JPH0417682B2

JPH0417682B2 -

Info

Publication number: JPH0417682B2
Application number: JP63085868A
Authority: JP
Inventors: Masami Takao; Ichiji Hatakeyama; Harumasa Tanabe
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1988-04-06
Filing date: 1988-04-06
Publication date: 1992-03-26
Also published as: JPH01258705A

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
高圧容器の耐久性を向上し、その設計基準を緩和
し、或いは液相分排出に要するエネルギを減少す
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アイン化に伴つて大きな
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）によつて説明する
と、圧力容器１には、下方に蓋体（下蓋）２が設
けられ、ピストン５が油圧ユニツト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とによつて圧力容器
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１０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１２を
介して配管１３により連結されている。

この装置において、原料はタンク１４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１３から弁１２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１５を通つて液流出が始まるので、これを検
知して弁１２，１６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
に伴つ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、これら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、一般的には
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１１を開き、
油圧ユニツト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の形状に沿つて一個の大きな塊状固体製品
へと形成されていく。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）によつて取り出し、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１５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つて製品を連続
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、
高圧容器に供給された混合物を加圧して所定の固
液共存状態と成し、引き続き加圧して液相分を該
容器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、該容器より該製品を取り
出すものである。このとき、高圧容器内の混合物
の温度、組成が常に均一であり、圧力条件の変化
に対応して即座に新たな固液平衡状態に移行する
事を前提としている。そのため、結晶を析出させ
る加圧力（以降、晶析圧力という。）と液相分を
排出する間保持する加圧力（以降、分離圧力とい
う。）とを等しい状態にして操作が為される。こ
れらの圧力は高圧容器等の設計の基準とされる重
要な因子である。即ち、高圧容器は上記晶析圧力
の値および分離圧力の値に保持される時間に対応
し、所定の耐久性を確保して製作される。また、
油圧ユニツトは、分離圧力および母液排出速度を
確保して選定される。

しかしながら、一般的な物質系においては、平
衡論的にも、結晶が存在すると必ず溶解する安定
域と新しい結晶が析出する不安定域との間に準安
定域が存在する事、又、結晶の析出は、実際的に
は溶液と結晶表面との間の特定成分の物質移動で
あり、それは拡散速度等の問題を含む事から、真
の平衡状態に達するには一定の時間を要する。即
ち、微視的には不均一な状態が持続され、又、一
般的に結晶の密度は母液の密度より大きく、母液
中において結晶の沈降が生じる為、高圧容器内の
混合物の均一性は必ずしも維持されない。

このような観点から考えると、高圧容器内の混
合物がその圧力条件の変化に対応して即座に新た
な固液平衡状態に移行する事を前提とする従来の
圧力晶析方法は、前記如き現象等、実際の挙動に
基づき見直されるべきである。そして最適な圧力
条件を解明し、高圧容器の設計、運転操作等がな
されることが望まれる。例えば、晶析圧力と分離
圧力とを等しい状態にして操作する必要性は必ず
しもなく、分離圧力を低くできることも考えられ
る。分離圧力を低くできれば、高圧容器の耐久性
を向上でき、或いはその設計基準を緩和できるば
かりでなく、液相分の排出に要するエネルギを減
少させられる。

本発明は、この様な考え方に立脚してなされた
ものであつて、製品純度及び収率をあまり低下さ
せることなく、分離圧力を低くできる圧力晶析方
法の提供を課題とするものである。

（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
求記載の圧力晶析方法は、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所定の晶析圧力にまで加圧
して特定成分を晶析させて固液共存状態と成し、
引き続き加圧下で液相分を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、該容器より該製品を取り出す圧力晶析方
法において、前記加圧晶析後、先ず、液相分を排
出することなく前記晶析圧力より低く且つ前記加
圧晶析により生成した結晶を融解させない程度の
減圧度に設定された排液開始圧力にまで高圧容器
内圧力を下げ、しかる後に液相分の連続排出を開
始することを特徴とする圧力晶析方法である。
又、第２請求項記載の圧力晶析方法は、固液共存
状態と成した後、液相分の排出開始前の間に、高
圧容器内の圧力を、晶析圧力以下で、且つ排液開
始圧力以上の圧力に所定時間保持することを特徴
とする第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、液相分の排出を、固液共存状態と成す加圧
力より低い加圧力で行うようにしている。このよ
うに晶析圧力に比較して分離圧力を低くしている
が、製品純度及び収率をあまり低下させることな
く、圧力晶析ができる。その理由を、以下に説明
する。

即ち、固液共存状態と成した後、生成した結晶
の密度は母液の密度より大きく、母液中において
結晶の沈降が生じ、その結果固液が分離される。
圧力晶析により生じた結晶は比較的大きく、結晶
の沈降速度が大きいので、短時間で固液分離され
る。分離された固液は、固相濃厚部分および上部
の清澄部分に分別された状態でそれぞれの固液平
衡状態になる。この状態での物質移動は、高圧容
器内の撹拌がないため、拡散等による極めて長時
間を要する混合現象によるものだけである。その
ため、高圧容器内を減圧しても、系全体の固液比
の変化は極めて小さいものである。故に、分離圧
力を、固液共存状態と成すための加圧力より低く
しても、そのときの系全体の固液比の変化は極め
て小さく、従つて製品純度及び収率があまり低下
しないのである。

上記において、固液分離の程度が高い程、即ち
固液がより完全に分離されている程、分離圧力を
低くしたときの固液比変化は小さくなり、製品純
度及び収率低下の度合いが小さくなる。また、分
離圧力をより低くできる。従つて、液相分排出を
開始する時点までに、上記固液分離の程度を高め
ておくことが望ましい。

そこで、本発明では更に、固液共存状態と成し
た後に固液が高圧容器内で分離する間に、固液共
存状態と成すための加圧力以下、且つ液相分排出
のための加圧力以上の圧力に高圧容器内の圧力を
保持した後に、前記液相分の排出を開始するよう
にしているのである。この圧力保持により、その
間に固液がより完全に分離されるようになる。

ここで、上記圧力保持の時間が長い程、固液分
離の程度が高くなるので、分離圧力をより低くで
きることになる。即ち、分離圧力を低くしたとき
の製品純度及び収率低下の度合いが小さくなる。
従つて、圧力保持の時間は長い程良い。

尚、液相分を排出する際、液相分（清澄液）が
固相濃厚部分を通過すると、分離された固液が再
混合される。その程度が大きいと、固液分離の程
度が低下し、製品純度及び収率低下の度合いが大
きくなるので、その再混合の程度を小さくするこ
とが望ましい。そのためには、液相分排出用配管
として、清澄液のみと接し得る高圧容器上部に配
置されたフイルタに接続する配管（配管Ａ）と、
その他の部位に配置されたフイルタに接続する配
管（配管Ｂ）とを設け、液相分排出用配管を２系
統以上とする。そして、少なくとも清澄液の大半
を前者の配管（配管Ａ）を経由して排出するのが
好適である。

以上のように、本発明は、晶析圧力に比較して
分離圧力を低くしても、製品純度及び収率をあま
り低下させることなく、圧力晶析ができるもので
ある。

（実施例）本発明に係る実施例を、内容量1.5の圧力晶
析パイロツトプラントによる運転結果に基づき、
比較例と比較して説明する。尚、このプラントの
構成は、第１図に示したものと同一である。

比較例１クレゾール混合物（ｐ−成分80％、ｍ−成分20
％）を15℃に冷却してスラリ状態とし、圧力晶析
装置に供給し、断熱的に1500気圧の晶析圧力まで
昇圧し、晶析させた後、続いてこの圧力（1500気
圧）を分離圧力として保持しつつ液相分を排出し
て固液分離し、引き続き600気圧まで降圧して減
圧発汗を行い、製品を得た。得られた製品の収率
は35.3％、純度は99.7％であつた。

尚、以下の比較例、実施例の運転法は、比較例
１を基準としたものであり、晶析圧力の値、分離
圧力の値あるいは液相分排出の開始時点が異なる
が、その他の点は比較例１と同一である。

比較例２晶析圧力、分離圧力とも1800気圧にした。液相
分排出の開始時点は、比較例１と同様、晶析直後
である。その結果、得られた製品の収率は37.3
％、純度は99.8％であつた。収量は約６％、純度
は0.1％各々増加した。

比較例３晶析圧力、分離圧力とも1200気圧にした。液相
分排出の開始時点は、晶析直後である。その結
果、得られた製品の収率は32.3％、純度は99.6％
であつた。収量は約９％、純度は0.1％各々減少
した。

実施例１晶析圧力を1800気圧、分離圧力を1500気圧にし
た。液相分排出の開始時点は、比較例１と同様、
晶析直後である。その結果得られた製品の収率は
36.0％、純度は99.7％であつた。比較例１と比較
して収量は約２％増加し、純度は略同一である。
尚、比較例２と比較して収量は約４％、純度は
0.1％各々減少しただけである。

実施例２晶析圧力を1500気圧、分離圧力を1200気圧にし
た。液相分排出の開始時点は、比較例１と同様、
晶析直後である。その結果、得られた製品の収率
は33.3％、純度は99.6％であつた。比較例３と比
較して収量は約３％増加し、純度は略同一であ
る。尚、比較例１と比較して収量は約６％、純度
は0.1％各々減少しただけである。

実施例３晶析圧力を1800気圧、分離圧力を1500気圧にし
た。液相分排出の開始時点は、比較例１と異な
り、晶析後５秒間1800気圧に保持した後である。
その結果、得られた製品の収率は36.7％、純度は
99.8％であつた。比較例１と比較して収量は約４
％、純度は0.1％各々増加している。これは、分
離圧力以上の圧力に保持された時間が極めて短時
間であるにもかかわらず、これにより収率改善さ
れる程度が比較的大きいことを示している。

また、比較例２と比較して収量は約２％減少し
ただけであり、純度は略同一であつた。これは、
分離圧力を低下させても、製品収率はあまり低下
せず、純度は変わらないことを示している。

実施例４晶析圧力を1500気圧、分離圧力を1200気圧にし
た。液相分排出の開始時点は、晶析後５秒間1500
気圧に保持した後である。その結果、得られた製
品の収率は34.3％、純度は99.8％であつた。比較
例３と比較して収量は約６％、純度は0.1％各々
増加している。

また、比較例２と比較して収量は約３％減少
し、純度は略同一である。これは、分離圧力を低
下させても、製品収率はあまり低下しないことを
示している。

（発明の効果）本発明に係る圧力晶析方法によれば、製品純度
及び収率をあまり低下させることなく、分離圧力
を低くできる。高圧容器の耐久性は、高圧容器に
掛かる圧力値と時間の関数であり、圧力が掛けら
れる時間の大半は分離圧力により液相分を排出し
ている時間である。従つて、高圧容器の耐久性を
向上でき、或いはその設計基準を緩和できるばか
りでなく、液相分の排出に要するエネルギを減少
させられるようになる。

また、既に製作されている高圧容器等におい
て、その耐久性の点から分離圧力が制限されてい
る場合は、製品純度及び収率を改善することも可
能となる。

【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である。１……圧力容器、２……下蓋、３……油圧ユニ
ツト、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、９，１３，２４……配管、１０……減圧機
構、１１，１２，１６，２３……弁、１４……原
料タンク、１５……オーバーフロー管、１７……
粉砕器、１８，１９……コンベア、２０……第１
原料混合缶、２１……第２原料混合缶、２２……
移送ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】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
所定の晶析圧力にまで加圧して特定成分を晶析さ
せて固液共存状態と成し、引き続き加圧下で液相
分を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、該容器より該
製品を取り出す圧力晶析方法において、前記加圧
晶析後、先ず、液相分を排出することなく前記晶
析圧力より低く且つ前記加圧晶析により生成した
結晶を融解させない程度の減圧度に設定された排
液開始圧力にまで高圧容器内圧力を下げ、しかる
後に液相分の連続排出を開始することを特徴とす
る圧力晶析方法。２固液共存状態と成した後、液相分の排出開始
前の間に、高圧容器内の圧力を、晶析圧力以下
で、且つ排液開始圧力以上の圧力に所定時間保持
することを特徴とする第１請求項に記載の圧力晶
析方法。