JP3997155B2

JP3997155B2 - カルボン酸塩の製造方法

Info

Publication number: JP3997155B2
Application number: JP2002536031A
Authority: JP
Inventors: ピーターソン，ロジャー，イー．; キャナン，テランス，エム．; リサ，ルドルフ，アーネスト
Original assignee: BASF Corp
Current assignee: BASF Corp
Priority date: 2000-10-19
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2007-10-24
Anticipated expiration: 2021-10-17
Also published as: CZ304831B6; CA2425567C; EA008139B1; IL155077A0; EP1328499B1; ES2345925T3; US6410783B1; MX234582B; CN1469857A; MXPA03002533A; SK287868B6; SK4802003A3; BR0114684B1; DK1328499T3; WO2002032845A3; WO2002032845A2; HUP0302489A2; AU1595702A; JP2004511536A; CA2425567A1

Description

【０００１】
本発明は、乾燥カルボン酸塩粒子の製造方法、特に、アルカリ金属含有アルカリ性化合物またはアンモニウム含有アルカリ性化合物を用いてカルボン酸を中和し安全で有用な除草性カルボン酸塩を製造する方法に関する。
【０００２】
安息香酸、フェノキシカルボン酸、ピリジンカルボン酸、およびキノリンカルボン酸のようなカルボン酸は、種々の作物において雑草の成長を防除するのに有用であることが見いだされている。特に、これらのカルボン酸は、成長調節除草剤として分類され、作物において雑草の成長を防止する際に合成オーキシンとして作用する。一般的には、農業上許容される担体、界面活性剤、および雑草の成長を防除する他の添加剤と共に、除草上有効な量のこれらのカルボン酸除草剤が雑草の生育場所に適用される。
【０００３】
カルボン酸除草剤は一般に水に不溶であるので、雑草位置に適用するために伝統的にはカルボン酸はそのエステル形態または塩形態に変換される。これらの形態であれば、カルボン酸を濃厚溶液として輸送し、次に、希釈して実際の使用に供することができる。たとえば、カルボン酸エステルは、一般的には、石油留出物ベースの乳化可能な濃厚物として提供され、カルボン酸塩は、典型的には、水性の濃厚物として提供される。それらはいずれも、水で希釈されて実際の使用に供される。
【０００４】
カルボン酸塩は、これらの除草剤に好ましい形態になっている。特に、アンモニウム塩およびアルカリ金属塩が、広葉雑草の成長を防除するために一般に使用されている。これらのカルボン酸塩を液状濃厚物として提供するほかに、これらのカルボン酸塩を顆粒形態で提供することもできる。
【０００５】
顆粒状カルボン酸塩の従来の調製方法では、カルボン酸水溶液とアルカリ金属含有アルカリ性溶液またはアンモニウム含有アルカリ性溶液とを混合し反応させてカルボン酸塩と水とを生成させる。次に、カルボン酸塩を乾燥させて液状濃厚物または顆粒の除草剤を生成する。
【０００６】
この従来の方法の問題点の1つは、コストである。特に、カルボン酸塩をその生成後に乾燥させるために、塩を加熱しなければならない。溶液の形成に使用されかつカルボン酸塩の形成時に生成する水の体積が原因で、カルボン酸塩溶液を乾燥させて液状濃縮物または顆粒の除草剤を形成するために必要な熱エネルギー量の提供には費用がかかる。
【０００７】
さらに、カルボン酸塩溶液を乾燥させるために使用される従来の乾燥機に関連した厄介な問題を生じる可能性もある。たとえば、これらの溶液を乾燥させるために一般に噴霧乾燥機が使用されるが、供給原料の効果的な噴霧を可能にすべく溶液に添加する必要のある水の量を増大しなければならないことが多い。さらに、多くの場合、追加の水が必要になるので、経済的に物質を乾燥させるのに必要な入口ガス温度が、物質の安全な操作温度を超える可能性もある。その結果として、生成物の発火または爆発の危険を回避するように乾燥機を操作しなければならない。費用はかかるが不活性雰囲気下でより高い所望の温度にて噴霧乾燥機を操作するか、または実質的に生産速度は低下するが低い安全な温度で噴霧乾燥機を操作するかのいずれかである。
【０００８】
カルボン酸塩の製造に関する他の問題点は、カルボン酸塩溶液のpHである。カルボン酸塩溶液および得られたカルボン酸塩のpHを制御するために種々の方法が利用されてきた。特に、得られたカルボン酸塩は一般的には後で水に溶解して、その最終的使用に供するので、水に溶解させたときに望ましいpHを生じる塩であることが重要である。
【０００９】
カルボン酸塩溶液のpHを制御する一方法では、カルボン酸塩を乾燥させる前に必要に応じて溶液を中和する。たとえば、カルボン酸溶液にしたときに所望のpHが得られるようにアルカリ性化合物のような緩衝剤がカルボン酸塩と組み合わされてきた。米国特許第5,266,553号には、カルボン酸とアルカリ性化合物とからカルボン酸塩を形成し、次に、カルボン酸塩を第2のアルカリ性緩衝化合物と反応させて増大された水溶性を有するカルボン酸塩を生成させることにより、カルボン酸塩を製造する方法が記載されている。
【００１０】
塩のpHを制御する他の方法では、異なるバッチのカルボン酸塩を調製し、バッチを混合して所望のpHを提供する。しかしながら、特に塩が粘着性である場合、塩を乾燥処理してばらつきのない生成物を製造するのは困難である。
【００１１】
緩衝剤の使用および塩バッチのブレンドは、顆粒状カルボン酸塩除草剤を製造する効率的な方法ではない。したがって、乾燥カルボン酸塩をばらつきなく製造する方法を提供することが当技術分野で必要とされている。
【００１２】
本発明は、乾燥カルボン酸塩をばらつきなく製造する方法を提供する。本発明の方法によりこれらの塩を製造する場合、カルボン酸は実質的に完全に中和される。その結果として、本発明に係るカルボン酸塩は、所望のpHを得るためにブレンドしたり緩衝剤を使用したりする必要がない。このため、本発明に従って製造されたカルボン酸塩は、ただちにパッケージングして輸送し使用に供することができる。さらにまた、本発明に係るカルボン酸塩は、その形成時の加熱コストが低減されるため、より低コストで製造することができる。
【００１３】
本発明の利点は、溶融カルボン酸と溶液状態のアルカリ金属含有アルカリ性化合物またはアンモニウム含有アルカリ性化合物とを混合機に供給してカルボン酸とアルカリ性化合物とを混合することによりアルカリ金属カルボン酸塩またはアンモニウムカルボン酸塩を調製する方法により提供される。好ましくは、アルカリ性化合物は、混合機に供給されるカルボン酸を中和するのに必要なモル量±約1%以内、好ましくは±0.6%以内の量で混合機に供給する。また、好ましくは溶融カルボン酸は実質的に水を含まない。溶融カルボン酸とアルカリ金属含有アルカリ性化合物またはアンモニウム含有アルカリ性化合物とを反応させてアルカリ金属カルボン酸塩またはアンモニウムカルボン酸塩を生成し、カルボン酸を実質的に中和する。すなわち、プロセスに供給されたカルボン酸のうち反応ステップ後に残留するのは約1%未満である。反応ステップの少なくとも一部分、典型的には反応ステップの実質的にすべてを混合機中で行う。カルボン酸塩と、もしあれば残留するカルボン酸およびアルカリ性化合物とを混合機から乾燥機まで前進させ、そこでアルカリ金属カルボン酸塩またはアンモニウムカルボン酸塩から水(反応により生成された水およびアルカリ性化合物と共に供給された水)を除去して乾燥アルカリ金属カルボン酸塩粒子または乾燥アンモニウムカルボン酸塩粒子を製造する。次に、乾燥アルカリ金属カルボン酸塩粒子または乾燥アンモニウムカルボン酸塩粒子を生成物として回収するが、粒子のpHを調節するための緩衝剤もバッチ混合も必要でない。本発明の方法のステップは、典型的には、カルボン酸塩を製造するための連続プロセスの一部分を形成する。
【００１４】
本発明によれば、カルボン酸塩の調製方法で使用されるカルボン酸は、好ましくは、安息香酸除草剤、フェノキシカルボン酸除草剤、ピリジンカルボン酸除草剤、およびキノリンカルボン酸除草剤からなる群より選択される成長調節除草剤である。2-メトキシ-3,6-ジクロロ安息香酸(ジカンバ)は、本発明で使用するのに特に好ましい。アルカリ金属含有アルカリ性化合物またはアンモニウム含有アルカリ性化合物は、好ましくは、水酸化ナトリウムまたは重炭酸ナトリウムのようなナトリウム化合物である。
【００１５】
本発明の好ましい一実施形態では、溶融カルボン酸とアルカリ金属含有アルカリ性化合物またはアンモニウム含有アルカリ性化合物の溶液とを計量して混合機に導入する。本発明によれば、混合機または乾燥機に計量導入されるアルカリ性化合物の量が、ばらつきなく、カルボン酸を中和するのに必要なモル量±約1%以内になるように、供給成分の比を保持することが好ましい。混合機に供給されたカルボン酸のうち乾燥機まで漸進するのが約1%未満となるように、反応の少なくとも一部分、典型的には反応の実質的にすべてを混合機中で行う。反応ステップで生成した中和熱をできるかぎり使用して、得られたカルボン酸塩からの水の除去を促進できるように、好ましくは、混合機および乾燥機はいずれも断熱されている。同様に好ましくは、乾燥機を加熱して乾燥カルボン酸塩粒子を生成させる。また、真空下、窒素雰囲気中、またはその両方で乾燥機を操作することもできる。特に、得られたカルボン酸塩溶液が熱い乾燥機表面に強く付着する場合、すなわち粘着性である場合、同様に好ましくは、乾燥機は自己清浄性である。得られた乾燥カルボン酸塩粒子は、好ましくは5重量%未満、より好ましくは1重量%未満の水を含む。
【００１６】
本発明の他の好ましい実施形態では、溶融ジカンバと水酸化ナトリウム水溶液を、1:0.97±0.6%のモル比で、すなわち、1:0.964と1:0.976との間の比で、好ましくは1:0.964から1:0.976の間の実質的に一定のモル比で混合することにより、ジカンバナトリウムを調製する。好ましくは、溶融ジカンバは、実質的に水を含まない。好ましくは、溶融ジカンバとアルカリ性ナトリウム化合物の溶液とを混合機に供給し、次に、乾燥機まで前進させる。溶融ジカンバとアルカリ性ナトリウム化合物とを反応させてジカンバのナトリウム塩(ジカンバナトリウム)を生成させ、ジカンバを実質的に中和する。次に、ジカンバナトリウムから水を除去し、水に溶解させたときに約7と約9との間のpHを有する乾燥ジカンバナトリウム粒子を生成させる。次に、乾燥ジカンバナトリウム粒子を生成物として回収する。
【００１７】
本発明の方法によれば、追加のすなわち第2の中和ステップを必要とすることなく、乾燥カルボン酸塩を製造することができる。このほか、本発明の方法は、混合機および乾燥機を併用してpHのばらつきがないカルボン酸塩を製造するという点で、ジカンバナトリウムのように熱い乾燥機表面に強く付着する物質に特に有用である。さらに、水に溶解させたカルボン酸を使用する先行技術の方法とは異なり、本発明の方法で使用する溶融カルボン酸は本質的に水を含まないので、乾燥で除去しなければならない水の量が低減される。この結果、カルボン酸塩の乾燥に要するコストが低減される。得られた乾燥カルボン酸塩は、所望のpHであり(水に溶解させたとき)、所望のpHを提供するために塩をブレンドしたり塩を緩衝化したりする必要なく、ただちにパッケージングして輸送することができる。
【００１８】
本発明のこれらのおよび他の特徴および利点は、本発明に係る好ましい実施形態およびそれに替わる実施形態の両方について記載した以下の詳細な説明および添付の図面を考慮することにより、当業者にはより明白なものとなろう。
【００１９】
図1は、本発明に従ってカルボン酸塩を調製する代表的な方法を模式的に示している。
【００２０】
図面および以下の詳細な説明では、本発明の実施が可能になるように好ましい実施形態について詳細に記載する。これらの特定の好ましい実施形態を参照して本発明について説明するが、本発明がこれらの好ましい実施形態に限定されるものではないことが理解されよう。それとは反対に、本発明には、以下の詳細な説明および添付の図面を考慮すれば明白となる多数の代替態様、変更態様および等価態様が包含される。
【００２１】
図1は、本発明に従ってカルボン酸塩を製造する代表的な方法を模式的に示している。図1では、溶融カルボン酸源10から、全体として14で示される混合機に、供給ライン12を介して溶融カルボン酸を供給する。以下でより詳細に説明するように好ましくはポンプを用いて、連続的または断続的に溶融カルボン酸を混合機14に充填することができる。
【００２２】
溶融カルボン酸は、固体カルボン酸をその溶融体を形成するのに十分な条件下で加熱することにより調製される。当業者には明らかであろうが、溶融カルボン酸の提供状態は、カルボン酸の融点、酸溶融体の粘度、流量、圧力などのような因子に応じて変化しうる。たとえば、カルボン酸である2-メトキシ-3,6-ジクロロ安息香酸(ジカンバ)は、約105℃の融点を有する。本発明では、流動可能なように酸を溶融するのに十分な温度であるが酸が分解するほど高くない温度まで、ジカンバを加熱する。好ましくは約130℃以下の温度まで、より好ましくは約105℃と約115℃の間の温度までジカンバを加熱する。当業者であれば、他のカルボン酸に対する適切な温度範囲を容易に決定することができる。
【００２３】
カルボン酸をその溶融状態に保持するのに十分な温度になるように、供給ライン12をトレースすることができる。たとえば、供給ライン12を電気的にトレースするか、あるいはスチームを用いるかまたは油もしくは高圧スチームのジャケットを用いるような当技術分野で公知の方法で供給ラインを加熱することによりトレースすることができる。ジカンバを用いる場合、典型的には供給ライン12を約105℃から約115℃までの範囲の温度に保持する。
【００２４】
アルカリ性化合物は、供給ライン18を介してアルカリ性化合物源16から混合機14に供給される。たとえば以下でより詳細に説明するように、ポンプを用いて、連続的または断続的にアルカリ性化合物を混合機14に充填することもできる。アルカリ性化合物は、固体もしくは液体の形態でまたは溶媒に溶解もしくは分散された固体として存在しうる。有利には、アルカリ性化合物は、溶液状態で、好ましくは水溶液で提供される。水溶液を使用する場合、アルカリ性化合物の濃度は変化させることが可能であり、典型的には約20〜約80パーセント、好ましくは約50パーセントであるが、この範囲外の濃度を使用することもできる。
【００２５】
カルボン酸としては、当技術分野で知られているようにカルボン酸官能基を含む任意の除草性化合物を挙げることができる。代表的なカルボン酸としては、安息香酸除草剤、フェノキシカルボン酸除草剤、ピリジンカルボン酸除草剤、およびキノリンカルボン酸除草剤が挙げられるが、これらに限定されるものではない。好適な安息香酸除草剤の例としては、2-メトキシ-3,6-ジクロロ安息香酸(ジカンバ)；3,5,6-トリクロロ-o-アニス酸(トリカンバ)；3-アミノ-2,5-ジクロロ安息香酸(アミベン)；5-2[2-クロロ-4-(トリフルオロメチル)フェノキシ]-2-ニトロ安息香酸；2,3,5-トリヨード安息香酸；トリクロロ安息香酸などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好適なフェノキシカルボン酸除草剤の例としては、2,4-ジクロロフェノキシ酢酸(2,4-D)；2,4-ジクロロフェノキシ酪酸(2,4-DP)；2-(2,4-ジクロロフェノキシ)プロピオン酸(2,4-DP)；2,4,5-トリクロロフェノキシ酢酸(2,4,5-T)；2-(2,4,5-トリクロロフェノキシ)プロピオン酸；4-クロロ-2-メチルフェノキシ酢酸(MCPA)；2-(4-クロロ-2-メチルフェノキシ)プロピオン酸(MCPP)；4-(4-クロロ-2-メチルフェノキシ)酪酸(MCPD)；2-[4-(2',4'-ジクロロフェノキシ)フェノキシ]プロパン酸などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好適なピリジンカルボン酸除草剤の例としては、4-アミノ-3,5,6-トリクロロピコリン酸(ピクロラム)；3,5,6-トリクロロ-2-ピリジニルオキシ酢酸(トリクロピル)；クロピラリド；トリクロピルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好適なキノリンカルボン酸除草剤の例としては、キンクロラック；キンメラックなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、カルボン酸はジカンバである。
【００２６】
カルボン酸を溶融体形態で使用するので、酸を水に溶解させる必要はない。したがって、溶融カルボン酸は実質的に水を含まないので、塩を乾燥させる際に除去しなければならない水の量が低減される。この結果、カルボン酸塩を乾燥させるのに必要なエネルギーが低減されるので、コスト上の利益が得られる。このほか、反応で生成した水は、混合機の温度により混合機14中で蒸発する。また、中和反応により生じた熱も、必要な乾燥量を減少させる。本明細書中で使用する場合、「実質的に水を含まないカルボン酸」という用語は、重量基準で約10パーセント未満、好ましくは約2パーセント未満の含水率を有する溶融体形態のカルボン酸を意味する。
【００２７】
好適なアルカリ性化合物としては、当技術分野で公知のアルカリ金属含有化合物およびアンモニウム含有化合物が挙げられる。有用なアルカリ金属含有化合物の例としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸カリウム、重炭酸ナトリウム、それらの組み合わせなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。好ましくは、アルカリ性化合物は、水酸化ナトリウムまたは重炭酸ナトリウムの溶液として提供され、より好ましくは水酸化ナトリウム水溶液である。
【００２８】
本発明では、好ましくは、混合機14に送入されたアルカリ性化合物によりカルボン酸が実質的に中和されるように、溶融カルボン酸およびアルカリ性化合物の供給速度を制御する。溶融カルボン酸フィードおよびアルカリ性化合物フィードの制御の度合は、反応物を混合機に供給するために使用する供給装置、反応物フィードの濃度の変化、酸に対する滴定曲線、および当技術分野で公知の他の因子に依存するであろう。典型的には、混合機に供給されるアルカリ性化合物のモル量は、混合機に供給されるカルボン酸を中和するのに必要なモル量±約1%以内、好ましくは±0.6%以内である。当技術分野で周知のように、所望のpH範囲内にカルボン酸を中和するのに十分なアルカリ性化合物の量およびアルカリ性化合物の供給速度の精度は、滴定法により決定することができる。溶融ジカンバおよび水酸化ナトリウムを使用する本発明の好ましい実施形態では、これらの成分は、1:0.97±0.6%、すなわち1:0.964〜1:0.976のモル比で混合機14に導入される。本出願人は、ジカンバと水酸化ナトリウムとの供給比をこの範囲内に制御することにより、水に溶解させたときに常に約7と約9との間のpHを有するジカンバナトリウムが生成されるという利点が得られることを見いだした。
【００２９】
これに関連して、図1に示されるように、供給調整器(または計量装置)20および22を用いて溶融カルボン酸フィードとアルカリ性化合物フィードの比をそれぞれ正確に制御することができる。供給調整器20および22は、フィードストリームの流れを制御するのに有用であることが当技術分野で公知の任意のタイプの装置であってよい。代表的な供給調整器としては、コリオリ流量計、ギヤー計量ポンプ、ピストン計量ポンプ、蠕動ポンプ、ダイヤフラムポンプ、プログレッシブキャビティポンプなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのポンプは当技術分野で公知であり市販品として入手可能である。好ましくは、コリオリ流量計を使用し、溶融カルボン酸フィードとアルカリ性化合物フィードとの比を保持する制御系と連通させる。
【００３０】
上述したように、カルボン酸およびアルカリ性化合物を混合機14に計量導入する。モル量またはモル比が所望の範囲内に保持されるかぎり、カルボン酸ストリームおよびアルカリ性化合物ストリームのそれぞれの供給速度を変化させることができる。いいかえれば、典型的には、アルカリ性化合物が、一貫して、カルボン酸を中和するのに必要なモル量±約1%以内、好ましくは±0.6%以内になるように、カルボン酸およびアルカリ性化合物を混合機14に計量導入する。
【００３１】
典型的には、試薬を混合し反応を開始させてペースト様物質を生成させるのに十分な時間および十分な条件下で、試薬を混合機14中に保持する。一般に中和反応は急速に起こるので、すべてではないにしても中和反応のほとんどを混合機14中で行うことができる。混合機14内の条件は、使用する物質、得られる生成物、反応温度、滞留時間、生成速度、および使用する装置に応じて変化しうる。たとえば、混合機14内のカルボン酸およびアルカリ性化合物の滞留時間は、試薬が混合され反応するように選択され、典型的には約1〜約10分間、好ましくは約2〜約3分間の範囲である。好ましくは、塩生成物の分解温度未満かつ未反応の酸の分解温度未満に温度を保持する。たとえば、ジカンバを使用する場合、好ましくは約90℃〜約130℃、より好ましくは約100℃〜約105℃に混合機14内の温度を保持する。混合機14内の圧力条件を変化させることも可能であるが、典型的には比較的低い圧力を使用することができる。圧力は、完全真空〜100psig、好ましくは約0psig〜約25psigの範囲に設定可能である。
【００３２】
図1に示されるように、本発明の有利な一実施形態では、混合機14はスクリュー型押出機であるが、当技術分野で公知の他の混合装置を使用することもできる。本発明に有用な混合装置の例としては、一軸スクリュー押出機、遊星歯車押出機、二軸スクリュー同方向回転押出機、二軸スクリュー逆方向回転押出機、コン連押出機、同心スクリュー混合機/押出機、往復スクリュー混練機/押出機、二軸ローター連続混合押出機、二段混合機/押出機、ディスク押出機、トランスファー混合機、剪断ポンプなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００３３】
反応で形成されたカルボン酸塩、ならびに、もしあれば残留するカルボン酸およびアルカリ性化合物は、混合機14から、図1に全体として30で示される好適な乾燥機まで移送される。図1に示されるように、混合機14および乾燥機30は、個別のユニットである。図1には混合機14を用いる予備混合ステップが示されているが、乾燥機により試薬の混合が行われるのであれば、予備混合ステップを用いることなく溶融カルボン酸ストリームおよびアルカリ性化合物ストリームを乾燥機30に直接供給することができる。しかしながら、ジカンバナトリウムのように乾燥機表面に付着する粘着性物質の場合、予想外なことに、混合機14は、pHのばらつきのないカルボン酸塩を乾燥機30から回収するのに必要な反応物の混合に有用であることが明確に確認された。こうした状況下で混合機14を使用しない場合は、たとえ生成物が平均して所望のpHを有しうるとしても、生成物のpHが適切に、ばらつきのないものにはならないことが確認された。特に、反応により形成される塩粒子は、完全に反応したものではなく、粒子の外側部分は反応したものであるが粒子の内側部分は未反応のままである。その結果として、乾燥機30から回収されるジカンバナトリウムのサンプルは、pH5とpH11との間で変動する可能性がある。
【００３４】
上述したように、水蒸気は、混合機の温度および中和反応により生じた熱により混合機14中でフラッシュ分離される。したがって、好ましくは、混合機14と乾燥機30とを連結させて混合機から乾燥機への水蒸気の通路を確保することにより、混合機中の圧力の増加を防止するとともに反応生成物の温度をほぼフラッシュ温度(100℃)に保持する。他の選択肢として、混合機14に水蒸気のガス抜き手段を配設することもできる。
【００３５】
当技術分野で公知の種々の乾燥機を本発明の方法で使用することができる。好適な市販の乾燥機としては、たとえば、バッチ真空乾燥機、二重ドラム乾燥機、薄膜乾燥機、フラッシュ乾燥機、タンブル乾燥機、スピンフラッシュ乾燥機、流動床乾燥機などが挙げられる。好ましくは、ジカンバナトリウムまたは他の粘着性もしくは強付着性カルボン酸塩を製造するために、乾燥機の内壁上で生成した塩がすべて乾燥機を通って前進するように乾燥機30は自己清浄性である。
【００３６】
図1に示されるように、本発明の好ましい実施形態で使用する乾燥機30として水平円筒状容器を用いることができる。乾燥機に外部加熱ジャケット(スチーム、熱油などを用いて加熱することができる)を配設することができる。このほか、複数の半径方向に装着された混合ブレード34を備えた中心軸回転シャフト32を乾燥機30に配設することができる。単一回転シャフトが示されているが、2つ以上の同方向または逆方向回転シャフトを乾燥機30に配設することもできる。また、追加の混合または混練エレメントを乾燥機30に配設することもできる。たとえば、乾燥機の内壁に取付けられる複数の固定エレメントを乾燥機30にさらに配設して回転する混合ブレード34と噛合せることにより、試薬の良好な混合を行うことができる。乾燥機30の加熱表面積を増大させるために、シャフトおよび固定エレメントを中空にすることもできる。乾燥機30は、好ましくは、一般にペースト状物質、粘着性物質、または粘稠物質、特に乾燥機の内側表面(たとえば、伝熱表面)に強く付着するか、固化するか、またはクラストを形成するジカンバナトリウムのような物質の適切な処理または混合を行う。そのような乾燥機は当技術分野で公知であり、たとえば、LIST Inc., Acton, MAから市販品として入手可能である。また、そのような乾燥機については、たとえば、米国特許第4,824,257号、同第4,826,324号、同第4,650,338号、同第4,889,431号、同第4,941,130号、同第4,950,081号、同第5,121,992号、同第5,147,135号、同第5,407,266号、同第5,823,674号、同第5,934,801号、および同第6,039,469号に記載されている。
【００３７】
カルボン酸塩が乾燥機の内部表面上に固化するかまたはクラストを形成するかを判定する一方法では、ステンレス鋼ビーカー中に湿ったカルボン酸塩を配置し、塩に荷重を加えて圧縮し、次に、乾燥機が操作される温度および圧力でカルボン酸塩溶液を乾燥させる。その後、ビーカーをひっくり返してビーカー上にクラストが形成されたかを判定することができる。乾燥カルボン酸塩がビーカーに付着した場合、カルボン酸塩は、乾燥機中でクラストを形成するであろう。その場合、好ましくは自己清浄性の乾燥機を使用すべきである。自己清浄性の乾燥機を使用しないのであれば、好ましくは、ビーカー上でクラストが形成される温度よりも低い温度で乾燥機を操作すべきである。たとえば、異なる温度で塩を試験し、90℃ではクラストを形成するが85℃ではクラストを形成しない場合、90℃またはそれを超える乾燥温度のときに好ましくは自己清浄性の乾燥機を使用し、85℃またはそれよりも低い乾燥温度のときに他の乾燥機を使用すればよい。
【００３８】
乾燥機30は、乾燥カルボン酸塩粒子が得られるようにカルボン酸塩からの水および他の溶媒の除去を促進する条件下で操作する。先に述べた混合機14の条件と同じように、乾燥機30内の条件は、使用する物質、得られる生成物、反応温度、滞留時間、生成速度、および使用する装置に応じて変化しうる。水およびプロセスで使用する任意の他の溶媒の蒸発温度よりも高いがカルボン酸塩生成物の分解温度よりも低い温度に乾燥機30を保持する。たとえば、カルボン酸がジカンバである場合、乾燥機30の温度は、約110℃〜約190℃の範囲に設定可能であり、好ましくは約160℃である。温度範囲は、当業者であればを容易に決定することが可能であり、それは使用する溶媒のタイプ、分解温度などのような変数に依存して変化するであろう。先に述べたように、スチーム、熱油などを用いて乾燥機を加熱するのに好適な外部加熱ジャケットを乾燥機30に配設することができる。一般的には、使用可能な形態で生成される塩については、反応で生じた水(ならびに、反応系に導入された任意の水または他の溶媒も)を実質的に除去しなければならない。
【００３９】
本発明の好ましい実施形態に従って、本発明者らは、中和熱が、特にジカンバのような強酸を中和する場合、反応生成物の乾燥および中和反応で生成した水の除去を促進できることを見いだした。当業者であればわかるであろうが、溶融カルボン酸とアルカリ性化合物との反応は、アルカリ性化合物により溶融カルボン酸をカルボン酸塩および水に変換する発熱酸塩基中和反応である。プロセス時に中和熱を保持すれば、その結果として、乾燥機30を加熱するのに必要なエネルギーが低減されるというプロセス上の利点が得られる。したがって、本発明では、反応生成物に中和熱が実質的に保持されるように、好ましくは、混合機14および乾燥機30を断熱する。
【００４０】
乾燥機30の圧力を変化させることができ、一般的には周囲圧力に保持されるが、乾燥を促進するために乾燥機を真空下に置くこともできる。典型的には、乾燥機30の圧力は、完全真空〜約100psigの範囲に設定可能であり、好ましくは0psig〜約25psigである。
【００４１】
乾燥機30内の滞留時間は、一般的には、カルボン酸とアルカリ性化合物との反応を実質的に完結させ、所要により水および他の溶媒を除去して乾燥カルボン酸塩粒子を生成させるのに十分な時間である。滞留時間は変化させることが可能であり、典型的には約5〜約60分間、好ましくは約10〜約30分間の範囲である。
【００４２】
必要要件ではないが、窒素のような不活性流体で乾燥機30を連続的または断続的にフラッディングまたはパージングすることができる。これにより反応生成物の乾燥を促進することができる。このほか、乾燥機内の温度、圧力などを監視する好適な監視装置、たとえば、図1の温度指示計36を、乾燥機30に装着することもできる。
【００４３】
図1に示されるように、反応により生成され乾燥機から送出されたダストおよび他の副生物を回収するためのダストフィルターおよび反応器内の熱により分離された水蒸気を凝縮させるための凝縮器を備えたオーバーヘッド回収系38を、乾燥機に配設することもできる。ダスト、水蒸気、および他の副生物を下流でさらに処理し、当技術分野で公知の適切な方法により廃棄処分することができる。ダストフィルターの圧力および温度を監視および制御するために、圧力および温度の指示計、たとえば、圧力指示計40および温度指示計42を配置することができる。44に示されるように不活性流体でダストフィルターを連続的または断続的にパージングすることもできる。
【００４４】
次に、得られた乾燥カルボン酸塩粒子を乾燥機30から好適な保存容器46まで移送するかまたは塩をさらなる下流の処理およびパッケージングに供することができる。先に述べたように、本発明に係るカルボン酸塩は、所望のpHでばらつきなく製造されるので、所望のpHを得るためにブレンドしたり緩衝剤を使用したりする必要がない。このため、本発明に従って製造されたカルボン酸塩は、ただちにパッケージングして輸送し使用に供することができる。たとえば、本発明の好ましい実施形態に従って製造されたジカンバナトリウムは、所望のpHを得るために塩をブレンドしたり、塩を緩衝化しなくても、水に溶解させたときに常に約7と約9との間のpHを有する。
【００４５】
乾燥カルボン酸塩粒子を生成させた後、硬水軟化剤または界面活性剤のような追加の任意成分を塩粒子に添加することができる。このほか、塩粒子を粉砕および/または篩分けすることにより、所望の範囲の粒径(典型的には直径約25ミクロン〜約5000ミクロンの範囲)を有する除草性塩組成物を得ることができる。
【００４６】
本発明に従って調製された塩は、他の有利な物理的性質、たとえば、低含水率、流動性、粒径、密度、ダスト率などを有しうる。一般的には、塩は、約5重量%未満の水、好ましくは約1重量%未満の水を有する。さらに、塩組成物は、攪拌しなくても本質的に完全に水に溶解し、除草性塩の即時使用可能な溶液になる。
【００４７】
次に、以下の実施例により本発明についてさらに説明するが、この実施例に限定されるものではない。
【００４８】
実施例
ジャケットを110℃〜115℃以下に保持しながら、ジカンバ酸(2-メトキシ-3,6-ジクロロ安息香酸)を溶融した。溶融した酸を乾燥機にポンプ移送するか、または二軸スクリュー押出機にポンプ移送してから乾燥機に供給した。他の供給ポットから50%水酸化ナトリウム(カセイアルカリ)を計量して仕込んだ。ピストン計量ポンプ(酸)および精密蠕動ポンプ(カセイアルカリ)により2つの成分を制御した比で計量導入した。それらは、組み合わせたときにペーストを形成した。酸ラインを電気的にトレースして供給ラインの温度を約105℃〜115℃に保持した。ジャケットに熱油を通して真空下または大気圧で乾燥機によりペーストを乾燥させた。少量の窒素で乾燥機を掃引した。冷水凝縮器および液封真空ポンプにより塔頂流出物を凝縮させた。大気圧または真空下で操作するようにデザインされた容器中に生成物を回収した。
【００４９】
使用したジカンバを、パイロット試験で用いたNaOHで滴定した。この結果により、KOHを用いた実験滴定を確認した。得られたKOH曲線から、pHを7.0にするには28.87mlが必要であり、pHを9.0にするには29.27mlが必要であることがわかった。pHの範囲を7〜9にするには約0.35の重量比(塩基/酸)を用いなければならないことが滴定により実証される。これは、理論上の使用モル比(塩基/酸)0.965に相当した。
【００５０】
本発明に関する以上の説明を読み、添付の図面を参照ことにより、当業者であればその変更態様および別態様を実施しうることは理解されよう。これらの変更態様および別態様は、添付された特許請求の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図1は、本発明に従ってカルボン酸塩を調製する代表的な方法を模式的に示している。

Claims

カルボン酸の乾燥アルカリ金属塩または乾燥アンモニウム塩を製造する方法であって、
溶融カルボン酸と溶液状態のアルカリ金属含有アルカリ性化合物またはアンモニウム含有アルカリ性化合物とを混合機に供給するステップと、
該溶融カルボン酸と該アルカリ金属含有アルカリ性化合物または該アンモニウム含有アルカリ性化合物とを該カルボン酸が実質的に中和されるように反応させてアルカリ金属カルボン酸塩またはアンモニウムカルボン酸塩を形成するステップと、
該カルボン酸塩と、もしあれば残留するカルボン酸またはアルカリ性化合物とを乾燥機まで前進させるステップと、
該乾燥機中で該アルカリ金属カルボン酸塩または該アンモニウムカルボン酸塩から水を除去して乾燥アルカリ金属カルボン酸塩粒子または乾燥アンモニウムカルボン酸塩粒子を生成させるステップと、
該乾燥アルカリ金属カルボン酸塩粒子または該乾燥アンモニウムカルボン酸塩粒子を回収するステップと、
を含む、上記方法。
前記供給ステップが、前記混合機に供給される前記カルボン酸を中和するのに必要なモル量±約1%以内の量で前記アルカリ性化合物が一貫して前記混合機に供給されるように、前記溶融カルボン酸と溶液状態の前記アルカリ性化合物とを前記混合機に供給することを含む、請求項１に記載の方法。
前記反応ステップが、前記混合機に供給された前記カルボン酸のうち前記反応ステップ後に残留するのが約1%未満となるように、前記溶融カルボン酸と前記アルカリ金属含有アルカリ性化合物または前記アンモニウム含有アルカリ性化合物とを反応させることを含む、請求項１または２に記載の方法。
前記カルボン酸が単一の反応ステップで中和される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
前記反応ステップの少なくとも一部分が前記混合機中で行われる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
前記混合機に供給された前記カルボン酸の約1%未満が前記乾燥機まで前進するように、前記反応ステップの実質的にすべてが前記混合機中で行われる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
前記溶融カルボン酸と溶液状態の前記アルカリ性化合物とを前記混合機に供給する前記ステップが、
前記溶融カルボン酸を計量して前記混合機に導入することと、
前記カルボン酸を中和するのに必要なモル量±約1%以内の量で溶液状態の前記アルカリ金属含有アルカリ性化合物または前記アンモニウム含有アルカリ性化合物を計量して前記混合機に導入することと、
を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
前記計量ステップが、前記混合機に計量導入される前記アルカリ性化合物の量が、一貫して前記混合機に計量導入される前記カルボン酸を中和するのに必要なモル量±約1%以内になるように、前記溶融カルボン酸と溶液状態の前記アルカリ金属含有アルカリ性化合物または前記アンモニウム含有アルカリ性化合物とを計量して前記混合機に導入することを含む、請求項７に記載の方法。
前記供給ステップが、実質的に水を含まない溶融カルボン酸を前記アルカリ性化合物と混合することを含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
前記カルボン酸が、安息香酸除草剤、フェノキシカルボン酸除草剤、ピリジンカルボン酸除草剤、およびキノリンカルボン酸除草剤からなる群より選択される、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
前記カルボン酸がジカンバである、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
前記アルカリ金属含有アルカリ性化合物または前記アンモニウム含有アルカリ性化合物が、水酸化ナトリウム、重炭酸ナトリウム、またはそれらの混合物である、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
前記方法のステップが、前記カルボン酸塩を製造するための連続プロセスの一部分を形成する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
前記反応ステップが、前記溶融カルボン酸と前記アルカリ性化合物とを断熱混合機中で反応させることにより中和熱を生成させることを含み、前記除去ステップが、該混合機中の該中和熱の少なくとも一部分を保持し続いて前記乾燥機中で前記カルボン酸塩からの水の除去を促進することを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
前記除去ステップが、前記乾燥カルボン酸塩中に残留する水が5重量%未満となるように、前記カルボン酸塩から水を除去することを含む、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
前記除去ステップが、前記乾燥機を加熱して前記乾燥カルボン酸塩粒子を生成させることを含む、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
前記除去ステップが、前記カルボン酸塩を真空下で乾燥させることを含む、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
前記除去ステップが、前記乾燥機中に窒素雰囲気を生成させて前記カルボン酸塩の乾燥を促進することを含む、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
前記供給ステップが、前記乾燥機の内側表面に付着するペースト状粘着性物質を生成するように反応する溶融カルボン酸と溶液状態のアルカリ性化合物とを供給することを含む、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
前記前進ステップが、自己清浄性により乾燥機の内壁への前記カルボン酸塩の付着を制限する乾燥機に、前記カルボン酸塩と、もしあれば残留するカルボン酸およびアルカリ性化合物とを前進させることを含む、請求項１９に記載の方法。
請求項１〜２０のいずれか１項に従ってジカンバナトリウム(sodium dicambate)を製造する方法であって、
溶融ジカンバと、水酸化ナトリウム、重炭酸ナトリウム、およびそれらの混合物から選択されるアルカリ性ナトリウム化合物の溶液とを、1:0.97±0.6%のモル比で混合機に供給するステップと、
該混合機中で該溶融ジカンバと該アルカリ性ナトリウム化合物溶液とを混合するステップと、
該溶融ジカンバと該アルカリ性ナトリウム化合物とを反応させてジカンバナトリウムを生成させるステップと、
該ジカンバナトリウムと、もしあれば残留するジカンバおよびアルカリ性ナトリウム化合物とを乾燥機まで前進させるステップと、
該ジカンバナトリウムから水を除去して乾燥ジカンバナトリウム粒子を生成させるステップと、
水に溶解させたときに常に約7と約9との間のpHを有する該乾燥ジカンバナトリウム粒子を回収するステップと、
を含む、上記方法。
請求項１〜２１のいずれか１項に従ってジカンバナトリウムを製造する方法であって、
実質的に水を含まない溶融ジカンバを計量して混合機に導入するステップと、
水酸化ナトリウム水溶液を計量して該混合機に導入するステップと、ここで、該溶融ジカンバおよび該水酸化ナトリウムは、1:0.964から1:0.976の間の実質的に一定のモル比で該混合機に供給される、
該溶融ジカンバと該水酸化ナトリウム水溶液とを混合して混合物を形成するステップと、
該溶融ジカンバと該水酸化ナトリウムとを反応させてジカンバナトリウムを生成させるステップと、
該ジカンバナトリウムを乾燥させて乾燥ジカンバナトリウム粒子を生成させるステップと、
水に溶解させたときに常に約7と約9との間のpHを有する該乾燥ジカンバナトリウム粒子を回収するステップと、
を含む、上記方法。