ES2624503T3 - Método de enfriamiento de líquido - Google Patents

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ES2624503T3 ES10838892.7T ES10838892T ES2624503T3 ES 2624503 T3 ES2624503 T3 ES 2624503T3 ES 10838892 T ES10838892 T ES 10838892T ES 2624503 T3 ES2624503 T3 ES 2624503T3
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Wataru Yamauchi
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    • F28C—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA COME INTO DIRECT CONTACT WITHOUT CHEMICAL INTERACTION
    • F28C3/00—Other direct-contact heat-exchange apparatus
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    • F28C3/08—Other direct-contact heat-exchange apparatus the heat-exchange media being a liquid and a gas or vapour with change of state, e.g. absorption, evaporation, condensation
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Abstract

Un método de enfriamiento de líquido, en el que se suministra un líquido que contiene un componente volátil y del 10 al 99% en masa de un tensioactivo a una atmósfera que tiene una presión que es inferior o igual a la presión de vapor saturado del componente volátil de modo que al menos una parte del componente volátil se vaporiza, mediante lo cual el líquido se enfría, y se introduce un gas distinto del componente volátil en la atmósfera que tiene la presión de modo que el gas entra en contacto con el líquido, caracterizado porque el líquido y el gas entran en contacto entre sí de una manera en contracorriente.

Description

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DESCRIPCION
Metodo de enfriamiento de Uquido Campo tecnico
La presente invencion se refiere a metodos para enfriar Kquidos y a metodos para fabricar disoluciones acuosas de tensioactivos anionicos enfriadas en los metodos de enfriamiento.
Antecedentes de la tecnica
Un metodo comunmente conocido para enfriar un Ifquido que contiene un componente volatil es suministrar el Ifquido a una atmosfera que tiene una presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil de modo que al menos una parte del componente volatil se vaporiza, mediante lo cual se enfna el lfquido. En este caso, si el lfquido es poco viscoso o no espumante, las burbujas del componente volatil vaporizado se desplazan facilmente hacia arriba en el lfquido alcanzando la superficie de contacto gas-lfquido, y de ese modo, estallan y se liberan a la fase gaseosa.
Sin embargo, si el lfquido es un lfquido espumante que contiene un tensioactivo, las burbujas que han alcanzado la superficie de contacto gas-lfquido no estallan facilmente. Ademas, si el lfquido es viscoso, las burbujas quedan retenidas o arrastradas en el lfquido formando espuma como espuma de afeitar o merengue, dando como resultado una disminucion desventajosa en la densidad y fluidez del lfquido.
Para abordar estos problemas, se conocen metodos de reduccion de la formacion de espuma y de eliminacion de espuma usando un antiespumante. Sin embargo, a menudo no pueden usarse antiespumantes en los campos de tensioactivos, azucares, disoluciones acuosas de espesante, alimentos, etc.
Por tanto, como metodo para desespumar sin usar un antiespumante, por ejemplo, la publicacion de patente japonesa n° 59-111914 describe un metodo de soplar, sobre la superficie de un lfquido, un gas que tiene una temperatura inferior a la temperatura de disolucion.
La publicacion de patente japonesa n° H05-49801 describe un metodo de, cuando se sopla un lfquido en un evaporador, evaporar el liquido en una tubena para producir un estado de dos fases de gas-lfquido, reduciendo de esa forma la formacion de espuma.
Las publicaciones de patente japonesa n° 2007-252383 y 2005-1611394 describen un metodo de suministrar un lfquido a un dispositivo de desgasificacion en donde la presion se ha reducido y enfriar el lfquido a medida que el lfquido fluye a lo largo de la superficie de la pared interna del dispositivo de desgasificacion, condensando de ese modo burbujas.
Como metodo para fabricar un tensioactivo anionico, por ejemplo, la publicacion de patente japonesa n° H02-218656 describe un metodo de hacer circular una disolucion acuosa de sulfato de alquilo en una trayectoria de circulacion, suministrar de manera continua sulfato de alquilo y un alcali que son materiales para provocar la neutralizacion de la disolucion acuosa de sulfato de alquilo que circula en la trayectoria de circulacion, y al mismo tiempo, recoger de manera continua una parte de la disolucion acuosa de sulfato de alquilo que circula en la trayectoria de circulacion como un producto, y enfriar la disolucion acuosa de sulfato de alquilo usando un intercambiador de calor proporcionado e insertado en la trayectoria de circulacion.
La publicacion de patente japonesa n° 2000-96084 describe que vaporizando instantaneamente una mezcla obtenida poniendo en contacto un material sulfatado y un material basico entre sf, la mezcla se separa en un componente de fase gaseosa y un componente de fase lfquida, y se recoge el componente de fase lfquida.
La publicacion de patente japonesa n° H11-172294 describe que se suministran de manera continua una disolucion de acido que contiene un precursor de acido de un tensioactivo anionico y una disolucion de alcali para la neutralizacion a un evaporador de pelfcula fina para formar una pelfcula fina de la disolucion de mezcla de la misma sobre la pared interna calentada del evaporador al tiempo que se somete a neutralizacion y condensacion/secado en paralelo a presion reducida.
La publicacion de patente japonesa n° 2004-359871 describe un metodo para fabricar alquil eter sulfato en el que el alquil eter se sulfata, seguido por desgasificacion a presion reducida y luego neutralizacion en un esquema continuo cerrado usando un dispositivo de enfriamiento externo.
El documento WO 01/23061 da a conocer un procedimiento para recuperar compuestos volatiles de solidos presentes en una disolucion acuosa. El documento JP 47040445 da a conocer la adicion de un tensioactivo espumante a agua que va a enfriarse para mejorar la eficacia de enfriamiento. El documento US 2008/251215 da a conocer un metodo para evaporar un lfquido usando un cuerpo de evaporador de espuma de carbono.
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Sumario de la invencion
En la reivindicacion 1 se define un metodo de enfriamiento de Kquido segun la presente invencion.
En las reivindicaciones 2-9 se describen realizaciones ventajosas de la invencion.
Breve descripcion de los dibujos
[Figura 1] La figura 1 es un diagrama que muestra una configuracion de un dispositivo de enfriamiento segun una primera realizacion.
[Figura 2] La figura 2 es un diagrama que muestra una configuracion de un dispositivo de neutralizacion segun la primera realizacion.
[Figura 3] La figura 3 es un diagrama que muestra una configuracion de un dispositivo de enfriamiento segun una segunda realizacion.
[Figura 4] La figura 4(a) es un diagrama para describir una distancia de vuelo (I), la figura 4(b) es un diagrama para describir una distancia de vuelo (II) y la figura 4(c) es un diagrama para describir una distancia de vuelo (III).
[Figura 5] La figura 5 es un diagrama que muestra una configuracion de un dispositivo de neutralizacion segun la segunda realizacion.
[Figura 6] La figura 6 es una vista lateral de una boquilla de pulverizacion.
[Figura 7] La figura 7(a) es una vista en planta que muestra una configuracion de un recipiente superior de un dispositivo de enfriamiento usado en el ejemplo 2-4, y la figura 7(b) es una vista lateral del recipiente superior.
Descripcion de realizaciones
[Primera realizacion]
(Metodo de enfriamiento de lfquido)
Un metodo de enfriamiento de lfquido segun una primera realizacion es tal como sigue. Cuando se suministra un lfquido que contiene un componente volatil y un tensioactivo a una zona de enfriamiento de una atmosfera que tiene una presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil de modo que al menos una parte del componente volatil se vaporiza, mediante lo cual se enfna el lfquido, se introduce un gas distinto del componente volatil en la zona de enfriamiento en la atmosfera que tiene la presion de modo que el gas entra en contacto con el lfquido.
En general, cuando se suministra un lfquido que contiene un componente volatil y un tensioactivo a una zona de enfriamiento de una atmosfera que tiene una presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil de modo que al menos una parte del componente volatil se vaporiza, mediante lo cual el lfquido se enfna, entonces si el lfquido tiene propiedades espumantes o viscosas, se retienen o arrastran burbujas en el lfquido formando espuma como espuma de afeitar o merengue, y por tanto, el lfquido tras enfriarse tiene una densidad inferior. En la zona de enfriamiento de la atmosfera que tiene la presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil, la temperatura del gas en las burbujas retenidas o arrastradas en el lfquido es el punto de ebullicion. Por tanto, si se aplica incluso una pequena presion usando, por ejemplo, una bomba de evacuacion, las burbujas se condensan, mediante lo cual el lfquido puede aproximarse a la densidad verdadera. Sin embargo, si la densidad del lfquido (la densidad del lfquido que contiene gas) es baja, la zona de enfriamiento necesita tener un gran volumen y tambien necesita tener una altura suficiente para impedir la cavitacion. Ademas, si la densidad del lfquido es baja, la fluidez del lfquido es baja, y por tanto, por ejemplo, se requiere una bomba de evacuacion de tamano mayor, conduciendo a un aumento del coste.
En esta situacion, en el metodo de soplado, sobre la superficie de un lfquido, de un gas que tiene una temperatura inferior a la temperatura de disolucion (vease la publicacion de patente japonesa n° 59-111914), se tarda un tiempo para que las burbujas se muevan hacia arriba hasta alcanzar la superficie del lfquido, y por tanto, se requiere un medio para almacenar y retener el lfquido, y este metodo no puede aplicarse a los lfquidos viscosos en los que las burbujas se mueven hacia arriba a una velocidad considerablemente baja. En el metodo de, cuando se sopla un lfquido en un evaporador, evaporar el lfquido en una tubena para producir un estado de dos fases de gas-lfquido (vease la publicacion de patente japonesa n° H05-49801), es necesario calentar el lfquido antes de suministrarlo al evaporador, y por tanto, este metodo no puede aplicarse a lfquidos que tienen una baja estabilidad termica. Ademas, es necesario que el estado del flujo sea un flujo intermitente o un flujo anular, y por tanto, el intervalo de funcionamiento de la presion y la temperatura se ven limitados de manera desventajosa. En el metodo de suministro
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de un Ifquido a un dispositivo de desgasificacion en donde la presion se ha reducido y el Uquido se enfna a medida que el Ifquido fluye a lo largo de la superficie de la pared interna del dispositivo de desgasificacion (veanse las publicaciones de patente japonesa n° 2007-252383 y n° 2005-161139), el coeficiente de transferencia de calor del kquido en el que las burbujas se retienen o se arrastran se reduce, y por tanto, es considerablemente ineficaz para enfriar el lfquido usando la superficie de la pared interna como superficie de transferencia de calor.
Sin embargo, segun el metodo de enfriamiento de lfquido de la primera realizacion, cuando el lfquido se enfna tal como se describio anteriormente, se introduce un gas distinto del componente volatil para que entre en contacto con el lfquido, mediante lo cual las burbujas retenidas o arrastradas en el lfquido pueden eliminarse sin las desventajas anteriores e independientemente del uso o no uso de un antiespumante. Por tanto, es posible reducir o impedir la contaminacion del lfquido con impurezas tras el enfriamiento.
El metodo de enfriamiento de lfquido de la primera realizacion puede llevarse a cabo de un modo continuo, discontinuo o semicontinuo.
En el modo continuo, por ejemplo, puede proporcionarse una bomba de evacuacion en una parte inferior de un dispositivo de enfriamiento al que se suministra un lfquido, y el lfquido tras enfriarse puede descargarse de manera continua del dispositivo de enfriamiento, mediante lo cual el lfquido puede enfriarse. En este caso, el lfquido resultante puede tener una densidad superior, y por tanto, el cabezal de succion positiva neta disponible (NPSHav) se hace mas grande para la bomba de evacuacion, mediante lo cual la cavitacion puede reducirse o prevenirse. Ademas, la superficie del lfquido almacenado y retenido en el dispositivo puede mantenerse a una altura inferior, mediante lo cual puede reducirse la altura del dispositivo, y por tanto, puede reducirse el coste. Por tanto, el metodo de enfriamiento de lfquido de la primera realizacion es particularmente preferible para el modo continuo.
En el modo discontinuo, puede obtenerse un lfquido que tiene una densidad superior, y por tanto, la cantidad del lfquido procesada por operacion unitaria puede aumentarse. Ademas, el volumen del dispositivo puede reducirse, dando como resultado un beneficio economico. Ademas, en comparacion con un metodo de enfriamiento usando un intercambiador de calor que es generalmente el mas frecuentemente empleado, puede reducirse la perdida de presion. Esta reduccion de la perdida de presion se hace mas significativa a medida que la viscosidad del lfquido aumenta. Ademas, ya no es necesario aumentar el tamano de la trayectoria de flujo con el fin de reducir la perdida de presion, por ejemplo, y por tanto, el volumen del dispositivo puede reducirse, dando como resultado ahorros de espacio.
Observese que el metodo de enfriamiento de lfquido de la primera realizacion es eficaz no solo en el enfriamiento, sino tambien en la condensacion y eliminacion de impurezas porque el componente volatil se vaporiza.
<Lfquido>
El lfquido no esta particularmente limitado. Ejemplos del lfquido para los que la introduccion de gas tiene un efecto desespumante particularmente significativo incluyen lfquidos viscosos y lfquidos espumantes. El lfquido tambien incluye fluidos (suspensiones) que contienen partfculas solidas y fluidos (pastas) que tienen una alta viscosidad y pueden contener o no partfculas solidas. El lfquido tambien incluye fluidos (fluidos con burbujas arrastradas) que contienen o arrastran burbujas tales como aire en el lfquido.
El lfquido incluye al menos un componente volatil y un tensioactivo que confiere propiedades viscosas o espumantes al lfquido.
Ejemplos del componente volatil incluyen agua, disolventes organicos, etc. Ejemplos del disolvente organico incluyen: alcoholes tales como metanol, etanol y alcohol isopropflico; cetonas tales como acetona y metil etil cetona; esteres tales como acetato de metilo y acetato de etilo; hidrocarburos alifaticos tales como hexano normal; hidrocarburos alidclicos tales como ciclohexano; hidrocarburos aromaticos tales como tolueno y xileno; hidrocarburos alifaticos clorados tales como diclorometano y cloroformo; y similares. El componente volatil puede ser una unica especie o una mezcla de dos o mas especies diferentes.
El tensioactivo puede ser una unica especie o una mezcla de dos o mas especies diferentes. El contenido del tensioactivo es, por ejemplo, del 0,1 al 90% en masa. El efecto desespumante es particularmente significativo para fluidos de alta viscosidad y fluidos de alta viscosidad (fluidos con burbujas arrastradas) que contienen o que arrastran burbujas tales como aire en el lfquido. En este sentido, el contenido del tensioactivo es preferiblemente del 10 al 99% en masa, mas preferiblemente del 30 al 95% en masa, incluso mas preferiblemente del 50 al 90% en masa, y todavfa incluso mas preferiblemente del 55 al 85% en masa.
Ejemplos del tensioactivo incluyen tensioactivos anionicos, tensioactivos no ionicos, tensioactivos cationicos, tensioactivos anfoteros, polfmeros anfffilos, etc.
Ejemplos del tensioactivo anionico incluyen: tipo de ester del acido sulfurico tal como sulfato de alquilo y alquil eter sulfato de polioxietileno; tipo de acido sulfonico tal como bencenosulfonato de alquilo; tipo de acido carboxflico; tipo
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de ester del acido fosforico; y similares. Cuando estos tensioactivos anionicos se mezclan con agua, la viscosidad de la mezcla aumenta y por tanto la fluidez disminuye y finalmente desaparece con la concentracion creciente del tensioactivo hasta una determinada concentracion de tensioactivo. Si la concentracion de tensioactivo aumenta adicionalmente a partir de la concentracion, la mezcla forma una pasta y reaparece la fluidez. Esto se conoce comunmente. Para una mezcla de pasta de este tipo, la introduccion de gas tiene un efecto desespumante particularmente significativo.
Ejemplos del tensioactivo no ionico incluyen: tipo de eter tal como alquil eter de polioxietileno; tipo de ester tal como ester de acido graso de glicerina, ester de acido graso de sorbitano y ester de acido graso de sacarosa; tipo de ester-eter tal como ester de acido graso de polioxietilen-sorbitano; tipo de alcanolamida tal como alquilalcanolamida; y similares.
Ejemplos del tensioactivo cationico incluyen tipo de sal de amonio cuaternario, sal de alquilamina, etc.
Ejemplos del tensioactivo anfotero incluyen: tipo de carboxibetama tal como alquilbetama; tipo de oxido de amina tal como oxido de alquilamina; y similares.
El polfmero anfffilo es un poffmero que tiene grupos tanto hidrofobos como hidrofilos. Por ejemplo, el poffmero anfffilo puede sintetizarse mediante copolimerizacion de un tensioactivo reactivo y un monomero hidrofilo o copolimerizacion de un monomero hidrofilo ionico y un monomero hidrofobo. Observese que el tensioactivo reactivo es un tensioactivo que tiene un doble enlace insaturado polimerizable, o un grupo hidrofilo ionico y un grupo hidrofobo, en la molecula.
El ffquido puede contener componentes para las respectivas aplicaciones, etc.
La viscosidad del ffquido es, por ejemplo, de 0,01 a 1000 Pas. La viscosidad del ffquido puede medirse mediante un viscosfmetro de cilindro coaxial doble.
Ejemplos espedficos del ffquido incluyen disoluciones acuosas de tensioactivo, suspensiones que contienen una composicion de detergente, disoluciones acuosas de espesante, ffquidos que contienen alimentos (azucares, chocolate, leche de soja procesada, etc.), y similares.
El ffquido antes de enfriar puede contener o arrastrar burbujas. Cuando el ffquido con burbujas arrastradas se suministra a la zona de enfriamiento de una atmosfera que tiene una presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil, el gas en las burbujas se expande y tambien se expulsa y elimina por el componente volatil vaporizado. Por tanto, usando el ffquido con burbujas arrastradas, puede obtenerse un ffquido que tiene una densidad superior que antes de enfriar, y una excelente fluidez.
<Presion y temperatura>
La presion de la zona de enfriamiento a la que se suministra el ffquido se fija para que sea inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil a la temperatura de la zona de enfriamiento. En este caso, normalmente, la zona de enfriamiento se forma deseablemente de una atmosfera que tiene una presion igual a la presion de vapor saturado del componente volatil a la temperatura. Si el componente volatil no se enfna hasta una temperatura deseada debido a la elevacion del punto de ebullicion, la atmosfera que tiene la presion se fija preferiblemente para que tenga una presion que es inferior a la presion de vapor saturado. Observese que la presion de vapor saturado de agua a 25°C es de 3,17 kPa.
La temperatura de la zona de enfriamiento es, por ejemplo, de -20 a 200°C, pero dependiendo de la composicion del ffquido suministrado a la zona de enfriamiento.
<Operacion de suministro de ffquido>
La temperatura de la zona de enfriamiento es, por ejemplo, de 0 a 220°C, pero dependiendo de la composicion del ffquido suministrado a la zona de enfriamiento. No se necesita necesariamente que el ffquido se caliente previamente, etc. Por tanto, el metodo de enfriamiento de ffquido de la primera realizacion puede aplicarse satisfactoriamente a materiales que tienen una mala estabilidad termica.
El medio para suministrar el ffquido a la zona de enfriamiento no esta particularmente limitado. Se usa preferiblemente un medio de atomizacion tal como una boquilla de pulverizacion.
Cuando se usa el medio de atomizacion para suministrar el ffquido a la zona de enfriamiento, la direccion en la que se suministra el ffquido es preferiblemente, pero sin limitarse particularmente a, una direccion hacia abajo (desde la parte superior a la inferior). El diametro de gotita del ffquido es preferiblemente de 1 a 10000 |im. Si es diffcil pulverizar el ffquido en forma de gotitas debido a la alta viscosidad, el ffquido puede suministrarse en forma de una peffcula o una barra. En este caso, el grosor de la peffcula ffquida es preferiblemente de 1 a 10000 |im.
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El Ifquido puede suministrarse a la zona de enfriamiento desde un unico punto o una pluralidad de puntos. En particular, cuando el lfquido tiene una alta viscosidad y por tanto provocana una gran perdida de presion, el Uquido se suministra preferiblemente desde una pluralidad de puntos.
<Gas>
El gas introducido en la zona de enfriamiento es un gas distinto del componente volatil contenido en el lfquido. El gas introducido no esta particularmente limitado siempre que el gas sea reactivo con el lfquido. Si es deseable presion reducida, el gas introducido es preferiblemente un gas condensable con el fin de reducir la carga de un condensador y una bomba de vado. Espedficamente, el gas introducido es, por ejemplo, vapor (vapor de agua), etc. Si el componente volatil es agua, el gas introducido es aire, nitrogeno, etc., por ejemplo. El gas introducido en la zona de enfriamiento puede ser una unica especie o una mezcla de dos o mas especies diferentes.
Ademas del gas introducido en la zona de enfriamiento, el componente volatil contenido en el lfquido puede introducirse simultaneamente. En este caso, el contenido del componente volatil con respecto a todos los gases es preferiblemente del 20% en masa o menos. Con el fin de reducir la presion parcial del componente volatil en la atmosfera que tiene la presion de la zona de enfriamiento para acelerar la desespumacion, el contenido de componente volatil es mas preferiblemente del 5% en masa o menos, incluso mas preferiblemente del 1% en masa o menos o del cero % en masa.
<Operacion de introduccion de gas>
La temperatura del gas introducido en la zona de enfriamiento es, por ejemplo, pero sin limitarse particularmente, de 0 a 200°C.
La cantidad del gas introducido en la zona de enfriamiento es, pero sin limitarse particularmente a, del 0,0001 al 10% en masa con respecto a la cantidad del lfquido suministrado. Con el fin de reducir la carga del condensador y la bomba de vado, la cantidad de gas introducido es mas preferiblemente del 2% en masa o menos, incluso mas preferiblemente del 1% en masa o menos.
La direccion en la que se introduce el gas en la zona de enfriamiento puede ser, pero sin limitarse particularmente a, una direccion que es opuesta a la direccion en la que se suministra el lfquido y en la que el gas entra en contacto con el lfquido de una manera en contracorriente, o una direccion que es la misma que la direccion en la que se suministra el lfquido y en la que el gas entra en contacto con el lfquido de una manera en cocorriente.
Con el fin de aumentar el area de superficie de contacto gas-lfquido para lograr una desespumacion eficaz, el gas se introduce preferiblemente en la zona de enfriamiento de modo que el gas entra en contacto con el lfquido antes de que el lfquido suministrado al dispositivo (zona de enfriamiento) que contiene la atmosfera que tiene la presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil alcance la pared interna del dispositivo o la superficie del lfquido almacenado y retenido en el dispositivo. Por tanto, el gas preferiblemente se introduce directamente a la entrada de suministro de lfquido en la zona de enfriamiento. Observese que el gas puede introducirse en la zona de enfriamiento de modo que el gas entra en contacto con el lfquido despues de que el lfquido alcance la pared interna del dispositivo o la superficie del lfquido almacenado y retenido en el dispositivo.
El gas puede introducirse en la zona de enfriamiento desde un unico punto o una pluralidad de puntos. En particular, cuando el lfquido se suministra desde una pluralidad de puntos, el gas tambien se introduce preferiblemente desde una pluralidad de puntos con el fin de permitir que el gas y el lfquido entren en contacto eficazmente entre sf
<Dispositivo de enfriamiento>
La figura 1 muestra un dispositivo 100 de enfriamiento de ejemplo que puede usarse en el metodo de enfriamiento de lfquido de la primera realizacion.
En el dispositivo 100 de enfriamiento, un recipiente 111 superior y un recipiente 112 inferior estan dispuestos verticalmente, y una parte inferior del recipiente 111 superior y una parte superior del recipiente 112 inferior se conectan entre sf mediante una tubena 113 de conexion que se extiende verticalmente.
Una tubena 121 de suministro de lfquido, una primera tubena 122 de introduccion de gas y una primera tubena 123 de descarga de gas estan conectadas a una parte de placa superior en una parte superior del recipiente 111 superior. La tubena 121 de suministro de lfquido, la primera tubena 122 de introduccion de gas y la primera tubena 123 de descarga de gas penetran en la parte de placa superior del recipiente 111 superior y tienen cada una abertura orientada hacia abajo. La tubena 121 de suministro de lfquido puede proporcionarse en otras posiciones del recipiente 111 superior. Con el fin de aumentar el tiempo de vuelo del lfquido suministrado para acelerar la desespumacion, la tubena 121 de suministro de lfquido se proporciona preferiblemente en la parte de placa superior en la parte superior del recipiente 111 superior. El volumen del recipiente 111 superior es, por ejemplo, de 1 a
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Una boquilla 131 de pulverizacion esta unida a una punta de la tubena 121 de suministro de Kquido. El metodo de suministro del Uquido al recipiente 111 superior no esta particularmente limitado. Con el fin de aumentar el area de superficie de contacto gas-lfquido para mejorar la eficacia de enfriamiento, es preferible usar medios de atomizacion tales como la boquilla 131 de pulverizacion, tal como se describio anteriormente. Como medio de atomizacion, la boquilla 131 de pulverizacion es preferible porque no requiere potencia para la atomizacion y ahorra energfa y es facil de mantener. La boquilla 131 de pulverizacion esta comercialmente disponible, por ejemplo, en Spraying Systems Co., Japan con los nombres comerciales “Spiral Jet Spray Nozzle” y “Full Jet Spray Nozzle” y en H. IKEUCHI Co. LTD. con los nombres comerciales “Hollow Cone Nozzle (serie AAP)” y “Full Cone Nozzle (serie AJP).” Ejemplos de otros medios de atomizacion incluyen: los que realizan atomizacion usando energfa de presion, tales como valvulas de pulverizacion; los que realizan atomizacion usando energfa de gas, tales como boquillas de dos fluidos; los que realizan atomizacion usando fuerza centnfuga, tales como poros de pulverizacion rotatorios y discos rotatorios; los que realizan atomizacion usando energfa de vibracion tales como vibracion de boquilla y onda ultrasonica; y similares. La boquilla 131 de pulverizacion puede ser un tipo de boquilla de cono completo o boquilla de cono hueco.
Una segunda tubena 124 de descarga de gas esta conectada a una parte superior del recipiente 112 inferior. La segunda tubena 124 de descarga de gas tiene una abertura orientada hacia abajo. Una segunda tubena 125 de introduccion de gas esta conectada a una parte media del recipiente 112 inferior. La segunda tubena 125 de introduccion de gas penetra en la parte media y tiene una abertura orientada horizontalmente. Una tubena 126 de descarga de lfquido esta conectada a una parte inferior (parte de fondo) del recipiente 112 inferior. Se proporciona una bomba 141 de evacuacion y se inserta en la tubena 126 de descarga de lfquido. El volumen del recipiente 112 inferior es, por ejemplo, de 1 a 10000 l.
En este caso, cuando el lfquido se enfna de un modo continuo, el NPSHav se fija preferiblemente para que sea mas grande que el cabezal de succion positiva neta requerido (NPSHre) de la bomba 141 de evacuacion, reduciendo o impidiendo de ese modo la cavitacion, y la longitud de la tubena 126 de descarga de lfquido entre el recipiente 112 inferior y la bomba 141 de evacuacion se fija preferiblemente para que sea suficiente de modo que la velocidad de flujo de descarga puede controlarse para mantener la superficie del lfquido enfriado en el tubena 126 de descarga de lfquido o en el recipiente 112 inferior. En este caso, como un detector para detectar la superficie del lfquido, por ejemplo, puede usarse un medidor de nivel de presion diferencial, un medidor de nivel ultrasonico, un medidor de nivel por radar, etc. Cuando el lfquido se enfna de un modo discontinuo o semicontinuo, no es necesario necesariamente que la tubena 126 de descarga de lfquido este conectada a la parte inferior (parte de fondo) del recipiente 112 inferior.
Una tercera tubena 127 de introduccion de gas esta conectada a una parte media de la tubena 113 de conexion. La tercera tubena 127 de introduccion de gas penetra en la parte media y tiene una abertura orientada horizontalmente. La tubena 113 de conexion tiene, por ejemplo, una longitud de 50 a 10000 mm y un diametro interno de 10 a 1000 mm.
Observese que el dispositivo 100 de enfriamiento puede estar dotado de medios de aislamiento termico para mantener el calor del lfquido en el dispositivo, tal como una camisa de agua caliente y un traceado electrico.
En el metodo de enfriamiento de lfquido de la primera realizacion usando el dispositivo 100 de enfriamiento, el lfquido se suministra desde la tubena 121 de suministro de lfquido a traves de la boquilla 131 de pulverizacion al recipiente 111 superior. El lfquido suministrado al dispositivo se enfna hasta una temperatura que proporciona la presion de vapor saturado del componente volatil (es decir, el punto de ebullicion bajo la presion) en la zona de enfriamiento de una atmosfera que tiene una presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil. Por otro lado, el gas se introduce en el dispositivo a traves de cualquiera de las tubenas 122, 125 y 127 de introduccion de gas primera a tercera, y se descarga del dispositivo a traves de cualquiera de las tubenas 123 y 124 de descarga de gas primera y segunda.
En este caso, cuando la segunda tubena 125 de introduccion de gas se usa para introducir el gas en el dispositivo y se usa la primera tubena 123 de descarga de gas para descargar el gas del dispositivo, el gas introducido en el dispositivo fluye desde el recipiente 112 inferior por medio de la tubena 113 de conexion hasta el recipiente 111 superior, es decir, el gas fluye en un sentido opuesto al sentido de flujo del lfquido, y por tanto, el gas y el lfquido entran en contacto entre sf de una manera en contracorriente (a continuacion en el presente documento denominado “condiciones 1 de contacto en contracorriente de gas-lfquido”. De manera similar, cuando se usa la segunda tubena 125 de introduccion de gas para introducir el gas en el dispositivo y se usa la segunda tubena 124 de descarga de gas para descargar el gas del dispositivo, el gas introducido en el dispositivo fluye hacia arriba (desde la parte inferior hasta la superior) en el recipiente 112 inferior, es decir, el gas fluye en un sentido opuesto al sentido de flujo del lfquido, y por tanto, el gas y el lfquido entran en contacto entre sf de una manera en contracorriente (a continuacion en el presente documento denominado “condiciones 2 de contacto en contracorriente de gas-lfquido”). Cuando se usa la tercera tubena 127 de introduccion de gas para introducir el gas en el dispositivo y se usa la primera tubena 123 de descarga de gas para descargar el gas del dispositivo, el gas introducido en el dispositivo
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fluye desde la tubena 113 de conexion hasta el recipiente 111 superior, es dedr, el gas fluye en un sentido opuesto al sentido de flujo del lfquido, y por tanto, el gas y el lfquido entran en contacto entre sf de una manera en contracorriente (a continuacion en el presente documento denominado “condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido”). Observese que, en las condiciones 1 y 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido, el lfquido suministrado a traves de la tubena 121 de suministro de Uquido y la boquilla 131 de pulverizacion al recipiente 111 superior, se permite que entre en contacto con el gas de una manera en contracorriente antes de que el lfquido colisione con las paredes internas del recipiente 111 superior y la tubena 113 de conexion. En las condiciones 2 y 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido, se permite que el lfquido que ha colisionado con las paredes internas del recipiente 111 superior y la tubena 113 de conexion y cae dentro del recipiente 112 inferior entre en contacto con el gas de una manera en contracorriente.
Cuando se usa la primera tubena 122 de introduccion de gas para introducir el gas en el dispositivo y se usa la segunda tubena 124 de descarga de gas para descargar el gas del dispositivo, el gas introducido en el dispositivo fluye desde el recipiente 111 superior a traves de la tubena 113 de conexion hasta el recipiente 112 inferior, es decir, el gas y el lfquido fluyen en el mismo sentido, y por tanto, el gas y el lfquido entran en contacto entre sf de una manera en cocorriente (a continuacion en el presente documento denominado “condiciones 1 de contacto en cocorriente de gas-lfquido”). De manera similar, cuando se usa la tercera tubena 127 de introduccion de gas para introducir el gas en el dispositivo y se usa la segunda tubena 124 de descarga de gas para descargar el gas del dispositivo, el gas introducido en el dispositivo fluye desde la tubena 113 de conexion hasta el recipiente 112 inferior, es decir, el gas y el lfquido fluyen en el mismo sentido, y por tanto, el gas y el lfquido entran en contacto entre sf de una manera en cocorriente (a continuacion en el presente documento denominado “condiciones 2 de contacto en cocorriente de gas-lfquido”).
Con el fin de reducir la presion parcial del componente volatil en la atmosfera que tiene la presion en el dispositivo (zona de enfriamiento) para acelerar la desespumacion, las condiciones de contacto en cocorriente de gas-lfquido segun la invencion son mas preferibles que las condiciones de contacto en contracorriente de gas-lfquido que no forman parte de la invencion. Con el fin de permitir que el gas entre en contacto con el lfquido antes de que el lfquido suministrado al dispositivo (zona de enfriamiento) que contienen la atmosfera que tiene la presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil alcance la pared interna del dispositivo o la superficie del lfquido almacenado y retenido en el dispositivo, mediante lo cual el area de superficie de contacto gas-lfquido aumenta para lograr una desespumacion eficaz, las condiciones 1 y 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido son las mas preferibles.
Observese que un dispositivo de enfriamiento que puede usarse en el metodo de enfriamiento de lfquido de la primera realizacion no esta limitado al mostrado en la figura 1. Puede usarse cualquier dispositivo que incluya al menos un recipiente, y una unidad de suministro de lfquido, una unidad de introduccion de gas y una unidad de descarga de gas cada una de las cuales esta conectada al recipiente.
(Metodo para fabricar una disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada)
En un metodo para fabricar una disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada segun la primera realizacion, se enfna una disolucion acuosa de tensioactivo anionico que se obtiene mediante neutralizacion de un precursor de acido de un tensioactivo anionico con un alcali, en el metodo de enfriamiento de lfquido de la primera realizacion, en donde el componente volatil es agua y el tensioactivo es el tensioactivo anionico.
Como metodo de fabricacion de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada de la primera realizacion, se describira un metodo de hacer circular una disolucion acuosa de tensioactivo anionico para fabricar un tensioactivo anionico de un modo continuo a continuacion en el presente documento. Observese que el metodo de fabricacion de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada de la primera realizacion no esta limitado a esto. El metodo puede llevarse a cabo de un modo discontinuo o semicontinuo.
La figura 2 muestra un dispositivo 200 de neutralizacion de ejemplo que puede usarse en la fabricacion de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico de la primera realizacion.
El dispositivo 200 de neutralizacion incluye una trayectoria 210 de circulacion y una bomba 220 de circulacion que se proporciona y se inserta en la trayectoria 210 de circulacion. La trayectoria 210 de circulacion se llena con una disolucion acuosa de tensioactivo anionico, y la bomba 220 de circulacion envfa y hace circular la disolucion acuosa de tensioactivo anionico en la trayectoria 210 de circulacion.
Se proporciona una mezcladora 230 de material y se inserta en la trayectoria 210 de circulacion aguas abajo de la bomba 220 de circulacion. Una tubena 231 de suministro de acido que se usa para suministrar el precursor de acido del tensioactivo anionico (material de partida) y una tubena 232 de suministro de alcali que se usa para suministrar el alcali estan conectadas a la mezcladora 230 de material. La mezcladora 230 de material no esta particularmente limitada si es del tipo continuo, y puede ser de tipo motriz o tipo estatico. De estos tipos, el tipo motriz es mas preferible con el fin de reducir la perdida de presion y mezclar suficientemente. La mezcladora 230 de material se usa para mezclar el precursor de acido del tensioactivo anionico de la tubena 231 de suministro de acido y el alcali
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de la tubena 232 de suministro de alcali entre sf con la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion para el fin de neutralizacion, y despues de eso, suministrar de manera continua la mezcla resultante de nuevo a la trayectoria 210 de circulacion. Por tanto, la mezcladora 230 de material, la tubena 231 de suministro de acido y la tubena 232 de suministro de alcali constituyen una unidad de suministro de material.
Se proporciona un enfriador 240 de eliminacion de calor y se inserta en la trayectoria 210 de circulacion aguas abajo de la mezcladora 230 de material y aguas arriba de la bomba 220 de circulacion. La elevacion desde el enfriador 240 de eliminacion de calor hasta la bomba 220 de circulacion esta disenada de modo que el NPSHav sea mayor o igual que el NPSHre de la bomba 220 de circulacion. El enfriador 240 de eliminacion de calor incluye un tanque 241 de enfriamiento al que esta conectada la trayectoria 210 de circulacion en una parte superior y una parte inferior del mismo. Se proporciona una boquilla de pulverizacion 242 en una parte superior del tanque 241 de enfriamiento. La boquilla de pulverizacion 242 esta unida a una punta de una tubena que se extiende desde la trayectoria 210 de circulacion conectada a una parte superior de tanque del tanque 241 de enfriamiento. Una tubena 243 de descarga de gas que se extiende desde una bomba de vado (no mostrado) esta conectada a una parte superior de tanque (placa superior) del tanque 241 de enfriamiento, y una tubena 244 de introduccion de gas que se extiende desde una fuente de aire de eliminacion de calor (no mostrado) esta conectada a una parte inferior de tanque del tanque 241 de enfriamiento. El enfriador 240 de eliminacion de calor pulveriza la disolucion acuosa de tensioactivo anionico desde la boquilla 242 de pulverizacion al interior del tanque 241 de enfriamiento que se ha evacuado a traves de la tubena 243 de descarga de gas para proporcionar una zona de enfriamiento de una atmosfera que tiene una presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado de agua, mediante lo cual al menos una parte del agua contenida en la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se vaporiza para enfriar la disolucion acuosa de tensioactivo anionico. Por tanto, el enfriador 240 de eliminacion de calor sirve como unidad de enfriamiento. Ademas, se introduce aire deshumidificado a traves de la tubena 244 de introduccion de gas para desespumar la disolucion acuosa de tensioactivo anionico.
Una tubena 250 de recogida de producto esta conectada a la trayectoria 210 de circulacion aguas abajo del enfriador 240 de eliminacion de calor y la bomba 220 de circulacion y aguas arriba de la mezcladora 230 de material. La tubena 250 de recogida de producto se usa para recoger de manera continua una parte de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion como un producto. Por tanto, la tubena 250 de recogida de producto sirve como unidad de recogida.
En el metodo de fabricacion de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada de la primera realizacion que usa el dispositivo 200 de neutralizacion, la bomba 220 de circulacion envfa y hace circular la disolucion acuosa de tensioactivo anionico en la trayectoria 210 de circulacion.
En este caso, la velocidad de flujo de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion es, por ejemplo, de 0,01 a 100 ton/h. La temperatura de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico en la trayectoria 210 de circulacion no esta particularmente limitada, y es preferiblemente de 0°C o mas, mas preferiblemente de 20°C o mas, con el fin de reducir la viscosidad y de ese modo aumentar la fluidez. Por otro lado, con el fin de reducir la descomposicion, la temperatura de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico en la trayectoria 210 de circulacion es preferiblemente de 150°C o menos, mas preferiblemente de 100°C o menos.
El precursor de acido del tensioactivo anionico y el alcali se suministran de manera continua desde la tubena 231 de suministro de acido y la tubena 232 de suministro de alcali, respectivamente, a la mezcladora 230 de material. En la mezcladora 230 de material, estos materiales se mezclan con la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion, y la mezcla resultante se suministra de manera continua de nuevo a la trayectoria 210 de circulacion.
En este caso, ejemplos del precursor de acido del tensioactivo anionico incluyen: esteres del acido sulfurico tales como acido alquilsulfurico y acido sulfurico de alquil eter de polioxietileno; acidos sulfonicos tales como acido alquilbencenosulfonico; acidos carboxflicos; esteres del acido fosforico; etc. El precursor de acido puede ser una unica especie o una mezcla de dos o mas especies diferentes. Cuando el precursor de acido es una mezcla de dos o mas especies diferentes, las dos o mas especies diferentes pueden mezclarse previamente entre sf antes de suministrarse a la mezcladora 230 de material, o alternativamente, pueden suministrarse a la mezcladora 230 de material antes de mezclarse entre sf.
Ejemplos del alcali incluyen: carbonatos de metal alcalino y carbonatos de metal alcalinoterreo tales como carbonato de sodio, carbonato de potasio y carbonato de magnesio; hidrogenocarbonatos de metal alcalino tales como hidrogenocarbonato de sodio e hidrogenocarbonato de potasio; hidroxidos de metal alcalino e hidroxidos de metal alcalinoterreo tales como hidroxido de sodio, hidroxido de potasio, hidroxido de litio, hidroxido de magnesio e hidroxido de calcio; amoniaco; mono-, di- y tri-alcanolaminas; aminas primarias, secundarias y terciarias; y similares. El alcali puede ser una unica especie o una mezcla de dos o mas especies diferentes. Cuando el alcali es una mezcla de dos o mas especies diferentes, las dos o mas especies diferentes pueden mezclarse previamente entre sf antes de suministrarse a la mezcladora 230 de material, o alternativamente, pueden suministrarse a la mezcladora 230 de material antes de mezclarse entre sf. El alcali puede suministrarse como una disolucion acuosa. En este caso, la concentracion no esta particularmente limitada si el tensioactivo anionico presenta fluidez, y es, por ejemplo,
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del 0,1 al 90% en masa.
La razon de mezclado del precursor de acido y el alcali es preferiblemente un equivalente molar o mas del alcali con respecto al precursor de acido con el fin de completar la neutralizacion del acido.
Puede suministrarse un componente distinto del precursor de acido y el alcali a la mezcladora 230 de material, y luego suministrarse a la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion. Ejemplos de este componente incluyen agua para el ajuste de la concentracion, agentes de tamponamiento del pH, agentes de ajuste de la viscosidad, etc. Ejemplos del agente de tamponamiento del pH incluyen carbonato de sodio, acido fosforico, acido cftrico, etc. Ejemplos del agente de ajuste de la viscosidad incluyen: disolventes organicos tales como etanol, PEG y PPG; sales inorganicas tales como carbonato de sodio y sulfato de sodio; y similares.
En el enfriador 240 de eliminacion de calor, se evacua el tanque 241 de enfriamiento a traves de la tubena 243 de descarga de gas de modo que el tanque 241 de enfriamiento contiene la atmosfera que tiene la presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado de agua. Cuando la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se pulveriza desde la boquilla 242 de pulverizacion dentro del tanque 241 de enfriamiento, al menos una parte del agua contenida en la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se vaporiza, mediante lo cual la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se enfna. Ademas, se introduce aire deshumidificado desde la tubena 244 de introduccion de gas para que entre en contacto con la disolucion acuosa de tensioactivo anionico pulverizada, mediante lo cual la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se desespuma.
En este caso, el enfriamiento se realiza en las condiciones para el metodo de enfriamiento de lfquido de la primera realizacion, y se introduce un gas distinto del componente volatil en la atmosfera que tiene la presion para que entre en contacto con el lfquido. La temperatura y la densidad a presion atmosferica del lfquido que esta suministrandose al tanque 241 de enfriamiento son, por ejemplo, de 0 a 220°C y de 0,1 a 2,0 kg/l, respectivamente. La temperatura y la densidad a vacfo del lfquido tras enfriar son, por ejemplo, de -20 a 200°C y de 0,3 a 2,0 kg/l, respectivamente.
Una parte de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion se extrae de manera continua y se recoge como producto en la tubena 250 de recogida de producto.
En este caso, la razon de circulacion es preferiblemente, pero sin limitarse particularmente a, 30 veces o menos, mas preferiblemente 25 veces o menos, con el fin de reducir la carga de la bomba 220 de circulacion, y reducir la cantidad de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico almacenada y retenida en el dispositivo para reducir la perdida durante la carga de productos. Por otro lado, con el fin de reducir un aumento en la temperatura debido al calor de neutralizacion tras la neutralizacion y de ese modo reducir la descomposicion, la razon de circulacion es preferiblemente de una vez o mas, mas preferiblemente dos veces o mas. Observese que la razon de circulacion se define como un valor que se obtiene dividiendo la velocidad de flujo de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion entre la velocidad de flujo de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico recogida a traves de la tubena 250 de recogida de producto, en la parte de conexion de la tubena 250 de recogida de producto. La concentracion del tensioactivo anionico en la disolucion acuosa de tensioactivo anionico recogida es, por ejemplo, del 0,1 al 90% en masa, y la densidad a presion atmosferica de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico es, por ejemplo, de 0,3 a 2,0 kg/l.
Segun el metodo de fabricacion de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada anterior de la primera realizacion, la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se enfna mediante eliminacion de calor a vacfo. Por tanto, en comparacion con cuando se usa un intercambiador de calor para enfriar, el coste del dispositivo puede reducirse, y la cantidad de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico almacenada y retenida en el dispositivo puede reducirse, mediante lo cual la perdida durante los cambios de productos puede reducirse. Ademas, se realiza la desespumacion al tiempo que la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se enfna, y por tanto, no se requiere una etapa de desespumacion adicional.
(Evaluacion de prueba 1)
<Enfriamiento de lfquido>
Se realizaron los ejemplos 1-1 a 1-12 y los ejemplos comparativos 1-1 a 1-3 descritos a continuacion. Los detalles de los ejemplos se muestran en las tablas 1 y 2.
- Ejemplo 1-1 -
En un dispositivo de enfriamiento que tiene la configuracion de la figura 1 (el volumen del recipiente superior es de 120 l, el volumen del recipiente inferior es de 420 l, y el diametro interno de la tubena de conexion es de 160 mm), se unio una boquilla de pulverizacion A disponible de Spraying Systems Co., Japan con el nombre comercial “Spiral Jet B3/8HHSJ-SS6030” a una punta de la tubena de suministro de lfquido. Despues de eso, se suministro una disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio disponible de Kao Corporation con el nombre comercial “Emal 2FDH” (forma: pasta, concentracion: 65% en masa y densidad: 1,08 kg/l) (a continuacion en el presente documento
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denominada “AS”) que tema una temperatura de 77,8°C desde la tubena de suministro de Kquido a traves de la boquilla de pulverizacion A hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 1 ton/h. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 32,6°C desde la tercera tubena de introduccion de gas en el interior de la tubena de conexion a una velocidad de flujo del 0,3% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AS, y se descargo a traves de la primera tubena de descarga de gas del recipiente superior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido. El tiempo de ejecucion fue de 11,4 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,88 kg/l y 62,2°C, respectivamente. Tras romper el vado, la densidad a presion atmosferica era de 1,08 kg/l.
Observese que la densidad a vado del lfquido se determino tal como sigue. Se midio la masa del lfquido descargado a traves de la tubena de descarga de lfquido mediante la bomba de evacuacion, y se calculo el volumen del lfquido basandose en el nivel o la altura del lfquido que se pega a o que queda en la superficie de la pared del recipiente inferior tras romper el vado (este nivel o altura se denomina continuacion en el presente documento “nivel de superficie de lfquido”). Se divide la masa entre el volumen para calcular la densidad (lo mismo se aplica a los ejemplos descritos a continuacion).
- Ejemplo 1-2 -
En un dispositivo de enfriamiento que tiene la configuracion de la figura 1 (el volumen del recipiente superior es de 120 l, el volumen del recipiente inferior es de 420 l y el diametro interno de la tubena de conexion es de 160 mm), se unio una boquilla de pulverizacion B disponible de Spraying Systems Co., Japan con el nombre comercial “Spiral Jet B3/4HHSJ-SS60210” a una punta de la tubena de suministro de lfquido. Despues de eso, se suministro un fluido con burbujas arrastradas que tema una densidad de 0,71 kg/l compuesto por una disolucion acuosa de alquil eter sulfato de polioxietileno de sodio disponible de Kao Corporation con el nombre comercial “Emal 270J” (forma: pasta, y concentracion: 70% en masa) (a continuacion en el presente documento denominada “AES con burbujas arrastradas”) que tema una temperatura de 77,2°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion B hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 1 ton/h. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 21,6°C desde la tercera tubena de introduccion de gas al interior de la tubena de conexion a una velocidad de flujo del 1,0% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AES con burbujas arrastradas, y se descargo a traves de la primera tubena de descarga de gas del recipiente superior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido. El tiempo de ejecucion fue de 5,4 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AES almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 1,05 kg/l y 60,8°C, respectivamente.
- Ejemplo comparativo 1-1 -
En un dispositivo de enfriamiento que tema la configuracion de la figura 1 (el volumen del recipiente superior es de 120 l, el volumen del recipiente inferior es de 420 l y el diametro interno de la tubena de conexion es de 160 mm), se unio una boquilla de pulverizacion C disponible de Spraying Systems Co., Japan con el nombre comercial “Spiral Jet B3/8HHSJ-SS12030” a una punta de la tubena de suministro de lfquido. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 72,0°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion C hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 1 ton/h. No se realizo la introduccion de gas. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. El tiempo de ejecucion fue de 23,3 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,25 kg/l y 60,4°C, respectivamente.
- Ejemplo comparativo 1-2 -
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo comparativo 1-1. Despues de eso, se suministro un fluido con burbujas arrastradas compuesto por AS (a continuacion en el presente documento denominado “AS con burbujas arrastradas”) que tema una temperatura de 74,0°C y una densidad de 0,61 kg/l desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion C hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 1 ton/h. No se realizo la introduccion de gas. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. El tiempo de ejecucion fue de 5,0 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,06 kg/l y 60,9°C, respectivamente.
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- Ejemplo 1-3 -
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo 1-1. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 75,3°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion A hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 3 ton/h. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 20,3°C desde la tercera tubena de introduccion de gas al interior de la tubena de conexion a una velocidad de flujo del 0,4% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AS, y se descargo a traves de la primera tubena de descarga de gas del recipiente superior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido. El tiempo de ejecucion fue de 9,4 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,82 kg/l y 58,9°C, respectivamente. Tras romper el vado, la densidad a presion atmosferica era de 1,08 kg/l.
- Ejemplo 1-4 -
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo 1-1. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 75,9°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion A hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 3 ton/h. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 16,1°C a traves de la segunda tubena de introduccion de gas al interior del recipiente inferior a una velocidad de flujo del 0,4% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AS, y se descargo a traves de la segunda tubena de descarga de gas del recipiente inferior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 2 de contacto en contracorriente de gas-lfquido. El tiempo de ejecucion fue de 10,9 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,53 kg/l y 62,3°C, respectivamente.
- Ejemplo 1-5 -
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo 1-1. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 74,8°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion A hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 3 ton/h. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 16,0°C a traves de la primera tubena de introduccion de gas al interior del recipiente superior a una velocidad de flujo del 0,2% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AS, y se descargo a traves de la segunda tubena de descarga de gas del recipiente inferior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 1 de contacto en cocorriente de gas-lfquido 1. El tiempo de ejecucion fue de 8,8 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,44 kg/l y 61,6°C, respectivamente.
- Ejemplo 1-6 -
En un dispositivo de enfriamiento que tema la configuracion de la figura 1 (el volumen del recipiente superior es de 120 l, el volumen del recipiente inferior es de 420 l y el diametro interno de la tubena de conexion es de 160 mm), se unio una boquilla de una unica tubena a una punta de la tubena de suministro de lfquido. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 75,8°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de una unica tubena hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 3 ton/h. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 23,1°C desde la tercera tubena de introduccion de gas al interior de la tubena de conexion a una velocidad de flujo del 0,4% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AS, y se descargo a traves de la primera tubena de descarga de gas del recipiente superior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido. El tiempo de ejecucion fue de 5,5 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,60 kg/l y 64,9°C, respectivamente.
- Ejemplo 1-7 -
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo 1-2. Despues de eso, se suministro AS
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con burbujas arrastradas que tema una temperatura de 75,4°C desde la tubena de suministro de Uquido a traves de la boquilla de pulverizacion B hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 3 ton/h. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 25,2°C desde la tercera tubena de introduccion de gas al interior de la tubena de conexion a una velocidad de flujo del 0,3% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AS con burbujas arrastradas, y se descargo a traves de la primera tubena de descarga de gas del recipiente superior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido. El tiempo de ejecucion fue de 7,4 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,64 kg/l y 61,1°C, respectivamente. Tras romper el vado, la densidad a presion atmosferica fue de 1,06 kg/l.
- Ejemplo 1-8 -
Se mezclaron un alquil eter de polioxietileno disponible de Kao Corporation con el nombre comercial “Emulgen 106” y AS a una razon en masa de 54:46 para obtener una disolucion de mezcla de tensioactivo (a continuacion en el presente documento denominada “AS/AE”). La concentracion de tensioactivo de la mezcla disolucion fue del 84%.
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo 1-1. Despues de eso, se suministro la AS/AE que tema una temperatura de 80,6°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion A hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 3 ton/h. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 21,8°C desde la tercera tubena de introduccion de gas al interior de la tubena de conexion a una velocidad de flujo del 0,4% en masa con respecto a la velocidad de flujo de la AS/AE, y se descargo a traves de la primera tubena de descarga de gas del recipiente superior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido. El tiempo de ejecucion fue de 6,2 min.
En el ejemplo 1-8, cuando la AS/AE cayo al recipiente inferior, se esparcio una gran cantidad del material sobre la superficie de la pared, y por tanto, era diffcil determinar el nivel de superficie de lfquido. Por tanto, no pudo calcularse la densidad a vado. Sin embargo, la velocidad de flujo del lfquido descargado por la bomba de evacuacion de desplazamiento positivo era mayor que la del ejemplo 1-3. Por tanto, se estima que la densidad a vado era superior a la del ejemplo 1-3. La temperatura de la AS/AE fue de 60,4°C.
-Ejemplo 1-9 -
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo 1-2. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 74,4°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion B hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 5 ton/h. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 22,4°C desde la tercera tubena de introduccion de gas al interior de la tubena de conexion a una velocidad de flujo del 0,5% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AS, y se descargo a traves de la primera tubena de descarga de gas del recipiente superior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido. El tiempo de ejecucion fue de 5,2 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,74 kg/l y 61,9°C, respectivamente.
- Ejemplo 1-10 -
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo 1-2. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 78,0°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion B hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 5 ton/h. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 80,8°C desde la tercera tubena de introduccion de gas al interior de la tubena de conexion a una velocidad de flujo del 0,5% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AS, y se descargo a traves de la primera tubena de descarga de gas del recipiente superior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido. El tiempo de ejecucion fue de 4,9 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,78 kg/l y 61,1°C, respectivamente.
- Ejemplo 1-11 -
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Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo 1-2. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 79,5°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion B hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 5 ton/h. Ademas, se introdujo la atmosfera que tema una temperatura de 31,8°C y una humedad relativa del 43,7% desde la tercera tubena de introduccion de gas al interior de la tubena de conexion a una velocidad de flujo del 0,5% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AS, y se descargo a traves de la primera tubena de descarga de gas del recipiente superior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas- lfquido. El tiempo de ejecucion fue de 4,4 min.
Como resultado, la densidad a vado y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,59 kg/l y 62,4°C, respectivamente.
- Ejemplo 1-12 -
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo 1-2. Despues de eso, se suministro una disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio disponible de Kao Corporation con el nombre comercial “Emal 2F-HP” (forma: lfquido de baja viscosidad, concentracion: 30% en masa y densidad: 1,03 kg/l) (a continuacion en el presente documento denominado “AS de baja viscosidad”) que tema una temperatura de 56,2°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion B hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 5 ton/h. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 14,1°C desde la tercera tubena de introduccion de gas al interior de la tubena de conexion a una velocidad de flujo del 0,4% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AS de baja viscosidad, y se descargo a traves de la primera tubena de descarga de gas del recipiente superior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 10,2 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido. El tiempo de ejecucion fue de 3,3 min.
Como resultado, la densidad a vacfo y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,75 kg/l y 40,0°C, respectivamente.
- Ejemplo comparativo 1-3 -
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo 1-2. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 72,7°C desde la tubena de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion B hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 5 ton/h. Ademas, se introdujo vapor que tema una temperatura de 150°C desde la tercera tubena de introduccion de gas al interior de la tubena de conexion a una velocidad de flujo del 0,2% en masa con respecto a la velocidad de flujo del AS, y se descargo a traves de la primera tubena de descarga de gas del recipiente superior. En este caso, la atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. Se realizo el contacto de gas-lfquido en las condiciones 3 de contacto en contracorriente de gas-lfquido.
En el ejemplo comparativo 1-3, no se realizo la desespumacion, y se lleno el dispositivo de enfriamiento con AS con burbujas arrastradas. Un minuto tras el inicio de la ejecucion, el AS con burbujas arrastradas se derramo de la segunda tubena de descarga de gas, de modo que el dispositivo no podfa funcionar. La temperatura del AS en el dispositivo fue de 71,4°C.
Tabla 1
Ejemplos
1-1
1-2 1-3 1-4 1-5 1-6 1-7 1-8 1-9 1-10 1-11 1-12
(Pulverizacion) Boquilla
A B A A A SPN B A B B B B
Presion en el dispositivo, kPa
20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 10,2
Lfquido
AS BE- AES AS AS AS AS BE- AS AS/ AE AS AS AS LC- AS
Temperatura del lfquido, °C
77,8 77,2 75,3 75,9 74,8 75,8 75,4 80,6 74,4 78,0 79,5 56,2
Velocidad de flujo del lfquido, ton/h
1 1 3 3 3 3 3 3 5 5 5 5
Gas
DA DA DA DA DA DA DA DA DA DA TA DA
Temperatura del gas, °C
32,6 21,6 20,3 16,1 16,0 23,1 25,2 21,8 22,4 80,8 31,8 14,1
Velocidad de
0,3 1,0 0,4 0,4 0,2 0,4 0,3 0,4 0,5 0,5 0,5 0,4
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flujo de gas con respecto a velocidad de flujo de lfquido, % en masa
Condiciones de contacto de gas- lfquido
CC3 CC3 CC3 CC2 SC1 CC3 CC3 CC3 CC3 CC3 CC3 CC3
Tiempo de ejecucion, min
11,4 5,4 9,4 10,9 8,8 5,5 7,4 6,2 5,2 4,9 4,4 3,3
Densidad a vado tras enfriar, kg/l
0,88 1,05 0,82 0,53 0,44 0,60 0,64 Alta 0,74 0,78 0,59 0,75
Temperature tras enfriar, °C
62,2 60,8 58,9 62,3 61,6 64,9 61,1 60,4 61,9 61,1 62,4 40,0
Densidad a presion atmosferica tras enfriar, kg/l
1,08 1,08 1,06
Observese que: SPN boquilla de una unica tubena
BE-AES: AES con burbujas arrastradas BE-AS: AS con burbujas arrastradas LC-AS: AS de baja concentracion DA: Aire deshumidificado TA: La atmosfera
CC: Condiciones en contracorriente SC: Condiciones en cocorriente
Tabla 2
Ejemplos comparativos
1-1
1-2 1-3
(Pulverizacion) Boquilla
C C B
Presion en el dispositivo, kPa
20,0 20,0 20,0
Lfquido
AS AS con burbujas arrastradas AS
Temperatura del lfquido, °C
72,0 74,0 72,7
Velocidad de flujo del lfquido, ton/h
1 1 5
Gas
No anadido No anadido Vapor
Temperatura del gas, °C
- - 150
Velocidad de flujo de gas con respecto a velocidad de flujo de lfquido, % en masa
- - 0,2
Condiciones de contacto de gas-lfquido
- - Condiciones 3 en contracorriente
Tiempo de ejecucion, min
23,3 5,0 No puede funcionar tras 1 min
Densidad a vado tras enfriar, kg/l
0,25 0,06 Baja
Temperatura tras enfriar, °C
60,4 60,9 71,4
Densidad a presion atmosferica tras enfriar, kg/l
- - -
<Fabricacion de disolucion acuosa de tensioactivo anionico>
Se fabrico un alquilsulfato de sodio (tensioactivo anionico) mediante un dispositivo de neutralizacion que terna la configuracion de la figura 2. Se unio una boquilla de pulverizacion disponible de Spraying Systems Co., Japan con el nombre comercial “Spiral Jet B1/2HHSJ-316L60120” al interior del tanque de enfriamiento.
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Se suministraron acido alquilsulfurico (un precursor de acido de un tensioactivo anionico), disolucion acuosa de hidroxido de sodio al 27,0% en masa (alcali) y disolucion acuosa de carbonato de sodio al 20,0% en masa (agente de tamponamiento) a la unidad de suministro de material, en donde las cantidades de estos componentes eran de 0,63 partes en masa, 0,34 partes en masa y 0,10 partes en masa, respectivamente, con respecto a 1 parte en masa de la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio que iba a recogerse a traves de la tubena de recogida de producto. La atmosfera que tema la presion en el tanque de enfriamiento se mantuvo a 20,0 kPa mediante evacuacion a traves de la tubena de descarga de gas. Ademas, se introdujo aire deshumidificado que tema una temperatura de 20,0°C en el tanque de enfriamiento a traves de la tubena de introduccion de gas a una velocidad de flujo del 0,6% en masa con respecto a la velocidad de flujo de la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio. Observese que la distancia entre la salida de pulverizacion de la boquilla de pulverizacion y la abertura de la tubena de introduccion de gas en el tanque de enfriamiento era de 1690 mm, y la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio y el aire deshumidificado se poman en contacto entre sf de una manera en contracorriente. La razon de circulacion fue de 2,8 veces.
En esta fabricacion de alquilsulfato de sodio, la temperatura y la densidad de la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio fueron de 76,5°C y 1,04 kg/l (a presion atmosferica), respectivamente, aguas arriba del tanque de enfriamiento. La temperatura y la densidad de la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio fueron de 61,8°C y 0,77 kg/l (a vado), respectivamente, aguas abajo del tanque de enfriamiento. La concentracion de alquilsulfato de sodio y la densidad de la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio recogida a traves de la tubena de recogida de producto fueron del 65,0% en masa y 1,04 kg/l (a presion atmosferica), respectivamente.
[Segunda realizacion]
(Metodo de enfriamiento de lfquido)
En un metodo de enfriamiento de lfquido segun una segunda realizacion, se suministra un lfquido que contiene un componente volatil y un tensioactivo a una zona de enfriamiento de una atmosfera que tiene una presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil de modo que al menos una parte del componente volatil se vaporiza, mediante lo cual el lfquido se enfna. El tiempo de vuelo que se define como un valor que se obtiene dividiendo la distancia de vuelo del lfquido entre la velocidad inicial del lfquido (representado por la expresion (I) a continuacion) se supone que es de 0,030 s o mas.
La velocidad inicial del lfquido = la velocidad de flujo del volumen del lfquido durante el suministro/el area de suministro del lfquido (I)
En general, cuando se suministra un lfquido que contiene un componente volatil y un tensioactivo a una zona de enfriamiento de una atmosfera que tiene una presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil de modo que al menos una parte del componente volatil se vaporiza, mediante lo cual el lfquido se enfna, entonces si el lfquido tiene propiedades espumantes o viscosas, se retienen o arrastran burbujas en el lfquido formando espuma como espuma de afeitar o merengue, y por tanto, el lfquido tras enfriarse tiene una densidad inferior. En la zona de enfriamiento de la atmosfera que tiene la presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil, la temperatura del gas en las burbujas retenidas o arrastradas en el lfquido es el punto de ebullicion. Por tanto, si se aplica una presion incluso pequena, por ejemplo, mediante una bomba de evacuacion, las burbujas se condensan, mediante lo cual el lfquido puede aproximarse a la densidad verdadera. Sin embargo, si la densidad del lfquido (la densidad del lfquido que contiene gas) es baja, la zona de enfriamiento necesita tener un gran volumen y tambien necesita tener una altura suficiente para impedir la cavitacion. Ademas, si la densidad del lfquido es baja, la fluidez del lfquido es baja, y por tanto, por ejemplo, se requiere una bomba de evacuacion de mayor tamano, conduciendo a un aumento del coste.
En esta situacion, en el metodo de soplado, sobre la superficie de un lfquido, de un gas que tiene una temperatura inferior a la temperatura de disolucion (vease la publicacion de patente japonesa n° 59-111914), se tarda un tiempo para que las burbujas se muevan hacia arriba hasta alcanzar la superficie del lfquido, y por tanto, se requiere un medio para almacenar y retener el lfquido, y este metodo no puede aplicarse a los lfquidos viscosos en los que las burbujas se mueven hacia arriba a una velocidad considerablemente baja. En el metodo de, cuando se sopla un lfquido en un evaporador, evaporar el lfquido en una tubena para producir un estado de dos fases de gas-lfquido (vease la publicacion de patente japonesa n° H05-49801), es necesario calentar el lfquido antes de suministrarlo al evaporador, y por tanto, este metodo no puede aplicarse a lfquidos que tienen una baja estabilidad termica. Ademas, es necesario que el estado del flujo sea un flujo intermitente o un flujo anular, y por tanto, el intervalo de funcionamiento de la presion y la temperatura se ven limitados de manera desventajosa. En el metodo de suministro de un lfquido a un dispositivo de desgasificacion en donde la presion se ha reducido y el lfquido se enfna a medida que el lfquido fluye a lo largo de la superficie de la pared interna del dispositivo de desgasificacion (veanse las publicaciones de patente japonesa n° 2007-252383 y n° 2005-161139), el coeficiente de transferencia de calor del ifquido en el que las burbujas se retienen o se arrastran se reduce, y por tanto, es considerablemente ineficaz para enfriar el lfquido usando la superficie de la pared interna como superficie de transferencia de calor.
Sin embargo, segun el metodo de enfriamiento de lfquido de la segunda realizacion, cuando el lfquido se enfna tal
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como se describio anteriormente, el tiempo de vuelo del Ifquido se fija para que sea de 0,030 s o mas, mediante lo cual las burbujas retenidas o arrastradas en el lfquido pueden eliminarse sin las desventajas anteriores e independientemente del uso o no uso de un antiespumante. Por tanto, es posible reducir o prevenir la contaminacion del lfquido tras enfriar con impurezas. El tiempo de vuelo del lfquido se determina basandose en el tamano de la zona de enfriamiento. Un tiempo de vuelo mas prolongado es mas preferible. Espedficamente, el tiempo de vuelo del lfquido es de 0,030 s o mas, preferiblemente 0,035 s o mas, y mas preferiblemente 0,40 s o mas.
Segun el metodo de enfriamiento de lfquido de la segunda realizacion, idealmente, todo el lfquido que se suministra a la zona de enfriamiento de la atmosfera que tiene la presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil debe tener un tiempo de vuelo de 0,030 s o mas. Sin embargo, incluso si una parte del lfquido suministrado tiene un tiempo de vuelo de menos de 0,030 s, entonces cuando un 30% en volumen o mas de todo el lfquido suministrado tiene un tiempo de vuelo de 0,030 s o mas, el efecto de eliminar las burbujas retenidas o arrastradas en el lfquido puede reconocerse suficientemente. Es necesario tener un cuidado suficiente en el diseno de la zona de enfriamiento. Espedficamente, con el fin de usar eficazmente la zona de enfriamiento, mejorar la productividad, etc., puede proporcionarse una pluralidad de boquillas de suministro, o el lfquido puede suministrarse desde una superficie lateral cuando se usa un recipiente, etc. como zona de enfriamiento, por ejemplo. En este caso, las gotitas de lfquido suministradas desde boquillas vecinas pueden colisionar entre sf o el lfquido puede colisionar con la parte de placa superior, de modo que una parte del lfquido suministrado puede tener un tiempo de vuelo de menos de 0,030 s. Por tanto, cuando se realiza el enfriamiento, el 30% en volumen o mas de todo el lfquido suministrado tiene preferiblemente un tiempo de vuelo de 0,030 s o mas con el fin de eliminar burbujas retenidas o arrastradas en el lfquido, mas preferiblemente el 50% en volumen o mas, incluso mas preferiblemente el 70% en volumen o mas, incluso aun mas preferiblemente el 80% en volumen o mas, y todavfa incluso mas preferiblemente el 100% en volumen.
El metodo de enfriamiento de lfquido de la segunda realizacion puede llevarse a cabo de un modo continuo, discontinuo o semicontinuo.
En el modo continuo, por ejemplo, puede proporcionarse una bomba de evacuacion en una parte inferior de un dispositivo de enfriamiento al que se suministra un lfquido, y el lfquido tras enfriarse puede descargarse de manera continua desde el dispositivo de enfriamiento, mediante lo cual el lfquido puede enfriarse. En este caso, el lfquido resultante puede tener una densidad superior, y por tanto, el cabezal de succion positiva neta disponible (NPSHav) se hace mas grande para la bomba de evacuacion, mediante lo cual la cavitacion puede reducirse o prevenirse. Ademas, la superficie del lfquido almacenado y retenido en el dispositivo puede mantenerse a una altura inferior, mediante lo cual la altura del dispositivo puede reducirse, y por tanto, el coste puede reducirse. Por tanto, el metodo de enfriamiento de lfquido de la segunda realizacion es particularmente preferible para el modo continuo.
En el modo discontinuo, puede obtenerse un lfquido que tiene una densidad superior, y por tanto, la cantidad del lfquido procesada por operacion unitaria puede aumentarse. Ademas, el volumen del dispositivo puede reducirse, dando como resultado un beneficio economico. Ademas, en comparacion con un metodo de enfriamiento usando un intercambiador de calor que es generalmente el mas frecuentemente empleado, puede reducirse la perdida de presion. Esta reduccion de la perdida de presion se hace mas significativa a medida que la viscosidad del lfquido aumenta. Ademas, ya no es necesario aumentar el tamano de la trayectoria de flujo con el fin de reducir la perdida de presion, por ejemplo, y por tanto, el volumen del dispositivo puede reducirse, dando como resultado ahorros de espacio.
Observese que el metodo de enfriamiento de lfquido de la primera realizacion es eficaz no solo en el enfriamiento, sino tambien en la condensacion y eliminacion de impurezas porque el componente volatil se vaporiza.
<Lfquido>
Ejemplos del lfquido incluyen, pero no se limitan particularmente a, lfquidos viscosos y lfquidos espumantes. El lfquido tambien incluye fluidos (suspensiones) que contienen partfculas solidas y fluidos (pastas) que tienen una alta viscosidad y pueden contener o no partfculas solidas. El lfquido tambien incluye fluidos (fluidos con burbujas arrastradas) que contienen o arrastran burbujas tales como aire en el lfquido.
El lfquido incluye al menos un componente volatil y un tensioactivo que confiere propiedades viscosas o espumantes al lfquido.
Ejemplos del componente volatil incluyen agua, disolventes organicos, etc. Ejemplos del disolvente organico incluyen: alcoholes tales como metanol, etanol y alcohol isopropflico; cetonas tales como acetona y metil etil cetona; esteres tales como acetato de metilo y acetato de etilo; hidrocarburos alifaticos tales como hexano normal; hidrocarburos alidclicos tales como ciclohexano; hidrocarburos aromaticos tales como tolueno y xileno; hidrocarburos alifaticos clorados tales como diclorometano y cloroformo; y similares. El componente volatil puede ser una unica especie o una mezcla de dos o mas especies diferentes.
El tensioactivo puede ser una unica especie o una mezcla de dos o mas especies diferentes. El contenido del
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tensioactivo es, por ejemplo, del 0,1 al 90% en masa. El efecto desespumante es particularmente significativo para fluidos de alta viscosidad y fluidos de alta viscosidad (fluidos con burbujas arrastradas) que contienen o que arrastran burbujas tales como aire en el lfquido. En este sentido, el contenido del tensioactivo es preferiblemente del 10 al 99% en masa, mas preferiblemente del 30 al 95% en masa, incluso mas preferiblemente del 50 al 90% en masa, y todavfa incluso mas preferiblemente del 55 al 85% en masa.
Ejemplos del tensioactivo incluyen tensioactivos anionicos, tensioactivos no ionicos, tensioactivos cationicos, tensioactivos anfoteros, polfmeros anfffilos, etc.
Ejemplos del tensioactivo anionico incluyen: tipo de ester del acido sulfurico tal como sulfato de alquilo y alquil eter sulfato de polioxietileno; tipo de acido sulfonico tal como bencenosulfonato de alquilo; tipo de acido carboxflico; tipo de ester del acido fosforico; y similares. Cuando estos tensioactivos anionicos se mezclan con agua, la viscosidad de la mezcla aumenta y por tanto la fluidez disminuye y finalmente desaparece con la concentracion creciente del tensioactivo hasta una determinada concentracion de tensioactivo. Si la concentracion de tensioactivo aumenta adicionalmente a partir de la concentracion, la mezcla forma una pasta y reaparece la fluidez. Esto se conoce comunmente.
Ejemplos del tensioactivo no ionico incluyen: tipo de eter tal como alquil eter de polioxietileno; tipo de ester tal como ester de acido graso de glicerina, ester de acido graso de sorbitano y ester de acido graso de sacarosa; tipo de ester-eter tal como ester de acido graso de polioxietilen-sorbitano; tipo de alcanolamida tal como alquilalcanolamida; y similares.
Ejemplos del tensioactivo cationico incluyen tipo de sal de amonio cuaternario, sal de alquilamina, etc.
Ejemplos del tensioactivo anfotero incluyen: tipo de carboxibetama tal como alquilbetama; tipo de oxido de amina tal como oxido de alquilamina; y similares.
El polfmero anfffilo es un poffmero que tiene grupos tanto hidrofobos como hidrofilos. Por ejemplo, el poffmero anfffilo puede sintetizarse mediante copolimerizacion de un tensioactivo reactivo y un monomero hidrofilo o copolimerizacion de un monomero hidrofilo ionico y un monomero hidrofobo. Observese que el tensioactivo reactivo es un tensioactivo que tiene un doble enlace insaturado polimerizable, o un grupo hidrofilo ionico y un grupo hidrofobo, en la molecula.
El ffquido puede contener componentes para las respectivas aplicaciones, etc.
La viscosidad del ffquido es, por ejemplo, de 0,01 a 1000 Pas. La viscosidad del ffquido puede medirse mediante un viscosfmetro de cilindro coaxial doble.
Ejemplos espedficos del ffquido incluyen disoluciones acuosas de tensioactivo, suspensiones que contienen una composicion de detergente, disoluciones acuosas de espesante, ffquidos que contienen alimentos (azucares, chocolate, leche de soja procesada, etc.), y similares.
El ffquido antes de enfriar puede contener o arrastrar burbujas. Cuando el ffquido con burbujas arrastradas se suministra a la zona de enfriamiento de una atmosfera que tiene una presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil, el gas en las burbujas se expande y tambien se expulsa y elimina por el componente volatil vaporizado. Por tanto, usando el ffquido con burbujas arrastradas, puede obtenerse un ffquido que tiene una densidad superior que antes de enfriar, y una excelente fluidez.
<Presion y temperatura>
La presion de la zona de enfriamiento a la que se suministra el ffquido se fija para que sea inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil a la temperatura de la zona de enfriamiento. En este caso, normalmente, la zona de enfriamiento se forma deseablemente de la atmosfera que tiene una presion igual a la presion de vapor saturado del componente volatil a la temperatura. Si el componente volatil no se enfna hasta una temperatura deseada debido a la elevacion del punto de ebullicion, la atmosfera que tiene la presion se fija preferiblemente para que tenga una presion que es inferior a la presion de vapor saturado. Observese que la presion de vapor saturado de agua a 25°C es de 3,17 kPa.
La temperatura de la zona de enfriamiento es, por ejemplo, de -20 a 200°C, pero dependiendo de la composicion del ffquido suministrado a la zona de enfriamiento.
<Operacion de suministro de ffquido>
La temperatura de la zona de enfriamiento es, por ejemplo, de 0 a 220°C, pero dependiendo de la composicion del ffquido suministrado a la zona de enfriamiento. No se necesita necesariamente que el ffquido se caliente previamente, etc. Por tanto, el metodo de enfriamiento de ffquido de la segunda realizacion puede aplicarse
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satisfactoriamente a materiales que tienen una mala estabilidad termica.
El medio para suministrar el Ifquido a la zona de enfriamiento no esta particularmente limitado. Se usa preferiblemente un medio de atomizacion tal como una boquilla de pulverizacion.
Cuando se usa el medio de atomizacion para suministrar el lfquido a la zona de enfriamiento, la direccion en la que se suministra el lfquido es preferiblemente, pero sin limitarse particularmente a, una direccion hacia abajo (desde la parte superior a la inferior). El diametro de gotita del lfquido es preferiblemente de 1 a 10000 |im. Si es diffcil pulverizar el lfquido en forma de gotitas debido a la alta viscosidad, el lfquido puede suministrarse en forma de una pelfcula o una barra. En este caso, el grosor de la pelfcula lfquida es preferiblemente de 1 a 10000 |im.
El lfquido puede suministrarse a la zona de enfriamiento desde un unico punto o una pluralidad de puntos. En particular, cuando el lfquido tiene una alta viscosidad y por tanto provocana una gran perdida de presion, el lfquido se suministra preferiblemente desde una pluralidad de puntos.
<Dispositivo de enfriamiento>
La figura 3 muestra un dispositivo 100 de enfriamiento de ejemplo que puede usarse en el metodo de enfriamiento de lfquido de la segunda realizacion. Observese que las partes que tienen los mismos nombres que los de la primera realizacion se indican mediante los mismos caracteres de referencia que los de la primera realizacion.
En el dispositivo 100 de enfriamiento, un recipiente 111 superior (tanque de enfriamiento) y un recipiente 112 inferior estan dispuestos verticalmente, y una parte inferior del recipiente 111 superior y una parte superior del recipiente 112 inferior se conectan entre sf mediante una tubena 113 de conexion que se extiende verticalmente.
Una tubena 121 de suministro de lfquido esta conectada a, y penetra en, una parte superior del recipiente 111 superior. La tubena 121 de suministro de lfquido puede proporcionarse en otras posiciones del recipiente 111 superior. Con el fin de aumentar el tiempo de vuelo del lfquido suministrado para acelerar la desespumacion, la tubena 121 de suministro de lfquido se proporciona preferiblemente en la parte superior del recipiente 111 superior. Puede haber una pluralidad de tubenas 121 de suministro de lfquido (dos en cada una de las partes superior e inferior en la figura 3). Una tubena 123 de descarga de gas esta conectada a una parte de placa superior en la parte superior del recipiente 111 superior. El volumen del recipiente 111 superior es, por ejemplo, de 1 a 10000 l.
Una boquilla 131 de pulverizacion (unidad de suministro de lfquido) esta unida a una punta de la tubena 121 de suministro de lfquido. El metodo de suministro del lfquido al recipiente 111 superior no esta particularmente limitado. Con el fin de aumentar el area de superficie de contacto gas-lfquido para mejorar la eficacia de enfriamiento, es preferible usar medios de atomizacion tales como la boquilla 131 de pulverizacion, tal como se describio anteriormente. Como medio de atomizacion, la boquilla 131 de pulverizacion es preferible porque no requiere potencia para la atomizacion (es decir, ahorra energfa) y el mantenimiento es sencillo. La boquilla 131 de pulverizacion esta comercialmente disponible de, por ejemplo, Spraying Systems Co., Japan con los nombres comerciales “Spiral Jet Spray Nozzle” y “Full Jet Spray Nozzle” y de H. IKEUCHI Co. LTD. con los nombres comerciales “Hollow Cone Nozzle (serie AAP)” y “Full Cone Nozzle (serie AJP)”. Ejemplos de otros medios de atomizacion incluyen: los que realizan atomizacion mediante energfa de presion, tales como valvulas de pulverizacion; los que realizan atomizacion mediante energfa de gas, tales como boquillas de dos fluidos; los que realizan atomizacion mediante fuerza centnfuga, tales como poros de pulverizacion rotatorios y discos rotatorios; los que realizan atomizacion mediante energfa de vibracion tales como vibracion de boquilla, onda ultrasonica; y similares. La boquilla 131 de pulverizacion puede ser de tipo de cono completo o tipo de cono hueco. El area de suministro de lfquido es, por ejemplo, de 0,1 a 50000 mm2.
Una tubena 126 de descarga de lfquido esta conectada a una parte inferior (parte de fondo) del recipiente 112 inferior por medio de la bomba 141 de evacuacion. El volumen del recipiente 112 inferior es, por ejemplo, de 1 a 10000 l.
En este caso, cuando el lfquido se enfna de un modo continuo, el NPSHav se fija preferiblemente para que sea mas grande que el cabezal de succion positiva neta requerido (NPSHre) de la bomba 141 de evacuacion, reduciendo o impidiendo de ese modo la cavitacion, y la longitud de la tubena 126 de descarga de lfquido entre el recipiente 112 inferior y la bomba 141 de evacuacion se fija preferiblemente para que sea suficiente de modo que la velocidad de flujo de descarga puede controlarse para mantener la superficie del lfquido enfriado en el tubena 126 de descarga de lfquido o en el recipiente 112 inferior. En este caso, como detector para detectar la superficie del lfquido, por ejemplo, puede usarse un medidor de nivel de presion diferencial, un medidor de nivel ultrasonico, un medidor de nivel por radar, etc. Cuando el lfquido se enfna de un modo discontinuo o semicontinuo, no se necesita necesariamente que la tubena 126 de descarga de lfquido este conectada a la parte inferior (parte de fondo) del recipiente 112 inferior.
La tubena 113 de conexion tiene, por ejemplo, una longitud de 50 a 10000 mm y un diametro interno de 10 a 1000 mm.
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Observese que el dispositivo 100 de enfriamiento puede estar dotado de medios de aislamiento termico para mantener el calor del lfquido en el dispositivo, tal como una camisa de agua caliente y un traceado electrico.
En el metodo de enfriamiento de lfquido de la segunda realizacion usando el dispositivo 100 de enfriamiento, el lfquido se suministra desde la tubena 121 de suministro de lfquido a traves de la boquilla 131 de pulverizacion al recipiente 111 superior. El lfquido suministrado al recipiente 111 superior se enfna hasta una temperatura que proporciona la presion de vapor saturado del componente volatil (es decir, el punto de ebullicion bajo presion) en el recipiente 111 superior que se evacua a traves de la tubena 123 de descarga de gas para proporcionar una zona de enfriamiento de la atmosfera que tiene la presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil. Ademas, en el metodo de enfriamiento de lfquido de la segunda realizacion, el tiempo de vuelo del lfquido suministrado al recipiente 111 superior que es la zona de enfriamiento de la atmosfera que tiene la presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil se define como el valor que se obtiene dividiendo la distancia de vuelo del lfquido entre la velocidad inicial del lfquido representado por la expresion (I) a continuacion. El tiempo de vuelo del lfquido se supone que es de 0,030 s o mas.
La velocidad inicial del lfquido = la velocidad de flujo del volumen del lfquido durante el suministro/el area de suministro del lfquido (I)
En este caso, la distancia de vuelo del lfquido cuyo tiempo de vuelo es de 0,030 s o mas puede incluir una distancia (I) por encima de la cual el lfquido vuela durante un periodo de tiempo desde cuando el lfquido se suministra desde la boquilla 131 de pulverizacion hasta que el lfquido entra en contacto con la pared interna del recipiente 111 superior, en el recipiente 111 superior que proporciona la zona de enfriamiento de la atmosfera que tiene la presion.
Tal como se muestra en la figura 4(a), por ejemplo, cuando el lfquido se pulveriza desde la boquilla 131 de pulverizacion cuya salida de pulverizacion esta orientada hacia abajo, diagonalmente hacia abajo en forma de un cono hueco, la distancia de vuelo (1) es una distancia lineal L (I) entre la salida de pulverizacion de la boquilla 131 de pulverizacion que pulveriza el lfquido y la pared interna del recipiente 111 superior con la que entra en contacto el lfquido.
La distancia de vuelo del lfquido cuyo tiempo de vuelo es de 0,030 s o mas puede incluir tambien una distancia (II) por encima de la cual el lfquido vuela durante un periodo de tiempo desde cuando el lfquido se suministra desde la boquilla 131 de pulverizacion hasta que el lfquido entra en contacto con el lfquido almacenado y conservado tras el enfriamiento en el recipiente 111 superior.
Tal como se muestra en la figura 4(b), por ejemplo, cuando el lfquido se pulveriza desde la boquilla 131 de pulverizacion cuya salida de pulverizacion esta orientada hacia abajo, diagonalmente hacia abajo en forma de un cono hueco, la distancia de vuelo (II) es una distancia lineal L (II) entre la salida de pulverizacion de la boquilla 131 de pulverizacion que pulveriza el lfquido y la superficie del lfquido almacenado y conservado tras el enfriamiento en el recipiente 111 superior.
La distancia de vuelo del lfquido cuyo tiempo de vuelo es de 0,030 s o mas puede incluir tambien una distancia (III) por encima de la cual el lfquido vuela durante un periodo de tiempo desde cuando el lfquido se suministra desde la boquilla 131 de pulverizacion hasta que una corriente de lfquido entra en contacto con otra corriente de lfquido que vuela en el recipiente 111 superior.
Tal como se muestra en la figura 4(c), por ejemplo, cuando el lfquido se pulveriza desde una pluralidad de boquillas 131 de pulverizacion cuyas salidas de pulverizacion estan orientadas hacia abajo, diagonalmente hacia abajo en forma de un cono hueco, la distancia de vuelo (III) es una distancia lineal L (III) entre la salida de pulverizacion de la boquilla 131 de pulverizacion que pulveriza el lfquido y el punto de colision de las corrientes de lfquido en el recipiente 111 superior.
Todo el lfquido (es decir, el 100% en volumen) suministrado al recipiente 111 superior puede tener la misma distancia de vuelo o una distribucion de distancias de vuelo (es decir, diversas distancias de vuelo). En el metodo de enfriamiento de lfquido de la segunda realizacion, al menos el 30% en volumen o mas del lfquido suministrado al recipiente 111 superior tiene un tiempo de vuelo de 0,030 s o mas.
Observese que un dispositivo de enfriamiento que puede usarse en el metodo de enfriamiento de lfquido de la segunda realizacion no esta limitado al mostrado en la figura 3. Puede usarse cualquier dispositivo que incluya al menos un recipiente (tanque de enfriamiento), y una unidad de suministro de lfquido y una unidad de descarga de gas cada una de las cuales esta conectada al recipiente.
(Metodo para fabricar una disolucion acuosa enfriada de tensioactivo anionico)
En un metodo para fabricar una disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada segun la segunda realizacion, se enfna una disolucion acuosa de tensioactivo anionico que se obtiene mediante neutralizacion de un precursor de
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acido de un tensioactivo anionico con un alcali, en el metodo de enfriamiento de Kquido de la segunda realizacion, en donde el componente volatil es agua y el tensioactivo es el tensioactivo anionico.
Como metodo de fabricacion de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada de la segunda realizacion, se describira un metodo de hacer circular la disolucion acuosa de tensioactivo anionico para fabricar el tensioactivo anionico de un modo continuo a continuacion en el presente documento. Observese que el metodo de fabricacion de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada de la segunda realizacion no esta limitado a esto. El metodo puede llevarse a cabo de un modo discontinuo o semicontinuo.
La figura 5 muestra un dispositivo 200 de neutralizacion de ejemplo que puede usarse en la fabricacion de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico de la segunda realizacion. Observese que las partes que tienen los mismos nombres que los de la primera realizacion se indican mediante los mismos caracteres de referencia que los de la primera realizacion.
El dispositivo 200 de neutralizacion incluye una trayectoria 210 de circulacion y una bomba 220 de circulacion que se proporciona y se inserta en la trayectoria 210 de circulacion. La trayectoria 210 de circulacion se llena con una disolucion acuosa de tensioactivo anionico, y la bomba 220 de circulacion envfa y hace circular la disolucion acuosa de tensioactivo anionico en la trayectoria 2l0 de circulacion.
Se proporciona una mezcladora 230 de material y se inserta en la trayectoria 210 de circulacion aguas abajo de la bomba 220 de circulacion. Una tubena 231 de suministro de acido que se usa para suministrar el precursor de acido del tensioactivo anionico (material de partida) y una tubena 232 de suministro de alcali que se usa para suministrar el alcali estan conectadas a la mezcladora 230 de material. La mezcladora 230 de material no esta particularmente limitada si es del tipo continuo, y puede ser de tipo motriz o tipo estatico. De estos tipos, el tipo motriz es mas preferible con el fin de reducir la perdida de presion y mezclar suficientemente. La mezcladora 230 de material se usa para mezclar el precursor de acido del tensioactivo anionico de la tubena 231 de suministro de acido y el alcali de la tubena 232 de suministro de alcali entre sf con la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion para el fin de neutralizacion, y despues de eso, suministrar de manera continua la mezcla resultante de nuevo a la trayectoria 210 de circulacion. Por tanto, la mezcladora 230 de material, la tubena 231 de suministro de acido y la tubena 232 de suministro de alcali constituyen una unidad de suministro de material.
Se proporciona un enfriador 240 de eliminacion de calor y se inserta en la trayectoria 210 de circulacion aguas abajo de la mezcladora 230 de material y aguas arriba de la bomba 220 de circulacion. La elevacion desde el enfriador 240 de eliminacion de calor hasta la bomba 220 de circulacion esta disenada de modo que el NPSHav sea mayor o igual que el NPSHre de la bomba 220 de circulacion. El enfriador 240 de eliminacion de calor incluye un tanque 241 de enfriamiento al que esta conectada la trayectoria 210 de circulacion en una parte superior y una parte inferior del mismo. Se proporciona una boquilla de pulverizacion 242 en una parte superior del tanque 241 de enfriamiento. La boquilla de pulverizacion 242 esta unida a una punta de una tubena que se extiende desde la trayectoria 210 de circulacion conectada hasta una parte superior de tanque del tanque 241 de enfriamiento. Una tubena 243 de descarga de gas que se extiende desde una bomba de vacfo (no mostrado) esta conectada a una parte superior de tanque (placa superior) del tanque 241 de enfriamiento. El enfriador 240 de eliminacion de calor pulveriza la disolucion acuosa de tensioactivo anionico desde la boquilla 242 de pulverizacion al interior del tanque 241 de enfriamiento que se ha evacuado a traves de la tubena 243 de descarga de gas para proporcionar la atmosfera que tiene la presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado de agua, mediante lo cual al menos una parte del agua contenida en la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se vaporiza para enfriar la disolucion acuosa de tensioactivo anionico. Por tanto, el enfriador 240 de eliminacion de calor sirve como unidad de enfriamiento.
Una tubena 250 de recogida de producto esta conectada a la trayectoria 210 de circulacion aguas abajo del enfriador 240 de eliminacion de calor y la bomba 220 de circulacion y aguas arriba de la mezcladora 230 de material. La tubena 250 de recogida de producto se usa para recoger de manera continua una parte de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion como un producto. Por tanto, la tubena 250 de recogida de producto sirve como unidad de recogida.
En el metodo de fabricacion de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada de la segunda realizacion que usa el dispositivo 200 de neutralizacion, la bomba 220 de circulacion envfa y hace circular la disolucion acuosa de tensioactivo anionico en la trayectoria 210 de circulacion.
En este caso, la velocidad de flujo de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion es, por ejemplo, de 0,01 a 100 ton/h (velocidad de flujo de volumen: de 0,000003 a 0,03 m3/s). La temperatura de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico en la trayectoria 210 de circulacion no esta particularmente limitada, y es preferiblemente de 0°C o mas, mas preferiblemente de 20°C o mas, con el fin de reducir la viscosidad y de ese modo aumentar la fluidez. Por otro lado, con el fin de reducir la descomposicion, la temperatura de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico en la trayectoria 210 de circulacion es preferiblemente de 150°C o menos, mas preferiblemente de 100°C o menos.
El precursor de acido del tensioactivo anionico y el alcali se suministran de manera continua desde la tubena 231 de
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suministro de acido y la tubena 232 de suministro de alcali, respectivamente, a la mezcladora 230 de material. En la mezcladora 230 de material, estos materiales se mezclan con la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion, y la mezcla resultante se suministra de manera continua de nuevo a la trayectoria 210 de circulacion.
En este caso, ejemplos del precursor de acido del tensioactivo anionico incluyen: esteres del acido sulfurico tales como acido alquilsulfurico y acido sulfurico de alquil eter de polioxietileno; acidos sulfonicos tales como acido alquilbencenosulfonico; acidos carbox^licos; esteres del acido fosforico; etc. El precursor de acido puede ser una unica especie o una mezcla de dos o mas especies diferentes. Cuando el precursor de acido es una mezcla de dos o mas especies diferentes, las dos o mas especies diferentes pueden mezclarse previamente entre sf antes de suministrarse a la mezcladora 230 de material, o alternativamente, pueden suministrarse a la mezcladora 230 de material antes de mezclarse entre sf.
Ejemplos del alcali incluyen: carbonatos de metal alcalino y carbonatos de metal alcalinoterreo tales como carbonato de sodio, carbonato de potasio y carbonato de magnesio; hidrogenocarbonatos de metal alcalino tales como hidrogenocarbonato de sodio e hidrogenocarbonato de potasio; hidroxidos de metal alcalino e hidroxidos de metal alcalinoterreo tales como hidroxido de sodio, hidroxido de potasio, hidroxido de litio, hidroxido de magnesio e hidroxido de calcio; amoniaco; mono-, di- y tri-alcanolaminas; aminas primarias, secundarias y terciarias; y similares. El alcali puede ser una unica especie o una mezcla de dos o mas especies diferentes. Cuando el alcali es una mezcla de dos o mas especies diferentes, las dos o mas especies diferentes pueden mezclarse previamente entre sf antes de suministrarse a la mezcladora 230 de material, o alternativamente, pueden suministrarse por separado a la mezcladora 230 de material y luego mezclarse en la mezcladora 230 de material. El alcali puede suministrarse como una disolucion acuosa. En este caso, la concentracion no esta particularmente limitada si el tensioactivo anionico presenta fluidez, y es, por ejemplo, del 0,1 al 90% en masa.
La razon de mezclado del precursor de acido y el alcali es preferiblemente un equivalente molar o mas del alcali con respecto al precursor de acido con el fin de completar la neutralizacion del acido.
Puede suministrarse un componente distinto del precursor de acido y el alcali a la mezcladora 230 de material, y luego suministrarse a la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion. Ejemplos de este componente incluyen agua para el ajuste de la concentracion, agentes de tamponamiento del pH, agentes de ajuste de la viscosidad, etc. Ejemplos del agente de tamponamiento del pH incluyen carbonato de sodio, acido fosforico, acido cftrico, etc. Ejemplos del agente de ajuste de la viscosidad incluyen: disolventes organicos tales como etanol, PEG y PPG; sales inorganicas tales como carbonato de sodio y sulfato de sodio; y similares.
En el enfriador 240 de eliminacion de calor, se evacua el tanque 241 de enfriamiento a traves de la tubena 243 de descarga de gas de modo que el tanque 241 de enfriamiento contiene la atmosfera que tiene la presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado de agua. Cuando la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se pulveriza desde la boquilla 242 de pulverizacion dentro del tanque 241 de enfriamiento, al menos una parte del agua contenida en la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se vaporiza, mediante lo cual la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se enfna.
En este caso, el enfriamiento se realiza en las condiciones para el metodo de enfriamiento de lfquido de la segunda realizacion. Para el 50% en volumen o mas del lfquido, el tiempo de vuelo es de 0,030 s o mas. La temperatura y la densidad a presion atmosferica del lfquido antes de suministrarse al tanque 241 de enfriamiento son, por ejemplo, de 0 a 220°C y de 0,1 a 2,0 kg/l, respectivamente. La temperatura y la densidad a vacfo del lfquido tras el enfriamiento son, por ejemplo, de -20 a 200°C y de 0,3 a 2,0 kg/l, respectivamente.
Una parte de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion se extrae de manera continua y se recoge como producto en la tubena 250 de recogida de producto.
En este caso, la razon de circulacion es preferiblemente, pero sin limitarse particularmente a, de 30 veces o menos, mas preferiblemente 25 veces o menos, con el fin de reducir la carga de la bomba 220 de circulacion, y reducir la cantidad de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico almacenada y retenida en el dispositivo para reducir la perdida durante la carga de productos. Por otro lado, con el fin de reducir un aumento en la temperatura debido al calor de neutralizacion tras la neutralizacion y de ese modo reducir la descomposicion, la razon de circulacion es preferiblemente de una vez o mas, mas preferiblemente dos veces o mas. Observese que la razon de circulacion se define como un valor que se obtiene dividiendo la velocidad de flujo de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria 210 de circulacion entre la velocidad de flujo de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico recogida a traves de la tubena 250 de recogida de producto, en la parte de conexion de la tubena 250 de recogida de producto. La concentracion del tensioactivo anionico en la disolucion acuosa de tensioactivo anionico recogida es, por ejemplo, del 0,1 al 90% en masa, y la densidad a presion atmosferica de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico es, por ejemplo, de 0,3 a 2,0 kg/l.
Segun el metodo de fabricacion de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada anterior de la segunda realizacion, la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se enfna mediante eliminacion de calor a vacfo. Por tanto,
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en comparacion con cuando se usa un intercambiador de calor para enfriar, el coste del dispositivo puede reducirse, y la cantidad de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico almacenada y retenida en el dispositivo puede reducirse, mediante lo cual la perdida durante los cambios de productos puede reducirse. Ademas, se realiza la desespumacion al tiempo que la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se enfna, y por tanto, no se requiere una etapa de desespumacion adicional.
(Evaluacion de prueba 2)
<Enfriamiento de lfquido>
Se realizaron los ejemplos 2-1 a 2-6 y los ejemplos comparativos 2-1 a 2-3 descritos a continuacion. Los detalles de los ejemplos se muestran en las tablas 3 y 4.
- Ejemplo 2-1 -
En un dispositivo de enfriamiento que tema la configuracion de la figura 3 (el diametro interno del recipiente superior es de 475 mm, el volumen del recipiente superior es de 270 l, el volumen del recipiente inferior es de 420 l y el diametro interno de la tubena de conexion es de 160 mm), se unio una boquilla de pulverizacion C disponible de Spraying Systems Co., Japan con el nombre comercial “Spiral Jet B3/8HHSJ-SS12030” a una punta de cada una de las dos tubenas de suministro de lfquido. Despues de eso, se suministro una disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio disponible de Kao Corporation con el nombre comercial “Emal 2FDH” (forma: pasta, concentracion: 65% en masa y densidad: 1,08 kg/l) (a continuacion en el presente documento denominada “AS”) que tema una temperatura de 75,7°C desde las tubenas de suministro de lfquido a traves de las boquillas de pulverizacion C hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 2,7 ton/h (la velocidad de flujo de volumen del lfquido por boquilla era de 0,00035 m3/s). Ademas, se evacuo el dispositivo de enfriamiento a traves de la tubena de descarga de gas del recipiente superior. La atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. El tiempo de ejecucion fue de 5,4 min.
Como resultado, la densidad a vacfo y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,81 kg/l y 59,7°C, respectivamente. Tras romper el vacfo, la densidad a presion atmosferica era de 1,08 kg/l.
En este caso, el angulo de pulverizacion de la boquilla de pulverizacion era de 120° y el diametro interno del recipiente superior era de 475 mm, y por tanto, se calculo la distancia de vuelo del 100% en volumen del AS como 0,274 m. Se calculo la velocidad de pulverizacion (velocidad inicial) del AS como 5,0 m/s. Dividiendo la distancia de vuelo entre la velocidad de pulverizacion, se calculo el tiempo de vuelo como 0,055 s. Se calculo la velocidad de pulverizacion del AS dividiendo la velocidad de flujo de volumen del AS entre el area de suministro del AS. Tal como se muestra en la figura 6, la boquilla de pulverizacion C tiene una parte de punta que se formo en la conformacion de una espiral que se extiende hacia abajo mientras se reduce el diametro. Se pulverizo el lfquido a traves de la separacion entre cada giro de espiral. Debido a que el AS se pulveriza en forma de cono hueco, se define el area de suministro del AS como el area de abertura de la separacion de un giro en el extremo de la base. Observese que el diametro externo D del area de abertura de la boquilla de pulverizacion C en el punto de inicio (extremo de la base) era de 5,5 mm, el diametro externo d en el punto de extremo era de 4,7 mm y la anchura 8 es de 4,4 mm, y se calculo el area como 0,000070 m2.
Observese que la densidad a vacfo del lfquido se determino tal como sigue. Se midio la masa del lfquido descargado a traves de la tubena de descarga de lfquido mediante la bomba de evacuacion, y se calculo el volumen del lfquido basandose en el nivel o la altura del lfquido que se pega a o que queda en la superficie de la pared del recipiente inferior tras romper el vacfo. La masa se divide entre el volumen para calcular la densidad.
- Ejemplo 2-2 -
En un dispositivo de enfriamiento que tema la configuracion de la figura 3 (el diametro interno del recipiente superior es de 800 mm, el volumen del recipiente superior es de 360 l, el volumen del recipiente inferior es de 420 l y el diametro interno de la tubena de conexion es de 160 mm), se unio una boquilla de pulverizacion A disponible de Spraying Systems Co., Japan con el nombre comercial “Spiral Jet B3/8HHSJ-SS6030” a una punta de la superior de las dos tubenas de suministro de lfquido. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 77,8°C desde las tubenas de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion A hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 1,0 ton/h (la velocidad de flujo de volumen del lfquido por boquilla era de 0,00026 m3/s). Ademas, se evacuo el dispositivo de enfriamiento a traves de la tubena de descarga de gas del recipiente superior. La atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. El tiempo de ejecucion fue de 12,4 min.
Como resultado, la densidad a vacfo y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,88 kg/l y 62,2°C, respectivamente.
En este caso, el angulo de pulverizacion de la boquilla de pulverizacion era de 60° y el diametro interno del
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recipiente superior era de 800 mm, y por tanto, se calculo la distancia de vuelo del 100% en volumen del AS como 0,800 m. Se calculo la velocidad de pulverizacion (velocidad inicial) del AS como 3,9 m/s. Dividiendo la distancia de vuelo entre la velocidad de pulverizacion, se calculo el tiempo de vuelo como 0,205 s. Se calcularon la velocidad de pulverizacion y el area de suministro del AS de la misma manera que en el ejemplo 2-1. Observese que el diametro externo D del area de abertura de la boquilla de pulverizacion A en el punto de inicio (extremo de la base) era de 5,1 mm, el diametro externo d en el punto de extremo era de 4,3 mm y la anchura 8 es de 4,5 mm, y se calculo el area como 0,000066 m2
- Ejemplo 2-3 -
En un dispositivo de enfriamiento que tema la configuracion de la figura 3 (el diametro interno del recipiente superior es de 800 mm, el volumen del recipiente superior es de 360 l, el volumen del recipiente inferior es de 420 l y el diametro interno de la tubena de conexion es de 160 mm), se unio una boquilla de pulverizacion B disponible de Spraying Systems Co., Japan con el nombre comercial “Spiral Jet B3/4HHSJ-SS60210” a una punta de la superior de las dos tubenas de suministro de lfquido. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 80,2°C desde las tubenas de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion B hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 5,3 ton/h (la velocidad de flujo de volumen del lfquido por boquilla era de 0,00135 m3/s). Ademas, se evacuo el dispositivo de enfriamiento a traves de la tubena de descarga de gas del recipiente superior. La atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. El tiempo de ejecucion fue de 3,8 min.
Como resultado, la densidad a vacfo y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,84 kg/l y 62,8°C, respectivamente.
En este caso, como en el ejemplo 2-2, se calculo la distancia de vuelo del 100% en volumen del AS como 0,800 m. Se calculo la velocidad de pulverizacion (velocidad inicial) del AS como 5,7 m/s. Dividiendo la distancia de vuelo entre la velocidad de pulverizacion, se calculo el tiempo de vuelo como 0,140 s. Se calcularon la velocidad de pulverizacion y el area de suministro del AS de la misma manera que en el ejemplo 2-1. Observese que el diametro externo D del area de abertura de la boquilla de pulverizacion B en el punto de inicio (extremo de la base) era de 14 mm, el diametro externo d en el punto de extremo era de 9 mm y la anchura 8 es de 6,6 mm, y se calculo el area como 0,000238 m2.
- Ejemplo 2-4 -
Las figuras 7(a) y 7(b) muestran un recipiente superior de un dispositivo de enfriamiento usado en el ejemplo 2-4. Observese que los nombres indicados por caracteres de referencia son los mismos que los del dispositivo de enfriamiento de la segunda realizacion.
El recipiente 111 superior tiene una parte superior que se forma en la conformacion de un cilindro que tiene un diametro interno de 475 mm y una parte inferior que se forma en la conformacion de un cono cuyo diametro se hace mas pequeno hacia abajo. El volumen del recipiente 111 superior es de 120 l.
Se unen tres boquillas A 131 de pulverizacion a la placa superior del recipiente 111 superior. Las tres boquillas A 131 de pulverizacion se disponen de modo que los centros de las boquillas estan ubicados en los tres vertices respectivos de un triangulo equilatero con lados de 151 mm cuyo baricentro esta ubicado en el centro de la placa superior que tiene un diametro de 475 mm. La salida de pulverizacion de cada boquilla esta orientada hacia abajo. Por tanto, las tres boquillas A 131 de pulverizacion tienen la misma separacion en un cfrculo cuyo centro es el centro de la placa superior, siendo el angulo central de un arco entre cada boquilla de 120°. Observese que la distancia entre los puntos mas lejanos de las boquillas A 131 de pulverizacion adyacentes entre sf es de 174 mm, y la distancia mas corta entre el centro de cada boquilla A 131 de pulverizacion y la pared interna del recipiente 111 superior es de 151 mm. Cada boquilla A 131 de pulverizacion esta conectada a una tubena de suministro de lfquido correspondiente (no mostrado).
En el dispositivo de enfriamiento que incluye el recipiente 111 superior anterior (el volumen del recipiente inferior es de 420 l y el diametro interno de la tubena de conexion es de 160 mm), se suministro AS que tema una temperatura de 75,3°C desde las tubenas de suministro de lfquido a traves de las boquillas A 131 de pulverizacion hasta el recipiente 111 superior a una velocidad de flujo de 2,9 ton/h (la velocidad de flujo de volumen del lfquido por boquilla era de 0,00025 m3/s). Ademas, se evacuo el dispositivo de enfriamiento a traves de la tubena de descarga de gas del recipiente superior. La atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. El tiempo de ejecucion fue de 6,5 min.
Como resultado, la densidad a vacfo y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,75 kg/l y 59,8°C, respectivamente.
En este caso, el angulo de pulverizacion de la boquilla A 131 de pulverizacion es de 60° y la distancia de boquilla a boquilla es de 151 mm. Por tanto, la distancia de vuelo es la mas corta (0,151 m) cuando las corrientes de AS
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pulverizadas desde las boquillas A 131 de pulverizacion entran en contacto entre sf, y 0,301 m cuando el AS pulverizado desde las boquillas A 131 de pulverizacion entra en contacto con la pared interna del recipiente 111 superior. Por tanto, se calculo la distancia de vuelo del 100% en volumen del AS como 0,151 m o mas. Se calculo la velocidad de pulverizacion (velocidad inicial) del AS como 3,8 m/s. Dividiendo la distancia de vuelo entre la velocidad de pulverizacion, se calculo el tiempo de vuelo como 0,040 s. Se calcularon la velocidad de pulverizacion y el area de suministro del AS de la misma manera que en el ejemplo 2-2.
- Ejemplo comparativo 2-1 -
En un dispositivo de enfriamiento que tema la configuracion de la figura 3 (el diametro interno del recipiente superior es de 475 mm, el volumen del recipiente superior es de 270 l, el volumen del recipiente inferior es de 420 l y el diametro interno de la tubena de conexion es de 160 mm), se unio una boquilla de pulverizacion C disponible de Spraying Systems Co., Japan con el nombre comercial “Spiral Jet B3/8HHSJ-SS12030” a una punta de la superior de las dos tubenas de suministro de lfquido. Despues de eso, se suministro AS que tema una temperatura de 72,8°C desde las tubenas de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion C hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 3,0 ton/h (la velocidad de flujo de volumen del lfquido por boquilla era de 0,00077 m3/s). Ademas, se evacuo el dispositivo de enfriamiento a traves de la tubena de descarga de gas del recipiente superior. La atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. El tiempo de ejecucion fue de 15,7 min.
Como resultado, la densidad a vacfo y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,17 kg/l y 60,7°C, respectivamente.
En este caso, como en el ejemplo 2-1, se calculo la distancia de vuelo del 100% en volumen del AS como 0,274 m. Se calculo la velocidad de pulverizacion (velocidad inicial) del AS como 11,0 m/s. Dividiendo la distancia de vuelo entre la velocidad de pulverizacion, se calculo el tiempo de vuelo como 0,025 s. Se calcularon la velocidad de pulverizacion y el area de suministro del AS de la misma manera que en el ejemplo 2-1.
- Ejemplo 2-5 -
En un dispositivo de enfriamiento que tema la configuracion de la figura 3 (el diametro interno del recipiente superior es de 475 mm, el volumen del recipiente superior es de 270 l, el volumen del recipiente inferior es de 420 l y el diametro interno de la tubena de conexion es de 160 mm), se unio una boquilla de pulverizacion D disponible de Spraying Systems Co., Japan con el nombre comercial “Spiral Jet B1/2HHSJ-SS60120” a una punta de cada una de las dos tubenas de suministro de lfquido. Despues de eso, se suministro un fluido que tema una temperatura de 77,2°C y una densidad de 0,61 kg/l que es AS que contiene o arrastra burbujas (a continuacion en el presente documento denominado “AS con burbujas arrastradas”) desde las tubenas de suministro de lfquido a traves de las boquillas de pulverizacion D hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 3,7 ton/h (la velocidad de flujo de volumen del lfquido por boquilla era de 0,00083 m3/s). Ademas, se evacuo el dispositivo de enfriamiento a traves de la tubena de descarga de gas del recipiente superior. La atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. El tiempo de ejecucion fue de 4,4 min.
Como resultado, la densidad a vacfo y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,75 kg/l y 60,1°C, respectivamente.
En este caso, el angulo de pulverizacion de la boquilla de pulverizacion era de 60° y el diametro interno del recipiente superior era de 475 mm, y por tanto, se calculo la distancia de vuelo del 100% en volumen del AS con burbujas arrastradas como 0,475 m. Se calculo la velocidad de pulverizacion (velocidad inicial) del AS con burbujas arrastradas como 4,6 m/s. Dividiendo la distancia de vuelo entre la velocidad de pulverizacion, se calculo el tiempo de vuelo como 0,103 s. Se calcularon la velocidad de pulverizacion y el area de suministro del AS con burbujas arrastradas de la misma manera que en el ejemplo 2-1. Observese que el diametro externo D del area de abertura de la boquilla de pulverizacion D en el punto de inicio (extremo de la base) era de 9,2 mm, el diametro externo d en el punto de extremo era de 7,6 mm y la anchura 8 es de 6,9 mm, y se calculo el area como 0,000182 m2.
- Ejemplo 2-6 -
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo 2-5. Despues de eso, se suministro AS con burbujas arrastradas que tema una temperatura de 67,5°C desde las tubenas de suministro de lfquido a traves de las boquillas de pulverizacion D hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 4,2 ton/h (la velocidad de flujo de volumen del lfquido por boquilla era de 0,00094 m3/s). La atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. El tiempo de ejecucion fue de 3,7 min.
Como resultado, la densidad a vacfo y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,40 kg/l y 61,6°C, respectivamente.
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En este caso, como en el ejemplo 2-5, se calculo la distancia de vuelo del 100% en volumen del AS con burbujas arrastradas como 0,475 m. Se calculo la velocidad de pulverizacion (velocidad inicial) del AS con burbujas arrastradas como 5,2 m/s. Dividiendo la distancia de vuelo entre la velocidad de pulverizacion, se calculo el tiempo de vuelo como 0,091 s. Se calcularon la velocidad de pulverizacion y el area de suministro del AS con burbujas arrastradas de la misma manera que en el ejemplo 2-5.
- Ejemplo comparativo 2-2 -
Se preparo el mismo dispositivo de enfriamiento que el usado en el ejemplo comparativo 2-1. Despues de eso, se suministro AS con burbujas arrastradas que tema una temperatura de 74,0°C desde las tubenas de suministro de lfquido a traves de la boquilla de pulverizacion C hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 3,0 ton/h (la velocidad de flujo de volumen del lfquido por boquilla era de 0,00137 m3/s). La atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. El tiempo de ejecucion fue de 5,1 min.
Como resultado, la densidad a vacfo y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,17 kg/l y 60,5°C, respectivamente.
En este caso, como en el ejemplo comparativo 2-1, se calculo la distancia de vuelo del 100% en volumen del AS con burbujas arrastradas como 0,274 m. Se calculo la velocidad de pulverizacion (velocidad inicial) del AS con burbujas arrastradas como 19,6 m/s. Dividiendo la distancia de vuelo entre la velocidad de pulverizacion, se calculo el tiempo de vuelo como 0,014 s. Se calcularon la velocidad de pulverizacion y el area de suministro del AS con burbujas arrastradas de la misma manera que en el ejemplo comparativo 2-1.
- Ejemplo comparativo 2-3 -
En un dispositivo de enfriamiento que tema la configuracion de la figura 3 (el diametro interno del recipiente superior es de 475 mm, el volumen del recipiente superior es de 120 l, el volumen del recipiente inferior es de 420 l y el diametro interno de la tubena de conexion es de 160 mm), se unio una placa de dispersion, en lugar de una boquilla de pulverizacion, a una punta de la superior de las dos tubenas de suministro de lfquido. Despues de eso, se suministro AS con burbujas arrastradas que tema una temperatura de 75,2°C desde las tubenas de suministro de lfquido a traves de la placa de dispersion hasta el recipiente superior a una velocidad de flujo de 1,0 ton/h (la velocidad de flujo de volumen del lfquido por boquilla era de 0,00046 m3/s). La atmosfera que tema la presion se mantuvo a 20,0 kPa en el recipiente superior, la tubena de conexion y el recipiente inferior. El tiempo de ejecucion fue de 5,0 min.
Como resultado, la densidad a vacfo y la temperatura del AS almacenado y retenido en el recipiente inferior fueron de 0,16 kg/l y 57,3°C, respectivamente.
En este caso, se calculo la distancia de vuelo del 100% en volumen del AS con burbujas arrastradas como 0,130 m. Se calculo la velocidad de pulverizacion (velocidad inicial) del AS con burbujas arrastradas como 19,1 m/s. Dividiendo la distancia de vuelo entre la velocidad de pulverizacion, se calculo el tiempo de vuelo como 0,007 s. Se calculo la velocidad de pulverizacion del AS con burbujas arrastradas dividiendo la velocidad de flujo de volumen del AS con burbujas arrastradas entre el area de suministro del AS con burbujas arrastradas, es decir, el area de la salida de pulverizacion de la placa de dispersion (0,000024 m2).
Tabla 3
Ejemplos
2-1
2-2 2-3 2-4 2-5 2-6
Diametro interno del primer recipiente, mm
475 800 800 475 475 475
(Pulverizacion) Boquilla
C A B A D D
Numero de boquillas
2 1 1 3 2 2
Angulo de pulverizacion, °
120 60 60 60 60 60
Area de suministro de lfquido, m2
0,000070 0,000066 0,000238 0,000066 0,000182 0,000182
Presion en el dispositivo, kPa
20,0 20,0 20,0 20,0 20,0 20,0
Lfquido
AS AS AS AS AS con burbujas arrastradas AS con burbujas arrastradas
Temperature del Ifquido, °C
75,7 77,8 80,2 75,3 77,2 67,5
Velocidad de flujo del Kquido, ton/h
2,7 1,0 5,3 2,9 3,7 4,2
Velocidad de flujo de volumen del lfquido por boquilla, itt/s
0,00035 0,00026 0,00135 0,00025 0,00083 0,00094
Distancia de vuelo, m
0,274 0,800 0,800 0,151 0,475 0,475
Velocidad inicial. m/s
5,0 3,9 5,7 3,8 4,6 5,2
Tiempo de vuelo, s
0,055 0,205 0,140 0,040 0,103 0,091
Tiempo de ejecucion, min
5,4 12,4 3,8 6,5 4,4 3,7
Densidad a vado tras enfriar, kg/l
0,81 0,88 0,84 0,75 0,75 0,40
Temperature tras enfriar, °C
59,7 62,2 62,8 59,8 60,1 61,6
Densidad a presion atmosferica tras enfriar kg/l
1,08
Tabla 4
Ejemplos comparativos
2-1
2-2 2-3
Diametro interno del primer recipiente, mm
475 475 475
(Pulverizacion) Boquilla
C C Placa de dispersion
Numero de boquillas
1 1 -
Angulo de pulverizacion, °
120 120 —
Area de suministro de lfquido, m2
0,000070 0,000070 0,000024
Presion en el dispositivo, kPa
20,0 20,0 20,0
Lfquido
AS AS con burbujas arrastradas AS con burbujas arrastradas
Temperatura del lfquido, °C
72,8 74,0 75,2
Velocidad de flujo del lfquido, ton/h
3,0 3,0 1,0
Velocidad de flujo de volumen del Kquido por boquilla, m3/s
0,00077 0,00137 0,00046
Distancia de vuelo, m
0,274 0,274 0,130
Velocidad inicial. m/s
11,0 19,6 19,1
Tiempo de vuelo, s
0,025 0,014 0,007
Tiempo de ejecucion, min
15,7 5,1 5,0
Densidad a vado tras enfriar, kg/l
0,17 0,17 0,16
Temperatura tras enfriar, °C
60,7 60,5 57,3
Densidad a presion atmosferica tras enfriar kg/l
5
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55
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65
<Fabricacion de disolucion acuosa de tensioactivo anionico>
Se fabrico un alquilsulfato de sodio (tensioactivo anionico) mediante un dispositivo de neutralizacion que tema la configuracion de la figura 5. Se unio una boquilla de pulverizacion E disponible de Spraying Systems Co., Japan con el nombre comercial “Spiral Jet B1/2HHSJ-316L60120” al interior del tanque de enfriamiento.
Se suministraron acido alquilsulfurico (un precursor de acido de un tensioactivo anionico), disolucion acuosa de hidroxido de sodio al 27,0% en masa (alcali) y disolucion acuosa de carbonato de sodio al 20,0% en masa (agente de tamponamiento) a la unidad de suministro de material, en donde las cantidades de estos componentes eran de 0,63 partes en masa, 0,34 partes en masa y 0,10 partes en masa, respectivamente, con respecto a 1 parte en masa de la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio que va a recogerse a traves de la tubena de recogida de producto. La atmosfera que tema la presion se mantuvo en el tanque de enfriamiento a 20,0 kPa mediante evacuacion a traves de la tubena de descarga de gas. La velocidad de flujo del AS suministrado al tanque de enfriamiento era de 3,0 ton/h (velocidad de flujo de volumen: 0,00078 m3/s) por boquilla de pulverizacion. La razon de circulacion fue de 4,2 veces.
En este caso, se calculo la distancia de vuelo del 100% en volumen de la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio como 0,470 m. Se calculo la velocidad de pulverizacion (velocidad inicial) de la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio como 4,3 m/s. Dividiendo la distancia de vuelo entre la velocidad de pulverizacion, se calculo el tiempo de vuelo como 0,109 so mas.
Observese que el diametro externo D del area de abertura de la boquilla de pulverizacion E en el punto de inicio (extremo de la base) era de 9,2 mm, el diametro externo d en el punto de extremo era de 7,6 mm y la anchura 8 es de 6,9 mm, y se calculo el area como 0,000182 m2.
En esta fabricacion de alquilsulfato de sodio, la temperatura y la densidad de la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio fueron de 74,2°C y 1,07 kg/l (a presion atmosferica), respectivamente, aguas arriba del tanque de enfriamiento. La temperatura y la densidad de la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio fueron de 62,8°C y 0,80 kg/l (a vado), respectivamente, aguas abajo del tanque de enfriamiento. La concentracion de alquilsulfato de sodio y la densidad de la disolucion acuosa de alquilsulfato de sodio recogidas a traves de la tubena de recogida de producto fueron del 65,0% en masa y 1,07 kg/l (a presion atmosferica), respectivamente.
Aplicabilidad industrial
La presente invencion es util para un metodo de enfriamiento de lfquido y un metodo para fabricar una disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada en ese metodo.
Descripcion de los caracteres de referencia
100 DISPOSITIVO DE ENFRIAMIENTO
111 RECIPIENTE SUPERIOR (TANQUE DE ENFRIAMIENTO)
112 RECIPIENTE INFERIOR
113 TUBERfA DE CONEXION
121 TUBERfA DE SUMINISTRO DE LfQUIDO
122 PRIMERA TUBERfA DE INTRODUCCION DE GAS
123 (PRIMERA) TUBERfA DE DESCARGA DE GAS
124 SEGUNDA TUBERfA DE DESCARGA DE GAS
125 SEGUNDA TUBERfA DE INTRODUCCION DE GAS
126 TUBERfA DE DESCARGA DE LfQUIDO
127 TERCERA TUBERfA DE INTRODUCCION DE GAS
131 BOQUILLA DE PULVERIZACION (UNIDAD DE SUMINISTRO DE LfQUIDO)
141 BOMBA DE EVACUACION
200 DISPOSITIVO DE NEUTRALIZACION
210 TRAYECTORIA DE CIRCULACION
220 BOMBA DE CIRCULACION 5
230 MEZCLADORA DE MATERIAL
231 TUBERfA DE SUMINISTRO DE ACIDO
10 232 TUBERfA DE SUMINISTRO DE ALCALI
240 ENFRIADOR DE ELIMINACION DE CALOR
241 TANQUE DE ENFRIAMIENTO 15
242 BOQUILLA DE PULVERIZACION
243 TUBER^A DE DESCARGA DE GAS
20 244 TUBERfA DE INTRODUCCION DE GAS
250 TUBERfA DE RECOGIDA DE PRODUCTO

Claims (8)

  1. 1.
    10
  2. 2.
    15
  3. 3.
    20
  4. 4.
  5. 5.
    25
    30 6.
    35
    40
    45
  6. 7.
    50
    REIVINDICACIONES
    Un metodo de enfriamiento de Kquido, en el que
    se suministra un lfquido que contiene un componente volatil y del 10 al 99% en masa de un tensioactivo a una atmosfera que tiene una presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil de modo que al menos una parte del componente volatil se vaporiza, mediante lo cual el lfquido se enfna, y se introduce un gas distinto del componente volatil en la atmosfera que tiene la presion de modo que el gas entra en contacto con el lfquido, caracterizado porque el lfquido y el gas entran en contacto entre sf de una manera en contracorriente.
    El metodo de enfriamiento de lfquido segun la reivindicacion 1, en el que la introduccion de gas se realiza de modo que el gas introducido entra en contacto con el lfquido suministrado a un dispositivo que contiene la atmosfera que tiene la presion que es inferior o igual a la presion de vapor saturado del componente volatil antes de que el lfquido alcance la pared interna del dispositivo o una superficie del lfquido almacenado y retenido en el dispositivo.
    El metodo de enfriamiento de lfquido segun la reivindicacion 1 o 2, en el que el lfquido se suministra mediante un medio de atomizacion.
    El metodo de enfriamiento de lfquido segun la reivindicacion 3, en el que el medio de atomizacion es una boquilla de pulverizacion.
    Un metodo para fabricar una disolucion acuosa de tensioactivo anionico enfriada, en el que una disolucion acuosa de tensioactivo anionico obtenida mediante neutralizacion de un precursor de acido de un tensioactivo anionico con un alcali se enfna en el metodo de enfriamiento de lfquido segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el componente volatil es agua y el tensioactivo es el tensioactivo anionico.
    El metodo segun la reivindicacion 5, en el que se usa un dispositivo de neutralizacion que incluye
    una trayectoria de circulacion en la que la disolucion acuosa de tensioactivo anionico se hace circular,
    una unidad de suministro de material proporcionada en la trayectoria de circulacion y configurada para suministrar de manera continua el precursor de acido del tensioactivo anionico y el alcali a la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria de circulacion,
    una unidad de enfriamiento proporcionada e insertada en la trayectoria de circulacion aguas abajo de la unidad de suministro de material y configurada para enfriar la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria de circulacion en el metodo de enfriamiento de lfquido segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, y
    una unidad de recogida proporcionada en la trayectoria de circulacion aguas abajo de la unidad de enfriamiento y configurada para recoger de manera continua una parte de la disolucion acuosa de tensioactivo anionico que circula en la trayectoria de circulacion.
    El metodo segun la reivindicacion 5 o 6, en el que el tensioactivo anionico es de tipo de ester del acido sulfurico.
  7. 8. El metodo segun la reivindicacion 7, en el que el tensioactivo anionico es sulfato de alquilo.
  8. 9. Metodo segun la reivindicacion 7, en el que el tensioactivo anionico es alquil eter sulfato. 55
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