JP2004216370A - Method and apparatus for crystallization - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、有機酸塩の溶液に酸を添加して有機酸を結晶化させることを含む有機酸の晶析方法並びに該方法に好適な晶析装置に関するものである。 The present invention relates to a method for crystallizing an organic acid, which comprises crystallizing an organic acid by adding an acid to a solution of an organic acid salt, and a crystallizer suitable for the method.
一般的に、カルボン酸のように水に難溶あるいは不溶の有機酸の結晶化は、その塩を、水の存在下で酸と反応させることによって結晶化する、いわゆる中和晶析と称される反応晶析によって行われる。 Generally, the crystallization of an organic acid that is hardly soluble or insoluble in water, such as a carboxylic acid, is called so-called neutralization crystallization, in which a salt thereof is crystallized by reacting with an acid in the presence of water. The reaction is carried out by crystallization.
このような中和晶析としては、例えば、アジピン酸やニコチン酸等のように結晶性の有機酸の水溶性塩の水溶液に酸を添加して該有機酸の結晶を製造する方法が知られている(例えば、非特許文献1参照。)。 As such neutralization crystallization, for example, a method of producing a crystal of an organic acid by adding an acid to an aqueous solution of a water-soluble salt of a crystalline organic acid such as adipic acid or nicotinic acid is known. (For example, see Non-Patent Document 1).
上記中和晶析法においては、容器内に仕込んだ上記有機化合物のアルカリ水溶液表面に、ポンプ等を用いて酸を滴下するか、あるいは、容器内に仕込んだ上記有機化合物のアルカリ水溶液中に、ディップ管を用いて酸を滴下することで、上記有機化合物の結晶を析出させる。 In the neutralization crystallization method, on the surface of the aqueous alkali solution of the organic compound charged in the container, an acid is dropped using a pump or the like, or in the aqueous alkali solution of the organic compound charged in the container, By dropping an acid using a dip tube, crystals of the organic compound are precipitated.
上記非特許文献1の記載によれば、ニコチン酸ナトリウム水溶液に塩酸を滴下していくと、最初に、ニコチン酸の(I)未飽和の状態から、(II)ニコチン酸の飽和溶解度を超えて結晶が析出しない過飽和状態を経て、(III)結晶析出による急速な過飽和状態の解消に至り、(IV)飽和状態での結晶析出が行われる。
しかしながら、本願本発明者等が、上記非特許文献1に記載の方法でアジピン酸一ナトリウム塩と塩酸とを反応させたところ、得られた結晶の平均粒子径は129μmと小さく、結晶の嵩密度が267kg/m3と小さいアジピン酸の結晶しか得ることができなかった。 However, when the present inventors reacted monosodium adipic acid salt with hydrochloric acid by the method described in Non-patent Document 1, the average particle size of the obtained crystals was as small as 129 μm, and the bulk density of the crystals was small. But only crystals of adipic acid as small as 267 kg / m 3 could be obtained.
このように従来の中和晶析法は、平均粒子径や嵩密度が小さな結晶しか得ることができず、このため、例えば、晶析により得られた結晶を濾過して取り出す場合に濾過作業に時間を要する等の問題点を有している。 As described above, the conventional neutralization crystallization method can only obtain crystals having a small average particle diameter and a small bulk density. For this reason, for example, when filtering out the crystals obtained by crystallization, it is necessary to perform a filtration operation. There is a problem that it takes time.
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、いわゆる中和晶析と称される晶析方法において従来よりも大きな平均粒子径を有する結晶を製造することができる晶析方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a crystallizing method capable of producing a crystal having a larger average particle diameter than the conventional one in a crystallization method called so-called neutralization crystallization. An object of the present invention is to provide an analysis method.
本願発明者等は、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、上記従来の中和晶析法を用いても平均粒子径が小さい結晶しか得られない要因の一つには、(IV)飽和状態や、特に(III)結晶析出による急速な過飽和状態の解消の時期に、新たな核発生が多く起こっていることが挙げられるとの結論に到達した。つまり、本願発明者等は、検討の結果、晶析反応に供せられる原料化合物の多くは核として析出し、結晶成長には殆ど供せられないため、平均粒子径が小さな結晶しか得ることができないとの考えに至った。 The inventors of the present application have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result of obtaining only crystals having a small average particle diameter using the above-described conventional neutralization crystallization method, (IV) saturation It was concluded that many new nuclei occurred during the period, especially when the supersaturated state was rapidly resolved by (III) crystal precipitation. That is, as a result of the examination, the present inventors have found that most of the raw material compounds subjected to the crystallization reaction precipitate as nuclei and are hardly used for crystal growth, so that only crystals having a small average particle diameter can be obtained. I came to the idea that I couldn't.
そこで、本願発明者等は、結晶成長に供される化合物の割合を高めるべくさらなる検討を行った結果、酸の滴下により発生した核に由来する微細な結晶を、その一部を塩基で塩とし溶解させ、この塩を再び酸と反応させることで、結晶成長に用いることができることを見出した。 Thus, the present inventors have conducted further studies to increase the proportion of the compound subjected to crystal growth, and as a result, a part of the fine crystals derived from the nucleus generated by the dropping of the acid is converted into a salt with a base. By dissolving and reacting this salt with an acid again, it was found that the salt can be used for crystal growth.
本発明にかかる晶析方法においては、結晶の存在している状態では、酸や塩基を添加してもpHは殆ど変動しない。これは、本発明にかかる晶析方法においては、塩基を添加しても有機酸が塩になるだけであり、塩基の添加によってpHが大きく変化しないためである。このため、酸を添加して反応液を例えば中性以下のpHにすることで晶析反応を行う中和晶析において、一旦結晶が出てしまえば、塩基を添加してもpHが殆ど変動しないことで、このような晶析反応の制御は、一見不可能に思われる。しかしながら、本願発明者等は、晶析途中で塩基を添加することで上記した反応が起こることを見出すと共に、添加する酸と塩基との比を制御することで、上記の晶析反応を更によく制御することができることを見出した。なお、本発明において、晶析に必要な酸の添加量は、塩基の使用量によって変動する。 In the crystallization method according to the present invention, in the presence of crystals, the pH hardly changes even when an acid or a base is added. This is because, in the crystallization method according to the present invention, the addition of the base only changes the organic acid into a salt, and the addition of the base does not significantly change the pH. For this reason, in the neutralization crystallization in which the crystallization reaction is performed by adding an acid to make the reaction solution at a pH below neutrality, for example, once crystals come out, the pH almost fluctuates even if a base is added. Otherwise, control of such a crystallization reaction seems seemingly impossible. However, the present inventors have found that the above-described reaction occurs by adding a base during crystallization, and further improve the above-described crystallization reaction by controlling the ratio of the acid and the base to be added. Found that it can be controlled. In the present invention, the amount of the acid required for crystallization varies depending on the amount of the base used.
すなわち、本発明にかかる有機酸の晶析方法は、上記課題を解決するために、有機酸結晶含有液に塩基を添加することにより有機酸結晶の一部を有機酸塩に変換して溶解させ、該有機酸塩の溶解液に酸を添加することを含むことを特徴としている。 That is, in order to solve the above problems, the method for crystallizing an organic acid according to the present invention converts a part of the organic acid crystals into an organic acid salt by adding a base to the organic acid crystal-containing liquid and dissolves the organic acid crystals. And adding an acid to the solution of the organic acid salt.
上記の構成によれば、微細な結晶を低減させることができ、しかも、結晶成長に用いられる化合物の割合を高め、効率よく結晶成長させることが可能となるので、平均粒子径が大きい、嵩密度が大きな結晶を再現性よく安定的に得ることができるという効果を奏する。 According to the above configuration, fine crystals can be reduced, and the ratio of the compound used for crystal growth can be increased and crystal growth can be performed efficiently. Has an effect that a large crystal can be stably obtained with good reproducibility.
また、本発明にかかる有機酸の晶析方法は、上記課題を解決するために、有機酸塩の溶液に酸を添加することにより、析出する全有機酸結晶の少なくとも一部の有機酸結晶を析出させ、該有機酸結晶の含有液に塩基を添加することにより、析出した上記有機酸結晶の一部を有機酸塩に変換して溶解させ、該有機酸塩の溶解液に酸を添加することを含むものであってもよい。 Further, in order to solve the above-mentioned problems, the method for crystallizing an organic acid according to the present invention comprises adding an acid to a solution of an organic acid salt to remove at least a part of the organic acid crystals of all the organic acid crystals to be precipitated. By precipitating, by adding a base to the liquid containing the organic acid crystals, a part of the precipitated organic acid crystals is converted into an organic acid salt and dissolved, and an acid is added to a solution of the organic acid salt. May be included.
上記の構成によれば、微細な結晶を低減させることができ、しかも、結晶成長に用いられる化合物の割合を高め、効率よく結晶成長させることが可能となるので、平均粒子径が大きい、嵩密度が大きな結晶を再現性よく安定的に得ることができるという効果を奏する。 According to the above configuration, fine crystals can be reduced, and the ratio of the compound used for crystal growth can be increased and crystal growth can be performed efficiently. Has an effect that a large crystal can be stably obtained with good reproducibility.
また、本発明にかかる有機酸の晶析方法は、上記課題を解決するために、有機酸塩の溶液に酸を添加して有機酸を結晶化することからなる有機酸の晶析方法であって、酸の添加によって有機酸が結晶化し始めた後、該有機酸結晶の含有液中に塩基を添加して該有機酸の結晶の一部を有機酸塩に変換して溶解させながら、酸の添加を行うことを含むものであってもよい。また、かかる晶析方法では、酸の添加および塩基の添加を、互いに連通して設けられた別々の反応容器内で、該反応容器内液を反応容器間で循環させながら行い、かつ、初期酸添加前の有機酸塩の溶液中の有機酸塩量(g)をP、該有機酸塩の分子量を該有機酸塩1分子が有するアニオン性官能基数で除した値をZ、塩基の添加量(g)を該塩基の当量(g)で除した値をM、添加時間をT(min)、単位時間当りの上記液の循環量をF(ml/min)、系内における最大液量と最小液量の対数平均をL(ml)とするとき、L×M/(T×F×P×Z)で示される式の値が0.5以上、1.5未満を満足するように上記塩基の量を調整することが好ましい。 The method for crystallizing an organic acid according to the present invention is a method for crystallizing an organic acid, which comprises adding an acid to a solution of an organic acid salt and crystallizing the organic acid in order to solve the above problems. Then, after the organic acid starts to crystallize due to the addition of the acid, the base is added to the organic acid crystal-containing solution to convert a part of the organic acid crystal into an organic acid salt and dissolve the acid. May be added. Further, in such a crystallization method, the addition of an acid and the addition of a base are carried out in separate reaction vessels provided in communication with each other while circulating the liquid in the reaction vessels between the reaction vessels, and P is the amount (g) of the organic acid salt in the solution of the organic acid salt before addition, Z is the value obtained by dividing the molecular weight of the organic acid salt by the number of anionic functional groups contained in one molecule of the organic acid salt, and Z is the amount of the base added. The value obtained by dividing (g) by the equivalent (g) of the base is M, the addition time is T (min), the circulation amount of the liquid per unit time is F (ml / min), and the maximum liquid amount in the system is Assuming that the logarithmic average of the minimum liquid volume is L (ml), the value of the expression represented by L × M / (T × F × P × Z) is set to satisfy 0.5 or more and less than 1.5. It is preferred to adjust the amount of the base.
上記の構成によれば、目的の有機酸の過飽和度が非常に小さく、酸滴下付近で即座に結晶が析出することで核発生が支配的で結晶成長が乏しい場合に、酸で結晶を析出させつつ、塩基で、新たな核発生に由来する微細結晶を溶解させることで、微細結晶を低減させると共に結晶成長に供される有機酸塩量を増加させて結晶粒径を再現性よく安定的に大きくすることができる。 According to the above configuration, when the degree of supersaturation of the target organic acid is very small, and nucleation is dominant and crystal growth is poor due to immediate precipitation of crystals near the acid dropping, crystals are precipitated with an acid. While dissolving fine crystals derived from new nucleation with a base, reducing the fine crystals and increasing the amount of organic acid salt used for crystal growth, the crystal grain size is stable and reproducible. Can be larger.
また、本発明にかかる有機酸の晶析方法では、下記M/(P×Z)が下記式を満足する範囲であることが好ましい。
Q/(P×Z)−0.3≦M/(P×Z)≦Q/(P×Z)−0.03
M:塩基の添加量(g)を該塩基の当量(g)で除した値
Q:塩基添加の前に添加する酸の添加量(g)を該酸の当量(g)で除した値
P:初期酸添加前の有機酸塩の溶液中の有機酸塩量(g)
Z:初期酸添加前の有機酸塩の溶液中の有機酸塩の分子量を該有機酸塩1分子が有するアニオン性官能基数で除した値
上記の構成によれば、結晶成長期間が長くなり、高い効果を得ることができる。
In the method for crystallizing an organic acid according to the present invention, the following M / (P × Z) is preferably in a range satisfying the following expression.
Q / (P × Z) −0.3 ≦ M / (P × Z) ≦ Q / (P × Z) −0.03
M: value obtained by dividing the amount (g) of the base added by the equivalent (g) of the base Q: value P obtained by dividing the amount (g) of the acid added before the addition of the base by the equivalent (g) of the acid : Amount of organic acid salt in solution of organic acid salt before initial acid addition (g)
Z: Value obtained by dividing the molecular weight of the organic acid salt in the solution of the organic acid salt before the initial acid addition by the number of anionic functional groups contained in one molecule of the organic acid salt. According to the above configuration, the crystal growth period becomes longer, High effects can be obtained.
また、塩基添加後に残存する有機酸結晶の量は、析出する全結晶の1〜30重量%の範囲であることが好ましい。上記の構成によれば、結晶成長期間が長くなり、高い効果を得ることができる。 Further, the amount of the organic acid crystals remaining after the addition of the base is preferably in the range of 1 to 30% by weight of the total crystals precipitated. According to the above configuration, the crystal growth period is lengthened, and a high effect can be obtained.
また、本発明にかかる有機酸結晶の製造方法は、上記課題を解決するために、本発明にかかる有機酸の晶析方法を用いて有機酸結晶を得る工程と、該工程により得られる有機酸結晶を含む反応液から有機酸結晶を単離する工程とを含むことを特徴としている。 Further, a method for producing an organic acid crystal according to the present invention includes, in order to solve the above-mentioned problems, a step of obtaining an organic acid crystal by using the method of crystallizing an organic acid according to the present invention; Isolating the organic acid crystals from the reaction solution containing the crystals.
上記の構成によれば、微細な結晶を低減させることができ、しかも、結晶成長に用いられる化合物の割合を高め、効率よく結晶成長させることが可能となるので、平均粒子径が大きい、嵩密度が大きな有機酸結晶を再現性よく安定的に得ることができるという効果を奏する。 According to the above configuration, fine crystals can be reduced, and the ratio of the compound used for crystal growth can be increased and crystal growth can be performed efficiently. However, there is an effect that a large organic acid crystal can be stably obtained with good reproducibility.
また、本発明にかかる晶析装置は、上記課題を解決するために、晶析反応容器と、該晶析反応容器内に酸を供給する酸供給手段と、該晶析反応容器内に塩基を供給する塩基供給手段とを備え、該酸供給手段および塩基供給手段は、酸と塩基とを、該晶析反応容器内において互いに離間した位置に供給することを含むことを特徴としている。 Further, in order to solve the above problems, the crystallization apparatus according to the present invention, a crystallization reaction vessel, an acid supply means for supplying an acid into the crystallization reaction vessel, and a base in the crystallization reaction vessel A base supplying means for supplying the acid, and the acid supplying means and the base supplying means are characterized in that the acid supplying means and the base supplying means include supplying the acid and the base to positions separated from each other in the crystallization reaction vessel.
上記の構成によれば、平均粒子径が大きい、嵩密度が大きな結晶を再現性よく安定的に得ることができるという効果を奏する。 According to the above configuration, it is possible to stably obtain a crystal having a large average particle diameter and a large bulk density with good reproducibility.
また、本発明にかかる晶析装置は、酸供給手段を備えた第1の反応容器と、塩基供給手段を備えた第2の反応容器と、上記第1の反応容器と第2の反応容器とを連通し、上記第1の反応容器と第2の反応容器との間で反応液を循環させる液循環手段とを有していることを含む構成であってもよい。 Further, the crystallization apparatus according to the present invention includes a first reaction vessel provided with an acid supply means, a second reaction vessel provided with a base supply means, the first reaction vessel and the second reaction vessel. And a liquid circulating means for circulating the reaction liquid between the first reaction vessel and the second reaction vessel.
上記の構成によれば、平均粒子径が大きい、嵩密度が大きな結晶を再現性よく安定的に得ることができるという効果を奏する。 According to the above configuration, it is possible to stably obtain a crystal having a large average particle diameter and a large bulk density with good reproducibility.
本発明によれば、原料有機酸塩を酸と反応させることにより晶析した結晶の一部を、塩基により有機酸塩に変換して溶解し、この有機酸塩含有液を残りの結晶の存在下で再び酸と反応させることで、微細な結晶を低減させることができ、しかも、結晶成長に用いられる化合物の割合を高め、効率よく結晶成長させることが可能となるので、平均粒子径が大きい、嵩密度が大きな結晶を再現性よく安定的に得ることができるという効果を奏する。 According to the present invention, a part of crystals crystallized by reacting a raw material organic acid salt with an acid is converted into an organic acid salt by a base and dissolved, and the organic acid salt-containing liquid is dissolved in the presence of the remaining crystals. By reacting again with an acid underneath, fine crystals can be reduced, and the ratio of the compound used for crystal growth can be increased, and crystal growth can be performed efficiently, so that the average particle diameter is large. The effect is that crystals having a large bulk density can be stably obtained with good reproducibility.
また、本発明にかかる晶析装置は、上記晶析反応に好適に用いられ、該晶析装置を用いることで、平均粒子径が大きい、嵩密度が大きな結晶を再現性よく安定的に得ることができるという効果を奏する。 Further, the crystallizer according to the present invention is suitably used for the crystallization reaction, and by using the crystallizer, a crystal having a large average particle diameter and a large bulk density can be stably obtained with good reproducibility. This has the effect that it can be performed.
本発明の実施の一形態について以下に詳しく説明する。
本実施の形態にかかる晶析方法は、有機酸塩の溶液に酸を添加して結晶を析出させる晶析方法であって、有機酸塩を酸と反応させることにより晶析した有機酸結晶の一部を塩基により溶解させ、この溶解した有機酸塩を、残りの有機酸結晶の存在下に、再度、酸と反応させる方法である。
An embodiment of the present invention will be described in detail below.
The crystallization method according to the present embodiment is a crystallization method in which an acid is added to a solution of an organic acid salt to precipitate a crystal, and the organic acid crystal is crystallized by reacting the organic acid salt with the acid. In this method, a part is dissolved with a base, and the dissolved organic acid salt is reacted again with an acid in the presence of the remaining organic acid crystals.
より具体的には、本実施の形態にかかる晶析方法は、有機酸塩を、晶析用の原料化合物、つまり、晶析反応開始時における出発物質(以下、原料有機酸塩と記す場合がある。)とし、原料有機酸塩の溶液、好適には水溶液に酸を添加して該有機酸塩を酸と反応させることにより、目的の有機酸の結晶を製造する方法であり、晶析に供せられる原料有機酸塩を酸と反応させて目的の有機酸の少なくとも一部を晶析させた後、該晶析により析出した有機酸結晶の一部を、塩基により有機酸塩に変換して液中に溶解させ、残りの結晶が存在した状態で、該有機酸塩溶解液に酸を添加して系中の有機酸塩を再度酸と反応させる方法である。 More specifically, the crystallization method according to the present embodiment uses an organic acid salt as a starting compound for crystallization, that is, a starting material at the start of a crystallization reaction (hereinafter, referred to as a starting organic acid salt). This is a method for producing crystals of the desired organic acid by adding an acid to a solution of the raw material organic acid salt, preferably an aqueous solution, and reacting the organic acid salt with the acid. After reacting the raw material organic acid salt to be supplied with an acid to crystallize at least a part of the target organic acid, a part of the organic acid crystal precipitated by the crystallization is converted into an organic acid salt with a base. In this method, an acid is added to the organic acid salt solution and the organic acid salt in the system is reacted again with the acid in a state where the remaining crystals are present.
本実施の形態にかかる晶析方法としては、大きく分けて、以下に示す2つの方法が挙げられる。 The crystallization method according to the present embodiment is roughly divided into the following two methods.
第1の方法は、原料有機酸塩を酸と反応させて目的の有機酸を晶析させる、原料から目的物へと向かう正反応と、一旦析出した有機酸の結晶を、再度塩基により溶解させて有機酸塩に戻す、目的物から原料へと向かう逆反応とを独立して行う方法であり、(1)上記した正反応と逆反応とを交互に行うことで、上記した正反応と逆反応とを時間差で行う方法である。該方法としては、例えば、同じ容器の中で上記した正反応と逆反応とを交互に行うことで、同じ領域で異なる時間に上記した正反応と逆反応とを行う方法が挙げられる。なお、上記の方法は、正反応後に該反応における反応液を別の容器に移しかえて逆反応を行う等、上記した各反応後の反応液を別の容器に移しかえて次工程の反応を行うことで、正反応と逆反応とを交互に行ってもよい。 In the first method, a raw material organic acid salt is reacted with an acid to crystallize a target organic acid, a positive reaction from the raw material to the target substance, and a once-precipitated organic acid crystal are dissolved again with a base. In this method, the reverse reaction from the target substance to the raw material is independently performed. (1) By performing the above-described forward reaction and reverse reaction alternately, the reverse reaction to the above forward reaction is performed. The reaction is carried out with a time difference. The method includes, for example, a method in which the above-described normal reaction and reverse reaction are alternately performed in the same vessel, so that the above-described normal reaction and reverse reaction are performed at different times in the same region. In the above method, the reaction in the next step is performed by transferring the reaction solution after each reaction described above to another container, for example, by performing the reverse reaction by transferring the reaction solution in the reaction to another container after the forward reaction. By performing the reaction, the normal reaction and the reverse reaction may be performed alternately.
第1の方法の好ましい例としては、原料有機酸塩の溶液に酸を添加することにより析出すべき有機酸の少なくとも一部を結晶化させ、有機酸結晶含有液に塩基を添加することにより有機酸結晶の一部を有機酸塩に変換して溶解させ、該有機酸塩溶解液に酸を添加することを含む有機酸の晶析方法であり、具体的には、原料有機酸塩の溶液に酸を添加して有機酸結晶を析出させる晶析方法であって、該有機酸塩を酸と完全に反応させたときに析出する全有機酸結晶のうち少なくとも一部を析出させた後、この有機酸結晶含有液内に塩基を添加して有機酸結晶の一部を有機酸塩に変換して溶解させ、その後、さらに該有機酸塩溶解液に酸を添加して、溶解した有機酸塩を、残りの有機酸結晶の存在下、再度、酸と反応させる方法が挙げられる。より具体的には、有機酸塩を原料化合物とし、該有機酸塩の溶液、好適には水溶液に酸を添加して原料有機酸塩を酸と反応させることにより、対応する有機酸の少なくとも一部を晶析させた後、該晶析により析出した有機酸の結晶に塩基を添加して該結晶の一部を塩基と反応させることにより有機酸塩に変換して溶解させ、その後、有機酸塩溶解液に酸を添加して残りの結晶の存在下に、有機酸塩を再度酸と反応させて、残存する結晶を核(種晶)として結晶成長させる方法である。 As a preferred example of the first method, at least a part of the organic acid to be precipitated is crystallized by adding an acid to the solution of the raw material organic acid salt, and the base is added to the organic acid crystal-containing liquid to form an organic acid. A method for crystallizing an organic acid comprising converting a part of the acid crystals into an organic acid salt and dissolving the solution, and adding an acid to the solution of the organic acid salt. A crystallization method of adding an acid to precipitate an organic acid crystal, wherein at least a part of all organic acid crystals precipitated when the organic acid salt is completely reacted with the acid, A base is added to the organic acid crystal-containing liquid to convert a part of the organic acid crystals into an organic acid salt and dissolved. Thereafter, an acid is further added to the organic acid salt solution to dissolve the dissolved organic acid. A method of reacting a salt with an acid again in the presence of the remaining organic acid crystals can be mentioned. More specifically, an organic acid salt is used as a starting compound, and an acid is added to a solution of the organic acid salt, preferably an aqueous solution, to react the starting organic acid salt with the acid, so that at least one of the corresponding organic acids is obtained. After crystallizing a portion, a base is added to the crystal of the organic acid precipitated by the crystallization, and a part of the crystal is reacted with the base to be converted into an organic acid salt and dissolved. This is a method in which an acid is added to the salt solution and the organic acid salt is reacted with the acid again in the presence of the remaining crystals to grow the remaining crystals as nuclei (seed crystals).
つまり、上記第1の方法は、本実施の形態にかかる晶析、つまり、中和晶析に供する原料有機酸塩に、水の存在下で酸を滴下していき、目的の有機酸が、(I)未飽和の状態から、(II)有機酸の飽和溶解度を超えて結晶が析出しない過飽和状態を経て、(III)結晶析出により急速な過飽和状態が解消された後、(IV)飽和状態の任意の時点で(V)塩基を加え、塩基による中和分を除いた酸の量を(II)の時点に戻すことで、上記(III)や(IV)の時期に析出すると考えられる微細結晶(析出した結晶のなかでも比較的小さい結晶)を溶解し、(VI)再度酸を滴下することで、その溶解分を結晶成長にまわす方法である。 That is, in the first method, the acid is added dropwise to the crystallization according to the present embodiment, that is, the raw material organic acid salt to be subjected to neutralization crystallization in the presence of water, and the target organic acid is (I) From an unsaturated state, (II) through a supersaturated state in which crystals do not precipitate beyond the saturation solubility of the organic acid, (III) after the rapid supersaturated state is eliminated by crystal precipitation, (IV) saturated state By adding (V) a base at an arbitrary point in time and returning the amount of acid excluding the amount of neutralization by the base to the point in (II), fine particles which are considered to precipitate at the time of (III) and (IV) above This is a method of dissolving crystals (relatively small crystals among the precipitated crystals), and (VI) dropping an acid again to transfer the dissolved components to crystal growth.
これに対し、第2の方法は、上記した正反応と逆反応とを、並行して同時に行う方法であり、例えば、(2)同じ容器内で、正反応を行いながら逆反応を行うか、あるいは、(3)酸の添加および塩基の添加を、互いに連通して設けられた別々の容器内で、該容器内液を容器間で循環させながら行うことで、異なる領域で並行して同時に上記した正反応と逆反応とを行う方法である。上記(2)の方法においては、酸と塩基とを、互いに離れた位置に滴下等により供給することで、同じ容器内に正反応を行う領域(結晶析出エリア)と逆反応を行う領域(部分溶解エリア)とが設けられ、不均一状態にて上記した正反応と逆反応とが行われる。 On the other hand, the second method is a method in which the above-described forward reaction and reverse reaction are performed in parallel and simultaneously. For example, (2) in the same vessel, performing the reverse reaction while performing the forward reaction, Alternatively, (3) the addition of an acid and the addition of a base are performed in separate containers provided in communication with each other while circulating the liquid in the containers between the containers, so that the above-described processes are simultaneously performed in different regions in parallel. This is a method of performing a forward reaction and a reverse reaction. In the above method (2), an acid and a base are supplied by dropping or the like to a position separated from each other, so that a positive reaction area (crystal precipitation area) and a reverse reaction area (partial (Dissolution area), and the above-described normal reaction and reverse reaction are performed in a non-uniform state.
具体的に、第2の方法は、原料有機酸塩の溶液に酸を添加して有機酸を結晶化することからなる有機酸の晶析方法であって、酸の添加によって有機酸が結晶化し始めた後、酸の添加を、反応系中に塩基を添加して該有機酸結晶の一部を溶解させながら行うことを含む方法である。より具体的には、有機酸塩を酸と反応させることにより晶析した有機酸結晶含有液に塩基を供給して該結晶の一部を再度溶解させながら有機酸塩を酸と反応させる方法である。 Specifically, the second method is a method of crystallizing an organic acid by adding an acid to a solution of a raw material organic acid salt and crystallizing the organic acid. After the start, the method includes adding an acid while adding a base to the reaction system to dissolve a part of the organic acid crystal. More specifically, a method in which a base is supplied to an organic acid crystal-containing liquid crystallized by reacting an organic acid salt with an acid and the organic acid salt is reacted with the acid while re-dissolving a part of the crystals. is there.
つまり、上記第2の方法は、有機酸塩に対し酸を供給中に塩基を同時に加える方法であり、主に塩基で(IV)の飽和状態での新たな核発生に由来する微細結晶を溶解し、過剰酸の添加によりその溶解分を結晶成長にまわす方法である。 That is, the second method is a method of simultaneously adding a base to the organic acid salt while supplying the acid, and mainly dissolves fine crystals derived from new nucleation in the saturated state of (IV) with the base. In this method, the excess is added to crystal growth by dissolving the dissolved component.
上記した2つの方法のうち、第1の方法は、上記(II)に示すように目的の有機酸の飽和溶解度を超えても結晶が析出しない過飽和状態を経て、(III)結晶析出による急速な過飽和状態の解消に至る場合、特に、過飽和度が非常に大きく、滴下中に一気に結晶が析出する場合に適している。 Of the above two methods, the first method is, as shown in (II) above, through a supersaturated state in which crystals do not precipitate even when exceeding the saturation solubility of the target organic acid, and (III) rapid precipitation by crystal precipitation It is suitable when the supersaturation state is eliminated, particularly when the degree of supersaturation is very large and crystals are precipitated at a stroke during dropping.
このように酸滴下中、例えば滴下初期または滴下終了直前まで過飽和で結晶が出ず、滴下中に一気に結晶が析出する場合は、核発生が支配的で結晶成長し難いため、得られる結晶の粒径が小さくなり易い。 Thus, during the dropping of the acid, for example, crystals do not appear due to supersaturation until the beginning of the dropping or immediately before the end of the dropping, and when the crystals are precipitated at a stroke during the dropping, the nucleation is dominant and it is difficult to grow the crystals. The diameter tends to be small.
このため、結晶析出後の任意の時点、つまり、(III)の急速な過飽和状態が解
消された後、(IV)の状態の任意の時点で塩基を加えると、(IV)で析出した結晶が、粒径が小さいものから溶解されていく。これは、粒径が小さい結晶の方が、比表面積が大きいためであり、これにより、(IV)で析出した結晶のうち微細結晶が溶解され、(V)で再度酸を滴下した場合、既に結晶が系内に存在するため、溶解せずに残っている結晶を核(種晶)として結晶成長が起こり易くなる。
Therefore, at any time after the precipitation of the crystal, that is, after the rapid supersaturated state of (III) is eliminated, when a base is added at any time in the state of (IV), the crystals precipitated in (IV) , Starting from those having a small particle size. This is because the crystal having a small particle size has a large specific surface area, whereby the fine crystals among the crystals precipitated in (IV) are dissolved, and when the acid is dropped again in (V), the crystals are already dissolved. Since crystals are present in the system, crystal growth is likely to occur with crystals remaining as undissolved nuclei (seed crystals).
例を挙げてより具体的に説明すると、有機酸の過飽和度が非常に大きく、過飽和状態が長く続く場合、例えば仕込み原料有機酸塩量(g)をP、仕込み原料有機酸塩の分子量を該有機酸塩1分子が有するアニオン性官能基数で除した値をZ、酸の添加量(g)を該酸の当量(g)で除した値をQ’としたときに、Q’/(P×Z)が0.8となる量を滴下したところではじめて有機酸の結晶が析出する場合、結晶が成長していない一次の核が一気に析出する。 More specifically, when the supersaturation degree of the organic acid is very large and the supersaturation state continues for a long time, for example, the amount (g) of the charged raw material organic acid salt is set to P, and the molecular weight of the charged raw material organic acid salt is changed to P. When the value divided by the number of anionic functional groups in one molecule of the organic acid salt is Z, and the value obtained by dividing the amount (g) of the acid added by the equivalent (g) of the acid is Q ′, Q ′ / (P When the crystal of the organic acid is deposited only when the amount at which × Z) becomes 0.8 is dropped, the primary nucleus in which the crystal has not grown is precipitated at once.
このため、このような場合、析出した結晶は、残りの2割分しか成長しない。そこで、析出した結晶の例えば8割を溶解させると、反応液中の残りの有機酸塩量が増加する一方で、残り2割分は結晶が残存しているため、析出している結晶に対する有機酸塩の割合が、結晶溶解前と比較して格段に大きくなり、結晶成長に供される有機酸塩量が格段に多くなる。そこで、再度残りの有機酸塩に対応する酸量を滴下すると、残存している結晶は、該結晶を核(種晶)として結晶成長し、大きな結晶が再現性よく安定的に得られることになる。 Therefore, in such a case, the precipitated crystal grows only for the remaining 20%. Therefore, when, for example, 80% of the precipitated crystals are dissolved, the amount of the remaining organic acid salt in the reaction solution increases, while the remaining 20% of the crystals remain, so that the amount of organic acid relative to the precipitated crystals is increased. The ratio of the acid salt becomes much larger than before the crystal dissolution, and the amount of the organic acid salt used for crystal growth becomes much larger. Then, when the amount of the acid corresponding to the remaining organic acid salt is dropped again, the remaining crystals grow as crystals using the crystals as nuclei (seed crystals), so that large crystals can be stably obtained with good reproducibility. Become.
すなわち、上記第1の方法は、目的の有機酸の過飽和度が非常に大きく、酸滴下中に一気に結晶が析出することで核発生が支配的で結晶成長が乏しい場合に、析出した結晶の一部を溶解させることで、微細結晶を低減させると共に結晶成長に供される有機酸塩量を増加させて結晶粒径を再現性よく安定的に大きくするものである。 That is, in the first method, when the degree of supersaturation of the target organic acid is very large and nucleation is dominant and crystal growth is poor due to precipitation of crystals at a stroke during acid dripping, one of the precipitated crystals By dissolving the part, the number of fine crystals is reduced, and the amount of organic acid salt used for crystal growth is increased, so that the crystal grain size is stably increased with good reproducibility.
したがって、上記第1の方法は、ニコチン酸、サリチル酸等のように過飽和度が比較的大きい有機酸の晶析に好適に用いることができる。 Therefore, the first method can be suitably used for crystallization of an organic acid having a relatively high degree of supersaturation, such as nicotinic acid and salicylic acid.
上記第1の方法は、(II)の範囲で前記Q’/(P×Z)が、通常、0.1〜1.0の範囲内、好ましくは0.3〜1.0の範囲内である化合物に対して好適に用いられる。 In the first method, the Q ′ / (P × Z) in the range of (II) is usually in the range of 0.1 to 1.0, preferably in the range of 0.3 to 1.0. It is suitably used for certain compounds.
一方、過飽和度が非常に小さく、酸滴下付近で即座に結晶が析出する場合は、酸の滴下により次々と新たな核発生、つまり、微細結晶の生成が起こるため、このような場合には、上記第2の方法を用いることが好ましい。 On the other hand, when the degree of supersaturation is very small, and crystals are immediately precipitated near the acid drop, new nuclei are generated one after another by the drop of the acid, that is, fine crystals are generated. In such a case, It is preferable to use the second method.
すなわち、上記第2の方法は、目的の有機酸の過飽和度が非常に小さく、酸滴下付近で即座に結晶が析出することで核発生が支配的で結晶成長が乏しい場合に、酸で結晶を析出させつつ、塩基で、新たな核発生に由来する微細結晶を溶解させることで、微細結晶を低減させると共に結晶成長に供される有機酸塩量を増加させて結晶粒径を再現性よく安定的に大きくすることができる。 That is, in the second method, when the degree of supersaturation of the target organic acid is very small and crystals are precipitated immediately near the dropping of the acid, nucleation is dominant and crystal growth is poor. By dissolving fine crystals derived from new nucleation with a base while precipitating, reducing the fine crystals and increasing the amount of organic acid salt used for crystal growth, the crystal grain size is stable and reproducible Can be made larger.
上記第2の方法を採用した場合にも、粒径が小さい結晶の方が、比表面積が大きいことから、塩基に対し、常に酸が過剰な状態、つまり、塩基による中和分を超える量の酸を滴下することで、新たに発生した微細な結晶のみが完全に溶解し、完全に溶解しないで残っている結晶は、酸と反応してさらに結晶成長する。よって、これを繰り返すことにより、目的の有機酸の過飽和度が非常に小さく、酸滴下付近で即座に結晶が析出する場合においても、微細結晶を低減させると共に結晶成長に供される原料化合物量を増加させ、核として存在している結晶の粒径を大きくすることができる。 Even when the above-mentioned second method is adopted, the crystals having a small particle diameter have a large specific surface area. Therefore, the acid is always in excess with respect to the base, that is, the amount of the acid exceeds the amount neutralized by the base. By dropping the acid, only newly generated fine crystals are completely dissolved, and the remaining crystals that are not completely dissolved react with the acid to grow further. Therefore, by repeating this, even when the degree of supersaturation of the target organic acid is very small and crystals are immediately deposited near the acid dropping, the amount of the raw material compound used for crystal growth is reduced while reducing fine crystals. It is possible to increase the grain size of the crystals existing as nuclei.
通常、滴下時間に占める(II)の範囲が大きい場合には、(III)で微細結晶が多く析出するため、上記第1の方法の方が第2の方法よりも粒径を大きくする効果が大きい。逆に、酸を滴下するとすぐに結晶が析出してしまう場合のように、滴下時間に占める(II)の範囲が小さい場合には、滴下時間に占める(IV)の範囲が大きくなるため、上記第2の方法の方が第1の方法よりも粒径を大きくする効果が大きい。但し(IV)の範囲が全くない場合を除けば、上記第2の方法は常に有効に作用する。 Usually, when the range of (II) occupying the dropping time is large, many fine crystals are precipitated in (III), so that the first method has an effect of increasing the particle size more than the second method. large. Conversely, when the range of (II) occupying the dropping time is small, such as when crystals are precipitated immediately after the acid is dropped, the range of (IV) occupying the dropping time becomes large, The second method has a greater effect of increasing the particle size than the first method. However, except for the case where there is no range (IV), the second method always works effectively.
したがって、上記第2の方法は、中和晶析全般、つまり、アジピン酸等のように過飽和度が比較的大きい化合物のみならず、ビオチンのようにあまり過飽和度が大きくない化合物の晶析にも好適に用いることができる。 Therefore, the above-mentioned second method is applicable to neutralization crystallization in general, that is, crystallization of not only compounds having a relatively large degree of supersaturation such as adipic acid but also compounds having a small degree of supersaturation such as biotin. It can be suitably used.
上記第2の方法は、(II)の範囲で前記Q’/(P×Z)が、通常、0.4以下、好ましくは0.1以下の有機酸について好適に用いられる。 The above-mentioned second method is suitably used for an organic acid in which Q ′ / (P × Z) is usually 0.4 or less, preferably 0.1 or less in the range of (II).
本発明において適用可能な有機酸としては、カルボキシル基、スルホン酸基、スルフェン酸基、ホスホン酸基、フェノール性水酸基等を有する融点50℃以上の化合物であり、アジピン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ビオチン等の脂肪族カルボン酸、安息香酸、ニコチン酸、サリチル酸等の芳香族カルボン酸、ベンゼンスルホン酸等の芳香族スルホン酸、フェニルスルフェン酸等の芳香族スルフェン酸、フェニルホスホン酸等の芳香族ホスホン酸、ビスフェノールA、キシレノール、ナフトール等のフェノール誘導体等を挙げることができる。有機酸塩としては、前記した有機酸の溶媒に可溶な塩であり、例えばナトリウム塩、カリウム塩等のアルカリ金属塩を挙げることができる。 The organic acid applicable in the present invention is a compound having a melting point of 50 ° C. or more having a carboxyl group, a sulfonic acid group, a sulfenic acid group, a phosphonic acid group, a phenolic hydroxyl group and the like, and adipic acid, palmitic acid, stearic acid, Aliphatic carboxylic acids such as biotin, aromatic carboxylic acids such as benzoic acid, nicotinic acid, salicylic acid, aromatic sulfonic acids such as benzenesulfonic acid, aromatic sulfenic acids such as phenylsulfenic acid, and aromatics such as phenylphosphonic acid Examples thereof include phenol derivatives such as phosphonic acid, bisphenol A, xylenol, and naphthol. The organic acid salt is a salt soluble in the above-mentioned organic acid solvent, and examples thereof include alkali metal salts such as sodium salt and potassium salt.
原料有機酸塩は、原料有機酸塩の溶液として上記晶析反応に供せられる。該溶液中では有機酸塩はアニオンとなり、酸と反応して有機酸結晶を析出し、塩基と反応することにより、該結晶が溶解する。 The raw material organic acid salt is subjected to the crystallization reaction as a solution of the raw material organic acid salt. In the solution, the organic acid salt becomes an anion, reacts with an acid to precipitate an organic acid crystal, and reacts with a base to dissolve the crystal.
有機酸塩としては、上記晶析が精製を目的とする場合等には、有機酸を塩基に溶解したものであってもよい。 When the above-mentioned crystallization is for purification or the like, the organic acid salt may be a solution in which an organic acid is dissolved in a base.
有機酸塩は、水の存在下で酸または塩基と接触させることにより、該酸または塩基と反応して晶析あるいは溶解する。 When the organic acid salt is brought into contact with an acid or a base in the presence of water, it reacts with the acid or the base to crystallize or dissolve.
本実施の形態では、例えば、有機酸塩を水またはアルカリに溶解させることにより調製した有機酸塩溶液、好適には、有機酸塩水溶液を反応原液として、該反応原液に酸および/または塩基を添加する場合を例に挙げて説明するものとするが、本発明は、これに限定されるものではなく、有機酸塩に対し後から、例えば、酸あるいは塩基を添加する際に、該酸あるいは塩基とともに水を添加しても構わない。また、予め原料有機酸塩溶液を調製する場合であっても、酸および/または塩基を水と混合して添加しても構わない。 In the present embodiment, for example, an organic acid salt solution prepared by dissolving an organic acid salt in water or an alkali, preferably, an organic acid salt aqueous solution is used as a reaction stock solution, and an acid and / or base is added to the reaction stock solution. Although the case of addition will be described by way of example, the present invention is not limited to this, and later, for example, when an acid or base is added to the organic acid salt, the acid or base is added. Water may be added together with the base. Further, even when a raw material organic acid salt solution is prepared in advance, an acid and / or a base may be mixed with water and added.
有機酸塩を溶解するための溶媒としては、水系溶媒、具体的には、例えば、水;水と混ざり合う有機溶媒;またはそれらの混合物等が挙げられる。上記溶媒としては、水と均一に混ざり合うものであれば、特に限定されるものではないが、最も好ましくは水である。 Examples of the solvent for dissolving the organic acid salt include an aqueous solvent, specifically, for example, water; an organic solvent mixed with water; or a mixture thereof. The solvent is not particularly limited as long as it is uniformly mixed with water, but is most preferably water.
また、上記有機溶媒としては、具体的には、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルスルホキサイド、ジメチルホルムアミド等が挙げられるが、これに限定されるものではない。これら有機溶媒は、一種類のみを用いてもよく、適宜二種類以上を混合して用いても構わない。 Further, as the organic solvent, specifically, for example, methanol, ethanol, isopropanol, acetone, tetrahydrofuran, dioxane, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylsulfoxide, dimethylformamide and the like. It is not limited. These organic solvents may be used alone or in a combination of two or more.
使用する塩基は、該塩基を加えることにより有機酸を溶解することができるものであればよく、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニアガス、アンモニア水、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、重炭酸ナトリウム等が挙げられ、好ましくは、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム及び重炭酸ナトリウムを挙げることができる。本発明においては、仕込み原料有機酸塩のカチオン部と使用する塩基のカチオン部とは同じであることが好ましい。 The base used is not particularly limited as long as the organic acid can be dissolved by adding the base. Examples thereof include sodium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia gas, aqueous ammonia, potassium carbonate, sodium carbonate, and sodium bicarbonate. And the like, and preferably, sodium hydroxide, potassium hydroxide, potassium carbonate, sodium carbonate and sodium bicarbonate. In the present invention, it is preferable that the cation part of the raw material organic acid salt and the cation part of the base used are the same.
また、使用する酸は、使用する溶媒との組み合わせにおいて、上記目的の化合物の溶解度が小さいもの、すなわち、上記原料化合物と反応して目的の化合物を晶析させることができるものであればよく、例えば、硫酸アンモニウム、炭酸ガス、塩酸ガス、SOx、NOx等が挙げられる。これら酸のなかでも、塩酸、硫酸が、取扱いが容易であることから好適である。 In addition, the acid to be used, in combination with the solvent to be used, may be those having a small solubility of the target compound, that is, those capable of reacting with the raw material compound to crystallize the target compound, Examples include ammonium sulfate, carbon dioxide gas, hydrochloric acid gas, SOx, NOx, and the like. Among these acids, hydrochloric acid and sulfuric acid are preferred because they are easy to handle.
本実施の形態にかかる晶析方法は、例えば、中性以下のpHでの結晶の製造に好適に用いられる。 The crystallization method according to the present embodiment is suitably used, for example, for producing crystals at a neutral pH or lower.
本実施の形態にかかる晶析方法は、前記したように水に難溶あるいは不溶の有機酸の結晶化に特に有効であり、このような有機酸の結晶の製造に好適に用いることができる。 The crystallization method according to the present embodiment is particularly effective for crystallization of an organic acid that is hardly soluble or insoluble in water as described above, and can be suitably used for producing such an organic acid crystal.
本実施の形態にかかる晶析方法においては、一旦、晶析により析出した有機酸結晶を、どの時点で、どの程度まで塩基で有機酸塩に戻すかによって、最終的に必要とされる酸の添加量が決定される。 In the crystallization method according to the present embodiment, once, the organic acid crystals precipitated by the crystallization, at what time, by how much to return to the organic acid salt with a base, the final required acid The amount to be added is determined.
以下に、上記第1の方法および第2の方法について各々図を参照して具体的に説明する。
まず、上記第1の方法について説明する。
Hereinafter, the first method and the second method will be specifically described with reference to the drawings.
First, the first method will be described.
上記第1の方法に用いられる反応容器(晶析反応槽)としては、ディスクタービン翼、パドル翼、3枚後退翼等の後退翼、アンカー翼等を備えた、攪拌機付きの攪拌槽等が挙げられるが、該反応容器としては、原料である有機酸塩と酸および塩基との反応に用いることができるものであれば特に限定されるものではなく、その規模(容量)や形状、材質等も、特に限定されない。 Examples of the reaction vessel (crystallization reaction tank) used in the first method include a stirring vessel equipped with a stirrer, which is provided with a disc turbine blade, a paddle blade, a retreating blade such as three retreating blades, an anchor blade, and the like. However, the reaction vessel is not particularly limited as long as it can be used for the reaction between an organic acid salt as a raw material and an acid or a base, and its scale (capacity), shape, material and the like are not limited. Is not particularly limited.
なお、上記反応容器としては、該反応容器外壁側に、例えば冷媒または熱媒の導通により上記反応容器を通じて該反応容器内の反応液の冷却または加熱が可能なジャケットを有する反応容器が好適に用いられる。上記反応容器が、このようなジャケットを有していることで、中和熱の除去等、反応温度の制御が容易となる。 As the reaction vessel, a reaction vessel having a jacket on the outer wall side of the reaction vessel, for example, capable of cooling or heating the reaction solution in the reaction vessel through the reaction vessel by passage of a cooling medium or a heating medium is preferably used. Can be The reaction vessel having such a jacket facilitates control of the reaction temperature such as removal of heat of neutralization.
上記攪拌機(攪拌翼)による撹拌回転数は、反応容器での単位容積あたりの撹拌動力が0.05〜2.0kW/m3の範囲となるように設定されることが好ましく、0.1〜0.4kW/m3の範囲内となるように設定されることがより好ましい。 The rotation speed of the stirring by the stirrer (stirring blade) is preferably set such that the stirring power per unit volume in the reaction vessel is in the range of 0.05 to 2.0 kW / m 3 , More preferably, it is set to be within the range of 0.4 kW / m 3 .
さらに、上記反応容器は、撹拌翼以外に、板バッフル、ビーバーテールバッフル、フィンガーバッフル、ディスク型バッフル、ドーナツ型バッフル等のバッフルを有してもよい。 Further, the reaction vessel may have a baffle such as a plate baffle, a beaver tail baffle, a finger baffle, a disk type baffle, a donut type baffle, etc., in addition to the stirring blade.
図1に、上記第1の方法に好適に用いられる晶析装置の一例を示す。
図1に示す晶析装置1は、晶析反応に用いられる晶析反応槽としての反応容器2と、該反応容器2内に酸を供給する酸供給ライン3(酸供給手段)と、該反応容器2内に塩基を供給する塩基供給ライン4(塩基供給手段)とを備えている。
FIG. 1 shows an example of a crystallization apparatus suitably used in the first method.
A crystallization apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a reaction vessel 2 as a crystallization reaction tank used for a crystallization reaction, an acid supply line 3 (acid supply means) for supplying an acid into the reaction vessel 2, A base supply line 4 (base supply means) for supplying a base into the container 2 is provided.
上記反応容器2には、上記反応容器2内に導入された反応原液を攪拌して反応させる攪拌機5が設置されている。また、該反応容器2は、その外壁側に、温水等の熱媒の入口または出口となる図示しない導通口を有するジャケット6を備えている。 The reaction vessel 2 is provided with a stirrer 5 for stirring and reacting the unreacted reaction solution introduced into the reaction vessel 2. In addition, the reaction vessel 2 is provided with a jacket 6 having a not-shown conduction port serving as an inlet or an outlet for a heat medium such as hot water on the outer wall side.
上記酸供給ライン3は、酸を貯蔵する酸貯蔵槽7、酸供給路(流路)となる中空状の連結管8・9、酸を上記反応容器2内に滴下供給するための滴下管10、並びに、上記連結管8・9に介在して設けられ、上記酸貯蔵槽7に貯蔵された酸を、連結管8・9を介して上記滴下管10に送出する、酸供給用のポンプ11を備えている。
The acid supply line 3 includes an
また、上記塩基供給ライン4は、塩基を貯蔵する塩基貯蔵槽12、塩基供給路(流路)となる中空状の連結管13・14、塩基を上記反応容器2内に滴下供給するための滴下管15、並びに、上記連結管13・14に介在して設けられ、上記塩基貯蔵槽12に貯蔵された塩基を、連結管13・14を介して上記滴下管15に送出する、塩基供給用のポンプ16を備えている。
The base supply line 4 includes a
次に、上記晶析装置1を用いた晶析動作の一例について以下に説明する。
まず原料有機酸塩を水またはアルカリに溶解させることにより、原料有機酸塩溶液を調製する。次いで、原料有機酸塩溶液を反応原液として上記反応容器2に導入する。次いで、ポンプ11を用いて酸貯蔵槽7に貯蔵されている酸を、連結管8・9を通じて滴下管10から上記反応容器2内の反応液に供給する。上記酸は、例えば、予め、所望の濃度となるように水に希釈して酸貯蔵槽7に貯蔵されている。本実施の形態では、例えば、6Nの塩酸水溶液を用いるものとするが、本発明は、これに限定されるものではない。
Next, an example of a crystallization operation using the crystallization apparatus 1 will be described below.
First, a raw material organic acid salt solution is prepared by dissolving the raw material organic acid salt in water or an alkali. Next, the raw material organic acid salt solution is introduced into the reaction vessel 2 as a reaction stock solution. Next, the acid stored in the
上記反応原液中の有機酸塩は、前記したように、該反応容器2内に導入された酸と反応し、これにより、有機酸が、(II)の過飽和状態、並びに(III)の急速な過飽和状態の解消の時期を経て(IV)の飽和状態に至り、結晶として析出する。 As described above, the organic acid salt in the undiluted reaction solution reacts with the acid introduced into the reaction vessel 2, whereby the organic acid becomes supersaturated in (II) and rapidly in (III). After elimination of the supersaturated state, the state of (IV) is reached and crystals are precipitated.
次いで、上記(IV)の任意の時点で、ポンプ16を用いて塩基貯蔵槽12に貯蔵されている塩基を、連結管13・14を通じて滴下管15から上記反応容器2内の反応液に供給して、該反応容器2内の微細な結晶、つまり、析出した結晶の一部を溶解させる。
Next, at any time in the above (IV), the base stored in the
上記塩基の供給のタイミングは、上記原料有機酸塩から一旦目的の有機酸を全て晶析させた後でもよいし、原料有機酸塩から一旦目的の有機酸の一部を晶析させた後でもよいが、塩基および酸の使用量をできるだけ少なく抑えるためには、後者、特に、結晶が析出した時点で、上記反応液に塩基を供給することが好ましい。 The supply timing of the base may be after once crystallizing all of the target organic acid from the raw material organic acid salt, or even after once crystallizing a part of the target organic acid from the raw material organic acid salt. In order to minimize the amount of the base and the acid used, it is preferable to supply the latter, particularly, the base to the reaction solution at the time when the crystals are precipitated.
結晶の析出は、目視によって確認することもできるし、結晶が出た瞬間にpHが大きく変動することを利用してpH計を用いてpH変化を検出することもできる。勿論、結晶の析出を確認することなく、仕込み原料有機酸塩におけるアニオン性官能基数を1としたときに、酸の添加量を該酸の当量で除した値として、1あるいはそれ以上の過剰量を用いて、結晶を析出させることにより、一連の反応が全て自動的に行われるように制御してもよい。 Precipitation of crystals can be confirmed visually, or a change in pH can be detected using a pH meter by utilizing the fact that the pH greatly fluctuates at the moment the crystals come out. Of course, without confirming the precipitation of crystals, assuming that the number of anionic functional groups in the charged organic acid salt is 1, the addition amount of the acid is divided by the equivalent of the acid, and the excess amount is 1 or more. May be used to control the system so that a series of reactions are all performed automatically by precipitating crystals.
次いで、ポンプ11を用いて酸貯蔵槽7に貯蔵されている酸を、再度、連結管8・9を通じて滴下管10から上記反応容器2内の反応液に供給する。これにより、塩基によって溶解させた結晶分の有機酸塩が再度、晶析に供され、結晶成長により、平均粒子径が大きな結晶を得ることができる。
Next, the acid stored in the
本実施の形態にかかる晶析方法においては、供給される酸の添加量(g)を該酸の当量(g)で除した値(以下、酸当量値と記すことがある。)よりも供給される塩基の添加量(g)を該塩基の当量(g)で除した値(以下塩基当量値と記すことがある。)が少なく、かつ、有機酸塩中に含まれるアニオン性官能基を全て酸性化するために必要な酸の量に加えて塩基により中和される酸の量が仕込んだ有機酸塩に対して用いられる。つまり、本実施の形態にかかる晶析方法においては、供給される酸当量値よりも仕込んだ有機酸塩量(g)を有機酸塩の当量(g)で除した値と供給される塩基当量値の和が小さくなるように酸および塩基の使用量が決定される。上記塩基の使用量については、塩基により中和される分を除いた酸の量が上記(II)の領域まで減少するように設定すればよく、一旦、酸を添加して晶析した後、塩基を供給しても溶け残った有機酸結晶の量を該有機酸の当量で除した値をQ、仕込み原料有機酸塩量(g)をP、仕込み原料有機酸塩の分子量を該有機酸塩1分子が有するアニオン性官能基数で除した値をZとするとき、Q/(P×Z)が、通常0.01〜0.3の範囲内、望ましくは、0.05〜0.2の範囲内となるように上記塩基の使用量を設定すればよい。これにより、結晶成長期間が長くなり、高い効果を得ることができる。 In the crystallization method according to the present embodiment, the supplied amount is more than the value obtained by dividing the added amount (g) of the supplied acid by the equivalent amount (g) of the acid (hereinafter, referred to as an acid equivalent value). The value obtained by dividing the amount (g) of the base to be added by the equivalent (g) of the base (hereinafter sometimes referred to as base equivalent) is small, and the anionic functional group contained in the organic acid salt is reduced. The amount of acid neutralized by the base in addition to the amount of acid needed to acidify all is used for the charged organic acid salt. In other words, in the crystallization method according to the present embodiment, the value obtained by dividing the amount (g) of the charged organic acid salt by the equivalent (g) of the organic acid salt from the supplied acid equivalent value and the supplied base equivalent The amounts of acids and bases used are determined so that the sum of the values is small. The amount of the base used may be set so that the amount of the acid excluding the amount neutralized by the base is reduced to the range of the above (II), and once the acid is added and crystallized, The value obtained by dividing the amount of the organic acid crystals remaining dissolved even when the base was supplied by the equivalent of the organic acid is Q, the amount (g) of the raw material organic acid salt is P, and the molecular weight of the raw material organic acid salt is the organic acid. When the value divided by the number of anionic functional groups in one molecule of the salt is Z, Q / (P × Z) is usually in the range of 0.01 to 0.3, preferably 0.05 to 0.2. The amount of the base used may be set so as to fall within the range described above. Thereby, the crystal growth period is lengthened, and a high effect can be obtained.
例えば有機酸がアジピン酸の場合には、塩基を供給しても溶け残った結晶の量は、仕込み原料有機酸塩を酸と完全に反応させたときに析出する全結晶の、通常は1〜30重量%の範囲内(言い換えれば、仕込んだ有機酸塩の1〜30重量%の範囲内)、好ましくは5〜20重量%の範囲内となるように上記塩基を添加すればよい。 For example, when the organic acid is adipic acid, the amount of crystals remaining dissolved even when the base is supplied is usually 1 to 1 of all crystals precipitated when the raw material organic acid salt is completely reacted with the acid. The above base may be added within a range of 30% by weight (in other words, within a range of 1 to 30% by weight of the charged organic acid salt), preferably within a range of 5 to 20% by weight.
より具体的には、上記反応において、最初に添加する酸当量値を前記(P×Z)で除した値は、通常0.33〜3の範囲内であり、好ましくは0.5〜1.3の範囲内である。また、使用する塩基当量値を前記(P×Z)で除した値は、最初に添加する酸当量値を前記(P×Z)で除した値から通常0.03〜0.3を減じた値の範囲内であり、好ましくは、最初に添加する酸当量値を前記(P×Z)で除した値から0.05〜0.15を減じた値の範囲内である。塩基滴下後に使用する酸当量値を前記(P×Z)で除した値については、最初に使用した酸当量値を前記(P×Z)で除した値と塩基滴下後に使用する酸当量値を前記(P×Z)で除した値との和から使用した塩基当量値を前記(P×Z)で除した値を減じた値が、通常0.9〜3の範囲内であり、好ましくは1〜1.3の範囲内である。 More specifically, in the above reaction, the value obtained by dividing the acid equivalent value added first by (P × Z) is usually in the range of 0.33 to 3, preferably 0.5 to 1. 3 is within the range. Further, the value obtained by dividing the base equivalent value to be used by the above (P × Z) is usually 0.03 to 0.3 subtracted from the value obtained by dividing the acid equivalent value to be added first by the above (P × Z). It is within the range of values, and preferably within the range of 0.05 to 0.15 subtracted from the value obtained by dividing the initially added acid equivalent value by the above (P × Z). As for the value obtained by dividing the acid equivalent value used after the base addition by the above (P × Z), the value obtained by dividing the acid equivalent value used first by the above (P × Z) and the acid equivalent value used after the base addition are used. The value obtained by subtracting the value obtained by dividing the used base equivalent value by the above (P × Z) from the sum with the value obtained by the above (P × Z) is usually in the range of 0.9 to 3, preferably from 0.9 to 3. It is in the range of 1 to 1.3.
なお、上記酸および塩基の供給時間や供給位置、供給方法については、特に限定されるものではなく、酸および塩基の供給には、必ずしも上記した構成を有する酸供給ライン3あるいは塩基供給ライン4を用いる必要はなく、当然、酸および塩基の供給に必ずしも滴下管10・15を必要とはしない。また、滴下管10・15を用いる場合、上記各滴下管10・15は、上記反応容器2の任意の位置に設けることができる。
The supply time, supply position, and supply method of the acid and the base are not particularly limited, and the supply of the acid and the base is not necessarily performed by using the acid supply line 3 or the base supply line 4 having the above-described configuration. It is not necessary to use, and of course, the supply of the acid and the base does not necessarily require the dropping
また、上記晶析装置1を構成する各部材の材質や大きさ等は、上記した原料有機酸塩と酸または塩基との反応に用いることができるものであれば特に限定されるものではない。 The material, size, and the like of each member constituting the crystallizer 1 are not particularly limited as long as they can be used for the reaction between the above-mentioned raw material organic acid salt and an acid or a base.
さらに、上記反応容器2に対する反応原液の投入量は、晶析対象成分の濃度や使用される酸および塩基の量等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されない。 Further, the amount of the undiluted reaction solution to be charged into the reaction vessel 2 may be appropriately set according to the concentration of the component to be crystallized, the amounts of the acid and base used, and is not particularly limited.
また、上記した各反応における反応時間や反応温度、反応圧力等の条件も、原料有機酸塩の種類や量、酸あるいは塩基との組み合わせ等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。 In addition, conditions such as the reaction time, reaction temperature, and reaction pressure in each of the above-mentioned reactions may be appropriately set according to the type and amount of the raw material organic acid salt, the combination with the acid or base, and the like, and are particularly limited. is not.
なお、晶析に際し、上記反応原液に酸および塩基を添加することで、僅かずつではあるが、反応液の液量が増加するため、この液量の増加を考慮した反応容器2並びに反応条件を用いることが望ましい。 During the crystallization, by adding an acid and a base to the above-mentioned undiluted reaction solution, the amount of the reaction solution slightly increases, but the reaction vessel 2 and the reaction conditions in consideration of the increase in the amount of the solution are changed. It is desirable to use.
次に、上記第2の方法について説明する。
上記第2の方法として、上記したように同じ反応容器内で正反応を行いながら逆反応を行う場合、該方法に用いられる晶析装置としては、前記図1に示す晶析装置1を用いることができる。
Next, the second method will be described.
As the second method, when the reverse reaction is performed while performing the normal reaction in the same reaction vessel as described above, the crystallization apparatus 1 shown in FIG. 1 is used as the crystallization apparatus used in the method. Can be.
上記第2の方法に用いられる反応容器2(晶析反応槽)としては、ディスクタービン翼、パドル翼、3枚後退翼等の後退翼、アンカー翼等を備えた、攪拌機付きの攪拌槽等、前記第1の方法に用いられる反応容器2と同様の反応容器を用いることができる。該反応容器2としては、有機酸塩と酸および塩基との反応に用いることができるものであれば特に限定されるものではなく、その規模(容量)や形状、材質等も、特に限定されない。 Examples of the reaction vessel 2 (crystallization reaction tank) used in the second method include a disk turbine blade, a paddle blade, a retreating blade such as three retreating blades, a stirring tank equipped with a stirrer, and the like. The same reaction vessel as the reaction vessel 2 used in the first method can be used. The reaction vessel 2 is not particularly limited as long as it can be used for the reaction between an organic acid salt and an acid or a base, and its scale (capacity), shape, material, and the like are not particularly limited.
また、上記第2の方法においても、上記反応容器2としては、反応容器外壁側に、例えば冷媒または熱媒の導通により上記反応容器を通じて該反応容器内の反応液の冷却または加熱が可能なジャケットを有する反応容器が好適に用いられる。上記反応容器2が、このようなジャケットを有していることで、中和熱の除去等、反応温度の制御が容易となる。 Also in the second method, the reaction vessel 2 is provided on the outer wall side of the reaction vessel, for example, with a jacket capable of cooling or heating the reaction liquid in the reaction vessel through the reaction vessel through conduction of a refrigerant or a heat medium. Is preferably used. Since the reaction vessel 2 has such a jacket, control of the reaction temperature such as removal of heat of neutralization becomes easy.
上記攪拌機5(攪拌翼)による撹拌回転数は、反応容器2での単位容積あたりの撹拌動力が0.05〜2.0kW/m3の範囲となるように設定されることが好ましく、0.05〜0.3kW/m3の範囲内となるように設定されることがより好ましい。 The rotation speed of the stirring by the stirrer 5 (stirring blade) is preferably set such that the stirring power per unit volume in the reaction vessel 2 is in the range of 0.05 to 2.0 kW / m 3 . More preferably, it is set to be in the range of from 0.5 to 0.3 kW / m 3 .
さらに、上記反応容器2は、撹拌翼以外に、板バッフル、ビーバーテールバッフル、フィンガーバッフル、ディスク型バッフル、ドーナツ型バッフル等のバッフルを有してもよい。特に、上記第2の方法として、前記(2)で示したように、同じ反応容器2内で正反応を行いながら逆反応を行う場合、このように上記反応容器2内がバッフル等で部分的に仕切られていることで、酸と塩基とが中和によって無駄に消費されることを抑制することができる。 Further, the reaction vessel 2 may have a baffle such as a plate baffle, a beaver tail baffle, a finger baffle, a disk-type baffle, a donut-type baffle other than the stirring blade. In particular, as the second method, when the reverse reaction is performed while performing the normal reaction in the same reaction vessel 2 as shown in the above (2), the inside of the reaction vessel 2 is partially By partitioning into acid and acid, the acid and the base can be prevented from being wastefully consumed by neutralization.
なお、この場合においても各滴下管10・15は、図1に示す反応容器2の任意の位置に設けることができるが、このように、反応容器2内の不均一さを利用して塩基を加える場合には、酸と塩基とが中和によって無駄に消費されることを抑制するために、酸と塩基とが、使用する反応容器2における該反応容器2内のフローパターンから互いに混ざり合い難い位置、つまり、滴下した酸と塩基とが互いに接触し難い位置に供給されることが望ましく、両滴下管量10・15が、互いにできるだけ離間して設けられていることが望ましい。
In this case as well, each of the dropping
なお、図1に示す晶析装置1では、酸供給用の滴下管10が、上記反応容器2の底部に設けられる一方、塩基供給用の滴下管15が、上記反応容器2内の反応液の液面よりも上方、つまり、反応容器2内における上部に設けられ、これにより、上記反応容器2内の底部に酸が供給され、上記反応容器2内の上部に塩基が供給される構成としたが、上述したように両滴下管10・15が、互いに離れた位置に形成されていれば、これに限定されるものではない。
In the crystallization apparatus 1 shown in FIG. 1, a dropping
但し、微細な結晶は、攪拌により上方に移動し易い傾向にあるため、図1に示すように、滴下管10・15を用いて、酸は、反応容器2内の攪拌機5(撹拌翼)近傍に、塩基は、撹拌液である反応液の表面に供給するとよい。つまり、上記晶析装置1は、酸供給用の滴下管10が上記反応容器2の底部に設けられると共に、塩基供給用の滴下管15が、上記反応容器2の上部に設けられていることが、微細な結晶を低減して平均粒子径が大きな結晶を製造する上で望ましい。
However, since the fine crystals tend to move upward by stirring, the acid is removed from the vicinity of the stirrer 5 (stirring blade) in the reaction vessel 2 using the dropping
次に、上記第2の方法において上記晶析装置1を用いた晶析動作の一例について以下に説明する。
まず原料有機酸塩を水またはアルカリに溶解させることにより、原料有機酸塩溶液を調製する。次いで、該原料有機酸塩溶液を反応原液として上記反応容器2に導入する。ここまでは上記第1の方法と同じであるが、上記(2)の方法を用いる場合、ポンプ11を用いて酸貯蔵槽7に貯蔵されている酸を、連結管8・9を通じて滴下管10から上記反応容器2内の反応液に供給しながら、ポンプ16を用いて塩基貯蔵槽12に貯蔵されている塩基を、連結管13・14を通じて滴下管15から上記反応容器2内の反応液に供給する。
Next, an example of the crystallization operation using the crystallization apparatus 1 in the second method will be described below.
First, a raw material organic acid salt solution is prepared by dissolving the raw material organic acid salt in water or an alkali. Next, the raw organic salt solution is introduced into the reaction vessel 2 as a reaction stock solution. Up to this point, the method is the same as the above-mentioned first method. However, when the above-mentioned method (2) is used, the acid stored in the
この場合、上記正反応と逆反応とを効率良く行うためには、酸を供給開始後、結晶が析出し始めてから塩基の供給を開始することが望ましい。 In this case, in order to efficiently perform the above-described forward reaction and reverse reaction, it is desirable to start the supply of the base after the start of the supply of the acid and after the crystals start to precipitate.
上記反応液中では、酸の供給位置付近においては正反応が支配的に起こり、塩基の供給位置付近においては逆反応が支配的に起こる。酸の供給位置付近において析出した結晶は、攪拌により塩基の供給位置付近において微細な結晶が溶解され、残った結晶は、酸の滴下位置近傍で結晶成長する。上記の方法においては、上記反応容器2内でこの反応が繰り返されて、残った結晶は次第に大きな結晶となる。 In the reaction solution, a forward reaction predominates near the acid supply position, and a reverse reaction predominantly occurs near the base supply position. Crystals precipitated near the supply position of the acid dissolve fine crystals near the supply position of the base by stirring, and the remaining crystals grow near the dropping position of the acid. In the above method, this reaction is repeated in the reaction vessel 2, and the remaining crystals gradually become larger.
なお、上記の晶析方法においても、供給する酸当量値よりも仕込み原料有機酸塩量を該有機酸塩の当量で除した値と供給する塩基当量値の和が小さくなるように酸および塩基の使用量が決定される。 In the above-mentioned crystallization method, the acid and the base so that the sum of the value obtained by dividing the amount of the raw material organic acid salt by the equivalent of the organic acid salt and the supplied base equivalent value becomes smaller than the supplied acid equivalent value. Is determined.
使用する塩基当量値を前記(P×Z)で除した値は、通常、0.5〜10の範囲内であり、好ましくは、0.8〜2.5の範囲内である。 The value obtained by dividing the used base equivalent value by the above (P × Z) is usually in the range of 0.5 to 10, and preferably in the range of 0.8 to 2.5.
また、使用する酸当量値を前記(P×Z)で除した値は、用いられる塩基当量値を前記(P×Z)で除した値に、通常0.9〜1.5、好ましくは1.0〜1.3を加えた範囲内である。 The value obtained by dividing the used acid equivalent value by the above (P × Z) is usually 0.9 to 1.5, preferably 1 to the value obtained by dividing the used base equivalent value by the above (P × Z). 0.0 to 1.3.
塩基の供給は、一定速度で行ってもよいが、間欠的に滴下する方が、反応容器2内の不均一さが大きくなり、結晶の平均粒子径を大きくする傾向があることからより望ましい。 The supply of the base may be performed at a constant rate, but it is more preferable to drop the mixture intermittently because the non-uniformity in the reaction vessel 2 increases and the average particle diameter of the crystals tends to increase.
上記晶析方法において、供給される酸当量値に対する塩基当量値が比較的大きい方が結晶の平均粒子径を大きくする傾向があることから好ましい。また、塩基濃度は、濃い方が結晶の平均粒子径を大きくする傾向があることから好ましい。 In the above-mentioned crystallization method, it is preferable that the base equivalent value relative to the supplied acid equivalent value is relatively large because the average particle size of the crystals tends to be large. Further, it is preferable that the base concentration is higher, since it tends to increase the average particle diameter of the crystals.
なお、塩基の使用量、滴下時間等は、上記晶析装置1のフローパターン、つまり、この場合は上記反応容器2のフローパターンに起因する混合状態によって変化するため、条件を変化させて最適化されることが望ましい。つまり、上記の方法においては、反応容器2内に適度な淀みがあるように、攪拌条件、滴下位置、滴下速度、滴下量のバランスの最適化を行うことが望ましい。 The amount of the base used, the dropping time, and the like vary depending on the flow pattern of the crystallizer 1, that is, the mixing state caused by the flow pattern of the reaction vessel 2 in this case. It is desirable to be done. That is, in the above method, it is desirable to optimize the balance of the stirring conditions, the dropping position, the dropping speed, and the dropping amount so that the reaction vessel 2 has an appropriate stagnation.
また、上記したように晶析反応容器内に直接塩基を加えるのではなく、晶析反応容器とは異なる反応容器内に反応液を移して塩基を加え、再度晶析反応容器に戻すことにより上記した一連の反応を行ってもよい。 Also, instead of directly adding the base into the crystallization reaction vessel as described above, the reaction solution is transferred to a reaction vessel different from the crystallization reaction vessel, the base is added, and the base is returned to the crystallization reaction vessel again. A series of reactions described above may be performed.
以下に、晶析反応容器とは異なる反応容器内に反応液を移して塩基を加え、再度晶析反応容器に戻すことにより上記した一連の反応を行う方法として、前記(3)に示したように、正反応と逆反応とを異なる反応容器にて行い、この異なる反応容器の間で容器内液を循環させて上記した正反応と逆反応とを交互に繰り返し行う方法について図2を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, as a method for performing the above-described series of reactions by transferring the reaction solution into a reaction vessel different from the crystallization reaction vessel, adding a base, and returning the reaction solution to the crystallization reaction vessel again, as described in (3) above. Referring to FIG. 2, a method in which a forward reaction and a reverse reaction are performed in different reaction vessels, and the solution in the vessel is circulated between the different reaction vessels and the above-described forward reaction and reverse reaction are alternately repeated. This will be specifically described.
図2に、上記方法に好適に用いられる晶析装置の一例を示す。
図2に示す晶析装置20は、原料有機酸塩を酸によって晶析するための晶析反応容器としての第1の反応容器21と、上記第1の反応容器21で晶析により析出した結晶の一部を塩基で溶解するための逆反応用の反応容器としての第2の反応容器31と、上記第1の反応容器21内に酸を供給する酸供給ライン40(酸供給手段)と、上記第2の反応容器31内に塩基を供給する塩基供給ライン50(塩基供給ライン)と、上記第1の反応容器21と第2の反応容器31との間で反応液を循環させる反応液循環ライン60(反応液循環手段)とを備えている。
FIG. 2 shows an example of a crystallization apparatus suitably used in the above method.
A
上記第1の反応容器21には、該第1の反応容器21内に導入された反応原液を攪拌して反応させる攪拌機22が設置されている。また、該第1の反応容器21は、その外壁側に、温水等の熱媒の入口または出口となる図示しない導通口を有するジャケット23を備えている。
The
同様に、上記第2の反応容器31には、該第2の反応容器31内に導入された反応液を攪拌して反応させる攪拌機32が設置されている。また、該第2の反応容器31は、その外壁側に、温水等の熱媒の入口または出口となる図示しない導通口を有するジャケット33を備えている。
Similarly, the
上記酸供給ライン40は、酸を貯蔵する酸貯蔵槽41、酸供給路(流路)となる中空状の連結管42・43、酸を上記第1の反応容器21内に滴下供給するための滴下管44、並びに、上記連結管42・43に介在して設けられ、上記酸貯蔵槽41に貯蔵された酸を、連結管42・43を介して上記滴下管44に送出する、酸供給用のポンプ45を備えている。
The
また、上記塩基供給ライン50は、塩基を貯蔵する塩基貯蔵槽51、塩基供給路(流路)となる中空状の連結管52・53、塩基を上記第2の反応容器31内に滴下供給するための滴下管54、並びに、上記連結管52・53に介在して設けられ、上記酸貯蔵槽51に貯蔵された酸を、連結管52・53を介して上記滴下管54に送出する、塩基供給用のポンプ55を備えている。
The
なお、第1および第2の各反応容器21・31や酸供給ライン40、塩基供給ライン50等の各々の構成、並びに、第1および第2の各反応容器21・31における各反応攪拌回転数等の晶析条件は、上述した通りであり、上記晶析装置1を用いた場合と同様に設定することができる。すなわち、上記晶析装置20における晶析条件は、正反応と逆反応とを各々別々の反応容器を用いて行うと共に、上記反応液循環ライン60を用いて上記第1の反応容器21と第2の反応容器31との間で反応液を循環させる以外は、上述した晶析装置1を用いた第2の方法による晶析条件と同様に設定することができる。
In addition, each configuration of the first and
上記反応液循環ライン60は、上記第1の反応容器21と第2の反応容器31とを連結し、第1の反応容器21内の反応液を上記第2の反応容器31に送出する送路と、上記第1の反応容器21と第2の反応容器31とを連結し、第2の反応容器31内の反応液を上記第1の反応容器21に送出する戻路とを有している。
The reaction
上記反応液循環ライン60の送路には、上記第1の反応容器21内の反応液を吸引する吸引管61と、反応液の流路となる中空状の連結管62・63と、上記連結管62・63に介在して設けられ、上記第1の反応容器21内の反応液を、連結管62・63を介して上記第2の反応容器31に送る、反応液循環用のポンプ64が設けられている。
A
また、上記反応液循環ライン60の戻路には、上記第2の反応容器31内の反応液を吸引する吸引管67と、反応液の流路となる中空状の連結管68・69と、上記連結管68・69に介在して設けられ、上記第2の反応容器31内の反応液を、連結管68・69を介して上記第1の反応容器21に送る、反応液循環用のポンプ70が設けられている。
Further, on the return path of the reaction
これにより、上記各晶析装置21・31内の反応液は、各吸引管61・67により各連結管62・68を通じて各ポンプ64・70へと抜き出され、さらに、各連結管63・69を通じて各反応容器21・31に導入されることで、各反応容器21・31間で循環されるようになっている。
Thereby, the reaction liquid in each of the
なお、上記反応容器21・31としては、例えば、撹拌混合槽、ラインミキサー、スタティックミキサー等が挙げられるが、特に限定されるものではない。これら反応容器21・31としては、前記反応容器2と同様の反応容器を使用することもでき、原料有機酸塩と酸および塩基との反応に用いることができるものであれば特に限定されるものではなく、その規模(容量)や形状、材質等も、特に限定されない。
The
次に、上記晶析装置20を用いた晶析動作の一例について以下に説明する。
まず原料有機酸塩を水またはアルカリに溶解させることにより、原料有機酸塩溶液を調製する。次いで、該原料有機酸塩溶液を反応原液として第1の反応容器21に導入する。次いで、ポンプ45を用いて酸貯蔵槽41に貯蔵されている酸を、連結管42・43を通じて滴下管44から上記反応容器21内の反応液に供給する。上記酸は、前記したように、例えば、予め、所望の濃度となるように水に希釈して酸貯蔵槽41に貯蔵されている。
Next, an example of a crystallization operation using the
First, a raw material organic acid salt solution is prepared by dissolving the raw material organic acid salt in water or an alkali. Next, the raw material organic acid salt solution is introduced into the
上記第1の反応容器21中の原料有機酸塩は、該第1の反応容器21内に導入された酸と反応し、結晶として析出する。この析出した結晶が分散された反応液は、反応液循環ライン60の送路に設けられたポンプ64により、吸引管61を用いて上記第1の反応容器21から抜き出され、連結管62・63を通じて第2の反応容器31内に導入される。
The raw material organic acid salt in the
上記第2の反応容器31内には、塩基貯蔵槽51に貯蔵されている塩基が、ポンプ55により連結管52・53を通じて滴下管54から滴下供給されている。このため、上記第2の反応容器31に導入された反応液中の結晶は、該第2の反応容器31内に供給された塩基と反応してその一部が溶解し、反応液内には、比較的大きな結晶のみが残る。なお、上記塩基は、前記したように、例えば、予め、所望の濃度となるように水に希釈して塩基貯蔵槽51に貯蔵されている。
In the
上記第2の反応容器31内で微細な結晶が溶解された反応液は、反応液循環ライン60の戻路に設けられたポンプ70により、吸引管67を用いて上記第2の反応容器31から抜き出され、連結管68・69を通じて第1の反応容器21内に戻される。
The reaction liquid in which the fine crystals are dissolved in the
第1の反応容器21では、滴下管44を通じて酸貯蔵槽41から滴下供給されている酸によって、新たな結晶が生成する一方で、上記第2の反応容器31を介して循環された反応液内の結晶を核(種晶)として結晶成長する。
In the
この第1の反応容器21内の反応液は、再び、反応液循環ライン60の送路を通じて第2の反応容器31に導入され、ここで、第1の反応容器21で新たに生成された微細な結晶が溶解されて再び第1の反応容器21に戻される。これを繰り返すことで、より大きな平均粒子径を有する結晶が製造される。
The reaction liquid in the
なお、上記晶析装置20を用いた場合、上記第2の反応容器31に塩基が供給されており、上記反応液循環ライン60の送路によって上記第2の反応容器31に供給された反応液中の微細な結晶が溶解することで、上記反応液循環ライン60の戻路では、比較的大きな結晶が該反応液循環ライン60の戻路を通って第1の反応容器21に戻される様子を観察することができる。
When the
上記した晶析装置20を用いれば、上記反応液の循環は、ポンプ64・70によりその循環量並びに反応液の送出のタイミング等を制御することができる。したがって、上記の晶析装置20を用いることで、例えば上記した各反応容器、つまり、第1の反応容器21および第2の反応容器31での反応時間の調整を行うことができる。なお、上記晶析装置20を用いて常に反応液を循環させた状態で晶析を行うことができることは言うまでもないことである。
With the use of the above-mentioned
上記した晶析装置20を用いた場合の晶析条件は、前記晶析装置1を用いた第2の方法における晶析条件と同様に設定される。
The crystallization conditions when using the above-described
例えば、上記攪拌機22(攪拌翼)による撹拌回転数は、上記第1の反応容器21での単位容積あたりの撹拌動力が0.05〜2.0kW/m3の範囲内となるように設定されることが好ましく、0.05〜0.3kW/m3の範囲内となるように設定されることがより好ましい。
For example, the rotation speed of the stirring by the stirrer 22 (stirring blade) is set so that the stirring power per unit volume in the
但し、上記した晶析装置20を用いる場合、塩基供給側においては、撹拌回転数は、結晶を溶解するのに十分な程度であればよく、例えば、上記各攪拌機32(攪拌翼)による撹拌回転数は、上記第2の反応容器31での単位容積あたりの撹拌動力が0.1〜2.0kW/m3の範囲内となるように設定されることが好
ましい。
However, when the above-mentioned
つまり、上記攪拌機22では、結晶を壊さないように比較的ゆっくり攪拌することが望ましいが、上記攪拌機32では特に限定されず、比較的強く攪拌する方が、結晶の溶解が速やかに実施できることから好ましい。
That is, in the
上記の晶析方法においても、供給する酸当量値よりも、仕込み原料有機酸塩の量を該有機酸塩の当量で除した値と供給される塩基当量値との和が小さくなるように酸および塩基の使用量が決定される。 Also in the above-mentioned crystallization method, the acid is adjusted so that the sum of the value obtained by dividing the amount of the raw material organic acid salt by the equivalent of the organic acid salt and the supplied base equivalent value is smaller than the supplied acid equivalent value. And the amount of base used is determined.
使用する塩基当量値を前記(P×Z)で除した値は、通常0.1〜2.5の範囲内であり、好ましくは、0.75〜1.5の範囲内である。 The value obtained by dividing the used base equivalent value by the above (P × Z) is usually in the range of 0.1 to 2.5, and preferably in the range of 0.75 to 1.5.
また、使用される酸当量値を前記(P×Z)で除した値は、用いられる塩基の当量値を前記(P×Z)で除した値に、通常0.9〜1.5、好ましくは1.0〜1.2を加えた値の範囲内である。 The value obtained by dividing the used acid equivalent value by the above (P × Z) is usually 0.9 to 1.5, preferably the value obtained by dividing the used base equivalent value by the above (P × Z). Is within a range obtained by adding 1.0 to 1.2.
但し、上記の方法においては、塩基の使用量は、反応容器31がアルカリ性である時間が長い方がよく、仕込み原料有機酸塩量(g)をP、仕込み原料有機酸塩の分子量を該有機酸塩1分子が有するアニオン性官能基数で除した値をZ、塩基当量値(塩基の添加量(g)を該塩基の当量(g)で除した値)をM、滴下時間をT(min)、単位時間当りの反応液の循環量をF(ml/min)、系内、つまり、上記晶析装置20における最大液量と最小液量の対数平均(すなわち、第1の反応容器21および第2の反応容器31中の液量および連結管62・63・68・69内の液量の総和の最大量と最小量の対数平均)をL(ml)とすると、(L×M)/(T×F×P×Z)で示される値(α)が0.5以上、1.5未満となる範囲内、好ましくは、0.7以上、1.1未満の範囲内となるように設定されることが望ましい。
However, in the above method, it is better that the amount of the base used is longer when the
なお、図2に示す晶析装置20では、吸引管61、67を用いて第1の反応容器21および第2の反応容器31から反応液を抜き出す構成としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば第1の反応容器21・第2の反応容器31の底部あるいは周壁等に反応液排出口を設け、該反応液排出口から反応液を抜き出す構成としてもよい。つまり、上記反応液循環ライン60を構成する各連結管62・63・68・69や吸引管61・67もまた、滴下管44・54同様、上記各反応容器21・31の任意の部分に接続することができる。
In the
また、図2に示す晶析装置20では、反応液循環ライン60の送路により、第2の反応容器31の上部に第1の反応容器21から排出された反応液が供給され、反応液循環ライン60の戻路により、第1の反応容器21の上部に第2の反応容器31から排出された反応液が供給される構成としたが、上記晶析装置20の構成は、これに限定されるものではない。また、各反応容器や供給ライン、循環ライン等は、複数設けられていても構わない。
Further, in the
また、上記第2の方法においても、上記第1の反応容器31に初めに投入する反応液の投入量、各反応における反応時間や反応温度、反応圧力等の条件は、原料有機酸塩の種類や量、酸あるいは塩基との組み合わせ等に応じて適宜設定すればよく、特に限定されるものではない。
Also in the second method, the conditions such as the amount of the reaction solution to be initially charged into the
かくして得られた有機酸結晶液は、通常の濾過により単離することができる。濾過方式としては、例えば遠心濾過、加圧濾過、減圧濾過、自然流下式濾過等、いずれの濾過方法を採用したものであってもよい。 The organic acid crystal liquid thus obtained can be isolated by ordinary filtration. As the filtration method, any filtration method such as, for example, centrifugal filtration, pressure filtration, vacuum filtration, gravity flow filtration and the like may be employed.
以上のように、本実施形態によれば、上記した各晶析方法により晶析することで、微細な結晶を低減させることができ、しかも、結晶成長に用いられる有機酸の割合を高め、効率よく結晶成長させることが可能となるので、平均粒径が大きい結晶、嵩密度が大きな粉体を再現性よく安定的に得ることができる。 As described above, according to the present embodiment, fine crystals can be reduced by crystallization by each of the crystallization methods described above, and the ratio of the organic acid used for crystal growth can be increased to improve the efficiency. Since the crystal can be grown well, a crystal having a large average particle diameter and a powder having a large bulk density can be stably obtained with good reproducibility.
上記した各晶析方法を用いて得られる結晶は、平均粒径が大粒子側にシフトすることが期待される。これにより、上記結晶を含む反応液を濾別する際に、該反応液の濾過性が良くなるといった効果や、得られた目的の有機酸の粉体は、嵩密度が大きくなる、流動性が良くなるといった効果を得ることができる。 It is expected that the crystals obtained by using each of the above-mentioned crystallization methods have an average particle size shifted to a large particle side. Thereby, when the reaction liquid containing the crystals is separated by filtration, the effect that the filterability of the reaction liquid is improved, and the obtained target organic acid powder has a large bulk density and a high fluidity The effect that it becomes better can be obtained.
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope shown in the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
以下、実施例および比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
〔実施例1〕
半径30mmの3枚後退翼(攪拌機)を備えた1000mlのセパラブルフラスコ(反応容器)に、サリチル酸12.02g、8mol/l(20℃)の水酸化ナトリウム水溶液15.17g、水499.87gを加え、サリチル酸を完全に溶解させて原料有機酸塩の溶液(反応原液)とした。
[Example 1]
12.02 g of salicylic acid, 15.17 g of 8 mol / l (20 ° C.) aqueous sodium hydroxide solution, and 499.87 g of water were placed in a 1000 ml separable flask (reaction vessel) equipped with three retreating blades (stirring machine) having a radius of 30 mm. In addition, salicylic acid was completely dissolved to obtain a solution (raw solution) of the raw material organic acid salt.
続いて、上記3枚後退翼の攪拌回転数を370rpmに設定し、内温30℃にて定量ポンプを用いて上記セパラブルフラスコ内液表面に、6mol/l(20℃)の塩酸19.14gを29分間かけて滴下した。塩酸の滴下開始から7分目に、目視にて急激な結晶析出が観察された。 Subsequently, the stirring rotation speed of the three retreating blades was set to 370 rpm, and 19.14 g of 6 mol / l (20 ° C.) hydrochloric acid was applied to the surface of the separable flask at 30 ° C. using a metering pump. Was added dropwise over 29 minutes. Seven minutes after the start of the dropping of hydrochloric acid, rapid crystal precipitation was visually observed.
続いて、上記セパラブルフラスコ内液表面に、8mol/lの水酸化ナトリウム水溶液(20℃)11.02gを8分間かけて仕込んだ後、定量ポンプを用いて上記セパラブルフラスコ内液表面に、6mol/l(20℃)の塩酸12.75gを20分間かけて滴下した。 Subsequently, after charging 11.02 g of an 8 mol / l sodium hydroxide aqueous solution (20 ° C.) over 8 minutes to the surface of the liquid in the separable flask, the metering pump was used to charge the surface of the liquid in the separable flask. 12.75 g of 6 mol / l (20 ° C.) hydrochloric acid was added dropwise over 20 minutes.
続いて、上記セパラブルフラスコ内の反応液を減圧濾過後、減圧乾燥させてサリチル酸の結晶10.35gを得た。次いで、該結晶の体積基準平均径を、レーザ回折式粒度分布測定機(英国Malvarn Instruments Ltd.製の「Master Sizer S Long bed」(商品名))で測定したところ、体積基準平均径は75.8μmであった。 Subsequently, the reaction solution in the separable flask was filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain 10.35 g of salicylic acid crystals. Next, the volume-based average diameter of the crystals was measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (“Master Sizer S Long bed” (trade name) manufactured by Malvarn Instruments Ltd., UK). It was 8 μm.
〔比較例1〕
半径30mmの3枚後退翼(攪拌機)を備えた1000mlのセパラブルフラスコ(反応容器)に、サリチル酸12.02g、8mol/l(20℃)の水酸化ナトリウム水溶液15.18g、水500.01gを加え、サリチル酸を完全に溶解させて原料有機酸塩の溶液(反応原液)とした。
[Comparative Example 1]
In a 1000 ml separable flask (reaction vessel) equipped with three retreating blades (stirrer) having a radius of 30 mm, 12.02 g of salicylic acid, 15.18 g of an aqueous 8 mol / l (20 ° C.) sodium hydroxide solution, and 500.01 g of water were placed. In addition, salicylic acid was completely dissolved to obtain a solution (raw solution) of the raw material organic acid salt.
続いて、上記3枚後退翼の攪拌回転数を370rpmに設定し、内温30℃にて定量ポンプを用いて上記セパラブルフラスコ内液表面に、6mol/l(20℃)の塩酸19.15gを30分間かけて滴下した。塩酸の滴下開始から10分目に、目視にて急激な結晶析出が観察された。 Then, the stirring rotation speed of the three retreating blades was set to 370 rpm, and 19.15 g of 6 mol / l (20 ° C.) hydrochloric acid was applied to the liquid surface of the separable flask at an internal temperature of 30 ° C. using a quantitative pump. Was added dropwise over 30 minutes. Ten minutes after the start of the dropwise addition of hydrochloric acid, rapid crystal precipitation was visually observed.
続いて、上記セパラブルフラスコ内の反応液を減圧濾過後、減圧乾燥させてサリチル酸の結晶9.97gを得た。次いで、該結晶の体積基準平均径を、実施例1と同じレーザ回折式粒度分布測定機で測定したところ、体積基準平均径は53.3μmであった。 Subsequently, the reaction solution in the separable flask was filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain 9.97 g of salicylic acid crystals. Next, when the volume-based average diameter of the crystal was measured by the same laser diffraction type particle size distribution analyzer as in Example 1, the volume-based average diameter was 53.3 μm.
〔実施例2〕
半径23mmの3枚後退翼(攪拌機)を備えた500mlのセパラブルフラスコ(反応容器)に、アジピン酸14.62g、8mol/l(20℃)の水酸化ナトリウム水溶液17.53g、水199.01gを加え、アジピン酸を完全に溶解させて原料有機酸塩の溶液(反応原液)とした。
[Example 2]
14.62 g of adipic acid, 17.53 g of an aqueous 8 mol / l (20 ° C.) sodium hydroxide solution, and 19.9.0 g of water were placed in a 500 ml separable flask (reaction vessel) equipped with three retreating blades (stirring machine) having a radius of 23 mm. Was added to completely dissolve adipic acid to obtain a solution (raw solution) of the raw material organic acid salt.
続いて、上記3枚後退翼の攪拌回転数を171rpmに設定し、内温30℃にて滴下ロート(滴下管)を用いて、6mol/l(20℃)の塩酸40.26gを、上記セパラブルフラスコ内下部に40分間かけて滴下した。 Subsequently, the stirring rotation speed of the three retreating blades was set to 171 rpm, and 40.26 g of 6 mol / l (20 ° C.) hydrochloric acid was added to the above separator using an addition funnel (dropping tube) at an internal temperature of 30 ° C. The solution was dropped into the lower portion of the bull flask over 40 minutes.
塩酸の滴下開始から16分目に、8mol/l(20℃)の水酸化ナトリウム水溶液15.95gを、上記セパラブルフラスコ内の反応液の液表面に、滴下ロートを用いて、上記酸の滴下と並行して同時に滴下を行い、24分で滴下を終了した。 Sixteen minutes after the start of the dropping of hydrochloric acid, 15.95 g of an 8 mol / l (20 ° C.) aqueous sodium hydroxide solution was dropped on the surface of the reaction solution in the separable flask using a dropping funnel. At the same time, the dropwise addition was completed in 24 minutes.
その後、上記反応に用いた塩酸滴下用の滴下ロート並びに水酸化ナトリウム滴下用の滴下ロートを、各々3.19g、2.08gの水で洗浄した。 Thereafter, the dropping funnel for dropping hydrochloric acid and the dropping funnel for dropping sodium hydroxide used in the above reaction were washed with 3.19 g and 2.08 g of water, respectively.
続いて、上記セパラブルフラスコ内の反応液を減圧濾過後、減圧乾燥させてアジピン酸の結晶を得た。次いで、該結晶の体積基準平均径を、実施例1と同じレーザ回折式粒度分布測定機で測定したところ、体積基準平均径は175μmであった。得られたアジピン酸の結晶1.50gを内径8mmのガラス管に仕込んだところ、粉体の高さは90mmとなり、粉体の嵩密度は332kg/m3であった。 Subsequently, the reaction liquid in the separable flask was filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain adipic acid crystals. Next, when the volume-based average diameter of the crystal was measured by the same laser diffraction type particle size distribution analyzer as in Example 1, the volume-based average diameter was 175 μm. When 1.50 g of the obtained crystals of adipic acid were charged into a glass tube having an inner diameter of 8 mm, the height of the powder was 90 mm, and the bulk density of the powder was 332 kg / m 3 .
〔比較例2〕
半径23mmの3枚後退翼を備えた500mlのセパラブルフラスコに、アジピン酸14.62g、8mol/l(20℃)の水酸化ナトリウム水溶液17.53g、水199.04gを加え、アジピン酸を完全に溶解して原料有機酸塩の溶液(反応原液)とした。
[Comparative Example 2]
14.62 g of adipic acid, 17.53 g of an aqueous solution of 8 mol / l (20 ° C.) sodium hydroxide and 199.04 g of water were added to a 500 ml separable flask equipped with three retreating blades having a radius of 23 mm, and adipic acid was completely added. To give a solution of the raw material organic acid salt (reaction stock solution).
続いて、上記3枚後退翼の攪拌回転数を316rpmに設定し、内温30℃にて滴下ロートを用いて、6mol/l(20℃)の塩酸21.96gを、上記セパラブルフラスコ内の反応液の液表面に26分間かけて滴下し、上記滴下ロートを4.12gの水で洗浄した。 Subsequently, the stirring rotation speed of the three retreating blades was set to 316 rpm, and 21.96 g of 6 mol / l (20 ° C.) hydrochloric acid was placed in the separable flask at an internal temperature of 30 ° C. using a dropping funnel. The reaction solution was dropped on the liquid surface over 26 minutes, and the dropping funnel was washed with 4.12 g of water.
続いて、上記セパラブルフラスコ内の反応液を減圧濾過後、減圧乾燥させてアジピン酸を得た。次いで、該結晶の体積基準平均径を、実施例1と同じレーザ回折式粒度分布測定機で測定したところ、体積基準平均径は129μmであった。 Subsequently, the reaction solution in the separable flask was filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain adipic acid. Next, when the volume-based average diameter of the crystal was measured by the same laser diffraction type particle size distribution analyzer as in Example 1, the volume-based average diameter was 129 μm.
得られたアジピン酸の結晶1.50gを内径8mmのガラス管に仕込んだところ、粉体の高さは112mmとなり、粉体の嵩密度は267kg/m3であった。 When 1.50 g of the obtained crystals of adipic acid were charged into a glass tube having an inner diameter of 8 mm, the height of the powder was 112 mm, and the bulk density of the powder was 267 kg / m 3 .
〔実施例3〕
半径30mmの3枚後退翼(攪拌機)を備えた1000mlのセパラブルフラスコ(第1の反応容器)に、ビオチン50.13g、8mol/l(20℃)の水酸化ナトリウム水溶液35.88g、水600.1gを加え、ビオチンを完全に溶解させて原料有機酸塩の溶液(反応原液)とし、上記3枚後退翼の攪拌回転数を300rpmに設定した。また、半径23mmの3枚後退翼(攪拌機)を備えた500mlのセパラブルフラスコ(第2の反応容器)に、水100.22gを加え、上記3枚後退翼の攪拌回転数を350rpmに設定した。上記第1の反応容器にディップ管を設置し、ポンプにて該第1の反応容器内の内容物(反応液)を、32.8ml/minで、上記第2の反応容器内の内容物の液表面に送液した。同時に、上記第2の反応容器にディップ管を設置し、ポンプにて該第2の反応容器内の内容物(反応液)を、32.8ml/minで、上記第1の反応容器内の内容物の液表面に送液し、両反応容器内の内容物を10分間循環させた。
[Example 3]
50.13 g of biotin, 35.88 g of an 8 mol / l (20 ° C.) aqueous sodium hydroxide solution, and water 600 were placed in a 1000 ml separable flask (first reaction vessel) equipped with three retreating blades (stirrer) having a radius of 30 mm. Then, biotin was completely dissolved to obtain a solution of the raw organic acid salt (reaction stock solution), and the stirring rotation speed of the three retreating blades was set at 300 rpm. Also, 100.22 g of water was added to a 500 ml separable flask (second reaction vessel) equipped with three retreating blades (radius: 23 mm) having a radius of 23 mm, and the stirring rotation speed of the three retreating blades was set to 350 rpm. . A dip tube is installed in the first reaction vessel, and the content (reaction liquid) in the first reaction vessel is pumped at 32.8 ml / min using a pump. The liquid was sent to the liquid surface. At the same time, a dip tube is set in the second reaction vessel, and the contents (reaction liquid) in the second reaction vessel are pumped at 32.8 ml / min using a pump. The solution was sent to the liquid surface of the product, and the contents in both reaction vessels were circulated for 10 minutes.
続いて、上記流量による循環を続けながら、内温30℃にて定量ポンプを用いて、6mol/l(20℃)の塩酸101.25gを、上記第1の反応容器内の液表面に45分間かけて滴下した。同時に、上記流量による循環を続けながら、内温30℃にて定量ポンプを用いて、8mol/l(20℃)の水酸化ナトリウム水溶液48.96gを上記第2の反応容器内の内容物の液表面に45分間かけて滴下した。 Subsequently, 101.25 g of 6 mol / l (20 ° C.) hydrochloric acid was applied to the liquid surface in the first reaction vessel for 45 minutes by using a metering pump at an internal temperature of 30 ° C. while circulating at the above flow rate. The solution was dropped. At the same time, 48.96 g of an 8 mol / l (20 ° C.) aqueous sodium hydroxide solution was supplied to the contents of the second reaction vessel by using a metering pump at an internal temperature of 30 ° C. while circulating at the above flow rate. The solution was dropped on the surface over 45 minutes.
滴下終了後、両反応容器内の内容物を上記流量にて10分間循環させた。続いて、両反応容器内の反応液を減圧濾過後、減圧乾燥させてビオチンの結晶49.83gを得た。次いで、該結晶の体積基準平均径を、実施例1と同じレーザ回折式粒度分布測定機で測定したところ、体積基準平均径は24.1μmであった。また、該結晶の疎嵩密度および密嵩密度を、粉体物性測定機(ホソカワミクロン製の「パウダーテスター」(商品名))にて測定したところ、それぞれ219kg/m3、402kg/m3であった。 After the completion of the dropwise addition, the contents in both reaction vessels were circulated at the above flow rate for 10 minutes. Subsequently, the reaction solutions in both reaction vessels were filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain 49.83 g of biotin crystals. Next, when the volume-based average diameter of the crystal was measured by the same laser diffraction type particle size distribution analyzer as in Example 1, the volume-based average diameter was 24.1 μm. In addition, the UtoTakashi density and Mitsukasa density of the crystal was measured in the powder properties measuring device (Hosokawa Micron of "Powder Tester" (trade name)), met each 219kg / m 3, 402kg / m 3 Was.
〔比較例3〕
半径30mmの3枚後退翼(攪拌機)を備えた1000mlのセパラブルフラスコ(反応容器)に、ビオチン50.02g、8mol/l(20℃)の水酸化ナトリウム水溶液35.87g、水700.1gを加え、ビオチンを完全に溶解させて原料有機酸塩の溶液(反応原液)とし、上記3枚後退翼の攪拌回転数を300rpmに設定した。続いて、内温30℃にて定量ポンプを用いて、6mol/l(20℃)の塩酸44.93gを上記セパラブルフラスコ内の内容物(反応液)の液表面に40分間かけて滴下した。
[Comparative Example 3]
50.02 g of biotin, 35.87 g of 8 mol / l (20 ° C.) aqueous sodium hydroxide solution, and 700.1 g of water were placed in a 1000 ml separable flask (reaction vessel) equipped with three retreating blades (stirrer) having a radius of 30 mm. In addition, biotin was completely dissolved to obtain a solution of the raw organic acid salt (reaction stock solution), and the stirring rotation speed of the three retreating blades was set to 300 rpm. Subsequently, 44.93 g of 6 mol / l (20 ° C.) hydrochloric acid was added dropwise to the liquid surface of the contents (reaction liquid) in the separable flask over 40 minutes by using a metering pump at an internal temperature of 30 ° C. .
続いて、上記セパラブルフラスコ内の反応液を減圧濾過後、減圧乾燥させてビオチンの結晶49.96gを得た。次いで、該結晶の体積基準平均径を、実施例3と同じレーザ回折式粒度分布測定機で測定したところ、体積基準平均径は14.6μmであった。また、該結晶の疎嵩密度および密嵩密度を、実施例3と同じ粉体物性測定機にて測定したところ、それぞれ188kg/m3、348kg/m3であった。 Subsequently, the reaction solution in the separable flask was filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain 49.96 g of biotin crystals. Next, when the volume-based average diameter of the crystal was measured by the same laser diffraction type particle size distribution analyzer as in Example 3, the volume-based average diameter was 14.6 μm. Further, the UtoTakashi density and Mitsukasa density of the crystal was measured in the same powder properties measuring instrument as in Example 3 were respectively 188kg / m 3, 348kg / m 3.
〔実施例4〕
半径23mmの3枚後退翼(攪拌機)を備えた500mlのセパラブルフラスコ(反応容器)に、ニコチン酸20.13g、8mol/l(20℃)の水酸化ナトリウム水溶液28.50g、水300.73gを加え、ニコチン酸を完全に溶解させて原料有機酸塩の溶液(反応原液)とした。続いて、上記3枚後退翼の攪拌回転数を300rpmに設定し、内温5℃にて滴下ロートを用いて上記セパラブルフラスコ内の内容物(反応液)の液表面に、6mol/l(20℃)の塩酸36.38gを3分間かけて滴下した。塩酸の滴下開始から1分10秒目に、目視にて急激な結晶析出が観察された。
[Example 4]
In a 500 ml separable flask (reaction vessel) equipped with three retreating blades (stirrer) having a radius of 23 mm, 20.13 g of nicotinic acid, 28.50 g of an 8 mol / l (20 ° C.) aqueous sodium hydroxide solution, and 300.73 g of water Was added to completely dissolve nicotinic acid to obtain a solution (raw solution) of the raw material organic acid salt. Subsequently, the stirring rotation speed of the three retreating blades was set to 300 rpm, and 6 mol / l (at the internal temperature of 5 ° C.) was applied to the liquid surface of the contents (reaction liquid) in the separable flask using a dropping funnel. 36.38 g of hydrochloric acid (20 ° C.) was added dropwise over 3 minutes. One minute and ten seconds after the start of the dropping of the hydrochloric acid, rapid crystal precipitation was visually observed.
続いて、上記セパラブルフラスコ内の内容物の液表面に、8mol/l(20℃)の水酸化ナトリウム水溶液20.71gを仕込んだ後、滴下ロートを用いて上記セパラブルフラスコ内の内容物の液表面に、6mol/l(20℃)の塩酸24.02gを2分間かけて滴下した。 Subsequently, after adding 20.71 g of an aqueous 8 mol / l (20 ° C.) sodium hydroxide solution to the liquid surface of the contents in the separable flask, the contents in the separable flask were dropped using a dropping funnel. To the liquid surface, 24.02 g of 6 mol / l (20 ° C.) hydrochloric acid was added dropwise over 2 minutes.
続いて、上記セパラブルフラスコ内の反応液を減圧濾過後、減圧乾燥させてニコチン酸の結晶13.28gを得た。次いで、該結晶の体積基準平均径を、実施例1と同じレーザ回折式粒度分布測定機で測定したところ、体積基準平均径は20.4μmであった。 Subsequently, the reaction solution in the separable flask was filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain 13.28 g of nicotinic acid crystals. Next, when the volume-based average diameter of the crystal was measured by the same laser diffraction type particle size distribution analyzer as in Example 1, the volume-based average diameter was 20.4 μm.
〔比較例4〕
半径23mmの3枚後退翼(攪拌機)を備えた500mlのセパラブルフラスコ(反応容器)に、ニコチン酸20.02g、8mol/l(20℃)の水酸化ナトリウム水溶液28.49g、水300.31gを加え、ニコチン酸を完全に溶解させて原料有機酸塩の溶液(反応原液)とした。
[Comparative Example 4]
In a 500 ml separable flask (reaction vessel) equipped with three retreating blades (stirrer) having a radius of 23 mm, 20.02 g of nicotinic acid, 28.49 g of an 8 mol / l (20 ° C.) aqueous sodium hydroxide solution, and 300.31 g of water Was added to completely dissolve nicotinic acid to obtain a solution (raw solution) of the raw material organic acid salt.
続いて、上記3枚後退翼の攪拌回転数を300rpmに設定し、内温5℃にて滴下ロートを用いて上記セパラブルフラスコ内の内容物(反応液)の液表面に、6mol/l(20℃)の塩酸36.16gを3分間かけて滴下した。塩酸の滴下開始から1分10秒目に、目視にて急激な結晶析出が観察された。 Subsequently, the stirring rotation speed of the three retreating blades was set to 300 rpm, and 6 mol / l (at the internal temperature of 5 ° C.) was applied to the liquid surface of the contents (reaction liquid) in the separable flask using a dropping funnel. 36.16 g of hydrochloric acid (20 ° C.) was added dropwise over 3 minutes. One minute and ten seconds after the start of the dropping of the hydrochloric acid, rapid crystal precipitation was visually observed.
続いて、上記セパラブルフラスコ内の反応液を減圧濾過後、減圧乾燥させてニコチン酸の結晶14.10gを得た。次いで、該結晶の体積基準平均径を、実施例1と同じレーザ回折式粒度分布測定機で測定したところ、体積基準平均径は18.4μmであった。 Subsequently, the reaction solution in the separable flask was filtered under reduced pressure and dried under reduced pressure to obtain 14.10 g of nicotinic acid crystals. Next, when the volume-based average diameter of the crystal was measured by the same laser diffraction type particle size distribution analyzer as in Example 1, the volume-based average diameter was 18.4 μm.
本発明は、有機酸塩の溶液に酸を添加して大きな平均粒子径・嵩密度を有する結晶を製造することを含む有機酸の晶析方法並びに該方法に好適な晶析装置に関するものであり、前述したとおり、濾過作業が容易となるほか種々の有用性を有する。それゆえ、本発明は、有機酸の製造のみならず、有機酸を原料として用いる医薬品製造業、農薬品製造業、食品製造業、添加剤などの工業薬品製造業等の各種化学工業において利用可能である。 The present invention relates to a method for crystallizing an organic acid, which comprises producing a crystal having a large average particle size and bulk density by adding an acid to a solution of an organic acid salt, and a crystallization apparatus suitable for the method. As described above, the filtration work is facilitated and has various usefulness. Therefore, the present invention can be used not only in the production of organic acids, but also in various chemical industries such as pharmaceutical manufacturing, organic chemical manufacturing, food manufacturing, and industrial chemical manufacturing such as additives using organic acids as raw materials. It is.
1 晶析装置
2 反応容器(晶析反応槽)
3 酸供給ライン(酸供給手段)
4 塩基供給ライン(塩基供給手段)
5 攪拌機
7 酸貯蔵槽
8 連結管
9 連結管
10 滴下管
12 塩基貯蔵槽
13 連結管
14 連結管
15 滴下管
20 晶析装置
21 第1の反応容器
22 攪拌機
31 第2の反応容器
32 攪拌機
40 酸供給ライン(酸供給手段)
41 酸貯蔵槽
42 連結管
43 連結管
44 滴下管
50 塩基供給ライン(塩基供給手段)
51 塩基貯蔵槽
51 酸貯蔵槽
52 連結管
53 連結管
54 滴下管
60 反応液循環ライン(反応液循環手段)
61 吸引管
62 連結管
63 連結管
67 吸引管
68 連結管
69 連結管
1 crystallizer 2 reaction vessel (crystallization reactor)
3 Acid supply line (acid supply means)
4 Base supply line (base supply means)
5
41
51
61
Claims (9)
酸の添加によって有機酸が結晶化し始めた後、該有機酸結晶の含有液中に塩基を添加して該有機酸の結晶の一部を有機酸塩に変換して溶解させながら、酸の添加を行うことを含む有機酸の晶析方法。 A method for crystallizing an organic acid, comprising adding an acid to a solution of an organic acid salt and crystallizing the organic acid,
After the organic acid starts to crystallize due to the addition of the acid, the base is added to the solution containing the organic acid crystal to convert a part of the organic acid crystal into an organic acid salt and dissolve it. A method for crystallizing an organic acid, the method comprising:
Q/(P×Z)−0.3≦M/(P×Z)≦Q/(P×Z)−0.03
M:塩基の添加量(g)を該塩基の当量(g)で除した値
Q:塩基添加の前に添加する酸の添加量(g)を該酸の当量(g)で除した値
P:初期酸添加前の有機酸塩の溶液中の有機酸塩量(g)
Z:初期酸添加前の有機酸塩の溶液中の有機酸塩の分子量を該有機酸塩1分子が有するアニオン性官能基数で除した値 The method for crystallizing an organic acid according to any one of claims 1 to 4, wherein the following M / (PxZ) satisfies the following expression.
Q / (P × Z) −0.3 ≦ M / (P × Z) ≦ Q / (P × Z) −0.03
M: value obtained by dividing the amount of base added (g) by equivalent (g) of the base Q: value obtained by dividing the amount (g) of acid added before base addition by the equivalent (g) of the acid P : Amount of organic acid salt in solution of organic acid salt before initial acid addition (g)
Z: value obtained by dividing the molecular weight of the organic acid salt in the organic acid salt solution before the initial acid addition by the number of anionic functional groups contained in one molecule of the organic acid salt
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