JPH026801A - 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、特に結晶成
長速度の小さい物質系の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
な原料系への通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離精製技術である
。

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！り（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）と下蓋（２）とによって圧力容ｉ？ｆ）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Ｇ■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。

この装置において、原料は原料タンク０滲より予備晶析
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０２１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θつを通
って液流出が始まるので、これを検知して弁０２）、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固化潜熱により、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。

次に、所定の圧力まで昇圧すると、−船釣には直ちに晶
析が完了し、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（１１）を開き、固液
分離を開始する。そして、弁（１１）開の状態で、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。

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（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Ｑ５１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４！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） ところが、従来の圧力晶析方法は、所期の製品収率に比
較し、実際得られる製品収率が低い場合がある。この収
率の改善を図るべく、種々検討したところ、この収率低
下は結晶成長速度の小さい物質系において特に顕著であ
ることが判った。そして、結晶成長速度が小さい程、収
率低下が大きい事が確認された。このように従来の圧力
晶析方法は、結晶成長速度の小さい物質系において製品
収率が低いという問題点がある。

本発明は、この様を事情に着目してなされたものであっ
て、その目的は結晶成長速度の小さい物質系（原料）を
圧力晶析するに当たり、その製品収率の改善を図り得る
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） 上記課題を達成するために、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、
高圧容器内に液状又はスラリ状原料を供給し、該容器内
にて該原料を所定圧まで加圧して晶析した後、加圧下で
液相分を該容器外に排出して固液分離し、晶析物質を得
る圧力晶析方法において、前記所定圧に到達した後該圧
力に保持し、該圧力保持状態で結晶生成量が所定量に達
したことを検知してから、前記固液分離を開始すること
を特徴とする圧力晶析方法である。第２請求項の方法は
、高圧容器内温度が予め設定された値に到達した事を検
知する事により、前記結晶生成量の所定量到達の検知を
行う第１請求項に記載の圧力晶析方法である。第３請求
項の方法は、高圧容器内への供給原料の温度と加圧後の
高圧容器内温度との差を検出して昇温■を求め、該昇温
量が予め設定された値に到達した事を検知する事により
、前記結晶生成量の所定量到達の検知を行う第１請求項
に記載の圧力晶析方法である。第４請求項の方法は、加
圧用ピストンを有する高圧容器を用い、加圧後のピスト
ンの変移を検出し、該変移が予め設定された値に到達し
た事を検知する事により、前記結晶生成量の所定量到達
の検知を行う第１請求項に記載の圧力晶析方法である。

第５請求項の方法は、前記所定圧に到達した後のピスト
ンの変移が予め設定された値に到達した事を検知する事
により、前記結晶生成量の所定量到達の検知を行う第４
請求項に記載の圧力晶析方法である。また、第６請求項
の方法は、前記所定圧に到達した後、予め設定された一
定時間該圧力に保持し、次いで前記固液分離を開始する
ことを特徴とする請求 方法である。

（作用および実施例） 結晶成長速度の小さい物質系において製品収率が低い原
因に関して検討した結果に基づき、以下説明する。

第２図に、加圧後における時間（横軸：Ｌ）と高圧容器
内圧力及び温度（縦軸：Ｐ，？）との関係を示す。この
例は、所定圧力ｒｅに達するまで加圧した後、該圧力Ｐ
ｅに保持し続けたときのものである。

図中Ｐは圧力、Ｔａは結晶成長速度の大きい物質系Ａの
場合の温度、Ｔｂは結晶成長速度の小さい物質系Ｂの場
合の温度を示している。

この図から判る様に、圧力Ｐが１，秒後に所定圧力Ｐｅ
に達すると、物質系Ａの場合はほぼ同時に昇温が終了し
、温度Ｔａが最高温度Ｔｅに達している。

ところが、物質系Ｂの場合は、所定圧力Ｐｅに達しても
昇温のｉ８渡朋にあり、ｔ２秒後に最高温度Ｔｅに達す
る。

この昇温は、晶析の進行に伴って発生する固化潜熱によ
るものである。故に、物質系Ｂの場合は、所定圧力Ｐｅ
に達しても、未だ晶析が進行中である。従って、所定圧
力Ｐｅ到達後、すぐに固液分離を開始すると晶析が未完
了の状態で固液分離されてしまうため製品収率が低くな
る。これが、従来の圧力晶析方法において結晶成長速度
の小さい物質系の場合に製品収率が低くなる原因である
。

即ち、従来の方法は、所定圧に到達すると直ちに弁（１
１）を開き、液相分を該容器外に排出して固液分離を開
始するものである。故に、結晶成長速度の大きい物質系
の場合は、所定圧に達すると直ちに晶析が完了するので
、所定圧到達後すぐに固液分離が開始されても所期の製
品収率が得られる。

しかし、結晶成長速度の小さい′＋！ｆＪｉ系の場合は
所定圧に達しても未だ晶析が完了していないので、晶析
未完了の状態で固液分離されてしまう。そのために製品
収率が低いものとなるのである。

この製品収率を改善するには、所定圧力Ｐｅに保持した
状態で結晶生成量が所定量に達してから固液分離を開始
するようにすればよい。このとき最高温度Ｔｅに達する
１２秒後に、固液分離を開始すると、最高の製品収率が
得られる。

そこで、本発明に係る圧力晶析方法は、前に説明したよ
うに、高圧容器内にて原料を所定圧に到達した後該圧力
に保持し、該圧力保持状態で結晶生成量が所定量に達し
たことを検知してから、前記固液分離を開始するように
している。このようにすると、結晶成長速度の小さい物
質系の場合でも、製品収率を高いものにし得るのである
。

上記結晶生成量が所定量に到達した事（以降、所定量到
達という）を検知する具体的方法に関して、以下に述べ
る。

前記の如く、昇温は晶析の進行に伴って発生する固化潜
熱によるものであるので、温度と結晶生成量とは密接な
関係がある。従って、予めこの関係を求め、それに基づ
き所定の結晶生成量に対応する温度を設定しておき、該
設定値に到達した事を検知すれば、所定量到達を検知で
きる。

ところで、温度と結晶生成量との関係は、晶析開始温度
、即ち・原料供給温度によって異なる。この温度は、種
々の要因により、時として１°Ｃ程度の変動はあり得る
と考えるべきである。従って、高圧容器内への供給原料
の温度と加圧後の高圧容器内温度との差を検出して昇温
量を求め、該昇温量が予め設定された値に到達した事を
検知する事により、所定量到達の検知を行う方がより望
ましい。尚、この昇温量は、第２図ではΔＴで示される
ものである。

また、前記の如く、最高の製品収率を得るためには、最
高温度Ｔｅに達してから固液分離を開始すればよいが、
最高温度Ｔｅに達する迄に長時間を要する様な場合には
、！サイクル（原料供給から製品取り出しまで）に要す
る時間が長くなり、単位時間当たりの生産量が低下する
。従って、この様な場合は、製品収率と生産量とのバラ
ンスを考慮し、ある程度の温度或いは昇温量に達した時
点、例えば時間１，１秒後の時点で固液分離を開始する
のが好ましい。

第３図に、加圧後における時間（横軸：ｔ）と高圧容器
内圧力及びピストンの変移（縦軸：Ｐ、Ｌ）との関係を
示す。図中Ｐは圧力、Ｌａは結晶成長速度の大きい物質
系への場合のピストン変移、Ｌｂは結晶成長速度の小さ
い物質系Ｂの場合のピストン変移を示している。

この図から判る様に、圧力Ｐが１１秒後に所定圧力Ｐｅ
に達すると、物質系Ａの場合のピストン変移Ｌａはほぼ
同時に一定値Ｌｅ（最高値）に到達する。

ところが、物質系Ｂの場合は、所定圧力Ｐｅに達しても
ピストン変移の過渡期にあり、１２秒後に一定値Ｌｅに
達する。

このピストン変移は、晶析に伴う体積減少によるもので
ある。故に、物質系Ｂの場合は、所定圧力Ｐｅに達して
も、未だ晶析が進行中である。

上記のようにピストン変移と結晶生成量とは密接な関係
がある。従って、予めこの関係を求め、それに基づき所
定の結晶生成層に対応するピストン変移を設定しておき
、該設定値に到達した事を検知すれば、所定量到達を検
知できる。

ところで、ピストン変移と結晶生成量との関係は、晶析
開始時点のピストン位置によって異なる。このピストン
位置は、種々の要因により異なり、多少の変動はあり得
ると考えるべきである。従って、所定圧に到達した後の
ピストンの変移が予め設定された値に到達した事を検知
する事により、所定量到達の検知を行う方が望ましい。

尚、この変移は、第３図ではΔして示すものである。

また、最高の製品収率を得るためには、ピストン変移が
一定値Ｌｅ、或いはＬｅに相当するΔＬに到達してから
固液分離を開始すればよいが、これらの値に達する迄に
長時間を要する様な場合には、単位時間当たりの生産量
が低下する。従って、この様な場合は、製品収率と生産
量とのバランスを考慮し、ある程度のピストン変移に達
した時点、例えば変位Ｌｆに到達した時点で固液分離を
開始するのが好ましい。

また、第２図、第３図から明らかなように、第２図及び
第３図の共通座標軸である時間（Ｄを管理し、時間が＋
２又はり、に達した事を検出して固液分離を開始するこ
とも可能である。

（発明の効果） 本発明に係る圧力晶析方法によれば、結晶成長速度の小
さい物質系（原料）を圧力晶析する際、製品収率が改善
され、所期の高い製品収率が得られるようになる。

【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
の概念を示す閏、第２図は、加圧後における時間（横軸
；ｔ）と高圧容器内圧力及び温度（縦軸：Ｐ、Ｔ）との
関係を示す図、第３図は、加圧後における時間（横軸：
ｔ）と高圧容器内圧力及びピストンの変移（紺軸：Ｐ、
Ｌ）との関係を示す図である。 （１）−一〜−圧力容器　　　（２）−−−一下蓋（３
）−−−一油圧ユニット　（４Ｌ−一一晶析室（５）−
−−−ピストン　　　（６）−−−一排液タンク（７）
−−−一子備晶折缶　　（８）−−−一原料供給ポンプ
（９）０り一一一一配管　　　　ＧＯ）−−−一濾圧機
構（Ｉｌｌ（１２）（１６） 原料タンク （＋５）−、オーバーフロー管 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所 代　理　人　　弁理士　全光　章−

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧容器内に液状又はスラリ状原料を供給し、該
   容器内にて該原料を所定圧まで加圧して晶析した後、加
   圧下で液相分を該容器外に排出して固液分離し、晶析物
   質を得る圧力晶析方法において、前記所定圧に到達した
   後該圧力に保持し、該圧力保持状態で結晶生成量が所定
   量に達したことを検知してから、前記固液分離を開始す
   ることを特徴とする圧力晶析方法。
2. （２）高圧容器内温度が予め設定された値に到達した事
   を検知する事により、前記結晶生成量の所定量到達の検
   知を行う第１請求項に記載の圧力晶析方法。
3. （３）高圧容器内への供給原料の温度と加圧後の高圧容
   器内温度との差を検出して昇温量を求め、該昇温量が予
   め設定された値に到達した事を検知する事により、前記
   結晶生成量の所定量到達の検知を行う第１請求項に記載
   の圧力晶析方法。
4. （４）加圧用ピストンを有する高圧容器を用い、加圧後
   のピストンの変移を検出し、該変移が予め設定された値
   に到達した事を検知する事により、前記結晶生成量の所
   定量到達の検知を行う第１請求項に記載の圧力晶析方法
   。
5. （５）前記所定圧に到達した後のピストンの変移が予め
   設定された値に到達した事を検知する事により、前記結
   晶生成量の所定量到達の検知を行う第４請求項に記載の
   圧力晶析方法。
6. （６）前記所定圧に到達した後、予め設定された一定時
   間該圧力に保持し、次いで前記固液分離を開始すること
   を特徴とする第１請求項又は第３請求項に記載の圧力晶
   析方法。