JP6081690B2 - 液体の冷却方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る液体の冷却方法は、揮発成分及び界面活性剤を含有する液体を、その揮発成分の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気の冷却場に供給し、揮発成分の少なくとも一部を気化させて液体を冷却する際、その圧力雰囲気の冷却場に揮発成分以外の気体を導入して、液体と気体とを接触させるものである。
液体としては、特に限定されないが、気体導入による脱泡効果が特に顕著であるものとして、例えば、粘性液体、発泡性液体が挙げられる。また液体には固体粒子を含む流体(スラリー)、高粘度で固体粒子を含んだり含まなかったりする流体(ペースト)も含まれる。更に液体中に空気等の気泡を含んだ流体(泡噛み流体)も含まれる。
界面活性剤としては、例えば、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、両親媒性ポリマーが挙げられる。
液体を供給する冷却場の圧力は、その冷却場の温度における揮発成分の飽和蒸気圧以下に設定する。このとき、通常、冷却場を、その温度における揮発成分の飽和蒸気圧の圧力雰囲気に構成することが望ましいが、揮発成分が沸点上昇により所望する温度まで冷却されない場合には、飽和蒸気圧未満の圧力雰囲気に構成することが好ましい。なお、25℃における水の飽和蒸気圧は3.17kPaである。
冷却場に供給する液体の温度は、液体の構成にもよるが、例えば0〜220℃に設定する。液体には必ずしも予め加熱等を施す必要はなく、従って、本実施形態に係る液体の冷却方法は、熱安定性に乏しい物質にも良好に適用され得る。
冷却場に導入する気体は、液体に含有される揮発成分以外の気体である。かかる気体は、液体との反応性を有しなければ特に限定されないが、圧力が減圧条件となる場合には、コンデンサ及び真空ポンプの負荷を低減する観点から凝縮性の気体であることが好ましい。具体的には、かかる気体として、例えば、スチーム(水蒸気)等が挙げられ、揮発成分が水である場合には、空気、窒素等が挙げられる。冷却場に導入する気体は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種の混合気体で構成されていてもよい。
冷却場に導入する気体の温度は、特に限定されるものではないが、例えば0〜200℃に設定する。
図1は本実施形態に係る液体の冷却方法に使用可能な冷却装置100の一例を示す。
本実施形態に係るアニオン界面活性剤の製造方法は、アニオン界面活性剤の酸前駆体とアルカリとを中和反応させることにより得られたアニオン界面活性剤水溶液を、揮発成分を水、及び界面活性剤をアニオン界面活性剤として、本実施形態に係る液体の冷却方法により冷却するものである。
以下の実施例1〜12及び比較例1〜3を実施した。それぞれの内容は表1及び2にも示す。
図1に示す構成の冷却装置(上側ベッセルの容量120L、下側ベッセルの容量420L、及び連結配管の内径160mm)において、液体供給管の先端に噴霧ノズルA[スプレーイングシステムスジャパン社製、商品名:スパイラルジェットB3/8HHSJ−SS6030]を取り付けた。そして、液体供給管から噴霧ノズルAを介して温度77.8℃のアルキル硫酸ナトリウム水溶液[花王社製、商品名:エマール 2FDH、ペースト状、濃度65質量%、密度1.08kg/L](以下、「AS」という。)を上側ベッセル内に1ton/hrの流量で供給した。また、第3気体導入管から温度32.6℃の除湿エアを連結配管内にASの流量に対して0.3質量%の流量で導入し、上側ベッセルの第1気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液向流接触条件3である。運転時間は11.4分とした。
図1に示す構成の冷却装置(上側ベッセルの容量120L、下側ベッセルの容量420L、及び連結配管の内径160mm)において、液体供給管の先端に噴霧ノズルB[スプレーイングシステムスジャパン社製、商品名:スパイラルジェットB3/4HHSJ−SS60210]を取り付けた。そして、液体供給管から噴霧ノズルBを介して温度77.2℃のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム水溶液[花王社製、商品名:エマール 270J、ペースト状、濃度70質量%](以下、「AES」という。)が泡噛みした密度0.71kg/Lの流体(以下、「泡噛みAES」という。)を上側ベッセル内に1ton/hrの流量で供給した。また、第3気体導入管から温度21.6℃の除湿エアを連結配管内に泡噛みAESの流量に対して1.0質量%の流量で導入し、上側ベッセルの第1気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液向流接触条件3である。運転時間は5.4分とした。
図1に示す構成の冷却装置(上側ベッセルの容量120L、下側ベッセルの容量420L、及び連結配管の内径160mm)において、液体供給管の先端に噴霧ノズルC[スプレーイングシステムスジャパン社製、商品名:スパイラルジェットB3/8HHSJ−SS12030]を取り付けた。そして、液体供給管から噴霧ノズルCを介して温度72.0℃のASを上側ベッセル内に1ton/hrの流量で供給した。気体の導入は行わなかった。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。運転時間は23.3分とした。
比較例1で用いたのと同じ冷却装置を構成した。そして、液体供給管から噴霧ノズルCを介して温度74.0℃のASが泡噛みした密度0.61kg/Lの流体(以下、「泡噛みAS」という。)を上側ベッセル内に1ton/hrの流量で供給した。気体の導入は行わなかった。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。運転時間は5.0分とした。
実施例1で用いたのと同じ冷却装置を構成した。そして、液体供給管から噴霧ノズルAを介して温度75.3℃のASを上側ベッセル内に3ton/hrの流量で供給した。また、第3気体導入管から温度20.3℃の除湿エアを連結配管内にASの流量に対して0.4質量%の流量で導入し、上側ベッセルの第1気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液向流接触条件3である。運転時間は9.4分とした。
実施例1で用いたのと同じ冷却装置を構成した。そして、液体供給管から噴霧ノズルAを介して温度75.9℃のASを上側ベッセル内に3ton/hrの流量で供給した。また、第2気体導入管から温度16.1℃の除湿エアを下側ベッセル内にASの流量に対して0.4質量%の流量で導入し、下側ベッセルの第2気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液向流接触条件2である。運転時間は10.9分とした。
実施例1で用いたのと同じ冷却装置を構成した。そして、液体供給管から噴霧ノズルAを介して温度74.8℃のASを上側ベッセル内に3ton/hrの流量で供給した。また、第1気体導入管から温度16.0℃の除湿エアを上側ベッセルにASの流量に対して0.2質量%の流量で導入し、下側ベッセルの第2気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液並流接触条件1である。運転時間は8.8分とした。
図1に示す構成の冷却装置(上側ベッセルの容量120L、下側ベッセルの容量420L、及び連結配管の内径160mm)において、液体供給管の先端に単管ノズルを取り付けた。そして、液体供給管から単管ノズルを介して温度75.8℃のASを上側ベッセル内に3ton/hrの流量で供給した。また、第3気体導入管から温度23.1℃の除湿エアを連結配管内にASの流量に対して0.4質量%の流量で導入し、上側ベッセルの第1気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液向流接触条件3である。運転時間は5.5分とした。
実施例2で用いたのと同じ冷却装置を構成した。そして、液体供給管から噴霧ノズルBを介して温度75.4℃の泡噛みASを上側ベッセル内に3ton/hrの流量で供給した。また、第3気体導入管から温度25.2℃の除湿エアを連結配管内に泡噛みASの流量に対して0.3質量%の流量で導入し、上側ベッセルの第1気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液向流接触条件3である。運転時間は7.4分とした。
ポリオキシエチレンアルキルエーテル[花王社製、商品名:エマルゲン 106]とASとを質量比54:46で混合して活性剤混合液(以下、「AS/AE」という。)を得た。混合液中の活性剤濃度は84%であった。
実施例2で用いたのと同じ冷却装置を構成した。そして、液体供給管から噴霧ノズルBを介して温度74.4℃のASを上側ベッセル内に5ton/hrの流量で供給した。また、第3気体導入管から温度22.4℃の除湿エアを連結配管内にASの流量に対して0.5質量%の流量で導入し、上側ベッセルの第1気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液向流接触条件3である。運転時間は5.2分とした。
実施例2で用いたのと同じ冷却装置を構成した。そして、液体供給管から噴霧ノズルBを介して温度78.0℃のASを上側ベッセル内に5ton/hrの流量で供給した。また、第3気体導入管から温度80.8℃の除湿エアを連結配管内にASの流量に対して0.5質量%の流量で導入し、上側ベッセルの第1気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液向流接触条件3である。運転時間は4.9分とした。
実施例2で用いたのと同じ冷却装置を構成した。そして、液体供給管から噴霧ノズルBを介して温度79.5℃のASを上側ベッセル内に5ton/hrの流量で供給した。また、第3気体導入管から温度31.8℃及び相対湿度43.7%の大気を連結配管内にASの流量に対して0.5質量%の流量で導入し、上側ベッセルの第1気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液向流接触条件3である。運転時間は4.4分とした。
実施例2で用いたのと同じ冷却装置を構成した。そして、液体供給管から噴霧ノズルBを介して温度56.2℃のアルキル硫酸ナトリウム水溶液[花王社製、商品名:エマール 2F−HP、低粘度液体、濃度30質量%、密度1.03kg/L](以下、「低粘度AS」という。)を上側ベッセル内に5ton/hrの流量で供給した。また、第3気体導入管から温度14.1℃の除湿エアを連結配管内に低粘度ASの流量に対して0.4質量%の流量で導入し、上側ベッセルの第1気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを10.2kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液向流接触条件3である。運転時間は3.3分とした。
実施例2で用いたのと同じ冷却装置を構成した。そして、液体供給管から噴霧ノズルBを介して温度72.7℃のASを上側ベッセル内に5ton/hrの流量で供給した。また、第3気体導入管から温度150℃のスチームを連結配管内にASの流量に対して0.2質量%の流量で導入し、上側ベッセルの第1気体排出管から排出した。このとき、上側ベッセル、連結配管、及び下側ベッセルを20.0kPaの圧力雰囲気に保持した。この気液接触は気液向流接触条件3である。
図2に示す構成の中和装置を用いてアルキル硫酸ナトリウム(アニオン界面活性剤)の製造を行った。冷却槽内には噴霧ノズル[スプレーイングシステムスジャパン社製、商品名:スパイラルジェットB1/2HHSJ−316L60120]を取り付けた。
111 上側ベッセル
112 下側ベッセル
113 連結配管
121 液体供給管
122 第1気体導入管
123 第1気体排出管
124 第2気体排出管
125 第2気体導入管
126 液体排出管
127 第3気体導入管
131 噴霧ノズル
141 排出ポンプ
200 中和装置
210 循環路
220 循環ポンプ
230 原料混合器
231 酸供給管
232 アルカリ供給管
240 除熱冷却器
241 冷却槽
242 噴霧ノズル
243 気体排出管
244 気体導入管
250 製品回収管
Claims (10)
- 揮発成分及び界面活性剤を含有する液体を、該揮発成分の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気に供給し、該揮発成分の少なくとも一部を気化させて該液体を冷却する際、該圧力雰囲気に該揮発成分以外の気体を導入して、該液体と該気体とを接触させて脱泡を促進させることを含む液体の冷却方法であって、
上記液体における界面活性剤の含有量が50〜90質量%である液体の冷却方法。 - 上記液体の供給を微粒化手段を用いて行う請求項1に記載の液体の冷却方法。
- 上記微粒化手段が噴霧ノズルである請求項2に記載の液体の冷却方法。
- 液体と気体とを向流接触させる請求項1乃至3のいずれかに記載の液体の冷却方法。
- 上記気体の導入を、該導入した気体が、揮発成分の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気を構成する装置内に供給された液体に、それが装置内壁又は装置内に貯留された液体の液面に到達するまでの間に接触するように行う請求項1乃至4のいずれかに記載の液体の冷却方法。
- 液体に含有された揮発成分が水である請求項1乃至5のいずれかに記載の液体の冷却方法。
- 上記圧力雰囲気を揮発成分の飽和蒸気圧未満とする請求項1乃至6のいずれかに記載の液体の冷却方法。
- 上記冷却後の液体を排出ポンプを用いて連続的に排出する請求項1乃至7のいずれかに記載の液体の冷却方法。
- アニオン界面活性剤の酸前駆体とアルカリとを中和反応させることにより得られたアニオン界面活性剤水溶液を、揮発成分を水、及び界面活性剤をアニオン界面活性剤として、請求項1乃至8のいずれかの液体の冷却方法により冷却するアニオン界面活性剤の製造方法。
- アニオン界面活性剤水溶液が循環する循環路と、
上記循環路に設けられ、該循環路を循環するアニオン界面活性剤水溶液にアニオン界面活性剤の酸前駆体及びアルカリを連続供給する材料供給部と、
上記循環路の上記材料供給部の下流側に介設され、該循環路を循環するアニオン界面活性剤水溶液を請求項1乃至8のいずれかの液体の冷却方法により冷却する冷却部と、
上記循環路の上記冷却部の下流側に設けられ、該循環路を循環するアニオン界面活性剤水溶液から一部分を連続回収する回収部と、
を備えた中和装置を用いる請求項9に記載のアニオン界面活性剤の製造方法。
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