JPH0268101A - 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、得られる固
体状製品の純度を高くするため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（１１
には、下方に蓋体（下！り（２３が設けられ、ピストン
（５）が油圧ユニット（３）の作動ニより容器（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（１１）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０乃を介し
て配管０３）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＋１４１より予備
晶析缶（力に送給され、ここで冷却されて圧力晶折のた
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（、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
圧の心配がないぽ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ｃつを通
って液流出が始まるので、これを検知して弁Ｑ２１，０
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。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、固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、−船釣には直ちに所
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。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（５）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晶析し、引き続き加圧下で液相
分を排出して固液分離し、更に該容器内の結晶粒群を圧
搾することにより、該容器内に特定成分の固体状製品を
形成させた後、該製品を取り出すものである。

ここで、上記圧搾の工程は、結晶粒群を加圧し、結晶粒
間の残留液体を排出して塊状固体に成形する工程と、該
成形後における液相圧力の低下に伴う塊状固体表面の部
分的融解（発汗洗浄）を利用して、該融解および融解液
の排出を行い、塊状固体を精製する工程とを含むもので
ある。

上記圧搾の目的は、取り出し易い固体状製品に成形する
事だけでなく、特定成分以外の成分を含む残留液体を出
来るだけ多く排出して固体状製品の高純度化を図る事で
ある。

従って、前記の如く圧搾を行うと、結晶粒間の残留液体
の排出により比較的高純度の塊状固体になり、又、発汗
洗浄により更に高純度の固体状製品になる。

ところで、残留液体を排出して塊状固体を成形した後に
おける残留液体の状態に関し、そのモデル図を第２図に
示す、又、発汗洗浄後の状態に関し、そのモデル図を第
３図に示す。第２図に示すように、残留液体排出の操作
を行っても、結晶の圧搾過程で、内部に閉じ込められた
液体（図中、黒塗り部分）が残留している。又、結晶表
面の不純物（図中、斜線部分）もＦ！留している。

発汗洗浄後は、第３図に示すように、減圧により、結晶
表面の不純物や内部に閉じ込められた液体に接する結晶
の一部が優先的に融解し、体積の膨張並びに液体の絶対
量の増加により流出する。

その結果、閉じ込められた液体の不純物濃度が低下し、
塊状固体の純度が向上する。

しかしながら、上記発汗洗浄は、固体状製品の残留母液
の絶対量ならびに母液に作用する温度、圧力に対応して
高純度化させる作用ををするものであり、製品内部程母
液が残留し易く、又圧力も残留し易い。そのため固体状
製品の全体が高純度化されないという問題点がある。即
ち、従来の圧力晶析方法は、製品の高純度化に限界があ
る。これは、製品の高純度化が非常に要求される圧力晶
析方法において極めて重大な問題点である。

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、固体状製品内部まで高純度化し得、従来の圧力晶
析方法に比較して固体状製品純度を高くし得る圧力晶析
方法を提供しようとするものである。

（諜ツ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、本発明は、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晶析し、引き続き
加圧下で液相分を該容器外に排出して固液分離し、更に
該容器内の結晶粒群を圧搾することにより、該容器内に
特定成分の固体状製品を形成させ、該容器より該製品を
取り出す圧力晶析方法において、前記圧搾時に容器内結
晶粒群への衝撃波エネルギの付与を行うことを特徴とす
る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、圧
搾時に容器内結晶粒群への衝撃波エネルギの付与を行う
ようにしている。ここで、この衝撃波エネルギは、例え
ば超音波エネルギ等であり、これが物体に付与された場
合、物体を発熱（全体発熱）させる作用がある。又、構
造的不均一部分が在ると、該不均一部分の境界面で摩擦
熱を発生させるという作用があり、この摩擦熱は均一発
熱より大きい。

このような作用を有する衝撃波エネルギが、圧搾時に容
器内結晶粒群へ付与されると、結晶粒群あるいは塊状同
体を全体発熱させると共に、固液の境界面に摩擦熱を発
生させる。故に、このとき、付与される衝撃波エネルギ
によっては、固液界面近傍の固体のみを溶解させ得る。

又、結晶の境界面を優先的に溶解させ得る。このような
溶解は、塊状固体の内部まで衝撃波エネルギを付与し得
るので、塊状固体の内部にも生じさせ得る。

このような溶解が起こると、塊状固体の外まで連通した
大きな液流路ができる。衝撃波エネルギの付与は、圧搾
時であるので、塊状固体中の液体は加圧されている。故
に、結晶粒間の液体が塊状固体の外に排出され易くなる
。

さらに構造的不均一部分を減少させることにより、母液
の残留量そのものも低減できる。又、熱の発生は温度上
昇に基づく発汗洗浄効果をも導き出すものである。

従って、固体状製品内部まで効率良く高純度化し得、従
来の圧力晶析方法に比較して固体状製品純度を高くし得
るようになる。

尚、付与する街ＩＩ波エネルギの種類およびその条件（
強さ、付与時間等）は、圧力晶析しようとする混合物の
種類、晶析圧力および固液分離圧力等に応じて選定すれ
ばよい。

又、衝撃波エネルギの付与は、圧搾工程の開始時点から
終了時点までの全期間に渡って行ってもよいし、場合に
よっては圧搾工程の一部の期間だけ行ってもよい０例え
ば、塊状固体成形工程後における液相圧力の低下に伴う
発汗洗浄時にのみ、その発汗洗浄と共に行ってもよい、
また、衝撃波エネルギの付与は、連続して行ってもよい
し、断続して行ってもよい。

（実施例） 本発明に係る実施例を説明する。尚、実施例に使用した
装置は、第１図で示したものに超音波エネルギ付与手段
（図示していない）を付加したものである。その他は、
前記第１図で説明したものと同様である。

１隻Ｎ上 先ず、クレゾール混合物（ｐ−クレゾール８０χ、残部
が一クレゾール）を、予備晶析缶（７）で１５’Ｃに冷
却してスラリ状態とし、配管０りから弁０２１を介して
晶析室（４）に注入した。

次に、晶析室（４）内のスラリ状態のクレゾール混合物
を１２００気圧まで加圧して晶析し、引き続き弁（１１
）を開き、１２００気圧を保持しつつ液相分を該容器外
に排出して固液分離した。

その排出後、晶析室（４）内の結晶粒群への超音波エネ
ルギの付与を行いながら、容器内の結晶粒群の圧搾を行
った。ここで、超音波エネルギの付与は、圧搾工程の間
、連続して行った。

二の超音波の周波数は、５００ＫＨｚ、出力電力密度は
５　Ｗ／ｃｍ”とし、上方の晶析室（４）内の結晶粒群
に向けて超音波を発進した。超音波エネルギ付与時間は
、５秒間にした。この超音波エネルギ付与操作は、高度
の技術を要することなく行うことができ、極めて簡単な
ものであった。

圧搾後、晶析室（４）の圧力を大気圧迄減圧し、高圧容
器（１）を解放して固体製品を取り出した。

その結果、純度９９．５５Ｘのｐ−クレゾールが得られ
た。製品収率は３２．２χであった。この純度の値は、
従来法による場合の純度９９．３０χに比較して高い、
この両者の差は数字的には小さいが、工業的には極めて
大きな意義を有するものである。尚、上記従来法とは、
圧搾時における超音波エネルギの付与を行わない方法で
あり、その他の操作条件を前記実施例１と同様にした方
法である。

皇族１１ 実施例２は、晶析圧力および液相分排出時の圧力（固液
分離圧力）を１５００気圧にした。その他の運転操作条
件は実施例１の場合と同様である。

その結果、純度９９．６５χのｐ−クレゾールが得られ
た。製品収率は３５．２χであった。この純度の値は、
従来法による場合の純度９９．５０χに比較して高いも
のである。

１隻皿ｌ 実施例３は、晶析圧力および液相分排出時の圧力（固液
分離圧力）を１８００気圧にした。その他の運転操作条
件は実施例１の場合と同様である。

その結果、純度９９．８０χのｐ−クレゾールが得られ
た。製品収率は３７．２χであった。この純度の値は、
従来法による場合の純度９９．６０χに比較して高いも
のである。

災隻斑土 付与する超音波エネルギの条件を除いて、実施例１と同
様の操作を行って、圧力晶析を実権した。

超音波の周波数は、６００ＫＨｚ、出力電力密度は６Ｗ
八ｍｌとした。超音波エネルギ付与時間は実施例１と同
様の５秒間にした。

その結果、純度９９．６５χのρ−クレゾールが得られ
た。製品収率は３５．１χであった。この純度の値は、
従来法による場合の純度９９．３０１に比較して高いも
のである。尚、実施例１の場合より、純度が高（なった
のは、付与した超音波エネルギが大きく、その分発汗洗
浄の効果が発揮されたためである（発明の効果） 本発明に係る圧力晶析方法によれば、固体状製品内部ま
で高純度化し得、そのため従来の圧力晶析方法に比較し
て固体状製品純度を高くし得るようになる

【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図は残留液体を排出して塊状固体を
成形した後における残留液体の状態に関するモデル図、
第３図は発汗洗浄後の状態に関するモデル図である。 （１）−−−一圧力容器　　　（２）−−−一下蓋（３
）−−−一油圧ユニット　（４）−−−一晶析室（５）
−−−−ピストン　　　（６）−−−一排液タンク（７
）−−−一子備晶析缶　　（８）−−−一原料供給ポン
プ＜９）　（１３） 一一一配管 ａｒｆ）− 一減圧機構 （Ｉｌｌ　（Ｊ’ｌ）　０６） −り［ ０４）−−−一原料タンク ０９−オーバーフロー管

Claims (1)

【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晶
   析し、引き続き加圧下で液相分を該容器外に排出して固
   液分離し、更に該容器内の結晶粒群を圧搾することによ
   り、該容器内に特定成分の固体状製品を形成させ、該容
   器より該製品を取り出す圧力晶析方法において、前記圧
   搾時に容器内結晶粒群への衝撃波エネルギの付与を行う
   ことを特徴とする圧力晶析方法。