JP2007529692A - 高圧プロセスに固体物質を懸濁および配量する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 主加圧プロセスの循環系に依存せずそして従来技術の方法よりも経済的に運転される懸濁液および固体分配法の提供。
【解決手段】 この課題は超臨界ガスがプロセス媒体中に実質的に存在する高圧プロセスで顆粒状、粒状または粉末状固体物質を懸濁および配量供給する方法によって解決した。

Description

本発明は固体物質を高圧プロセスで、例えばプロセス媒体として超臨界液が使用されそして圧力が１５０ｂａｒより上にある高圧プロセスで着色顔料を懸濁および配量供給する方法に関する。この場合、固体物質の懸濁は全く別の懸濁法で低圧で行なわれる。この懸濁法では、固体は非臨界状態のガスおよび液化されたガス中に懸濁されるかあるいは部分的に溶解される。その際にこの懸濁法での圧力は液化ガスの臨界圧の９０％より小さい。高圧プロセスへの懸濁液の導入はポンプによって行われる。

従来技術において、固体を高圧プロセスに供給できる色々な方法および装置が公知である。一般に固体は、供給ホッパー、供給タンクまたは類似の装置に導入され、次いでその固体はプロセス媒体と一緒に押し流され、次に固体物質は高圧プロセスに一緒に導入される。

ドイツ特許出願公開第１９，９２８，４０５号明細書は、少なくとも１種類の超臨界液中で繊維基材を着色する方法に関する。その際に着色のために必要な粉末状染料の量は沢山の部分量に分割されそして各染料部分量はそれが溶解または分散するまでの間、超臨界液に接触させられる。開示された装置は、流れを横切り且つ臨界液を含有するプロセスラインを経て移動する両面に滑り材を有する振動運動性ピストンを装備している。このピストンは末端位置で第一の穿孔に固体物質を収容しそしてもう一方の末端位置で臨界液の主要流中にこの第一の穿孔が存在し、その結果そこで固体物質が穿孔から洗い出される。これに平行して別のピストン末端で第二の穿孔が逆の順序で充填あるいは空にされる。

ドイツ特許出願公開第１９,９２８,４０５号明細書に提示された方法およびここに開示された装置の欠点は、同じ圧力のための装置が主要プロセスと同様に設計されそして同じ寸法にされている。更に空にされた穿孔および主流中に存在する穿孔内に超臨界ガスが捉えられそして充填位置に移動する。その結果この区域は同じかまたは更に高い圧力でなければならないかあるいは速やかな充填工程を妨害する圧力開放をその都度行わなければならない。更にピストンが走行する穿孔を有する高圧ガスケットを横断することが実際上非常に重要である。ここでは短い運転期間の後に、ガスケット材料が損傷しそしてそれに伴う漏洩の問題が予想できる。

国際特許出願公開第９７／０１３９１５号明細書には超臨界法で固体を配量供給する非常に一般的な方法が開示されている。この方法の場合には、主プロセス流に対してバイパスに配置されている染料調製容器に染料が準備される。固体の搬出のために相応するバルブが開口されておりそして固体は主プロセス液の部分流によって運ばれる。従って、染料の供給を一様に配量供給するかまたは意図的に制御することを、液体−固体−混合物が後で流れるプロセス液によって希釈されるので実施することができない。更にバイパスに配備されたこの方法の全ての構成設備は主プロセスの圧力要求および温度要求を満足しなければならない。

国際特許出願公開第９７／０１３９１５号明細書から公知の懸濁法に比較して最適化された方法が米国特許６，２６１，３２６号明細書に開示されている。この方法では染料を溶解または懸濁するための染料調製用容器中に攪拌装置が配備されているかあるいはポンプによって部分流を循環ポンプ搬送されている。上記文献に開示されている通り、この調製法では臨界液状態またはほぼ臨界液状態が存在しており、それ故にこの調製法には主プロセスから超臨界液が供給される。上記の方法の場合と同様に、この調製法も、主プロセス（ここでは処理法と称する）の高圧条件を満足しなければならないという欠点が内在する。更に米国特許６，２６１，３２６号明細書に記載されていない固体の配量供給は多大な費用の掛かるホッパーによって行わなければならないかまたは固体供給容器をこの処理法の高圧に適応させなければならない。
ドイツ特許出願公開第１９，９２８，４０５号明細書 国際特許出願公開第９７／０１３９１５号明細書 米国特許６，２６１，３２６号明細書

それ故に本発明の課題は、主加圧プロセスの循環系に依存せずそして従来技術の方法よりも経済的に運転される懸濁および固体配量供給法を提供することであった。

本発明は、この課題を超臨界ガスがプロセス媒体として実質的に存在する高圧プロセスで顆粒状、粒状または粉末状固体物質を懸濁および配量供給する方法によって解決した。この方法は高圧プロセスの懸濁段階でありそして懸濁容器および液体混合装置並びに供給および排出導管で構成されている。

この方法を実施する場合には、第一段階で固体物質および液体を懸濁容器に供給し、その際に液体として非臨界状態にある液化ガスが使用される。

第二段階では固体物質が液体混合装置によって液体中に懸濁されそしてその懸濁状態が維持される。この場合、液体混合装置は理想的には攪拌機としてまたは懸濁容器の外側に配置された、吸引および圧入導管を介して懸濁容器に連結されそして懸濁液の一部を連続的に循環搬送するポンプとして構成されている。

この場合、懸濁段階の圧力は好ましくは使用されるガスの臨界圧の９０％より低くそして理想的には６０ｂａｒよりも低い。その際に温度は気相が液相の上に存在するように調整される。

最後の段階に懸濁液をポンプによって高圧プロセスに搬送する。従ってポンプおよび主要プロセスに連結されたポンプ用導管だけは高圧プロセスの必要条件を満足しおなければならない。ポンプの吸入側に取り付けられた全ての方法設備は明らかに低い必要条件しか要求されない。

本発明の方法の一つの有利な実施態様においては、懸濁するために使用される液体は高圧プロセスのプロセス媒体と化学的に実質的に一致している。

最適な一つの方法では液体に他の物質を添加する。これらの物質には例えば環状および非環状短鎖炭化水素または短鎖アルコール類、アルデヒド類またはケトン類並びにＨ_２Ｏおよびこれらの物質の混合物がある。

本発明の方法の場合には、高圧プロセスに懸濁液を導入する間の懸濁容器中の圧力を、ガスを気体状で供給することによって一定に維持するのが有利である。

従って理想的な変法では、容器を空にする間に高圧プロセスに懸濁液を連続的に流入することを可能とし、その際に液体中の固体物質の容積流およびそれ故のその濃度をポンプでの搬送によって一様な水準にまたは変化する値に調整することができる。懸濁容器中の濃度は空にする間、後から供給されるガスは液体でなく、気体状であるので実質的に一定である。

固体は高圧プロセスにおいて溶解し得る物質、例えば染料粒子、接着性付与剤、漂白剤、香料、臭い物質またはそれらの混合物であるのが有利である。本発明の関係では、従来技術と反対に固体は溶解せず、懸濁させるだけであり、個々の供給物質の固有の溶解性は懸濁段階において厳守する必要がないという長所もある。勿論、これらの物質を主プロセスの大きな容積流中に導入する時に、これらの物質は高い濃縮率（concentrate rate)のために直接的に溶解する。

それ故に本発明の一つの有利な実施態様は、高圧プロセスに導入する際の懸濁液流を、懸濁液と高圧プロセス媒体との容積流比が１：５０より小さく、理想的には１：１００以下である様に調整することである。

主プロセス容積流に対する比が非常に小さい懸濁物流は一般に主プロセスに物理的にマイナスの影響を示す。

本発明の方法を以下に二枚の図面によって代表的な方法例を詳細に説明する。

図１は液体循環装置としてポンプを用いた懸濁法を示しそして図２は外部循環系なしに攪拌機を用いる方法を示している。

図１によれば、導管（６）を通して高圧プロセス（４）に連結されている懸濁プロセス（１）は実質的に懸濁容器（２）およびポンプ（３）で構成されている。懸濁容器（２）は導管（７）を通して液化ガスがそして導管（８）を通して固体物質が装入される。図１で判る通り、懸濁容器（２）中には液体容積部（２ａ）および気体容積部（２ｂ）が形成されている。懸濁用ポンプ（９）によって導管（１０）を通して部分流が容器に引き込まれそして導管（１１）を通って再び循環される。

懸濁容器（２）を空にする際に導管（５）を通ってポンプ（３）によって懸濁液は高圧プロセス（４）への導管（６）に送られる。ポンプ（３）およびポンプ側の配管、即ち導管（６）だけを高圧プロセス（４）と同じ圧力にしなければならないことは明らかである。懸濁プロセスの残りの構成要素は約６０ｂａｒまでの圧力条件だけで十分である。

図２には、懸濁容器（２）中に攪拌機（１３）が配置され、それによって懸濁液を生じさせそして安定に維持する別の実施態様を示している。

は液体循環装置としてポンプを用いた本発明の実施態様の一つを図示している。 は外部循環系なしに攪拌機を用い用いた本発明の実施態様の一つを図示している。

符号の説明

１・・・懸濁プロセス
２・・・件抱く容器
３・・・ポンプ
４・・・高圧プロセス
１３・・・ポンプ

Claims (11)

1. 超臨界液がプロセス媒体として実質的に存在する高圧プロセスで顆粒状、粒状または粉末状固体物質を懸濁および配量供給する方法であって、該方法が高圧プロセスの懸濁段階でありそして懸濁容器および液体混合装置並びに供給および排出導管で構成され、その際に
   − 第一段階で固体物質および液体を懸濁容器に供給し、その際に液体が液化ガスであり、
   − 固体物質を液体の攪拌装置によって液体中に懸濁させそしてその懸濁状態を維持する、
   上記方法において、
   − 懸濁段階で適用する圧力がプロセス媒体の超臨界圧の９０％より低く、好ましくは６０ｂａｒよりも低く、その際に懸濁容器中で気相が液相の上に存在しており、
   そして
   − 最後の段階に懸濁液がポンプによって高圧プロセスに搬送される
   ことを特徴とする、上記方法。
2. 懸濁容器中の圧力を、高圧プロセスに懸濁物を供給する際に固体物質不含のガスの導入供給によって実質的に安定に維持する、請求項１に記載の方法。
3. 液体混合装置が容器中に据えつけられた攪拌機である、請求項１または２に記載の方法。
4. 液体混合装置が、吸引および圧入導管を介して懸濁容器に連結されたポンプであり、懸濁液の一部がこのポンプによって循環系に連続的にポンプ搬送される、請求項１または２に記載の方法。
5. 懸濁段階の液体が高圧プロセスのプロセス媒体と化学的に実質同じである、請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
6. 液体に固体でない別の物質、例えば水または環状および非環状短鎖炭化水素または短鎖のアルコール類、アルデヒド類またはケトン類並びにそれらの混合物が混入されてる、請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
7. 高圧プロセスに懸濁液を導入する間に懸濁容器中の圧力を維持するために後から供給されるガスが気体状である、請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
8. 高圧プロセスに懸濁液を搬送する際にその懸濁液を液体混合装置によって連続的に安定に維持する、請求項１〜７のいずれか一つに記載の方法。
9. 供給される固体が高圧プロセスで溶解すべき物質、例えば染料粒子、接着性付与剤、漂白剤、香料、臭い物質またはそれらの混合物である、請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
10. 高圧プロセスへの懸濁物の供給を、容器を空にする間連続的に行い、その際に容積供給流を一定に維持されるようにまたは変更するように調整することができ、その際に懸濁容器中の濃度が実質的に一定である、請求項１〜９のいずれか一つに記載の方法。
11. 高圧プロセスへの懸濁液の導入の際に懸濁液と高圧プロセス媒体との容積流比が１：５０より小さく、理想的には１：１００以下である、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。

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