液体の冷却方法
【課題】揮発成分を含有する液体を、その飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気に供給し、揮発成分の少なくとも一部を気化させて、液体を冷却する際に、消泡剤を使用することなく、液体中に泡噛みした気泡を脱泡する。
【解決手段】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、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るものである。液体の飛翔距離を下記式（Ｉ）で表される液体の初速度で除した値で定義する滞空時間が０．０３０秒以上である。
液体の初速度＝液体の供給時の体積流量／液体の供給面積 （Ｉ）
【解決手段】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、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るものである。液体の飛翔距離を下記式（Ｉ）で表される液体の初速度で除した値で定義する滞空時間が０．０３０秒以上である。
液体の初速度＝液体の供給時の体積流量／液体の供給面積 （Ｉ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体の冷却方法及びそれを用いたアニオン界面活性剤の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
揮発成分を含有する液体を、その飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気に供給し、そして、揮発成分の少なくとも一部を気化させることにより液体を冷却する方法が一般に知られている。このとき、粘度の小さい液体や非発泡性の液体の場合には、蒸発した揮発成分の気泡は容易に液体中を上昇して気液界面に到達した後に破泡されて気相中に分離される。
【０００３】
しかしながら、界面活性剤を含有する発泡性液体の場合には、気液界面に到達した気泡は容易には破泡されず、さらに、粘性液体の場合には、気泡が液体内に泡噛みした状態で留まることにより、液体がシェービングクリーム状或いはメレンゲ状となり、そのことが液体の密度及び流動性を低下させる、といった問題を生じる。
【０００４】
これらの場合に対し、消泡剤を使用することにより発泡を抑制する方法や発生した泡を消去する方法が知られているが、界面活性剤、糖類、糊料水溶液、食品等の分野では、消泡剤を使用できない場合が多い。
【０００５】
そこで、消泡剤を使用せずに脱泡する方法として、例えば、特許文献１には、液体の液面に向けて溶液温度より低い温度のガスを吹き付ける方法が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、液体を蒸発缶に吹き込む際に配管中で蒸発させて気液混合相として発泡を抑制する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献３及び４には、減圧下にした脱気装置に液体を供給し、内壁面を伝って流下させるときに液体を冷却することにより気泡を凝縮させる方法が開示されている。
【０００８】
また、アニオン界面活性剤の製造方法として、例えば、特許文献５には、アルキル硫酸エステル塩水溶液を循環路に循環させ、循環路を循環するアルキル硫酸エステル塩水溶液に原料のアルキル硫酸エステル及びアルカリを連続供給して中和反応させると共に、循環路を循環するアルキル硫酸エステル塩水溶液から一部分を製品として連続回収し、そして、アルキル硫酸エステル塩水溶液の冷却を循環路に介設された熱交換器で行う方法が開示されている。
【０００９】
特許文献６には、硫酸化物と塩基性物質とを接触させて得た混合物のフラッシングを行うことにより、混合物を気相成分と液相成分とに分離し、そのうち液相成分を回収することが開示されている。
【００１０】
特許文献７には、アニオン界面活性剤の酸前駆体を含有する酸性液と中和用のアルカリ液とを連続的に薄膜形成式蒸発機に供給し、加熱された蒸発機内壁面にそれらの混合液の薄膜を形成させながら減圧下で中和反応と濃縮・乾燥とを並行して行なうことが開示されている。
【００１１】
特許文献８には、アルキルエーテルを硫酸化し、減圧下で含有する気体を除去した後、外部冷却装置を備えた密閉型連続方式で中和するアルキルエーテルサルフェートの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５９−１１１９１４号公報
【特許文献２】特開平５−４９８０１号公報
【特許文献３】特開２００７−２５２３８３号公報
【特許文献４】特開２００５−１６１１３９号公報
【特許文献５】特開平２−２１８６５６号公報
【特許文献６】特開２０００−９６０８４号公報
【特許文献７】特開平１１−１７２２９４号公報
【特許文献８】特開２００４−３５９８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、液体の液面に向けて溶液温度より低い温度のガスを吹き付ける方法では、気泡が液面まで上昇する時間が必要となるため、液体を貯留するための手段が必要であり、また、気泡の上昇速度が著しく遅い粘性液体の場合には適用できない。
【００１４】
液体を蒸発缶に吹き込む際に配管中で蒸発させて気液混合相とする方法では、液体を蒸発缶に供給する前に加熱する必要があるため、熱安定性の低い液体には適用できず、また、流動状態を間欠流若しくは環状流とする必要があるため、圧力及び温度の操作範囲が限定されるという欠点を持つ。
【００１５】
減圧下にした脱気装置に液体を供給し、内壁面を伝って流下させるときに液体を冷却する方法では、泡噛みした液体は熱伝達係数が小さくなるため、内壁面を伝熱面として冷却することは非常に非効率的である。
【００１６】
本発明の課題は、揮発成分を含有する液体を、その飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気に供給し、揮発成分の少なくとも一部を気化させて、液体を冷却する際に、消泡剤を使用することなく、液体中に泡噛みした気泡を脱泡することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の液体の冷却方法は、揮発成分及び界面活性剤を含有する液体を、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ものであって、液体の飛翔距離を下記式（Ｉ）で表される液体の初速度で除した値で定義する滞空時間が０．０３０秒以上である。
【００１８】
液体の初速度＝液体の供給時の体積流量／液体の供給面積 （Ｉ）
本発明の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、本発明の液体の冷却方法により冷却するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、冷却の際、液体の滞空時間を０．０３０秒以上とすることにより、消泡剤の使用の有無に関係なく、液体中に泡噛みした気泡を脱泡することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】冷却装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は飛翔距離（Ｉ）、（ｂ）は飛翔距離（II）、及び（ｃ）は飛翔距離（III）をそれぞれ説明する図である。
【図３】中和装置の構成を示す図である。
【図４】噴霧ノズルの側面図である。
【図５】実施例４で用いた冷却装置の上側ベッセルの構成を示す（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
（液体の冷却方法）
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ものである。そして、液体の飛翔距離を下記式（Ｉ）で表される液体の初速度で除した値で定義する滞空時間を０．０３０秒以上とする。
【００２３】
液体の初速度＝液体の供給時の体積流量／液体の供給面積 （Ｉ）
一般に、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場合、液体が発泡性や粘性を有すると、気泡が泡噛みした状態で留まってシェービングクリーム状やメレンゲ状となり、冷却後に密度の小さい液体が得られることとなる。そこで、揮発成分の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気の冷却場においては、泡噛みした気体の温度は沸点であるため、例えば、排出ポンプなどによって微小にでも加圧できれば、気泡が凝縮して液体を真密度に近づけることができる。ところが、液体の密度が小さいと、冷却場の容積を大きくとる必要があり、また、キャビテーション防止のためにその高さを十分にとる必要もある。さらに、液体の密度が小さいと流動性が低くなるため、用いる排出ポンプのサイズを大きくする必要がある等の経済的負担も大きくなる。
【００２４】
しかしながら、本実施形態に係る液体の冷却方法によれば、上記のような液体の冷却の際、液体の滞空時間を０．０３０秒以上とすることにより、上記のような不具合を生じることなく、また、消泡剤の使用の有無に関係なく、液体中に泡噛みした気泡を脱泡することができる。従って、冷却後の液体への不純物の混入を防止することもできる。液体の滞空時間は、冷却場の大きさによって決定されるが、長ければ長いほどよい。具体的には、液体の滞空時間を０．０３０秒以上とするが、０．０３５秒以上とすることが好ましく、０．４０秒以上とすることが更に好ましい。
【００２５】
本実施形態に係る液体の冷却方法によれば、理想的には、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される液体のすべてが滞空時間を０．０３０秒以上とすることであるが、供給された液体の一部の滞空時間が０．０３０秒未満となっても、滞空時間が０．０３０秒以上の液体が供給された液体全体の３０体積％以上であれば、液体中に泡噛みした気泡の脱泡効果の発現は充分に認識できる。冷却場の設計においては充分な配慮が必要だが、具体的な例として、冷却場の有効利用、生産性等の観点から、供給ノズルを複数個設置することや冷却場としてベッセル等を用いるような場合に側面から液体を供給することも可能であり、このような場合、近接するノズルから供給された液体同士の衝突や、塔頂部への衝突が起こることにより、供給された液体の一部の滞空時間が０．０３０秒未満となる場合が生じる。従って、冷却に際し、液体中に泡噛みした気泡を脱泡する観点から、滞空時間を０．０３０秒以上とする液体は供給された液体全体の３０体積％以上であることが好ましく、５０体積％以上であることがより好ましく、７０体積％以上であることが更に好ましく、８０体積％以上であることがより更に好ましく、１００体積％であることが特に好ましい。
【００２６】
本実施形態に係る液体の冷却方法は、連続式、回分式、或いは半回分式のいずれの方式で実施してもよい。
【００２７】
連続式の場合には、液体を供給する冷却装置の下部に排出ポンプを設置し、冷却装置から連続的に冷却後の液体を排出する等の形式で冷却を実施することができるが、密度の大きな液体を得ることができるため、排出ポンプに対するＮＰＳＨａｖ（有効吸込ヘッド）が大きくなり、キャビテーションを防止することができる。また、装置内に貯留される液体の液面の維持高さを低くすることができることから、装置高さを低くすることによるコストの削減を図ることができる。従って、本実施形態に係る液体の冷却方法は、特に連続式に好適なものである。
【００２８】
回分式の場合には、密度の大きな液体を得ることができるため、１回当たりの処理量を大きくすることができ、また、装置容積を小さくすることができるといった経済的メリットを得ることができる。さらに、一般的に最も使用頻度の高い熱交換器を用いた冷却方法と比較すると、圧力損失を低減でき、その効果は液体の粘性が大きいほど顕著であり、また、圧力損失低減のために流路を大きくする等の措置をとる必要が無いため、装置容積を小さくできることから省スペース化を図ることができる。
【００２９】
なお、本実施形態に係る液体の冷却方法は、単に冷却のみを目的とする場合だけでなく、揮発成分を気化させることから、それに加えて濃縮や不純物除去を目的とする場合においても有効である。
【００３０】
［液体］
液体としては、特に限定されないが、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。
【００３１】
かかる液体は、少なくとも揮発成分と粘性や発泡性を発現させる界面活性剤が含まれたもので構成される。
【００３２】
揮発成分としては、例えば、水、有機溶剤等が挙げられる。有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類；酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類；ノルマルヘキサンなどの脂肪族炭化水素類；シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素類；トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類；ジクロロメタン、クロロホルムなどの塩化脂肪族炭化水素類等が挙げられる。揮発成分は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種が混合されて構成されていてもよい。
【００３３】
界面活性剤は、単一種が含まれていてもよく、また、複数種が含まれていてもよい。かかる物質の含有量は例えば０．１〜９０質量％である。上記脱泡効果は高粘度の流体や、高粘度で液体中に空気等の気泡を含んだ流体（泡噛み流体）において特に顕著である。この観点から、界面活性剤の含有量は１０〜９９質量％が好ましく、３０〜９５質量％がより好ましく、５０〜９０質量％が更に特に好ましく、５５〜８５質量％が特に好ましい
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。
【００３４】
アニオン界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩などの硫酸エステル型のもの；アルキルベンゼンスルホン酸塩などのスルホン酸型のもの；カルボン酸型のもの；リン酸エステル型のもの等が挙げられる。これらのアニオンイオン界面活性剤は、水との混合物を構成した場合、一定の界面活性剤濃度までは濃度上昇するにつれて粘度が上昇して流動性が低下乃至無くなるが、その一定の界面活性剤濃度からさらに濃度上昇させると、ペースト状となって再び流動性を示すことが一般に知られている。
【００３５】
ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどのエーテル型のもの；グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステルなどのエステル型のもの；ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルなどのエステル・エーテル型のもの；アルキルアルカノールアミドなどのアルカノールアミド型のもの等が挙げられる。
【００３６】
カチオン界面活性剤としては、例えば、４級アンモニウム塩型のもの、アルキルアミン塩型のもの等が挙げられる。
【００３７】
両性界面活性剤としては、例えば、アルキルベタイン等のカルボキシベタイン型のもの、アルキルアミンオキサイドなどのアミンオキサイド型のもの等が挙げられる。
【００３８】
両親媒性ポリマーとは、疎水性基及び親水性基の両方を有するポリマーのことであり、例えば、反応性界面活性剤と親水性モノマーとの共重合、或いは、イオン性親水性モノマーと疎水性モノマーとの共重合によって合成することができる。なお、反応性界面活性剤とは、分子内に重合性の不飽和二重結合或いはイオン性の親水基及び疎水基を有する界面活性剤である。
【００３９】
液体には、その他に用途に応じたそれぞれの構成成分等が含まれていてもよい。
【００４０】
液体の粘度は例えば０．０１〜１０００Ｐａ・ｓである。液体の粘度は同軸二重円筒型粘度計により測定される値である。
【００４１】
液体としては、具体的には、界面活性剤水溶液、洗浄性組成物からなるスラリー、糊料水溶液、糖類、チョコレートや加工豆乳などの食品を含む液体が挙げられる。
【００４２】
冷却前の液体は、泡噛みしていてもよい。泡噛みした液体を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た場合、気泡内の気体が膨張すると共に蒸発した揮発成分に押し出されて脱気される。そのため、泡噛みした液体を用いることによって、冷却前より密度が大きく、且つ流動性の優れる液体を得ることができる。
【００４３】
［圧力及び温度］
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。
【００４４】
液体を供給する冷却場の温度は、液体の構成にもよるが、例えば−２０〜２００℃に設定する。
【００４５】
［液体の供給操作］
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。
【００４６】
液体の冷却場への供給は、その手段が特に限定されるものではないが、噴霧ノズル等の微粒化手段を用いて行うことが好ましい。
【００４７】
微粒化手段を用いた液体の冷却場への供給の場合、液体を供給する向きは、特に限定されるものではないが、上から下向きであることが好ましい。また、液体の液滴径は１〜１００００μｍとすることが好ましい。高粘性のために液体を滴状に噴霧することが困難な場合は、膜状或いは棒状に供給しても構わない。その場合の液膜厚みは１〜１００００μｍとすることが好ましい。
【００４８】
液体の冷却場への供給は、１箇所から行ってもよく、また、複数箇所から行ってもよい。特に、液体が高粘性で圧力損失が大きくなる場合は、複数箇所から行うことが好ましい。
【００４９】
［冷却装置］
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。
【００５０】
この冷却装置１００は、上側ベッセル（冷却槽）１１１及び下側ベッセル１１２が上下に設けられ、そして、上側ベッセル１１１の下部と下側ベッセル１１２の上部とが上下方向に延びる連結配管１１３で連結された構成を有する。
【００５１】
上側ベッセル１１１の上部には、液体供給管１２１が接続されて貫通状態で設けられている。液体供給管１２１は上側ベッセル１１１の他の位置に設けられていてもよいが、供給した液体の滞空時間を長くして脱泡を促進させる観点から、このように上側ベッセル１１１の上部に設けられていることが好ましい。液体供給管１２１は複数本設けられていてもよい（図１では上下に２本）。上側ベッセル１１１の上部の天板部には、気体排出管１２３が接続されている。上側ベッセル１１１の容量は例えば１〜１００００Ｌである。
【００５２】
液体供給管１２１の先端には噴霧ノズル（液体供給部）１３１が取り付けられている。上側ベッセル１１１に液体を供給する方法は、特に限定されるものではないが、気液界面積を大きくして冷却効率を高める観点から、前述の通り、このような噴霧ノズル１３１等の微粒化手段を使用することが好ましい。微粒化手段としては、噴霧ノズル１３１が、微粒化のために動力を必要とせず、省エネルギーで、かつ、メンテナンスが容易であるという観点から好ましい。市販の噴霧ノズル１３１の具体例としては、例えば、商品名：スパイラルジェットスプレーノズル［スプレーイングシステムスジャパン社製］、商品名：フルジェットスプレーノズル［スプレーイングシステムスジャパン社製］、商品名：空円錐ノズルAAPシリーズ［いけうち社製］、商品名：充円錐ノズルAJPシリーズ［いけうち社製］等が挙げられる。また、それ以外の微粒化手段としては、例えば、噴射弁のように圧力エネルギーにより微粒化するもの、２流体ノズルのように気体エネルギーにより微粒化するもの、回転噴孔や回転円盤のように遠心力により微粒化するもの、ノズル振動や超音波などの振動エネルギーにより微粒化するもの等が挙げられる。噴霧ノズル１３１は、フルコーンタイプのものであってもよく、また、ホロコーンタイプのものであってもよい。液体の供給面積は例えば０．１〜５００００ｍｍ２である。
【００５３】
下側ベッセル１１２の下部（底部）には、排出ポンプ１４１が介設された液体排出管１２６が接続されている。下側ベッセル１１２の容量は例えば１〜１００００Ｌである。
【００５４】
ここで、液体の冷却を連続式で実施する場合には、排出ポンプ１４１のＮＰＳＨｒｅ（必要有効吸込ヘッド）よりもＮＰＳＨａｖを大きくしてキャビテーションを防止し、そして、排出流量を制御して冷却した液体の液面を液体排出管１２６内乃至下側ベッセル１１２内に維持できるように、下側ベッセル１１２と排出ポンプ１４１との間の液体排出管１２６の部分が十分な長さを有することが好ましい。このとき液体の液面検出器として用いることができるものとしては、例えば、差圧式レベル計、超音波レベル計、レーダーレベル計等が挙げられる。また、液体の冷却を回分式又は半回分式で実施する場合には、必ずしも液体排出管１２６が下側ベッセル１１２の下部（底部）に接続されていなくてもよい。
【００５５】
連結配管１１３は、例えば、長さが５０〜１００００ｍｍ、及び内径が１０〜１０００ｍｍである。
【００５６】
なお、この冷却装置１００には、装置内の液体を保温するための温水ジャケットや電気トレース等の保温手段が設けられていてもよい。
【００５７】
この冷却装置１００を用いた本実施形態に係る液体の冷却方法では、液体供給管１２１を介して噴霧ノズル１３１から液体が上側ベッセル１１１に供給される。そして、上側ベッセル１１１内に供給された液体は、気体排出管１２３介して気体が排出されて揮発成分の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気の冷却場とされた上側ベッセル１１１内において、揮発成分の飽和蒸気圧となる温度、つまり、その圧力での沸点まで冷却される。また、本実施形態に係る液体の冷却方法では、揮発成分の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気の冷却場とされた上側ベッセル１１１内に供給される液体の飛翔距離を下記式（Ｉ）で表される液体の初速度で除した値で定義する滞空時間を０．０３０秒以上とする。
【００５８】
液体の初速度＝液体の供給時の体積流量／液体の供給面積 （Ｉ）
ここで、滞空時間が０．０３０秒以上である液体の飛翔距離は、上記圧力雰囲気の冷却場を区画する上側ベッセル１１１内において、液体が噴霧ノズル１３１から供給されて上側ベッセル１１１の内壁に接触するまでの飛翔距離（Ｉ）を含んでいてもよい。
【００５９】
この飛翔距離（Ｉ）は、図２（ａ）に示すように、例えば噴霧口が下向きになるように設けられた噴霧ノズル１３１から液体をホローコーン状に斜め下方に噴霧する場合、液体を噴霧する噴霧ノズル１３１の噴霧口から液体が接触する上側ベッセル１１１の内壁までの直線距離Ｌ（Ｉ）である。
【００６０】
また、滞空時間が０．０３０秒以上である液体の飛翔距離は、上記圧力雰囲気を区画する上側ベッセル１１１内において、液体が噴霧ノズル１３１から供給されて上側ベッセル１１１内に貯留された冷却後の液体に接触するまでの飛翔距離（II）を含んでいてもよい。
【００６１】
この飛翔距離（II）は、図２（ｂ）に示すように、例えば噴霧口が下向きになるように設けられた噴霧ノズル１３１から液体をホローコーン状に斜め下方に噴霧する場合、液体を噴霧する噴霧ノズル１３１の噴霧口から上側ベッセル１１１内に貯留された冷却後の液体の液面までの直線距離Ｌ（II）である。
【００６２】
さらに、滞空時間が０．０３０秒以上である液体の飛翔距離は、上記圧力雰囲気を区画する上側ベッセル１１１内において、液体が噴霧ノズル１３１から供給されて上側ベッセル１１１内を飛翔する他の液体に接触するまでの飛翔距離（III）を含んでいてもよい。
【００６３】
この飛翔距離（III）は、図２（ｃ）に示すように、例えば、各々、噴霧口が下向きになるように設けられた複数の噴霧ノズル１３１のそれぞれから液体をホローコーン状に斜め下方に噴霧する場合、液体を噴霧する噴霧ノズル１３１の噴霧口から上側ベッセル１１１内における液体の衝突点までの直線距離Ｌ（III）である。
【００６４】
上側ベッセル１１１内に供給される液体の飛翔距離は、液体の全て、従って、１００体積％が均一であってもよく、また、長短の分布を有していてもよいが、本実施形態に係る液体の冷却方法では、上側ベッセル１１１内に供給される液体の少なくとも３０体積％以上において、その滞空時間を０．０３０秒以上とする。
【００６５】
なお、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としては、図１に示す構成のものに限定されず、少なくともベッセル（冷却槽）、並びに、各々、それに接続された液体供給部、及び気体排出部を備えた構成であればよい。
【００６６】
（アニオン界面活性剤水溶液の製造方法）
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。
【００６７】
以下、本実施形態に係るアニオン界面活性剤の製造方法について、アニオン界面活性剤水溶液を循環させて連続式でアニオン界面活性剤を製造する方法を説明する。なお、本実施形態に係るアニオン界面活性剤の製造方法は、これに限定されるものではなく、回分式や半回分式の方法であってもよい。
【００６８】
図３は、本実施形態に係るアニオン界面活性剤の製造に使用可能な中和装置２００の一例を示す。
【００６９】
この中和装置２００は、循環路２１０とそれに介設された循環ポンプ２２０とを備えている。この循環路２１０にはアニオン界面活性剤水溶液が満たされ、循環ポンプ２２０は、そのアニオン界面活性剤水溶液を送液して循環路２１０を循環させる。
【００７０】
循環路２１０における循環ポンプ２２０の下流側には原料混合器２３０が介設されている。この原料混合器２３０には、原料であるアニオン界面活性剤の酸前駆体を供給する酸供給管２３１及びアルカリを供給するアルカリ供給管２３２が接続されている。原料混合器２３０は、連続式のものであれば特に限定されるものではなく、駆動式のものでもよく、また、スタティック式のものでもよい。これらのうち、圧力損失が小さく、混合を充分に行うためには、駆動式のものの方が好ましい。この原料混合器２３０は、酸供給管２３１からのアニオン界面活性剤の酸前駆体及びアルカリ供給管２３２からのアルカリを、循環路２１０を循環するアニオン界面活性剤水溶液と共に混合して中和反応させ、それを再び循環路２１０に連続供給する。従って、これらの原料混合器２３０、酸供給管２３１、及びアルカリ供給管２３２が材料供給部を構成する。
【００７１】
循環路２１０における原料混合器２３０の下流側で且つ循環ポンプ２２０の上流側には除熱冷却器２４０が介設されている。除熱冷却器２４０から循環ポンプ２２０までのエレベーションはＮＰＳＨａｖが循環ポンプ２２０のＮＰＳＨｒｅ以上になるように設計される。除熱冷却器２４０は、循環路２１０が槽上部及び槽下部にそれぞれ接続された冷却槽２４１を有し、冷却槽２４１内の上方部には噴霧ノズル２４２が設けられており、その噴霧ノズル２４２は槽上部に接続された循環路２１０から延びた管の先端に取り付けられている。また、冷却槽２４１の槽上部（天板）には図示しない真空ポンプから延びる気体排出管２４３が接続されている。この除熱冷却器２４０は、気体排出管２４３から排気して水の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気とした冷却槽２４１内に、噴霧ノズル２４２からアニオン界面活性剤水溶液を噴霧し、アニオン界面活性剤水溶液に含まれる水の少なくとも一部を気化させることにより、アニオン界面活性剤水溶液を冷却する。従って、この除熱冷却器２４０が冷却部を構成する。
【００７２】
循環路２１０における除熱冷却器２４０及び循環ポンプ２２０の下流側で且つ材料混合器の上流側には製品回収管２５０が接続されている。製品回収管２５０は、循環路２１０を循環するアニオン界面活性剤水溶液から一部分を製品として連続回収する。従って、この製品回収管２５０が回収部を構成する。
【００７３】
この中和装置２００を用いた本実施形態に係るアニオン界面活性剤の製造方法では、循環路２１０には循環ポンプ２２０の送液によってアニオン界面活性剤水溶液が循環する。
【００７４】
ここで、循環路２１０を循環させるアニオン界面活性剤水溶液の流量は例えば０．０１〜１００ｔｏｎ／ｈｒ（体積流量０．０００００３〜０．０３ｍ３／ｓ）である。循環路２１０でのアニオン界面活性剤水溶液の温度は、特に限定されるものではないが、粘度を下げて流動性を高める観点から、０℃以上であることが好ましく、２０℃以上であることが好ましい。一方、分解を抑制する観点からは１５０℃以下であることが好ましく、１００℃以下であることが好ましい。
【００７５】
原料混合器２３０では、酸供給管２３１からアニオン界面活性剤の酸前駆体及びアルカリ供給管２３２からアルカリがそれぞれ連続供給され、それらは原料混合器２３０において循環路２１０を循環するアニオン界面活性剤水溶液と共に混合されて再び循環路２１０に連続供給される。
【００７６】
ここで、アニオン界面活性剤の酸前駆体としては、例えば、アルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルなどの硫酸エステル；アルキルベンゼンスルホン酸などのスルホン酸；カルボン酸；リン酸エステル等が挙げられる。酸前駆体は、単一種だけで構成してもよく、また、複数種で構成してもよい。複数種で構成する場合には、複数種の酸前駆体を予め混合して原料混合器２３０に供給してもよく、また、複数種の酸前駆体をそれぞれ原料混合器２３０に供給してそこで混合してもよい。
【００７７】
アルカリとしては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウムなどのアルカリ金属炭酸塩及びアルカリ土類金属炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなど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、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物；アンモニア；モノ、ジ、トリアルカノールアミン；１級、２級、３級アルキルアミン等が挙げられる。アルカリは、単一種だけで構成してもよく、また、複数種で構成してもよい。複数種で構成する場合には、複数種のアルカリを予め混合して原料混合器２３０に供給してもよく、また、複数種のアルカリをそれぞれ原料混合器２３０に供給してそこで混合してもよい。アルカリは水溶液として供給してもよく、その場合の濃度は、アニオン界面活性剤が流動性を示せば特に限定されるものではないが、例えば０．１〜９０質量％である。
【００７８】
酸前駆体とアルカリとの混合比は、酸の中和を完結させる観点から、酸前駆体に対してアルカリが１モル等量以上となるようにすることが好ましい。
【００７９】
原料混合器２３０には、酸前駆体及びアルカリ以外の成分が供給され、それが循環路２１０を循環するアニオン界面活性剤水溶液に供給されてもよい。かかる成分としては、例えば、濃度調整用の水、ｐＨ緩衝剤、粘度調整剤等が挙げられる。ｐＨ緩衝剤の具体例としては、例えば、炭酸ナトリウム、リン酸、クエン酸等が挙げられる。粘度調整剤の具体例としては、エタノール、ＰＥＧ、ＰＰＧなどの有機溶剤や炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウムなどの無機塩等が挙げられる。
【００８０】
除熱冷却器２４０では、冷却槽２４１内が気体排出管２４３から排気されて水の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気とされ、そこに噴霧ノズル２４２からアニオン界面活性剤水溶液が噴霧されると、アニオン界面活性剤水溶液に含まれる水の少なくとも一部が気化することにより、アニオン界面活性剤水溶液が冷却される。
【００８１】
ここで、冷却条件は、上記した本実施形態に係る液体の冷却方法の条件が適用され、液体の５０体積％以上において、その滞空時間が０．０３０秒以上とされる。冷却槽２４１への供給前の液体の温度は例えば０〜２２０℃及び常圧下での密度は例えば０．１〜２．０ｋｇ／Ｌである。冷却後の液体の温度は例えば−２０〜２００℃及び真空下での密度は例えば０．３〜２．０ｋｇ／Ｌである。
【００８２】
製品回収管２５０では、循環路２１０を循環するアニオン界面活性剤水溶液が分岐して一部分が製品として連続回収される。
【００８３】
ここで、循環倍率は、特に限定されるものではないが、循環ポンプ２２０の負荷を小さくし、装置内滞留量を減らして品種切替時のロスを削減する観点から、３０倍以下とすることが好ましく、２５倍以下とすることがより好ましい。一方、中和後の中和熱による温度上昇を抑制し、分解を抑制する観点からは、１倍以上とすることが好ましく、２倍以上とすることがより好ましい。なお、循環倍率は、製品回収管２５０の接続部において、アニオン界面活性剤水溶液のうち循環路２１０を循環する流量を製品回収管２５０から回収される流量で除した値として定義される。回収されるアニオン界面活性剤水溶液におけるアニオン界面活性剤の濃度は例えば０．１〜９０質量％及びアニオン界面活性剤水溶液の常圧下での密度は例えば０．３〜２．０ｋｇ／Ｌである。
【００８４】
以上に説明した本実施形態に係るアニオン界面活性剤の製造方法によれば、アニオン界面活性剤水溶液の冷却を真空除熱で行うので、熱交換器を用いて冷却する場合と比較して、装置コストを低く抑えることができると共に、装置滞留量が少なくなるため品種切換時のロスを低減することができる。また、アニオン界面活性剤水溶液の冷却の際に併せて脱泡も行われるので、別途脱泡工程を設ける必要がない。
【実施例】
【００８５】
（液体の冷却）
以下の実施例１〜６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。
【００８６】
＜実施例１＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径４７５ｍｍ、上側ベッセルの容量２７０Ｌ、下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、２本の液体供給管のそれぞれ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、各液体供給管から噴霧ノズルＣを介して温度７５．７℃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２．７ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００３５ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセルの気体排出管から排気し、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５．４分とした。
【００８７】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．８１ｋｇ／Ｌ、及び温度は５９．７℃であった。また、真空ブレイク後、常圧下における密度は１．０８ｋｇ／Ｌであった。
【００８８】
ここで、噴霧ノズルの噴霧角度は１２０°及び上側ベッセルの内径４７５ｍｍであることから、ＡＳの１００体積％について、飛翔距離は０．２７４ｍと算出された。そして、ＡＳの噴出速度（初速度）は５．０ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．０５５秒と算出された。ＡＳの噴出速度は、ＡＳの体積流量をＡＳの供給面積で除して算出した。噴霧ノズルＣは、図４に示すように、先端部分が下方に向かって縮径しつつ螺旋状に延びるように形成され、その隙間から液体を噴霧するように構成されているが、ＡＳの噴霧がホローコーン状になされたことから、ＡＳの供給面積として、基端側の一周分の隙間の開口面積を採用した。なお、噴霧ノズルＣの開口面積の基端側の始点での外径Ｄは５．５ｍｍ、終点での外径ｄは４．７ｍｍ、及び幅δは４．４ｍｍであり、その面積を０．００００７０ｍ２と算出した。
【００８９】
なお、真空下における液体の密度は、排出ポンプを介して液体排出管から排出される液体の質量を測定し、また、真空ブレイク後の下側ベッセルの壁面に付着した液体の付着レベルから体積を算出し、そして、質量を体積で除することにより求めた。
【００９０】
＜実施例２＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径８００ｍｍ、上側ベッセルの容量３６０Ｌ、下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、２本の液体供給管のうち上側の方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ＡＳを上側ベッセル内に１．０ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００２６ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセルの気体排出管から排気し、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１２．４分とした。
【００９１】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．８８ｋｇ／Ｌ、及び温度は６２．２℃であった。
【００９２】
ここで、噴霧ノズルの噴霧角度は６０°及び上側ベッセルの内径８００ｍｍであることから、ＡＳの１００体積％について、飛翔距離は０．８００ｍと算出された。そして、ＡＳの噴出速度（初速度）は３．９ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．２０５秒と算出された。ＡＳの噴出速度及びＡＳの供給面積は、実施例１と同様にして求めた。なお、噴霧ノズルＡの開口面積の基端側の始点での外径Ｄは５．１ｍｍ、終点での外径ｄは４．３ｍｍ、及び幅δは４．５ｍｍであり、その面積を０．００００６６ｍ２と算出した。
【００９３】
＜実施例３＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径８００ｍｍ、上側ベッセルの容量３６０Ｌ、下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、２本の液体供給管のうち上側の方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８０．２℃のＡＳを上側ベッセル内に５．３ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．００１３５ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセルの気体排出管から排気し、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３．８分とした。
【００９４】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．８４ｋｇ／Ｌ、及び温度は６２．８℃であった。
【００９５】
ここで、飛翔距離は、実施例２と同様、ＡＳの１００体積％について０．８００ｍと算出された。そして、ＡＳの噴出速度（初速度）は５．７ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．１４０秒と算出された。ＡＳの噴出速度及びＡＳの供給面積は、実施例１と同様にして求めた。なお、噴霧ノズルＢの開口面積の基端側の始点での外径Ｄは１４ｍｍ、終点での外径ｄは９ｍｍ、及び幅δは６．６ｍｍであり、その面積を０．０００２３８ｍ２と算出した。
【００９６】
＜実施例４＞
図５（ａ）及び（ｂ）は実施例４で用いた冷却装置の上側ベッセルを示す。なお、符号が示す名称は上記実施形態に準じる。
【００９７】
この上側ベッセル１１１は、上部が内径４７５ｍｍの円筒状に形成されていると共に下部が下方に行くに従って縮径した円錐状に形成されている。上側ベッセル１１１の容量は１２０Ｌである。
【００９８】
上側ベッセル１１１の天板には３つの噴霧ノズルＡ１３１が取り付けられている。それらの３つの噴霧ノズルＡ１３１は、直径４７５ｍｍの天板の中心を重心とする一辺１５１ｍｍの正三角形の３つの頂点位置にノズル中心が位置付けられるように配置され、それぞれ噴霧口が下方を向くように設けられている。従って、天板中心を基準として、３つの噴霧ノズルＡ１３１は、周方向に１２０°の角度を有するように間隔をおいて設けられた構成となっている。なお、相互に隣接する噴霧ノズルＡ１３１の外側間の距離は１７４ｍｍ、及び各噴霧ノズルＡ１３１のノズル中心から上側ベッセル１１１の内壁までの最短距離は１５１ｍｍである。また、各噴霧ノズルＡ１３１は図示しない液体供給管に接続されている。
【００９９】
このような上側ベッセル１１１を備えた冷却装置（下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、液体供給管から噴霧ノズルＡ１３１を介して温度７５．３℃のＡＳを上側ベッセル１１１内に２．９ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００２５ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセル１１１の気体排出管から排気し、上側ベッセル１１１、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６．５分とした。
【０１００】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．７５ｋｇ／Ｌ、及び温度は５９．８℃であった。
【０１０１】
ここで、噴霧ノズルＡ１３１の噴霧角度は６０°及びノズル間距離１５１ｍｍであることから、飛翔距離は、噴霧ノズルＡ１３１から噴霧されたＡＳ同士が接触するときの最小値が０．１５１ｍで、また、噴霧ノズルＡ１３１から噴霧されたＡＳが上側ベッセル１１１の内壁に接触するときが０．３０１ｍｍであり、従って、ＡＳの１００体積％について、飛翔距離は０．１５１ｍ以上と算出された。そして、ＡＳの噴出速度（初速度）は３．８ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．０４０秒と算出された。ＡＳの噴出速度及びＡＳの供給面積は、実施例２と同様にして求めた。
【０１０２】
＜比較例１＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径４７５ｍｍ、上側ベッセルの容量２７０Ｌ、下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、２本の液体供給管のうち上側の方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７２．８℃のＡＳを上側ベッセル内に３．０ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００７７ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセルの気体排出管から排気し、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１５．７分とした。
【０１０３】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．１７ｋｇ／Ｌ、及び温度は６０．７℃であった。
【０１０４】
ここで、飛翔距離は、実施例１と同様、ＡＳの１００体積％について０．２７４ｍと算出された。そして、ＡＳの噴出速度（初速度）は１１．０ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．０２５秒と算出された。ＡＳの噴出速度及びＡＳの供給面積も実施例１と同様にして求めた。
【０１０５】
＜実施例５＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径４７５ｍｍ、上側ベッセルの容量２７０Ｌ、下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、２本の液体供給管のそれぞれの先端に噴霧ノズルＤ［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−ＳＳ６０１２０］を取り付けた。そして、液体供給管から噴霧ノズルＤを介して温度７７．２℃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３．７ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００８３ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセルの気体排出管から排気し、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４．４分とした。
【０１０６】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．７５ｋｇ／Ｌ、及び温度は６０．１℃であった。
【０１０７】
ここで、噴霧ノズルの噴霧角度は６０°及び上側ベッセルの内径４７５ｍｍであることから、泡噛みＡＳの１００体積％について、飛翔距離は０．４７５ｍと算出された。そして、泡噛みＡＳの噴出速度（初速度）は４．６ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．１０３秒と算出された。泡噛みＡＳの噴出速度及び泡噛みＡＳの供給面積は実施例１と同様にして求めた。なお、噴霧ノズルＤの開口面積の基端側の始点での外径Ｄは９．２ｍｍ、終点での外径ｄは７．６ｍｍ、及び幅δは６．９ｍｍであり、その面積を０．０００１８２ｍ２と算出した。
【０１０８】
＜実施例６＞
実施例５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Ｄを介して温度６７．５℃の泡噛みＡＳを上側ベッセル内に４．２ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００９４ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、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３．７分とした。
【０１０９】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．４０ｋｇ／Ｌ、及び温度は６１．６℃であった。
【０１１０】
ここで、飛翔距離は、実施例５と同様、泡噛みＡＳの１００体積％について０．４７５ｍと算出された。そして、泡噛みＡＳの噴出速度（初速度）は５．２ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．０９１秒と算出された。泡噛みＡＳの噴出速度及び泡噛みＡＳの供給面積も実施例５と同様にして求めた。
【０１１１】
＜比較例２＞
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℃の泡噛みＡＳを上側ベッセル内に３．０ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．００１３７ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、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５．１分とした。
【０１１２】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．１７ｋｇ／Ｌ、及び温度は６０．５℃であった。
【０１１３】
ここで、飛翔距離は、比較例１と同様、泡噛みＡＳの１００体積％について０．２７４ｍと算出された。そして、泡噛みＡＳの噴出速度（初速度）は１９．６ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．０１４秒と算出された。泡噛みＡＳの噴出速度及び泡噛みＡＳの供給面積も比較例１と同様にして求めた。
【０１１４】
＜比較例３＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径４７５ｍｍ、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、２本の液体供給管のうち上側の方の先端に噴霧ノズルの代わりに分散盤を取り付けた。そして、液体供給管から分散盤を介して温度７５．２℃の泡噛みＡＳを上側ベッセル内に１．０ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００４６ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、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。
【０１１５】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．１６ｋｇ／Ｌ、及び温度は５７．３℃であった。
【０１１６】
ここで、飛翔距離は泡噛みＡＳの１００体積％について０．１３０ｍであった。そして、泡噛みＡＳの噴出速度（初速度）は１９．１ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．００７秒と算出された。泡噛みＡＳの噴出速度は、泡噛みＡＳの体積流量を泡噛みＡＳの供給面積、つまり、分散盤の噴出口の面積で除して算出した。なお、その面積は０．００００２４ｍ２であった。
【０１１７】
【表１】
【０１１８】
【表２】
【０１１９】
（アニオン界面活性剤の製造）
図３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Ｅ［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。
【０１２０】
原料供給部に、アルキル硫酸エステル（アニオン界面活性剤の酸前駆体）、２７．０質量％水酸化ナトリウム水溶液（アルカリ）、及び２０．０質量％炭酸ナトリウム水溶液（緩衝剤）を、製品回収管から回収するアルキル硫酸ナトリウム水溶液１質量部に対して、それぞれ０．６３質量部、０．３４質量部、及び０．１０質量部の割合となるように供給した。冷却槽内は、気体排出管からの排気により冷却槽内を２０．０ｋＰａの圧力雰囲気に保持した。冷却槽へのＡＳの供給流量は噴霧ノズル１本あたり３．０ｔｏｎ／ｈｒ（体積流量：０．０００７８ｍ３／ｓ）とした。循環倍率は４．２倍とした。
【０１２１】
ここで、アルキル硫酸ナトリウム水溶液の１００体積％について飛翔距離が０．４７０ｍ以上と算出された。そして、アルキル硫酸ナトリウム水溶液の噴出速度（初速度）は４．３ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．１０９秒以上と算出された。
【０１２２】
なお、噴霧ノズルＥの開口面積の基端側の始点での外径Ｄは９．２ｍｍ、終点での外径ｄは７．６ｍｍ、及び幅δは６．９ｍｍであり、その面積を０．０００１８２ｍ２と算出した。
【０１２３】
このアルキル硫酸ナトリウムの製造において、冷却槽の上流側でのアルキル硫酸ナトリウム水溶液の温度は７４．２℃及び密度は１．０７ｋｇ／Ｌ（常圧下）であった。冷却槽の下流側でのアルキル硫酸ナトリウム水溶液の温度は６２．８℃及び密度は０．８０ｋｇ／Ｌ（真空下）であった。製品回収管から回収されたアルキル硫酸ナトリウム水溶液のアルキル硫酸ナトリウム濃度は６５．０質量％及び密度は１．０７ｋｇ／Ｌ（常圧下）であった。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は液体の冷却方法及びそれを用いたアニオン界面活性剤の製造方法について有用である。
【符号の説明】
【０１２５】
１００ 冷却装置
１１１ 上側ベッセル（冷却槽）
１１２ 下側ベッセル
１１３ 連結配管
１２１ 液体供給管
１２３ 気体排出管
１２６ 液体排出管
１３１ 噴霧ノズル（液体供給部）
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
２５０ 製品回収管
【技術分野】
【０００１】
本発明は液体の冷却方法及びそれを用いたアニオン界面活性剤の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
揮発成分を含有する液体を、その飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気に供給し、そして、揮発成分の少なくとも一部を気化させることにより液体を冷却する方法が一般に知られている。このとき、粘度の小さい液体や非発泡性の液体の場合には、蒸発した揮発成分の気泡は容易に液体中を上昇して気液界面に到達した後に破泡されて気相中に分離される。
【０００３】
しかしながら、界面活性剤を含有する発泡性液体の場合には、気液界面に到達した気泡は容易には破泡されず、さらに、粘性液体の場合には、気泡が液体内に泡噛みした状態で留まることにより、液体がシェービングクリーム状或いはメレンゲ状となり、そのことが液体の密度及び流動性を低下させる、といった問題を生じる。
【０００４】
これらの場合に対し、消泡剤を使用することにより発泡を抑制する方法や発生した泡を消去する方法が知られているが、界面活性剤、糖類、糊料水溶液、食品等の分野では、消泡剤を使用できない場合が多い。
【０００５】
そこで、消泡剤を使用せずに脱泡する方法として、例えば、特許文献１には、液体の液面に向けて溶液温度より低い温度のガスを吹き付ける方法が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、液体を蒸発缶に吹き込む際に配管中で蒸発させて気液混合相として発泡を抑制する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献３及び４には、減圧下にした脱気装置に液体を供給し、内壁面を伝って流下させるときに液体を冷却することにより気泡を凝縮させる方法が開示されている。
【０００８】
また、アニオン界面活性剤の製造方法として、例えば、特許文献５には、アルキル硫酸エステル塩水溶液を循環路に循環させ、循環路を循環するアルキル硫酸エステル塩水溶液に原料のアルキル硫酸エステル及びアルカリを連続供給して中和反応させると共に、循環路を循環するアルキル硫酸エステル塩水溶液から一部分を製品として連続回収し、そして、アルキル硫酸エステル塩水溶液の冷却を循環路に介設された熱交換器で行う方法が開示されている。
【０００９】
特許文献６には、硫酸化物と塩基性物質とを接触させて得た混合物のフラッシングを行うことにより、混合物を気相成分と液相成分とに分離し、そのうち液相成分を回収することが開示されている。
【００１０】
特許文献７には、アニオン界面活性剤の酸前駆体を含有する酸性液と中和用のアルカリ液とを連続的に薄膜形成式蒸発機に供給し、加熱された蒸発機内壁面にそれらの混合液の薄膜を形成させながら減圧下で中和反応と濃縮・乾燥とを並行して行なうことが開示されている。
【００１１】
特許文献８には、アルキルエーテルを硫酸化し、減圧下で含有する気体を除去した後、外部冷却装置を備えた密閉型連続方式で中和するアルキルエーテルサルフェートの製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開昭５９−１１１９１４号公報
【特許文献２】特開平５−４９８０１号公報
【特許文献３】特開２００７−２５２３８３号公報
【特許文献４】特開２００５−１６１１３９号公報
【特許文献５】特開平２−２１８６５６号公報
【特許文献６】特開２０００−９６０８４号公報
【特許文献７】特開平１１−１７２２９４号公報
【特許文献８】特開２００４−３５９８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、液体の液面に向けて溶液温度より低い温度のガスを吹き付ける方法では、気泡が液面まで上昇する時間が必要となるため、液体を貯留するための手段が必要であり、また、気泡の上昇速度が著しく遅い粘性液体の場合には適用できない。
【００１４】
液体を蒸発缶に吹き込む際に配管中で蒸発させて気液混合相とする方法では、液体を蒸発缶に供給する前に加熱する必要があるため、熱安定性の低い液体には適用できず、また、流動状態を間欠流若しくは環状流とする必要があるため、圧力及び温度の操作範囲が限定されるという欠点を持つ。
【００１５】
減圧下にした脱気装置に液体を供給し、内壁面を伝って流下させるときに液体を冷却する方法では、泡噛みした液体は熱伝達係数が小さくなるため、内壁面を伝熱面として冷却することは非常に非効率的である。
【００１６】
本発明の課題は、揮発成分を含有する液体を、その飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気に供給し、揮発成分の少なくとも一部を気化させて、液体を冷却する際に、消泡剤を使用することなく、液体中に泡噛みした気泡を脱泡することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の液体の冷却方法は、揮発成分及び界面活性剤を含有する液体を、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ものであって、液体の飛翔距離を下記式（Ｉ）で表される液体の初速度で除した値で定義する滞空時間が０．０３０秒以上である。
【００１８】
液体の初速度＝液体の供給時の体積流量／液体の供給面積 （Ｉ）
本発明の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、本発明の液体の冷却方法により冷却するものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、冷却の際、液体の滞空時間を０．０３０秒以上とすることにより、消泡剤の使用の有無に関係なく、液体中に泡噛みした気泡を脱泡することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】冷却装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）は飛翔距離（Ｉ）、（ｂ）は飛翔距離（II）、及び（ｃ）は飛翔距離（III）をそれぞれ説明する図である。
【図３】中和装置の構成を示す図である。
【図４】噴霧ノズルの側面図である。
【図５】実施例４で用いた冷却装置の上側ベッセルの構成を示す（ａ）平面図及び（ｂ）側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施形態について詳細に説明する。
【００２２】
（液体の冷却方法）
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ものである。そして、液体の飛翔距離を下記式（Ｉ）で表される液体の初速度で除した値で定義する滞空時間を０．０３０秒以上とする。
【００２３】
液体の初速度＝液体の供給時の体積流量／液体の供給面積 （Ｉ）
一般に、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場合、液体が発泡性や粘性を有すると、気泡が泡噛みした状態で留まってシェービングクリーム状やメレンゲ状となり、冷却後に密度の小さい液体が得られることとなる。そこで、揮発成分の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気の冷却場においては、泡噛みした気体の温度は沸点であるため、例えば、排出ポンプなどによって微小にでも加圧できれば、気泡が凝縮して液体を真密度に近づけることができる。ところが、液体の密度が小さいと、冷却場の容積を大きくとる必要があり、また、キャビテーション防止のためにその高さを十分にとる必要もある。さらに、液体の密度が小さいと流動性が低くなるため、用いる排出ポンプのサイズを大きくする必要がある等の経済的負担も大きくなる。
【００２４】
しかしながら、本実施形態に係る液体の冷却方法によれば、上記のような液体の冷却の際、液体の滞空時間を０．０３０秒以上とすることにより、上記のような不具合を生じることなく、また、消泡剤の使用の有無に関係なく、液体中に泡噛みした気泡を脱泡することができる。従って、冷却後の液体への不純物の混入を防止することもできる。液体の滞空時間は、冷却場の大きさによって決定されるが、長ければ長いほどよい。具体的には、液体の滞空時間を０．０３０秒以上とするが、０．０３５秒以上とすることが好ましく、０．４０秒以上とすることが更に好ましい。
【００２５】
本実施形態に係る液体の冷却方法によれば、理想的には、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される液体のすべてが滞空時間を０．０３０秒以上とすることであるが、供給された液体の一部の滞空時間が０．０３０秒未満となっても、滞空時間が０．０３０秒以上の液体が供給された液体全体の３０体積％以上であれば、液体中に泡噛みした気泡の脱泡効果の発現は充分に認識できる。冷却場の設計においては充分な配慮が必要だが、具体的な例として、冷却場の有効利用、生産性等の観点から、供給ノズルを複数個設置することや冷却場としてベッセル等を用いるような場合に側面から液体を供給することも可能であり、このような場合、近接するノズルから供給された液体同士の衝突や、塔頂部への衝突が起こることにより、供給された液体の一部の滞空時間が０．０３０秒未満となる場合が生じる。従って、冷却に際し、液体中に泡噛みした気泡を脱泡する観点から、滞空時間を０．０３０秒以上とする液体は供給された液体全体の３０体積％以上であることが好ましく、５０体積％以上であることがより好ましく、７０体積％以上であることが更に好ましく、８０体積％以上であることがより更に好ましく、１００体積％であることが特に好ましい。
【００２６】
本実施形態に係る液体の冷却方法は、連続式、回分式、或いは半回分式のいずれの方式で実施してもよい。
【００２７】
連続式の場合には、液体を供給する冷却装置の下部に排出ポンプを設置し、冷却装置から連続的に冷却後の液体を排出する等の形式で冷却を実施することができるが、密度の大きな液体を得ることができるため、排出ポンプに対するＮＰＳＨａｖ（有効吸込ヘッド）が大きくなり、キャビテーションを防止することができる。また、装置内に貯留される液体の液面の維持高さを低くすることができることから、装置高さを低くすることによるコストの削減を図ることができる。従って、本実施形態に係る液体の冷却方法は、特に連続式に好適なものである。
【００２８】
回分式の場合には、密度の大きな液体を得ることができるため、１回当たりの処理量を大きくすることができ、また、装置容積を小さくすることができるといった経済的メリットを得ることができる。さらに、一般的に最も使用頻度の高い熱交換器を用いた冷却方法と比較すると、圧力損失を低減でき、その効果は液体の粘性が大きいほど顕著であり、また、圧力損失低減のために流路を大きくする等の措置をとる必要が無いため、装置容積を小さくできることから省スペース化を図ることができる。
【００２９】
なお、本実施形態に係る液体の冷却方法は、単に冷却のみを目的とする場合だけでなく、揮発成分を気化させることから、それに加えて濃縮や不純物除去を目的とする場合においても有効である。
【００３０】
［液体］
液体としては、特に限定されないが、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。
【００３１】
かかる液体は、少なくとも揮発成分と粘性や発泡性を発現させる界面活性剤が含まれたもので構成される。
【００３２】
揮発成分としては、例えば、水、有機溶剤等が挙げられる。有機溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類；アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類；酢酸メチル、酢酸エチルなどのエステル類；ノルマルヘキサンなどの脂肪族炭化水素類；シクロヘキサンなどの脂環式炭化水素類；トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類；ジクロロメタン、クロロホルムなどの塩化脂肪族炭化水素類等が挙げられる。揮発成分は、単一種で構成されていてもよく、また、複数種が混合されて構成されていてもよい。
【００３３】
界面活性剤は、単一種が含まれていてもよく、また、複数種が含まれていてもよい。かかる物質の含有量は例えば０．１〜９０質量％である。上記脱泡効果は高粘度の流体や、高粘度で液体中に空気等の気泡を含んだ流体（泡噛み流体）において特に顕著である。この観点から、界面活性剤の含有量は１０〜９９質量％が好ましく、３０〜９５質量％がより好ましく、５０〜９０質量％が更に特に好ましく、５５〜８５質量％が特に好ましい
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。
【００３４】
アニオン界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩などの硫酸エステル型のもの；アルキルベンゼンスルホン酸塩などのスルホン酸型のもの；カルボン酸型のもの；リン酸エステル型のもの等が挙げられる。これらのアニオンイオン界面活性剤は、水との混合物を構成した場合、一定の界面活性剤濃度までは濃度上昇するにつれて粘度が上昇して流動性が低下乃至無くなるが、その一定の界面活性剤濃度からさらに濃度上昇させると、ペースト状となって再び流動性を示すことが一般に知られている。
【００３５】
ノニオン界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテルなどのエーテル型のもの；グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ショ糖脂肪酸エステルなどのエステル型のもの；ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルなどのエステル・エーテル型のもの；アルキルアルカノールアミドなどのアルカノールアミド型のもの等が挙げられる。
【００３６】
カチオン界面活性剤としては、例えば、４級アンモニウム塩型のもの、アルキルアミン塩型のもの等が挙げられる。
【００３７】
両性界面活性剤としては、例えば、アルキルベタイン等のカルボキシベタイン型のもの、アルキルアミンオキサイドなどのアミンオキサイド型のもの等が挙げられる。
【００３８】
両親媒性ポリマーとは、疎水性基及び親水性基の両方を有するポリマーのことであり、例えば、反応性界面活性剤と親水性モノマーとの共重合、或いは、イオン性親水性モノマーと疎水性モノマーとの共重合によって合成することができる。なお、反応性界面活性剤とは、分子内に重合性の不飽和二重結合或いはイオン性の親水基及び疎水基を有する界面活性剤である。
【００３９】
液体には、その他に用途に応じたそれぞれの構成成分等が含まれていてもよい。
【００４０】
液体の粘度は例えば０．０１〜１０００Ｐａ・ｓである。液体の粘度は同軸二重円筒型粘度計により測定される値である。
【００４１】
液体としては、具体的には、界面活性剤水溶液、洗浄性組成物からなるスラリー、糊料水溶液、糖類、チョコレートや加工豆乳などの食品を含む液体が挙げられる。
【００４２】
冷却前の液体は、泡噛みしていてもよい。泡噛みした液体を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た場合、気泡内の気体が膨張すると共に蒸発した揮発成分に押し出されて脱気される。そのため、泡噛みした液体を用いることによって、冷却前より密度が大きく、且つ流動性の優れる液体を得ることができる。
【００４３】
［圧力及び温度］
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。
【００４４】
液体を供給する冷却場の温度は、液体の構成にもよるが、例えば−２０〜２００℃に設定する。
【００４５】
［液体の供給操作］
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。
【００４６】
液体の冷却場への供給は、その手段が特に限定されるものではないが、噴霧ノズル等の微粒化手段を用いて行うことが好ましい。
【００４７】
微粒化手段を用いた液体の冷却場への供給の場合、液体を供給する向きは、特に限定されるものではないが、上から下向きであることが好ましい。また、液体の液滴径は１〜１００００μｍとすることが好ましい。高粘性のために液体を滴状に噴霧することが困難な場合は、膜状或いは棒状に供給しても構わない。その場合の液膜厚みは１〜１００００μｍとすることが好ましい。
【００４８】
液体の冷却場への供給は、１箇所から行ってもよく、また、複数箇所から行ってもよい。特に、液体が高粘性で圧力損失が大きくなる場合は、複数箇所から行うことが好ましい。
【００４９】
［冷却装置］
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。
【００５０】
この冷却装置１００は、上側ベッセル（冷却槽）１１１及び下側ベッセル１１２が上下に設けられ、そして、上側ベッセル１１１の下部と下側ベッセル１１２の上部とが上下方向に延びる連結配管１１３で連結された構成を有する。
【００５１】
上側ベッセル１１１の上部には、液体供給管１２１が接続されて貫通状態で設けられている。液体供給管１２１は上側ベッセル１１１の他の位置に設けられていてもよいが、供給した液体の滞空時間を長くして脱泡を促進させる観点から、このように上側ベッセル１１１の上部に設けられていることが好ましい。液体供給管１２１は複数本設けられていてもよい（図１では上下に２本）。上側ベッセル１１１の上部の天板部には、気体排出管１２３が接続されている。上側ベッセル１１１の容量は例えば１〜１００００Ｌである。
【００５２】
液体供給管１２１の先端には噴霧ノズル（液体供給部）１３１が取り付けられている。上側ベッセル１１１に液体を供給する方法は、特に限定されるものではないが、気液界面積を大きくして冷却効率を高める観点から、前述の通り、このような噴霧ノズル１３１等の微粒化手段を使用することが好ましい。微粒化手段としては、噴霧ノズル１３１が、微粒化のために動力を必要とせず、省エネルギーで、かつ、メンテナンスが容易であるという観点から好ましい。市販の噴霧ノズル１３１の具体例としては、例えば、商品名：スパイラルジェットスプレーノズル［スプレーイングシステムスジャパン社製］、商品名：フルジェットスプレーノズル［スプレーイングシステムスジャパン社製］、商品名：空円錐ノズルAAPシリーズ［いけうち社製］、商品名：充円錐ノズルAJPシリーズ［いけうち社製］等が挙げられる。また、それ以外の微粒化手段としては、例えば、噴射弁のように圧力エネルギーにより微粒化するもの、２流体ノズルのように気体エネルギーにより微粒化するもの、回転噴孔や回転円盤のように遠心力により微粒化するもの、ノズル振動や超音波などの振動エネルギーにより微粒化するもの等が挙げられる。噴霧ノズル１３１は、フルコーンタイプのものであってもよく、また、ホロコーンタイプのものであってもよい。液体の供給面積は例えば０．１〜５００００ｍｍ２である。
【００５３】
下側ベッセル１１２の下部（底部）には、排出ポンプ１４１が介設された液体排出管１２６が接続されている。下側ベッセル１１２の容量は例えば１〜１００００Ｌである。
【００５４】
ここで、液体の冷却を連続式で実施する場合には、排出ポンプ１４１のＮＰＳＨｒｅ（必要有効吸込ヘッド）よりもＮＰＳＨａｖを大きくしてキャビテーションを防止し、そして、排出流量を制御して冷却した液体の液面を液体排出管１２６内乃至下側ベッセル１１２内に維持できるように、下側ベッセル１１２と排出ポンプ１４１との間の液体排出管１２６の部分が十分な長さを有することが好ましい。このとき液体の液面検出器として用いることができるものとしては、例えば、差圧式レベル計、超音波レベル計、レーダーレベル計等が挙げられる。また、液体の冷却を回分式又は半回分式で実施する場合には、必ずしも液体排出管１２６が下側ベッセル１１２の下部（底部）に接続されていなくてもよい。
【００５５】
連結配管１１３は、例えば、長さが５０〜１００００ｍｍ、及び内径が１０〜１０００ｍｍである。
【００５６】
なお、この冷却装置１００には、装置内の液体を保温するための温水ジャケットや電気トレース等の保温手段が設けられていてもよい。
【００５７】
この冷却装置１００を用いた本実施形態に係る液体の冷却方法では、液体供給管１２１を介して噴霧ノズル１３１から液体が上側ベッセル１１１に供給される。そして、上側ベッセル１１１内に供給された液体は、気体排出管１２３介して気体が排出されて揮発成分の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気の冷却場とされた上側ベッセル１１１内において、揮発成分の飽和蒸気圧となる温度、つまり、その圧力での沸点まで冷却される。また、本実施形態に係る液体の冷却方法では、揮発成分の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気の冷却場とされた上側ベッセル１１１内に供給される液体の飛翔距離を下記式（Ｉ）で表される液体の初速度で除した値で定義する滞空時間を０．０３０秒以上とする。
【００５８】
液体の初速度＝液体の供給時の体積流量／液体の供給面積 （Ｉ）
ここで、滞空時間が０．０３０秒以上である液体の飛翔距離は、上記圧力雰囲気の冷却場を区画する上側ベッセル１１１内において、液体が噴霧ノズル１３１から供給されて上側ベッセル１１１の内壁に接触するまでの飛翔距離（Ｉ）を含んでいてもよい。
【００５９】
この飛翔距離（Ｉ）は、図２（ａ）に示すように、例えば噴霧口が下向きになるように設けられた噴霧ノズル１３１から液体をホローコーン状に斜め下方に噴霧する場合、液体を噴霧する噴霧ノズル１３１の噴霧口から液体が接触する上側ベッセル１１１の内壁までの直線距離Ｌ（Ｉ）である。
【００６０】
また、滞空時間が０．０３０秒以上である液体の飛翔距離は、上記圧力雰囲気を区画する上側ベッセル１１１内において、液体が噴霧ノズル１３１から供給されて上側ベッセル１１１内に貯留された冷却後の液体に接触するまでの飛翔距離（II）を含んでいてもよい。
【００６１】
この飛翔距離（II）は、図２（ｂ）に示すように、例えば噴霧口が下向きになるように設けられた噴霧ノズル１３１から液体をホローコーン状に斜め下方に噴霧する場合、液体を噴霧する噴霧ノズル１３１の噴霧口から上側ベッセル１１１内に貯留された冷却後の液体の液面までの直線距離Ｌ（II）である。
【００６２】
さらに、滞空時間が０．０３０秒以上である液体の飛翔距離は、上記圧力雰囲気を区画する上側ベッセル１１１内において、液体が噴霧ノズル１３１から供給されて上側ベッセル１１１内を飛翔する他の液体に接触するまでの飛翔距離（III）を含んでいてもよい。
【００６３】
この飛翔距離（III）は、図２（ｃ）に示すように、例えば、各々、噴霧口が下向きになるように設けられた複数の噴霧ノズル１３１のそれぞれから液体をホローコーン状に斜め下方に噴霧する場合、液体を噴霧する噴霧ノズル１３１の噴霧口から上側ベッセル１１１内における液体の衝突点までの直線距離Ｌ（III）である。
【００６４】
上側ベッセル１１１内に供給される液体の飛翔距離は、液体の全て、従って、１００体積％が均一であってもよく、また、長短の分布を有していてもよいが、本実施形態に係る液体の冷却方法では、上側ベッセル１１１内に供給される液体の少なくとも３０体積％以上において、その滞空時間を０．０３０秒以上とする。
【００６５】
なお、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としては、図１に示す構成のものに限定されず、少なくともベッセル（冷却槽）、並びに、各々、それに接続された液体供給部、及び気体排出部を備えた構成であればよい。
【００６６】
（アニオン界面活性剤水溶液の製造方法）
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。
【００６７】
以下、本実施形態に係るアニオン界面活性剤の製造方法について、アニオン界面活性剤水溶液を循環させて連続式でアニオン界面活性剤を製造する方法を説明する。なお、本実施形態に係るアニオン界面活性剤の製造方法は、これに限定されるものではなく、回分式や半回分式の方法であってもよい。
【００６８】
図３は、本実施形態に係るアニオン界面活性剤の製造に使用可能な中和装置２００の一例を示す。
【００６９】
この中和装置２００は、循環路２１０とそれに介設された循環ポンプ２２０とを備えている。この循環路２１０にはアニオン界面活性剤水溶液が満たされ、循環ポンプ２２０は、そのアニオン界面活性剤水溶液を送液して循環路２１０を循環させる。
【００７０】
循環路２１０における循環ポンプ２２０の下流側には原料混合器２３０が介設されている。この原料混合器２３０には、原料であるアニオン界面活性剤の酸前駆体を供給する酸供給管２３１及びアルカリを供給するアルカリ供給管２３２が接続されている。原料混合器２３０は、連続式のものであれば特に限定されるものではなく、駆動式のものでもよく、また、スタティック式のものでもよい。これらのうち、圧力損失が小さく、混合を充分に行うためには、駆動式のものの方が好ましい。この原料混合器２３０は、酸供給管２３１からのアニオン界面活性剤の酸前駆体及びアルカリ供給管２３２からのアルカリを、循環路２１０を循環するアニオン界面活性剤水溶液と共に混合して中和反応させ、それを再び循環路２１０に連続供給する。従って、これらの原料混合器２３０、酸供給管２３１、及びアルカリ供給管２３２が材料供給部を構成する。
【００７１】
循環路２１０における原料混合器２３０の下流側で且つ循環ポンプ２２０の上流側には除熱冷却器２４０が介設されている。除熱冷却器２４０から循環ポンプ２２０までのエレベーションはＮＰＳＨａｖが循環ポンプ２２０のＮＰＳＨｒｅ以上になるように設計される。除熱冷却器２４０は、循環路２１０が槽上部及び槽下部にそれぞれ接続された冷却槽２４１を有し、冷却槽２４１内の上方部には噴霧ノズル２４２が設けられており、その噴霧ノズル２４２は槽上部に接続された循環路２１０から延びた管の先端に取り付けられている。また、冷却槽２４１の槽上部（天板）には図示しない真空ポンプから延びる気体排出管２４３が接続されている。この除熱冷却器２４０は、気体排出管２４３から排気して水の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気とした冷却槽２４１内に、噴霧ノズル２４２からアニオン界面活性剤水溶液を噴霧し、アニオン界面活性剤水溶液に含まれる水の少なくとも一部を気化させることにより、アニオン界面活性剤水溶液を冷却する。従って、この除熱冷却器２４０が冷却部を構成する。
【００７２】
循環路２１０における除熱冷却器２４０及び循環ポンプ２２０の下流側で且つ材料混合器の上流側には製品回収管２５０が接続されている。製品回収管２５０は、循環路２１０を循環するアニオン界面活性剤水溶液から一部分を製品として連続回収する。従って、この製品回収管２５０が回収部を構成する。
【００７３】
この中和装置２００を用いた本実施形態に係るアニオン界面活性剤の製造方法では、循環路２１０には循環ポンプ２２０の送液によってアニオン界面活性剤水溶液が循環する。
【００７４】
ここで、循環路２１０を循環させるアニオン界面活性剤水溶液の流量は例えば０．０１〜１００ｔｏｎ／ｈｒ（体積流量０．０００００３〜０．０３ｍ３／ｓ）である。循環路２１０でのアニオン界面活性剤水溶液の温度は、特に限定されるものではないが、粘度を下げて流動性を高める観点から、０℃以上であることが好ましく、２０℃以上であることが好ましい。一方、分解を抑制する観点からは１５０℃以下であることが好ましく、１００℃以下であることが好ましい。
【００７５】
原料混合器２３０では、酸供給管２３１からアニオン界面活性剤の酸前駆体及びアルカリ供給管２３２からアルカリがそれぞれ連続供給され、それらは原料混合器２３０において循環路２１０を循環するアニオン界面活性剤水溶液と共に混合されて再び循環路２１０に連続供給される。
【００７６】
ここで、アニオン界面活性剤の酸前駆体としては、例えば、アルキル硫酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステルなどの硫酸エステル；アルキルベンゼンスルホン酸などのスルホン酸；カルボン酸；リン酸エステル等が挙げられる。酸前駆体は、単一種だけで構成してもよく、また、複数種で構成してもよい。複数種で構成する場合には、複数種の酸前駆体を予め混合して原料混合器２３０に供給してもよく、また、複数種の酸前駆体をそれぞれ原料混合器２３０に供給してそこで混合してもよい。
【００７７】
アルカリとしては、例えば、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸マグネシウムなどのアルカリ金属炭酸塩及びアルカリ土類金属炭酸塩；炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウムなど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、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウムなどのアルカリ金属水酸化物及びアルカリ土類金属水酸化物；アンモニア；モノ、ジ、トリアルカノールアミン；１級、２級、３級アルキルアミン等が挙げられる。アルカリは、単一種だけで構成してもよく、また、複数種で構成してもよい。複数種で構成する場合には、複数種のアルカリを予め混合して原料混合器２３０に供給してもよく、また、複数種のアルカリをそれぞれ原料混合器２３０に供給してそこで混合してもよい。アルカリは水溶液として供給してもよく、その場合の濃度は、アニオン界面活性剤が流動性を示せば特に限定されるものではないが、例えば０．１〜９０質量％である。
【００７８】
酸前駆体とアルカリとの混合比は、酸の中和を完結させる観点から、酸前駆体に対してアルカリが１モル等量以上となるようにすることが好ましい。
【００７９】
原料混合器２３０には、酸前駆体及びアルカリ以外の成分が供給され、それが循環路２１０を循環するアニオン界面活性剤水溶液に供給されてもよい。かかる成分としては、例えば、濃度調整用の水、ｐＨ緩衝剤、粘度調整剤等が挙げられる。ｐＨ緩衝剤の具体例としては、例えば、炭酸ナトリウム、リン酸、クエン酸等が挙げられる。粘度調整剤の具体例としては、エタノール、ＰＥＧ、ＰＰＧなどの有機溶剤や炭酸ナトリウム、硫酸ナトリウムなどの無機塩等が挙げられる。
【００８０】
除熱冷却器２４０では、冷却槽２４１内が気体排出管２４３から排気されて水の飽和蒸気圧以下の圧力雰囲気とされ、そこに噴霧ノズル２４２からアニオン界面活性剤水溶液が噴霧されると、アニオン界面活性剤水溶液に含まれる水の少なくとも一部が気化することにより、アニオン界面活性剤水溶液が冷却される。
【００８１】
ここで、冷却条件は、上記した本実施形態に係る液体の冷却方法の条件が適用され、液体の５０体積％以上において、その滞空時間が０．０３０秒以上とされる。冷却槽２４１への供給前の液体の温度は例えば０〜２２０℃及び常圧下での密度は例えば０．１〜２．０ｋｇ／Ｌである。冷却後の液体の温度は例えば−２０〜２００℃及び真空下での密度は例えば０．３〜２．０ｋｇ／Ｌである。
【００８２】
製品回収管２５０では、循環路２１０を循環するアニオン界面活性剤水溶液が分岐して一部分が製品として連続回収される。
【００８３】
ここで、循環倍率は、特に限定されるものではないが、循環ポンプ２２０の負荷を小さくし、装置内滞留量を減らして品種切替時のロスを削減する観点から、３０倍以下とすることが好ましく、２５倍以下とすることがより好ましい。一方、中和後の中和熱による温度上昇を抑制し、分解を抑制する観点からは、１倍以上とすることが好ましく、２倍以上とすることがより好ましい。なお、循環倍率は、製品回収管２５０の接続部において、アニオン界面活性剤水溶液のうち循環路２１０を循環する流量を製品回収管２５０から回収される流量で除した値として定義される。回収されるアニオン界面活性剤水溶液におけるアニオン界面活性剤の濃度は例えば０．１〜９０質量％及びアニオン界面活性剤水溶液の常圧下での密度は例えば０．３〜２．０ｋｇ／Ｌである。
【００８４】
以上に説明した本実施形態に係るアニオン界面活性剤の製造方法によれば、アニオン界面活性剤水溶液の冷却を真空除熱で行うので、熱交換器を用いて冷却する場合と比較して、装置コストを低く抑えることができると共に、装置滞留量が少なくなるため品種切換時のロスを低減することができる。また、アニオン界面活性剤水溶液の冷却の際に併せて脱泡も行われるので、別途脱泡工程を設ける必要がない。
【実施例】
【００８５】
（液体の冷却）
以下の実施例１〜６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。
【００８６】
＜実施例１＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径４７５ｍｍ、上側ベッセルの容量２７０Ｌ、下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、２本の液体供給管のそれぞれ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、各液体供給管から噴霧ノズルＣを介して温度７５．７℃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２．７ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００３５ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセルの気体排出管から排気し、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５．４分とした。
【００８７】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．８１ｋｇ／Ｌ、及び温度は５９．７℃であった。また、真空ブレイク後、常圧下における密度は１．０８ｋｇ／Ｌであった。
【００８８】
ここで、噴霧ノズルの噴霧角度は１２０°及び上側ベッセルの内径４７５ｍｍであることから、ＡＳの１００体積％について、飛翔距離は０．２７４ｍと算出された。そして、ＡＳの噴出速度（初速度）は５．０ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．０５５秒と算出された。ＡＳの噴出速度は、ＡＳの体積流量をＡＳの供給面積で除して算出した。噴霧ノズルＣは、図４に示すように、先端部分が下方に向かって縮径しつつ螺旋状に延びるように形成され、その隙間から液体を噴霧するように構成されているが、ＡＳの噴霧がホローコーン状になされたことから、ＡＳの供給面積として、基端側の一周分の隙間の開口面積を採用した。なお、噴霧ノズルＣの開口面積の基端側の始点での外径Ｄは５．５ｍｍ、終点での外径ｄは４．７ｍｍ、及び幅δは４．４ｍｍであり、その面積を０．００００７０ｍ２と算出した。
【００８９】
なお、真空下における液体の密度は、排出ポンプを介して液体排出管から排出される液体の質量を測定し、また、真空ブレイク後の下側ベッセルの壁面に付着した液体の付着レベルから体積を算出し、そして、質量を体積で除することにより求めた。
【００９０】
＜実施例２＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径８００ｍｍ、上側ベッセルの容量３６０Ｌ、下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、２本の液体供給管のうち上側の方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ＡＳを上側ベッセル内に１．０ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００２６ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセルの気体排出管から排気し、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１２．４分とした。
【００９１】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．８８ｋｇ／Ｌ、及び温度は６２．２℃であった。
【００９２】
ここで、噴霧ノズルの噴霧角度は６０°及び上側ベッセルの内径８００ｍｍであることから、ＡＳの１００体積％について、飛翔距離は０．８００ｍと算出された。そして、ＡＳの噴出速度（初速度）は３．９ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．２０５秒と算出された。ＡＳの噴出速度及びＡＳの供給面積は、実施例１と同様にして求めた。なお、噴霧ノズルＡの開口面積の基端側の始点での外径Ｄは５．１ｍｍ、終点での外径ｄは４．３ｍｍ、及び幅δは４．５ｍｍであり、その面積を０．００００６６ｍ２と算出した。
【００９３】
＜実施例３＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径８００ｍｍ、上側ベッセルの容量３６０Ｌ、下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、２本の液体供給管のうち上側の方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８０．２℃のＡＳを上側ベッセル内に５．３ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．００１３５ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセルの気体排出管から排気し、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３．８分とした。
【００９４】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．８４ｋｇ／Ｌ、及び温度は６２．８℃であった。
【００９５】
ここで、飛翔距離は、実施例２と同様、ＡＳの１００体積％について０．８００ｍと算出された。そして、ＡＳの噴出速度（初速度）は５．７ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．１４０秒と算出された。ＡＳの噴出速度及びＡＳの供給面積は、実施例１と同様にして求めた。なお、噴霧ノズルＢの開口面積の基端側の始点での外径Ｄは１４ｍｍ、終点での外径ｄは９ｍｍ、及び幅δは６．６ｍｍであり、その面積を０．０００２３８ｍ２と算出した。
【００９６】
＜実施例４＞
図５（ａ）及び（ｂ）は実施例４で用いた冷却装置の上側ベッセルを示す。なお、符号が示す名称は上記実施形態に準じる。
【００９７】
この上側ベッセル１１１は、上部が内径４７５ｍｍの円筒状に形成されていると共に下部が下方に行くに従って縮径した円錐状に形成されている。上側ベッセル１１１の容量は１２０Ｌである。
【００９８】
上側ベッセル１１１の天板には３つの噴霧ノズルＡ１３１が取り付けられている。それらの３つの噴霧ノズルＡ１３１は、直径４７５ｍｍの天板の中心を重心とする一辺１５１ｍｍの正三角形の３つの頂点位置にノズル中心が位置付けられるように配置され、それぞれ噴霧口が下方を向くように設けられている。従って、天板中心を基準として、３つの噴霧ノズルＡ１３１は、周方向に１２０°の角度を有するように間隔をおいて設けられた構成となっている。なお、相互に隣接する噴霧ノズルＡ１３１の外側間の距離は１７４ｍｍ、及び各噴霧ノズルＡ１３１のノズル中心から上側ベッセル１１１の内壁までの最短距離は１５１ｍｍである。また、各噴霧ノズルＡ１３１は図示しない液体供給管に接続されている。
【００９９】
このような上側ベッセル１１１を備えた冷却装置（下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、液体供給管から噴霧ノズルＡ１３１を介して温度７５．３℃のＡＳを上側ベッセル１１１内に２．９ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００２５ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセル１１１の気体排出管から排気し、上側ベッセル１１１、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６．５分とした。
【０１００】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．７５ｋｇ／Ｌ、及び温度は５９．８℃であった。
【０１０１】
ここで、噴霧ノズルＡ１３１の噴霧角度は６０°及びノズル間距離１５１ｍｍであることから、飛翔距離は、噴霧ノズルＡ１３１から噴霧されたＡＳ同士が接触するときの最小値が０．１５１ｍで、また、噴霧ノズルＡ１３１から噴霧されたＡＳが上側ベッセル１１１の内壁に接触するときが０．３０１ｍｍであり、従って、ＡＳの１００体積％について、飛翔距離は０．１５１ｍ以上と算出された。そして、ＡＳの噴出速度（初速度）は３．８ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．０４０秒と算出された。ＡＳの噴出速度及びＡＳの供給面積は、実施例２と同様にして求めた。
【０１０２】
＜比較例１＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径４７５ｍｍ、上側ベッセルの容量２７０Ｌ、下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、２本の液体供給管のうち上側の方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７２．８℃のＡＳを上側ベッセル内に３．０ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００７７ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセルの気体排出管から排気し、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１５．７分とした。
【０１０３】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．１７ｋｇ／Ｌ、及び温度は６０．７℃であった。
【０１０４】
ここで、飛翔距離は、実施例１と同様、ＡＳの１００体積％について０．２７４ｍと算出された。そして、ＡＳの噴出速度（初速度）は１１．０ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．０２５秒と算出された。ＡＳの噴出速度及びＡＳの供給面積も実施例１と同様にして求めた。
【０１０５】
＜実施例５＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径４７５ｍｍ、上側ベッセルの容量２７０Ｌ、下側ベッセルの容量４２０Ｌ、及び連結配管の内径１６０ｍｍ）において、２本の液体供給管のそれぞれの先端に噴霧ノズルＤ［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−ＳＳ６０１２０］を取り付けた。そして、液体供給管から噴霧ノズルＤを介して温度７７．２℃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３．７ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００８３ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、上側ベッセルの気体排出管から排気し、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４．４分とした。
【０１０６】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．７５ｋｇ／Ｌ、及び温度は６０．１℃であった。
【０１０７】
ここで、噴霧ノズルの噴霧角度は６０°及び上側ベッセルの内径４７５ｍｍであることから、泡噛みＡＳの１００体積％について、飛翔距離は０．４７５ｍと算出された。そして、泡噛みＡＳの噴出速度（初速度）は４．６ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．１０３秒と算出された。泡噛みＡＳの噴出速度及び泡噛みＡＳの供給面積は実施例１と同様にして求めた。なお、噴霧ノズルＤの開口面積の基端側の始点での外径Ｄは９．２ｍｍ、終点での外径ｄは７．６ｍｍ、及び幅δは６．９ｍｍであり、その面積を０．０００１８２ｍ２と算出した。
【０１０８】
＜実施例６＞
実施例５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Ｄを介して温度６７．５℃の泡噛みＡＳを上側ベッセル内に４．２ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００９４ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、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３．７分とした。
【０１０９】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．４０ｋｇ／Ｌ、及び温度は６１．６℃であった。
【０１１０】
ここで、飛翔距離は、実施例５と同様、泡噛みＡＳの１００体積％について０．４７５ｍと算出された。そして、泡噛みＡＳの噴出速度（初速度）は５．２ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．０９１秒と算出された。泡噛みＡＳの噴出速度及び泡噛みＡＳの供給面積も実施例５と同様にして求めた。
【０１１１】
＜比較例２＞
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℃の泡噛みＡＳを上側ベッセル内に３．０ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．００１３７ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、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５．１分とした。
【０１１２】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．１７ｋｇ／Ｌ、及び温度は６０．５℃であった。
【０１１３】
ここで、飛翔距離は、比較例１と同様、泡噛みＡＳの１００体積％について０．２７４ｍと算出された。そして、泡噛みＡＳの噴出速度（初速度）は１９．６ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．０１４秒と算出された。泡噛みＡＳの噴出速度及び泡噛みＡＳの供給面積も比較例１と同様にして求めた。
【０１１４】
＜比較例３＞
図１に示す構成の冷却装置（上側ベッセルの内径４７５ｍｍ、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、２本の液体供給管のうち上側の方の先端に噴霧ノズルの代わりに分散盤を取り付けた。そして、液体供給管から分散盤を介して温度７５．２℃の泡噛みＡＳを上側ベッセル内に１．０ｔｏｎ／ｈｒ（ノズル１本あたりの液体の体積流量：０．０００４６ｍ３／ｓ）の流量で供給した。また、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。
【０１１５】
その結果、下側ベッセルに貯留したＡＳの真空下における密度は０．１６ｋｇ／Ｌ、及び温度は５７．３℃であった。
【０１１６】
ここで、飛翔距離は泡噛みＡＳの１００体積％について０．１３０ｍであった。そして、泡噛みＡＳの噴出速度（初速度）は１９．１ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．００７秒と算出された。泡噛みＡＳの噴出速度は、泡噛みＡＳの体積流量を泡噛みＡＳの供給面積、つまり、分散盤の噴出口の面積で除して算出した。なお、その面積は０．００００２４ｍ２であった。
【０１１７】
【表１】
【０１１８】
【表２】
【０１１９】
（アニオン界面活性剤の製造）
図３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Ｅ［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。
【０１２０】
原料供給部に、アルキル硫酸エステル（アニオン界面活性剤の酸前駆体）、２７．０質量％水酸化ナトリウム水溶液（アルカリ）、及び２０．０質量％炭酸ナトリウム水溶液（緩衝剤）を、製品回収管から回収するアルキル硫酸ナトリウム水溶液１質量部に対して、それぞれ０．６３質量部、０．３４質量部、及び０．１０質量部の割合となるように供給した。冷却槽内は、気体排出管からの排気により冷却槽内を２０．０ｋＰａの圧力雰囲気に保持した。冷却槽へのＡＳの供給流量は噴霧ノズル１本あたり３．０ｔｏｎ／ｈｒ（体積流量：０．０００７８ｍ３／ｓ）とした。循環倍率は４．２倍とした。
【０１２１】
ここで、アルキル硫酸ナトリウム水溶液の１００体積％について飛翔距離が０．４７０ｍ以上と算出された。そして、アルキル硫酸ナトリウム水溶液の噴出速度（初速度）は４．３ｍ／ｓと算出され、飛翔距離をこの噴出速度で除した滞空時間は０．１０９秒以上と算出された。
【０１２２】
なお、噴霧ノズルＥの開口面積の基端側の始点での外径Ｄは９．２ｍｍ、終点での外径ｄは７．６ｍｍ、及び幅δは６．９ｍｍであり、その面積を０．０００１８２ｍ２と算出した。
【０１２３】
このアルキル硫酸ナトリウムの製造において、冷却槽の上流側でのアルキル硫酸ナトリウム水溶液の温度は７４．２℃及び密度は１．０７ｋｇ／Ｌ（常圧下）であった。冷却槽の下流側でのアルキル硫酸ナトリウム水溶液の温度は６２．８℃及び密度は０．８０ｋｇ／Ｌ（真空下）であった。製品回収管から回収されたアルキル硫酸ナトリウム水溶液のアルキル硫酸ナトリウム濃度は６５．０質量％及び密度は１．０７ｋｇ／Ｌ（常圧下）であった。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
本発明は液体の冷却方法及びそれを用いたアニオン界面活性剤の製造方法について有用である。
【符号の説明】
【０１２５】
１００ 冷却装置
１１１ 上側ベッセル（冷却槽）
１１２ 下側ベッセル
１１３ 連結配管
１２１ 液体供給管
１２３ 気体排出管
１２６ 液体排出管
１３１ 噴霧ノズル（液体供給部）
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
２５０ 製品回収管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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方法であって、
液体の飛翔距離を下記式（Ｉ）で表される液体の初速度で除した値で定義する滞空時間が０．０３０秒以上である液体の冷却方法。
液体の初速度＝液体の供給時の体積流量／液体の供給面積 （Ｉ）
【請求項２】
上記滞空時間が０．０３０秒以上である液体の飛翔距離は、上記圧力雰囲気を区画する冷却槽内において、液体が液体供給部から供給されて該冷却槽の内壁に接触するまでの飛翔距離を含む請求項１に記載の液体の冷却方法。
【請求項３】
上記滞空時間が０．０３０秒以上である液体の飛翔距離は、上記圧力雰囲気を区画する冷却槽内において、液体が液体供給部から供給されて該冷却槽内を飛翔する他の液体に接触するまでの飛翔距離を含む請求項１又は２に記載の液体の冷却方法。
【請求項４】
液体に含有された揮発成分が水である請求項１乃至３のいずれかに記載の液体の冷却方法。
【請求項５】
上記液体の供給を噴霧ノズルを用いて行う請求項１乃至４のいずれかに記載の液体の冷却方法。
【請求項６】
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５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。
【請求項７】
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５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６に記載のアニオン界面活性剤の製造方法。
【請求項１】
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方法であって、
液体の飛翔距離を下記式（Ｉ）で表される液体の初速度で除した値で定義する滞空時間が０．０３０秒以上である液体の冷却方法。
液体の初速度＝液体の供給時の体積流量／液体の供給面積 （Ｉ）
【請求項２】
上記滞空時間が０．０３０秒以上である液体の飛翔距離は、上記圧力雰囲気を区画する冷却槽内において、液体が液体供給部から供給されて該冷却槽の内壁に接触するまでの飛翔距離を含む請求項１に記載の液体の冷却方法。
【請求項３】
上記滞空時間が０．０３０秒以上である液体の飛翔距離は、上記圧力雰囲気を区画する冷却槽内において、液体が液体供給部から供給されて該冷却槽内を飛翔する他の液体に接触するまでの飛翔距離を含む請求項１又は２に記載の液体の冷却方法。
【請求項４】
液体に含有された揮発成分が水である請求項１乃至３のいずれかに記載の液体の冷却方法。
【請求項５】
上記液体の供給を噴霧ノズルを用いて行う請求項１乃至４のいずれかに記載の液体の冷却方法。
【請求項６】
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５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。
【請求項７】
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５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６に記載のアニオン界面活性剤の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１０６１７５（Ｐ２０１２−１０６１７５Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５６７１１（Ｐ２０１０−２５６７１１）
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月１７日（２０１０．１１．１７）
【出願人】（００００００９１８）花王株式会社 (8,290)
【Ｆターム（参考）】
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