JP4876601B2

JP4876601B2 - スラリーの取り扱い方法

Info

Publication number: JP4876601B2
Application number: JP2006024515A
Authority: JP
Inventors: 芳夫古賀; 茂金枝
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2006-02-01
Filing date: 2006-02-01
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2026-02-01
Also published as: JP2007203184A

Description

本発明はスラリーの取り扱い方法に関する。

従来、一般化学工業、肥料工業、金属工業、食品工業又はパルプ工業などでは、スラリーを取り扱い機会が多く存在する。その代表例は固液分離操作であり、通常、晶析操作の後には固液分離操作が採用される。

例えば、触媒の存在下にフェノールとアセトンとを反応させることにより製造されるビスフェノールＡは、晶析により、付加物（ビスフェノールＡとフェノールとの付加物を意味し、「アダクト」と呼ばれることもある）結晶を含むスラリーとして回収される。また、テレフタル酸などの芳香族カルボン酸は、触媒存在下に液相中でアルキル芳香族化合物を酸化した後、得られた反応液を晶析することにより、芳香族ジカルボン酸の結晶を含むスラリーとして得られる。従って、晶析後に得られるスラレリーから固液分離によって結晶を回収する必要がある。

上記の固液分離操作の具体例の１つとして、回転式真空濾過機（ロータリーバキュームフィルター）を使用する方法が挙げられ、例えば芳香族カルボン酸の製造工程で使用する例が数多く報告されている（特許文献１及び２）。また、回転式真空濾過機のそれ自体の改良も数多く提案されている（特許文献３〜５）

特開平１−２９９６１８号公報特開２００４−２３１６３６号公報特開２００４−２８５０２２号公報特開２００２−１９１９１２号公報特開２００２−３３６６１０号公報

図２は、従来公知の回転式単室型真空濾過機の一例について、センターパイプ（２）を直交して視た縦断面説明図である。同図に示す様に、従来公知の回転式真空濾過機は、基本的に、外周面に濾布を張設した回転ドラム（１）をセンターパイプ（２）に軸着し、下部を原液バット（３）に貯まったスラリー（Ａ）に浸漬してスラリー（Ａ）を濾過し、分離された濾液（Ｃ）はセンターパイプに接続する濾液管（４）によって機外に導出され、前記濾布の外面に形成されたケーキ（Ｂ）は、前記センターパイプにバルブバー（５）を介して固定されるバルブシュー（６）のスリットからブローされる気体によって剥離して回収される構成を備えている。図中の符号（２１）は減圧系に導通する開口部（吸引口）であり、符号（２２）は加圧系に導通する開口部（加圧気体導入口）である。

そして、スラリー（Ａ）は原液バット（３）のスラリー供給管（７）から供給され、オーバーフローしたスラリーは液抜出口（８）から取出されて原液バット（３）に循環され、剥離されたケーキはケーキ排出口（９）から取出される。また、濾布の外面に形成されたケーキ（Ｂ）は、回転ドラム（１）の上方に配置された洗浄ノズルからの洗浄液によって洗浄され、洗浄廃液は、濾液と共に機外に導出される。なお、洗浄廃液は、濾液と別個に回収して機外に導出させることも出来る。

しかしながら、上記の固液分離操作においては、原液バット（３）の内部はスラリー（Ａ）の流れが遅く、言わば滞留部となっているため、図２に示す様に、原液バット（３）の内壁面に結晶が堆積し、固着し、更に成長してスケール（Ｄ）を形成する。また、たとえ完全な滞留がなくても、過飽和の状態が存在すると、直接に結晶が発生し成長しスケールとなる。そして、主流れが阻害され、更に滞留部が発生するため、スケールの成長が助長され、長期連続運転に悪影響を与える。滞留部をなくす装置としては、バッド内に攪拌翼を設けてバッド内のスラリーを攪拌できる様にした装置がある。しかし、この方法では、濾過器の構造が複雑となるため、新たな滞留部が生じ、却って、従来は結晶が固着していなかっちた個所への結晶の固着を惹起する場合がある。

また、バッド内のスラリー供給量を多くし、オーバーフローしたスラリーを再びポンプでバッド内に循環供給することにより、バッド内にスラリーの流れを作って滞留を抑制する方法がある。しかし、この方法では、ポンプで何度もスラリーを循環供給するため、結晶の破砕が起こり、結晶が微粒子となり、液置換率や含液率を悪化させることがある。

また、主流れが阻害されることにより、スラリー（Ａ）に濃度分布が生じる結果、濾布の外面に形成されたケーキ（Ｂ）の厚さにムラが生じ、洗浄液はケーキ厚みが薄い方へ流れる傾向があり、ケーキ厚みが厚い部分には洗浄液が浸透し難い。従って、液置換率が悪化する。また、ケーキ厚みが厚い部分は抵抗が大きいため、液が流れ難く、ケーキ内に滞留してしまう。従って、平均としての含液率も悪化する。ここでいう含液率とは、ケーキ全体に対してケーキ中に残存している液の割合であり、この値が高いほど固液分離の効率が悪いことを示す。また、液置換率とは、ケーキ中に残存している液中に占める洗浄液の割合であり、この値が低いほど洗浄効率が悪いことを示す。なお、含液率および液置換率は、個別にサンプル分析を行って求めることも可能であるが、通常はプロセス系内の液量や組成からマテリアルバランスを計算して求めるのが簡便である。

更に、スケール（Ｄ）が成長すると、回転ドラムに接触し、その回転に過大の負荷を与えたり、濾布の損傷に至る場合がある。

本発明は、上記の実情に鑑みなされたものであり、その目的は、スラリーを取り扱う装置および設備において、スラリーの滞留部での結晶の堆積・固着を防止し得る様に改良されたスラリーの取り扱い方法を提供することにある。

すなわち、本発明の要旨は、ビスフェノールＡとフェノールとの付加物を含有するスラリー（Ａ）から固形分を分離するスラリー取り扱い方法であって、外周面に濾布を張設した回転ドラム（１）をセンターパイプ（２）に軸着し、下部を原液バット（３）に浸漬してスラリー（Ａ）を濾過し、得られた濾液（Ｃ）はセンターパイプに接続する濾液管（４）によって機外に導出し、前記濾布の外面に形成されたケーキ（Ｂ）は、前記センターパイプにバルブバー（５）を介して固定されるバルブシュー（６）のスリットからブローされる気体によって剥離して回収する回転式真空濾過機を使用し、原液バット（３）の底部に接続したスラリー供給管（７）から原液バット（３）にスラリー（Ａ）を供給すると共に、スラリー供給管（７）に接続したガス供給管（７１）からガスを供給することにより、原液バット（３）内のスラリー（Ａ）をバブリングすることを特徴とするスラリーの取り扱い方法に存する。

本発明によれば、スラリーを取り扱う際、スラリーの滞留部での結晶の堆積・固着が防止され、スラリーを取り扱う連続運転を長期に亘って行なうことが出来る。

以下、本発明を詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の代表例であり、これらの内容に本発明は限定されるものではない。

本発明に係るスラリーの取り扱い方法は、スラリーを取り扱うために使用される全ての装置および設備において適用することが出来る。固液分離装置が代表的であるが、晶析槽や固液分離装置における、各種の付帯設備、配管などが挙げられる。本発明は、スラリーの滞留部での結晶の堆積・固着を防止することを目的としたものであるが、「スラリーの滞留部」とは、液の流れが完全に停止している領域のみではなく、流れが遅くて結晶の沈降堆積が起こる領域をも含む。特に、過飽和の状態が存在する領域において
は結晶の沈降堆積が起こり易い。

上記の固液分離装置の代表例としては回転式真空濾過機（ロータリーバキュームフィルター）が挙げられる。回転式真空濾過機には回転部分が多室構造になっている回転式多室型真空濾過機と単室構造になっている回転式単室型真空濾過機とが知られている。

図１は、本発明に係るスラリーの取り扱い装置の一例として回転式単室型真空濾過機について、センターパイプ（２）を直交して視た縦断面説明図である。同図に示す本発明の回転式真空濾過機は、基本的には、図２に示した公知のものと同じであり、外周面に濾布を張設した回転ドラム（１）をセンターパイプ（２）に軸着し、下部を原液バット（３）に貯まったスラリーに浸漬してスラリー（Ａ）を濾過し、分離された濾液（Ｃ）はセンターパイプに接続する濾液管（４）によって機外に導出され、前記濾布の外面に形成されたケーキ（Ｂ）は、前記センターパイプにバルブバー（５）を介して固定されるバルブシュー（６）のスリットからブローされる気体によって剥離して回収される構成を備えている。図１中のその他の符号の意義は図２と同じであり、図１に示す装置の運転操作は、基本的には図２に示す装置と同じである。

本発明に係るスラリーの取り扱い方法の特徴は、スラリーの滞留部にガスを供給して滞留部のスラリーをバブリングする点にあり、その好ましい態様においては、スラリーを取り扱う装置および設備に供給されるスラリーの流れの（スラリー供給管）中にガスを供給する。斯かる態様によれば、スラリーが占める面積が広範囲となる滞留部に至る前にスラリーとガスが混合されるため、比較的少量のガスにより、滞留部のスラリーをバブリングすることが出来る。一方、本発明に係るスラリーの取り扱い装置の特徴は、原液バット（３）のスラリー供給管（７）にガス供給管（７１）を接続して成る点にある。

本発明において、原液バット（３）の様な滞留部のスラリーをバブリングするために使用するガスとしては、スラリーに対して着色などの悪影響を及ぼさない不活性なガスが好ましく、通常は窒素が使用される。ガスの供給量は、スラリーの滞留部での結晶の堆積を防止するのに必要な量であればよく、具体的な供給量は、スラリーを取り扱うために使用される装置および設備の種類、スラリーの取り扱い量やスラリー濃度などによって異なるために一概に決定し得ないが、スラリーとガスの混合液体に対する割合として、通常１〜５０体積％、好ましくは５〜２０体積％である。例えば、図１に示す回転式単室型真空濾過機の場合は、ガスの好適な供給量は、原液バット（３）に供給されるスラリーの量に依存する。そして、上記の量によって回転ドラム（１）の濾布面積が選定されるいるため、ガスの好適な供給量は、濾布面積を基準として規定することが可能であり、その量は、濾布面積１ｍ^２当り、通常０．１〜１０Ｎｍ^３／ｈ、好ましくは１〜５Ｎｍ^３／ｈである。

本発明において、取り扱うスラリーの種類は、何ら制限されないが、好適なスラリーとしては、ビスフェノールＡとフェノールとの付加物を含有するスラリー、芳香族カルボン酸結晶を含有するスラリー等が挙げられる。本発明は、ビスフェノールＡとフェノールとの付加物を含有するスラリーに好適に使用することが出来、ビスフェノールＡの公知の製造方法に本発明に係るスラリーの取り扱い方法を使用することにより、長期に亘って安定的にビスフェノールＡを製造することが可能となる。ビスフェノールＡとフェノールとの付加物のスラリーの場合、前述のロータリーバキュームフィルターは回転数が低いほど洗浄効果が高くなり、周速度は１ｍ／ｓ以下が好ましい。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。なお、以下の諸例は、ビスフェノールＡの製造プロセスにおける晶析槽に連続して配置された図１に示すロータリーバキュームフィルターを対象としたものである。

実施例１：
ビスフェノールＡを製造するに際し、晶析槽からビスフェノールＡとフェノールとの付加物を含有するスラリー（固形分濃度３０重量％）を連続的に５６重量部／ｍｉｎで抜き出し、スラリー供給管（７）に供給した。この際、ガス供給管（７１）に濾布面積１ｍ^２当たり２．５Ｎｍ^３／ｈの割合で窒素を供給した。回転ドラム（１）内の圧力は５００ｔｏｒｒであった。洗浄液にはフェノール溶液を使用した。

マテリアルバランスよりロータリーバキュームフィルターの能力を解析したところ、液置換率は９５％であり、含液率は４８％であった。運転を１０日間続けた後、ロータリーバキュームフィルターの運転を停止し、原液バット（３）の液抜きを実施したところ、バット内には固体が殆ど堆積しておらず、ビスフェノールＡの製造が１０日間安定して製造可能であった。

比較例１：
実施例１において、ガス供給管（７１）からの窒素の供給を停止した以外は、実施例１と同様に実施した。マテリアルバランスよりロータリーバキュームフィルターの能力を解析したところ、連続運転開始当初は、液置換率は９３％であり、含液率は５０％であった。連続運転中に徐々に液置換率が悪化し、２０日後には液置換率は８５％であり、含液率は５３％まで低下した。更に、上記運転を２５日間続けたところ、ロータリーバキュームフィルターの電流値が大きく変動し、インターロックにより停止に至ったため、ビスフェノールＡの製造が不可能となった。フィードバットの液抜きを実施したところ、原液バット（３）に固体が堆積しており、ロータリーバキュームフィルターの濾布に接触したため、一部破れていることが分かった。

本発明に係る回転式単室型真空濾過機の一例の説明図従来公知の回転式単室型真空濾過機の一例の説明図

符号の説明

１：回転ドラム
２：センターパイプ
２１：減圧系に導通する開口部（吸引口）
２２：加圧系に導通する開口部（加圧気体導入口）
３：原液バット
４：濾液管
５：バルブバー
６：バルブシュー
７：スラリー供給管
７１：ガス供給管
８：液抜出口
９：ケーキ排出口
Ａ：スラリー
Ｂ：ケーキ
Ｃ：濾液
Ｄ：スケール

Claims

ビスフェノールＡとフェノールとの付加物を含有するスラリー（Ａ）から固形分を分離するスラリー取り扱い方法であって、外周面に濾布を張設した回転ドラム（１）をセンターパイプ（２）に軸着し、下部を原液バット（３）に浸漬してスラリー（Ａ）を濾過し、得られた濾液（Ｃ）はセンターパイプに接続する濾液管（４）によって機外に導出し、前記濾布の外面に形成されたケーキ（Ｂ）は、前記センターパイプにバルブバー（５）を介して固定されるバルブシュー（６）のスリットからブローされる気体によって剥離して回収する回転式真空濾過機を使用し、原液バット（３）の底部に接続したスラリー供給管（７）から原液バット（３）にスラリー（Ａ）を供給すると共に、スラリー供給管（７）に接続したガス供給管（７１）からガスを供給することにより、原液バット（３）内のスラリー（Ａ）をバブリングすることを特徴とするスラリーの取り扱い方法。
請求項１に記載のスラリーの取り扱い方法を使用するビスフェノールＡの製造方法。