JPH02126902A - 濾過による結晶の精製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、濾過による結晶の精製方法に関する。

さらに詳しくは、有機物の結晶の精製にあたり、溶剤中
より目的とする結晶成分を回収すること、共晶系の結晶
から目的とする１つの結晶を分離すること、あるいは固
溶体系結晶からそこに付着する母液を分離することなど
に本発明が適用される。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］濾過操作
により、結晶を含む液から母液を分離し、結晶を取り出
したり、結晶を純化させる精製操作がしばしば行なわれ
る。

たとえば（１）溶剤に溶けた有機物の結晶成分を母液か
ら分離して結晶として取り出す場合、従来、遠心分離機
、連続式濾過機または水平式トレイフィルタ等により行
われている。その際、結晶成分を含む液は飽和溶液であ
り、また操作開始時においては、濾材およびこれと接触
する部材は、−船釣には操作温度より低い常温状態にあ
って、かつ操作対象物質の熱的条件を左右する大きな熱
容量を有するものから成る、などの理由によって、前記
液が濾材に接触およびそれを通過する過程で冷却され、
結晶の析出が起こり、特に濾材の開花日に結晶が付着し
目詰りを生じる。

このような現象は、回分式でも連続式でも生じることで
あって、濾材の閉塞化が生じると、濾過能力が著しく低
下し、結果的に、純度が低いものしか得られず、しかも
収率が低下する。そこで、濾材の洗浄を定期的に行う必
要が生じ、稼動率の低下を招く。

（２）共晶系の結晶スラリーの機械的分離または精製に
際しては、いわゆる発汗法が広く知られており、その代
表的として、ＭＢＷ法がある。これは、冷却機の内面に
結晶を付着させ、この付着した結晶の温度を上昇させる
ことによって、結晶内あるいは結晶間に含まれている結
晶よりも融点が低い不純物を液体の状態で流下させ、次
いで結晶の融点より高い温度に加温して、溶融状態で純
成分を得る方法である。

しかし、発汗した不純物液の自然流下の駆動力は専ら重
力であるため、その分離性能は高くない。

また、共晶系の結晶スラリーの精製法の他の一つは、精
製塔の上部よりスラリーを供給して、上部より製品を、
下部より不純物を多く含んだ溶融物を取り出す方法であ
る。

この方法は、塔内において結晶の純化が行なわれる点で
純粋な物質の精製には適しているものの、溶融液中に結
晶が流下し、純粋な溶融液が上昇することを必要とする
ので、比重差の小さい有機物の結晶にはあまり適したも
のでなく、あえて採用するとなると、塔断面積が大きな
ものが必要となり、設備費が嵩む。

共晶系のスラリーであっても、遠心分離機、連続式濾過
機や水平トレイフィルタ等により結晶成分の精製を行う
ことができるけれども、（１）で述べたのと同一の問題
点は残る。

（３）固溶体の結晶の精製に際しては、Ａ成分とＢ成分
の組成をもつ結晶を得て、その固溶体の母液から結晶を
得る際に、結晶内部の母液を抱き込んだり、結晶に母液
が付着することによって、純度および精製効率が悪く、
その結果分離に必要な段数を多くなり実用的でない。

固溶体の結晶の精製に際して、（１）で述べたと同様な
機械的操作を行う場合、同一の課題が生じる。

そこで、本発明の主たる目的は、長期間安定して高い純
度の結晶成分を得んとすることにある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明は、結晶成分を含む液
を濾材を通すことにより結晶成分と母液とを分離するに
あたり； 少くとも濾過操作過程で、濾材の温度を、母液の結晶化
が行なわれる温度以上に保持することを特徴とするもの
である。

かかる濾材温度とするためには、濾材の支持体が加熱さ
れている、洗浄液または濾材を通るガス等の媒体温度が
十分高いものであるなどの手段によることができる。

また本発明装置は、結晶成分を含む液を濾材を通すこと
により結晶成分と母液とを分離する装置において： 濾材の背面部に濾材を加熱する加熱体を設けたことを特
徴とするものである。

この場合、加熱体としては、伝熱管に熱媒体を通したり
、加熱体自体が発熱、たとえば通電発熱するものである
ことを含む。

［作　用］ 第１図に示すように、従来の濾過操作による精製法にあ
っては、ある結晶成分が濾過過程で、濾材からの冷却作
用を受けて、母液の結晶化温度以下になることによって
、濾材上や濾材の開花日の中で析出し、濾材の目詰まり
を生じさせる。

しかるに、本発明では、同図のように、濾材の温度が、
母材の結晶化温度より高めであるので、濾材上および濾
材の目の間で結晶の析出がなく、もって濾材の目詰りが
ない。

したがって、長時間濾過能力が高くかつほぼ一定である
ため、安定した運転が可能であり、結果として純度の高
い結晶を得ることができる。

［発明の具体的構成］ 以下本発明のさらなる理解のためにいくつかの具体例を
挙げながらさらに詳説する。

第２図および第３図は、水平トレイフィルタによる例で
、皿状ベッセル１の下面には濾液排出口２が形成され、
また濾布等からなる濾材３がベッセル１の上方に配され
ている。濾材３の下面に好ましくは接して加熱体４が設
けられ、逆に濾布３を支持している。

加熱体４は、たとえば同図のように、供給管４Ａ、排出
管４Ｂおよびこれらを繋ぐ連通管４Ｃからなり、供給管
４Ａから熱媒体ｈｏ、たとえば温水や蒸気を圧送し、排
出管４Ｂから排出させるものである。５はステーである
。

かかる装置においては、加熱体４からの熱が濾材３に伝
熱され、その濾材温度が、フィードスラリーＦの母液の
結晶化温度より高く保持されるため、長時間運転に伴う
濾材３の目詰りが防止される。濾液しは排出口２より排
出される。

第４図は上記の水平トレイフィルターを少くとも１８０
度回転可能としたものの例である。

すなわち、下部がほぼコーン状なった対地固定の容器ｌ
Ｏ内に、回転軸１１が水平軸心周りに回転可能となって
いる。この回転はモータ１２等の駆動手段の回転出力を
従動ギア１３に伝達することにより行うようになってい
る。この回転軸１１に対して、トレー１４が一体化され
、このトレー１４内に、前記例と同様の加熱体４０が設
けられ、その上に濾材１５が張設されている。１６はス
テーである。

トレーエ４の濾液排出口１４ａは、回転軸１１を通って
外部に導出され、スイベル継手１７を介して濾液タンク
１８に連通している。濾液タンク１８の上部には、トレ
ー１４に戻るガス循環路１９が構成され、その途中に冷
却器２０、コンプレッサー（または真空ポンプ）２１お
よびガス加熱器２２が配され、排出口１４ａから抜いた
濾液およびガスを濾液タンク１８において濾液りを分離
した後、ガスを一旦冷却器２０にて冷却してコンプレッ
サー２１の負荷を小さ（した後、加熱器２２により所定
の温度まで加熱した後、コンプレッサー２１により容器
ＩＯ内に送太し、濾材１５の上下面における差圧により
、昇温ガスを濾材１５に通し、濾材１５上の主に結晶間
に抱き込まれる母液を除去しようとするものである。

この場合、加熱体４０による濾材１５の昇温とともに、
濾材１５を通る昇温ガスによって濾材１５が昇温される
ことによって、濾過操作中における母液の結晶化が防止
される。

また、ガスは気密の状態で循環させなければならないの
で、０リング２３等によるシールがなされている。

一方、容器１０下部には溶融用加熱器２４が設けられ、
所要の濾過操作を終了したならば、モータ１２を起動し
て、トレー１４を１８０度回転し、濾材１５上の結晶含
有液中の結晶加熱器２４によって溶融し、排出口１０ａ
から排出するようにしである。

第５図は水平ベルトフィルターに対して本発明を適用し
た例を示し、無端ベルト濾材３０がロール３１群に巻き
掛けられ、濾材３０の緊張はロール３１Ａ、３１Ｂによ
って行われるようになっている。また濾材３０の下面に
は、トレー３２がたとえば長平方向に複数連設されてい
る。これらトレー３２群は、移動用シリンダ３３によっ
て、−体的にレール３４上を同図左右方向に往復動自在
となり、濾材３０の時計方向の回転移動時には、同一の
速度をもって右方に移動するようになっている。各トレ
ー３２には濾液ポンプ３５に接続された濾液タンク３６
が連通され、取り出したｅ！、ｔ；Ｌは全て排出するか
、必要により同図のように、下流側の濾液はケーキ上に
返送し洗浄に用いられるようになっている。３７は洗浄
水である。

また、濾材３０およびトレー３２群は、密閉室３８内に
納められている。そして、第４図例と同様に、濾液が除
かれたガス分は、冷却器２０、コンプレッサー２１およ
びガス加熱器２２により昇温ガスとして濾材３０を流通
されるようにしである。

各トレー３２の上部には、第６図に示されているように
、熱媒体が流される加熱体４１が設けられ、濾材３０を
加熱するようにしである。３９はステー、３２ａは濾液
抜出し口である。

この第５図および第６図においても、加熱体４１および
昇温された流通ガスによって、濾材３２上および濾材３
２の目の間での結晶の析出が防止され、濾材３２の目詰
り防止が図られる。

なお、−回の濾過操作が終了すると、濾材３０の緊張が
緩められた後、シリンダ３３によって各トレー３２は第
７図左方に戻され、再びスラリーのフィードＦを待つ。

第７図および第８図はドラムフィルターに本発明を適用
した例を示したもので、ドラム５０はその支持軸５１を
介して、回転駆動モータ５２によって水平軸心周りに回
転するようになっている。

５３は液タンクである。一方、濾材５４の下面にほぼ接
して、ドラム５０の分割された表面室５５内には加熱体
４２が設けられ、これらの熱媒体の供給および戻りは、
従来技術による充分なシール構造を有する２重管および
出入室を介して行なわれるようになっている。すなわち
、供給熱媒体は供給室５６から外管５７を通り、各分割
表面室５５への分枝往管５８を経て各加熱体４２に導か
れ、排出熱媒体は分技戻り管５９を経て、ヘッダ６０に
集められた後、内管６１および排出室６２を通って排出
されるようになっている。

また、各表面室５５における濾液は、排出口６３．６３
から排出管６４を通して機外へ排出されるようになって
いる。

上記各側において、加熱体は熱媒体を通すものであるが
、加熱体自体がたとえば導電性のもので形成し、通電発
熱するようにしてもよい。また、濾材の加熱に当たり、
加熱体による加熱、濾材流通ガスによる加熱、洗浄液に
よる加熱を１種または２種以上組み合わせることは自由
である。この場合、洗浄液による加熱については詳述し
ていないが、ガス加熱による例に鑑みればその態様は直
ちに推定できよう。しかし、その−例を示せば、第５図
のように、戻り洗浄液路に洗浄液加熱器７０を設けるこ
とによって行うことができる。

［実施例］ 次に実施例を説明する。

（実施例１） ペンゾール中に粗カプロラクタム（純度６２％）を溶解
し、４５℃に冷却し、ピッチ３ｏ龍で、２０龍の加熱コ
イルを平行に並べた濾過トレイを使用し、濾過圧力１．
５ｂａｒ、結晶厚み４０Ｂについて下記第１表記載の条
件で比較実験をした。

結果を同表に併記する。

第１表 ＊ベンゼン除去後に得られたラクタムの純度（実施例２
） 合成されたパラジクロルベンゼン７３．０ｗｔ％、オル
トジクロルベンゼン２４％、メタジクロルベンゼン１２
％、残部トリクロルベンゼンの共晶系物質を、冷却結晶
化によりスラリーを得て、これを真空濾過によりケーキ
を得て、本発明法により精製を行った。

条件および結果を第２表に示す。

第２表 （実施例３） ナフタレン９１．５％とチオナフテン７．９％、他の成
分０．６％の固溶体系混合物を３５℃に冷却し、０、５
　ｂａｒで加圧濾過を行った。条件および結果を第３表
に示す。

第３表 以上のように本発明法を用いることによって、明らかに
従来法より精製能力が向上することが判った。

［発明の効果］ 以上の通り、本発明によれば、濾材の目詰りがなく、し
たがって定期的な洗浄なしで、高い濾過能力を長時間持
続でき、安定した運転が可能となる。さらに、得られる
結晶の純度が従来の濾過機の場合と比較して、はるかに
高くなるなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】 第１回は本発明法の説明図、第２図は水平トレーフィル
タの断面図（第３図のｎ−ｍｇ矢視図）、第３図はその
平面図、第４図は転倒式トレーフィルターの断面図、第
５図は水平ベルトフィルターの概要正面図、第６図はそ
こに用いる加熱体の配設態様平面図、第７図はドラムフ
ィルターの断面図、第８図はその加熱体の配設態様平面
図である。 １・・・ベンセル、３・・・濾材、４・・・加熱体、１
０・・・容器、１２・・・モータ、１４・・・トレー　
１５・・・濾材、１８・・・濾液タンク、２１・・・コ
ンプレッサー（真空ポンプ）、２２・・・ガス加熱器、
２４・・・溶融用加熱器、３０・・・濾材、３２・・・
トレー、３３・・・移動用シリング、 ４・・・レール、 ６・・・濾液タンク、 ４０゜ ４１゜ ２・・・加熱体、 ０・・・ドラム。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）結晶成分を含む液を濾材を通すことにより結晶成
   分と母液とを分離するにあたり； 少くとも濾過操作過程で、濾材の温度を、母液の結晶化
   が行なわれる温度以上に保持することを特徴とする濾過
   による結晶の精製法。
2. （２）結晶成分を含む液を濾材を通すことにより結晶成
   分と母液とを分離する装置において；濾材の背面部に濾
   材を加熱する加熱体を設けたことを特徴とする濾過によ
   る結晶の精製装置。
3. （３）濾材上の結晶に対する洗浄液温度を制御して、濾
   材の温度を、母液の結晶化が行なわれる温度以上に保持
   する請求項１の方法。
4. （４）濾材を通す媒体温度を制御して、濾材の温度を、
   母液の結晶化が行なわれる温度以上に保持する請求項１
   記載の方法。