JPH067603A - 結晶化によって混合液から物質を分離する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 混合液から連続的に効率よく結晶化させるこ
とができる装置を提供する。 【構成】 矢印（６５）の方向へ移動する無端バンド
（１２）で結晶化させる。バンド（１２）の上部分（１
７）がノズル（４３、５９）から流出する流体によって
冷却または加熱される。供給部（２１）から混合液を供
給する。この混合液は結晶化表面（１１）に沿って流れ
落ち、結晶層がその上に形成される。この結晶層は対向
流として上方へ移動する。結晶可能な物質がほとんどな
くなった残りの液体、いわゆる母液は流れ落ちる。結晶
化表面の傾斜角度αを変化させる装置（２４）によっ
て、晶出装置を結晶処理の必要条件に従って簡単に調節
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、結晶化によって混合液
から物質を分離する装置であって、ある角度に傾斜させ
た無端バンドの上部分の一方側によって形成された結晶
化表面と、無端バンドのための駆動手段と、バンドの前
記上部分の他方側を冷却または加熱するための冷却また
は加熱手段と、混合液を結晶化表面へ流しかける少なく
とも１つの供給部とを有している装置に関するものであ
る。

【０００２】ドイツ出願公報第１７６９１２３号は、分
別結晶化によって混合液から物質を分離する方法及び装
置を記載している。この方法では、間接冷却された結晶
化表面上を混合液が乱流状態で流れて、結晶層は、所定
厚さに達した後に融解によって結晶化表面から取り除か
れる。この従来形の層結晶化方法では、平行に配置され
た多数の垂直管によって冷却、または場合によっては加
熱垂直壁を形成した晶出装置が用いられている。混合液
は管の内側を上部から底部まで薄膜状に流れる一方、管
の外側には冷却剤が存在している。晶出装置の管の外側
を薄膜状に流れる冷却剤は、過冷却によって管の内壁を
流れる薄膜に局部的な結晶中心を形成する。局部的な結
晶中心が集まって連続層に成長する。時々、一定厚さに
達した時点で沈着結晶層を融解する。この方法の欠点
は、必然的に不連続的であり、従って各サイクル毎に装
置全体を加熱及び冷却しなければならないことである。
これには大量のエネルギが必要であり、サイクル時間が
増加する。上記方法では、温度勾配が大きく、物質移動
面積が小さいことから結晶生成物の純度が比較的制限さ
れるため、通常は何度も繰り返して実施される。この引
例は、何段階ものサイクルで分別結晶化を実施すること
を提案している。段階Ｎ−１から得られた結晶の溶融液
として、前のサイクル段階Ｎ＋１の母液が使用され、段
階Ｎの母液は次のサイクル段階Ｎー２の結晶の溶融液と
して使用される。この方法はサルザー(Sulzer)ーＭＷＢ
晶出方法（S.J.ジャンシック(Jancic)、サルザーＭＷＢ
分別晶出装置、サルザ・テクニカル・レビュー４／１９
８８参照）として知られている。

【０００３】米国特許第３，６０３，１０３号は、スク
レーパ機構を備えたクーラによって生成した結晶を分離
管の中間部へ送る方法を開示している。この分離管内
へ、結晶とメルトと呼ばれることも多い純化すべき混合
液とが対向流の状態で送り込まれる。結晶が分離管内を
流れる間に成長するように、メルトの温度が制御されて
いる。分離管の端部で結晶が融解される。融解結晶の一
部は最終生成物として取り除かれるが、一部は分離管内
の成長中の結晶に対向流として戻される。分離管の他端
部では、不純度が高い残部、いわゆる母液が引き出され
る。この方法には、連続的であるという利点がある。対
向流によって強い物質交換が得られる。しかし、この方
法には、強い軸方向混合が発生するという欠点がある。
従って、結晶化によって得られる分離効果が大幅に低減
する。成長中の結晶が付着性のメルトを運び、対向流内
を流れるメルトが小さい結晶を運ぶのである。

【０００４】欧州出願公報０１６７４０１号は、有機物
質を分離または純化するための晶出装置を記載してい
る。この晶出装置には３つの同心状の垂直中空シリンダ
が設けられている。内側及び中間の中空シリンダ間に、
冷却流体を収容するための第１空間が形成されている。
中間及び外側の中空シリンダ間に、純化すべき融解液を
収容するための第２空間が形成されている。中間中空シ
リンダの外側が結晶化表面を形成している。第１空間に
は冷却流体用の入口及び出口が設けられている。第２空
間には純化すべきメルト用の入口、融解結晶生成物すな
わち純粋生成物用の出口、及び不純生成物用の出口が設
けられている。純化すべきメルト用の入口に対して直径
方向に向き合うようにして、融解結晶生成物の流出を防
止するバリアが第２空間に設けられている。結晶生成物
を融解するために電気ヒータが用いられている。晶出装
置を作動させるには、結晶化表面を純粋生成物用出口の
方向へゆっくり回転させる。この間に結晶層が結晶化表
面上に形成される。この結晶層は電気ヒータで融解され
る。出口弁の設定によって決められた量の融解結晶生成
物が出口から流出する一方、残りは第２空間内を入口へ
戻り、純化すべきメルトと混合されて、さらに不純生成
物用出口へ向かって流れる。この間に、結晶表面上に結
晶がさらに沈着する。この間に、一定温度の状態で結晶
化表面が結晶可能な物質のメルトに含まれる量が少なく
なっていくため、不純生成物用出口付近ではほとんど結
晶が生じなくなる。不純生成物用出口に弁が設けられて
いる。さらに、必要に応じてさらに晶出を行うために不
純生成物の一部を入口へ送り戻すポンプが設けられる。

【０００５】上記晶出装置には特に、第１空間内の冷却
液によって結晶化表面全体が実質的に同一温度になると
いう欠点がある。従って、すでに比較的薄い厚さの結晶
層がある場合、実際には結晶化が進まない。そのため、
産出量が比較的少ない。さらなる欠点として、摩擦や、
端部が早く冷えることや、出口を分流が流れることによ
って、融解結晶生成物の還流速度を全ての場所で同一に
することはできない。また、発汗作用を制御することが
できない。

【０００６】欧州特許出願公報００６３６８８号は、特
に過冷却メルトに使用できる晶出装置を開示している。
この装置は、予晶出装置及び水平冷却バンドを備えてお
り、予晶出装置に別の種入れ材を添加することを必要と
しないで最適核形成速度及び多数の核形成を提供するこ
とを目的としている。予晶出装置では、核形成が薄膜内
で開始され、予晶出メルトを厚い層状に流しかける冷却
バンド上で結晶化が進む。この晶出装置は、特に過冷却
メルトを固化するために作られたものであり、特許出願
には、結晶化による物質分離が図示の装置でどのように
して生じるかについての暗示が含まれていない。

【０００７】フランス特許１２２０２２０号は、多数の
晶出装置を開示しており、その中の１つは傾斜した結晶
化表面を備えている。この結晶化表面は、無端バンドの
ある上部分の一方側で形成されている。バンドのこの上
部分の下側に冷却装置が設けられ、バンドの上部分の上
方には、結晶化表面へ混合液を供給する供給部が設けら
れている。この装置の欠点は、傾斜した結晶表面の傾斜
を変更できないことである。さらなる欠点として、冷却
装置は結晶化表面の上部分全体に渡って温度プロフィル
を自由に選択できない。また、結晶層を洗うための戻し
管が設けられていない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
欠点を少なくとも部分的に解決できる装置を提供するこ
とである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、傾斜角
度を変更するための手段が設けられている。本装置は、
省エネルギ連続作動を可能にする。従来形の層結晶化に
対比して、結晶化段階と結晶の融解段階とを周期的に変
化させることがなく、融解時に母液及び融解結晶生成物
は流れ落ちるが、対向流があり、結晶化生成物と純化す
べき混合液とは対対向方向へ移動する。本装置は連続作
業を可能にするだけでなく、対向流のために軸方向のバ
ックミキシングが発生しないという利点も備えている。
従って、物質分離が非常に良好となる。懸濁状の結晶は
存在せず、それらは混合液と一緒に運ばれる。懸濁状の
結晶に比べて、結晶層と混合液との間の境界部分の大き
さは数桁も小さい。従って、結晶化生成物と一緒に運ば
れる混合液の量は非常に少ない。結晶化表面上の混合液
は重力の作用によって移動する。

【００１０】混合液は薄膜状になって流れ落ちることが
できる。このため、結晶化表面またはすでに形成されて
いる結晶層をほぼ均一に湿潤化できる。傾斜角度を変更
する手段によって、装置を方法の必要条件に簡単に適合
させることができる。処理すべき物質に従って、これら
の要件は大幅に異なる。傾斜角度を調節することによっ
て、混合液が結晶化表面または結晶層の上に留まる時間
を調整することができる。従って、傾斜角度は、結晶層
及びメルト間の相対速度を変更するための影響因子であ
る。駆動手段は速度制御可能であることが好ましい。こ
れによって、流速に対するバンド速度を調整することが
できる。これを傾斜角度の調整と組み合わせることによ
って、分離作用を最適化することができる。好ましく
は、混合液の流れ方向において結晶化表面に温度プロフ
ィルを与えることができる手段を設ける。これによっ
て、結晶層による断熱作用を補償することができるた
め、バンド上部分の有効な全体に渡って均一な結晶成長
速度が得られる。温度プロフィルを適当に選択すること
によってバンドの活動上部分を各処理段階に割り当てる
ようにして、１つの装置で多段階処理を実施することも
可能である。

【００１１】母液を第１供給部へ戻す戻し管を設けるこ
とができる。これによって、母液からさらに結晶を得る
ことができる。しかし、母液を第１供給部よりも下流側
に設けられた第２供給部へ送る戻し管を設けることもで
きる。場合によっては、複数の第２供給部を流れ方向に
前後させて設けてもよい。これによって、母液から所望
生成物をさらに晶出させることができる。これによって
処理がさらに最適化される。

【００１２】結晶生成物を第１供給部よりも上流側に配
置された第３供給部へ送る戻し管を設けることも有効で
ある。これは、結晶化表面上にある結晶生成物を洗うこ
とができる。これによって、結晶生成物に付着していた
母液及び発汗作用によって融解した結晶生成物が洗い流
される。発汗できるようにするため、バンドの上部分の
第１供給部よりも上流側の位置の裏側を液体で加熱する
手段を設けることができる。これらまたは他の手段によ
って、結晶化表面上にある結晶生成物を発汗させること
ができる。発汗とは、部分的な融解であって、適当な温
度選択によって可能となる。融点が低い部分、すなわち
不純物に相当する部分が融解する。融解した不純物は液
滴として結晶層から現れる。それらは汗を連想させるた
め、この作用は発汗と呼ばれる。本方法では、融解部分
は流れ落ちて、母液と混合して下流で取り除かれる。

【００１３】上記実施例の利点は、結晶化及び発汗が同
一の晶出装置で同時に実施できることであり、そのため
余分な装置や時間を必要としない。物質分離装置は、結
晶生成物を取り除くためのストリッパを有していること
が好ましい。本装置は、結晶生成物をフレーク状態で得
ることができるという利点を持っている。生成物が液相
で得られる従来技術とは異なって、フレークを得るため
に余分な装置を必要としない。本発明の好適な実施例に
よれば、無端バンド、冷却及び／または加熱手段、及び
供給部が、軸線回りに傾動可能なフレームに取り付けら
れている。これには、結晶化表面の傾斜を変更する時に
装置の他の部分をまったく調節しなくてもよいという利
点がある。

【００１４】各供給部がそりに乗せられて、バンドの上
側上部分に平行に設けられたレールに沿って移動可能で
あることが、好都合である。これによって、供給部の調
節が容易になり、結晶化、洗浄及び発汗部分の活動長さ
を選択できるようになる。そのような調節は装置の作動
中にも実施できる。活動ゾーンの長さの選択及び温度プ
ロフィルの選択によって、１つの装置だけで多段階結晶
処理を実施することも可能である。本発明は、サルザー
ＭＷＢ方法に本装置を用いることにも関連している。こ
れを使用することによって、単一の晶出装置で多段階結
晶化を実施することができるという利点が得られる。

【００１５】

【実施例】次に、添付の図面を参照しながら本発明の実
施例を説明する。概略的に示されている連続的結晶化を
行う装置は、無端結晶化表面１１を備えている。結晶化
表面１１は無端バンド１２の上側によって形成されてお
り、無端バンドは下側ローラ１３と上側ローラ１５とに
よって案内されている。いずれの時点においても、バン
ドの上部分１７となる部分の上側だけが結晶化表面とし
て機能する。無端バンド１２は、好ましくは金属バン
ド、例えば鋼バンドである。十分な伝熱性があるもので
あれば、他の素材を使用することも考えられる。図示し
ない駆動手段によって、ローラ１３、１５の一方が矢印
の方向へ駆動される。ローラ１３、１５はフレーム１９
内に設けられており、このフレーム１９は軸線２０の回
りに傾動して、その傾斜角度αを変更することができ
る。調節装置２４として油圧シリンダを用いることがで
きる。バンドの上部分１７がある傾斜角度で傾斜してい
るので、重力を利用して混合液を結晶化表面１１上に沿
って移動させることができる。

【００１６】参照番号２１は、結晶化表面１１へ混合液
を流しかける第１供給部である。この供給部２１は、バ
ンド上部分１７のほぼ中央か、中央より上方に配置され
ている。母液用の容器２３及び結晶生成物用の容器２５
が設けられている。容器２３から戻し管２７が第１供給
部２１へ、及び／または戻し管２９が第２供給部３１へ
通じている。第２供給部３１は第１供給部２１よりも下
流側の、バンド上部分１７のほぼ下側１／４の位置に設
けられている。戻し管３３が、容器２５から第１供給部
２１よりも上流側に設けられた第３供給部３５へ通じて
いる。各供給部２１、３１、３５は、それぞれそり２
１’、３１’、３５’に乗せられてレール３６に沿って
移動可能である。従って、供給部は結晶化表面１１に沿
って移動できる。加熱手段３７が容器２５内の結晶生成
物を融解して、戻し管を介して結晶生成物を送り戻すこ
とができるようにしている。冷却装置３９は、主に冷却
集合体４１と、複数のノズル４３を設けた管４２と、回
収トラフ４５と、戻し管４７と、冷却流体用タンク４９
と、ポンプ５１とで構成されている。ノズル４３によっ
て、バンド上部分１７の下側を流体で、例えば水で冷却
することができる。結晶生成物の融点が周囲温度よりも
高い場合、冷却ではなく加熱が行われる。

【００１７】バンド上部分１７の下側の冷却は、作動場
所、すなわちノズル４３で冷却流体の温度及び量を制御
するようにして実施することによって、所望の温度プロ
フィルを結晶化表面１１に与えることができる。例え
ば、これを利用して、結晶層によって生じる断熱作用を
補償することができる。温度プロフィルは、質量バラン
スに無関係にエネルギバランスを制御できるようにす
る。上側バンド上部分１７の第１供給部よりも上流側の
位置の下側を流体で加熱して結晶生成物を発汗させる加
熱装置５３が設けられている。これには、冷却集合体４
１の廃熱を利用できる。この廃熱によってタンクが加熱
される。このタンクから加熱媒体が管５７を介してノズ
ル５９へ送られ、ノズル５９が加熱媒体をバンド上部分
１７の下側へ吹き付ける。加熱媒体は、トラフ６１及び
管６３からタンク５５へ戻ることができる。

【００１８】以下本装置の作用を説明する。上側上部分
１７は矢印６５の方向へ移動している。結晶化によって
分別すべき混合液を供給部２１で結晶化表面１１へ流し
かける。混合液は結晶化表面上を流れ落ちる。結晶化表
面１１上に結晶層２２が形成され、これはバンド１２と
共に上方へ移動する。結晶可能な物質がほとんどなくな
った残りの液体、いわゆる母液は容器２３へ流れ落ち
る。次に、この母液を管２７及び／または２９を介して
循環させて、まだ母液に残っている結晶可能な物質を晶
析させるようにしてもよい。バンド上部分１７の上側の
結晶表面１１を加熱することによって、結晶生成物を発
汗させる。ストリッパ６９によって結晶生成物が容器２
５内へ取り除かれる。次に、加熱装置３７によって融解
させた結晶生成物を管３３で戻して、結晶化表面１１上
の結晶生成物を洗うようにしてもよい。言い換えれば、
結晶生成物にまだ付着している母液及び／または汗の残
りを結晶生成物から取り除く。

【００１９】幾つかのそのような晶出装置を直列に接続
して多段階結晶化を行うことも可能である。また、サル
ザーＭＷＢ方法に従って単一の晶出装置で多段階結晶化
を行うことも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による晶出装置の概略図である。

【符号の説明】

１２ 無端バンド １７ 上側バンド上部分 ２０ 軸線 ２１ 供給部 ２４ 傾斜角度調節装置 ３９ 冷却装置 ５３ 加熱装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヨアヒム・ウリヒ ドイツ連邦共和国 デーヴェー2800 ブレ ーメン １・テオドール−ケルナー−シュ トラーセ・23 (72)発明者 マンフレッド・シュテパンスキ ドイツ連邦共和国 デーヴェー2800 ブレ ーメン １・テオドール−ケルナー−シュ トラーセ・23 (72)発明者 ヤフス・エツオクツ ドイツ連邦共和国 デーヴェー2800 ブレ ーメン １・ベンクエ シュトラーセ・49

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 結晶化によって混合液から物質を分離す
   る装置において、ある角度αに傾斜させた無端バンド
   （１２）の上部分（１７）の一方側によって形成された
   結晶化表面と、無端バンド（１２）のための駆動手段
   と、バンドの前記上部分（１７）の他方側を冷却または
   加熱するための冷却または加熱手段と、混合液を結晶化
   表面へ流しかける少なくとも１つの供給部（２１）とを
   有するとともに、傾斜角度αを変更するための手段を設
   けたことを特徴とする装置。