(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性のアルコキシル化脂肪アルコール硫酸塩ペーストからジオキサンを除去する方法であって、ペーストからジオキサンと水分を気化させ、それによってペーストを濃縮するために
ジオキサン含有の水性ペースト原料をエバポレータの流入口にポンプで入れることと；
エバポレータ内のペーストに熱を供給することと；
エバポレータ内の蒸気圧を下げることと；
得られる濃縮された生成物を回収することとを含み、
濃縮後の活性物アルコキシル化脂肪アルコール硫酸塩の重量％上昇が、ペーストの総重量を基にして少なくとも５重量％である方法。
【請求項２】
濃縮された生成物を水で希釈することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
６５重量％〜７６重量％の活性物アルコキシル化脂肪アルコール硫酸塩の濃度に濃縮された生成物を希釈することを含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
中和剤の添加によって、希釈された生成物のｐＨを調整することをさらに含む請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
エバポレータがワイプフィルムエバポレータを含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
エバポレータが流路を含み、さらに、方法が、ジオキサン含有のペースト原料を水分がペーストから減圧沸騰する温度に予備加熱することと、水の気化を回避するためにペーストに選択的に圧力を印加することと、水の減圧沸騰を回避するように選択される圧力下で流路の流入口にペーストをポンプで入れることと、流路にペーストを導入することと、流路におけるペーストに熱を供給することと、流路に沿って圧力を選択的に低下させてペーストからのジオキサン成分と水成分の減圧沸騰を生じさせ、その際、減圧沸騰中に遊離された蒸気が次第に粘性のペーストを流路に沿って動かす原動力として作用することと、流路の流出口の下流に配置される分離容器に得られる濃縮された生成物及び気化させたジオキサン成分と水成分を回収し、その際、分離容器は各流路の流出口の操作圧力よりも低い圧力で作動することと、塔頂の蒸気流出口の分離容器から気化させたジオキサン成分と水成分を放出することと、分離容器の底から残ったペースト組成物を排出することとを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
原料ペーストがエトキシル化脂肪アルコール硫酸塩を含む請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
原料が、１８５°Ｆ〜２６５°Ｆ（８５℃〜１２９℃）の範囲の温度に予備加熱される請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
エバポレータが、２００°Ｆ〜２６５°Ｆ（９３℃〜１２９℃）の範囲の温度に加熱される請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
エバポレータ又は回収容器における蒸気圧が１絶対バール（１００ｋＰａ）未満である請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
圧力が、５０トール（６．７ｋＰａ）〜３００トール（４０ｋＰａ）の範囲である請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
濃縮された生成物が７６重量％〜９９重量％の活性物エトキシル化脂肪アルコール硫酸塩を含む請求項７〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
濃縮された生成物が、２５重量％以下の水分含量を有する請求項１〜１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
濃縮後の活性物硫酸塩の重量％増加が、ペーストの総重量に基づいて少なくとも１０重量％である請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
濃縮された生成物が、３モルのエトキシル化脂肪アルコール硫酸塩を含み、濃縮された生成物が７６重量％〜８８重量％の活性物エトキシル化脂肪アルコール硫酸塩を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
濃縮された生成物が、７モルのエトキシル化脂肪アルコール硫酸塩を含み、濃縮された生成物が７６重量％〜９５重量％の活性物エトキシル化脂肪アルコール硫酸塩を含む請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
生成物ペーストと比べた場合の原料ペーストにおける１００％活性物を基準にしたジオキサン濃度の重量比が少なくとも７：１である請求項１〜１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
濃縮された生成物のジオキサン含量が１００％活性物を基準にして重量で２０ｐｐｍ未満である請求項１〜１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
ジオキサンが１，４−ジオキサンである請求項１〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
エバポレータに蒸気をさらに注入することを含む請求項１〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
蒸気がスチームである請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
原料ペーストがエトキシル化脂肪アルコール硫酸塩ペーストであり、活性物エトキシル化脂肪アルコール硫酸塩に対する注入されるスチームの質量比が０．１〜１の範囲である請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
水性ペーストからジオキサンを除去するための系であって、流入口及び流出口を有する加熱されるエバポレータ流路と、エバポレータ流路の流入口と流体連通する液体供給ポンプと、分離容器と、希釈器と、真空ポンプとを含み、前記分離容器がエバポレータ流路の流出口と流体連通する流入口と希釈器と流体連通する流出口とを有し、前記真空ポンプが分離容器と流体連通する系。
【請求項２４】
水性ペーストからジオキサンを除去する系であって、供給物流入口と濃縮生成物流出口と少なくとも１つの蒸気流出口を有するワイプフィルムエバポレータと、ワイプフィルムエバポレータの流入口と流体連通する液体供給ポンプと、濃縮生成物流出口と流体連通する希釈器と、ワイプフィルムエバポレータの蒸気流出口と流体連通する真空ポンプとを含む系。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、例えば、溶液、分散液、スラリー、エマルジョン及びペーストのような物質からジオキサン成分を除去する方法及び装置に関する。さらに詳しくは、本発明はアルコキシル化脂肪アルコール硫酸塩ペーストから以前できなかったレベルまで１，４−ジオキサンを除去することができる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
洗剤製品は、例えば、脂肪アルコール、アルコキシル化脂肪アルコール、エトキシル化脂肪アルコール、アルキルベンゼン、αオレフィン、メチルエステル、アルキルフェノールアルコキシレート及びアルキルフェノールエトキシレートのようなＣ8〜Ｃ20有機物質、好ましくはＣ11〜Ｃ18有機物質を硫酸化する又はスルホン化することによって製造される酸の中和された塩であり得る界面活性成分（「洗剤活性成分」又は「洗剤活性物」と言われることもある）を含有する。酸形態から洗剤活性物を作る方法は通常、例えば、水及び／又はアルコールのような溶媒にて実施される。得られる洗剤物質は、種々の成分のペースト、溶液又はスラリーであり得る。（用語、洗剤「ペースト」は以下使用されるとき、洗剤の溶液、スラリー及びペーストを含むことにする）。最終的な洗剤製品はそのような洗剤ペーストから作製される。
【０００３】
脂肪アルコールエトキシ硫酸塩（ＡＥＳ）は、かなりの泡を生成し、優れた脱脂特性を有する穏やかな界面活性剤である。それは、例えば、シャンプー及び液状皿クリーナーのようなパーソナルケア製品に使用される。それは脂肪アルコールに由来するので、天然油、例えば、ココナッツ油から作製することができる。
【０００４】
１，４−ジオキサンは、相対的に少量で脂肪アルコールアルコキシ硫酸塩及びＡＥＳを作製する硫酸化工程の間に形成され、硫酸化生成物に残る副産物である。消費者保護団体は、例えば、乳児用シャンプーを含む製品における１，４−ジオキサンについて懸念を持つようになっている。米国環境保護庁はヒトの考えられる発癌物質としてジオキサンを分類し、カリフォルニア州では、それは「癌の原因として分類され」、消費者団体及び規制機関による高い安全保障のもとにある。現在のところ、これらの製品にて安全である１，４−ジオキサンの量に関する規制限度はないが、一部の会社は会社自体の品質基準化を実施し始めている。従って、硫酸化生成物における１，４−ジオキサンを最少限にするためのニーズがある。
【０００５】
１，４−ジオキサン形成を最少限にするための技術は数十年遡って文献にて報告されている。従来の研究は硫酸化過程で利用して生成する１，４−ジオキサンの量を最少限にし得る工程を報告している。ＳＯ3ガスの濃度を４％から２．５％に減らすことは、例えば、劇的な効果を有し、生成する１，４−ジオキサンの量を半分に削減する。供給物から硫酸化生成物への変換があまり完全ではないようにＳＯ3：供給物の低いモル比で実行することからはあまり劇的ではない利益が生じる。これらの変化は硫酸化施設の製造能力及びコスト／効率性に劇的な影響を有する。これらのような動きは施設の能力を５０％も削減する。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の方法によれば、ペーストからジオキサンを取り除く方法には、ジオキサンを含有する水性のペースト原料をエバポレータの流入口にポンプで入れることと、エバポレータにおけるペーストに熱を供給することと、エバポレータにおける蒸気圧を下げてペーストからジオキサン及び水分を蒸発させ、それによってペーストを濃縮することと、得られた濃縮生成物を回収することとが含まれる。濃縮生成物を所望の最終濃度、例えば、約６５重量％〜約８０重量％の活性物スルフェート、又は６５重量％〜約７６重量％の活性物スルフェートに水で希釈することができる。濃縮された及び／又は希釈された生成物のｐＨは腐食剤又は緩衝剤を含む中和剤によって調整することができる。
【０００７】
本明細書で記載される方法では、原料ペーストは任意でエトキシル化脂肪アルコール硫酸塩ペーストであることができる。
【０００８】
態様の１つでは、エバポレータは加熱される流路を含むことができる。例えば、流路と共に、方法はさらに、水がペーストから減圧沸騰する温度にジオキサン含有ペースト原料を予備加熱することと、及びペーストに圧力を選択的に印加して水の気化を回避することと；選択した圧力下で流路の流入口にペーストをポンプで入れて水の減圧沸騰を回避することと；流路にペーストを導入することと、流路におけるペーストに熱を供給することと、流路に沿って圧力を選択的に減らし、ペーストのジオキサン成分及び水成分の減圧沸騰を生じることとを含むことができ、その際、減圧沸騰の間に遊離した蒸気は次第に粘性のペーストを流路に沿って動かす原動力として作用することと；流路の流出口の下流に配置された分離容器に得られる濃縮された生成物及び気化させたジオキサン成分と水成分を回収し、その際、分離容器は各流路の流出口の操作圧より低い圧力で作動することと；塔頂の蒸気流出口の分離容器から気化させたジオキサン成分と水成分を放出することと、分離容器の底から残りのペースト組成物を排出することとを含むことができる。
【０００９】
別の態様では、エバポレータ容器は撹拌器を含むことができる。例えば、エバポレータはワイプフィルムエバポレータであることができる。
【００１０】
本明細書で記載される方法では、方法は任意でエバポレータへの蒸気の注入の非存在下で実施することができる。そのような実施形態では、原料の温度は相対的に高く、例えば、約２００°Ｆ〜２６５°Ｆ（９３℃〜１２９℃）の範囲であり、例えば、２４０°Ｆ（１１６℃）であることができる。そのような実施形態では、エバポレータの周りにヒートジャケットを提供することによって、さらに任意でエバポレータ（例えば、流路（単数）又は流路（複数））におけるペーストに熱を供給することができる。ヒートジャケットは、約２００°Ｆ〜２６５°Ｆ（９３℃〜１２９℃）の範囲、例えば、２４０°Ｆ（１１６℃）の温度にて操作することができる。
【００１１】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で、ペーストをエバポレータ又は流路に導入しながら、さらにエバポレータ又は流路に蒸気を注入することによって実施することができる。そのような実施形態では、任意で蒸気はスチームであり得る。例えば、さらに任意で、原料の温度は約１８５°Ｆ〜約２００°Ｆ（８５℃〜９３℃）であることができる。その上さらに任意で、原料ペーストはエトキシル化脂肪アルコール硫酸塩ペーストであることができ、活性物エトキシル化脂肪アルコール硫酸塩に対する注入されるスチームの質量比は０．１〜１の範囲であることができる。
【００１２】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で実施することができ、その際、分離容器は１絶対バール未満、任意で５０トール〜３００トール又は１００トール〜３００トール又は５０トール〜２００トール又は５０トール〜１００トールの範囲での圧力で作動する。
【００１３】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で、ペーストをエバポレータに導入する前に原料ペーストを選択された温度に予備加熱してエバポレータの流入口の操作圧でペーストからの水の減圧沸騰を生じることによって実施することができる。
【００１４】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で、複数の流路を含み、原料ペーストが処理のために流路のそれぞれに導入される揮散器／乾燥器によって実施することができる。
【００１５】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で、流入口チャンバーと複数の流路と複数の流量制限を有する揮散器／乾燥器によって実施することができ、流入口を有する流路のそれぞれはある圧力で作動し、各流量制限は揮散器／乾燥器の流入口チャンバーと同時操作流路の１つとの間に配置され、流量制限は揮散器／乾燥器を通る組成物の流れの方向に関して同時操作流路の流入口のすぐ上流にある。
【００１６】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で、精製され、濃縮された生成物を分離容器からさらに回収し、生成物を水で希釈することによって実施することができる。
【００１７】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で、６５重量％〜７５重量％の活性物エトキシル化脂肪アルコール硫酸塩を含むエトキシル化脂肪アルコール硫酸塩ペーストを含む原料ペーストによって実施することができる。
【００１８】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で実施されて、８０重量％〜９５重量％の固体又は８０重量％〜９５重量％の固体の活性成分（例えば、ＡＥＳ）を含む濃縮された生成物を得ることができる。
【００１９】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で実施されて、７６重量％〜９９重量％の活性物エトキシル化脂肪アルコール硫酸塩又は８０重量％〜９９重量％の活性物エトキシル化脂肪アルコールを含む濃縮された生成物を得ることができる。
【００２０】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で実施されて、濃縮に続いてペーストの総重量に基づいて少なくとも５重量％又は少なくとも１０重量％の活性物スルホネートの重量％増加を得ることができる。
【００２１】
本明細書で記載される方法では、任意で、濃縮された生成物は３モルのエトキシル化脂肪アルコール硫酸塩を含むことができ、濃縮された生成物は７６重量％〜８８重量％の活性物又は８０重量％〜８８重量％の活性物を含むことができる。
【００２２】
本明細書で記載される方法では、任意で、濃縮された生成物は７モルのエトキシル化脂肪アルコール硫酸塩を含むことができ、濃縮された生成物は７６重量％〜９５重量％の活性物又は８０重量％〜９５重量％の活性物を含むことができる。
【００２３】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で実施されて少なくとも７：１又は７：１を超えるジオキサン減少率を得ることができる。
【００２４】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で実施されて１００％活性物を基にして２０ｐｐｍ未満の濃縮された生成物でのジオキサン含量を得ることができる。
【００２５】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で実施されて２５重量％以下又は１５重量％以下又は５重量％以下又は２重量％以下の水分含量を有する濃縮された生成物を得ることができる。
【００２６】
本明細書で記載される方法では、方法は任意で実施されて１，４−ジオキサンであるジオキサン成分を取り除くことができる。
【００２７】
方法はさらに、２．５％を超える三酸化イオウのガス濃度によってアルコキシル化脂肪酸を硫酸化してアルコキシル化脂肪アルコール硫酸塩ペーストを製造することを含むことができる。
【００２８】
方法は任意で、相対的に高い、例えば、少なくとも１．００又は少なくとも１．０３、又は少なくとも１．０４、例えば、１．００〜１．０５又は１．０３〜１．０５の範囲での三酸化イオウガスとアルコキシル化脂肪酸のモル比でアルコキシル化脂肪酸を硫酸化してアルコキシル化脂肪アルコール硫酸塩ペーストを製造する工程を含むことができる。
【００２９】
本明細書で記載される方法、装置及び組成物については、成分、その組成範囲、置換基、条件及び工程を含むが、これらに限定されない任意の特徴は、本明細書で提供される種々の態様、実施形態及び実施例から選択されるように熟考される。
【００３０】
さらなる態様及び利点は、図面と併せて以下の詳細な説明の検討から当業者に明らかであろう。方法、装置及び組成物が種々の形態での実施形態に影響を受け易い一方で、以下の記載は、本開示が説明に役立つものであり、本明細書で記載される特定の実施形態に本発明を限定するものではないという理解と共に特定の実施形態を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る方法で使用するための溶媒除去系を示す工程系統図である。
【図２】本発明に係る方法で使用するための溶媒除去装置の部分断面図を示す図である。
【図３】本発明に係る装置の実施形態を説明する工程系統図である。
【図４】図３に示す装置の部分断面図を示す図である。
【図５】本発明に係る装置の第２の実施形態の部分断面図を示す図である。
【図５Ａ】図５に示す装置の実施形態の一部の拡大図を示す図である。
【図６】圧力の関数としての分離因子（相対揮発度）を示すグラフである。
【図７】温度の関数としての分離因子（相対揮発度）を示すグラフである。
【図８】異なる濃度での理想的分離因子（Ｉf）の値を示すグラフである。
【図９】種々の活性物の分子量での異なる活性物の濃度についてのマーギュレス因子を示す図である。グラフは活性物の温度に対するマーギュレス因子を示す第１の群と減圧沸騰槽の圧力に対する第２の設定とによって重複する。
【図１０】種々の活性物の分子量での異なる活性物の濃度についてのマーギュレス因子を示す図である。グラフは活性物の温度に対するマーギュレス因子を示す第１の群と減圧沸騰槽の圧力に対する第２の設定とによって重複する。
【図１１】種々の活性物の分子量での異なる活性物の濃度についてのマーギュレス因子を示す図である。グラフは活性物の温度に対するマーギュレス因子を示す第１の群と減圧沸騰槽の圧力に対する第２の設定とによって重複する。
【図１２】種々の活性物の分子量での異なる活性物の濃度についてのマーギュレス因子を示す図である。グラフは活性物の温度に対するマーギュレス因子を示す第１の群と減圧沸騰槽の圧力に対する第２の設定とによって重複する。
【図１３】種々の活性物の分子量での異なる活性物の濃度についてのマーギュレス因子を示す図である。グラフは活性物の温度に対するマーギュレス因子を示す第１の群と減圧沸騰槽の圧力に対する第２の設定とによって重複する。
【図１４】種々の活性物の分子量での異なる活性物の濃度についてのマーギュレス因子を示す図である。グラフは活性物の温度に対するマーギュレス因子を示す第１の群と減圧沸騰槽の圧力に対する第２の設定とによって重複する。
【図１５】種々の活性物の分子量での異なる活性物の濃度についてのマーギュレス因子を示す図である。グラフは活性物の温度に対するマーギュレス因子を示す第１の群と減圧沸騰槽の圧力に対する第２の設定とによって重複する。
【図１６】種々の活性物の分子量での異なる活性物の濃度についてのマーギュレス因子を示す図である。グラフは活性物の温度に対するマーギュレス因子を示す第１の群と減圧沸騰槽の圧力に対する第２の設定とによって重複する。
【図１７ａ】本発明に係る種々の方法によるジオキサンの除去の条件及び結果を示す表である。
【図１７ｂ】本発明に係る種々の方法によるジオキサンの除去の条件及び結果を示す表である。
【図１８】ワイプフィルムエバポレータを用いた本発明に係る方法で使用するための溶媒除去系を説明する工程系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
硫酸化されアルコキシル化されたアルコール及びＡＥＳは水溶液にて濃度が変化するにつれて複雑な流体特性を呈する。ほとんどの消費者製品は、約１５〜２０重量％（ｗｔ．％）までの及び一般により少ない低濃度範囲でＡＥＳを使用する。この濃度範囲では、溶液は普通のニュートン流体である。ＡＥＳの濃度が上がるにつれて、約２８重量％で、３モルのＡＥＳを超えるくらいで相転移が始まる。濃度が約２８％を超えて上昇すると、粘度が極度に高くなり、この中間の濃度範囲（例えば、約３０重量％〜約６８重量％）でのＡＥＳペーストはゲル又は半固体として振る舞い、取り扱うのが難しい。しかしながら、７０重量％ＡＥＳの近傍では、粘度は驚くほど低下し、取り扱い易い流体相が生じる。この濃縮されたペースト形態は、濃縮された形態でこの製品を輸送したがる硫酸化工場の技師によって好まれる。７０重量％を超える濃度ではペーストの粘度は再び徐々に高まるので、７０重量％を超える濃度にすることは可能であり、場合によっては好まれ得る。
【００３３】
アルコキシル化脂肪アルコールは「純粋な」物質ではなく、例えば、様々な量の酸化エチレンを含有する同族分子の混合物である。非イオン性界面活性剤を製造するのに脂肪アルコールへの酸化エチレンの添加が長い間行われてきた。これらは消費者製品で多数の用途を有する。典型的な非イオン性エトキシル化脂肪アルコール（ＡＥ）は名目上「３モルＡＥ」と呼ぶことができ、それに付加された平均３モルの酸化エチレンを有することを意味する。実際、製品はＥＯを付加していない、若干の１−ＥＯ、若干の２−ＥＯ、若干の３−ＥＯ、若干の４−ＥＯなどの同族シリーズを伴った一級アルコールの一部を含有するであろう。従って、ほとんどの製造元は脂肪アルコールと付加したＥＯの平均数を記載することによってＡＥを名付ける。空気／ＳＯ3ガスによる硫酸化の際に生成する１，４−ジオキサンの量は、ＡＥ供給物のＥＯ含量と共に増加する。１，４−ジオキサンの生成を最少限にするために、一部の製造元は生成する１，４−ジオキサンの量を減らす試みにおいて平均ＥＯ含量を２未満の数にシフトすることを決定している。よく機能する界面活性剤製品はＡＥＳにて高いＥＯ含量を有する一方で、この選択は１，４−ジオキサンの生成の回避を生じ得る。
【００３４】
本発明者らは、１，４−ジオキサンの量を減らすように試みるために硫酸化工程を改変することは１，４−ジオキサンを排除する又はわずかな濃度に減らす手段を効率的に提供しないことを認識した；代わりに本発明者らは、硫酸化に続いて、及び希釈製品が所望の場合の最終製品の製品化の前に、ＡＥＳから１，４−ジオキサンを物理的に且つ選択的に取り除く方法及び好適な装置の実施形態を創った。
【００３５】
本発明の原理によれば、ジオキサンを含有するペースト混合物は、ジオキサンの一部が蒸気相に移行するように蒸気流との平衡に入れられる。次いで蒸気相とペーストは機械的に分離され、それによってペーストにおけるジオキサンを減らす。
【００３６】
ペーストからジオキサンを取り除く方法には、エバポレータの流入口にジオキサンを含有する水性ペースト原料をポンプで入れることと、エバポレータにおけるペーストに熱を供給することと、エバポレータにおける蒸気圧を下げてジオキサンと水をペーストから気化させ、それによってペーストを濃縮することと、得られた濃縮された生成物を回収することとが含まれる。
【００３７】
エバポレータは任意の好適なエバポレータであることができる。エバポレータには、管状エバポレータ（水平及び垂直）、強制循環管状エバポレータ、流下膜式エバポレータ、流上／流下膜式エバポレータ、ガスケットプレートエバポレータ、及び撹拌薄膜エバポレータ（例えば、ワイプフィルムエバポレータ）が挙げられる。
【００３８】
実施形態の１つの型では、エバポレータはワイプフィルムエバポレータである。
【００３９】
実施形態の別の型では、エバポレータは流路である。そのような実施形態では、ペーストからジオキサンを取り除く方法は、
（ａ）水がペーストから減圧沸騰する温度までジオキサン含有の硫酸ペースト原料を予備加熱し、ペーストに選択的に圧力を印加してペーストの成分のいずれかの気化を回避することと；
（ｂ）ペーストの成分のいずれかの減圧沸騰を回避するように選択された圧力下で乾燥器の入口にペーストをポンプで入れることと（乾燥器は少なくとも１つの流路を有する）；
（ｃ）ペーストを流路に導入することと；
（ｄ）流路におけるペーストに熱を供給し、流路に沿って選択的に圧力を低下させ、ペーストのジオキサン成分と水成分の減圧沸騰を生じ、その際、減圧沸騰の間に遊離させた蒸気が次第に粘性のペーストを流路に沿って動かす原動力として作用することと；
（ｅ）流路の流出口の下流に配置された分離容器に得られる濃縮された生成物及び気化させたジオキサン成分と水成分を回収し、その際、分離容器は各流路の流出口の操作圧より低い圧力で作動することと；
（ｆ）分離容器から蒸発させたジオキサン成分と水成分を放出することとを含むことができる。
【００４０】
使用され、製造される装置、方法及び組成物は、特に言及されない限り、以下でさらに記載される（図面で示すものを含む）追加の任意の要素、特徴及び工程の１以上の組み合わせを含む実施形態を含むように熟考される。
【００４１】
本明細書で使用されるとき、用語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、特定されたものに加えて他の剤、要素、工程又は特徴の潜在的な包含を指し示す。
【００４２】
以下の記載では、原料は、他のジオキサン含有の原料を使用することができるけれども、例として中和されたＡＥＳに関して記載される。
【００４３】
以下の記載では、言及される主要なジオキサン成分は、他のジオキサン異性体も熟考されるけれども、１，４−ジオキサンである。従って、ジオキサン成分は、１，２−ジオキサン、１，３−ジオキサン及び１，４−ジオキサンの１以上を含むことができる。
【００４４】
以下の記載では、他の蒸気組成物を使用することができるけれども、エバポレータへの蒸気の任意の注入で使用するための蒸気としてスチームが記載される。空気によって揮散するときのジオキサン減少量は、系の総圧力によって分割されるジオキサンの蒸気圧の比の関数である。活性物の熱安定性を考慮すると、理に適った温度でのジオキサンは２００ｍｍＨｇの蒸気圧を有するに過ぎず、大気圧で操作するのであれば、４つのうちの１つの因子によって減少率は下げられるであろうから、系は真空下で作動すべきである。有意なジオキサンの減少率に必要とされる空気の容量を圧縮するのに十分大きな真空ポンプはスチームのような凝縮可能な注入蒸気に比べて法外である。従って、好ましくは注入蒸気は凝縮し易い蒸気、好ましくはスチームである。さらに、ジオキサンが揮散されるのであれば、その蒸気圧がジオキサンに類似するので水も揮散されるであろう。
【００４５】
従って好まれる注入蒸気はスチームであるが、系は温度を制御するために真空下で作動することを必要とする。空気による揮散に比べてはるかに経済的な系である系に漏出する非凝縮物のためにポンプの大きさを決められるように真空ポンプの前でスチームを凝縮することができる。系は真空下で作動しているので、真空からペーストを排出するためにポンプ操作系が必要とされる。
【００４６】
上記で言及したように、硫酸化工程の間で望ましくない副産物である１，４−ジオキサンが作られる。１，４−ジオキサン形成の提案されたメカニズムはＳＯ3の分子と複合体を形成するエトキシ硫酸の分子についてである。再構成が発生し、２つのわずかな酸化エチレン換算単位を伴った新しいエトキシ硫酸及びＳＯ3と複合体化する１，４−ジオキサンを生成する。ＳＯ3は１，４−ジオキサンから放出され、反応してエトキシ硫酸を形成することができ、又はこの工程を介してリサイクルし、１，４−ジオキサンの別の分子を生成する。
【化１】
0005909030.tif 000002
【００４７】
アルコール分子当たり３モル以上のエトキシル化がある場合にのみ硫酸化の間にジオキサンが形成されることは一般に受け入れられている。延長線上で考えると、原料が２モル以下のエトキシル化を有するのであれば、ジオキサンは形成されないはずである。しかしながら、上記で言及したように、各分子上のエトキシレートの分布は均一ではないので、平均が２モルであり得るとしても、３モル以上のエトキシレートを伴う分子は若干あり、従ってエトキシル化の平均度が２モル以下であってもジオキサンが形成される。
【００４８】
通常商業的に作製された流入口用のペースト原料の濃度は、２８〜３０重量％（通常２８重量％）のＡＥＳでの希釈された形態又は約７０重量％のＡＥＳでの濃縮された形態のいずれかである。本方法では、原料の好適な濃度は、粘度がそれをポンプ操作可能にする限り、例えば、２０重量％〜８５重量％の活性物の範囲にて使用することができ、好ましくは、原料の濃度は局所粘度の最小値に相当する濃度又はその近傍の濃度である。従って、原料は、低い局所粘度の最小値に相当する、例えば、約２８重量％〜約３０重量％の活性物の範囲内である濃度又はその近傍の濃度であることができる。別の実施形態では、原料は、高い局所粘度の最小値に相当する、例えば、約６８重量％〜約７５重量％の活性物の範囲内である濃度又はその近傍の濃度であることができる。６５重量％〜約８５重量％の活性物の範囲も熟考される。ペーストが相対的に低い水分含量を有する場合にジオキサン除去が改善されることが発見された。最低の外部スチームの要件と共に非常に高いジオキサンの除去率を達成し、例えば、本明細書で記載される機器にて取り扱い易いペーストを作るために揮散機／乾燥器の外での２５重量％未満の又は約５重量％〜約２５重量％の範囲での水分含量が特に熟考される。従って、予備加熱器及び関連するポンプの上流で中和系を含むための系も熟考され、好ましくは、図１〜５で示す型のような系への供給物として約７０％の活性物ＡＥＳペーストを作るであろう高活性中和装置が熟考される。
【００４９】
本明細書で記載される方法では、方法を実施してペーストの総重量を基にして少なくとも５重量％又は少なくとも６重量％又は少なくとも７重量％又は少なくとも８重量％又は少なくとも９重量％又は少なくとも１０重量％又は少なくとも１２重量％又は少なくとも１５重量％以上の、濃縮に続く活性物スルホネートの重量％の上昇を得ることができる。
【００５０】
「そのままの供給物」の質量流量率は、そのような特徴を含む装置のチューブ（単数）又はチューブ（複数）の流路（単数）又は流路（複数）への供給物質の分配にて役割を担う。以下に記載するように供給物質が一連の開口部を通して押し出されるにつれて圧力が低下する。類似の圧力の連結管を介して各チューブにスチームが供給されるので、流入口の供給物の質量及びスチームの質量はチューブ全てにて実質的に同等である。ペーストが霧状化され、連絡管の内部で高速乱流様式が設定される。ペーストがチューブ壁にて非常に薄い膜を形成するように蒸気速度は見かけの粘度を低下させる流体に剪断力を付与する。薄い膜ほど平衡に達するのに非常に短い時間を要し、スチームは非常に乱流の状態にあるので、ジオキサンは蒸気相にて迅速に分散し、平衡に非常に近くなる。系は、その信頼性を高める排出ポンプと真空系以外の機械的封止又は移動部分を有さないように設計することができる。
【００５１】
エバポレータ装置は、供給物と蒸気揮散媒体が、例えば、チューブ（単数）又はチューブ（複数）の最上部で一緒に導入され、密接に接触して分離容器に流下するという点で並流構成で作動する。チューブの長さ及び二相の速度が二相の間で達するべき平衡の時間を決定する。チューブの流入口の圧力が注入スチームを凝縮し、高い活性の供給物を伴ったゲルを形成するのに十分に高くなるまで、チューブが長くなるにつれて圧力低下が蓄積するという点でチューブの長さには制限がある。本明細書で記載される好まれる条件下では、平衡分離は非常に迅速に生じる。広い範囲の条件下でジオキサンの分離のための適切な接触時間を提供するには約１０フィート（３メートル）のチューブの長さは好適であり、本発明は特定のチューブの長さに限定されないが、約６フィート（約２メートル）〜約２０フィート（６メートル）、任意で２メートル〜４メートルの範囲でのチューブの長さが広い多様性のペースト及び操作条件に好適であると予想される。
【００５２】
好まれるワイプフィルムエバポレータは最上部蒸気排出形態であり、その際、ペーストは最上部で供給され、蒸気は最上部から排出され、向流が得られる。以前記載された多チューブ揮散器と同じ条件で、すなわち、操作温度を下げる真空でエバポレータを操作することが有利である。ペースト生成物排出の付近でスチームを加えることも有利である。エバポレータの空隙を部分的に満たしてスチームとペーストとの間での接触を高めるロータを使用することも有利である。
【００５３】
「ジオキサン減少率」は本明細書では、生成物ペーストと比べた原料ペーストにおける１００％活性物を基にしたジオキサン濃度の比率として定義される。２：１のジオキサン減少率は、１００重量ｐｐｍのジオキサン（１００％活性物を基にした）を含有する供給物が方法からの生成物として５０ｐｐｍのジオキサンを有することを意味する。ジオキサン減少率は好ましくは少なくとも４：１、又は少なくとも５：１、又は少なくとも６：１、又は少なくとも７：１である。本明細書で記載される方法によれば、２０、２５、３０、４０以上のジオキサン減少率が達成されている。８０ｐｐｍ〜１００ｐｐｍの１，４−ジオキサンを含有する物質が、本明細書で記載される流路エバポレータ系を介した単一パスにて約１ｐｐｍの１，４−ジオキサンまで精製されている。生成物に残る水分が少なければ少ないほど、同様に残ったジオキサンも少ない。従って、本明細書の記載に係る方法は、単一パスにて、例えば２０ｐｐｍ、２０ｐｐｍ未満、１０ｐｐｍ、１０ｐｐｍ未満、５ｐｐｍ、５ｐｐｍ未満、１ｐｐｍ、又はさらに１ｐｐｍ未満の１，４−ジオキサンの所望の限定を伴った生成物を提供することができる。所望であれば、多重パスも採用することができる。同様に、並行エバポレータ処理も、例えば、本明細書で記載されるように採用することができる。
【００５４】
種々のＥＯモル比のＡＥＳ（硫酸ナトリウム）ペースト及び３モルＡＥＳ（硫酸アンモニウム）ペーストを含む種々のＡＥＳ供給物と共に方法が実行されている。結果は、系が顕著に万能であり、制御可能であることを示している。特定のペースト物をわずかな実験で性状分析することができ、本明細書の教示を考慮して当業者によって系の条件が選択されて、所望である１，４−ジオキサンでの所望の減少をほとんど行うことができる。組成物の蒸気／液体の平衡挙動は検査室測定によってあらかじめ決定され得る。測定については、組成物における水分とジオキサンの沸点又は減圧沸騰点を予備決定するので、標的操作条件を決定することが可能である。好ましくは、エバポレータ（例えば、流入口揮散器／乾燥器流路）の操作圧にて水の減圧沸騰温度より有意に高いが、ペーストが分解しないように十分に低い標的温度を決定する。
【００５５】
本明細書で記載される方法で使用することができる一般的な原料物質は、脂肪アルコールのモル当たり２．５〜３モルの酸化エチレン（ＥＯ）でエトキシル化されたエトキシ硫酸ナトリウム（ＡＥＳ）である。脂肪アルコールの炭素鎖の長さは通常、Ｃ12〜Ｃ16の範囲であり、天然に存在する物質から作製することができ、又は純粋に合成であることができる。酸化エチレンによるエトキシル化の程度は、エトキシ硫酸への硫酸化及びそれに続く酸の中和の目的で、脂肪アルコールのモルに対してＥＯの０．５〜５０モルの範囲、例えば、１〜１２又は３〜７の範囲であることができる。中和は、例えば、アニオン塩基にてナトリウム型、カリウム型及びアンモニウム型（例えば、ＴＥＡ）によることができる。例えば、エトキシ硫酸ナトリウム（３モルのＥＯ）の分子量は４４２ダルトンの範囲である。ジオキサンを取り除くための本明細書で記載される方法は、炭素鎖の供給源、エトキシル化の程度又は中和剤によって制約されない。
【００５６】
この議論の目的で、原料は１００％活性物基準に言及され、活性物は例えば、エトキシ硫酸ナトリウムを指す。典型的な市販のエトキシ硫酸ナトリウムは７０重量％活性物として製造され、残りは主として水、及び少量の未反応のエトキシレート、硫酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム及びクエン酸ナトリウムである。しかしながら、ＡＥＳは６５重量％〜８５重量％活性物の間で製造することができ、本明細書で記載される方法及び装置にて処理することができる。エバポレータ又はエバポレータ流路（負荷）当たりの原料の活性物流量は変化し得るが、流路径及び原料物質の粘度に左右される。ＡＥＳ物質の粘度は組成物及び温度に依存性である。
【００５７】
上記で言及したように、本明細書で記載される方法にて原料を乾燥させる方法は生成物の１，４−ジオキサン含量を有意に減らす。本明細書で記載される方法及び装置にて達成することができる追加の任意の利益には、１以上の二次成分及び／又は混入物（例えば、油、エステル類、ケトン類及びアルデヒド類の１以上）の低下、脱気、及びＡＥＳの脱臭の１以上を挙げることができる。
【００５８】
本明細書で記載される装置及び／又は方法の特定の利点は揮散の際に工程にエネルギー（熱）を加える能力である。熱を加える能力がなければ、工程は一部の熱を失い、熱が失われるにつれてスチームの一部が凝縮して低濃度のペーストを形成するので濃度曲線の上位で操作するのが難しい。低濃度範囲では（例えば、２８重量％〜３０重量％）、ペーストの粘度が単純に低下するので、これは受け入れ可能である。しかしながら、高い濃度範囲では、ゲル粒子が生成することができ、ゲル粒子は従来の揮散系で対処するのが非常に難しい。本明細書で記載される装置及び／又は方法によって、凝縮（例えば、チューブ型エバポレータのチューブ内での）を回避するために追加の熱を加えることができる。
【００５９】
本明細書で記載される方法及び装置にてそれが処理される場合、ＡＥＳにおける１，４−ジオキサン含量の低下に影響する３つの主な操作パラメータがあり、エバポレータへの蒸気の任意の注入を採用する場合、４つの主な操作パラメータがある。
【００６０】
第１の操作パラメータは、例えば、チューブ又はチューブの束の末端（例えば、以下で記載される要素３２及び５７）での減圧沸騰槽のような回収／分離容器（例えば、以下で記載される容器１８、容器５８又はエバポレータ２１６）にて測定されるような真空（圧力）レベルである。それが理解されるであろうように、回収容器は分離容器としても作動する。これは、１００〜３００トールの範囲、例えば、１５０トールであることができ、その際、低い圧力は乾燥の程度を高める。
【００６１】
第２の操作パラメータは、例えば、ヒートジャケット温度（例えば、以下に記載されるジャケット３３、ジャケット８８又はジャケット２３１）によって影響されるようなエバポレータ（例えば、チューブ）における温度である。
【００６２】
第３の操作パラメータはチューブへのペーストの供給温度である。ペーストの供給温度及びジャケットの温度は並行して設定することができ、又は別の方法では、異なることができる。スチームを注入する際、例えば、ジャケット温度と供給温度は１８５°Ｆ（８５℃）に設定することができる。別の例として、スチームを用いないで乾燥する際、ジャケット温度と供給温度は２４０°Ｆ（１１６℃）に、又は約２００°Ｆ〜２６５°Ｆ（９３℃〜１２９℃）の範囲に設定することができる。上昇する温度によって濃縮された生成物中の水分含量が低下し、１，４−ジオキサン含量が低下する。
【００６３】
第４の操作パラメータは、注入スチームと供給物の比、使用される場合、例えば、スチームとペーストの総質量又は活性成分の質量の質量比である。約０〜１又は０．１〜１の範囲でのスチームとペースト総質量の質量比は供給物ストックの条件の範囲に適合することができる。約０〜１又は０．１〜１の範囲でのスチームと活性ＡＥＳ成分質量の質量比も熟考される。比はジオキサン除去の量に影響し、高い比はさらに多いジオキサンの除去をもたらす。従って、選択される特定の比は１，４−ジオキサン除去の所望の量に依存することができる。乾燥が注入スチームの使用と組み合わせられる場合、注入スチームは所望の１，４−ジオキサン低下の程度に応じて結果的に減少することができる。任意で、注入スチームの使用を完全に排除して取り扱うのに必要とされる凝縮物の量の低下を生じることできる。
【００６４】
乾燥が単独で、又はスチーム注入と組み合わせて使用される場合、達成される１，４−ジオキサン減少率の量は５〜１００の範囲に及んでいる。これらの場合では、方法における供給活性物に対する水蒸気の量は０．１〜１の範囲に及んでいる。水蒸気の一部は、注入スチームに由来することができ、且つ一部はそれがチューブを流下するにつれて処理ペーストから蒸発させられた水分に由来することができる。
【００６５】
ＡＥＳが実質的に乾燥しているならば、材料は、供給物流入口の濃度に水で希釈し戻すことができ、又は所望に応じて、例えば、２５重量％〜２８重量％前後の活性物の低い局所粘度最小値に相当する濃度に希釈し戻すことができる。ＡＥＳ材料は、本明細書で記載される流路装置及び方法にて９５重量％活性物まで乾燥させている；例えば、３モルのＡＥＳは９２重量％活性物又は９５重量％固形物まで乾燥させている。機能的には、生成物における残った水分含量が低ければ低いほど、同じエネルギー消費（例えば、スチームを加熱すること、例えば、ジャケット及び／又は予備加熱器を加熱すること）について１，４−ジオキサンの減少は大きい。従って、ＡＥＳを、例えば、少なくとも８０重量％活性物、又は少なくとも８５重量％活性物、又は少なくとも８６重量％活性物、又は少なくとも８７重量％活性物、又は少なくとも８８重量％活性物、又は少なくとも８９重量％活性物、又は少なくとも９０重量％活性物、又は少なくとも９１重量％活性物、又は少なくとも９２重量％活性物まで乾燥させることができることが熟考される。同様に、ＡＥＳを、例えば、少なくとも８３重量％固形物、又は少なくとも８８重量％固形物、又は少なくとも８９重量％固形物、又は少なくとも９０重量％固形物、又は少なくとも９１重量％固形物、又は少なくとも９２重量％固形物、又は少なくとも９３重量％固形物、又は少なくとも９４重量％固形物、又は少なくとも９５重量％固形物まで乾燥させることができることが熟考される。ジオキサンの除去に続いて、例えば、早めに加えられるとペーストから揮散したであろう成分、例えば、エタノールのような追加の最終生成物成分をペーストに加えることができる。
【００６６】
任意で方法はさらに、２．５％を超える濃度の三酸化イオウによってアルコキシル化脂肪酸を硫酸化してアルコキシル化脂肪アルコール硫酸塩を製造することを含む。濃度は、例えば、少なくとも３％又は３％を超える、又は少なくとも３．５％又は３．５％を超える、又は少なくとも４％又は４％を超える濃度であることができる。三酸化イオウ濃度を高めることは生成する１，４−ジオキサンの量を増やすが、アルコキシル化脂肪アルコール硫酸塩のペーストの収率も劇的に高める。本方法では、硫酸化工程にて相対的に高い濃度の三酸化イオウを用いて収率を高め、上述の濃縮方法を用いてＡＥＳペーストから１，４−ジオキサンを取り除いて、さらに効率的である全体的な工程を生じることが熟考される。
【００６７】
同様に、方法は任意で、相対的に高い、例えば、少なくとも１．００、又は少なくとも１．０３、又は少なくとも１．０４である、例えば、１．００〜１．０５又は１．０３〜１．０５の範囲であるので、アルコキシル化脂肪酸供給物のＡＥＳへの変換がさらに完全である三酸化イオウガスとアルコキシル化脂肪酸のモル比を持つアルコキシル化脂肪酸を硫酸化してアルコキシル化脂肪アルコール硫酸塩ペーストを製造する工程を含むことができる。硫酸化工程における三酸化イオウガスとアルコキシル化脂肪酸のモル比を高めることは、生成する１，４−ジオキサンの量を高めるが、アルコキシル化脂肪アルコール硫酸塩ペーストの収率も高める。本方法では、硫酸化工程にて三酸化イオウガスとアルコキシル化脂肪酸の相対的に高いモル比を用いて収率を高め、上述の濃縮方法を用いてＡＥＳペーストから１，４−ジオキサンを取り除いて、さらに効率的である全体的な方法を生じることが熟考される。
【００６８】
本発明に係る方法は、一般的に指定されるジオキサン除去系１０が、流入口ポンプ１２、予備加熱器１４、揮散器／乾燥器１６、回収容器１８及び、例えば、押出器、押出機又はポンプのような流出口手段２０を含む図１にてさらに説明される。ほとんどの場合、ポンプが適切であろう。図２は揮散器／乾燥器１６及び系の他の部分をさらに詳細に描いている。
【００６９】
ジオキサン含有のペーストは導管２２を介して系１０に入り、ポンプ１２によって予備加熱器１４に運ばれる。ペーストは任意の所望の固形含有物を含有してもよく、好ましくは、約６８重量％〜約８５重量％の範囲である。ポンプ１２は、ペーストが選択された温度であるようにペーストが通常１７６°Ｆ（８０℃）〜約３２０°Ｆ（１６０℃）（又は必要に応じてそれ以上）の範囲の温度に加熱される予備加熱器１４を通ってペーストをメーター供給する。予備加熱器１４は、加熱流体が導管２５を介して交換器に入り、導管２７を介して交換器を出る熱交換器であり得る。
【００７０】
それを介して加熱ペーストが動く導管２２はペースト成分が導管２２にて減圧沸騰しないように圧力下で保持されなければならない。圧力下で溶液を維持するペースト溶液流への制限は、注入チューブ３０によって、好ましくは複数の注入チューブ３０によって供給されてもよく、それを介して揮散器／乾燥器１６に入る直前にペーストが流れる。注入チューブ又はチューブ（複数）３０は必要とされる背圧を供給して導管２２における減圧沸騰を妨げるように設計される。例えば、注入チューブ３０は約０．０６インチから注入チューブが接続される揮散器／乾燥器１６の流路の直径までに及ぶ内径を有し得る。複数の注入チューブ３０が使用される場合、背圧はチューブ間でのペーストの均一な分配も保証する。
【００７１】
ペーストが注入チューブ又はチューブ（複数）３０を流下するにつれて、圧力が低下し、ペーストの成分が減圧沸騰し始める。減圧沸騰の間に遊離した蒸気が次第に粘性の材料を乾燥器１６に向かって下に動かす原動力として作用する。揮散器／乾燥器１６の圧力は、所望の気化が生じるように弁４５のような制御手段によって通気口４４を制御することにより選択される。
【００７２】
注入チューブ又はチューブ（複数）３０を介して揮散器／乾燥器１６の流路又は流路（複数）３２にペーストが導入される。各乾燥器流路は、導管、例えば、注入チューブ３０の流経路に接続される流経路（流路３２）を有するチューブ３２ａの形態である。各乾燥器チューブ３２ａは好ましくは約０．３１インチ〜１インチの間での内径を有する。好ましくは、揮散器／乾燥器１６は、束にて方向付けされた複数の乾燥器チューブ３２ａを含み、ジャケット３３のような熱交換手段によって取り囲まれる。スチームのような熱伝達材は導管３４を介してジャケット３３に流れ込み、導管３６を介してジャケット３３から流れ出る。
【００７３】
揮散器／乾燥器１６の流入口領域３８では、スチーム又は他の蒸気又は蒸気生成材が導管４０を介して揮散器／乾燥器１６に注入され得る。ペーストがチューブ又はチューブ３２ａを流下するにつれて、チューブ又はチューブ３２ａの壁を介して伝達された熱はさらにペーストから水分と１，４−ジオキサンを気化させる。蒸気が遊離し、圧力が低下するにつれて液体／蒸気のペースト混合の速度が高まる。高圧ガス（４０にて加えられる減圧沸騰成分及びスチーム又は他の蒸気を含む）及び洗剤ペーストの粒子が混合して処理流体を形成する。工程は種々の圧力で操作することができるので、乾燥器チューブを出るガス速度は通常、約５０フィート／秒〜約１５００フィート／秒の間である。乾燥器チューブにおける処理流体の高い速度及び乱流はチューブの壁を介した熱伝達を最大化する。
【００７４】
処理流体が揮散器／乾燥器１６を離れるにつれて、ジオキサン含有の蒸気及び精製され、濃縮された生成物（例えば、未だペーストの形態での）が分離する。蒸気は通気口４４を介して搬送され、任意で真空系に搬送される（示さず）。精製され、濃縮されたペーストはチューブの底にて容器１８で回収され、ポンプ、押出器、押出機又は他の好適な装置２０を利用して流出口導管４６を介して容器１８から取り出される。ほとんどの場合、ポンプが適切であろう。
【００７５】
精製し、濃縮した生成物を当該技術で既知の種々の方法で処理し、流出口導管４６から最終生成物を生じ得る。上記で言及したように、濃縮したペーストを処理水４９によって希釈器４８にて局所粘度最小値に相当する濃度に希釈することができる。希釈工程又は追加の任意の工程にてペーストに追加の成分を加えることができる。
【００７６】
代わりの装置及び方法は図３〜５の図面で説明される。図３を参照して、一般に指定される装置５０は、流入口ポンプ５２、予備加熱器５４、一般的に制限する装置５５、チューブ５７によって規定される乾燥器流路を有する揮散器／乾燥器５６、回収容器５８、精製され、例えば、押出器、押出機又はポンプのような濃縮された生成物のための流出口メカニズム６０、及び通気口のような蒸気流出口６１を含む。図３にも示されるのは、流入口ポンプ５２への組成物の供給のための供給物槽６２である。
【００７７】
図４及び図５は図３で示した揮散器／乾燥器５６の異なる実施形態を描くので、それぞれ参照番号５６ａ及び５６ｂによって揮散器／乾燥器を特定する。しかしながら、同一の参照番号を用いて同一である揮散器／乾燥器の実施形態の要素が特定されるであろう。従って、揮散器／乾燥器５６ａ及び５６ｂのそれぞれは、揮散器／乾燥器の流入口又は分配チャンバー６４の下流に配置される揮散器／乾燥器チューブ５７を含む。揮散器／乾燥器５６ａ及び５６ｂはそれぞれその制約装置５５ａ及び５５ｂに関して異なる。
【００７８】
原料は、供給物槽６２とポンプ５２との間に配置された導管６８を介してポンプ５２によって、任意の壁ワイプ撹拌器６６を伴った、ここで示す供給物槽６２から予備加熱器５４に搬送される。ポンプ５２は導管７０と予備加熱器５４を介して組成物をメーター供給する。
【００７９】
予備加熱器５４は、例えば、チューブとシェル又はプレートとフレームの構成を有するもののような標準の熱交換器であることができる。特定の設計又は構成に限定されないけれども、予備加熱器５４は好ましくは、スチームのような加熱流体が流入口導管７２を介して予備加熱器５４に入り、流出口導管７４を介して好ましくは液体凝縮物として予備加熱器５４を出る管状熱交換器である。加熱されたペーストは導管７６を介して予備加熱器５４を出る。
【００８０】
加熱された組成物は、成分のいずれかの気化を回避するのに十分な及び予備加熱器５４、導管７６、流入口／分配チャンバー６４の全体を通して及び制約装置５５までの単相流動様式を保証するのに十分な圧力下で維持されるべきである。不十分な圧力は、予備加熱器５４における沸騰及び導管７６や流入口／分配チャンバー６４におけるスラグ流を生じるであろう。スラグ流は流路５７における不均一な流れ分配を作るであろう。
【００８１】
図４を参照して、揮散器／乾燥器チューブ５７のそれぞれへの組成物の均一な分布を保証するには、各乾燥器チューブ５７への流入口８０のすぐ上流の、流入口／分配チャンバー６４と揮散器／乾燥器チューブ５７との間に配置された流量制限７８を介して流入口／分配チャンバー６４の中に単相の組成物を流すことが必要である。各流量制限７８は、流入口／分配チャンバー６４と流入口８０にて揮散器／乾燥器チューブ５７の直径よりも断面が小さい乾燥器チューブ５７との間での通路を定義する。流量制限は、揮散器／乾燥器チューブ５７（又は流路を形成する他の幾何体）によって定義される流路の断面積より小さい管、ノズル又は穴によって定義される空隙の断面積を持つ、板を通って伸びる穿孔のような小さな管、ノズル又は開口部によって形成され得る。図４に示す実施形態では、制限７８全てを提供する装置５５ａは、流入口／分配チャンバー６４と乾燥器チューブ５７のそれぞれとの間に配置される開口部板８３である。板８３は、複数の穿孔８４と、各流量制限７８を形成する各穿孔８４を定義する実質的に円筒状の壁とを含む。流量制限７８の直径は好ましくは約０．７５ミリメートル（ｍｍ）（０．０３インチ）〜約２ｍｍ（０．０８インチ）の間の範囲である。揮散器／乾燥器チューブ５７の直径は、例えば、約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）〜約２５．４ｍｍ（１インチ）の範囲であることができる。組成物が制限７８を通って流れるにつれて、圧力が低下し、水分とジオキサンの一部が気化することができ、蒸気速度を高めるので、二相流動を促進する。水分を減圧沸騰することによって生じるかなり大きな圧力低下は、予備加熱器５４、導管７６及び流入口／分配チャンバー６４にて沸騰や気化が起きず、上流のペーストの流れが単相流動のままである理由である。水分の一部の気化はそれが流量制限７８を通るとき、二相流動に必要な蒸気速度を創ることによって各流路５７への流れの分配に間接的に寄与する。二相流動様式における流路５７にわたる低い圧力低下は、各流路５７への実質的に均一な流れの分配を可能にし、促進する。
【００８２】
これをさらに説明するために、流入口／分配チャンバー６４における圧力をＰ１、各流路５７の流入口での圧力をＰ２及び生成物受取槽５８の圧力をＰ３とすると、流量制限７８全てに対する流入口圧力Ｐ１は共通する流入口／分配チャンバー６４のために同一であろう。また、流路全ての流出口圧力は共通する受取槽５８のために同一のＰ３であろう。しかしながら、各流路５７への流入口８０での圧力Ｐ２は、各流路５７を介した圧力低下、Ｐ２−Ｐ３が一定である場合にのみ一定であろう。このことは、複数の流路５７全体を通しての二相流動によってのみ達成される。Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が各乾燥流路について同一であるならば、そのような流動様式を記載する流体力学方程式は、各流路５７にて流速が一定であることを述べる。
【００８３】
不均一な量のペーストが流路５７に渡されると、そのような不均一な分配は流路５７の中での不適切な及び／又は不均一な揮散／乾燥の原因となり、流路５７を塞ぐ原因となる。流路の閉塞自体は、ペーストの不均一及び／又は不適切な揮散／乾燥にさらに寄与する。このことは、良好な流れの分配が多重流路の揮散器／乾燥器にてそのように重要である理由である。
【００８４】
制限７８を離れる組成物は、水分が気化し、追加のジオキサンを揮散する加熱流路５７を二相流動で通過し、それによって、次第に粘性の組成物を流路５７の流出口８６を通って回収容器５８に押し出す。好ましくは、流路５７は揮散器／乾燥器５６の中での束にて方向付けられるチューブであり、スチームを導入することができる共有ジャケット８８のような一般的な熱伝達メカニズムによって取り囲まれる。スチームのような熱伝達流体は導管９０を通ってジャケット８８に流れ込み、スチーム及び凝縮物は導管９２を通ってジャケットを流れ出る。流路５７の構造物の長さ、内径、厚さ、及び材料は、ジオキサンの適切な揮散を達成するように選択される。例えば、一実施形態では、各流路又はチューブ５７は、約６．３５ｍｍ（０．２５インチ）〜約２５．４ｍｍ（１インチ）、例えば、１ｃｍ（０．４インチ）の内径を有する。各チューブは約２メートル〜６メートル、例えば、好ましくは約３メートルの長さを有する。しかしながら、本発明の他の実施形態は、ＰｅｒｒｙのＣｈｅｍｉｃａｌ  ＥｎｇｉｎｅｅｒｓのＨａｎｄｂｏｏｋ，５−２５（第６版、１９８４）（第７版、１９９７の６−１２〜６−１３も参照）の表５〜８にて定義されたのと同等の直径を有する流路又は導管を採用し得ることが言及される。さらに、流路、チューブ又は導管を先細にして組成物が乾燥するにつれてガス速度が徐々に高まることを保証し得る。
【００８５】
揮散器／乾燥器チューブ５７を介した組成物の均一な分配はヒートジャケット８８の使用によって支援されると考えられる。例えば、もしチューブ５７が詰まり始めると、そのチューブへの組成物の流量を低下させるであろう。このことは同様に、それを介して組成物がチューブ５７に搬送される穿孔８４を横切る圧力低下を抑え、チューブ５７内での圧力低下を高める。チューブ５７の壁が実質的に一定の比率で加熱されるので、詰まりの上流の蒸気圧がチューブ５７を吹き清め、チューブ流入口８０にて二相流動を再確立するまで詰まったチューブ５７の入口で圧力は上昇するであろう。
【００８６】
乾燥流路５７の全長を通って組成物を運ぶ原動力は、乾燥流路５７の蒸気の速度に左右される。蒸気速度が低すぎると、所望の二相流動が持続されない。上記で述べたように、最小の速度は、例えば、粘度のような組成物の物性に幾分左右される。しかしながら、一般に、蒸気の質量流量率は、乾燥流路の断面積の３９，０００ｋｇ／ｈｒ／ｍ2（８０００ｌｂｓ／ｈｒ／ｆｔ2）を上回るべきである。
【００８７】
スチーム及び／又は他の種類の蒸気手段は、導管９４を介して流入口／分配チャンバー６４に導入され、共通するスチームヘッダー９６に導入され、次いで流量制限９８を介して各流路流入口８０に導入され得る。しかしながら、ジオキサンを減らすために十分な減圧沸騰が流路５７内で生じる場合、同時のスチーム注入は不要であり得る。
【００８８】
上記で議論したように、図４は流量制限装置５５ａが各流路５７への入口で穴を開けた穿孔８４と共に流路５７の入口に位置する開口部板８３である実施形態を示す。幾分さらに良好な温度／圧力の平衡は、２つの開口部板１００及び１０２を含む図５で示す制限装置５５ｂを用いて一部の適用で達成することができる。開口部板１００及び１０２は、各チューブ５７の上流に順次配置される複数の流量制限を提供する。具体的には、図５Ａを参照して、第１の制限１０５及び第２の制限１０６がガスケット１０８によって互いに分離されて順次配置される。各流量制限１０５、１０６及びガスケット１０８が穿孔を定義する。第１の流量制限１０５の各穿孔１０９は、ガスケット１０８の少なくとも１つの穿孔１１０及び第２の制限１０６の穿孔１１２及び少なくとも１つのチューブ５７と流体連通する。流量制限を提供するために、各穿孔１０９及び１１２の直径はチューブ５７の内径よりも小さい。好ましくは、図５に示すように、穿孔１０９及び１１２はガスケットの穿孔１１０の直径よりも小さい。制限の穿孔１０９、１１２、ガスケットの穿孔１１０の例となる直径及びチューブ５７の内径はそれぞれ、１．６ｍｍ（０．０６２５インチ）、１２．７ｍｍ（０．５インチ）及び１２．７ｍｍ（０．５インチ）である。相対的な直径のサイズに基づいて、チャンバー１１４は各２つの制限１０５と１０６との間に配置される。チャンバーの上部と底部はそれぞれ、第１及び第２の制限１０５及び１０６によって定義され、チャンバー１１４の側壁１１６はガスケット１０８の厚さによって定義される。
【００８９】
図５及び図５Ａに示すように、制限１０５、１０６及びその中の穿孔１０９、１１２は互いに協調しないが、代わりに、中心線から約３ｍｍ（０．１２５インチ）ずらして配置される中心軸を有する。従って、制限１０５及び１０６を通る組成物の流れは「蛇のよう」であり、直線ではない。これは、上流の導管７６及び予備加熱器５４にて背圧を提供するのに役立つと考えられる。加熱された単相の組成物が第１の制限１０５に入り、通過するにつれて、二相流動がチャンバー１１４に出る。二相流動がチャンバー１１４を出て、第２の制限１０６に入るにつれて、さらに多くの水蒸気が減圧沸騰され、さらに多量の二相流動がチューブ５７の流入口８０に出る。二相流動現象の開始は図４で示す単一制限乾燥器の設計に関して上記で詳述したものと同じであり、同様に最大の減圧沸騰及び複数の流路５７全体にわたる流量の均一な分配を生成するのに十分な背圧及び十分な圧力低下を提供する。
【００９０】
ペーストの流量は、流量制限装置５５ｂに入り、それを通過するにつれて大きく制限されるので、十分な背圧が達成される。流量制限装置５５ａ及び５５ｂを介した十分な圧力低下は大部分、「速度水頭」圧損失として知られるものによる。流量制限に入るのに先立って、ペーストは単相の液体／ゲルの形態であり得る。単相のペーストが流量制限７８又は流量制限１０５及び１０６を通過するにつれて、材料が制限を通って流れるとき経験する圧力低下（例えば、約３バール（平方インチ当たり４５ポンド（ｐｓｉ））〜約１５バール（２２５ｐｓｉ））によってペーストの一部は泡状の二相材料に揮発する。速度の急激な上昇は、「速度水頭」圧損失−ペーストからの水分の気化を最大化するのに必要な圧損失を生じる。十分な速度水頭圧損失はほとんどの場合、図５で示す二重開口部板１００及び１１２の代わりに図４で示す単一開口部板８３を用いることによって達成できる。上記で言及したように、他の好適な制限装置には、先細ノズル、末広ノズル、先細末広ノズル、小径注入器チューブ及び同一の流れ幾何体によって製造することができる他の形状が挙げられる。これらの装置の全てにおける開口部のサイズは必要とされる背圧に対して十分な二相流動の速度を生じるのに十分小さくなければならない。
【００９１】
各流路５７にわたって圧力低下を一定に保持することによって各流路５７を通る均一な流量が確保される。このように、流量制限１０５及び１０６は各揮散器／乾燥器の流路流入口における均一圧力の点に流量を均一に分配している。各流路５７における一定の圧力低下は、流路５７の全長にわたって二相流動が存在すれば初めて維持することができる。予備加熱器５４と流量制限７８（又は１０５及び１０６）の組み合わせは所望の均一な流量分配を間接的に生じるように一緒に機能する。開口部を介した材料の従来の減圧沸騰は、材料が一定の圧力での共通チャンバーに減圧沸騰していれば初めて流量を均一に分配することが言及される。乾燥流路５７は流量制限と共通の受取容器５８との間にある。従って、各流路５７の末端で共通チャンバーとの組み合わせにて乾燥流路全てで二相流動様式を達成することは、各流路５７の流入口で本質的に一定の流入口圧力を可能にするので、分配は均一である。
【００９２】
いったん流量制限７８（又は１０５及び１０６）が設置されると、異なる背圧が所望されるたびごとに置き換える必要はない。設置された制限によって生成される背圧の量は方法全体を通して特定の操作条件を変えることによって調整することができる。例えば、所与の流量制限にわたる圧力低下を支配する変数には、供給組成物の流速及び温度の双方が含まれる。予備加熱器５４における減圧沸騰を防ぐのに必要とされる相対的に高い圧力低下を達成するには、制限における開口部の断面積が、液体が二相に減圧沸騰する場合、蒸気速度が所望の圧力低下を生じるのに十分高いように十分に小さくなければならない。供給組成物の温度が高ければ高いほど、蒸気速度が高いので、流量制限にわたる圧力低下が高い。供給組成物の温度は上流の予備加熱器５４によって制御されることを思い出すこと。組成物が予備加熱器５４にて過熱されなければ、流量制限にて減圧沸騰は起こらず、圧力低下は相対的に低い。
【００９３】
組成物が流量制限７８（又は１０５及び１０６）を通って流れるにつれて、圧力が低下し、水成分及びジオキサン成分は蒸気相に減圧沸騰する。この減圧沸騰の間に遊離された蒸気が乾燥器チューブ５７を通る組成物の残りを進ませる原動力として作用する。遊離された水蒸気は組成物からジオキサンを揮散させるように役立つ。揮散器／乾燥器の流路５７内での絶対圧は、とりわけ、所望の気化が起きるように揮散器／乾燥器５６の通気口６１を制御することによって選択される。二相流動で操作する際、流路５７にわたる圧力低下は、ほとんどの場合、相対的に低く、例えば、０．５バール（７．５ｐｓｉ）〜２．０バール（３０ｐｓｉ）の範囲であることができる。
【００９４】
組成物の残りが流路５７を通過するにつれて、チューブ５７の壁５７ａを通って伝達された熱は組成物から追加の水分を気化させる。二相の液体／蒸気の混合物の速度は、蒸気が遊離され、圧力が下げるにつれて上昇する。高圧ガス（減圧沸騰する溶媒及びスチーム又は導管９４を介して加えられ得る他の高圧ガス）と組成物の粒子が混ざって二相流動を形成する。工程は通気口６１を介して蒸気の流量を制御することによって真空下にて種々の圧力で操作することができるので、流路５７を出るガス速度は約１５．２５メートル／秒（ｍ／秒）（５０フィート／秒（ｆｔ／秒））〜約４６０ｍ／秒（１，５００ｆｔ／秒）の範囲で維持することができる。乾燥器流路５７における二相流動の高い速度及び乱流は流路５７の壁５７ａを通る熱伝達を最大化する。
【００９５】
制限流入口での温度を用いて減圧沸騰の量を制御する。従って、制限流入口の温度は、組成物からジオキサンを揮散させるのに十分な及び流路を閉塞させることなく制限及び流路を通ってペーストを受取槽に進めるのに十分な蒸気の減圧沸騰を生成するのに十分高くすべきである。流入口温度及び生成される減圧沸騰の量とのその関係は、当然、特定の組成物及び組成物の熱感受性に左右される。生成物の乾燥度は乾燥器ジャケット８８における加熱流体の温度によって主として制御される。この温度は生成物の熱感受性によっても制限される。従って、各異なる組成物は異なる一連の操作条件を必要とし得る。
【００９６】
二相流動が揮散器／乾燥器５６を出るにつれて、ジオキサン含有の蒸気及び精製され、濃縮された組成物が分離される。ジオキサン含有の蒸気は通気口６１を通って、任意で真空系１２２に行く。精製され、濃縮された組成物は流路の出口に位置する容器５８にて回収され、ポンプ、押出器、押出機又は他の装置６０を利用した流出口導管１２４を介して容器５８から取り出され、処理水６５によって希釈器６３にて希釈される。容器５８は流路流出口の操作圧力よりも少ない圧力で作動し、且つ真空下で作動する。そのような減圧下及び／又は真空条件下で容器５８を操作することは蒸気と精製され、濃縮された材料の容易な分離を可能にする。
【００９７】
最終製品を製造するために、流出口導管１２４から、精製され、濃縮された生成物を種々の単位操作に供し得る。多くの場合、揮散器／乾燥器５６から排出された熱い生成物を保存又は希釈に先立って冷却する。
【００９８】
本明細書で記載されるように、精製され、濃縮された生成物を希釈し得る。
【００９９】
乾燥の方法及び装置を用いて、広い範囲の粘度及びジオキサン含量を有する供給物質から精製され、濃縮された洗剤を形成し得る。例えば、乾燥器５６に供給される加熱された物質は、薄いペースト（およそ５０センチポイズ）〜非常に濃厚なペースト（およそ５００，０００センチポイズ）の範囲に及び得る。
【０１００】
本発明に係る別の方法及び装置は、一般に指定されるジオキサン除去系２１０が、流入口ポンプ２１２、任意の予備加熱器２１４、ワイプフィルムエバポレータ２１６、例えば、押出器、押出機又はポンプのような流出口手段２１８、及び希釈器２２０を含む図１８にてさらに説明される。ほとんどの場合、ポンプが適切であろう。
【０１０１】
ジオキサン含有のペーストは導管２２２を介して系１０に入り、ポンプ２１２によって任意の予備加熱器２１４に入れられる。ペーストは所望の固形分含量を含有してもよく、好ましくは、約６８重量％〜約８５重量％の範囲である。ポンプ２１２は、ペーストが選択された温度であるようにペーストが通常、１７６°Ｆ（８０℃）〜約３２０°Ｆ（１６０℃）（必要に応じてそれより高い）の範囲での温度に加熱される予備加熱器２１４を介してペーストをメーター供給する。予備加熱器２１４は、加熱流体が導管２２５を介して交換器に入り、導管２２７を介して交換器を出る熱交換器であり得る。
【０１０２】
加熱されたペーストがそれを介して移動する導管２２２はペースト成分が導管２２２で減圧沸騰しないように圧力下で保持されなければならない。ペーストは流入口２２９を介してワイプフィルムエバポレータに導入される。エバポレータ２１６は加熱のためにジャケットで囲まれる（要素２３１）。ペーストは流出口２３３に向かってエバポレータを流下する。ジオキサン含有の蒸気流はガス流出口２３５を通って出るが、それは真空ポンプ２３７と連通する。ペーストがエバポレータ２１６を流下するにつれて、加熱ジャケット２３１からエバポレータ２１６の壁を通って伝達された熱がペーストから水分とジオキサンをさらに気化させる。
【０１０３】
処理流体がエバポレータ２１６を離れるにつれて、ジオキサン含有の蒸気と精製され、濃縮された生成物（例えば、未だペーストの形態）が分離する。蒸気は通気口２３５を介して、任意で真空系２３７に採取される。精製され、濃縮されたペーストは底にてエバポレータ２１６で回収され、ポンプ、押出器、押出機又は他の好適な装置２１８を利用した流出口導管２３３を介してエバポレータ２１６から取り出される。ほとんどの場合、ポンプが適切であろう。精製されたペーストは希釈器２２０にて処理水２３９によって希釈される。系２１０は任意で、例えば、スチーム２４３又は他のガスの注入のための、エバポレータ２１６の底に向かう流入口２４１を含むことができる。
【０１０４】
理論
以下はこの理論的な区分で使用される命名法である：
ｐｐｍxは常に流れＸにおけるジオキサンの１００万分率である。
％xは常に流れＸにおける水分のパーセントである。
％Ａxは流れＸにおける活性物のパーセントである。
ＭxはＸのモル流速である。
ＭｗxはＸの分子量である。
＃xはＸの質量又は重量流速である。
ｘxは液体状態におけるＸのモル分率である。
ｙxは蒸気状態におけるＸのモル分率である。
Ｖ0pxは成分Ｘの蒸気圧である。
ＰTは平衡が生じた場合の系の総圧力である。
【０１０５】
Ｘの値
Ｄはジオキサンである。
Ｗは水分である。
Ａｉｒは空気である。
Ｖは蒸気である。
Ｐは生成物である。
Ｆは供給物である。
Ｓはスチームである。
ｉは方程式全体を通して一貫して使用される任意の成分である。
【０１０６】
定数及び比は使用されるように定義されるであろう。
【０１０７】
ジオキサン減少率ＤRは生成物のジオキサンのレベルで割った供給物のジオキサンの比として定義される。これは、生成物の水分含量が供給物と同じであることを前提にするが、それは常に真実であるわけではない。正確な定義は
【数１】
0005909030.tif 000003
である。
【０１０８】
上記の定義、方程式１から出発して、我々は、系の性能を予測するのに使用することができる点でジオキサン減少率の表現を導き出すことができる。
【０１０９】
以下は系の周りでのジオキサンの均衡である。
＃FｐｐｍF＝＃PｐｐｍP＋＃VｐｐｍV
【０１１０】
次は系の周りでの活性物の均衡である。
＃F％ＡF＝＃P％ＡP
【０１１１】
方程式を組み合わせて以下を得る：
【数２】
0005909030.tif 000004
【０１１２】
それを以下に単純化すると
【数３】
0005909030.tif 000005
【０１１３】
単純化し、組み合わせた方程式の左辺はジオキサン減少率の定義で使用した一番上の項と同一なので、方程式１に置換することができる：
【数４】
0005909030.tif 000006
【０１１４】
それを同様に単純化すると、
【数５】
0005909030.tif 000007
【０１１５】
項、スチーム比ＳRは、方法で使用される揮散するスチームの量を記載するのに使用される。スチーム比は最終生成物との平衡におけるスチームの量と同等であり、又は
【数６】
0005909030.tif 000008
と同等である。
【０１１６】
系における蒸気は本質的に純粋な水であり、わずかなｐｐｍのジオキサンは安全に無視できるので、我々はジオキサン減少率の方程式を以下のように改変することができる。
【数７】
0005909030.tif 000009
【０１１７】
この方程式は、スチーム比が操作者によって制御される変数であり、生成物のジオキサン含量は我々が獲得しようと試みている変数であるという点で非常に有用である。ジオキサン率を予測するには、操作者によって制御される変数を用いて蒸気相のジオキサン含量が決定されなければならない。
【０１１８】
系を評価する場合、一段階で可能である最大分離である蒸気／液体の平衡を決定することが必須である。３つの以下の分析は、理想的な二成分系、次いで経験的データを伴った二成分系、及び最終的には揮散のための無視できるガスを用いた非二成分系として系を処理する。
【０１１９】
理想的な解決
理論的な平衡は、以下のように液体及び蒸気において成分の部分圧をその成分のモル分率に関係付けるラウールの法則及びダルトンの法則から決定することができる。
【数８】
0005909030.tif 000010
【０１２０】
部分圧は、以下の方程式を生み出して排除することができる。
【数９】
0005909030.tif 000011
【０１２１】
系の総圧力を用いて我々の関心のある場合にて任意の２つの成分の関係を決定することができる。
【数１０】
0005909030.tif 000012
【０１２２】
活性物における任意の化合物について同じ種類の関係が発生し得ることに留意のこと。例として、油は十分な蒸気圧を有し、経験は揮散の際、油含量が減ることを示す。
【０１２３】
分離方法では、分離因子を一般に用いて方程式を単純化するが、それは、蒸気平衡の場合、平衡温度での２つの成分の蒸気圧の比（相対揮発度）である。温度に対するジオキサンと水分についての分離因子のグラフは方程式の作成に従う。分離因子は以下のように定義される：
【数１１】
0005909030.tif 000013
【０１２４】
方程式は以下のようになる：
【数１２】
0005909030.tif 000014
【０１２５】
分離因子（相対揮発度）のグラフは図６及び図７にて異なる２つのｘ軸と共に示される。蒸気相はほとんど純粋な水であるので、ある圧力でのスチームの温度を用いてｘ軸を同一視することができるが、温度及び圧力は減圧沸騰容器で測定されるべきであり、特に温度はペーストのものであるべきである。我々は平衡を決定しようとしているので、揮散器の流入口でのペーストと蒸気の特性は、それらが平衡ではなく、減圧沸騰槽で測定されなければならないので興味を引かず、最後にペーストと蒸気は分離の前に接触する。
【０１２６】
一般に決定され、実際面で利用可能である変数を使用するように方程式をさらに改変することができる。
【数１３】
0005909030.tif 000015
【０１２７】
方程式４に置換して：
【数１４】
0005909030.tif 000016
【０１２８】
単純化した方程式は以下である：
【数１５】
0005909030.tif 000017
【０１２９】
この方程式は２つの流れの組成物を想定せず、方程式２にて我々が必要とした項を我々に与えてジオキサン減少の理論的決定を行う。
【数１６】
0005909030.tif 000018
【０１３０】
方程式５を方程式３に置換して、我々は以下を得る：
【数１７】
0005909030.tif 000019
【０１３１】
（Ｓf％V／％P）をＩfに等しく設定して、方程式を以下に単純化する。
【数１８】
0005909030.tif 000020
【０１３２】
図８での次のグラフは異なる濃度でのＩfの値を示す。
【０１３３】
経験的モデル
前述は、二成分蒸気／液体系の理想的な挙動に基づく。実際に結果と比べた場合、予測された平衡は、経験的データを説明するのに必要な値のおよそ半分である。ジオキサン及び水分は理想的な方法で挙動しないことが知られている。マーギュレス方程式はモデルの二成分液体系に対する経験的な方法である。ラウールの法則の代わりにマーギュレス方程式を用いて以下は同じ手順である。
【数１９】
0005909030.tif 000021
【０１３４】
γiが活性係数である場合。上記のように計算を継続する：
【数２０】
0005909030.tif 000022
【０１３５】
活性係数は、
【数２１】
0005909030.tif 000023
である。
【０１３６】
例えば、水分含量が重量パーセントで測定される一方で、我々は２０重量ｐｐｍ以下のレベルを達成することを試みてジオキサンを揮散させている。モル分率に変換すると、ｘDの値はゼロに近づき、これらの項を外して以下を得ることができる：
【数２２】
0005909030.tif 000024
【０１３７】
方程式８に置換して、
【数２３】
0005909030.tif 000025
これは、理想的な場合、方程式４の同等物である。
【０１３８】
ＡDWの公表された値は以下のとおりである。
【表１】
0005909030.tif 000026
【０１３９】
理想的な場合として同様に継続するが、マーギュレス補正用の項を加えると、方程式は以下である：
【数２４】
0005909030.tif 000027
及び
【数２５】
0005909030.tif 000028
【０１４０】
方程式が扱いにくい場合があるので、方程式の最後の項を
【数２６】
0005909030.tif 000029
であるマーギュレス因子に組み入れている。
【０１４１】
新しい方程式を作るには：
【数２７】
0005909030.tif 000030
【０１４２】
図９〜１６のグラフは、種々の活性物の分子量と共に異なる活性物の濃度についてのマーギュレス因子を示す。グラフは、活性物の温度に対するマーギュレス因子を示す第１の群と減圧沸騰槽圧力に対する第２の設定で重複させる。
【０１４３】
多数の異なる条件及び異なるモルのエトキシル化での材料についての経験的データに対して方程式１２をチェックした。生成物のジオキサン含量に対する理論からの逸脱を考慮することによって幾つかの結論を引き出すことができる。ペーストの水分含量に類似する値に近づく誤差の否定の傾向がある。だから、２５％水分のペーストについては、分離は理論上７５％又は−２５％の誤差に近づいていると思われ、１５％ペーストは理論上８５％又は−１５％の誤差に近づいている。論理的には、ペーストにおける０％水分で、ジオキサンのレベルは０であるはずであり、誤差は０％である。理想に対するこの変動は特定の設計にとって独特であり、言い換えれば、真空中和器としての、異なる長さ又は異なる設計原理の揮散器は異なる効率を有する。
【０１４４】
方程式１２を改変して経験的試験で見られるものを反映させることができる：
ＤR＝（１＋ｅＳRＭf）          方程式１６
ここで、ｅは揮散器の効率である。本明細書で記載される装置で使用される良好な値は７０％活性物のペーストについて約７５％である。
【０１４５】
理論の適用及び実際の適用
我々は方程式１１を検討して乾燥の際の効果を見る。
【数２８】
0005909030.tif 000031
【０１４６】
項％Pは最終的なペーストにおける水分の重量パーセントである。水分の量がゼロに近づくにつれて、ジオキサンの減少率が無限大に近づくのは明らかである。ジオキサンの蒸気圧は水より大きく、そうであるならば、水は全て蒸発させられ、その後ジオキサンも全て蒸気相に入り、取り除かれるので、これは当然である。これは実験データと一致する。
【０１４７】
始動の間にジオキサンの除去レベルに達するのに困難さがあるのであれば、又は除去を増やす必要性があるのであれば、行動方針の１つは生成物を軽く乾燥させることである。スチーム比はチューブの排出時のスチームと生成物の比であるので、乾燥はスチームの量を増やし、生成物の量を減らし、スチーム比ＳRを高める。方程式１１に基づいて、低水分含量のペースト、１００％／％Vはさらに良好な減少を達成する。さらに、生成物の水分レベルが下がり、方程式１６でのｅが高まるので、我々は実際面では平衡に近づくと思われる。
【０１４８】
揮散の間に生成物を乾燥させる別の理由がある。乾燥させると系は平衡にさらに近づくことが認められている。特定の理論に束縛されることを意図しないで、水分が膜で気化するにつれて膜全体を通してペーストとの良好な接触があると考えられる。
【０１４９】
本明細書で記載されるように、希釈系を含めて最終的な生成物の濃度を調整することが望ましい。原則として、スチームの量をできるだけ少なくして特定のレベルの減少を達成するために、高度な固形物（例えば、６８重量％〜８５重量％の範囲）に中和し、ジオキサンを揮散させ、ペーストを乾燥させ／濃縮し、次いでペーストを希釈することが望ましい。これを行う上での制約は中和したペーストの粘度及びその後の取り扱い問題である。
【０１５０】
本明細書で記載される揮散器／乾燥器系を順次用いることによって、又は単一段階を介してキャンペーンを行うこと（ユニットを介して生成物を複数回実行すること）によって考えられる有意なコスト削減があり得る。２段階に比べて３段階でのスチーム消費でははるかに少ない劇的な改善があり得るが、特にキャンペーン様式では３以上の段階が望ましい状況が依然としてある。すなわち、工程混乱の間に起こり得るように、１段階について正常なもののジオキサンの過剰な減少が必要とされる場合。この場合、ジオキサン減少率はＤRnであり、その際、ＤRは１段階のジオキサン比であり、ｎは段階の数である。１段階を想定する例が５：１の減少を得るとき、２段階は２５：１を得、３段階は１２５：１を得る。
【０１５１】
実施例
限定することが意図されない以下の実施例を用いて本発明をさらに記載し、説明する。機器条件、処理条件、原料条件及び生成物条件は、図１７ａ及び図１７ｂに分けた表にて実施例１〜１７に提供される。実施例１及び２では、方法は、チューブの内径が０．４インチ（１ｃｍ）で２インチ（５ｃｍ）の内径のパイプの１０フィート（３メートル）の伸長が続く１０フィート（３メートル）の３チューブ束状構造を用いた。実施例３〜１７の残りでは、方法は、チューブ内径が０．４インチ（１ｃｍ）である単一の１０フィート（３メートル）の３チューブ束状構造を用いた。
【０１５２】
実施例は、本明細書で記載される方法に従って１００を超えるジオキサン減少率が達成されたことを示している。実施例はまた、追加の揮散スチームの注入が特に有利である一方で、原料にすでに存在する水分からのスチームの減圧沸騰が約７ほど高いジオキサン減少率を達成することができることも示している（実施例１６を参照）。実施例はまた、相対的に高い程度に生成物を乾燥させることの有益な効果も示している。例えば、実施例１及び２を比べて、濃縮されたペースト生成物の水分含量は実施例１で１０％及び実施例２で５％だった。１，４−ジオキサン減少率は実施例１で４６、及び実施例２で１０３（２倍以上）だったのに対して、注入スチームは一定のままだったが、乾燥温度は上昇した。
【０１５３】
本発明の範囲内での改変は当業者に明らかであろうから、前述の記載は理解の明瞭さのためのみに与えられるのであって、不必要な限定はそれらから理解されるべきではない。
【０１５４】
本明細書及び以下に続く特許請求の範囲の全体を通して、文脈が特に要求しない限り、単語「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及び「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」や「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」のような変形は、述べられた整数又は工程又は整数若しくは工程の群の包含を暗示するが、他の整数又は工程又は整数若しくは工程の群の排除は暗示しないように理解されるであろう。
【０１５５】
本明細書の全体を通して、組成物が成分又は材料を含むとして記載される場合、特に記載されない限り、組成物は引用された成分又は材料の任意の組み合わせから本質的に成る又は成ることもできることが熟考される。同様に、方法が特定の工程を含むとして記載される場合、特に記載されない限り、方法は、引用された工程の任意の組み合わせから本質的に成る又は成ることもできることが熟考される。本明細書で説明的に開示される本発明は、本明細書で具体的に開示されない要素又は工程の非存在下で実践され得る。
【０１５６】
本明細書で開示される方法の実践及びその個々の工程は、手動で実施することができ、及び／又は電子機器によって提供される自動化の助けを借りて又は自動化によって実施することができる。特定の実施形態を参照して方法を記載してきたが、当業者は方法に関連する行為を実施する他の方法を使用し得ることを容易に十分に理解するであろう。例えば、種々の工程の順序は、特に記載されない限り、方法の範囲又は精神から逸脱することなく変更され得る。加えて、個々の工程の一部は組み合わせ、省略し、又はさらに追加の工程に細分することができる。
【０１５７】
本明細書で引用された特許、出版物及び参考文献は全て参照によって完全に組み入れられる。本開示と組み入れられる特許、出版物及び参考文献との間で不一致がある場合、本開示が調整すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図５Ａ】
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【図１８】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７ａ】
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【図１７ｂ】
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