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| タイトル： | 特許公報(B2)_硫酸化中和物の製法 |
| 出願番号： | 1998265598 |
| 年次： | 2009 |
| IPC分類： | C11D 1/12,C07C 303/24,C07C 305/06 |
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高橋 博志 三好 一仁 田端 修 JP 4213265 特許公報(B2) 20081107 1998265598 19980921 硫酸化中和物の製法 花王株式会社 000000918 細田 芳徳 100095832 高橋 博志 三好 一仁 田端 修 20090121 C11D 1/12 20060101AFI20081225BHJP C07C 303/24 20060101ALI20081225BHJP C07C 305/06 20060101ALI20081225BHJP JPC11D1/12C07C303/24C07C305/06 C07C 303/24 C07C 305/06 C11D 1/00-19/00 特開平０８−１６４３０１（ＪＰ，Ａ） 特開平０８−２０６４８２（ＪＰ，Ａ） 特開昭５１−０４１６７５（ＪＰ，Ａ） 特開昭６０−０７２９９９（ＪＰ，Ａ） 特開平１１−１７２２９３（ＪＰ，Ａ） 4 2000096084 20000404 7 20041021 坂井 哲也 【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、陰イオン界面活性剤等として有用な硫酸化中和物の製法に関する。【０００２】【従来の技術】従来より、硫酸エステル化又はスルホン化された化合物を中和する場合、特開平２−２１８６５６号公報記載の方法、即ち、アルカリ剤として水酸化ナトリウム水溶液を用いて、ほぼ常圧にて、ループ状の中和設備内に硫酸化物、アルカリ剤とそれらの中和物の混合物等を循環させながら中和を行う方法や、二つの強攪拌ミキサーを用いて、ループ状の中和設備内に上記の混合物等を循環させながら連続的に中和を行う方法が用いられてきた。これらの方法では、中和の際に発生する中和熱が中和物に与える悪影響を回避するために、熱交換器等を用いて除熱を行ったり、中和設備をループ状にして中和物の顕熱として中和熱を吸収するといった設備面での工夫が行われている。【０００３】これらの方法を採用した中和設備では、伝熱面積の大きい熱交換器が必要であったり、中和設備をループ状にするため、中和設備内の滞留量が多くなるということや、設備が複雑になるという問題があった。【０００４】また、ループ状の中和設備の場合、設備の稼働前にループ内に中和物を充填しなければならないといった煩雑な操作が必要である。さらに、生産品の品種を変更する場合、ループ状の中和設備内に残った前生産品を抜き出し、洗浄した後に、次生産品の中和物を充填する操作が必要である。このように、上記の方法は生産効率を低下させる要因があった。また、前生産品を抜き出さずに、前生産品が残ったまま次生産品の中和を始めた場合には、次生産品で中和設備内が置き換わるまで両生産品が混合した中和物が産出され、これは品質上、非常に悪いものであった。【０００５】一方、硫酸化物の製造時には副生物が生成する。かかる副生物は、中和物の品質に悪影響を及ぼすことがある。しかしながら、従来の中和物の製法では、副生物の除去は後の工程で行うことが当然視され、中和に際して副生物の影響を極小化する思想はなかった。【０００６】【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的は、単純な生産設備で実施可能な、生産効率の高い硫酸化中和物の製法を提供することにある。さらに本発明の目的は、中和時における硫酸化物に残存する副生物の影響を極小化し得る硫酸化中和物の製法を提供することにある。【０００７】【課題を解決するための手段】即ち、本発明の要旨は、工程Ａ）：硫酸化物と塩基性物質とを接触させて混合物を得る工程、工程Ｂ）：工程Ａ）で得られた混合物のフラッシングを行って、混合物を気相成分と液相成分とに分離する工程、及び工程Ｃ）：工程Ｂ）で得られた液相成分を回収する工程、を含んでなる硫酸化中和物の製法、に関するものである。【０００８】【発明の実施の形態】工程Ａ）について工程Ａ）は、硫酸化物と塩基性物質とを接触させて混合物を得る工程である。本発明で用いられる硫酸化物は、硫酸エステル化物とスルホン化物とを含む。従って、本発明における硫酸化物の具体例としては、脂肪族アルコール硫酸エステル化物、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル化物、アルキルベンゼンスルホン酸、α−オレフィンスルホン酸、α−スルホ脂肪酸アルキルエステルスルホン酸等が挙げられる。好ましくはポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル化物である。硫酸化物は二種以上併用しても良い。【０００９】塩基性物質としては、下記物質が好適例として挙げられる。即ち、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等のアルカリ金属炭酸水素塩；水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアルカリ金属水酸化物；酸化カルシウム、水酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム等のアルカリ土類金属の酸化物及び水酸化物；アンモニア；アルキル鎖の炭素原子数が２〜４の、モノ、ジ及びトリアルカノールアミン；アルキル鎖の炭素原子数が１〜４の、１級、２級及び３級アルキルアミン等である。得られる中和物の色が大幅に改善される観点から、アルカリ金属炭酸塩及びアルカリ金属炭酸水素塩が好ましく、その中でも炭酸ナトリウムがより好ましい。塩基性物質は二種以上併用しても良い。【００１０】硫酸化物と塩基性物質との当量（化学当量）比は、これらを完全に中和する観点から、硫酸化物１当量に対して塩基性物質１．０当量以上が好ましく、１．０１当量以上がより好ましい。また、得られる中和物の安定性維持の観点から、硫酸化物１当量に対して塩基性物質２．０当量以下が好ましく、１．５当量以下がより好ましい。【００１１】硫酸化物と塩基性物質との接触を良好に行う観点から、塩基性物質は水溶液の形態で使用することが好ましい。【００１２】硫酸化物と塩基性物質との接触は均一に行うことが好ましく、例えば、各成分を混合装置内で強攪拌すれば良い。かかる接触によって中和反応が進行し、そして本工程で得られる混合物に、硫酸化物と塩基性物質との中和による中和物が含有される。なお、本明細書において、硫酸エステル化物の中和物及びスルホン化物の中和物のいずれについても「硫酸化中和物」という。【００１３】工程Ｂ）のフラッシング操作を効果的に行うために、工程Ａ）において、混合物を加圧することが好ましい。加圧された混合物は、工程Ｂ）において、工程Ａ）より低い圧力状態にされた空間にフラッシングされる。以下に、混合物を加圧する方法を例示する。【００１４】１）工程Ａ）において、さらにガスを供給して混合物を加圧する方法。ガスとしては、塩基性物質及び硫酸化中和物に対して不活性であるガスが好ましく、例えば、二酸化炭素、空気、酸素、窒素等が挙げられ、好ましくは二酸化炭素である。２）塩基性物質として、中和時に気体を発生し得る物質を用いて混合物を加圧する方法。かかる塩基性物質としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等が挙げられ、好ましくは炭酸ナトリウムである。なお、両者の方法を併用しても何ら差し支えはない。【００１５】工程Ｂ）について工程Ｂ）は、工程Ａ）で得られた混合物のフラッシングを行って、混合物を気相成分と液相成分とに分離する工程である。分離された気相成分は、系内の圧力を所定の範囲内に維持するために、適宜排出される。フラッシングとは、圧力差のある二位置において、高値の位置から低値の位置へ混合物を噴出させることをいう。【００１６】混合物のフラッシングを行うことにより、１）系内の気相成分が急激に体積膨張し、それにより系の温度が低下することに伴い、液相成分の熱を奪うこと、２）塩基性物質由来の水や中和水の一部が蒸発し、その潜熱のために中和熱が混合物から瞬間的に除去できること、３）水の蒸発に伴い、硫酸エステル化／スルホン化反応時や中和時に生成した副生物、例えば１，４−ジオキサンや臭い成分等を低減できること、という効果が奏される。かかる効果は中和物の製造には極めて好都合であり、しかも、本発明においては比較的単純な設備で工程Ａ）、工程Ｂ）を実施することができる。そのため、本発明により設備の単純化、それによる生産効率の向上を図ることができる。フラッシングを行うための装置は通常用いられる公知の構成の装置を採用することができる。【００１７】工程Ａ）で得られた混合物に含まれる中和物は、長期間放置しておくと分解するおそれがあるため、フラッシングは、得られた中和物が分解し始める前に行うことが好ましく、工程Ａ）の直後に行うことがより好ましい。従って、生産効率の観点から設備上、工程Ａ）で得られる混合物を工程Ｂ）へ供給する手段（以下、混合物供給ラインという。）を設けることが好ましく、その際、混合物供給ラインは、フラッシング操作を効果的に行うために、上述の工程Ａ）と同様に加圧された状態が好ましい。【００１８】フラッシング操作を良好に行うために、工程Ａ）、工程Ｂ）における圧力を、以下のように設定することが好ましい。１）工程Ａ）を０．５ＭＰａより高い圧力にて行う場合、工程Ａ）の圧力と工程Ｂ）の圧力の差が０．５ＭＰａ以上となるように、工程Ｂ）の圧力を設定する。２）工程Ａ）を０．１（常圧）〜０．５ＭＰａ以下の圧力にて行う場合、工程Ｂ）は０．０１ＭＰａ以下の圧力に設定する。また、上述の圧力差が大きい程フラッシングの効果はより顕著になる。なお、設備簡略化の観点から上記１）の態様が好ましい。また、工程Ａ）を常圧、工程Ｂ）を減圧状態にすることでもフラッシング操作は可能であり、本発明の方法を達成できることは言うまでもない。この場合、工程Ｂ）の圧力を０．０１ＭＰａ以下にすることが好ましい。【００１９】工程Ｃ）について工程Ｃ）は、工程Ｂ）で得られた液相成分を回収する工程である。回収された液相成分は必要に応じて脱泡を行っても良い。また、回収された液相成分を、必要に応じて、さらに精製してもよい。【００２０】図１にて本発明を説明する。図１は、本発明の製法の実施に好適な装置を示す概略構成図である。工程Ａ）：硫酸化物は、硫酸化物供給ライン１を通して、塩基性物質は塩基性物質供給ライン２を通して、モーターＭが具備された混合装置３に供給される。混合装置３内で、各成分が攪拌されて接触が行われる。工程Ｂ）：得られた混合物は、混合物供給ライン４を通してフラッシュ槽５に供給される。フラッシュ槽５の内圧を混合物の存在する混合装置３および混合物供給ライン４の圧力よりも低く設定することにより、混合物のフラッシングが行われ、気相成分と液相成分７とに分離する。気相成分は気相成分排出ライン６から排出される。工程Ｃ）：フラッシュ槽５内に溜まった液相成分７は液相成分排出ライン８から排出され、回収される。【００２１】【実施例】実施例１ラウリルアルコール（カルコール２０９８：花王（株）製）にエチレンオキサイドを付加させた。付加モル数はアルコール１モル当たり２．５モルとした。得られたエチレンオキサイド付加物を、三酸化硫黄ガスを用いる常法により硫酸化し、硫酸化物を得た。【００２２】硫酸化物を３．８５ｋｇ／ｈｒの割合で、中和剤としての炭酸ナトリウム水溶液（塩基性物質の含有量は１５．７重量％：硫酸化物１当量に対して１当量）を３．４７ｋｇ／ｈｒの割合で混合装置（エバラマイルダーＶシリーズ：型式名ＭＤＮ３０３Ｖ−Ｃ：荏原製作所製）に供給した。この混合装置により両成分を強攪拌し、これらを均一にした。中和系内（混合装置内）の温度を混合装置出口部で測定したところ、該温度は１２０℃であり、中和系内の圧力は０．７９ＭＰａであった。【００２３】得られた混合物を混合装置からフラッシュ槽に供給し、混合物のフラッシングを行った。フラッシュ槽内の圧力は０．１ＭＰａ（常圧）とした。このフラッシングによって生じた液相成分を回収した。液相成分の温度は８０℃であった。【００２４】この液相成分を分析すると、硫酸化中和物５７．５重量％、色相（Klett No. ）２４、未反応物１．２重量％、硫酸化中和物の単位重量当たり１，４−ジオキサン ８０ｍｇ／ｋｇであった。【００２５】比較例１ラウリルアルコール（カルコール２０９８：花王（株）製）７５重量％とミリスチルアルコール（カルコール４０９８：花王（株）製）２５重量％とからなる混合アルコールに、常法によりエチレンオキサイドを付加させた。付加モル数はアルコール１モル当たり２．０モルとした。得られたエチレンオキサイド付加物を、三酸化硫黄ガスを用いる常法により硫酸化し、硫酸化物を得た。【００２６】得られた硫酸化物を６．００ｋｇ／ｈｒの割合で、塩基性物質としての２３．６重量％水酸化ナトリウム水溶液を３．１５ｋｇ／ｈｒの割合で、特開平２−２１８６５６号公報記載のループ中和設備に供給し、熱交換器で冷却しつつ中和を行った。中和設備の熱交換器の出口温度は６０℃、圧力はほぼ常圧であった。得られた生成物を分析したところ、硫酸化中和物が６７．１重量％、色相（Klett No. ）７０、未反応物３．３１重量％、硫酸化中和物の単位重量当たり１，４−ジオキサン １５０ｍｇ／ｋｇであった。実施例１と比較して、硫酸化中和物の含量は高いものの、不純物含量が高く、色相も悪い生成物が得られた。さらに、熱交換器の冷却水を停止すると、中和設備のループ部分の温度が上昇し、硫酸化中和物を得ることができなかった。【００２７】上記の各例において得られた最終生成物（液相成分、生成物）の分析は、次のようにして行った。最終生成物中の硫酸化中和物はＩＳＯ ２２７１に準じた方法で定量した。未反応物の定量は次のようにして行った。最終生成物にイオン交換水を加え、さらにリン酸又は水酸化ナトリウムを用いて、ｐＨが７、硫酸化中和物が１０重量％の試料を調製した。この試料に石油エーテルを加えて抽出操作を行い、石油エーテル相を回収した。ガスクロマトグラフィーにより石油エーテルを分析し、内部標準法により未反応物を定量した。色相の評価は次のようにして行った。未反応物の定量のために調製した試料について、１０ｍｍ幅のセルを用いて、波長４２０ｎｍの条件下でその Klett No.を測定した。１，４−ジオキサンの定量は次のようにして行った。未反応物の定量のために調製した試料について、ガスクロマトグラフィーにより当該試料を分析し、絶対検量線法により１，４−ジオキサンを定量した。【００２８】【発明の効果】本発明の製法によれば、コンパクトでかつ比較的単純な設備で硫酸化中和物を製造できるため、設備内の滞留量を低減させることができ、生産性を大幅に高めることができる。さらに、本発明の製法を多品種生産に適用した場合、品種の変更を効率良く行うことができるため、品種同士の混合がない良好な品質の硫酸化中和物を得ることができる。さらに本発明の製法により、副生物の量が低減され、硫酸化中和物の分解が抑えられた良好な硫酸化中和物を得ることができる。【図面の簡単な説明】【図１】図１は、本発明の製法の実施に好適な装置を示す概略構成図である。【符号の説明】１ 硫酸化物供給ライン２ 塩基性物質供給ライン３ 混合装置４ 混合物供給ライン５ フラッシュ槽６ 気相成分排出ライン７ 液相成分８ 液相成分排出ラインＭ モーター 工程Ａ）：硫酸化物と中和時に気体を発生し得る塩基性物質とを接触させて加圧された混合物を得る工程、 工程Ｂ）：工程Ａ）で得られた混合物のフラッシングを行って、混合物を気相成分と液相成分とに分離する工程、及び 工程Ｃ）：工程Ｂ）で得られた液相成分を回収する工程、を含んでなる硫酸化中和物の製法。 硫酸化物と塩基性物質との当量比が、硫酸化物１当量に対して塩基性物質１．０〜２．０当量である請求項１記載の製法。 工程Ａ）において、さらにガスを供給して加圧する請求項１又は２記載の製法。 塩基性物質として、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム及び炭酸水素カリウムからなる群より選ばれた一種以上の物質を用いる請求項１〜３いずれか記載の製法。