JP2009028589A - Gas lift type crystallization apparatus and crystallization method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、気体の発生または同伴がある晶析装置および晶析方法に関する。特に、溶解した気体の気化による断熱冷却によりパラキシレンやシクロヘキサンの結晶体を得るに適した晶析装置および晶析方法に係るものである。 The present invention relates to a crystallization apparatus and a crystallization method in which gas is generated or entrained. In particular, the present invention relates to a crystallization apparatus and a crystallization method suitable for obtaining a paraxylene or cyclohexane crystal by adiabatic cooling by vaporization of dissolved gas.
断熱冷却を用いた有機化合物の晶析装置および方法に関し、本出願人は、下記の特許文献記載の発明を提案した。これらの発明は、パラキシレン−混合キシレン系に代表されるように沸点が近接している異性体混合物のような混合物から目的成分を効率的に分離するための手法として晶析による分離精製を提案するものである。
同方法は、設備費および運転費を低減するべく混合物液体に溶解させた冷媒ガス成分を気化させることによる断熱冷却晶析を提案するものである。上記特許文献記載の発明によれば、従来技術では大型な設備にならざるを得なかった間接冷却方式よりも小型化することが可能となり、さらには運転コストの削減もなし得るものである。
しかし、冷媒ガスとして特にプロパンのような可燃性物質を用いた場合、冷媒ガスが大気中に曝されることがないよう晶析槽の撹拌機の駆動部分に大がかりなシール機構が必要となる。また、大型な設備の場合には、晶析槽内部において発生した結晶スラリーを充分に循環させるための大型な撹拌機構が必要となり、上述のシール機構と併せて晶析槽の設計を困難にし、さらには晶析槽の制作費を高価にしている。
This method proposes adiabatic cooling crystallization by evaporating a refrigerant gas component dissolved in a mixture liquid in order to reduce equipment costs and operating costs. According to the invention described in the above-mentioned patent document, it is possible to reduce the size as compared with the indirect cooling method, which had to be a large facility in the prior art, and further reduce the operation cost.
However, when a flammable substance such as propane is used as the refrigerant gas, a large-scale sealing mechanism is required in the driving portion of the agitator of the crystallization tank so that the refrigerant gas is not exposed to the atmosphere. In addition, in the case of a large facility, a large stirring mechanism is required to sufficiently circulate the crystal slurry generated inside the crystallization tank, making it difficult to design the crystallization tank together with the sealing mechanism described above. Furthermore, the production cost of the crystallization tank is increased.
したがって、本発明の主たる課題は、上述の撹拌機構を必要最小限に小型化する、あるいは不要とすることができるガスリフト式結晶装置および晶析方法を提供することにある。 Accordingly, a main object of the present invention is to provide a gas lift crystal device and a crystallization method capable of miniaturizing or eliminating the above-described stirring mechanism to the minimum necessary.
上記課題を解決した発明は次記の通りである。
<請求項1記載の発明>
晶析対象物の溶液を晶析槽内に導くとともに、前記晶析槽内において槽内液中に気体の局所分布を生成し、その気体の局所分布による(槽内溶液の対流により、前記溶液及び前記晶析槽内の滞留溶液と結晶の攪拌効果を与えることを特徴とするガスリフト晶析方法。
The invention that has solved the above problems is as follows.
<Invention of Claim 1>
The solution of the object to be crystallized is introduced into the crystallization tank, and a local distribution of gas is generated in the liquid in the crystallization tank, and due to the local distribution of the gas (by the convection of the solution in the tank, the solution And a gas lift crystallization method characterized by providing a stirrer effect of the staying solution and crystals in the crystallization tank.
(作用効果)
晶析操作において、微小結晶の発生を抑え、後段の分離乾燥操作や精製操作を行うのに良好な粒径を有する結晶を得るためには、晶析槽内の操作過飽和度を小さくし、局部的な過飽和を抑える必要がある。そのためには晶析槽内において結晶スラリーを均一混合する必要があり、一般的には大型の撹拌翼により槽内に対流を発生させる、あるいは外部に大型の循環ポンプを設け晶析槽内外でスラリーを循環させることで撹拌作用を得るなどの手法が用いられている。
しかし、特に大型の晶析槽を設計及び製作するにあたり、大型の撹拌翼を設置することはその攪拌機の製作コストが高価になることはもとより、その駆動部分や、缶体と撹拌軸のシール部などの設計難易度が高くなり、装置全体の製作費用も高価になる。一方、外部循環ポンプを設置する場合においても、晶析槽内の必要循環量を得るために、ポンプが大型になってしまう。さらには、撹拌インペラやポンプと結晶との衝突により結晶破砕が起こり、良好な粒径の結晶が得られないケースもある。
本発明方法によれば、缶内に滞留している液またはスラリーの内部に局所的な気泡分布を付与すること、すなわち気−液系あるいは気−液−固系内におけるガスホールドアップ分布のアンバランスを発生させることにより、ガスホールドアップの差違による槽内溶液に生じた比重分布(比重差)を発生させ、それをドライビングフォースとして晶析槽内の液を撹拌することができる。換言すれば、晶析槽内において、ガスボリュームの大きい所は、ガスボリュームの小さい所に比べて見かけ比重が小さくなる。したがって、槽内においてガスボリュームの小さい所からガスボリュームの大きい所(比重の大きい所から小さい所)への液の移動が生起させ、もって晶析槽内の液またはスラリーを撹拌するものである。
その結果、本発明によれば、大型の晶析槽においても攪拌機およびそれに付随する駆動機構及びシール機構等の設備を最小限に抑える、または省略することが可能となる。また、外部循環のためのポンプも不要となるため、設備費用を大幅に低減することが可能となる。
本発明における晶析槽内において気体を発生させる手法としては、第1に、晶析槽前段にて加圧下で溶解性のガスを供給液に溶解させておき、それを晶析槽内で減圧することで気体を発生させる手法、第2に、晶析槽への供給前または晶析槽への供給後に溶液を沸騰させることで気体を発生させる手法、第3に、第三成分の添加などにより溶存気体の溶解度を下げることで気体を発生させる手法、第4に、化学的な反応により気体を発生させる手法、第5に、気体ブロワなどの装置を用いて外部より気体を導入する手法などを用いることができる。
(Function and effect)
In order to suppress the generation of microcrystals in the crystallization operation and obtain crystals having a good particle size for the subsequent separation and drying operation and purification operation, the operation supersaturation in the crystallization tank is reduced, and the locality is reduced. Must be suppressed. For that purpose, it is necessary to uniformly mix the crystal slurry in the crystallization tank. Generally, the convection is generated in the tank by a large stirring blade, or a large circulation pump is provided outside and the slurry inside and outside the crystallization tank. A method of obtaining a stirring action by circulating the gas is used.
However, especially when designing and manufacturing a large crystallization tank, installing a large stirring blade not only increases the manufacturing cost of the stirrer, but also the drive part and the seal part of the can and the stirring shaft. The difficulty of design becomes high, and the manufacturing cost of the entire apparatus also becomes expensive. On the other hand, even when an external circulation pump is installed, the pump becomes large in order to obtain a necessary circulation amount in the crystallization tank. Furthermore, there is a case where crystals with good particle size cannot be obtained due to crystal crushing due to collision between the stirring impeller or pump and the crystal.
According to the method of the present invention, a local bubble distribution is imparted to the inside of the liquid or slurry staying in the can, that is, the gas hold-up distribution in the gas-liquid system or gas-liquid-solid system is unbalanced. By generating the balance, a specific gravity distribution (specific gravity difference) generated in the solution in the tank due to the difference in gas hold-up can be generated, and the liquid in the crystallization tank can be stirred using this as a driving force. In other words, in the crystallization tank, the portion where the gas volume is large has a smaller apparent specific gravity than the portion where the gas volume is small. Accordingly, the liquid is moved from a small gas volume to a large gas volume (from a large specific gravity to a small one) in the tank, and the liquid or slurry in the crystallization tank is stirred.
As a result, according to the present invention, even in a large crystallization tank, facilities such as a stirrer and a drive mechanism and a seal mechanism associated therewith can be minimized or omitted. In addition, since a pump for external circulation is not required, the equipment cost can be greatly reduced.
As a method for generating gas in the crystallization tank in the present invention, first, a soluble gas is dissolved in a supply liquid under pressure in the preceding stage of the crystallization tank, and then the pressure is reduced in the crystallization tank. A method for generating gas by secondly, a method for generating gas by boiling the solution before or after supply to the crystallization tank, third, addition of a third component, etc. A method of generating gas by lowering the solubility of dissolved gas by the fourth, a method of generating a gas by a chemical reaction, a fifth, a method of introducing a gas from the outside using a device such as a gas blower, etc. Can be used.
<請求項2記載の発明>
晶析対象物の溶液を晶析槽内に導くとともに、前記晶析槽内において気体の上昇による前記溶液の対流を生じさせ、その溶液の対流により、前記溶液及び前記晶析槽内の滞留溶液と結晶の撹拌を行うことを特徴とするガスリフト式晶析方法。
<Invention of Claim 2>
The solution of the object to be crystallized is introduced into the crystallization tank, and convection of the solution is caused by gas rise in the crystallization tank, and the solution and the staying solution in the crystallization tank are generated by the convection of the solution. And gas agitation crystallization method, wherein the crystals are stirred.
(作用効果)
晶析槽内にて気泡が上昇する際、まず気泡の上昇そのものにより液の撹拌が起きる。さらに、上昇して行く気泡に液や結晶が随伴される形で槽内の液対流が発生させるものである。これにより、溶液または結晶スラリーの撹拌を行うことができる。
(Function and effect)
When bubbles rise in the crystallization tank, the liquid is first stirred by the bubbles themselves. Furthermore, liquid convection in the tank is generated in a form in which liquid and crystals are accompanied by rising bubbles. Thereby, stirring of a solution or a crystal slurry can be performed.
<請求項3記載の発明>
予め前記気体を前記溶液に溶解せしめ、前記晶析槽内への前記溶液の供給の際にその溶解度を低下せしめて、溶存気体の気化を図り、前記溶液及び前記晶析槽内の滞留溶液と結晶の対流を発生させる請求項1または2記載のガスリフト式晶析方法。
<Invention of
The gas is dissolved in the solution in advance, the solubility of the solution is reduced when the solution is supplied into the crystallization tank, the dissolved gas is vaporized, and the solution and the staying solution in the crystallization tank The gas lift crystallization method according to claim 1 or 2, wherein convection of crystals is generated.
(作用効果)
本項記載の発明は、特に圧力や温度の変化により、前記溶液に対する気体の溶解度が大きく変化する場合に有効な形態であり、この形態においては、晶析槽内のガス発生量を大きくすることができ、それに伴い撹拌作用を大きくすることができる。
(Function and effect)
The invention described in this section is an effective form particularly when the solubility of the gas in the solution changes greatly due to changes in pressure or temperature. In this form, the amount of gas generated in the crystallization tank is increased. As a result, the stirring action can be increased.
<請求項4記載の発明>
前記晶析槽内を断熱及び減圧状態とすることによって前記溶液中の前記溶存気体を気化させ、その生じた気体によって前記撹拌を行い、かつ、前記気化によって前記晶析槽内の前記溶液の断熱冷却を図る請求項3記載のガスリフト式晶析方法。
<Invention of Claim 4>
The dissolved gas in the solution is vaporized by bringing the inside of the crystallization tank into an adiabatic and reduced pressure state, the stirring is performed by the generated gas, and the heat insulation of the solution in the crystallization tank is performed by the vaporization. The gas lift crystallization method according to
(作用効果)
冷却晶析を行うのが適した系において、溶存気体の気化に伴う蒸発潜熱により溶液の冷却を行うと同時に、気体による撹拌作用を得ることができる。特に蒸発潜熱が大きく、かつ圧力や温度の変化により、溶液に対する溶解度が大きく変化する気体を溶解させることで、晶析槽内のガス発生量を大きくすることができ、それに伴い冷却効果及び撹拌作用を大きくすることができる。
(Function and effect)
In a system suitable for cooling crystallization, the solution is cooled by latent heat of vaporization accompanying the vaporization of the dissolved gas, and at the same time, a stirring action by the gas can be obtained. The amount of gas generated in the crystallization tank can be increased by dissolving a gas that has a large latent heat of vaporization and a large change in solubility in the solution due to changes in pressure and temperature. Can be increased.
<請求項5記載の発明>
気体を加圧手段により加圧し、前記気体を前記溶液に溶解せしめ、前記晶析槽内への前記溶液を供給するとともに、前記晶析槽で発生した気体を前記加圧手段により加圧する循環経路を構成した請求項3記載のガスリフト式晶析方法。
<Invention of Claim 5>
A circulation path for pressurizing gas by a pressurizing means, dissolving the gas in the solution, supplying the solution into the crystallization tank, and pressurizing the gas generated in the crystallization tank by the pressurizing means The gas lift crystallization method according to
(作用効果)
圧縮機などの加圧手段を使用するとともに、気体の循環を行うので、用役としての溶解性気体の使用量を低減させることができる。
(Function and effect)
Since pressurizing means such as a compressor is used and gas is circulated, the amount of soluble gas used as a utility can be reduced.
<請求項6記載の発明>
晶析対象物がパラキシレンを含む混合キシレンであり、これからパラキシレンの結晶を得る請求項1〜5のいずれか1項に記載のガスリフト式晶析方法。
<Invention of Claim 6>
The gas lift crystallization method according to any one of claims 1 to 5, wherein the crystallization target is mixed xylene containing paraxylene, and paraxylene crystals are obtained therefrom.
(作用効果)
断熱冷却によって、純度が高く大きいパラキシレンの結晶を好適に得ることができる。
(Function and effect)
By adiabatic cooling, large paraxylene crystals having high purity can be suitably obtained.
<請求項7記載の発明>
晶析対象物がシクロヘキサンを含む混合ヘキサンであり、これからシクロヘキサンの結晶を得る請求項1〜5のいずれか1項に記載のガスリフト式晶析方法。
<Invention of Claim 7>
The gas lift crystallization method according to any one of claims 1 to 5, wherein the crystallization object is mixed hexane containing cyclohexane, and cyclohexane crystals are obtained therefrom.
(作用効果)
断熱冷却によって、純度が高く大きいシクロヘキサンの結晶を好適に得ることができる。
(Function and effect)
By adiabatic cooling, large cyclohexane crystals with high purity can be suitably obtained.
<請求項8記載の発明>
晶析対象物の溶液に気体を溶存させる溶存手段と、晶析槽内に設けた仕切あるいはドラフトチューブと、前記仕切あるいはドラフトチューブの下部領域における横断面の一部に、気体が溶存した前記溶液を供給する手段と、この供給した前記溶液から溶存気体が気体として発生させる手段とを有し、
前記発生した気体は前記仕切あるいはドラフトチューブに沿って上昇するようにしたことを特徴とするガスリフト式結晶装置。
<Invention of
Dissolving means for dissolving gas in the solution of the object to be crystallized, partition or draft tube provided in the crystallization tank, and the solution in which gas is dissolved in a part of the cross section in the lower region of the partition or draft tube And means for generating dissolved gas as a gas from the supplied solution,
The gas lift crystal device characterized in that the generated gas rises along the partition or draft tube.
(作用効果)
晶析槽内にドラフトチューブを設置した場合において、その内部に気体が溶存した溶液を供給した場合、主にドラフトチューブ内部にて気体が発生することによりドラフトチューブ内外のガスホールドアップに大きく差違が生じるため、ドラフトチューブ内では結晶スラリーの見掛け比重が小さく、ドラフトチューブ外では結晶スラリーの見掛け比重が大きくなり、ドラフトチューブ内外で溶液または結晶スラリーの見掛け比重差が生じ、それによりドラフトチューブ内外で循環流が発生する。
また、晶析槽の水平方向全断面積に対して、ドラフトチューブ内の断面積、すなわち、発生した気体が上昇通過する面積が小さいため、ドラフトチューブを設置しない場合に比べて気体の空塔速度を大きくとることができ、撹拌効果を大きくすることができる。
(Function and effect)
When a draft tube is installed in the crystallization tank, if a gas-dissolved solution is supplied inside the crystallization tank, there is a significant difference in the gas hold-up inside and outside the draft tube due to the generation of gas mainly inside the draft tube. As a result, the apparent specific gravity of the crystal slurry is small inside the draft tube, and the apparent specific gravity of the crystal slurry is large outside the draft tube. A flow is generated.
In addition, the cross-sectional area in the draft tube relative to the total cross-sectional area in the horizontal direction of the crystallization tank, i.e., the area through which the generated gas rises and passes, is smaller than that when no draft tube is installed. Can be increased, and the stirring effect can be increased.
<請求項9記載の発明>
前記溶液を前記晶析槽内に供給する前段に、前記溶存気体の溶解度を調整する溶解度調整槽を有する請求項8記載のガスリフト式結晶装置。
<Invention of Claim 9>
The gas lift type crystal apparatus according to
(作用効果)
例えば溶液に対して加圧した気体を溶存させ、晶析操作においてその発生ガスによる撹拌効果を得ようとした場合、あるいは断熱冷却効果により冷却晶析を行おうとした場合、晶析槽供給時の急激な圧力変化および温度変化により微細結晶が発生する場合があり、また供給箇所に発生した結晶が固着し閉塞を起こすおそれがある。
これに対し、晶析槽前段に所定圧力まで溶液を減圧するための減圧容器(溶解度調整槽)を設置することで、晶析槽への供給液の圧力および温度を調整し、結晶発生時の急激な変化による微細結晶の発生あるいは供給箇所の閉塞を防止することができる。
また、晶析槽で発生した気体を例えば圧縮機に供給して循環使用する場合、減圧容器(溶解度調整槽)から残圧を有する気体を圧縮機に供給することで、圧縮機の負荷を削減することができる。したがって、圧縮機の動力を低減することができ、減圧容器(溶解度調整槽)を設置しない場合と比較して圧縮機を小型化することができるため、設備の運転費あるいは設備費を低減することができる。
(Function and effect)
For example, when a pressurized gas is dissolved in a solution and an attempt is made to obtain a stirring effect by the generated gas in the crystallization operation, or when cooling crystallization is performed by an adiabatic cooling effect, Fine crystals may be generated due to sudden pressure changes and temperature changes, and crystals generated at the supply location may be fixed and clogged.
On the other hand, the pressure and temperature of the liquid supplied to the crystallization tank are adjusted by installing a decompression vessel (solubility adjustment tank) for decompressing the solution to a predetermined pressure in the previous stage of the crystallization tank. It is possible to prevent the generation of fine crystals or the blockage of the supply location due to a rapid change.
In addition, when the gas generated in the crystallization tank is supplied to the compressor for circulation, for example, the residual pressure is supplied from the decompression vessel (solubility adjustment tank) to the compressor, thereby reducing the load on the compressor. can do. Therefore, the power of the compressor can be reduced, and the compressor can be downsized as compared with the case where a decompression vessel (solubility adjustment tank) is not installed. Can do.
以上のとおり、本発明によれば、気体の発生を伴う晶析操作において機械的な攪拌機構を設置することなく、あるいは小型の機械的な攪拌機構によって、晶析槽内における良好な循環状態を得ることができる。特に溶存ガスの蒸発潜熱による断熱冷却晶析を行うための大型設備において、設備費用及び運転費用を効果的に削減することができる。さらに、結晶が撹拌機構により微細化することを抑制できるために、大形の結晶を得ることができることも大きな利点となるものである。 As described above, according to the present invention, a good circulation state in the crystallization tank can be obtained without installing a mechanical stirring mechanism in a crystallization operation accompanied by gas generation or by a small mechanical stirring mechanism. Obtainable. In particular, in a large facility for performing adiabatic cooling crystallization by the latent heat of vaporization of dissolved gas, it is possible to effectively reduce facility costs and operation costs. Furthermore, since the crystal can be prevented from being refined by a stirring mechanism, it is a great advantage that a large crystal can be obtained.
以下に本発明の実施形態を、添付した図面を参照しつつ説明する。
(第1の実施の形態:基本形態)
図1は、断熱冷却晶析法による本発明に係る基本的な実施形態を示したもので、吸収コンデンサー10、溶解度調整槽20、晶析槽30、圧縮機40、結晶精製手段50を有する。
化合物の混合溶液1(晶析対象物の溶液、例えば、パラキシレンおよびその異性体を含む共晶多成分系混合物の液)は、吸収コンデンサー10に導かれ、ここで管路41を通して導かれた圧縮機40により加圧された冷媒ガス4(例えばプロパン)を吸収させ、均質な混合溶液とされる。
冷媒ガスを溶存気体として吸収した混合溶液は、一時貯留タンク10Aから管路71を通して溶解度調整槽20に導入され、ここで所定の圧力および温度に調整された後、管路72通して晶析槽30に導入され、ここで所定圧力まで放圧されることで冷媒ガスを含む混合溶液に対して冷媒ガスの断熱冷却、蒸発操作を行う。
冷媒ガスを含む混合溶液を晶析槽30内部に導入する晶析槽フィード60は、晶析槽30に設置された円筒状のドラフトチューブ31内部を吐出端としており、晶析槽フィード60によりドラフトチューブ31内部に供給される。
かかる操作により、主にドラフトチューブ31内部において冷媒ガスが気泡となって上昇し(図2に気泡の上昇域を模様形態で示した。)、ドラフトチューブ31内外のガスホールドアップに差違が生じる。これによりドラフトチューブ31内外の結晶スラリーの見掛け比重に差が生じるため、その比重差および発生ガスの上昇流の同伴により、晶析槽30内にスラリーの対流が起こる(対流を矢印で示した。)。この対流により、晶析槽30内に外部動力を要する攪拌機構を設置せずとも、内部の液の攪拌が可能となる。
晶析槽30で発生したベーパーは、管路33Aを通してミストセパレーター33に送り、ガス分と液分とに分離し、液分は管路33Bにより晶析槽30に返送し、ガス分は管路33Cにより圧縮機40のサクションに供給される。
また、溶解度調整槽20には圧力調整弁21及び又は図示しない温度調節器が設けられ、たとえば圧力調整弁21により適宜の圧力に減圧したうえで、溶存気体を吸収した混合溶液を晶析槽30に送る。圧力調整弁21を通す冷媒ガスは、圧縮機40の中段サクションに供給される。
晶析槽30で生成した結晶スラリーは、結晶精製手段50(たとえば結晶洗浄塔)に供給され、結晶の精製が行われ、精製された結晶融液3と濾液2に分離され、結晶融液3については適宜の工程を経て結晶製品とされる。
ドラフトチューブ31は図3に示されるように円筒状であることが好ましいが、横断面角形などでもよい。また、ドラフトチューブ31に替えて、図4及び図5に示されるような仕切体31Aを用いることも可能である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment: basic form)
FIG. 1 shows a basic embodiment according to the present invention by an adiabatic cooling crystallization method, and includes an
A compound mixed solution 1 (a solution of a crystallization target, for example, a solution of a eutectic multicomponent mixture containing para-xylene and its isomer) was led to an
The mixed solution that has absorbed the refrigerant gas as a dissolved gas is introduced from the
The crystallization tank feed 60 for introducing the mixed solution containing the refrigerant gas into the
By such an operation, the refrigerant gas rises mainly as bubbles in the draft tube 31 (the rising region of the bubbles is shown in a pattern form in FIG. 2), and a difference occurs in gas hold-up inside and outside the
The vapor generated in the
In addition, the
The crystal slurry generated in the
The
(他の実施の形態)
本発明における、晶析槽内において溶液中に気体の局所分布を生成させ、前記気体の局所分布による前記溶液の対流を生じさせる形態、並びに晶析槽内において気体の上昇による溶液の対流を生じさせるに態様として、種々の形態を含むものである。
これを大別すると、A.図9に示すように、晶析槽30内に供給する溶液S中に溶解していた溶存ガスが気化する形態、B.図10に示すように、晶析槽30内に供給する溶液S中に気体が同伴している形態、C.図11に示すように、晶析槽30内に供給する溶液Sとは別に、気体Vを供給する形態(この場合において、晶析槽30内に供給する溶液S中に溶解していた溶存ガスが気化する形態の併用でもよい。)がある。また、これらを組み合わせて採用することもできる。
前記第1の実施の形態は、前記A形態に属するもので、晶析槽30の前段にて加圧下で溶解性のガスを供給液に溶解させておき、これを晶析槽30内で減圧することで気体を発生する形態である。
(Other embodiments)
In the present invention, a form in which a local distribution of gas is generated in the solution in the crystallization tank and the convection of the solution is generated by the local distribution of the gas, and a convection of the solution is generated by the rise of the gas in the crystallization tank. As an aspect, various forms are included.
This is roughly divided into A. As shown in FIG. 9, the dissolved gas dissolved in the solution S supplied into the
The first embodiment belongs to the A form, and a soluble gas is dissolved in a supply liquid under pressure in a preceding stage of the
本発明は、前述のように種々の形態を含むので、以下に、より具体的な形態を例示する。
(1)晶析槽30へ混合溶液を供給する前段あるいは晶析槽30内において、混合溶液を沸騰させ気体を発生させる方法
図12は、混合溶液を晶析槽30へ供給する前段にて加熱する方法を、図13、14は、混合溶液を晶析槽30内で加熱する方法をそれぞれ示している。
図12の例においては、晶析槽フィード60の前段に熱交換器80を設置し、混合溶液を加熱し、溶液を沸騰させ気体を発生させる形態である。一方後者では、図13の例においては、晶析槽30内のドラフトチューブ31の外側の下部に間接加熱型の熱交換器81を設置し、混合溶液を加熱し、溶液を沸騰させ気体を発生させる形態である。図14の例においては、ドラフトチューブ31の内側下部に間接加熱型の熱交換器81を設置し、混合溶液を加熱し、溶液を沸騰させ気体を発生させる形態である。なお、熱交換器81としては、配管にジャケットを設置することで代替することができる。また、加熱に用いる熱媒としてはスチームや温水などを用いることができる。これらの例において、ドラフトチューブ31に対して、仕切り板に代えることもできる。仕切り板の場合には、仕切り板に下部に熱交換器81を設ければよい。
Since the present invention includes various forms as described above, a more specific form will be exemplified below.
(1) A method of boiling the mixed solution and generating gas in the
In the example of FIG. 12, the
(2)第三成分の添加などにより溶存気体の溶解度を下げることで気体を発生させる方法
図15に示されるように、晶析槽フィード60前段にラインミキサー82を設置し、ラインミキサー82の前に、第三成分溶液83を溶液に供給し、ラインミキサー82によって両者を混合し、溶存気体の溶解度を低下させることで、晶析槽30内にて気体を発生させるものである。この場合における第三成分としては、溶液中の気体の溶解度を低下させる溶媒(成分)である。
(2) Method of generating gas by lowering solubility of dissolved gas by adding third component, etc. As shown in FIG. 15, a
(3)化学的な反応により気体を発生させる方法
前項の例と装置構成は実質的に同一であるが、図16に示されるように、晶析槽フィード60前段にラインミキサー82を設置し、ラインミキサー82の前に、気体発生用反応成分84を溶液に供給し、ラインミキサー82によって両者を混合し、気体を発生することで、晶析槽30内にて気体を発生させるものである。
(3) Method of generating gas by chemical reaction Although the apparatus configuration is substantially the same as the example in the previous paragraph, as shown in FIG. 16, a
(4)気体ブロワ等の装置を用いて外部より気体を導入する方法
図17に示されるように、晶析槽フィード60とは別に、気体ブロワ85より気体が供給される気体供給口86を配置し、気体の上昇流をドラフトチューブ31の内側もしくは外側の何れか一方にて発生させる方法がある。また、図18に示されるように晶析槽フィード60に対して、気体ブロア85によって気体を導入し、混合溶液と導入気体を同伴させて晶析槽30に供給することもできる。なお、この方法で用いる導入気体は混合溶液に溶解し難いものであることが好ましい。また、この方法で用いる気体は晶析槽30内で回収し、再度循環させて用いることができる。
(4) Method of introducing gas from the outside using an apparatus such as a gas blower As shown in FIG. 17, a
以下、本発明の効果を、実施例を示して明らかにする。
(実施例1)
以下の実施例は図1〜図3に示したプロセスにより晶析操作を行ったものであり、晶析槽30として縦型晶出機(直径400mm×高さ1500mm、スラリー容量140リットル)を、吸収コンデンサー10として水平管式のものを、結晶精製手段50としてピストン方式の結晶洗浄塔を用いた。
パラキシレンを80〜90%含む常温の混合キシレン原料を吸収コンデンサー10に50〜60kg/hrの割合で供給すると共に、圧縮機40により0.2〜0.9MPaGに加圧されたプロパンを接触混合させながら約30℃で吸収させた。得られた吸収液はプロパン濃度10〜50%のプロパンの混合キシレン溶液であり、これを溶解度調整槽20に導き0.1〜0.5MPaGまで減圧した。このとき気化するプロパンの断熱冷却効果により、混合キシレン溶液は−5〜10℃に冷却された。冷却された混合キシレン溶液は大気圧下にて運転される晶析槽30に導かれ、ここでさらにプロパンが気化することによる断熱冷却効果により−15〜−5℃に冷却され、この冷却効果によりパラキシレンの結晶化を図った。
溶解度調整槽20より供給した混合キシレン溶液は、晶析槽フィード60により晶析槽30のドラフトチューブ31内部に導かれ、プロパンガスの気化は主にドラフトチューブ31の内部において発生し、晶析槽30内のパラキシレン結晶を含むスラリーはドラフトチューブ31内部においては上昇流、外部においては下降流となっていることが晶析槽30付属のサイトグラス32より確認された。
得られたパラキシレン結晶スラリーをサンプリングノズル73より採取し、パラキシレン結晶の粒径を測定したところ、図8(写真)に示されるとおり100〜500μmの充分に大きなパラキシレン結晶が得られていることが確認された。
得られた結晶をピストン式の結晶洗浄塔50に供給し、固液分離およびパラキシレン結晶の精製を行ったところ、濾液2中のパラキシレン濃度は70〜85%であり、得られた結晶融液3中のパラキシレン濃度は99.7%以上であることが確認された。
Hereinafter, the effect of the present invention will be clarified by showing examples.
Example 1
In the following examples, crystallization operation was performed by the process shown in FIGS. 1 to 3, and a vertical crystallizer (diameter 400 mm × height 1500 mm, slurry capacity 140 liters) was used as the
A mixed xylene raw material containing 80-90% para-xylene is supplied to the
The mixed xylene solution supplied from the
The obtained paraxylene crystal slurry was collected from the
The obtained crystals were supplied to the piston type
(実施例2)
図19に示すプロパン−ベンゼン−シクロヘキサン系の共晶組成における固液平衡図から判るように、高純度シクロヘキサンは晶析による分離精製によって得ることができる。
図19からは、シクロヘキサンとベンゼンの2成分系の固液平衡線が求まる。シクロヘキサンリッチの混合原料を冷却し、シクロヘキサンを晶出する場合、左側の固液線にぶつかり晶出を開始する。プロパン断熱冷却法では、供給液とプロパンを混合し、放圧して冷却を開始すると、プロパンを添加した3成分系の固液平衡線(図19中の破線で示される線。プロパンのモル分率が0.3の場合に、プロパンを除いた他成分(ベンゼン及びシクロヘキサン)のモル分率の合計が1になるよう表示している)にぶつかり、それに沿って共晶点近くまで冷却するとシクロヘキサンの結晶が晶出し、この結晶を母液と分離する。そして、シクロヘキサンの結晶と分離された母液の脱プロパンを行い、原料と混合しフィードバックさせる。このプロパン断熱冷却法の晶析操作では、放圧操作時に供給液内にてプロパンが気体となるため、上記に示した気体による撹拌操作が可能となる。
本発明による断熱冷却を実施した場合、結晶径及び結晶純度ともに一般的に行われる間接冷却法により生成した結晶と比較して、同等以上の結晶径(100μm以上)及び結晶純度の結晶が得られた。
(Example 2)
As can be seen from the solid-liquid equilibrium diagram in the propane-benzene-cyclohexane eutectic composition shown in FIG. 19, high-purity cyclohexane can be obtained by separation and purification by crystallization.
From FIG. 19, a solid-liquid equilibrium line of a binary system of cyclohexane and benzene is obtained. When the cyclohexane-rich mixed raw material is cooled to crystallize cyclohexane, it hits the solid-liquid line on the left side and starts crystallization. In the propane adiabatic cooling method, when the feed liquid and propane are mixed, the pressure is released, and cooling is started, the solid-liquid equilibrium line of the ternary system to which propane has been added (the line indicated by the broken line in FIG. 19. Is 0.3, the total molar fraction of benzene and cyclohexane excluding propane is shown to be 1), and when cooled to near the eutectic point, Crystals crystallize and these crystals are separated from the mother liquor. Then, the cyclohexane crystals and the separated mother liquor are depropanated, mixed with the raw materials, and fed back. In the crystallization operation of the propane adiabatic cooling method, propane becomes a gas in the supply liquid at the time of the pressure release operation, so that the stirring operation with the gas described above is possible.
When adiabatic cooling according to the present invention is carried out, a crystal having a crystal diameter (100 μm or more) and crystal purity equal to or greater than that of a crystal produced by an indirect cooling method generally performed in both crystal diameter and crystal purity can be obtained. It was.
(実施例3)
間接冷却により得たパラキシレン結晶と本発明に従う断熱冷却により得たパラキシレン結晶とについて、結晶の沈降性を調べることにより結晶粒径に相違があるか検討した。
試験は、図6に示すように、メスシリンダーに結晶スラリーを投入し、結晶ベッドの界面位置の経時的変化を測定した。結果を図7に示す。その結果によれば、断熱冷却による場合には、結晶の沈降速度が速く、その速い原因は断熱冷却による結晶の粒径が、間接冷却による結晶の粒径より大きいからである。
(Example 3)
The paraxylene crystals obtained by indirect cooling and the paraxylene crystals obtained by adiabatic cooling according to the present invention were examined for differences in crystal grain size by examining the sedimentation properties of the crystals.
In the test, as shown in FIG. 6, the crystal slurry was put into a graduated cylinder, and the change with time of the interface position of the crystal bed was measured. The results are shown in FIG. According to the result, in the case of adiabatic cooling, the sedimentation rate of the crystals is fast, and the fast cause is that the crystal grain size by adiabatic cooling is larger than the crystal grain size by indirect cooling.
1…混合キシレン原料、2…濾液、3…結晶融液、4…プロパンメークアップ、10…吸収コンデンサー、10A…一時貯留タンク、20…溶解度調整槽、21…圧力調整弁、30…晶析槽、31…ドラフトチューブ、31A…仕切体、33…ミストセパレーター、40…圧縮機、50…結晶洗浄塔、60…晶析槽フィード、80…熱交換器、81…熱交換器、82…ラインミキサー、85…気体ブロワ。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mixed xylene raw material, 2 ... Filtrate, 3 ... Crystal melt, 4 ... Propane make-up, 10 ... Absorption capacitor, 10A ... Temporary storage tank, 20 ... Solubility adjustment tank, 21 ... Pressure adjustment valve, 30 ...
Claims (10)
前記発生した気体は前記仕切あるいはドラフトチューブに沿って上昇するようにしたことを特徴とするガスリフト式結晶装置。 Dissolving means for dissolving gas in the solution of the object to be crystallized, partition or draft tube provided in the crystallization tank, and the solution in which gas is dissolved in a part of the cross section in the lower region of the partition or draft tube And means for generating dissolved gas as a gas from the supplied solution,
The gas lift crystal device characterized in that the generated gas rises along the partition or draft tube.
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