JP2775443B2

JP2775443B2 - 濾過による結晶の精製方法

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Publication number: JP2775443B2
Application number: JP63280982A
Authority: JP
Inventors: 稔守田; 興一郎関根; 和男佐藤
Original assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Current assignee: Tsukishima Kikai Co Ltd
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1988-11-07
Publication date: 1998-07-16
Anticipated expiration: 2013-07-16
Also published as: JPH02126902A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、濾過による結晶の精製方法に関する。さら
に詳しくは、有機物の結晶の精製にあたり、溶剤中に溶
解した有機物の結晶成分を分離する、有機物の共晶系の
結晶スラリーから目的とする１つの結晶を分離するこ
と、あるいは固溶体系結晶からそこに付着する母液を分
離することなどに本発明が適用される。

［従来の技術と発明が解決しようとする課題］濾過操作により、結晶を含む液から母液を分離し、結
晶を取り出したり、結晶を純化させる精製操作がしばし
ば行なわれる。

たとえば（１）溶剤に溶けた有機物の結晶成分を母液
から分離して結晶として取り出す場合、従来、遠心分離
機、連続式濾過機または水平式トレイフィルタ等により
行われている。その際、結晶成分を含む液は飽和溶液で
あり、また操作開始時においては、濾材およびこれと接
触する部材は、一般的には操作温度より低い常温状態に
あって、かつ操作対象物質の熱的条件を左右する大きな
熱容量を有するものから成る、などの理由によって、前
記液が濾材に接触およびそれを通過する過程で冷却さ
れ、結晶の析出が起こり、特に濾材の開孔目に結晶が付
着し目詰りを生じる。

このような現象は、回分式でも連続式でも生じること
であって、濾材の閉塞化が生じると、濾過能力が著しく
低下し、結果的に、純度が低いものしか得られず、しか
も収率が低下する。そこで、濾材の洗浄を定期的に行う
必要が生じ、稼動率の低下を招く。

（２）共晶系の結晶スラリーの機械的分離または精製
に際しては、いわゆる発汗法が広く知られており、その
代表的として、MBW法がある。これは、冷却機の内面に
結晶を付着させ、この付着した結晶の温度を上昇させる
ことによって、結晶内あるいは結晶間に含まれている結
晶よりも融点が低い不純物を液体の状態で流下させ、次
いで結晶の融点より高い温度に加温して、溶融状態で純
成分を得る方法である。

しかし、発汗した不純物液の自然流下の駆動力は専ら
重力であるため、その分離性能は高くない。

また、共晶系の結晶スラリーの精製法の他の一つは、
精製塔の上部よりスラリーを供給して、上部より製品
を、下部より不純物を多く含んだ溶融物を取り出す方法
である。

この方法は、塔内において結晶の純化が行なわれる点
で純粋な物質の精製には適しているものの、溶融液中に
結晶が流下し、純粋な溶融液が上昇することを必要とす
るので、比重差の小さい有機物の結晶にはあまり適した
ものでなく、あえて採用するとなると、塔断面積が大き
なものが必要となり、設備費が嵩む。

共晶系のスラリーであっても、遠心分離機、連続式濾
過機や水平トレイフィルタ等により結晶成分の精製を行
うことができるけれども、（１）で述べたのと同一の問
題点は残る。

（３）固溶体の結晶の精製に際しては、Ａ成分とＢ成
分の組成をもつ結晶を得て、その固溶体の母液から結晶
を得る際に、結晶内部の母液を抱き込んだり、結晶に母
液が付着することによって、純度および精製効率が悪
く、その結果分離に必要な段数を多くなり実用的でな
い。

固溶体の結晶の精製に際して、（１）で述べたと同様
な機械的操作を行う場合、同一の課題が生じる。

そこで、本発明の主たる目的は、長期間安定して高い純
度の結晶成分を得んとすることにある。

［課題を解決するための手段］上記課題を解決した本発明は、溶剤中に溶解した有機
物の結晶成分を分離する、有機物の共晶系の結晶スラリ
ーから目的とする１つの結晶を分離する、および固溶体
結晶からそこに付着する母液を分離することのいずれか
１つのことを実施するに際して、結晶成分を含む液を濾
材を通すことにより結晶成分と母液とを分離するにあた
り；少くとも前記濾材の表裏に圧力差を与えて濾過する濾
過操作過程で、濾材の温度を、母液の結晶化が行われる
温度以上に保持することを特徴とする濾過による結晶の
精製法である。

請求項２記載の発明は、濾材の背面部に濾材を加熱す
る加熱体を設けて、前記濾材の温度を、母液の結晶化が
行われる温度以上に保持する請求項１記載の方法であ
る。

請求項３記載の発明は、濾材上の結晶に対する洗浄液
温度を制御して、濾材の温度を、母液の結晶化が行なわ
れる温度以上に保持する請求項１の方法である。

請求項４記載の発明は、濾材を通す媒体温度を制御し
て、濾材の温度を、母液の結晶化が行なわれる温度以上
に保持する請求項１記載の方法である。

この場合、加熱体としては、伝熱管に熱媒体を通した
り、加熱体自体が発熱、たとえば通電発熱するものであ
ることを含む。

［作用］第１図に示すように、従来の濾過操作による精製法に
あっては、ある結晶成分が濾過過程で、濾材からの冷却
作用を受けて、母液の結晶化温度以下になることによっ
て、濾材上や濾材の開孔目の中で析出し、濾材の目詰ま
りを生じさせる。

しかるに、本発明では、同図のように、濾材の温度
が、母材の結晶化温度より高めてあるので、濾材上およ
び濾材の目の間で結晶の析出がなく、もって濾材の目詰
りがない。

したがって、長時間濾過能力が高くかつほぼ一定であ
るため、安定した運転が可能であり、結果として純度の
高い結晶を得ることができる。

本発明は、結晶析出に伴う濾材の目詰まり防止のほ
か、後述の実施例に示すように、結晶純度を高める効果
が顕著にあらわれる。すなわち、濾材を母液の結晶化温
度以上に保持すると、結晶表面に付着した母液を除去で
きるとともに、結晶内部に含まれる不純物（溶融温度が
低い）を溶出させ（発汗させ）、これを濾液とともに濾
材を通過させることにより、結晶の純化を図ることがで
きる。

［発明の具体的構成］以下本発明のさらなる理解のためにいくつかの具体例
を挙げながらさらに詳説する。

第２図および第３図は、水平トレイフィルタによる例
で、皿状ベッセル１の下面には濾液排出口２が形成さ
れ、また濾布等からなる濾材３がベッセル１の上方に配
されている。濾材３の下面に好ましくは接して加熱体４
が設けられ、逆に濾布３を支持している。

加熱体４は、たとえば同図のように、供給管4A、排出
管4Bおよびこれらを繁ぐ連通管4Cからなり、供給管4Aか
ら熱媒体ho、たとえば温水や蒸気を圧送し、排出管4Bか
ら排出させるものである。５はステーである。

かかる装置においては、加熱体４からの熱が濾材３に
伝熱され、その濾材温度が、フィードスラリーＦの母液
の結晶化温度より高く保持されるため、長時間運転に伴
う濾材３の目詰りが防止される。濾液Ｌは排出口２より
排出される。

第４図は上記の水平トレイフィルターを少くとも180
度回転可能としたものの例である。

すなわち、下部がほぼコーン状になった対地固定の容
器10内に、回転軸11が水平軸心周りに回転可能となって
いる。この回転はモータ12等の駆動手段の回転出力を従
動ギア13に伝達することにより行うようになっている。
この回転軸11に対して、トレー14が一体化され、このト
レー14内に、前記例と同様の加熱体40が設けられ、その
上に濾材15が張設されている。16はステーである。

トレー14の濾液排出口14aは、回転軸11を通って外部
に導出され、スイベル継手17を介して濾液タンク18に連
通している。濾液タンク18の上部には、トレー14に戻る
ガス循環路19が構成され、その途中に冷却器20、コンプ
レッサー（または真空ポンプ）21およびガス加熱器22が
配され、排出口14aから抜いた濾液およびガスを濾液タ
ンク18において濾液Ｌを分離した後、ガスを一旦冷却器
20にて冷却してコンプレッサー21の負荷を小さくした
後、加熱器22により所定の温度まで加熱した後、コンプ
レッサー21により容器10内に送入し、濾材15の上下面に
おける差圧により、昇温ガスを濾材15に通し、濾材15上
の主に結晶間に抱き込まれる母液を除去しようとするも
のである。

この場合、加熱体40による濾材15の昇温とともに、濾
材15を通る昇温ガスによって濾材15が昇温されることに
よって、濾過操作中における母液の結晶化が防止され
る。

また、ガスは気密の状態で循環させなければならない
ので、Ｏリング23等によるシールがなされている。

一方、容器10下部には溶融用加熱器24が設けられ、所
要の濾過操作を終了したならば、モータ12を起動して、
トレー14を180度回転し、濾材15上の結晶含有液中の結
晶加熱器24によって溶融し、排出口10aから排出するよ
うにしてある。

第５図は水平ベルトフィルターに対して本発明を適用
した例を示し、無端ベルト濾材30がロール31群に巻き掛
けられ、濾材30の緊張はロール31A,31Bによって行われ
るようになっている。また濾材30の下面には、トレー32
がたとえば長手方向に複数連設されている。これらトレ
ー32群は、移動用シリンダ33によって、一体的にレール
34上を同図左右方向に往復動自在となり、濾材30の時計
方向の回転移動時には、同一の速度をもって右方に移動
するようになっている。各トレー32には濾液ポンプ35に
接続された濾液タンク36が連通され、取り出した濾液は
全て排出するか、必要により同図のように、下流側の濾
液はケーキ上に返送し洗浄に用いられるようになってい
る。37は洗浄水である。

また、濾材30およびトレー32群は、密閉室38内に納め
られている。そして、第４図例と同様に、濾液が除かれ
たガス分は、冷却器20、コンプレッサー21およびガス加
熱器22により昇温ガスとして濾材30を流通されるように
してある。

各トレー32の上部には、第６図に示されているよう
に、熱媒体が流される加熱体41が設けられ、濾材30を加
熱するようにしてある。39はステー、32aは濾液抜出し
口である。

この第５図および第６図においても、加熱体41および
昇温された流通ガスによって、濾材32上および濾材32の
目の間での結晶の析出が防止され、濾材32の目詰り防止
が図られる。

なお、一回の濾過操作が終了すると、濾材30の緊張が
緩められた後、シリンダ33によって各トレー32は第７図
左方に戻され、再びスラリーのフィードＦを待つ。

第７図および第８図はドラムフィルターに本発明を適
用した例を示したもので、ドラム50はその支持軸51を介
して、回転駆動モータ52によって水平軸心周りに回転す
るようになっている。53は液タンクである。一方、濾材
54の下面にほぼ接して、ドラム50の分割された表面室55
内には加熱体42が設けられ、これらの熱媒体の供給およ
び戻りは、従来技術による充分なシール構造を有する２
重管および出入室を介して行なわれるようになってい
る。すなわち、供給熱媒体は供給室56から外管57を通
り、各分割表面室55への分枝往管58を経て各加熱体42に
導かれ、排出熱媒体は分枝戻り管59を経て、ヘッダ60に
集められた後、内管61および排出室62を通って排出され
るようになっている。

また、各表面室55における濾液は、排出口63、63から
排出管64を通して機外へ排出されるようになっている。

上記各例において、加熱体は熱媒体を通すものである
が、加熱体自体がたとえば導電性のもので形成し、通電
発熱するようにしてもよい。また、濾材の加熱に当た
り、加熱体による加熱、濾材流通ガスによる加熱、洗浄
液による加熱を１種または２種以上組み合わせることは
自由である。この場合、洗浄液による加熱については詳
述していないが、ガス加熱による例に鑑みればその態様
は直ちに推定できよう。しかし、その一例を示せば、第
５図のように、戻り洗浄液路に洗浄液加熱器70を設ける
ことによって行うことができる。

［実施例］次に実施例を説明する。

（実施例１）ベンゾール中に粗カプロラクタム（純度62％）を溶解
し、45℃に冷却し、ピッチ30mmで、20mmの加熱コイルを
平行に並べた濾過トレイを使用し、濾過圧力1.5bar、結
晶厚み40mmについて下記第１表記載の条件で比較実験を
した。

結果を同表に併記する。

（実施例２）合成されたパラジクロルベンゼン73.0wt％、オルトジ
クロルベンゼン24％、メタジクロルベンゼン12％、残部
トリクロルベンゼンの共晶系物質を、冷却結晶化により
スラリーを得て、これを真空濾過によりケーキを得て、
本発明法により精製を行った。

条件および結果を第２表に示す。

（実施例３）ナフタレン91.5％とチオナフテン7.9％、他の成分0.6
％の固溶体系混合物を35℃に冷却し、0.5barで加圧濾過
を行った。条件および結果を第３表に示す。

以上のように本発明法を用いることによって、明らか
に従来法より精製能力が向上することが判った。

［発明の効果］以上の通り、本発明によれば、濾材の目詰りがなく、
したがって定期的に洗浄なしで、高い濾過能力を長時間
持続でき、安定した運転が可能となる。さらに、得られ
る結晶の純度が従来の濾過機の場合と比較して、はるか
に高くなるなどの利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１回は本発明法の説明図、第２図は水平トレーフィル
タの断面図（第３図のII−II線矢視図）、第３図はその
平面図、第４図は転倒式トレーフィルターの断面図、第
５図は水平ベルトフィルターの概要正面図、第６図はそ
こに用いる加熱体の配設態様平面図、第７図はドラムフ
ィルターの断面図、第８図はその加熱体の配設態様平面
図である。１……ベッセル、３……濾材、４……加熱体、10……容
器、12……モータ、14……トレー、15……濾材、18……
濾液タンク、21……コンプレッサー（真空ポンプ）、22
……ガス加熱器、24……溶融用加熱器、30……濾材、32
……トレー、33……移動用シリンダ、34……レール、36
……濾液タンク、40,41,42……加熱体、50……ドラム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ０１Ｄ 33/04 Ｂ０１Ｄ 33/06 Ａ 33/06 29/04 ５２０Ｆ (56)参考文献特開昭49−74171（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−36231（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−129002（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−247802（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−115833（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−275528（ＪＰ，Ａ) 特公昭49−34904（ＪＰ，Ｂ１) 特許174618（ＪＰ，Ｃ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B01D 9/02,29/00 - 33/82

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶剤中に溶解した有機物の結晶成分を分離
する、有機物の共晶系の結晶スラリーから目的とする１
つの結晶を分離する、および固溶体結晶からそこに付着
する母液を分離することのいずれか１つのことを実施す
るに際して、結晶成分を含む液を濾材を通すことにより
結晶成分と母液とを分離するにあたり；少くとも前記濾材の表裏に圧力差を与えて濾過する濾過
操作過程で、濾材の温度を、母液の結晶化が行われる温
度以上に保持することを特徴とする濾過による結晶の精
製法。
【請求項２】濾材の背面部に濾材を加熱する加熱体を設
けて、前記濾材の温度を、母液の結晶化が行われる温度
以上に保持する請求項１記載の方法。
【請求項３】濾材上の結晶に対する洗浄液温度を制御し
て、濾材の温度を、母液の結晶化が行なわれる温度以上
に保持する請求項１の方法。
【請求項４】濾材を通す媒体温度を制御して、濾材の温
度を、母液の結晶化が行なわれる温度以上に保持する請
求項１記載の方法。