JPH0380901A

JPH0380901A - 結晶精製方法およびその装置

Info

Publication number: JPH0380901A
Application number: JP21904289A
Authority: JP
Inventors: Minoru Morita; 稔守田; Kazuto Nakamaru; 中丸　和登; Keizo Takegami; 敬三竹上
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 1989-08-25
Filing date: 1989-08-25
Publication date: 1991-04-05
Anticipated expiration: 2011-08-28
Also published as: JP2528364B2

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、共晶系有機物などの結晶精製方法およびその
装置に関する。

〔従来の技術〕

共晶系有機物の母液から一成分の結晶を溶融精製するこ
とが要求されることがある。たとえば、ナフタリン、バ
ラキシレン、バラジクロルベンゼン（ＰＤＣＢ）などの
溶融精製である。

この種の溶融精製方法としては、特公昭４１５７３３号
および５４−３４７０５号公報記載のものが知られてい
る。かかる各先行例において、精製塔の下部に電気ヒー
タからなる加熱溶融部を有するが、母液およびその中に
含まれる結晶は自然重力沈降により下方に移動するよう
になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前記従来例では、母液およびその中に含まれる
結晶は自然重力沈降により下方に移動するようになって
いるので、単位時間当たりの生産性がきわめて悪い。

また、第５図のように、生成した結晶が、精製塔ｌ内の
下方に高さ方向に設けた加熱管９群の根元まで沈降せず
、その加熱管９群頂部レベル間を繋ぐようなブリッジ現
象を生じ（ブリッジの下面を符号Ｂ、ｒで示した）、そ
の下方に結晶が移行しない空隙またはデッドスペースＤ
ができ、結晶の精製が殆ど行われないまま、取出口３か
ら取り出されることが多い。しかるに、このような、ブ
リッジ現象が生じた場合、その付着結晶の掻き取りを行
わなければならないので、多大なメンテナンス性を要す
るとともに、結晶の精製効果が低下する。

さらに、結晶ベッドＢ内部においても、結晶の円滑な１
下方への移動がなされないため、第５図に示すように、
結晶の塊Ｃが生じ易く、この塊Ｃの下方に、結晶の下降
がこの塊Ｃに遮られて生じる空間ｄができ、ある時にお
いて塊Ｃが突然落下し、この落下の際に、空間ｄの空気
が突然上昇し、結晶の下降流および還流流を乱し、精製
効果を低下させることもある。

そこで、本発明の主たる目的は、精製に当たっての生産
性が著しく高まるとともに、メンテナンス性に優れ、か
つ精製効果が高い結晶の精製方法およびその装置を提供
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法は、容器内の一端部
に結晶の加熱溶融部とこの加熱溶融部により溶融された
溶融液の取出口とを有し、他端部側に結晶スラリーの供
給口と精製に供した還流液と母液の排出口と、容器内部
において結晶を前記他端部側から一端部側に強制的に移
動させる移動手段とを備え、前記結晶スラリーの供給口
および還流液と母液の排出口は前記移動手段より他端部
側に形成された精製装置を用い、前記供給口から供給した結晶スラリー中の結晶を前記移
動手段により強制的に移動させながら一端部の加熱溶融
部に導き、この加熱溶融部表面またはその近傍において
結晶の溶融を行うとともに、溶融液の一部を製品として
取出口から取り出す一方で、溶融液の一部を還流液とし
て一端部から他端部に向かって移動させ、この移動過程
において一端部に向かって移動する結晶と向流的に接触
させ、結晶と母液を前記排出口から取り出すことを特徴
とするものである。

また、本発明装置は、容器内の一端部に結晶の加熱溶融
部とこの加熱溶融部により溶融された溶融液の取出口と
を有し、他端部側に結晶スラリーの供給口と精製に供し
た還流液と母液の排出口と、容器内部において結晶を前
記他端部側から一端部側に強制的に移動させる移動手段
とを備え、前記結晶スラリーの供給口および還流液と母
液の排出口は前記移動手段より他端部側に形成されたこ
とを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明では、特に結晶を強制的に加熱溶融部に向かって
移動させる移動手段を設けて、結晶の移動を促進させる
ので、従来の自然重力沈降の場合に比較して、単位時間
当たりの生産性は、たとえば後記実施例のように６〜８
倍にも高まる。

また、結晶の強制的移動に伴って、結晶の自然沈降の場
合と比較して結晶の移動速度が速まり、精製塔内面や前
述の加熱管群への結晶の付着やブリッジ化を防止でき、
もって長時間の連続運転が可能となる。さらに、生成ベ
ッドの内部においても結晶のブロック化や偏在を防止し
て均一な結晶ベッドを生成させることができ、結晶の移
動および還流液の移動の乱れを防止でき、この面からも
精製効果を高めることができる。

〔発明の具体的構成〕

以下本発明を図面に示す具体例に沿って詳説する。

なお、本発明に係る精製塔は、縦型の他、横形でもよい
が、以下主に縦型の例に沿って説明する。

第１図は本発明装置例を示したもので、１は縦型容器と
しての円筒形精製塔で、その下部に結晶の加熱溶融部２
とこの加熱溶融部２により溶融された溶融液Ｍ１の取出
口３とを有する。

また、精製塔１の上部には、結晶スラリーの供給口４と
、精製に供した母液Ｍ２の排出口５と、内部において結
晶スラリー中の結晶を下方に強制的に流下させる移動手
段６、この例では流下手段とを備えている。

また、精製塔Ｉの下部には、上部管板７および下部管板
８が上下に間隔をおいて塔内を仕切っており、上部管板
７から多数の有底加熱管９．９・・・が突設されている
。これに対して、下部管板８から上下開放の供給管１０
．１０・・・が突設され、前記加熱管９内に間隔を置い
て挿入されている。さらに、下部管板８と塔工の底板Ｉ
Ｂとの間に連通して熱媒体Ｈ０たとえば温水の供給口１
１が形成されている。また、下部管板８と上部管板７と
の間に連通して使用済熱媒体Ｈ３の排出口１２が形成さ
れている。一方、加熱管９の高さ方向中間には、スクリ
ーン１３が支持部材１４を介して設けられており、この
スクリーン１３と上部管板Ｔとの間に、前記の取出口３
が連通している。スクリーン１３のメツシュは、対象の
結晶を全くまたはほとんど透過させない大きさとされる
。

他方、精製塔１の上部の排出口５の手前にもスクリーン
１５が配設され、このメツシュも同様に対象の結晶を全
くまたはほとんど透過させない大きさとされている。

さらに、精製塔１の上板ＩＡを貫通してスクリューコン
ベア６が設けられており、その軸はシールボックス１６
によりシールされている。このスクリューコンベア６は
モータ１７の出力を減速機１８を介して回転せられる。

一方、上板ＩＡにはブラケットＩ９が固定され、このブ
ラケット１９に上下動用往復動シリンダー２０および案
内軸２１が縦向きに固定されている。

２２は可動板で、前記シリンダー２０のロッド先端が固
定されている。また、モータ１７、減速機１８およびス
クリューコンベア６の軸を保持している。さらに、案内
軸２１が貫通され、これをガイドする案内筒２３を保持
している。

このように構成された精製装置においては、供給口４か
ら結晶を含む結晶スラリーＭ０が供給される。この供給
された結晶スラリー中の結晶は、主にスクリューコンベ
ア６の回転により下方に強制的に移動される。そめ結果
、スクリューコンベア６の下端より下方に結晶ベッドＢ
が生成される。

この結晶ベッドＢにおける下部の結晶は、加熱管９の近
傍または表面に接触して溶融する。この溶融時において
、結晶内部の不純物が溶出される。

また、細かい結晶が大きい結晶の周囲に吸着され、再結
晶化が生じるとともに、純度の高い溶融液中で再結晶化
が生じる。このようにして純化が進行する。

結晶の溶融に伴う溶融液は、その一部が製品として取出
口３から系外に取り出される。取り出された溶融液は、
その後の結晶化手段により結晶化されるか、そのまま製
品とされる。

また、溶融液の他の一部は、還流液として上昇する。こ
の上昇過程で、降下する結晶と向流接触され、結晶に対
する純化を促進させながら精製塔ｌ上部に達し母液と混
合されながら、使用済母液Ｍ２としてスクリーン１５を
通って排出口５から排出される。

ところで、スクリューコンベア６は精製操作の過程中実
質的に連続的に回転されるが、下降および上昇を繰り返
す。たとえば１分間当たり０．１〜数十回、好ましくは
０．２〜７回の頻度で、シリンダー２０のロッドを往復
動させることにより昇降を繰り返す。また、上下動のス
トロークＳとしては１０〜１５０Ｍが好ましい。

スクリューコンベア６が設けられることにより、結晶ベ
ッドＢが生成され、この結晶ベッドＢが圧密されること
により、結晶ベッドＢの下部の結晶は隣接加熱管９．９
間に確実に供給され、その結果、従来のように、隣接加
熱管９．９の頂部を繋ぐブリッジ化およびその下方のデ
ッドスペースＤの発生が防止される。また、塔ｌ内にお
ける結晶ベッドＢ内部における結晶の偏在、ブロック化
および空隙の発生も防止できる。

また、スクリューコンベア６の昇降により、結晶の加熱
溶融部２への供給が、昇降させない場合より、さらに円
滑になる。すなわち、単にスクリューコンベア６を回転
させるのみであると、場合により、結晶ベッドＢが過度
に圧密され、硬くなり、結晶の円滑な下部への移行がな
されず、かつ従来と同様に、ブリッジを生じることがあ
る。これに対して、スクリューコンベア６を昇降させる
と、硬くなった結晶ベッドＢを壊す作用があり、その結
果、結晶の加熱管９への移行が円滑となる。

スクリューコンベア６を上下動させるのは、前述のよう
に、結晶ベッドＢの圧密度との相関の下でなされる。た
とえば、第１図のように、スクリューコンベア６の駆動
軸部にトルク検出器２５を設け、また検出ターゲット２
６およびこれを検出する位置検出器２７を設け、前記ト
ルク検出器２５からのトルク信号は結晶ベッドＢの圧密
度の指標となるので、トルク信号を位置制御器２８に取
り込み、この位置制御器２８により、昇降シリンダー２
０に対して、スクリューコンベア６の高さ方向位置、昇
降ストローク長、昇降ストローク頻度などの制御出力を
与えることができる。この場合、スクリューコンベア６
の現位置は、ソニー社製「マグネスケール」なとの位置
検出器により検出される。スクリューコンベア６の昇降
は、シリンダーのほか、スクリューネジ方式により行う
こともできる。

また、スクリューコンベア６の位置変えを行う場合、結
晶スラリーの供給量を変えることができる。たとえば、
スクリューコンベア６を上昇させる場合には、結晶スラ
リーの供給量を多く、逆の場合には少なくすることがで
きる。

本発明においては、加熱溶融部として、熱媒体の流通に
よる他、電熱ヒータなどによるものでもよい。しかし、
加熱溶融手段を容器の横断面に沿って平面的に配設した
場合、溶融精製効果が低いので、上記例のように、加熱
管群などからなる加熱溶融部は容器の軸方向に沿って設
けるのが好ましい。また、精製塔１の内壁面に結晶の付
着が懸念される場合、第１図のように、外壁面にスチー
ムなどを通す加熱シース２９を設け、付着しようとす゛
る結晶を溶融させることで、付着を防止できる。

なお、本発明においては、供給口４は上端でなく、第２
図のように、中間にあってもよい（ただしスクリューコ
ンベア６の下端より上方）。また、結晶ベッドＢの内部
の結晶の偏在化を、より確実に防止するために、また下
降する結晶と還流液とを確実に向流接触させるために、
第２図のように、結晶ベッドＢ中に攪拌手段、たとえば
ゆっくり回転する攪拌羽根３０を設けることができる。

この攪拌羽根３０の駆動源としては、スクリューコンベ
ア６の駆動源と同一とすることができる。

一方、スクリューコンベア６を移動手段とする場合、そ
の軸部を延長させた結晶ベッドＢの部分は、スクリュー
コンベア６による圧密力換言すれば移動力が充分作用し
ない。そこで、第３図のように、スクリューコンベア６
の下端に上端が近接する仕切り筒３１を設け、この仕切
り筒３１と精製塔１内面との環状部の下部に、加熱管９
群を設け、前記環状部において結晶ベッドＢの生成およ
び加熱溶融を行わせると、結晶の下降および還流液の上
昇が均一化される。

スクリューコンベア６の変形例として、第４図のような
間欠羽根を持ったスクリューコンベア６Ａも用いること
ができる。本発明における移動手段は、精製塔内に複数
設けられていてもよい。

本発明は、前述の共晶系有機物例のほか、パラニトロク
ロルベンゼン、スチレンモノマー、固溶体の例としての
ナフタリンとチオナフタリン、あるいはたとえばジュー
スやコヒーなどの冷凍濃縮物なども対象とすることがで
きる。

冷凍濃縮物の場合には、氷の比重が軽いので、前記装置
を上下逆にして運転できる。また、本発明装置を横置き
にしても運転できる。

本発明の詳細な寸法は、対象物などに応じて適宜決定さ
れるが、一般的に第１図の寸法りとしては２０ｃｂされるのが好ましい。本発明装置を複数基設けて、上流
の精製装置で粗精製を行い、下流の精製装置で精密精製
を行うこともできる。

他方、加熱溶融部と塔ｌの上方との温度差は、対象とす
る結晶系に応じて適宜選定することができるが、３０℃
以下、特に１５℃以下が好ましい。

〔実施例〕

以下本発明の効果を実施例を示しながら明らかにする。

（実施例１）高さ１５００ｍｍ、円筒径２５０ｍｍの精製塔を用意し
、その下部に、高さ４００ｍｍ、外径２５ｍｍの加熱管
を設け、加熱管群の伝熱面積０．４５ｃ／とじて加熱溶
融部を構成した。また、羽根がほぼ塔内面に近接するス
クリューコンベアを配設するとともに、結晶ベッドに対
する圧密度が一定となるように、スクリューコンベアの
回転数を調節し、かつストローク１０ｍｍで頻度２０回
／分で上下の移動させ、結晶ベッドのレベルが一定とな
るように結晶スラリーを供給した。

この母液として、ｐ−キシレン８５％、０−キシレン１
５％の組成のｐ−キシレン結晶を含有するものを供給し
、加熱溶融部の温度を１３℃、上部温度を７℃となし、
還流比を０．２となるように操作した。

その結果、純度９９．９０％のｐ−キシレンを、１６０
ｋｇ／ｈｒの速度で得ることができた。

（比較例Ｉ）実施例１において、スクリューコンベアの上下動を行わ
ない以外は同一の条件下で操作した。

その結果、純度は同一であったが、生産量としては、２
３ｋｇ／ｈｒときわめて低いものであった。

（実施例２）装置は同一であるが、母液として、ｐ−ジクロルベンゼ
ン７０％、０−ジクロルベンゼン３０％の組成のｐ−ジ
クロルベンゼン結晶を含有するものを用い、かつ還流比
を０．３として以外は、実施例ｔと同様に操作した。

その結果、純度９９．９２％のｐ−ジクロルベンゼンを
２４５ｋｇ／ｈｒの生産量をもって得ることができた。

（比較例２）加熱溶融部に熱媒体の供給量を減少させ、還流を行わな
い以外は、実施例２と同一の条件で運転した。

その結果、純度は９７．０％に低下した。

（比較例３）スクリューコンベアを運転しない以外は実施例２と同一
条件で運転した。

その結果、純度はほぼ同一であったが、生産量は３．５
ｋｇ／　ｈ　ｒに大幅に低下した。

（実施例３）ナフタリン９０％、チオナフタリン２０％の組成のナフ
タリンを含有する結晶スラリーを供給するとともに、還
流比を０．２として、実施例１と同様の操作を行った。

その結果、純度９９％のナフタリンを９５ｋｇ／ｈｒの
生産量で得ることができた。なお、溶融部の温度として
は、７９．５℃とした。

（実施例４）実施例１の装置を天地逆にし、食塩１５％、水８５％の
組成の氷結晶を含有する結晶スラリーを供給し、還流比
を０．２として、実施例１と同様の操作を行った。

その結果、純度９９．９％の水を５００ｋｇ／ｈｒの生
産量をもって得ることができた。この場合、上部溶融部
の温度として０℃とした。

〔発明の効果〕

以上のとおり、本発明によれば、精製に当たっての生産
性が著しく高まるとともに、メンテナンス性に優れ、さ
らに精製効果が高いものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれ本発明装置の第１〜第３実施
例の概要縦断面図、第４図はスクリューコンベアの変形
例の要部正面図、第５図は従来例を本発明装置との関連
で示した縦断面図である。ｌ・・・精製塔、２・・・加熱溶融部、３・・・取出口
、４・・・供給口、５・・・排出口、６．６Ａ・・・ス
クリューコンベア、９・・・加熱管、１３．１５・・・
スクリーン、１７・・・モータ、２０・・・シリンダー
、Ｍ。・・・結晶スラリー、Ｍｌ・・・溶融液、Ｍ、・
・・使用済母液、Ｈ，・・・熱媒体。第４図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）容器内の一端部に結晶の加熱溶融部とこの加熱溶
融部により溶融された溶融液の取出口とを有し、他端部
側に結晶スラリーの供給口と精製に供した還流液と母液
の排出口と、容器内部において結晶を前記他端部側から
一端部側に強制的に移動させる移動手段とを備え、前記
結晶スラリーの供給口および還流液と母液の排出口は前
記移動手段より他端部側に形成された精製装置を用い、
前記供給口から供給した結晶スラリー中の結晶を前記移
動手段により強制的に移動させながら一端部の加熱溶融
部に導き、この加熱溶融部表面またはその近傍において
結晶の溶融を行うとともに、溶融液の一部を製品として
取出口から取り出す一方で、溶融液の一部を還流液とし
て一端部から他端部に向かって移動させ、この移動過程
において一端部に向かって移動する結晶と向流的に接触
させ、結晶と母液を前記排出口から取り出すことを特徴
とする共晶系有機物の結晶精製方法。
（２）前記移動手段は、容器の軸方向に沿って配設され
たスクリューコンベアからなり、かつこのスクリューコ
ンベアのスクリュー部が精製操作中において軸方向の移
動を繰り返す請求項１記載の方法。
（３）前記移動手段は精製操作中において、移動手段の
先端より一端部側に生成される結晶のベッドの圧密度に
応じて移動手段の容器軸方向位置を調整し、この移動手
段の位置に応じて結晶スラリーの供給量を調整する請求
項１記載方法。
（４）容器内の一端部に結晶の加熱溶融部とこの加熱溶
融部により溶融された溶融液の取出口とを有し、他端部
側に結晶スラリーの供給口と精製に供した還流液と母液
の排出口と、容器内部において結晶を前記他端部側から
一端部側に強制的に移動させる移動手段とを備え、前記
結晶スラリーの供給口および還流液と母液の排出口は前
記移動手段より他端部側に形成されたことを特徴とする
結晶精製装置。
（５）移動手段は容器の軸方向に配設されたスクリュー
コンベアからなり、さらにこのスクリューコンベアに対
してその軸方向に移動させるシリンダが付設されている
請求項４記載の精製装置。
（６）移動手段は容器の軸方向に前記他端部側に配設さ
れたスクリューコンベアからなり、そのスクリューコン
ベアのほぼ軸径と同一径の仕切り筒がスクリューコンベ
アの先端近くまで前記一端部から設けられ、この仕切り
筒と容器内面との環状部の前記一端部側に前記加熱溶融
部が設けられている請求項４記載の精製装置。
（７）加熱溶融部は、容器の軸方向に配設された加熱管
群からなる請求項４記載の精製装置。
（８）移動手段と加熱溶融部との間の結晶ベッドの生成
域内部に攪拌手段が設けられている請求項４記載の装置
。