuously fed into the mixing device and the product is sufficient to maintain a continuous feed. Withdrawn from the mixing device at a flow rate.
[0009]
In another embodiment, the bromine chloride is formed continuously from bromine and chlorine, and at least a portion of the continuously produced bromine chloride is used as the continuous feed of bromine chloride in step A) above. Bromine chloride itself is formed by the reaction of equimolar amounts of bromine and chlorine. Therefore, when forming bromine chloride, equimolar amounts of bromine and chlorine can be used. However, this is not necessary because an excess of stoichiometric bromine can be used and is specifically used. Although excess chlorine in excess of the stoichiometric amount can be used, it is less preferred because the germicidal product will contain chlorine groups with less bactericidal activity than active bromine groups. Thus, in addition to what is required to maintain the continuous feed of step (A) (i) above, in plant facilities where bromine chloride is needed or desired for one or more uses. Can scale up the continuous production of bromine chloride to assist in all of these uses. In the continuous production of bromine chloride, the use of a stoichiometric excess of bromine relative to chlorine produces a mixture of bromine chloride and bromine. These mixtures are very suitable for use in the production of a concentrated liquid disinfecting composition according to the invention.
[0010]
A preferred embodiment comprises, in addition to steps A) and B) described above, the following simultaneous operation: continuously but from at least one of the at least two reaction vessels and then at least one of the other ones Alternately withdrawing the aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid at a flow rate that maintains said flow of A) (ii), and during that time, the solution from said at least one of said at least two reaction vessels And then forming a further aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid in the other of said at least one of the at least two reaction vessels from which the solution has not been withdrawn. Thus, the aqueous solution of the alkali metal sulfamate salt forms A) (ii) while forming a larger amount of such a solution in one or more other tanks ("one or more tanks II"). Can be continuously withdrawn from one or more tanks ("one or more tanks I") so that when one or more tanks I are empty, the system Is switched to one or more tanks II, which then serve as feed for the continuous supply of A) (ii) until empty, and by then a larger amount of their solution Are formed in one or a plurality of tanks I. Thus, by switching supply and production from one tank (or group of tanks) to another tank (or group of tanks) and reciprocating between tanks filled as feed, alkali metal A continuous supply of the aqueous solution of the sulfamate can be maintained without substantial interruption.
[0011]
A particularly preferred embodiment of the present invention is
A) Separate feed streams of (i) the bromine chloride stream identified in C) below and (ii) the aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid identified in D) below at least 100,000 ppm. An active bromine content of (weight / weight) and a ratio which produces an aqueous product having an atomic ratio of nitrogen to active bromine from (i) and (ii) of greater than 0.93, continuously in the mixing device Supplying,
B) withdrawing the aqueous product from the mixing device at a flow rate sufficient to maintain a continuous feed in A);
C) contacting bromine and chlorine continuously in a vessel in equimolar or near equimolar amounts, and specifically containing a stoichiometric excess of bromine to produce bromine chloride; And continuously withdrawing a stream of a bromine chloride product specifically containing excess bromine from the vessel at a rate maintaining the feed of (i) in A), wherein the bromine chloride product is At least a portion of the stream comprises the stream of bromine chloride of (i) of A), and
D) Sequentially, but alternately from at least one of the at least two reaction vessels, and then alternately from at least one other, at a flow rate that maintains the flow of (ii) in A), the alkali metal of sulfamic acid Withdrawing the aqueous solution of the salt and during that time withdrawing the solution from at least one of the reaction vessels, further adding the alkali metal salt of sulfamic acid into at least one other reaction vessel from which the solution has not been withdrawn. Forming an aqueous solution;
A method comprising:
[0012]
In one of its aspects, the present invention provides a method for producing a concentrated liquid sterilizing composition, the method comprising:
a) The stream is continuously proportional with an stoichiometric excess of bromine, specifically containing excess bromine, to form equimolar or near equimolar amounts and specifically bromine chloride. Continuously forming bromine chloride from separate feed streams of bromine and chlorine by maintaining said stream under automatic feed flow control to be mixed;
b) The feed stream has an active bromine content of at least 100,000 ppm (w / w), a pH of at least 7, and nitrogen to active bromine atoms from (i) and (ii) above 0.93: 1. Separate the aqueous solution of (i) the bromine chloride formed in a) and (ii) the alkali metal salt of sulfamic acid under automatic feed flow control which is continuously proportionally mixed in an amount to produce an aqueous product having a ratio. Of the active bromine at a rate of at least 100,000 ppm (w / w), a pH of at least 7, and a nitrogen to active bromine of greater than 0.93: 1. Continuously forming an aqueous product having an atomic ratio; and
c) withdrawing the aqueous product from the mixing device at a flow rate sufficient to maintain the continuous feed in a) and b);
Comprising. Preferably the automatic feed flow control in a) and b) is under nested cascade ratio flow control.
[0013]
Since the reaction between bromine chloride and the alkali metal sulfamate solution is an exothermic reaction, the temperature of the aqueous product being formed does not exceed about 50 ° C, and is preferably in the range of 25 ° C and 40 ° C. It is desirable to control the temperature of the reaction so that it is, and most preferably, maintained at about 30 ° C. Such control can be achieved, for example, by immediately passing the effluent from the mixing device through a proximally located heat exchanger to remove excess heat from the effluent. Another method of implementing such temperature control is to suitably add an aqueous solution of the alkali metal sulfamate before it reaches the mixing device, such that the temperature of the effluent stays within the above temperature conditions. Cooling. Both of these methods of temperature control can be used as desired.
[0014]
Another embodiment of the above method comprises, in addition to steps a), b) and c) above, the reaction of sulfamic acid with an alkali metal base, such as an alkali metal hydroxide, in water to give an alkali. Including periodically or continuously forming an aqueous solution of a metal sulfamate.
[0015]
One preferred embodiment of the above process is the following simultaneous operation, i.e. successively but from at least one of the at least two reaction vessels and then alternately from at least the other one of b) (Ii) withdrawing the aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid at a flow rate that maintains the flow of, and during that time withdrawing the solution from at least one of the at least two of the reaction vessels, at which time the solution Forming a further aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid in at least one of the other reaction vessels that has not been withdrawn. Thus, the aqueous solution of the alkali metal sulfamate forms b) (ii) while forming such solutions in one or more other tanks ("tank or tanks II") in larger amounts. ) Can be continuously withdrawn from one or more tanks (“one or more tanks I”) so as to serve as a continuous supply of The system is switched to one or more tanks II, which then serve as a feed for the continuous supply of A) (ii) until they are empty, and by then a larger quantity of them Are formed in one or more tanks I. Thus, by switching supply and production from one tank (or group of tanks) to another tank (or group of tanks) and reciprocating between tanks filled as feed, alkali metal A continuous supply of the aqueous solution of the sulfamate can be maintained without substantial interruption.
[0016]
Another preferred embodiment of the above method is the following simultaneous operation: continuous withdrawal of an aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid from the circulating inventory of the alkali metal salt of sulfamic acid, where The withdrawal is at a flow rate that maintains the flow of b) (ii)), and the aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid is at least periodically in an amount sufficient to maintain at least their circulating inventory. Continuously replenishing a circulating inventory from a feed of such an aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid from the reaction vessel produced. By maintaining a circulating inventory of an aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid in a pump on a circulation loop, such a solution can be prepared from sulfamic acid, an alkali metal base such as an alkali metal hydroxide, and water. Only one reaction vessel is required to form.
[0017]
The above and other aspects and features of the present invention will become more apparent from the following description, appended drawings and / or appended claims.
[0018]
(More detailed description of the invention)
Various types of mixing devices can be used in the practice of the present invention. In one preferred embodiment, the mixing device comprises a static mixer. Static mixers continuously receive a continuous feed stream of an aqueous solution of bromine chloride and an alkali metal sulfamate salt, and from those feed streams that are substantially uniform in composition and thus meet product specifications. Any suitable design and configuration can be used as long as the formed mixture can be continuously discharged.
[0019]
Another preferred mixing device comprises a container with a mechanical stirrer. In this case, the vessel receives a continuous feed stream of an aqueous solution of bromine chloride and an alkali metal sulfamate salt, and continuously or substantially receives a substantially homogeneous mixture formed from these feed streams. Discharges intermittently. The mechanical stirrer can be programmed to operate continuously or intermittently, as long as the output from the vessel is constant and substantially uniform in composition. Thus, if the discharge from the container is intermittent, the incoming continuous feed is preferably agitated for at least the majority of the time filling the container to a predetermined volume. At that point, the discharge is stopped so that the contents of the container are drained earlier than the total incoming feed until the container reaches a predetermined low volume, at which point the container begins to refill. On the other hand, if the filling is continuous, the system is such that the total inflow volume to the vessel and the simultaneous outflow volume from the vessel are maintained equal and the vessel is in front of the contents being mixed by the mechanical stirrer. Thus, the predetermined capacity is continuously included and configured. In such a case, the stirrer is preferably operated continuously.
[0020]
Bromine chloride is a maintained, preformed bromine chloride that can be supplied from a storage tank. Preferably, however, the bromine chloride is co-prepared from equimolar or near equimolar amounts of bromine and chlorine, and specifically continuously using an excess of bromine, in a suitable corrosion resistant reaction vessel. You. As described above, the amount of bromine chloride that is continuously produced is, unless otherwise necessary or desired, an additional amount of bromine chloride and the amount of bromine chloride that is continuously supplied to the mixing device. Can be equal. However, if other demands or desires exist, the amount of bromine chloride produced can be scaled up to meet such demands or desires. Bromine chloride is specifically equimolar or near equimolar, and specifically in excess of bromine, to contact the reactants and maintain the mixture temperature within the range of 10-50 ° C. Formed by
[0021]
The use of bromine chloride as a source of active bromine in concentrated, stable liquid sterile preparations produced according to the present invention is highly advantageous. When such a disinfectant preparation is used to treat water, all the bromine of the bromine chloride is made available as active bromine in the resulting highly diluted solution. In other words, the chlorine of the bromine chloride is converted into dissolved alkali metal chloride salts during the process, thereby releasing bromine as well as the active bromine content of the germicidal composition. Thus, the more expensive component of bromine chloride, i.e., bromine, is fully used for active bromine formation in aqueous germicidal compositions, and at the same time, the relatively inexpensive component, anionic chlorine in bromine chloride, has this beneficial effect. Make it possible.
[0022]
The term "active bromine", of course, means all bromine-containing groups capable of bactericidal action. In general, all bromine in the +1 oxidation state is bactericidal and is therefore accepted in the art as being included in the term "active bromine". As is well known in the art, bromine, bromine chloride, hypobromite, hypobromite ion, hydrogen tribromide, tribromide ion, and organic-N-brominated compounds have bromine in the +1 oxidation state. . Thus, these, as well as their other groups to the extent they are present, constitute the active bromine content of the compositions of the present invention. See, for example, U.S. Patent Nos. 4,382,799 and 5,679,239. A well-established method in the art for determining the amount of active bromine in a solution is a starch-iodine titration, which comprises all the activities in a sample, regardless of which group constitutes active bromine. Determine the bromine. The utility and accuracy of the classical starch-iodine method for the quantitative determination of bromine and many other oxidants has been described by Willard-Furman,Elementary Quantitative Analysis, Third Edition, D.A. Van Nostrand Company, Inc. , New York, Copyright 1933, 1935, 1940, has been known for some time as evidence.
[0023]
A typical starch-iodine titration to determine active bromine is performed as follows. Put a magnetic stirrer and 50 milliliters of glacial acetic acid into the iodine flask. A sample to determine active bromine (usually about 0.2-0.5 g) is weighed and added to the flask containing acetic acid. Next, water (50 milliliters) and an aqueous potassium iodide solution (15% (weight / weight), 25 milliliters) are added to the flask. The flask is stoppered using a water ring. The solution is then stirred for 15 minutes, after which the flask is uncapped and the stopper and sealed area are rinsed into the flask with water. An automatic buret (Metrohm Limited) is filled with 0.1N sodium thiosulfate. The solution in the iodine flask was titrated with 0.1N sodium thiosulfate. When a slight yellow color was observed, 1 milliliter of a 1% by weight aqueous starch solution was added, and the color of the solution in the flask was changed from slightly yellow to blue. Change to The titration with sodium thiosulfate is continued until the blue color disappears. The amount of active bromine is calculated using the weight of the sample and the volume of sodium thiosulfate solution titrated. Thus, the amount of active bromine in the compositions of the present invention can be determined quantitatively, regardless of the actual chemical form.
[0024]
The aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid (alkali metal sulfamate) can be pre-formed and fed from a storage vessel to the mixing device as another continuous feed is fed. However, it is preferred to simultaneously produce these aqueous solutions at a flow rate sufficient to at least continuously supply the amount required to maintain these continuous supplies to the mixing device. If other demands or desires of these aqueous solutions exist, the volume of solution produced can be scaled up to meet those demands or desires.
[0025]
An aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid is also formed in a dry state by mixing a dry water-soluble alkali metal base and dry sulfamic acid, and then the solid, resulting dry mixture is mixed with water You can also. Further, an aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid can be formed by mixing an aqueous solution of an alkali metal base and dry sulfamic acid. However, the aqueous solution of an alkali metal sulfamate is preferably formed by mixing together a slurry of sulfamic acid in water and a solution of a water-soluble alkali metal base.
[0026]
Any water-soluble inorganic alkali metal base can be used to form an aqueous solution of the alkali metal sulfamate. Examples of these bases include oxides, hydroxides, carbonates, bicarbonates, acetates, sulfates and the like. Any water-soluble basic salt or oxide of an alkali metal can be used, but the sodium salt or oxide is preferred. However, potassium salts or oxides are also very useful. A mixture of two or more water-soluble sodium bases, a mixture of two or more water-soluble potassium bases, or a mixture of one or more water-soluble sodium bases and one or more water-soluble potassium bases can be used. . Highly preferred are aqueous sodium hydroxide solutions which can be formed from sodium oxide or sodium hydroxide. Specifically, the aqueous solution will contain an alkali metal base in the range of 10-55% by weight, but any concentration of these bases that can form an aqueous bromine chloride solution that meets the pH requirements of the present invention. Can also be used.
[0027]
In addition to having an active bromine content of at least 100,000 ppm (w / w), the concentrated aqueous alkali metal sulfamate solution discharged from the mixing device preferably has a pH of at least 7, for example a pH in the range of 7-14. And preferably has a pH greater than 7 and up to about 14. Most preferably, the solution is an overbased alkali metal sulfamate solution having a pH in the range of 13.0 to 13.7. The pH of the concentrated germicidal solution is specifically governed by the pH of the aqueous alkali metal sulfamate solution used as the feed to the mixing device.
[0028]
The solution discharged from the mixing device has a pH lower than the desired value, and further base can be supplied to the solution after discharging the mixing device to raise the pH to the desired value. Alternatively, separate aqueous solutions of alkali metal bases can be simultaneously and continuously fed to the mixing device to achieve a more alkaline (basic) concentrated product solution that drains the mixing device. . However, neither of these latter two methods is a preferred method of operation.
[0029]
Thus, in a preferred mode of operation, the rate of the continuous feed stream of aqueous solution of bromine chloride and alkali metal sulfamate to the mixing device is such that (i) the content of active bromine in the solution of the product formed is At least 100,000 ppm (w / w) and (ii) the atomic ratio of nitrogen to active bromine from these feed streams is greater than 0.93, and more preferably from 1.0 to about 1.4. Is within the range.
[0030]
The use of bromine chloride in conjunction with caustic in the stabilized bromine composition achieves higher levels of active halogen compared to the level obtained by adding sodium hypochlorite to sodium bromide can do. The method and the composition formed also have an active bromine content that is about twice that of most thickening solutions produced according to Goodenough et al., US Pat. No. 3,558,503. Furthermore, even at the high levels of active bromine present in the compositions of the present invention, these high levels of active bromine are maintained for at least two months, and during this period, visible or unpleasant vapors or odors are eliminated. It has been discovered that a germicidal composition not shown can be provided.
[0031]
In each embodiment of the invention, the operation is preferably such that the concentrated product solution produced in the process is in the range of 120,000 ppm weight / weight (12% by weight) to 180,000 ppm weight / weight (18% by weight). Of the active bromine content. Furthermore, in each embodiment of the invention, the atomic ratio of nitrogen to active bromine in the concentrated product solution is preferably at least 1: 1, for example in the range of 1.1 to 1.5. Higher ratios can be used if desired. A particularly preferred atomic ratio is 1.0: 1 to 1.4: 1.
[0032]
One of the features of the present invention is to provide an aqueous germicidal composition that is free or essentially free of bromide, even if unpurified. In other words, no matter what bromide is present, its amount, determined by use of the test method described below, is such that the concentrated aqueous germicidal composition of the present invention is based on the total weight of the concentrated aqueous germicidal composition. On the basis of 50 ppm (weight / weight) or less (i.e., not exceeding). In fact, in the preferred concentrated aqueous germicidal compositions of the present invention, the bromide content is in the range of 0 to about 40 ppm (weight / weight) as determined using these test methods.
[0033]
As known in the art, bromide is a highly undesirable component of aqueous systems. For example, U.S. Pat. No. 5,922,745 issued a 1995 paper by the U.S. Environmental Protection Agency examining some health concerns related to bromide formation (G. Amy, et al.,Water Supply, 1995, 13 (1), 157), and in the same year, the carcinogenicity of animals correlated with the presence of low levels of bromide in drinking water (JK Falwell, and G. O'Neill,Water Supply, 1995, 13 (1), 29). Some prior art treatments have achieved a reduction in the amount of bromide formed during the production of stabilized aqueous bromine-containing fungicides, but the need for a further reduction in the amount of bromide present in these fungicides is required. Still remains. According to the invention, these further reductions have been made possible. Further, for the present invention, at least 100,000 ppm (weight / weight) that today are free or essentially free of bromide, as well as free or essentially free of bromide, since its inception. ), And preferably having an active bromine content in the range of 120,000 to 180,000 ppm (weight / weight). Thus, the potential for exposure to bromide is reduced during all stages of production, processing, storage, transportation and use of these compositions. To the best of our knowledge, it was not possible to achieve such a result before the present invention. In addition, the treated water generally has a weight / weight amount in the range of 0.5 to 20 ppm in an aqueous medium which is treated for fungicidal and / or biofilm control. Bromine (B2And preferably in the range of 4 to 10 ppm of bromine (B2Is usually sufficient, the addition of a germicidally effective amount of active bromine thereto results in substantial dilution of the water treated according to the invention. This in turn means that very little, if any, bromide present in the concentrated aqueous solution of the present invention will be present in the water being treated while achieving the microbiological control for which the composition is used. , Which means that it is sharply reduced in units of several dimensions.
[0034]
The analytical test method used to determine the concentration of bromide (if present) in the compositions of the present invention is an ion chromatography method using UV detection. The equipment required to carry out the method is as follows.
a) Ion chromatography with UV detector and automatic sampler-Dionex DX-500 or similar,
b) Data Acquisition and Analysis Device-VAX MULTICHROM or similar chromatography data acquisition and processing system;
c) Ion chromatography column-Dionex IonPac AG9-HC protection column (p / n051791) in series with Dionex IonPac AS9-HC column (p / n051791);
d) Mespipet-any standard type of appropriate volume,
e) Automatic sampling vial-for 1 mL with lid,
f) volumetric flask-100 mL,
g) Syringe-5cc plastic syringe,
h) Pretreatment cartridge-OnGuard-H from Dionex (p / n039596).
[0035]
The chemicals required for use in this method are:
a) water-deionized water having a resistivity of 17.8 megohm-cm or more;
b) Sodium carbonate-"Baker Analyzed(R)"Reagent grade or similar,
c) Sodium bromide-"Baker Analyzed(R)"Reagent grade or similar.
[0036]
The conditions used for ion chromatography are as follows.
Eluent: 4.5 mmol (mM) sodium carbonate,
Flow rate: 1.0 mL / min,
Injection volume: 50 microliter (μL),
Range of detector: UV at 210 nanometers (nm).
[0037]
The eluent is prepared by dissolving 0.4770 grams of sodium carbonate in one liter of deionized water. These are mixed well and the solution is filtered through a 0.2 IC compatible filter to degas the solution. A concentrated bromide standard solution is prepared by weighing 0.1180 grams ± 0.001 grams of sodium bromide in a 100-mL volumetric flask and diluting to volume with deionized water. This produces a solution containing 1,000 micrograms of bromide per milliliter. The concentrated bromide solution must be refreshed at least weekly. The bromide working standard solution is prepared by pipetting 100-milliliter of the concentrated bromide standard solution into a 100-mL volumetric flask and filling the flask to volume with deionized water. Thorough mixing of the solution produces a standard concentration of 1.0 microgram of bromide in 1 milliliter.
[0038]
The detailed method used to perform the analysis of the aqueous solution of the invention involves the following steps.
a) Weigh 0.25 grams of sample solution into a 100-mL volumetric flask. Fill to volume with deionized water and mix well.
b) Flush the OnGuard cartridge with 2-mL deionized water.
c) Fill a 5-mL sample into a syringe attached to an OnGuard cartridge and pass at a flow rate of 2 milliliters per minute, discarding the first 3 milliliters. Collect in 1-mL automated sampling vials and cap for analysis.
d) Double the injectate and analyze the sample using the conditions of the ion chromatography instrument given above.
[0039]
The calculations involved in the method are as follows.
a) Criteria for setting the scale: For bromide, calculate the reaction coefficient as follows: R = A / C [where R is the reaction coefficient and A is the average area number (two times) And C is the concentration of micrograms per milliliter (μG / mL)].
b) Sample, bromide ppm = A (R x W), where A is the average area of the sample peak (two injections), R is the reaction coefficient, and W is the weight of the sample in grams. is there].
[0040]
The process of the present invention is a continuous process, involving a continuous feed to the mixing device. In addition, some embodiments of the present invention provide for the continuous formation of bromine chloride, or the continuous contact of bromine and chlorine to form bromine chloride, or another amount of a solution of at least one other such bromine chloride. While forming in such a vessel, it involves a continuous alternating withdrawal of an aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid from at least one reaction vessel. In these embodiments, the term "continuous" or "continuously" does not mean to exclude interrupted supplies or withdrawals. In general, if such interruptions occur, they are short-lived, do not substantially affect the steady-state operation of the overall process, and produce a significant amount of off-specific enrichment. In such a way that no product solution is produced. An example of such a slight, non-detrimental interruption is the operation whose operation is to be carried out from at least one reaction vessel mentioned above as part of a "continuous" feed and another such reaction vessel. This may occur when switching the flow of the aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid to the vessel. Unless such a switching operation disrupts the operation or results in the formation of a significant amount of off-specified concentrated product solution, such interruptions are acceptable and within the spirit of the term "continuous". is there. As used herein, the term "continuous" does not permit interruption, i.e., in any step or process, where both continuous and discontinuous (e.g., "intermittent") processing are explicitly mentioned. Has an exception. One example of this exception is the manner in which the product is continuously withdrawn from the above-mentioned container with a mechanical stirrer. These "continuous" drawers are, in another aspect explicitly mentioned herein, because the withdrawal of the same product from the same container is specifically described as being "intermittent". Not interrupted. Thus, both alternations (continuous and discontinuous) are explicitly mentioned herein.
[0041]
Reference is now made to FIG. 1 of the drawings, which is largely self-explanatory.
[0042]
In the plant flow diagram depicted in the scheme in FIG. 1, separate equimolar or near equimolar streams of bromine and chlorine are fed, preferably continuously, into a stirred jacketed reactor 10. . The contents of reaction vessel 10 are specifically maintained at a temperature in the range of -30C to 30C such that bromine chloride is preferably produced continuously. The bromine chloride is continuously conveyed into the mixing device 20. A 15-25% by weight aqueous solution of sulfamic acid, sodium hydroxide and water are simultaneously charged into either the jacketed reaction vessel 30 or the jacketed reaction vessel 40, and the resulting mixture is stirred and stirred. Maintain at 5050 ° C. Proportionally mixing the sulfamic acid and sodium hydroxide produces an aqueous sodium sulfamate solution having a pH preferably in the range of 13.0 to 14.0 in the reaction vessel. At that time, the unused reaction vessels 30 or 40 for preparing these aqueous sodium sulfamate solutions contain therein the same aqueous solution previously produced in a similar manner. Such a stream of sodium sulfamate aqueous solution is continuously withdrawn from the reaction vessel 30 or 40 (as the case may be) containing the previously prepared solution, and this stream is continuously fed into the mixing device 20. Is done. The interaction between bromine chloride and the sodium sulfamate solution tends to be exothermic. Therefore, it is desirable to cool the mixture while it is being formed, especially in large facilities. The effluent from the mixing device 20 is a thickened, stable aqueous sterile preparation. This product solution is transferred from the mixing device 20 to a storage tank 50 or equivalent container such as a diesel or tank truck. If the mixing device 20 is a static mixer, the effluent from the static mixer is continuously transferred to the storage tank 50. On the other hand, the mixing device 20 is for example a vessel with a mechanical stirrer, and the vessel is drained intermittently so that its contents oscillate between the high and low contents of the product solution. In such a case, the transportation of the product solution from the mixing device 20 to the storage tank 50 is intermittent. Electrically operated so that a continuous, alternating flow of the aqueous sodium sulfamate solution from one of the reaction vessels 30 and 40 and then the other to the mixing device 20 can be maintained continuously. Means such as associated electronics for sensing and transmitting when one valve is closed and one valve closed while the other is open (not shown) are included.
[0043]
(1) a 15-25% by weight aqueous solution of (1) sulfamic acid, (2) sodium hydroxide, and (3) alternately reciprocating between one of the reaction vessels 30 and 40 while the other reaction vessel is drained. 1.) Instead of the separate feeds of water represented in FIG. 1, separate streams of aqueous sodium hydroxide solution and a preformed aqueous slurry of sulfamic acid can be alternately fed to these reaction vessels. it can. It can be expected that other variations and details on the plant flow diagram and / or method of operation according to the illustrated scheme will now be readily apparent to one of ordinary skill in the art.
Automatic process flow controller
In the practice of the present invention, various process aspects are implemented by the automatic process flow control device described below. An exemplary flow diagram with such an automatic process flow controller is shown by the schemes in FIGS. Both of these flow diagrams use similar methods to simultaneously supply bromine, chlorine and sodium sulfamate. The difference between the two figures is that FIG. 2 requires two containers. The first vessel is used to neutralize sulfamic acid to sodium sulfamate. The second vessel is used as a supply tank for continuously supplying sodium sulfamate to the remaining steps. The flow diagram of FIG. 3 is a "1-pot" process that uses a single reaction vessel to continuously neutralize sulfamic acid and supply sodium sulfamate to the remaining steps.
[0044]
The following process description with respect to FIGS. 2 and 3 uses feedback process control logic. Descriptions of specific device elements are provided herein to help better understand how the logic steps work.
[0045]
The feedback control loop (for flow control) has three components: (1) a sensor device for measuring the flow, (2) a control valve for changing the flow, and (3) for maintaining the desired flow. A flow control device for instructing the control valve to open or close as required.
[0046]
The Micro Motion Coriolis mass flow meter has been used in past processes with the indicated flow rate accuracy and is described in the process description below. These devices are available from Micro Motion, Inc. USA, 7070 Winchester Circle, Boulder CO 80301. These specific instruments use the Coriolis method to provide a direct mass flow indication (for volumetric flow indications that must be converted to mass units and corrected for temperature fluctuations) and further controlled by a control system. A flow signaling device used to provide a feedback flow signal to a computer of the same. The size specification of the mass meter depends on the desired flow rate, density / viscosity characteristics of the flowing liquid, and the magnitude of the pressure drop inherent in the associated piping.
[0047]
Specific automatic control valves are pneumatically operated to raise / lower the stem in the valve body. A precisely machined, uniquely contoured "trim" is attached to the stem and resides in the flow path in the valve body. The trim serves to vary the size of the flow orifice as the stem moves up and down. The size of the trim is defined to provide a specific flow range for a constant pressure drop over the valve. The pneumatic activation signal specifically converts an electrical signal from the controller (typically measured in milliamps in the 4-20 mA range) to a corresponding pneumatic signal (typically measured in gauge pressure in the 3-15 psig range). Provided by the I / P device used for Barometric pressure is supplied to the I / P device, which in turn provides the correct pressure to operate the valve. The I / P device is typically tuned to the 0-100% scale of the 4-20 mA electrical signal to accommodate the 3-15 psig barometric pressure signal at the 0-100% scale of the desired flow range (ie, 4 mA = 3 psig = 0). Flow, 20 mA = 15 psig = 100% flow). Illustrations of I / P devices have been omitted from the proposed flow diagram as they are generally assumed to be necessary. The specific valve sizing will depend on the choice of the desired pressure drop over the valve, pipe size and trim to provide the desired flow range. Control valves for 1/2 "to 1" diameter process lines are specifically described by Badger Meter, Inc. Industrial Division, 6116 East 15th St. , Tulsa, OK 74158.
[0048]
The controller is the heart of the control loop and is typically an electrical "black box" in the control system computer software. Most controllers are of one of three types, proportional (P), proportional integral (PI) or proportional integral derivative (PID). The name reflects what type of response action is taken to adjust the control signal. A detailed description of each type is not provided herein. Most flow control loops use a PI controller due to the nature of the flow measurement and the immediate response of the control valve.
[0049]
The overall feedback control loop works as follows.
The desired flow value (set point) is input to the controller. A sensor device measures the current flow (measured variable) and returns the current flow value to the controller. The controller calculates the error between the measured variable and the desired set point value. Next, the controller sends signals to the I / P and the control valve to control the position of the control valve for either increased or decreased flow to minimize the error between the actual and desired flow values. (Variables manipulated). The determination of how quickly or how much to change the position of the control valve depends on the tuning parameters supplied to the controller for the proportional-integral response. The control loop is "tuned" by changing these parameters to achieve an optimal response (minimization of error) to process malfunctions or set point changes.
[0050]
The steps of FIGS. 2 and 3 use a nested cascade ratio flow controller to continuously produce a concentrated liquid disinfectant composition. Cascade ratio controllers use a feedback control loop. For this type of control, the flow of the primary material is controlled at the desired flow set point. A flow transmitter that provides a feedback response to a controller, commonly referred to as a master controller, also issues a flow signal to a ratio controller. This signal is the set point of the flow control of the second substance stream, and hence the term cascade. This controller, commonly referred to as a slave controller, provides a signal to a control valve that controls the flow rate of the second substance stream. The flow element of the second stream measures the flow and returns a signal to the ratio flow controller. The secondary controller calculates the error between the measured flow value and the remotely supplied set point. Next, the secondary controller provides a signal to change the second control valve to maintain the secondary flow as a ratio of the primary flow.
[0051]
The flow controllers are typically included as individual building blocks within the operating software of the process control computer system. A specific control system is a Foxboro I / A distributed control system (Distributed Control System (DCS)).
[0052]
This will now be described specifically with reference to FIG. This figure illustrates a flow control system using sodium hydroxide where the alkali metal sulfamate formed is sodium sulfamate. However, the system is applicable to the use of other alkali metal sulfamate salts formed using water soluble bases other than sodium hydroxide. The basis of the control of the process of FIG. 2 is a nested cascade ratio flow control system used to simultaneously control the chlorine flow to the desired bromine flow set ratio. The combined total bromine / chlorine flow rate is then used to simultaneously control the flow rate of sodium sulfamate at the desired ratio of bromine / chlorine flow rate.
[0053]
One of the vessels shown is used to neutralize sulfamic acid to form sodium sulfamate. The desired water fill is added to these containers. The solid sulfamic acid is filled from individual bags or supersacks into the same container with stirring to form an aqueous sulfamic acid slurry. A 25% aqueous solution of caustic (NaOH) is fed to the sulfamic acid solution to form an aqueous sodium sulfamate solution. Next, the sodium sulfamate solution is moved by pump pressure to a second illustrated container with a pump in the circulation loop. The feed stream from the circulation loop is used to supply sodium sulfamate to the remaining continuous part of the process.
[0054]
Liquid bromine is continuously supplied from a pressurized bromine supply container. Bromine (primary stream) flows through a Micro Motion mass flow meter and then through an automatic control valve. The desired bromine flow is input as a set point to a bromine flow controller (master controller). The flow controller then signals the bromine control valve to change the flow to maintain the desired flow. A one-way check valve will be installed downstream of the bromine control valve to prevent backflow into the bromine supply line.
[0055]
Liquid chlorine is continuously supplied from a bulk supply vessel, augmented by the vapor pressure of the tank or by the nitrogen pressure. Chlorine (secondary flow) flows through a Micro Motion mass flow meter and then through an automatic control valve. The flow signal from the primary bromine mass flow meter / transmitter is sent to the chlorine ratio flow controller as a remote set point. Next, the chlorine ratio flow controller sends a signal to the chlorine control valve to change the chlorine flow as the bromine flow ratio. Install a one-way check valve downstream of the chlorine control valve to prevent backflow into the chlorine supply line.
[0056]
The bromine and chlorine lines are generally available from Koch Engineering Company, Inc. , P. O. Supplied together in a multi-element static mixer, available from Box 8127, Sichita, KS 67208. Static mixers work with minimal linear space and provide dynamic in-line mixing with no moving parts.
[0057]
The flow signals from both the bromine and chlorine mass flow meters / transmitters are output to a computer control system and integrated to obtain the overall flow of both streams. The overall flow value is then sent to a second ratio flow controller as a remote set point for the sodium sulfamate flow. A stream of sodium sulfamate is supplied onto the second illustrated vessel from pump pressure from a pump on the circulation loop. This stream flows through a Micro Motion mass flow meter and then through an automatic control valve. The flow signal from the sodium sulfamate mass flow meter / transmitter is sent to the ratio controller, which signals the control valve to change the sodium sulfamate flow as a combined bromine / chlorine flow ratio. Install a one-way check valve downstream of the sodium sulfamate control valve to prevent backflow of sodium sulfamate into the supply line.
[0058]
The sodium sulfamate stream and combined bromine / chlorine stream exiting the first static mixer are fed together into a second multi-element static mixer. The stream leaving the static mixer is the desired thickened liquid disinfectant composition, which is sent to a bulk product storage tank.
[0059]
An advantage of the flow system of the process of FIG. 2 is that the preparation of the sodium sulfamate solution can be performed outside the continuous part of the process. Large volumes of the solution can be prepared in advance and transferred to a sodium sulfamate feed vessel as needed to charge the water, mold and sulfamic acid as a normal batch operation. Further, the entire process can be controlled by entering a single set point for the desired bromine flow rate. All other material flow rates are obtained as internal remote set points. It should be noted that the magnitude of the desired flow ratio for the ratio controller is specifically formed within each controller as a set parameter for the set point value entered by the user.
[0060]
Now consider the process flow and control system of FIG. As in the case of FIG. 2, FIG. 3 is described with reference to a flow control system in which the alkali metal sulfamate is sodium sulfamate. However, the system is applicable to the use of any water-soluble alkali metal sulfamate formed using other water-soluble alkali metal bases.
[0061]
The process of FIG. 3 excludes the second container shown in FIG. 2, the container used in FIG. 2 as the sodium sulfamate supply container. The overall system of FIG. 3 includes additional control elements for the single vessel of FIG. 3 to continuously neutralize sulfamic acid and supply sodium sulfamate solution to the process. The continuous mixing process for supplying bromine, chlorine and sodium sulfamate is similar to that in FIG.
[0062]
In the process of FIG. 3, a 25% aqueous solution of caustic is supplied to the illustrated reaction vessel through a Micro Motion mass meter and then through an automatic control valve. The desired flow rate set point for the case body is input to the case body flow control device. The caustic flow controller then signals the control valve to change the caustic flow appropriately to maintain the desired flow. The flow signal from the cascading mass flow meter / transmitter is also sent to the water rate flow controller as a remote set point.
[0063]
Water is supplied to the illustrated reaction vessel through a Micro Motion mass meter and then through an automatic control valve. Next, the water ratio controller sends a signal to the control valve to change the water flow rate as a ratio of the caustic body flow rate.
[0064]
Solid sulfamic acid is filled into the illustrated container at a flow rate consistent with the water / caustic flow rate to provide the required sulfamic / sodium sulfamate concentration in the container. Specifically, a Rotolock valve is installed on the solids filling line to achieve solids supply at a set flow rate. This type of valve is a multi-blade rotary valve connected to a direct current (DC) motor with a flow controller. The speed of the motor is adjusted to provide the desired solids feed flow rate (determined from a separate calibration for speed versus flow rate). The Rotolock system can be further enhanced by installing equipment for automatic feedback control. This is usually accomplished by installing a solids hopper that feeds a Rotlock valve on the weighing cell. For this installation, the desired solids supply flow rate is input into the feed control unit. The controller signals the motor to increase or decrease the speed to achieve the desired flow rate. The solids flow rate is obtained from an internal calculation of the weight lost from the solids hopper over time. If the sulfamic acid filling system was equipped with an instrument for automatic control, the logical extension would be to send a solids flow signal to the case body flow controller as a remote set point for the desired case body flow. That would be. Since this step consists of a neutralization reaction, some residence time is required for complete neutralization to sodium sulfamate. Useful information indicates that neutralization is a mass transfer that is constrained by the feed rate of the caustic and also the cooling capacity of the reaction vessel. This neutralization is slightly exothermic and requires cooling to remove the heat generated. A pump on the circulation loop is one way to provide sufficient residence time if the flow rate of sodium sulfamate required for the remaining steps is not too high.
[0065]
Next, bromine, chlorine and sodium sulfamate are fed as in the process of FIG. Sodium sulfamate is fed continuously by taking the feed stream from a pump on the circulation loop from the illustrated reaction vessel and flowing through a mass flow meter and control valve. The desired flow is obtained from the sum of the total bromine / chlorine feed flows as a remote set point for the ratio flow controller.
[0066]
An advantage to the process of FIG. 3 is the elimination of one process vessel. This exclusion is compensated, at least in part, by the cost of the additional control elements required to supply water, cassia and sulfamic acid.
[0067]
It will now be appreciated and appreciated that the automatic flow control system described herein can be used to advantage in process layouts other than those illustrated in FIGS. An example of such another process layout is illustrated in FIG.
[0068]
The following claims, in accordance with the present specification, may refer to substances, components and / or components in their present forms ("comprising" or "being"), but not to one or more of them. Was first contacted with other substances, components and / or components and was present immediately before being blended or mixed, or, if formed in solution, present if not formed in solution. All possible substances, components or components are meant. When practiced in accordance with the present specification, the substance, component or component may have lost its initial identity due to a chemical reaction or conversion during the process of contacting, blending, mixing, or forming in situ. That is not important.
[0069]
The present invention is subject to significant changes in its implementation. Therefore, the above description is not intended to be limiting and should not be construed as limiting the invention to the specific examples presented above. Rather, what is intended to be covered is set forth in the following claims.
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 2 is a flow chart of a scheme of a plant arrangement suitable for performing the continuous process of the present invention.
FIG. 2
FIG. 3 is a flow diagram of a scheme of a plant arrangement of the present invention that includes an automatic flow control system.
FIG. 3
FIG. 3 is a flow diagram of another plant layout scheme of the present invention that includes an automatic flow control system.

Claims (39)

濃厚化液体殺菌組成物の製造法であって、
A) 少なくとも100,000ppm(重量/重量)の活性臭素含量を有し、並びに、0.93:1を越える(i)塩化臭素及び(ii)スルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液からの窒素対活性臭素の原子比率を有する水性生成物を生成するような割合の(i)及び(ii)を、混合装置中に連続的に供給すること、並びに
B) A)における連続的供給を維持させることができるために十分な流量で、前記生成物を前記混合装置から引き出すこと、
を含んで成る方法。
A method for producing a concentrated liquid sterilizing composition,
A) Nitrogen activity from an aqueous solution of (i) bromine chloride and (ii) an alkali metal salt of sulfamic acid having an active bromine content of at least 100,000 ppm (w / w) and greater than 0.93: 1 Continuously feeding the proportions of (i) and (ii) into the mixing device to produce an aqueous product having an atomic ratio of bromine, and B) maintaining a continuous feed in A). Withdrawing the product from the mixing device at a flow rate sufficient to be able to do so;
A method comprising:
更に、臭素及び塩素から前記塩化臭素を連続的に形成することを含んで成る、請求項1記載の方法。The method of claim 1, further comprising continuously forming said bromine chloride from bromine and chlorine. 前記塩化臭素が、塩化臭素が生成されるように容器中で臭素及び塩素を連続的に接触させ、A)のi)の供給を維持する流量で塩化臭素生成物の流れを前記容器から連続的に引き出すことにより連続的に形成され、そこで前記塩化臭素生成物の流れの少なくとも一部がA)の(i)の塩化臭素の流れを構成する、請求項2記載の方法。The bromine chloride continuously contacts bromine and chlorine in a vessel such that bromine chloride is produced, and a stream of bromine chloride product is continuously discharged from the vessel at a rate that maintains the supply of i) of A). 3. A process according to claim 2, wherein the stream is formed continuously by withdrawing at least a portion of the bromine chloride product stream, wherein at least a portion of the bromine chloride product stream comprises the bromine chloride stream of A) (i). 前記塩化臭素が、連続的に、しかし、少なくとも2個の反応容器の少なくとも1個から、そして次に少なくとも他の1個から交互に、A)の(ii)の前記の流れを維持する流量でスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液を引き出すことにより連続的に形成され、そしてその期間中に、溶液が少なくとも2個の反応容器のうちの前記の少なくとも1個から引き出され、その時に溶液が引き出されていない、少なくとも2個の反応容器の、前記の少なくとも他の1個中にスルファミン酸のアルカリ金属塩の更なる水溶液を形成している、請求項2記載の方法。The bromine chloride is continuously but from at least one of the at least two reaction vessels, and then alternately from at least one other, at a flow rate that maintains the flow of A) (ii). Formed continuously by withdrawing an aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid, during which time the solution is withdrawn from said at least one of the at least two reaction vessels, at which time the solution is withdrawn 3. The method of claim 2, wherein at least two of the at least two reaction vessels form a further aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid in said at least one other. 塩化臭素が生成されるように容器内で臭素及び塩素を連続的に接触させ、そしてA)の(i)の供給を維持する流量で塩化臭素生成物の流れを前記容器から連続的に吸引し(そこで、前記塩化臭素生成物の流れの少なくとも一部がA)の(i)の塩化臭素の流れを構成する)、並びに、連続的にしかし、少なくとも2個の反応容器の少なくとも1個から、そして次に少なくとも他の1個から交互に、A)の(ii)の流れを維持する流量でスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液を引き出すことにより、前記塩化臭素が連続的に形成され、そしてその期間中に、溶液が少なくとも1個の反応容器から引き出され、その時に溶液が引き出されていない反応容器の少なくとも他の1個中にスルファミン酸のアルカリ金属塩の更なる水溶液を形成している、請求項2記載の方法。Bromine and chlorine are continuously contacted in a vessel such that bromine chloride is produced, and a stream of bromine chloride product is continuously drawn from the vessel at a flow rate that maintains the supply of (i) of A). (Wherein at least a part of the bromine chloride product stream comprises the bromine chloride stream of (i) of A), and continuously but from at least one of the at least two reaction vessels, The bromine chloride is then formed continuously by drawing an aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid, at a flow rate that maintains the flow of (ii) in A), and then alternately from at least one other, and the bromine chloride is formed continuously. During the period, the solution is withdrawn from at least one reaction vessel, at which time a further aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid is formed in at least one other of the reaction vessels from which the solution has not been withdrawn. And which method of claim 2, wherein. A)の(ii)がスルファミン酸のナトリウム塩の水溶液であり、そして前記原子比率が少なくとも1:1である、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。The method according to any of the preceding claims, wherein (ii) of A) is an aqueous solution of the sodium salt of sulfamic acid and the atomic ratio is at least 1: 1. 前記活性臭素含量が120,000ppm(重量/重量)〜180,000ppm(重量/重量)の範囲内にあり、そして前記原子比率が1.0:1〜1.4:1の範囲内にある、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。The active bromine content is in the range of 120,000 ppm (weight / weight) to 180,000 ppm (weight / weight), and the atomic ratio is in the range of 1.0: 1 to 1.4: 1; The method according to claim 1. 前記混合装置が静的ミキサーを含んで成る、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。The method according to any of the preceding claims, wherein the mixing device comprises a static mixer. 前記混合装置が機械的撹拌機の付いた容器を含んで成る、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。The method according to any of the preceding claims, wherein the mixing device comprises a container with a mechanical stirrer. 前記生成物が前記容器から間欠的に引き出される、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。The method according to any of the preceding claims, wherein the product is withdrawn from the container intermittently. 前記生成物が前記容器から連続的に引き出される、請求項1〜5のいずれかに記載の方法。The method according to any of the preceding claims, wherein the product is continuously withdrawn from the vessel. 前記混合装置が静的ミキサーを含んで成り、そしてスルファミン酸のアルカリ金属塩の前記の更なる水溶液がアルカリ金属の塩基、スルファミン酸及び水から形成される、請求項4もしくは5に記載の方法。The method according to claim 4 or 5, wherein the mixing device comprises a static mixer and the further aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid is formed from an alkali metal base, sulfamic acid and water. 前記混合装置が静的ミキサーを含んで成り、スルファミン酸のアルカリ金属塩の前記水溶液がスルファミン酸ナトリウム水溶液であり、そしてスルファミン酸のアルカリ金属塩の前記の更なる水溶液が水溶性のナトリウム塩基、スルファミン酸及び水から形成される、請求項4もしくは5に記載の方法。The mixing device comprises a static mixer, the aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid is an aqueous solution of sodium sulfamate, and the further aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid is a water-soluble sodium base, sulfamine. The method according to claim 4 or 5, wherein the method is formed from an acid and water. 前記ナトリウム塩基が水酸化ナトリウム水溶液であり、そしてスルファミン酸ナトリウムが(i)水酸化ナトリウム水溶液、及び(ii)水中のスルファミン酸のスラリー、もしくは(iii)スルファミン酸及び水の別々の充填物、もしくは(iv)(ii)及び(iii)の双方、を反応容器に充填することにより水溶液として形成される、請求項13記載の方法。The sodium base is an aqueous sodium hydroxide solution and the sodium sulfamate is (i) an aqueous sodium hydroxide solution, and (ii) a slurry of sulfamic acid in water, or (iii) a separate charge of sulfamic acid and water; or 14. The method of claim 13, wherein (iv) both (ii) and (iii) are formed as an aqueous solution by charging a reaction vessel. 濃厚化液体殺菌組成物の生成法であって、
a) 流れが塩化臭素を形成するように連続的に比例混合される自動供給流量制御下で前記流れを維持することにより、臭素及び塩素の別々の供給の流れから塩化臭素を連続的に形成すること、
b) 供給物の流れが、少なくとも100,000ppm(重量/重量)の活性臭素含量、少なくとも7のpH、並びに0.93:1を越える、(i)及び(ii)からの窒素対活性臭素の原子比率をもつ水性生成物を生成する量で連続的に比例混合される自動供給流量制御下で、(i)a)で形成された塩化臭素及び(ii)スルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液の別々の供給の流れを混合装置中に連続的に供給することにより、少なくとも100,000ppm(重量/重量)の活性臭素含量、少なくとも7のpH、及び0.93:1を越える窒素対活性臭素の原子比率、をもつ水性生成物を連続的に形成すること、並びに
c) a)及びb)において連続的供給を維持させることができるのに十分な流量で前記混合装置から前記水性生成物を引き出すこと、
を含んで成る方法。
A method for producing a concentrated liquid sterilizing composition, comprising:
a) Continuously forming bromine chloride from separate feed streams of bromine and chlorine by maintaining said stream under automatic feed flow control where the stream is continuously proportionedly mixed to form bromine chloride. thing,
b) The feed stream has an active bromine content of at least 100,000 ppm (w / w), a pH of at least 7, and a nitrogen to active bromine from (i) and (ii) above 0.93: 1. Under automatic feed flow control, which is continuously proportionally mixed in an amount to produce an aqueous product having an atomic ratio, (i) the aqueous solution of bromine chloride formed in a) and (ii) the alkali metal salt of sulfamic acid By continuously feeding separate feed streams into the mixing device, an active bromine content of at least 100,000 ppm (w / w), a pH of at least 7, and a nitrogen to active bromine over 0.93: 1 The aqueous product having an atomic ratio, and c) the aqueous product from the mixing device at a flow rate sufficient to maintain a continuous feed in a) and b). Be drawn Narubutsu,
A method comprising:
a)及びb)における前記自動供給流量制御装置が入れ子型カスケードの比率流量制御下にある、請求項15記載の方法。16. The method of claim 15, wherein the automatic feed flow control devices in a) and b) are under nested cascade ratio flow control. b)で形成されている水性生成物の温度が約50℃を越えないように制御されている、請求項15記載の方法。16. The method of claim 15, wherein the temperature of the aqueous product formed in b) is controlled so as not to exceed about 50C. 前記温度が約30℃に維持されている、請求項17記載の方法。18. The method of claim 17, wherein said temperature is maintained at about 30 <0> C. 前記温度制御が、流出液からの過剰な熱を除去するために混合装置からの流出液を近位に配置された熱交換機に通すことにより達成される、請求項17もしくは18記載の方法。19. The method of claim 17 or 18, wherein the temperature control is achieved by passing the effluent from the mixing device through a proximally located heat exchanger to remove excess heat from the effluent. 前記温度制御が、アルカリ金属スルファミン酸塩水溶液が前記混合装置に到達する前に、それを前以て冷却することにより達成される、請求項17もしくは18記載の方法。19. The method according to claim 17 or 18, wherein the temperature control is achieved by pre-cooling the aqueous alkali metal sulfamate solution before it reaches the mixing device. b)の(ii)がスルファミン酸のナトリウム塩水溶液であり、前記原子比率が少なくとも1:1である、請求項15記載の方法。16. The method of claim 15, wherein (ii) of b) is an aqueous solution of a sodium salt of sulfamic acid, wherein said atomic ratio is at least 1: 1. 前記活性臭素含量が120,000ppm(重量/重量)〜180,000ppm(重量/重量)の範囲内にあり、前記原子比率が1.0:1〜1.4:1の範囲内にある、請求項21記載の方法。The active bromine content is in the range of 120,000 ppm (weight / weight) to 180,000 ppm (weight / weight), and the atomic ratio is in the range of 1.0: 1 to 1.4: 1. Item 22. The method according to Item 21. a)及びb)における自動供給流量制御装置が入れ子型カスケード比率流量制御下にあり、b)で形成されている水性生成物の温度が約50℃を越えないように制御され、そして前記混合装置が静的ミキサーを含んで成る、請求項221もしくは22記載の方法。the automatic feed flow control device in a) and b) is under nested cascade ratio flow control, the temperature of the aqueous product formed in b) is controlled not to exceed about 50 ° C., and the mixing device 23. The method of claim 221, wherein said comprises a static mixer. a)及びb)における前記の自動供給流量制御装置が入れ子型カスケード比率流量制御下にあり、b)で形成されている水性生成物の温度が約50℃を越えないように制御されており、そして前記混合装置が機械的撹拌機の付いた容器を含んで成る、請求項21もしくは22記載の方法。said automatic feed flow control device in a) and b) is under nested cascade ratio flow control and the temperature of the aqueous product formed in b) is controlled not to exceed about 50 ° C; 23. A method according to claim 21 or claim 22, wherein the mixing device comprises a container with a mechanical stirrer. 少なくとも、b)の(ii)の連続的供給を維持するのに十分な量のスルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液を生成することを更に含んで成る、請求項15記載の方法。16. The method of claim 15, further comprising producing at least an aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid in an amount sufficient to maintain a continuous supply of b) (ii). 連続的にしかし、少なくとも2個の反応容器の少なくとも1個から、そして次に少なくとも他の1個から交互に、b)の(ii)の連続的供給物を維持する流量でスルファミン酸のアルカリ金属塩水溶液を引き出すことを更に含んで成り、そして少なくともその期間の一部の間に、少なくとも2個のこれらの反応容器のうちの少なくとも1個から溶液が引き出され、その時に溶液が引き出されていないこれらの反応容器の、少なくとも1個の他方の中にスルファミン酸のアルカリ金属塩の更なる水溶液を形成している、請求項15記載の方法。B) continuously, but alternately from at least one of the at least two reaction vessels, and then at least from the other one, at a flow rate which maintains the continuous feed of b) (ii) Withdrawing the aqueous salt solution and withdrawing the solution from at least one of the at least two of these reaction vessels during at least a portion of the period, at which time the solution is not withdrawn 16. The process according to claim 15, wherein a further aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid is formed in at least one other of the reaction vessels. b)の(ii)がスルファミン酸のナトリウム塩の水溶液であり、前記原子比率が少なくとも1:1である、請求項26記載の方法。27. The method of claim 26, wherein (ii) of b) is an aqueous solution of a sodium salt of sulfamic acid, wherein the atomic ratio is at least 1: 1. 前記活性臭素含量が120,000ppm(重量/重量)〜180,000ppm(重量/重量)の範囲内にあり、前記原子比率が1.0:1〜1.4:1の範囲内にある、請求項27記載の方法。The active bromine content is in the range of 120,000 ppm (weight / weight) to 180,000 ppm (weight / weight), and the atomic ratio is in the range of 1.0: 1 to 1.4: 1. Item 28. The method according to Item 27. a)及びb)における自動供給流量制御装置が入れ子型カスケードの比率流量制御下にあり、b)で形成されている水性生成物の温度が約50℃を越えないように制御されており、そして前記混合装置が静的ミキサーを含んで成る、請求項27もしくは28記載の方法。the automatic feed flow controllers in a) and b) are under nested cascade ratio flow control, the temperature of the aqueous product formed in b) is controlled not to exceed about 50 ° C., and 29. The method of claim 27 or claim 28, wherein the mixing device comprises a static mixer. a)及びb)における前記自動供給流量制御装置が入れ子型カスケードの比率流量制御下にあり、b)で形成されている水性生成物の温度が約50℃を越えないように制御されており、そして前記混合装置が機械的撹拌機の付いた容器を含んで成る、請求項27もしくは28記載の方法。the automatic feed flow control device in a) and b) is under nested cascade ratio flow control and the temperature of the aqueous product formed in b) is controlled so as not to exceed about 50 ° C; 29. The method according to claim 27 or 28, wherein the mixing device comprises a container with a mechanical stirrer. スルファミン酸のアルカリ金属塩の循環インベントリーから、スルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液を連続的に引き出すこと(ここで、引き出しはb)の(ii)の連続的流れを維持する流量においてである)、及び、スルファミン酸のアルカリ金属塩の水溶液が、これらの循環インベントリーを少なくとも維持するのに十分な量で少なくとも定期的に生成される、反応容器からのスルファミン酸のアルカリ金属塩のそのような水溶液の供給物から、循環インベントリーを連続的に補充すること、を更に含んで成る、請求項15記載の方法。Continuously withdrawing an aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid from the circulating inventory of the alkali metal salt of sulfamic acid (where the withdrawal is at a flow rate that maintains the continuous flow of (ii) of b); And the aqueous solution of the alkali metal salt of sulfamic acid from the reaction vessel is produced, at least periodically, in an amount sufficient to at least maintain their circulating inventory. 17. The method of claim 15, further comprising continuously replenishing a circulating inventory from the feed. b)の(ii)がスルファミン酸のナトリウム塩の水溶液であり、前記の原子比率が少なくとも1:1である、請求項31記載の方法。32. The method of claim 31, wherein (ii) of b) is an aqueous solution of a sodium salt of sulfamic acid, wherein said atomic ratio is at least 1: 1. 前記活性臭素含量が120,000ppm(重量/重量)〜180,000ppm(重量/重量)の範囲内にあり、前記原子比率が1.0:1〜1.4:1の範囲内にある、請求項32記載の方法。The active bromine content is in the range of 120,000 ppm (weight / weight) to 180,000 ppm (weight / weight), and the atomic ratio is in the range of 1.0: 1 to 1.4: 1. Item 33. The method according to Item 32. a)及びb)における前記自動供給流量制御装置が入れ子型カスケードの比率流量制御下にあり、b)で形成されている水性生成物の温度が約50℃を越えないように制御されており、そして前記混合装置が静的ミキサーを含んで成る、請求項32もしくは33記載の方法。the automatic feed flow control device in a) and b) is under nested cascade ratio flow control and the temperature of the aqueous product formed in b) is controlled so as not to exceed about 50 ° C; 34. The method of claim 32 or claim 33, wherein said mixing device comprises a static mixer. a)及びb)における前記自動供給流量制御装置が入れ子型カスケードの比率流量制御下にあり、b)で形成される水性生成物の温度が約50℃を越えないように制御されており、そして前記混合装置が機械的撹拌機の付いた容器を含んで成る、請求項32もしくは33記載の方法。the automatic feed flow control device in a) and b) is under nested cascade ratio flow control, the temperature of the aqueous product formed in b) is controlled not to exceed about 50 ° C., and 34. The method of claim 32 or claim 33, wherein the mixing device comprises a container with a mechanical stirrer. スルファミン酸のアルカリ金属塩の前記水溶液が水溶性のナトリウム塩基、スルファミン酸及び水から形成される、請求項25の方法。26. The method of claim 25, wherein said aqueous solution of an alkali metal salt of sulfamic acid is formed from a water-soluble sodium base, sulfamic acid and water. 前記pHが13.0〜13.7の範囲内にある、請求項15の方法。16. The method of claim 15, wherein said pH is in the range of 13.0 to 13.7. 前記pHが13.0〜13.7の範囲内にある、請求項23の方法。24. The method of claim 23, wherein said pH is in the range of 13.0 to 13.7. 前記pHが13.0〜13.7の範囲内にある、請求項24の方法。25. The method of claim 24, wherein said pH is in the range of 13.0 to 13.7.
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