JP2023006959A - ビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレート（ＢＨＥＴ）の水溶液から、従来の方式より装置容量、建設費用、設置面積等を低減し、スケーリングの溶解操作頻度を低減し、安定的に高純度なＢＨＥＴの結晶を得ることが可能なＢＨＥＴの製造方法を提供する。【解決手段】２０～３０ｗｔ％のＢＨＥＴを含む水溶液の晶析操作を行う晶析槽１０と、晶析槽１０の内部を減圧する真空発生装置３２とを用いて、前記水溶液に対して溶媒である水の蒸発により、前記水溶液を断熱冷却することで、晶析槽１０にＢＨＥＴの結晶を含むスラリー１３を得る工程と、晶析槽１０から抜き出したスラリー１３を、固液分離機２０に供給することにより、ＢＨＥＴの結晶と母液とを得る工程と、を行う。【選択図】図１
Description
本発明は、ビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレート（以下「ＢＨＥＴ」という。）の結晶の製造方法に関する。
一般に、水溶液から結晶を得る方法としては、例えば晶析開始時と晶析終了時との温度差における溶質の水への溶解度の差を利用した冷却晶析という方法がある。そのうち、間接冷却式晶析では、冷却ジャケット付きの晶析槽が工業的に広く用いられている。しかし、冷却ジャケット付きの間接冷却晶析槽を大規模設備に適用しようとした場合、冷却に必要となる伝熱面積を確保するためには、晶析槽の径または高さあるいはその両方を大型化する必要がある。このため、伝熱面積に対して晶析槽の内部におけるスラリー保有容量が過大となり、装置費用、工事費用、設置面積も過大になる。
また、間接冷却式晶析のうち、晶析槽の外部にプロセス液を冷却する冷却器を有する循環系を備えた構成の場合、冷却器内でのスケーリングを抑制するため、冷媒とプロセス液との温度差を低く抑える必要がある。この構成を大規模設備に適用しようとした場合、冷却に必要な交換熱量を得るためには冷却器およびプロセス液を循環させる循環ポンプが過大となり、装置費用、工事費用、設置面積も過大になる。
間接冷却式晶析の場合は、冷却ジャケットを用いる構成、冷却器を有する循環系を用いる構成のいずれの場合も、伝熱面への経時的な結晶スケーリングや結晶の堆積が避けられない。結晶スケーリングや結晶の堆積を除去するには、生産停止状態における溶解操作が必要となるため、定期修繕以外の時期における生産停止を回避することが難しい。
また、冷却晶析においてはバッチ操作、連続操作のいずれも広く用いられている。例えば、特許文献１には、ＢＨＥＴ水溶液を所定の冷却速度条件下にて冷却し、晶析開始時と終了時の操作温度差におけるＢＨＥＴの水への溶解度の差を利用したバッチ操作にて冷却し、ＢＨＥＴ結晶を晶出させる方法が記載されている。
一般に工業プロセスにおけるバッチ操作は、連続操作と比較して、（１）単位操作ごとのスタート及びストップが生じるため、オペレーションの人的負荷が高くなること、（２）生産量の増減に対する柔軟性が低いこと、（３）設備が大型化しやすいこと等のデメリットが挙げられる。この点は、晶析プロセスも例外ではない。
本発明は、このような背景の下になされたもので、ＢＨＥＴの水溶液から、従来の方式より装置容量、建設費用、設置面積等を低減し、スケーリングの溶解操作頻度を低減し、安定的に高純度なＢＨＥＴの結晶を得ることが可能なＢＨＥＴの結晶の製造方法を提供するものである。
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、以下の態様を提案している。
本発明の第１の態様は、２０～３０ｗｔ％のＢＨＥＴを含む水溶液の晶析操作を行う晶析槽と、前記晶析槽の内部を減圧する真空発生装置とを用いて、前記水溶液に対して溶媒である水の蒸発により、前記水溶液を断熱冷却することで、前記晶析槽にＢＨＥＴの結晶を含むスラリーを得る工程と、前記晶析槽から抜き出したスラリーを、固液分離機に供給することにより、ＢＨＥＴの結晶と母液とを得る工程と、を有することを特徴とするＢＨＥＴの結晶の製造方法である。
第１の態様によれば、晶析槽において晶析操作の対象とするＢＨＥＴ水溶液に対して、真空発生装置による減圧下で、溶媒である水の蒸発による断熱冷却操作を行うと、ＢＨＥＴの結晶が析出する。さらに、晶析槽で生成したスラリーを晶析槽から抜き出し、固液分離により結晶と母液とに分離することにより、高品質の精製ＢＨＥＴを得ることができる。
本発明の第２の態様は、６０℃以上の温度でＢＨＥＴが溶解された前記水溶液を前記晶析槽に連続的に供給し、前記晶析槽の内部が、３．７～８．６ｋＰａＡかつ３０～４５℃の条件下で前記水溶液を断熱冷却することで、前記晶析槽に前記スラリーを連続的に得ることを特徴とする第１の態様のＢＨＥＴの結晶の製造方法である。
第２の態様によれば、ＢＨＥＴの良好な針状結晶を晶出させることができる。連続的にＢＨＥＴの結晶を生成することにより、省力化、生産性の向上、製品品質の向上、設備の省スペース化などが期待できる。
本発明の第３の態様は、前記固液分離機が遠心分離機またはろ過機であることを特徴とする第１または第２の態様のＢＨＥＴの結晶の製造方法である。
第３の態様によれば、ＢＨＥＴのスラリーから容易にＢＨＥＴの結晶を得ることができる。
本発明の第４の態様は、固液分離により前記固液分離機内に形成されたＢＨＥＴの結晶のケーキ層に対して、水により洗浄を行うことで、ＢＨＥＴの純度を高めることを特徴とする第１～第３のいずれか１の態様のＢＨＥＴの結晶の製造方法である。
第４の態様によれば、ＢＨＥＴの結晶の純度を容易に高めることができる。
本発明の第５の態様は、２０～３０ｗｔ％のＢＨＥＴを含む水溶液の晶析操作を行う晶析槽と、前記晶析槽の内部を減圧する真空発生装置と、を備え、前記水溶液に対して溶媒である水の蒸発により、前記水溶液を断熱冷却することで、前記晶析槽にＢＨＥＴの結晶を含むスラリーを得る晶析装置と、前記晶析槽から抜き出したスラリーから、ＢＨＥＴの結晶と母液とを得る固液分離機と、を有することを特徴とするＢＨＥＴの結晶の製造装置である。
第５の態様によれば、晶析槽において晶析操作の対象とするＢＨＥＴ水溶液に対して、真空発生装置による減圧下で、溶媒である水の蒸発による断熱冷却操作を行うと、ＢＨＥＴの結晶が析出する。さらに、晶析槽で生成したスラリーを晶析槽から抜き出し、固液分離により結晶と母液とに分離することにより、高品質の精製ＢＨＥＴを得ることができる。
本発明によれば、ＢＨＥＴの水溶液から、従来の方式より装置容量、建設費用、設置面積等を低減し、スケーリングの溶解操作の頻度を低減し、安定的に高純度なＢＨＥＴの結晶を得ることができる。より具体的には、伝熱面積を確保するために晶析槽の径または高さあるいはその両方を大型化することなく、ＢＨＥＴの水溶液を冷却することができ、かつ、その冷却のためのエネルギー量が低減される。また、伝熱面への経時的な結晶スケーリングや結晶の堆積を抑制することができるので、スケーリングの溶解操作に起因する、定期修繕以外の時期における生産停止も最小限で済むようになる。
以下、好適な実施形態に基づき、図面を参照して本発明を説明する。
図１に示すように、実施形態に用いる装置は、概略として、晶析槽１０と、固液分離機２０と、真空発生装置３２とを備えている。このうち、断熱冷却式の晶析操作に用いる晶析装置１００は、晶析槽１０と、真空発生装置３２とを備えている。
＜晶析工程＞
管路４１より、原液１として、ＢＨＥＴを含む水溶液が晶析槽１０に供給される。晶析槽１０の周囲には、加熱媒体２が流通するジャケット１２が設けられている。ジャケット１２に加熱媒体２を流通させることにより、晶析槽１０の水溶液の温度を所定の値に維持することができる。
管路４１より、原液１として、ＢＨＥＴを含む水溶液が晶析槽１０に供給される。晶析槽１０の周囲には、加熱媒体２が流通するジャケット１２が設けられている。ジャケット１２に加熱媒体２を流通させることにより、晶析槽１０の水溶液の温度を所定の値に維持することができる。
晶析工程の初期段階では、ＢＨＥＴを含む水溶液が晶析槽１０に収容された状態で、真空発生装置３２を用いて晶析槽１０の内部を減圧すると、溶媒として水溶液に含まれる水が蒸発し、さらに水蒸気が断熱的に膨張して、温度が低下する。このような断熱冷却操作により、晶析槽１０内の水溶液は冷却される。晶析槽１０内の水溶液の断熱冷却による断熱冷却式晶析を行うことにより、水の蒸発に伴い、供給される原液１の熱量やＢＨＥＴの結晶化熱が奪い取られ、晶析槽１０中にＢＨＥＴの結晶が析出して、水溶液とＢＨＥＴの結晶とが混在するスラリー１３が生成している。このとき必要となる外部入熱量は僅かである。このため、加熱媒体２として、温水、蒸気等を使用して差し支えない。
晶析槽１０内に、スラリー１３が保持された状態となったあとは、新たに水溶液を供給し、断熱式晶析を連続的に行うとともに、スラリー１３の一部を晶析槽１０より抜き出す。
晶析槽１０内に、スラリー１３が保持された状態となったあとは、新たに水溶液を供給し、断熱式晶析を連続的に行うとともに、スラリー１３の一部を晶析槽１０より抜き出す。
晶析操作において、水の蒸発過程で結晶が飛沫に同伴されることでスラリー１３の液面近傍、例えば晶析槽１０の側壁面や、撹拌機１４が設置されている場合には、撹拌機１４の駆動軸などにスケーリングとして付着する場合がある。間接冷却式の場合は、冷却された伝熱面にスケーリングが発生すると、晶析操作中の溶解操作が困難である。断熱冷却式晶析の場合は、スラリー１３液面の近傍で溶解操作を実施しても、減圧による水の蒸発を妨げにくいため、スケーリング溶解工程を行いながら、晶析操作による結晶生産運転を実施することができる。
スケーリングを溶解するには、例えば、晶析槽１０内部でスラリー１３液面上方の空間１５にシャワーリングやスプレーノズル等の溶解設備を設置し、スケーリングが発生した箇所、例えば晶析槽１０の側壁面、スラリー１３液面、撹拌機１４の駆動軸などに向けて水などのスケーリング溶解液４を供給する方式が挙げられる。
さらに断熱冷却式晶析の場合は、水の蒸発潜熱によりスラリー１３を冷却することができるため、実施形態の装置を大規模設備に適用しようとした場合、必要となる伝熱面積を確保するために、晶析槽１０の径または高さあるいはその両方を大型化する必要がない。また、晶析槽１０内部のスラリー１３保有容量が過大となることもない。
これにより、装置費用や工事費用の削減を図ることができる。また、装置の設置に必要な面積のコンパクト化を図ることができる。また、間接冷却式の場合に見られるような経時的な結晶スケーリングや結晶の堆積に起因する、定期修繕以外の時期における生産停止による溶解操作も必要としない。連続的に結晶を生成することにより、省力化が図られる。自動的なプロセスの常時監視も容易である。これにより、生産性の向上、製品品質や安全性の向上、設備の省スペース化などが期待できる。
晶析槽１０に供給される原液１の温度、及び晶析槽１０に収容される水溶液またはスラリー１３の温度は、ＢＨＥＴの溶解量に応じて、設定することが好ましい。水１００ｃｃ（１００ｃｍ３）におけるＢＨＥＴの溶解量は、次のとおりである。
５℃：０．２８ｇ
４０℃：１．３４ｇ
６０℃：１１．２６ｇ
８０℃：５３．４２ｇ
４０℃：１．３４ｇ
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ＢＨＥＴ溶解量（ｇ／１００ｃｃ－水）のプロットを図２に示す。水溶液の温度が４０℃以下または４０℃付近ならＢＨＥＴの水に対する溶解量が１ｗｔ％程度と少ない値であり、ＢＨＥＴの高い回収率が見込まれる。また、晶析槽１０の内部温度が４０℃以下で晶析操作を行う場合は、晶析槽１０で得られるＢＨＥＴのスラリー１３濃度が２０～３０ｗｔ％となるよう、出発原料の原液１を、２０～３０ｗｔ％のＢＨＥＴを含む水溶液とすることが好ましい。
原液１として晶析槽１０に供給される水溶液は、温度を６５℃以上、好ましくは６５～７０℃まで加熱してＢＨＥＴを全て溶解させていることが好ましい。原液１を晶析槽１０に供給する工程は、連続式でもバッチ式でもよい。晶析槽１０内で断熱冷却し、冷却された水溶液の温度は、上述したように、４０℃付近、好ましくは３０～４５℃、さらに好ましくは３５～４０℃に制御するとよい。
晶析槽１０内にはＢＨＥＴの結晶が析出し、水溶液と混在するスラリー１３が生成している。この場合、スラリー１３の温度は、スラリー１３中に含まれる水溶液の温度と同一とみなすことができる。原液１の晶析槽１０への供給に伴い、スラリー１３の温度が一時的に上昇してもよい。晶析槽１０の内部がスラリー１３の断熱冷却で上述の温度で操作されている状態で、スラリー１３を晶析槽１０から抜き出すことが好ましい。また、スラリー１３の温度が継続的に上述の温度範囲内に維持されるよう、制御することが好ましい。
断熱冷却操作中の晶析槽１０内の圧力（絶対圧：ｋＰａＡ）は、飽和水蒸気圧に対して、適宜の範囲内であることが好ましい。例えば、晶析槽１０内のスラリー１３温度が３０℃であれば、３．７ｋＰａＡ程度が好ましく、３５℃であれば、５．０ｋＰａＡ程度が好ましく、４０℃であれば、６．６ｋＰａＡ程度が好ましく、４５℃であれば、８．６ｋＰａＡ程度が好ましい。例えば、晶析槽１０内の圧力を飽和水蒸気圧の８０～９５％程度としてもよい。
晶析工程における晶析槽１０内の圧力は、晶析槽１０内でスラリー１３液面上方の空間１５における気相の圧力を制御してもよく、晶析槽１０の外部で、真空発生装置３２により発生する圧力を制御してもよい。晶析槽１０の外部で圧力を測定する場合は、晶析槽１０とベーパー凝縮器３０との間の管路４６で圧力を測定してもよく、気液分離槽３１と真空発生装置３２との間の管路４７で圧力を測定してもよい。
原液１として６０℃以上の温度でＢＨＥＴが溶解された水溶液を晶析槽１０に連続的に供給し、晶析槽１０の内部が、３．７～８．６ｋＰａＡかつ３０～４５℃の条件下でスラリー１３を断熱冷却することで、晶析槽１０にＢＨＥＴのスラリー１３を連続的に得ることが好ましい。さらには、５．０～６．６ｋＰａＡかつ３５～４０℃の条件下かつ３０～４５℃の条件下で断熱冷却晶析を行うことでＢＨＥＴのスラリー１３を連続的に得ることが好ましい。
晶析槽１０にはＢＨＥＴの水溶液と結晶を含むスラリー１３が得られる。晶析槽１０からスラリー１３を抜き出す工程は、連続式でもバッチ式でもよい。詳しくは後述するように、スラリー１３から結晶と母液とを固液分離して得られる母液の少なくとも一部を晶析槽１０に戻してもよい。母液４４を晶析槽１０に戻す工程は、連続式でもバッチ式でもよい。
晶析槽１０に対する原液１の供給、スラリー１３の抜き出し、母液４４の戻しが、それぞれ連続的に実施されてもよい。連続晶析を行うことにより、晶析槽１０におけるスラリー１３の温度およびＢＨＥＴの濃度を所定の範囲内に維持しながら、連続的にＢＨＥＴを晶析することができる。原液１と母液４４の割合を適宜調整してもよい。特に図示しないが、晶析槽１０の内部に撹拌翼等の撹拌装置を設置、あるいは母液を外部に抜き出し再度供給する循環手段を設置することで、晶析槽１０内のスラリー１３を撹拌してもよい。
＜固液分離工程＞
生成したスラリー１３は晶析槽１０から管路４２を介してポンプ１１により抜き出し、管路４３を通じて固液分離機２０に移送される。スラリー１３を固液分離機２０に供給して固液分離操作を行うことにより、ＢＨＥＴの結晶と母液とに分離される。これにより、高品質の精製ＢＨＥＴを得ることができる。
生成したスラリー１３は晶析槽１０から管路４２を介してポンプ１１により抜き出し、管路４３を通じて固液分離機２０に移送される。スラリー１３を固液分離機２０に供給して固液分離操作を行うことにより、ＢＨＥＴの結晶と母液とに分離される。これにより、高品質の精製ＢＨＥＴを得ることができる。
固液分離機２０としては、特に限定されないが、遠心分離機またはろ過機が好ましい。これにより、ＢＨＥＴのスラリーから容易にＢＨＥＴの結晶を得ることができる。固液分離機２０の具体例としては、遠心分離機として、ろ布や金属スクリーン等のろ材を有した底部排出型のバッチ式遠心分離機、金属スクリーンを有したバスケット型の連続式の遠心分離機、横型遠心分離機、またろ過機として、連続走行するろ布上にスラリーを供給し、ろ布の進行方向に沿って往復動する真空トレイからの吸引により、連続的に真空ろ過を行う真空ろ過機、加圧ろ過機、吸引ろ過機、遠心ろ過機等であってもよく、沈降分離機等であってもよい。
固液分離機２０において結晶を洗浄した後、結晶分流れＣｒと母液４４とに分離することが好ましい。結晶洗浄の方法は特に限定されないが、固液分離機２０内に形成されたＢＨＥＴの結晶からなるケーキ層に対して、水により洗浄を行うことが好ましい。これにより、ＢＨＥＴの結晶の純度を容易に高めることができる。ケーキ層の効率的な洗浄のために、ケーキ層を全自動で水洗浄できる機構を持つ固液分離機を使用することが好ましい。結晶洗浄に用いた洗浄水は、母液に合わせてもよく、母液とは分けてもよい。
固液分離機２０により得られたＢＨＥＴの結晶は、固液分離機２０から結晶分流れＣｒとして、後工程に移送される。結晶分流れＣｒは乾燥手段により付着水を除去することでより高品質のＢＨＥＴを得ることができる。乾燥手段は、特に限定されないが、減圧乾燥、加熱乾燥などが挙げられる。
固液分離機２０から排出された母液４４は、一旦、母液受槽２１に貯留された後、母液ポンプ２２により抜き出し、管路４５を通じて晶析槽１０に戻すことができる。このように、晶析槽１０から排出されたスラリー１３に含まれる母液は、固液分離を経て晶析槽１０に戻され、循環する。母液中の不純物の蓄積または濃縮により、結晶の性状または品質に影響を及ぼす場合は、母液４４の一部をパージし、パージ流れＰｕとして系外に排出してもよい。
＜凝縮工程＞
晶析槽１０で断熱冷却操作により発生した蒸発ベーパーは、管路４６を通し、ベーパー凝縮器３０にて凝縮され、気液分離槽３１に導かれる。ベーパー凝縮器３０は、晶析槽１０と真空発生装置３２との間に配置されている。気液分離槽３１は、ベーパー凝縮器３０と真空発生装置３２との間に配置されている。
晶析槽１０で断熱冷却操作により発生した蒸発ベーパーは、管路４６を通し、ベーパー凝縮器３０にて凝縮され、気液分離槽３１に導かれる。ベーパー凝縮器３０は、晶析槽１０と真空発生装置３２との間に配置されている。気液分離槽３１は、ベーパー凝縮器３０と真空発生装置３２との間に配置されている。
ベーパー凝縮器３０の設備や工程に限定はないが、シェル＆チューブ式熱交換器、スパイラル式熱交換器、プレート式熱交換器などが挙げられる。蒸発ベーパーは冷媒３を流通させたベーパー凝縮器３０に導き、水分の凝縮を図る。蒸発ベーパー中の水分が凝縮することにより、凝縮水を含む液相部と、空気等のガスを含む気相部とが混在した状態になる。
気液分離槽３１では、気相部は管路４７を通し、真空発生装置３２にて吸気される。真空発生装置３２としては、吸気側に未凝縮の水分を含んでも運転への影響が少ない機種が好適である。液相部は、管路４８を通しポンプ３３により抜き出され、凝縮水流れＣｄにて廃棄または再利用される。凝縮水の成分は、晶析槽１０にて蒸発した水であるため、洗浄水などの工業用水として再利用することが可能である。装置の系内で凝縮水を再利用してもよく、系外で凝縮水を再利用してもよい。また、得られた凝縮水は、固液分離機２０の洗浄液または、晶析槽１０のスケーリング溶解液４として供給することができる。
以上、本発明を好適な実施形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
原料として用いられるＢＨＥＴとしては、特に限定されないが、テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化反応、ジメチルテレフタレート等のテレフタル酸エステルとエチレングリコールとのエステル交換反応、テレフタル酸とエチレンオキサイドとの付加反応、エチレングリコールによるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の解重合反応等で得ることができる。
以下、本発明を具体的な実施例において説明する。
（実施例１）
図３に、実施例１に用いた装置の構成を示す。晶析槽１０１とベーパー凝縮器１０２との間は、管路１２１を介して接続されている。また、ベーパー凝縮器１０２と真空ポンプＶｃとの間は、管路１２２を介して接続されている。ベーパー凝縮器１０２と真空ポンプＶｃとの間には、気液分離槽１０３が配置されている。恒温槽１０４，１０５の温度は、温度指示調節計（ＴＩＣ）により、制御されている。
図３に、実施例１に用いた装置の構成を示す。晶析槽１０１とベーパー凝縮器１０２との間は、管路１２１を介して接続されている。また、ベーパー凝縮器１０２と真空ポンプＶｃとの間は、管路１２２を介して接続されている。ベーパー凝縮器１０２と真空ポンプＶｃとの間には、気液分離槽１０３が配置されている。恒温槽１０４，１０５の温度は、温度指示調節計（ＴＩＣ）により、制御されている。
まず、ＢＨＥＴを２８ｗｔ％含む水溶液（原料）１．５ｋｇを７０℃まで加温した。７０℃のとき、原料中の固形物が完全に水に溶解していることが目視で確認できた。次に、晶析槽１０１に原料を全量投入した。原料の供給液を晶析槽１０１に投入した後、モーター（Ｍ）を用いて撹拌機を起動し、撹拌状態を維持させた。晶析槽１０１のジャケット部に恒温槽１０４より温水を通水し、管路１３１，１３２を通じて循環させた。
次に、ベーパー凝縮器１０２に恒温槽１０５よりチラー水を通水し、管路１３３，１３４を通じて循環させた。真空ポンプＶｃを起動して圧力及び温度調整を行った。次に、真空度を調整しつつ晶析槽１０１の断熱冷却を行い、ＢＨＥＴの結晶を析出させた。原料温度を示す温度計１１１が３８．６℃、原料上方の気相の温度を示す温度計１１２が３６．６℃、真空ポンプＶｃの真空度を示す圧力計１１３が６．６ｋＰａＡの時点で冷却操作を終了した。
次に、スラリーを晶析槽１０１から取り出し、晶析終了時の操作温度３８．６℃に維持しながら、上排式の遠心分離機（遠心効果７５０Ｇ）にて５分間脱液した。次に、遠心分離機のろ布に残ったケーキに対し、霧吹きで常温の水を噴霧することで結晶洗浄操作を実施した。結晶洗浄操作では、ケーキ層の乾燥品に相当する固形分１００重量部に対して、水を１０重量部の割合で使用した。結晶洗浄操作後のケーキ層は、上部排出式の遠心分離機（遠心効果７５０Ｇ）にて５分間脱液した。
（比較例１）
図４に、比較例１に用いた装置の構成を示す。まず、実施例１と同組成のＢＨＥＴ水溶液（原料）約１．９ｋｇを７０℃まで加温した。７０℃のとき、原料中の固形物が完全に水に溶解していることが目視で確認できた。次に、晶析槽２０１に原料を全量投入した。原液投入後、撹拌機を起動し、撹拌状態を維持させた。次に、晶析槽２０１のジャケット部に恒温槽２０２より温水を通水し、管路２３１，２３２を通じて循環させた。
図４に、比較例１に用いた装置の構成を示す。まず、実施例１と同組成のＢＨＥＴ水溶液（原料）約１．９ｋｇを７０℃まで加温した。７０℃のとき、原料中の固形物が完全に水に溶解していることが目視で確認できた。次に、晶析槽２０１に原料を全量投入した。原液投入後、撹拌機を起動し、撹拌状態を維持させた。次に、晶析槽２０１のジャケット部に恒温槽２０２より温水を通水し、管路２３１，２３２を通じて循環させた。
次に、恒温槽２０２の設定温度を調節することで間接冷却操作を行った。原料温度を示す温度計２１１を用いて晶析槽２０１内部の温度を監視した。７０℃から６５℃までは急冷し、６５℃から３５℃までは３時間かけて徐々に冷却した。３５℃に到達した時点で３０分間運転状態を維持した。冷却操作を終了した後は、スラリーを晶析槽２０１から取り出し、それ以降は、実施例１と同様の条件下で固液分離操作と結晶洗浄操作を行った。
（分析結果）
表１に、実施例１及び比較例１の洗浄結晶の分析結果を示す。分析項目は、カールフィッシャー水分計による結晶水分率、及び白色度測定によるカラー（Ｌ値，ａ値，ｂ値）である。
表１に、実施例１及び比較例１の洗浄結晶の分析結果を示す。分析項目は、カールフィッシャー水分計による結晶水分率、及び白色度測定によるカラー（Ｌ値，ａ値，ｂ値）である。
表１より、実施例１（断熱冷却式）は、比較例１（間接冷却式）よりも水分値が低く、後段の乾燥プロセスの負荷低減が期待できる。また、実施例１によって得られたＢＨＥＴの洗浄結晶は、比較例１と比較して同等以上の色度を示した。
表２及び表３に、それぞれ実施例１及び比較例１のテスト結果に基づいたマテリアルバランスを示す。供給液の総量を１００と換算している。
実施例１と比較例１のマテリアルバランスを比較すると、実施例１（断熱冷却式）は、供給液中の水分の一部をベーパーとして蒸発させていること、それに伴いスラリー中の母液量が減少していることが見て取れる。凝縮液の成分は晶析槽にて蒸発した水分であるため、洗浄水などの工業用水としてリユース可能であり、プラントの原単位削減に繋がる。また、母液量が少ないことにより母液を循環利用する際の再生プロセスの負荷や排水処理設備の負荷低減に繋がる。
実施例１と比較例１の結果に基づいて晶析槽をサイジングした場合、表２（実施例１）の晶析槽内のスラリー容量は、表３（比較例１）の晶析槽の４分の１以下に抑えることができる。晶析槽の容量が小さくなることのメリットとしては、運転開始に伴う液の張込み及び運転停止に伴う液の抜出しなどの雑時間の短縮、晶析槽に設置されるモーター容量の低減、晶析槽の省サイズ化に伴う機器コストや工事コストの低減が挙げられる。
１００ 晶析装置
１０，１０１，２０１ 晶析槽
１３ スラリー
２０ 固液分離機
３０，１０２ ベーパー凝縮器
３１，１０３ 気液分離槽
３２ 真空発生装置
１０，１０１，２０１ 晶析槽
１３ スラリー
２０ 固液分離機
３０，１０２ ベーパー凝縮器
３１，１０３ 気液分離槽
３２ 真空発生装置
Claims (5)
- ２０～３０ｗｔ％のビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートを含む水溶液の晶析操作を行う晶析槽と、前記晶析槽の内部を減圧する真空発生装置とを用いて、前記水溶液に対して溶媒である水の蒸発により、前記水溶液を断熱冷却することで、前記晶析槽にビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶を含むスラリーを得る工程と、
前記晶析槽から抜き出したスラリーを、固液分離機に供給することにより、ビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶と母液とを得る工程と、
を有することを特徴とするビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶の製造方法。 - ６０℃以上の温度でビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートが溶解された前記水溶液を前記晶析槽に連続的に供給し、前記晶析槽の内部が、３．７～８．６ｋＰａＡかつ３０～４５℃の条件下で前記水溶液を断熱冷却することで、前記晶析槽に前記スラリーを連続的に得ることを特徴とする請求項１に記載のビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶の製造方法。
- 前記固液分離機が遠心分離機またはろ過機であることを特徴とする請求項１または２に記載のビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶の製造方法。
- 固液分離により前記固液分離機内に形成されたビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶のケーキ層に対して、水により洗浄を行うことで、ビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの純度を高めることを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶の製造方法。
- ２０～３０ｗｔ％のビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートを含む水溶液の晶析操作を行う晶析槽と、前記晶析槽の内部を減圧する真空発生装置と、を備え、前記水溶液に対して溶媒である水の蒸発により、前記水溶液を断熱冷却することで、前記晶析槽にビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶を含むスラリーを得る晶析装置と、
前記晶析槽から抜き出したスラリーから、ビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶と母液とを得る固液分離機と、
を有することを特徴とするビス－２－ヒドロキシエチルテレフタレートの結晶の製造装置。
Priority Applications (3)
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Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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| WO (1) | WO2023277183A1 (ja) |
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| JP4845171B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2011-12-28 | 月島機械株式会社 | 有機化合物の断熱冷却式晶析方法及び装置 |
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