JPH0315481B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は不純物を含む結晶性物質を該結晶成分
の融解液と向流に接触させ連続的に結晶の精製を
行なう装置に関するものである。従来、結晶の精
製装置としては種々のものがあるが、結晶成分の
融解液を利用して結晶の精製を行なう装置として
は例えば特公昭47−40621号公報に開示されたも
のがある。この公報に開示された装置は下部に不
純物を含む被精製物質を塔内に供給する手段を有
し、塔上部で結晶を融解させ、その融解液で塔内
を上昇してくる結晶と向流に接触させながら上部
より精製された結晶を取り出す直立形精製装置で
精製塔内には２個又は２個以上の回転軸を設け該
回転軸の表面に翼片を螺旋状に取り付け下部供給
口より供給された結晶をときほぐしながら上昇さ
せる機能を有し又必要に応じて軸、本体壁面等に
結晶の付着を防止する手段として加熱部分を設
け、前記回転翼を互に逆方向に回転させながら被
精製結晶物質を精製するよう構成されている。

このような構成の結晶精製装置により目的結晶
成分の融解液を利用して不純物を含む粗結晶を精
製する時原料粗結晶は塔の下部より供給され、内
部に設けた回転翼により塔頂に向つて揚昇され
る。塔頂に達した結晶は必要量が融解され還流液
となり重力によつて塔内を下降する融解液で洗滌
されながら塔頂に達した結晶は目的とする純度で
取り出される。

本発明者等はこの結晶精製の機能の解析、研究
に努めた結果塔内を揚昇する結晶は下降する高純
度の融解液との連続的な向流接触による結晶表面
の洗滌作用、結晶内部に含有する不純物は精製塔
内の加熱手段による発汗作用、下降する融解液が
下部より上昇する結晶によつて冷却された時に起
る再結晶化の三つが同時に行なわれている事が判
つた。

これらの作用の内融解液による洗滌作用はきは
めて大きいことが判つたが洗滌作用のみでは精製
純度に限界がある。このことは第１図のグラフの
実線で示す通りに明らかである。第１図は粗結晶
を充分多量の純粋液で連続的に洗滌した後得られ
た結晶の不純物含有量と洗滌液量との関係を示す
グラフであり、これから洗滌効果を向上させる為
に洗滌液量を増加させるとその効果は向上するが
一定の不純物含有量以下に到達するとそれ以上に
洗滌効果を望むことは期待できない。しかし前述
の特公昭47−40621号公報記載の精製装置で精製
された結晶の純度は第１図の点線で示した位置の
右端の点ａに相当し、前記洗滌実験で得られた結
晶の純度を上廻つている。このことは洗滌作用以
外に発汗作用及び融解結晶の再結晶作用が加わつ
ている為である。又一定量の共融系の粗結晶を融
点近くまで加温し略１時間保持した後純粋液で洗
滌すると第１図の点線で示した純度に近い純度の
結晶が得られることから発汗作用の効果は大き
い。更に一定量の粗結晶を金網を敷いた容器の金
網の上に入れ半溶融状態に加温し落下液の一部は
抜き取り残りの結晶を再結晶化した場合得られた
結晶の純度は前記と同様きはめて高純度であつ
た。

本発明者等はこの様に洗滌作用、再結晶作用の
機能が共に向上する方法について研究を行なつ
た。

しかし前記特公昭47−40621号公報記載の精製
装置では熱収支の面からその機能の夫以上の向上
は不可能であつた。それは上部に設けられた加熱
温度を上昇させることで前記の三つの作用は向上
されるが本発明のような結晶の冷却手段を有して
いない為に溶融結晶は塔内を落下し上部に移送す
ることが出来ない。

本発明者等はこの難点を解決すべく研究を重ね
た結果塔下部より液の一部を取出し冷却し、循環
させ塔下部より供給し域は塔下部より一部の結晶
を抜き出し冷却循環させること等塔内の熱収支を
適当に維持させることで塔頂部の加熱温度を上昇
させることが可能な本発明に至つた。第１図一点
鎖線示は本発明結果を示すものである。

以下添付図により本発明の装置に関して詳しく
説明する。

第２図は本発明結晶精製装置の精製塔の横断面
図であり、第３図は第２図のＡ−Ａ断面矢視図で
ある。第２図、第３図から明らかなように精製塔
１は横断面が２個の円を一部重ね合せた形状をな
し、内部には回転軸２の表面に翼片３を螺施線状
に取付けた撹拌機を前記各円の中心に設けてな
る。第４図および第５図はそれぞれ本発明の実施
例を示す装置全体に関する縦断面図である。第４
図によつて本発明装置を説明すると、精製塔１は
略中央部分に原料供給口４を設け、塔上部に加熱
手段５、更に塔頂部に精製結晶取出口６、塔下部
に低純度結晶成分取出手段として結晶抜出口７お
よび固液分離板８又冷却結晶供給手段９を設けて
なる。この低純度結晶成分取出手段より低純度結
晶成分を半融解結晶状で取り出しこれを揚昇コン
ベア１０により低純度結晶成分冷却手段に送られ
る。

低純度結晶成分冷却手段は予冷槽（結晶混合
槽）１１、冷却機１２、結晶循環コンベア１３よ
りなり、揚昇コンベア１０で送られた半融解結晶
は予冷槽１１に入る。予冷槽１１には予め冷却さ
れた結晶が入れてあり、半融解結晶はこの既冷却
結晶との混合により冷却され、結晶化され、既冷
却結晶とともに冷却機１２に送られここで所望の
温度まで冷却された後半融解結晶として精製塔よ
り取り出した量に相当する量の冷却された結晶を
冷却結晶供給手段９より精製塔１へ戻され、冷却
結晶の大部分は、結晶循環コンベア１３により予
冷槽１１に送られ、精製塔１より抜き出した半融
解結晶の予備的冷却に用いられる。尚、固液分離
板８より分離した液成分は取出口１７より系外に
廃棄する。

冷却結晶を精製塔に戻す他の態様を第５図によ
り説明するこの場合は第４図の場合と異なり、冷
却結晶として精製塔に戻す結晶成分を精製塔の底
部より液状で抜き出す場合である。即ち、第５図
に於ては精製塔底の固液分離板８より流出する液
状の低純度結晶成分を抜出口１４より取り出し、
一部は取出口１７より廃棄し、他は循環ポンプ１
５により循環配管１６を経て予冷槽１１に送ら
れ、ここで第４図の場合と同様に予め冷却された
結晶と混合されることにより結晶化され更に冷却
機１２により所望の温度に冷却した後精製塔１に
戻される。

本発明の結晶精製装置は上述の如く精製塔上部
に加熱手段、下部に低純度結晶成分の冷却結晶を
塔に戻す手段をもつて構成されることにより、精
製塔内における熱平衡の人為的調節を図ることが
可能となり即ち、精製塔上部での加熱手段による
加熱量を増大させることにより精製結晶成分の融
解液の塔内への還流量の調節を図ることができ高
純度に精製することができる。

本発明装置による結晶の精製は精製塔の上部は
加熱手段５により目的結晶成分の融点温度以上の
所定の温度に維持し精製塔中段に設けた原料供給
口より原料粗結晶を供給し、塔内部に設けた回転
翼を結晶が塔内を上昇する方向に回転させると前
述の特公昭47−40631号公報記載の精製装置に於
けると同様にして原料結晶は精製されながら塔内
を上昇して行き、塔底部に至るほど結晶の純度は
当然低下している。塔底部に於ては、第４図の場
合には、固液分離板になるだけ近い部分より半融
解状の結晶の一部を抜き出し、予冷槽１１および
冷却機１２により所望の温度に冷却された結晶と
し精製塔に再び供給する。この場合に於て低純度
結晶の抜き出し量や低純度結晶の冷却温度は塔上
部に於て高純度精製のために付与する熱量に対応
して決められる。

本発明装置により結晶性成分の精製を行うに当
り重要なことの１つは精製塔底部より抜き出した
低純度結晶成分を冷却結晶化するときに固結させ
ないことである。低純度結晶成分を第５図に示す
装置の場合のように液状で抜き出したときは勿
論、第４図に示す装置の場合のように半融解結晶
状で抜き出したときでも、これを急激に冷却する
と冷却機に付着固結するほか大きな塊状となり精
製塔に戻すのに不適当な状態となる。

液状もしくは半融解状結晶で塔より抜き出した
低純度結晶成分を精製塔に再供給するのに適した
状態の冷却結晶とするためには、第４図および第
５図に示すように液状もしくは半融解状結晶であ
る低純度結晶成分を冷却された結晶と混合して結
晶化させて後、冷却機１２により所望の温度に冷
却するのが好ましい。この場合に於て予冷槽（結
晶混合槽）内に設けられる撹拌機の翼は結晶混合
時の抵抗を少なくする形状の細長い丸棒の回転軸
をもつことが好ましく、又この撹拌翼は結晶を混
合しながら上部より下部の吐出口に向けて移動さ
せる機能をもたしめるよう、回転軸に螺施状に取
り付け設ける更に回転軸の先端部は結晶混合槽底
部の吐出管部に及び、吐出管内部に在る部分には
スクリユー翼を設けて若干の結晶破砕機能をもた
せるのがよい。

また冷却機は内部に通水可能な構造の冷却スク
リユーとし之により予冷槽（結晶混合槽）より送
入された結晶が冷却機出口に送られながら所望温
度に冷却されるようにするのが望ましい。

上述したように構成される冷却手段を用いて精
製塔内の低純度結晶成分を精製塔外で結晶化冷却
することにより精製塔に供給するのに適した結晶
即ちその大きさが３〜６mmの冷却された結晶とな
し得る。

本発明によれば精製塔下部より目的精製純度に
合わせて冷却結晶を循環させることにより精製塔
内の熱支収を適当に維持することが出来る為洗滌
作用、発汗作用、再結晶作用を共に増加させるこ
とが可能である。従つて原料粗結晶中に存在する
不純物が目的精製成分と共融系を形成する成分で
ある時は勿論精製が困難な固液系を形成する成分
である場合にも極めて高純度に精製することがで
きる。

又本発明による結晶精製ではその物質の沸点よ
り極めて低い融点で物質の分離が行なわれる為製
品を熱的に破壊させることが少なく処理すること
ができる長所を有する。更に本発明による結晶精
製に当り高熱源、低熱源としては目的結晶成分の
融点が100℃以下の例えばナフタリンのような場
合は高熱源は低圧の廃蒸気又はドレーン、低熱源
は海水等の低価格の熱源が利用できる利点を有す
る。

実施例 ナフタリンと固溶系を形成するチアナフテンを
10重量％を含む粗ナフタリンの精製を次に述べる
装置により行なつた。

用いた装置は内径83mmの円を２個重ね合わせた
中心距離54mmの第２図に示す横断面を有し、第２
図、第３図に示す回転翼を有する高さ約１ｍのス
テンレス精製製塔に付帯して結晶混合槽、結晶冷
却機を有する第４図に示す如き装置である。

この装置で原料供給口より純度99％の粗ナフタ
リンを５Kg／Hγ供給し、上部の温度を略81℃と
し下部で結晶を冷却循環させながら純度99.98％
の高純度の粗ナフタリン略4.9Kg／Hγ得た。

この結果によれば第１図のグラフは本発明装置
を用いれば精製純度は一点鎖線の如くなるものと
考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は粗結晶を洗浄したときの洗浄液量と純
度の関係を説明するグラフ。第２図は本発明によ
る実施例装置の精製塔の横断面図。第３図は第２
図のＡ−Ａ断面図。第４図、第５図はそれぞれ本
発明による実施例装置の縦断面図である。 １…精製塔、４…原料供給手段、７…低純度結
晶抜出口、８…固液分離板、９…冷却結晶供給手
段、１１…予冷槽（結晶混合槽）、１２…冷却機、
１３…結晶循環コンベア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 横断面が２個の円を一部重ね合せた形状であ
   り、内部に回転軸の表面に翼片を螺施線状に取付
   けた撹拌機を前記各円の中心部に有する塔で、該
   塔の略中央部分には原料供給手段、上部には加熱
   手段および製品取出口、又下部には冷却結晶供給
   手段および低純度結晶成分取出手段を有する筒状
   垂直塔を結晶精製塔とし、この取出された低純度
   結晶成分を結晶化冷却する手段、該低純度結晶を
   結晶精製塔に供給する手段および低純度結晶成分
   の一部を系外へ抜出す手段を設けてなることを特
   徴とする結晶精製装置。 ２ 低純度結晶成分取出手段が結晶精製塔底部の
   固液分離板の通過液として低純度結晶成分を取出
   すことよりなる特許請求の範囲第１項記載の結晶
   精製装置。 ３ 低純度結晶成分取出手段が、結晶精製塔底部
   の固液分離板の上側より結晶として取出すことよ
   りなる特許請求の範囲第１項記載の結晶精製装
   置。 ４ 精製塔より取出した低純度結晶成分を結晶化
   冷却する手段が結晶成分の予め冷却された結晶と
   混合して低純度結晶成分を結晶化する結晶混合槽
   および、所望温度に連続的に冷却する冷却機より
   なる特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか
   に記載された結晶精製装置。 ５ 結晶混合槽が、回転軸に丸棒状翼を螺旋状に
   有し、かつ、該槽底部吐出管部にはスクリユー翼
   を有する撹拌機を内部に設けてなる特許請求の範
   囲第４項記載の結晶精製装置。