JPH10146590A - 酸又はアルカリの中和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中和物の厳密なｐＨ管理ができ、中和熱を効
率的に除去しながら酸又はアルカリを連続的に中和でき
る酸又はアルカリの中和装置を提供する。 【解決手段】 ミキシングポンプ４に供給されるスルホ
ン酸の流量を流量計５で計測する。この計測値に応じ
て、流量調節計２がバルブ１をフィードフォワード制御
して、当量より僅かに少ないアルカリをミキシングポン
プ４に供給する。ミキシングポンプ４はスルホン酸とア
ルカリを循環ラインＬの循環液と一緒に混合して中和さ
せる。中和物は熱交換器６で除熱され、その一部が循環
ラインＬでミキシングポンプ４に戻される。流量調節計
８はミキシングポンプ４に戻される中和物の圧力が一定
となるように抜き出しポンプ９を制御する。ｐＨ調節計
７は循環ラインＬの中和物のｐＨを計測し、計測値が設
定ｐＨとなるようにバルブ３をフィードバック制御し
て、必要量のアルカリをミキシングポンプ４に供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は酸又はアルカリの中
和装置に関し、さらに詳しくは、例えば、スルホン化反
応によって生成された界面活性剤の原料であるスルホン
酸の濃厚溶液をアルカリで中和するのに好適な酸又はア
ルカリの中和装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】酸やアルカリを中和する一般的な手法と
しては、比較的大きな中和槽を用いて、バッチ方式で攪
拌を行いながらｐＨ等を計測して中和終点を管理し、中
和槽に設置されている冷却用ジャケットや循環ラインで
除熱を行いながら中和させる方法が採られていた。しか
しながら、こうした手法によると装置が大がかりになっ
てしまうことと、連続的に中和を行うことができないと
いう問題があった。

【０００３】そこで近時、これら欠点を改善するために
以下のような種々の試みがなされている。まず、第１の
手法として特開平２−２１８６５６号公報は、中和槽を
用いて所定のモル比に調整された酸とアルカリを添加し
て循環ラインで除熱する中和方法を開示している。ま
た、第２の手法として、特開昭５８−１７４２８７号公
報は排水の中和混合を連続的に行うもので、中和される
酸（又はアルカリ）のｐＨを計測して、計測されたｐＨ
に見合った量のアルカリ（又は酸）をフィードフォワー
ド制御で混合すると共に、中和後のｐＨの計測値に基づ
くフィードバック制御によってアルカリ（又は酸）を添
加して中和を行う手法を開示している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述した第
１の手法は、所定のアルカリ量が混合された中和物の温
度制御を行うには有効ではあるものの、中和物の厳密な
ｐＨ管理が要求されるような中和には適していない。

【０００５】また、上記第２の手法は、被中和物である
酸（又はアルカリ）のｐＨから中和に必要なアルカリ
（又は酸）量が比較的精度良く求められる排水等に限っ
て適用できる手法である。つまり、本発明が対象とする
ようなスルホン酸の濃厚溶液のようにｐＨが非常に小さ
な値を示す被中和物の場合、ｐＨ計の測定誤差を勘案す
ると、ｐＨから中和に必要なアルカリ（又は酸）量を精
度良く求めることは困難と言える。これに加えて、この
手法では中和熱を効率よく除去することが困難であっ
て、スルホン酸の中和などに適用することはできない。

【０００６】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、中和物の厳密なｐＨ管理が可能であ
って、しかも、中和熱を効率的に除去しながら酸又はア
ルカリを連続的に中和できる酸又はアルカリの中和装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明は、酸とアルカリを混合させて中和物を連
続的に生成する混合手段と、前記中和物を前記混合手段
に循環させて前記酸及び前記アルカリとともに混合させ
る循環手段と、被中和物である酸又はアルカリを前記混
合手段に供給する被中和物供給手段と、前記供給手段が
供給する前記酸又は前記アルカリの流量に基づいて、当
量に近いアルカリ又は酸を前記混合手段に供給するフィ
ードフォワード供給手段と、前記中和物のｐＨを計測し
て、該ｐＨの計測値を所定のｐＨ値とするだけのアルカ
リ又は酸の流量を算出し、算出された流量のアルカリ又
は酸を前記混合手段に供給するフィードバック供給手段
とを具備することを特徴としている。

【０００８】また、本発明は、混合手段が生成した中和
物を一旦蓄積する中間タンクを設けて、循環手段が中和
物をこの中間タンクから混合手段に循環させるように構
成しても良い。こうすると、酸とアルカリの混合を完全
に行うことができるとともに、ｐＨのばらつきを減少さ
せることができ、さらには脱泡や初流分の調整などが容
易になるという効果がある。

【０００９】また、本発明は、混合手段が生成した中和
物を除熱する冷却手段を設けて、この冷却手段によって
冷却された中和物を循環手段によって混合手段へ循環さ
せる構成としても良い。こうすると、中和反応が起きる
のと同時に生成された中和物が冷却されるため、中和物
が高温となっている時間を短くすることができ、中和物
の変質やゲル化を防止できるという効果がある。

【００１０】また、本発明は、混合手段が酸，アルカ
リ，中和物を混合するにあたって、アルカリと中和物を
混合した後に酸を混合するか、若しくは、酸と中和物を
混合した後にアルカリを混合させるように構成しても良
い。こうすると、酸或いはアルカリを循環された中和物
で希釈でき、局所的な発熱を防止できるという効果があ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。なお、以下の各実施形態で
は、スルホン化反応によって生成された界面活性剤の原
料であるスルホン酸の濃厚溶液をアルカリによって中和
するスルホン酸の中和装置について説明している。しか
しながら本発明はこれに限定されるものではなく、スル
ホン酸以外の酸であっても良くさらにはアルカリ溶液で
あっても良い。

【００１２】〔第１実施形態〕図１は同実施形態による
スルホン酸の中和装置の構成を示すブロック図である。
同図において、配管Ｈ１にはスルホン酸を中和するため
のアルカリが導入され、その下流側にはバルブ１が接続
される。ここで、本実施形態ではアルカリとして水酸化
ナトリウム（ＮａＯＨ）を用いている。

【００１３】バルブ１は、次に述べる流量調整計２より
送られた制御情報Ｃ１に従って、配管Ｈ１から導入され
たアルカリの流量を調整する。このバルブ１にはその下
流側に配管Ｈ２が接続されており、配管Ｈ２には流量調
節計２が設けられている。流量調節計２は、後述する流
量計５の計測結果に基づいて制御情報Ｃ１を生成し、こ
の制御情報Ｃ１によってバルブ１の開度を制御して、配
管Ｈ２に流れ込むアルカリが当量より僅かに少なくなる
ように調整を行う。

【００１４】一方、配管Ｈ３には配管Ｈ１に導入される
のと同種のアルカリが導入され、その下流側にはバルブ
３が接続される。バルブ３は、後述するｐＨ調節計７か
らフィードバックされる制御情報Ｃ２に従って、バルブ
３の下流側に接続された配管Ｈ４に流れ込むアルカリの
流量を調整する。配管Ｈ４に流入するアルカリは、これ
を配管Ｈ２に流れるアルカリと合わせたときに当量とな
るように調整される。そして、これら配管Ｈ３と配管Ｈ
４は合流して配管Ｈ５となり、この配管Ｈ５がミキシン
グポンプ４に接続される。

【００１５】ミキシングポンプ４は、スルホン酸，アル
カリ，後述する循環ラインＬを流れる中和物（以下、循
環液と呼ぶ）を連続的に混合するためのポンプであっ
て、例えば渦巻きポンプが用いられる。なお、ミキシン
グポンプ４において、アルカリの添加位置はミキシング
ポンプ４のサクション位置としている。

【００１６】ここで、ミキシングポンプ４へスルホン
酸，アルカリ，循環液を導入するにあたっては、アルカ
リと循環液を混合した後にこれらの混合液にスルホン酸
が混合されるように導入用の配管を構成するか、或い
は、スルホン酸と循環液を混合した後にこれらの混合液
にアルカリが混合されるように導入用の配管を構成す
る。こうすると、スルホン酸ないしはアルカリを循環液
で薄めることができ、局所的な発熱を防止できる。

【００１７】他方、スルホン酸は配管Ｈ６からミキシン
グポンプ４に導入される。ここで、スルホン酸のフィー
ド量と循環液の循環量との比率は、１：５〜１：６０に
設定されている。これにより、中和熱によるスラリーの
温度上昇を抑えるとともにアルカリを希釈し、中和反応
をマイルドにして製品の変質を予防する。流量計５は配
管Ｈ６に設けられており、この配管Ｈ６に導入されたス
ルホン酸の流量を計測する。

【００１８】熱交換器６は配管Ｈ７によってミキシング
ポンプ４と接続されており、配管Ｈ７を介してミキシン
グポンプ４からの中和物が流入する。そこで、熱交換器
６は流入してきた中和物の除熱を行って配管Ｈ８へ放出
する。この配管Ｈ８は配管Ｈ９と配管Ｈ１０に分岐さ
れ、配管Ｈ１０はさらに配管Ｈ１１と配管Ｈ１２に分岐
される。

【００１９】ｐＨ調節計７は配管Ｈ９に接続されてお
り、循環ラインＬを流れる中和物のｐＨを計測する。そ
して、ｐＨ調節計７は計測されたｐＨに基づいて制御情
報Ｃ２を生成してバルブ３にフィードバックする。上述
したように、制御情報Ｃ２は、循環液のｐＨが予め決め
られた設定ｐＨとなるように配管Ｈ４に流入するアルカ
リ量を制御するための情報である。なお、ｐＨ調節計７
を後述する配管Ｈ１２に設け、この配管Ｈ１２で中和物
のｐＨを計測しても良い。

【００２０】圧力調節計８は配管Ｈ１１に設けられてお
り、この圧力調節計８は配管Ｈ１１を流れる循環液の圧
力を計測して制御情報Ｃ３を生成し、制御情報Ｃ３によ
って次に述べる抜き出しポンプ９を制御する。ここで、
制御情報Ｃ３は、ミキシングポンプ４に戻される循環液
の圧力が一定値となるようにするための情報である。配
管Ｈ１１は、ｐＨ調節計７の下流側に接続された配管Ｈ
１３と合流して配管Ｈ１４となり、この配管Ｈ１４がミ
キシングポンプ４に接続される。

【００２１】抜き出しポンプ９は、圧力調節計８が生成
した制御情報Ｃ３に従って、ミキシングポンプ４に戻さ
れる循環液の圧力が一定値となるように配管Ｈ１２から
除熱された循環液を抜き出し、その下流側に接続された
配管Ｈ１５から次工程へ送り出す。このように、循環ラ
インＬとは、ミキシングポンプ４から出た中和物の一部
をミキシングポンプ４に戻すもので、中和物はミキシン
グポンプ４→配管Ｈ７→熱交換器６→配管Ｈ８→配管Ｈ
１０→配管Ｈ１１→配管Ｈ１４→ミキシングポンプ４の
ように循環ラインＬを循環する。

【００２２】以上のように、本実施形態では循環ライン
Ｌに対するアルカリの導入を２系列に分割した構成とし
ている。まず第１の系列は、スルホン酸の流量を計測
し、計測された流量に対して予め設定されただけのアル
カリを導入するフィードフォワード制御を行うものであ
る。

【００２３】ここで、フィードフォワード制御はスルホ
ン酸の原料に依存する酸価によって決定される。通常、
スルホン化工程が安定的に運転されていれば、酸価は原
料の種類によっておおよそ一定値となる。したがって、
スルホン酸の種類と流量が分かれば、フィードフォワー
ド制御で添加すべきアルカリの理論量が算出できる。そ
こで、中和されるスルホン酸の種類毎に、フィードフォ
ワード制御で導入される際のスルホン酸に対するアルカ
リの比率が予め登録されている。

【００２４】これに対し、第２の系列は、第１の系列の
フィードフォワード制御によって大部分のアルカリを添
加したのちの循環液のｐＨが設定ｐＨとなるように、循
環液のｐＨ計測値と設定ｐＨの差分に対応するだけのア
ルカリを添加するフィードバック制御を行うものであ
る。ちなみに、フィードフォワード制御とフィードバッ
ク制御で与えられるアルカリの比率は、９０：１０〜９
９：１となるように設定される。

【００２５】また、本実施形態では、高温の中和物がミ
キシングポンプ４に戻る前にその温度が制御される構成
である。すなわち、中和反応が起こると同時に中和物が
冷却されてその温度が下がるようになっており、高温と
なっている時間を抑えることができるため、界面活性剤
の変質やゲル化を防止することができる。

【００２６】次に、上記構成によるスルホン酸の中和装
置の動作について説明する。まず、スルホン酸が配管Ｈ
６からミキシングポンプ４に導入されると、これと並行
して流量計５が配管Ｈ６を流れるスルホン酸の流量の計
測を行う。すると流量調節計２は、配管Ｈ１から導入さ
れるアルカリの流量が、計測されたスルホン酸の流量に
対して所定の比率となるように制御情報Ｃ１を生成して
バルブ１の開度を制御する。これにより、当量に少し足
りないだけのアルカリが配管Ｈ２と配管Ｈ５を介してミ
キシングポンプ４に流入する。

【００２７】そこで、ミキシングポンプ４は流入してき
たスルホン酸，アルカリ，循環液を混合し、これにより
中和反応が起こって、中和反応の際に生じた中和熱によ
って高温となった中和物が配管Ｈ７に出される。熱交換
器６はこの中和物を除熱し、冷却された中和物を配管Ｈ
８に放出する。この中和物は配管Ｈ９と配管Ｈ１０に分
流され、配管Ｈ１０に分流された循環液はさらに配管Ｈ
１１と配管Ｈ１２に分流される。

【００２８】一方、圧力調節計８は配管Ｈ１１を流れる
循環液の圧力を計測して、ミキシングポンプ４に流れ込
む循環液の圧力が一定値となるような制御情報Ｃ３を生
成して抜き出しポンプ９を制御する。これにより、抜き
出しポンプ９が配管Ｈ１２から必要なだけの循環液を配
管Ｈ１５から次工程へ排出し、ミキシングポンプ４に戻
される循環液の圧力が一定に保たれる。

【００２９】他方、ｐＨ調節計７は配管Ｈ９から循環液
のｐＨを計測して、配管Ｈ４から導入されるアルカリに
よって、循環液のｐＨが設定ｐＨとなるように制御情報
Ｃ２を生成してバルブ３の開度を調整する。このフィー
ドバック制御によって配管Ｈ３から配管Ｈ４に必要量の
アルカリが流入し、配管Ｈ２からのアルカリと合流され
てミキシングポンプ４に流入する。これにより、スルホ
ン酸とアルカリがそれぞれ当量で混合されて、それによ
り得られた中和物が循環ラインＬを循環する。

【００３０】〔第２実施形態〕本実施形態は、第１実施
形態の構成にさらに中間タンクを設けるように構成した
もので、ミキシングポンプからの中和物を一旦、中間タ
ンクに入れたのち、この中間タンクから中和物をミキシ
ングポンプに戻している。図２は、本実施形態によるス
ルホン酸の中和装置の構成を示すブロック図である。同
図において、図１と同じ構成要素には同一の符号を付し
てあり、ここではその説明を省略する。

【００３１】さて、図２において、中和槽１０は中和物
を一時的に蓄積してさらに攪拌混合するための中間タン
クであって、中和槽１０で攪拌された中和物は配管Ｈ１
６に放出される。この配管Ｈ１６は配管Ｈ１７と配管Ｈ
１８に分岐され、配管Ｈ１７の下流側には循環ポンプ１
１が接続される一方、配管Ｈ１８の下流側には抜き出し
ポンプ１２が接続される。

【００３２】循環ポンプ１１は、その下流側に接続され
た配管Ｈ１９を介して、中和槽１０から出される中和物
を熱交換器６に送り出す。熱交換器６に接続された配管
Ｈ８は、本実施形態では配管Ｈ９と配管Ｈ２０に分岐さ
れ、この配管Ｈ２０を介して循環液がミキシングポンプ
４に戻される。

【００３３】抜き出しポンプ１２は、中和物を配管Ｈ１
８から抜き出して配管Ｈ２１に排出するポンプである。
この配管Ｈ２１は配管Ｈ２２と配管Ｈ２３に分岐され、
配管Ｈ２２を介して中和物が中和槽１０に戻される。一
方、配管Ｈ２３の下流側にはバルブ１３が接続されてい
る。バルブ１３を調節することで、配管Ｈ２３の中和物
を配管Ｈ２４から次工程へ送り出すとともに、ポンプ１
２から中和槽１０への中和物の循環比を調整して中和槽
１０のレベルが一定となるようにする。

【００３４】このように、中和槽１０には配管Ｈ２２か
ら中和物が戻されるとともに、上流側に接続された配管
Ｈ２５を介してミキシングポンプ４からの循環液が流入
するとともに、上流側に接続された配管Ｈ２６を介して
ｐＨ調節計７から中和物が流入する。中和槽１０はこれ
らを攪拌混合して配管Ｈ１６に排出する。そして、本実
施形態にあっては、中和物がミキシングポンプ４→配管
Ｈ２５→中和槽１０→配管Ｈ１６→配管Ｈ１７→循環ポ
ンプ１１→配管Ｈ１９→熱交換器６→配管８→配管２０
→ミキシングポンプ４のように流れて、循環ラインＬａ
を構成する。

【００３５】次に、上記構成によるスルホン酸の中和装
置の動作について説明する。まず、第１実施形態と同様
にして、スルホン酸と当量に少し足りないだけのアルカ
リとがそれぞれミキシングポンプ４に導入されて混合さ
れる。ミキシングポンプ４から出た中和物は中和槽１０
に流れ込み、ｐＨ調節計７から配管Ｈ２６を介して流れ
てきた中和物と、配管Ｈ２２を介して抜き出しポンプ１
２から戻される中和物と一緒にされて、中和槽１０で攪
拌混合される。

【００３６】中和槽１０でさらに混合された循環液は、
配管Ｈ１６を通って配管Ｈ１７及び配管Ｈ１８に分流さ
れる。配管Ｈ１７側に分流された循環液は、循環ポンプ
１１で配管Ｈ１９に汲み上げられて熱交換器６で除熱さ
れ、配管Ｈ８及び配管Ｈ２０を通ってミキシングポンプ
４に戻される。

【００３７】一方、抜き出しポンプ１２は、配管Ｈ１６
から分流されて配管Ｈ１８側に流れ込んだ中和物を配管
Ｈ２１に汲みだす。その際、バルブ１３の調整によって
中和槽１０のレベルが一定となるだけの中和物が配管Ｈ
２２を介して中和槽１０に戻され、残りの中和物が配管
Ｈ２３とバルブ１３を通って、配管Ｈ２４から次工程へ
送られる。

【００３８】他方、第１実施形態と同様に、ｐＨ調節計
７は循環ラインＬａを流れる循環液のｐＨを計測して、
循環液のｐＨが設定ｐＨとなるようにバルブ３の開度を
調整するフィードバックをかける。これにより、配管Ｈ
４からミキシングポンプ４に必要量のアルカリが導入さ
れ、ミキシングポンプ４においてスルホン酸と当量のア
ルカリが循環液とともに混合され、それによって得られ
た中和物が循環ラインＬａを循環する。

【００３９】以上説明したように、本実施形態のように
中間タンクを利用すると、装置の構成が若干は複雑には
なるものの、混合を完全に行うことができる上に、ｐＨ
のばらつきを減少させることができ、脱泡や初流分の調
整などが容易になるなど様々な利点が得られる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
酸とアルカリを混合手段によって混合するにあたって、
被中和物である酸又はアルカリを混合手段に供給すると
ともに、この酸又はアルカリの流量に基づいて当量に近
いアルカリ又は酸を混合手段に供給するフィードフォワ
ード制御を行うとともに、中和物のｐＨを所定ｐＨとす
るだけのアルカリ又は酸を混合手段に供給するフィード
バック制御を行うようにしたので、被中和物である酸又
はアルカリが濃厚溶液であっても、生成される中和物の
ｐＨを厳密に調整できるとともに、酸又はアルカリを連
続的に中和できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態によるスルホン酸の中
和装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明の第２実施形態によるスルホン酸の中
和装置の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１，３，１３ バルブ ２ 流量調節計 ４ ミキシングポンプ ５ 流量計 ６ 熱交換器 ７ ｐＨ調節計 ８ 圧力調節計 ９，１２ 抜き出しポンプ １０ 中和槽 １１ 循環ポンプ Ｈ１〜Ｈ２６ 配管 Ｌ，Ｌａ 循環ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０２Ｆ 1/66 ５３０ Ｃ０２Ｆ 1/66 ５３０Ｑ (72)発明者 粉家 一晃 東京都墨田区本所一丁目３番７号 ライオ ン株式会社内 (72)発明者 野中 浩一 東京都墨田区本所一丁目３番７号 ライオ ン株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸とアルカリを混合させて中和物を連続
   的に生成する混合手段と、 前記中和物を前記混合手段に循環させて前記酸及び前記
   アルカリとともに混合させる循環手段と、 被中和物である酸又はアルカリを前記混合手段に供給す
   る被中和物供給手段と、 前記供給手段が供給する前記酸又は前記アルカリの流量
   に基づいて、当量に近いアルカリ又は酸を前記混合手段
   に供給するフィードフォワード供給手段と、 前記中和物のｐＨを計測して、該ｐＨの計測値を所定の
   ｐＨ値とするだけのアルカリ又は酸の流量を算出し、算
   出された流量のアルカリ又は酸を前記混合手段に供給す
   るフィードバック供給手段とを具備することを特徴とす
   る酸又はアルカリの中和装置。