JPH02126903A - 圧力晶析方法 - 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、圧力晶析方法に関し、詳細には、固液分離工
程での液相分排出の速度を制御し、調整する圧力晶析方
法に関する。

（従来の技術） 圧力晶析法は、従来の蒸留法や冷却晶析法では分離困難
な原料系への適用に大きな可能性を有している事、高純
度の製品が得易い事、高収率が得易い事、及び、エネル
ギ消費量が少ない事等から、近年の化学工業のファイン
化に伴って大きな注目を集めている分藤精製技術である
。

かかる圧力晶析法の概要は、例えば、化学工業５０巻（
１９８６年）３３１頁「圧力晶析法と装置の概要」に記
載されている。これを第１図（プロセスフロー及び装置
の概念を示す図）によって説明すると、圧力容器（１）
には、下方に蓋体（下ｍ）（２）が設けられ、ピストン
（５）が油圧ユニット（３）の作動により容器（１）内
にて上下動するように設けられており、このピストン（
５）と下Ｍ（２）とによって圧力容器（１）内に晶析室
（４）が形成される。この晶析室（４）と排液タンク（
６）とは、減圧機構００及び弁０１）を介して配管（９
）により連結されている。又、晶析室（４）と予備晶析
缶（７）とは、原料供給ポンプ（８）、弁０２）を介し
て配管側により連結されている。

尚、上記晶析室（４）の胴部内面には、フィルタ（図示
していない）が配されている。又、上記減圧機構００は
、後述の液相分排出速度を調節するために設けられてお
り、微小口径のオリフィス、即ち減圧ノズルが使用され
る。この口径は、例えば０゜１０〜０．４５ｍｍφであ
り、目標とする液相分排出速度に応して口径の選定が行
われる。口径０．１０φは、制作可能な最小径である。

この装置において、原料は原料タンク側より予備晶析缶
（７）に送給され、ここで冷却されて圧力晶析のための
種結晶を生成する。これは種結晶を含まないままの原料
を圧力晶析にかけると、圧力晶析では過飽和圧が一般的
に数百気圧以上と比較的高い場合が多く、初期結晶生成
の為に高圧力が必要となる恐れがあるためであり、種結
晶を含んだスラリ状態で給液すると、かかる過飽和圧の
心配がないばかりか加圧により核発生を伴わずに結晶の
成長が期待出来る利点がある。

次に、配管０りから弁０２）を介して原料を晶析室（４
）に注入する。晶析室（４）内に原料が充満すると、ピ
ストン先端部に開口を有するオーバーフロー管θωを通
って液流出が始まるので、これを検知して弁０２１．０
ωを閉じてピストン（５）による加圧を開始する。原料
液を加圧すると原料中の特定物質の結晶化が進行して、
晶析室（４）内は高圧下の固液平衡状態となる。このと
き生成する固体は一般に極めて高純度の物質である。尚
、固化の進行に伴って発生する同化潜熱により、晶析室
（４）内の温度は上昇するが、圧力晶析法では一般にこ
の温度上昇防止の為の冷却は行わず、断熱的に加圧する
方法が採用される。昇温後の到達温度即ち固液分離開始
温度は、製品の純度、収率に影響を及ぼすから、これは
原料混合物の比熱、同化潜熱等を考慮して給液温度によ
り調整する。

次に、所定の圧力まで昇圧すると、−ｉ的には直ちに所
定の固液比率（飽和状態）に達するので、この圧力を検
知すると直ちに弁０１）を開き、油圧ユニット（３）か
らピストン（５）に作用する圧力を保持したままピスト
ンの下降を続けると、晶析室（４）内の圧力は一定に保
持された状態で液相が晶析室（４）から排液タンク（６
）に排出される。

尚、上記液相分排出に関し、液相分は晶析室（４）の胴
部内面に配されたフィルタを経由した後、減圧機構００
及び弁（１１）を介して配管（９）により排液タンク（
６）に導かれるものである。又、液相分排出の速度は、
該排出時の圧力や前記減圧機構００）として使用される
減圧ノズルの口径などにより変わるものである。

更にピストン（５）の下降を継続すると晶析室（４）内
の結晶粒群は加圧圧搾され、結晶粒間の残留液体は所謂
「絞り出し作用」を受けて排液タンク（６）に排出され
る。

ピストン（５）の下降が更に続くと、結晶粒群は晶析室
（４）の形状に沿って一個の大きな塊状固体製品へと成
形されていく、この様にして液体を固体から略完全に分
離する段階になると、大気圧下の排液タンク（６）に連
通している晶析室（４）内の液相圧力は次第に低下して
いくため、結晶表面は部分的に融解し、所謂「発汗洗浄
」が行われ、塊状固体製品の精製がなされる。

晶析室（４）から排出される排液の圧力が所定の圧力に
まで低下すると、ピストン（５）の下降を停止し、同ピ
ストンの上昇を開始すると共に高圧容器（１）も上昇さ
せると、固体製品は下蓋（２）上に載置された状態で容
器（１）から取り出される。これを製品取り出し装置（
図示せず）によって取り出し、高圧容器（１）を下降さ
せて下蓋（２）に装着し、以下原料の注入工程に戻り、
同様の工程を繰り返す事になる、尚、原料の注入に先立
ち、前述のオーバーフロー管０９内の残液を、窒素ガス
等の製品に対して不活性なガスでパージし、次工程の注
入時の満液検知の為の準備をしておく。

以上の工程を繰り返すことによって製品を連続的に生産
する。

（発明が解決しようとする課題） 以上に述べたように、従来の圧力晶析方法は、高圧容器
内にて混合物を加圧して固液共存状態と成し、固液分離
し、圧搾して同体状製品を形成させた後、該製品を取り
出すものである。

上記工程の中、固液分離工程は加圧下で液相分をフィル
タ経由で高圧容器外に排出するものである。この工程に
おいて、液相分排出の速度は、製品の収率および収量に
太き（影響する。

即ち、この速度が大きい場合は、固液分離工程に要する
時間が短くなるので、全工程（１サイクル）に要する時
間が短くなり、そのため単位時間当たりの生産量（収Ｎ
）が大きくなる。その反面、フィルタを同相分（結晶）
が通過し易くなり、そのため収率が低下する。

液相分排出の速度が小さい場合は、収量が小さく、収率
が高くなる。結晶がフィルタ部分で捕捉され易くなり、
該結晶の層が更にフィルタとしての作用を発揮するから
である。

そこで、製品の収率および収量から観て、最適と考えら
れる液相分排出の速度が選定され、それに応じて減圧ノ
ズルの口径が選定され、該減圧ノズルが使用される。

ところが、実際に圧力晶析を行うと、製品の収率は高い
が収量が小さくなったりして、双方の調和が必ずしも取
れているとはいえない、そこで、次の圧力晶析は、上記
前回の結果に基づき液相分排出速度を選定し、それに応
じた減圧ノズル口径を選定し、該減圧ノズルを使用して
行われる。この試行錯誤を何回か繰り返し、液相分排出
速度、それに応じた減圧ノズルの口径が最終的に決めら
れることになる。

故に、減圧ノズルの口径が最終的に決められるまでに、
試行錯誤を何回か繰り返す必要があり、その度毎に減圧
ノズルの取り付け、取り外しを行わねばならないという
問題点がある。これは、生産性の観点から数秒の時間短
縮が望まれる圧力晶析方法において、極めて深刻であり
、且つ重大な問題点である。

又、最終的に決められた減圧ノズルの口径に対応する液
相分排出の速度が製品の収率および収量から観て最適で
あるかどうかは、下記理由により不明確であるという問
題点がある。この問題点は、最適な製品の収率および収
量を得難いという問題点に繋がる。

即ち、減圧ノズルの口径が最終的に決められるまでに実
施した圧力晶析は、製品の収量が小さいか、或いは、製
品の収率が小さいものであるので、当然に試行錯誤を何
十回、何百回となく繰り返し得ないからである。又、例
え繰り返しを多数回行ったとしても、最適な液相分排出
の速度は時間の経過に伴い変化する可能性があると考え
られ、１個の減圧ノズルだけでは、かかる経時変化に追
従し得ないからである。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は従来のものがもつ以上のような問題点を解
消し、試行錯誤に伴う減圧ノズルの取り付け・取り外し
を行うことなく、製品の収率および収量から観て最適な
液相分排出速度を明確にし得る圧力晶析方法を提供しよ
うとするものである。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明は次のような構成
の圧力晶析方法としている。即ち、第１請求項の方法は
、特定成分を含む２種以上の成分から成る混合物を高圧
容器に供給し、該容器内にて該混合物を加圧して固液共
存状態と成し、続いて加圧下で液相分を該容器外に排出
して固液分ス■し、次いで圧搾して残留液を絞り出すと
共に該容器外に排出することにより該容器内に特定成分
の固体状製品を形成させた後、該容器より該製品を取り
出す圧力晶析方法において、流体に対する可変抵抗を有
する無段階変速機構により液相分排出速度を制御して前
記液相分の排出を行うことを特徴とする圧力晶析方法で
ある。

又、第２請求項の方法は、前記液相分排出速度を、製品
の収率および収量に基づく液相分排出速度の最適値に調
整する第１請求項に記載の圧力晶析方法である。

（作　用） 本発明に係る圧力晶析方法は、以上説明したように、流
体に対する可変抵抗を有する無段階変速機構により液相
分排出速度を制御して液相分の排出を行うようにしてい
るので、液相分排出速度を一定にし得るし、又、経時変
化させ得るようになる。

一方、製品の収率および収量に及ぼす液相分排出速度の
影響を検討したところ、液相分排出の初期はフィルタ表
面での結晶捕捉層が薄いため、結晶もフィルタを通過し
、排出の進行に伴って結晶捕捉層が厚くなるため、微細
な結晶もフィルタを通過し難くなるという知見を得た。

又、そのため、液相分排出の初期は液相分排出速度を小
さくし、排出の進行に伴って液相分排出速度を大きくす
るのが、製品の収率および収量から見て望ましいという
知見を得た。

上記の如く最適な液相分排出の速度は一定ではなく、経
時変化するものであり、又、本発明に係る圧力晶析方法
は、前記の如く液相分排出速度を経時変化させ得るので
、最適な液相分排出速度に調整し得るようになる。

本発明に係る圧力晶析方法は、例えば下記のようにして
行われる。即ち、先ず第１回目の圧力晶析を行い、製品
の収率および収量を求める。このときの液相分排出速度
は、製品の収率および収量から観て最適と考えられる液
相分排出速度の経時変化に追従させる。

第２回目の圧力晶析は、上記前回の結果に基づき最適と
考えられる液相分排出速度の経時変化を選定し、その経
時変化に実際の液相分排出速度を追従させて行い、製品
の収率および収量を求める。但し、その他の条件は前回
と同様にする。

この試行錯誤を何回か繰り返し、液相分排出速度の経時
変化を最終的に決める。

故に、この試行錯誤の繰り返しに依り、製品の収率およ
び収量から観て最適な液相分排出速度を明確にし得るよ
うになる。或いは、目的に適合した液相分排出速度を求
めることができるようになる。

又、前記の如く無段階変速機構により液相分排出速度を
制御するので、従来法の如き試行錯誤に伴う減圧ノズル
の取り付け・取り外しを行う必要がない。

尚、前記液相分排出速度を、製品の収率および収量に基
づく液相分排出速度の最適偵に調整する事が望ましい、
目的の製品の収率および収量が得られるからである。

（実施例） 災旌■土 実施例１に使用した装置は、一部を除いて第１図と同様
のものである。即ち、第１図の減圧機構００）即ち減圧
ノズルに代えて、流体に対する可変抵抗を有する無段階
変速機構を設けたものである。

この無段階変速機構の主要部を第２図に示す。第２図か
ら判るように、この主要部はノズル本体面と、大側を有
するレンズ状弁座０９）と、円錐形状のビンＱＩＤ即ち
弁棒とから成る。該ピン（ハ）は駆動装置（図示してい
ない）により、図面の上下に動き、穴θＦを開閉する。

即ち、ビンＱＯとレンズ状弁座０９）との間の隙間の大
きさを無段階に変化させ得るものである。上記変速機構
の前後には配管（９）が接続されており、流体は大側の
下から入り、上方に流れる。尚、図中Ｎはレンズ状弁座
０９）の押え材、Ｐはシールパツキン、Ｐｓはパツキン
押工材、Ｌｉ、Ｌ。

は流体を示すものである。

原料の混合物は、ｐ−クレゾール８０％　、残部がｔク
レゾールにして成るクレゾール溶液である。

先ず、上記クレゾール溶液を予備晶析缶（７）で冷却し
、晶析室（４）に注入した後、１５００気圧まで加圧し
、続いて１５００気圧の圧力下にて液相分を該容器外に
排出して固液分離した０次いで、圧搾して残留液を絞り
出し、排出した後、該容器より特定成分の同体状製品を
取り出した。尚、上記固液分離工程での液相分排出速度
は、無段階変速機構により制御し、目標の液相分排出速
度に調整した。第３図に該目標および実績の速度を示す
。第３図において点線は目標速度を示し、実線は実績速
度を示すものである（以下、同様）。この図に示す如く
、液相分排出速度は経時変化を有する。

上記第１回目の圧力晶析の結果、製品（ｐ−クレゾール
）の収率は３５．６χ、収量は１５．３ｇ／■ｉｎであ
った。

第２回目の圧力晶析は、上記前回の結果に基づき最適と
考えられる液相分排出の目標速度を定め、それに実際の
液相分排出速度を追従させて行った。該目標および実績
速度は第３図に示される。

上記排出速度以外の条件は、第１回目の圧力晶析での条
件と同様である。この結果、製品の収率は３６．３χ、
収量は１４．５ｇ／ｒａｉｎであった。

上記の如き圧力晶析を繰り返して行い、第５回目の圧力
晶析において、製品の収率：　３６．３Ｘ　、収量：　
１７．５ｇ／ａ＋ｉｎ　という結果を得た。

この第５回目の圧力晶析を終了する迄に要した時間は、
後記比較例１の場合の１／１０に短縮された。

止較Ｍ上 比較例１に使用した装置は、第１図と同様のものである
。即ち、減圧機構０ωには減圧ノズルを使用し、圧力晶
析の都度、口径の異なるものに交換した。その口径は、
０．１０〜０．４５ｍ＋＊φである。

上記減圧ノズルの交換により、液相分排出速度が圧力晶
析の都度かわる事になる。この液相分排出速度以外の条
件は、実施例１の第１回目の圧力晶析での条件と同様で
ある。

第１回目の圧力晶析における液相分排出速度は、０．３
１　／ｗｉｎにした。製品の収率は３７．５！、収量は
１４．８ｇ／ｍｉｎであった。

第２回目の圧力晶析における液相分排出速度は、０．９
１　／ｗｉｎにした。製品の収率は３４．５χ、収量は
１６．８ｇ／ｗｉｎであった。

上記の如き圧力晶析を２５回繰り返して行ったが、実施
例１の第５回目の場合と同様の製品の収率および収量は
得られず、第２５回目の製品の収率は３６．０χ、収ｌ
は１７．０ｇ／ｗｉｎてあツタ。

又、第２５回目の圧力晶析を終了する迄に要した時間は
、前記実施例１の場合の２０倍であった。

又、第５回目迄に要した時間でみても、前記実施例１の
場合の１０倍であった。これは、減圧ノズルの交換に時
間を要したためである。

（発明の効果） 本発明に係る圧力晶析方法によれば、固液分離工程での
最適な液相分排出速度を求める際に、従来のような試行
錯誤に伴う減圧ノズルの交換を行うことなく、製品の収
率および収量から観て最適な液相分排出速度を明確にし
得るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は圧力晶析方法に係るプロセスフロー及び装置の
概念を示す図、第２図は流体に対する可変抵抗を存する
無段階変速機構の主要部を示す図、第３図は液相分排出
速度の目標および実績を示す図である。 （１）−圧力容器　（２）−下Ｍ　　（３）−油圧ユニ
ット（４）−晶析室　（５）−ピストン　（６）−排液
タンク（７）−予備晶析缶　　（８）−原料供給ポンプ
（９）側−配管　　００）−減圧機構　　０００２１０
６）−弁０４）−［Ｒタンク　　０ω−オーバーフロー
管０７）−ノズル本体　０８）−六　〇！［１−レンズ
状弁座（至）−円錐形状のピン　　Ｎ−弁座ａつの押え
材Ｐ−シールパツキン　　Ｐｓ−パツキン押え材Ｌｉ、
Ｌｏ　−一流体 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所 代　理　人　弁理士　　金丸　章− 第３図 詩 仔　　釦 ＆’ｌ　（５ｅ６） ざ０

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）特定成分を含む２種以上の成分から成る混合物を
   高圧容器に供給し、該容器内にて該混合物を加圧して固
   液共存状態と成し、続いて加圧下で液相分を該容器外に
   排出して固液分離し、次いで圧搾して残留液を絞り出す
   と共に該容器外に排出することにより該容器内に特定成
   分の固体状製品を形成させた後、該容器より該製品を取
   り出す圧力晶析方法において、流体に対する可変抵抗を
   有する無段階変速機構により液相分排出速度を制御して
   前記液相分の排出を行うことを特徴とする圧力晶析方法
   。
2. （２）前記液相分排出速度を、製品の収率および収量に
   基づく液相分排出速度の最適値に調整する第１請求項に
   記載の圧力晶析方法。