JP5683459B2 - 安定した粒度分布を有する結晶を連続的に製造する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は，請求項１において包括的に述べられるとおりに，実質的に安定した粒度分布を有する結晶製品を連続的に製造する方法，及びその方法を実行するシステムに関する。

農業において窒素や硫黄を付与するための肥料として主に使用される硫酸アンモニウムのように，一連の結晶は可能な限り中程度または大きな粒度で製造されなければならず，従って例えば，１ｍｍ未満の粒度を持つ目の細かい結晶は避けられることとなる。適切な目の粗さは，効率的な散布を確実とし，他の肥料と混ぜ合わせられたときの，粒子の混合における目の細かさによって悪化してうまく混ざらない傾向を確実に抑制する上で重要である。

実際には，目の粗い粒子の結晶がＤＴＢ（Ｄｒａｆｔ Ｔｕｂｅ Ｂａｆｆｌｅｄ）晶析装置や，オスロ晶析装置で作られるときに，問題となる傾向にある。ＤＴＢ晶析装置は，フローガイド管を通じた結晶の懸濁液の運搬を伴う内部循環と，内部を循環する懸濁液ゾーンとは析出プレートによって区切られた内部濾過ゾーンとを含んでいる。

平らな濾過ゾーンの上端においては，低い液滴発生率になっており，設計上分離されうる粒子を超える直径を有する結晶の沈下率は濾過ゾーンにおける液滴発生率よりも大きいため，細かい結晶のみを含んだ懸濁液が流し出される。大きい結晶は，このようにDTB晶析装置の均一に混合された懸濁液ゾーンにおいて残存する。

同じことが，濾過ゾーンを含んだオスロ晶析装置の結晶化スペースにおいても当てはまる。両方の場合において，濾過ゾーンにおけるオーバーフローは，外部循環ポンプによって流し出され，不飽和の供給された溶液と何度も混合されるが，とりわけ例えば熱交換器において加熱される。

濾過ゾーンからのオーバーフローに包含される細かい結晶は
，不飽和の溶液との混合と，主には温度が上がることで起こる溶解度の向上とによって，完全に溶解される。
加熱され，外部を循環した溶液は，フローガイド管の下端部か下方においてＤＴＢ晶析装置に戻ってくるよう案内される。そして，進行中の加熱のために溶媒が蒸発され，その結果，溶液が過飽和となる晶析装置の相表面へとフローガイド管を通じて量的により大きい内部循環により運搬される。

十分に大きい内部循環により，過飽和の程度は準安定の範囲内で必ず維持され，従って自然と種晶が生成されることはなく，目の粗い結晶製品が存在することによってのみ過飽和状態が減少する。内部循環ポンプは低いスクリュー回転速度で操作可能であるため，このポンプによる運搬がなされても粒子はそのままの形態を維持しやすく，ＤＴＢ晶析装置において目の粗い粒子の結晶製品の形成が促進される。それでも，粒子の粉砕は起こるため粉砕によって形成される小さい結晶は濾過ゾーンを通じて連続して流し出され，溶解される。

しかしながら，ＤＴＢ晶析装置もオスロ晶析装置も，晶析装置によって製造される結晶製品の平均粒度が循環的変動しやすいという問題に遭遇していた。すなわち，高い目の粗さの粒子部分を有する段階が，主に目の細かい粒子が堆積する段階と交替されてしまう。この理由としては，以下に説明する。

操作中 ，晶析装置の溶液の外部循環系を通じて目の細かい粒子が抽出され，次第に大きくなった結晶のみが過飽和を減らすために利用できるため，最初に形成された結晶のサイズは連続的に増加していく。結晶における過飽和の減少率は，拡散率と入手可能な結晶表面を有する製品とに対して最初はほぼ比例する。結晶原料の比表面積は，粒が一層大きくなっていくにつれて晶析装置において小さくなっていくことから，蒸発によって予め決められた生産量を達成するために過飽和は連続して大きくなる。

もし過飽和がそうして準安定の範囲を超えると自発的に種晶発生が突然起こり，膨大な目の細かい結晶を産み出すようになる。目の細かい結晶は，ほとんどの部分が外部循環の間に溶解するが，その一部は内部循環系においてもいまだ残存し，濾過ゾーンを通じてもはや流出されないない粒度まで成長する。しかしながら，製品に求められる粒度よりは最初の段階ではかなり小さい。やがて，これらの結晶は望ましい粒度へと成長する。粒度がさらに増大したのちには，再び自発的な種晶生成が起こり，新たなサイクルがはじまる。

EP0632738
B1では，継続的な結晶形成法が開示されており，目の粗い粒子の硫酸アンモニウム結晶がＤＴＢ晶析装置中の過飽和の水に溶解した硫酸アンモニウム溶液
から作り出されている。この方法によれば，懸濁液は，過飽和の水に溶解された硫酸アンモニウム溶液からなり，すでに形成された結晶は連続して内部循環においてＤＴＢ晶析装置の中を連続的に回っていく。溶媒（水）の蒸発により連続的に新たな過飽和状態が作り出されていくが，この過飽和状態は結晶化が行なわれるため次いで減少されていく。ＤＴＢ晶析装置の結晶化スペースの上方部に位置するフローガイド壁によって懸濁液の内部循環から隔てられた部位であって，そこでは晶析装置の基底部とは対照的に濾過された溶液が実質的に種晶と目の細かい粒子とから成る個体部分を有している。この部位から濾過された溶液が部分的に流し出され，そこに含まれる個体部分が溶解したのちに，結晶化スペースの基底部に戻ってくるよう導かれる。固体部分を溶解させるために，濾過された溶液の温度を上げ，ひいては硫酸アンモニウムを溶解させる溶媒の力を向上させる熱交換器が外部循環系には組み込まれている。更に，そこを通って新しい濃縮された硫酸アンモニウム溶液が晶析装置に供給されうる供給ラインが熱交換器の外部循環系の上流側につながっている。結晶製品の所望の粒度の個体部分を伴った懸濁液が部分的に基底部から流れ出る。

結晶製品は濃縮装置と，続く遠心分離によって元の溶液から分離され，この元の溶液はＤＴＢ晶析装置へと戻るように導かれる。十分に目の粗い粒子結晶の生成を増加させ，粒度における循環的変動の観点での製造物を改善するために，飽和状態の硫酸アンモニウム溶液を提供するのに加えてこの方法では，硫酸アンモニウムからなる結晶懸濁液は，一定の収容率で外部源から晶析装置へと供給される。

EP0632738
B1は，懸濁液が作られる方法,すなわち結晶製品を粉砕することによるものか，結晶が分離されたものかについてはいかなる言及もされていない。単に，この懸濁液が特定の条件を充足するということが特定されるのみである。

供給された懸濁液の温度は晶析装置における操作温度を超えてはならない。更には，懸濁液は結晶を量比率で６〜２４％含まなければならず，その結晶のうち少なくとも３５％は１．２ｍｍ以上の大きさであるとともに，懸濁液の供給は，供給された懸濁液における結晶の重量が，結晶製品を含んだ懸濁液中の結晶の重量の４〜２５％の範囲となるような比率になっている。この懸濁液は，晶析装置の基底部から流れ出る。

粒子径を大きくするために晶析装置に結晶懸濁液を供給することも，種晶を供給することとなる。

更には，WO00/56416は連続的に大量の結晶化を行う場合において粒度をコントロールする方法を開示しており，その方法もまたオスロ晶析装置かＤＴＢ晶析装置において目の粗い粒子の硫酸アンモニウム結晶を作りだすために提供されるものである。この方法もEP0632738B1において示されている方法と同様のやり方であり，播種が外部から供給される結晶の懸濁液から作用される。播種生産物はそのパラメータが結晶化プロセスとは独立して作りだされ，平均粒度が直径０．１〜１．０ｍｍの範囲となっている。この方法において，添加中の種晶形成の温度は晶析装置の操作中の温度を超えてはならず，４０℃まで，好ましくは１０〜３０度より低い。全ての他の供給と再循環は，固体を含まない。特定の態様においては，これは硫酸アンモニウムの結晶製造の生成のための原材料は，予熱された固体を含まない硫酸アンモニウムの供給溶液として提供され，目の細かい固体部分を伴う流れ出た溶液からなる外部循環系は晶析装置から外部に出て熱交換器に導かれる。そして，固体を含まない溶液が晶析装置へと戻ってくるまでに，この熱交換器により溶液の温度は上昇されて固体部分が再び溶解する。熱交換器を暖めるための熱エネルギーは晶析装置から流れ出る蒸気を利用して与えられ，最初は蒸気が圧縮されることによって高い温度レベルへともたらされる。晶析装置の基底部から，所要の粒度を持った固体部分を含む懸濁液は，連続して流れでで，遠心分離によって生産物の結晶と元の原溶液とに分離される。この元の溶液は中間に位置するコンテナへと運搬され，そこから晶析装置の外部循環の循環ラインへと戻るように供給される。種晶生産物は好ましくはその個体部分が，晶析装置からそれぞれの場合において排出される固体の重量の５〜３０％に達する量にある。種晶生産物の固体部分は，例えば機械的に生産物の結晶を粉砕する方法，及び又は結晶化ステージで分離する方法によって生成される。

最後に，JP2005-194135は硫酸アンモニウム結晶を生産するためのＤＴＢ晶析装置として設計され，濾過された溶液の外部循環系が付与され，その循環系が晶析装置の濾過ゾーンと連結されており，含まれた固体部分を溶解させる目的で，内部に熱交換器，あるいは溶媒（例えば水や不飽和の硫酸アンモニウム溶液）のための供給ラインが付属的に組み込まれている。更には，濾過ゾーンは直接的，又は間接的に外部循環系を通じて更に抽出ラインと連結されており，この抽出ラインを用いて目の細かい粒子のみを固体として含んだ懸濁液が，例えば目の細かい硫酸アンモニウムの生産物を得るために完全にプロセスから締め出される。更には，濾過ゾーンの最上部は，自らと連結された第3の抽出ラインを有しており，このラインを通じて種晶の余剰分と非常に細かい結晶とが流れ出て，所要の収集容器へとガイドされる。固体を溶解するために，溶媒は収集容器へと導入され，そこから得られた溶液が中和容器へと導かれ，中和容器にて硫酸とアンモニアとが溶液にくわえられ，この溶液はそれらの物質に関連する化学反応によって加熱される。加熱された溶液はその後は晶析装置に供給される。

欧州特許公報0632738 B1 国際公開公報WO00/56416 特許公報2005-194135号

本発明は，媒体中の過飽和状態の溶液からなる物質の結晶化を大きな粒度で確実に行い，一方で可能な限り一定の粒度分布を時間が経たあとでも，できるだけ低い設備コストで維持することを目的とする。更には，その方法を実行するシステムを提供することにある。

この目的は，結晶化のステージにおいて溶媒における物質の過飽和の溶液からなる物質の結晶化によって，実質的に一定の粒度分布を有する生産物の結晶を連続的に作りだす方法によって実現される。そして，更に以下の構成を含んでいる。

過飽和溶液の懸濁液と，結晶化ステージにおいて形成される結晶は内部循環される。

物質の過飽和は結晶化ステージでの溶媒の蒸発によってなされ，ここで出る蒸気は結晶化ステージから流れ出る。

更には，その基底部とは対照的に濾過された溶液が実質的には種晶と目の細かい粒子とからなる固体部分を有している結晶化ステージの濾過ゾーンから，部分的なフローが流れ出ていき，外部循環系で加熱され，固体部分が溶解したのちに，溶液として結晶化ステージへと戻ってくるように導かれる。

結晶化ステージは，連続的に新たな溶液と結晶の懸濁液が供給される。

結晶化ステージに含まれる懸濁液製品は結晶製品の特性を有しており，望ましい粒度サイズにて懸濁液は結晶化ステージの基底部から連続的に流れ出る。発明によれば，結晶の懸濁液として詳細な説明の範囲内で種晶懸濁液として定義される混合物は結晶懸濁液として提供され，溶液と種晶とから構成される。また，非常に目の細かい物質の結晶（平均粒度ｄが好ましくは０．１ｍｍ以下）が連続的種晶生成ステージから内部循環する懸濁液へと連続的に供給され，供給された種晶懸濁液の量は連続的，又は時間の間隔をあけて測定され，結晶化ステージにおける粒度分布を代表する測定値に基づいて計量される。

測定値は，結晶化領域での対応する測定によって直接的に測定できるか，例えば生産されて排水される生産物の結晶を測定さえすることによって間接的に測定できる。また，自動で電気的に決行する方が好ましくはあるが，手動での測定も原理的には可能である。

原液の溶液から結晶製品を分離することによって，既知の方法で結晶製品は入手可能であり，原液の溶液は結晶ステージにガイドされて戻る。そうする際に，結晶はまた，通常は濾過され，乾かされて，任意にスクリーニングされる。しかしながら，ステップに最後に参照されたこれらは本発明の主題の一部をなさない。

実際，本発明は粒径分布における循環的変動の原因となるであろう結晶化スペースにおける種晶の一時的な不足を取り除くのを驚くほど簡単で信頼性の高い測定によって可能とする。
種晶のこの不足は，外部循環系としての機能が同じ態様であるところのDTB 晶析装置の外部循環系かオスロ晶析装置の外部の流通における溶液の温度の上昇の結果起こる基本的に非常に効率的な固体の溶解によってもたらされる。同程度に目の細かい結晶が結晶化スペースに行き渡っている限り，この急進的な種晶の除去は無害である。なぜなら，内部における溶液の循環における結晶の成長によって目の細かい結晶が溶液の過剰飽和を減少させることができる十分な結晶の表層を提供するからであり，この表層は連続的に溶媒の蒸発によって更新されていく。

内部における溶媒の循環は，ＤＴＢ晶析装置においては内部に設けられた専用の循環ポンプによって作用され，オスロ晶析装置においてはフィードバックされる外部的に加熱された溶媒が蒸発されるスペースと，実際の結晶化が行なわれるスペースの間に存在する側地的な意味での高差によってなされる。

本発明において目的とされるように，結晶スペースへとほぼ常に集中して種晶が導入されることで，これらの種晶の大部分が結晶化スペースの濾過ゾーンを通じて外部循環へと排出され除去されることが確実となるが，種晶の一部は常に結晶化スペースに残存し，外部循環へと排出されるのを妨げる結晶サイズにまで成長する。
種晶ステージから導入された種晶の合計量は十分大きくなるはずであり，そこで更なる既に存在する目の粗い結晶の成長と関連してもたらされる結晶化は，溶媒の蒸発によってもたらされる溶液の過飽和の減少は確実になされる。そして，コントロールできなくなる前に，自然発生的な種晶生成は準安定的な範囲が超過されることの結果として発生する。
結晶化スペースでの十分に強力に種晶が生成されることは，測定値が結晶化スペースにおける粒度分布を代表するものとして測定されているという事実の点からこの発明においては観察されている。このためには，粒度分布から特定のセグメントの相対的な量の比率について経時的な変化と，これに伴い導入される種晶の量を適応させようとする変化が起こることを観察すれば十分である，

理想的には操作条件がそうでなくては一定であるときに，結晶製品における粒度分布と同様にこの量もまた事実上一定となる。粒度分布の代表的な測定値は，連続的に測定されるか，時間間隔をあけて測定されるが，稼働条件においておこる変化が遅く，小さいほどその間隔は大きくなる。本発明の優位な進歩は従属請求項で説明される。

有利な方法において，目の細かい結晶の領域に割り当てられうる結晶の粒度スペクトルのセクションは粒径分布を代表する測定値にあわせて選択される。したがって，例えば０．１０〜１．０ｍ，特に０．５〜０．８ｍｍの範囲に係る粒度分布の量的な比率を観測することが推奨される。この測定値は，結晶化スペースに供給され，例えば光後散乱光法の原理で作動する測定センサによって測定される。

特定の望ましい値に関して観察された目の細かい結晶のセグメントにおける量的な比率が減少する場合には，傾向としては本発明に関して導入される種晶が増加するはずであり，一方で比率の増加が起こる場合には，傾向としては種晶は減少するはずである。
逆に，粒度分布の中，又は大規模な範囲をなす観察された粒度セグメントにおいて，想定されない増加が起こった場合，導入された種晶は増加される必要があり，このセグメントにおいて量的な比率の減少が起こった場合には，種晶は減少しなければならないであろう。

種晶生成ステージにおける種晶懸濁液として，結晶化ステージにおいて導入されるために要求される種晶を生成することは特に有益であり，この種晶生成ステージは，部分的に溶媒が蒸発し，生成した種晶と，投入された溶液のうち，蒸発されずに残った部分内の非常に目の細かい結晶を集めた物質を含んだ加熱後の溶液を霧化して減圧することによるフラッシュ方式によって作動する。

このことから，求められる量が，結晶化ステージにおいて計算される量と照らして非常に小さく，求められる装置も相当に小さくなることから，非常に小さい量のシステムと，運営コストしか必要としない。この発明における目的のためになされるフラッシュ方式による結晶化のための操作に必要なエネルギー支出は総じて非常に低く，特に種晶生成ステージのための加熱溶媒が結晶化ステージから，特に外部循環系から採られる場合は低くなる。
そうする場合において，種晶生成ステージから結晶化ステージの外部循環系まで種晶懸濁液の余剰分を案内するようにし，この配置において濾過ステージが固体を溶解するために加熱される前に結晶化ステージと濾過ステージとを連結すれば有利になる。
また，プロセス内(例えば，溶剤を薄くするためなどや)または，プロセス外にて濃縮された溶液を使用できるように種晶生成ステージの蒸気を凝縮するのも有効である。

本発明の好適な実施例はDTB方式に従って作動する結晶化ステージを提供する。しかしながら，また，オスロ方式に従って作動する結晶化ステージにも本質的には適用することができる。本発明に関して，オスロ晶析装置の結晶のための流動床にける溶液又は懸濁液の循環は，ＤＴＢ晶析装置における内部循環ポンプとフローガイド管を有する内部溶液の循環系における循環に相当し，外部循環ポンプと加熱による固体の溶解を有する外部の溶媒循環系は両方の晶析装置で必須であり，同様の形態をしている。
種晶生成ステージからきた種晶は，目の細かい結晶が残存して成長することができる機会を比較的得ることができる結晶化スペースに送り込まれるであろう。すなわち濾過ゾーンには近接せずに，結晶化スペースから加熱と固体の溶解のために濾過された溶液は溶液の外部循環系に流れ出るが，結晶床が配置された結晶化スペースの下部領域へも流れ出ていく。

効率的で経済的なエネルギー利用の観点からは，結晶化ステージにおける負圧下での溶媒の蒸発を行い，蒸気の圧縮によって高い温度レベルにされた結晶化ステージからの蒸気を伴う間接的な熱交換によって外部循環系にある濾過された溶液を加熱することが推奨される。
外部循環系における間接的な熱交換による溶液の加熱の代わりに，完全な溶液としてではなく，このプロセス内において，更には溶液の外部循環系内において発熱反応によって最初に溶液を作り出す追加の分離試薬により外部から結晶化のための新しい溶液が供給されてもよい。

これは，例えば硫酸アンモニウム溶液を作りだすためのアンモニアと濃硫酸の組み合わせなどがあり得る。このような場合には，直接的な熱交換は間接的な加熱を不要とする媒体間で起こり，一度にプロセスに要する運用コストをかなり削減することができる。

図1はDTB晶析装置を伴う結晶化システムを示している。 図2はオスロ晶析装置を伴う結晶化システムを示している。

本発明は以下に，本発明による方法を実行するシステムについて図において概念的に例示された具体例を参照しながら詳細について説明される。
図1はDTB晶析装置を伴う結晶化システムを示している。
図2はオスロ晶析装置を伴う結晶化システムを示している。

図１で示されたシステムの重要な部分は，ＤＴＢ晶析装置１であり，その頭部は参照番号４によって示され，その基底部は参照番号２によって示されている。フローガイド管６は，晶析装置のハウジングをなす通常の周辺壁と動軸上に伸びる態様で晶析装置２の内部に配置されている。システムが作動しているときにおいては，液体のレベルは図示されてはいないが，フローガイド管６の上端部の領域に位置し，フローガイド管６の下端部においては，内部の溶液や懸濁液の循環系のための循環ポンプ５が配置されている。

循環ポンプ５は，その動力が晶析装置１の基底部の外側にフランジによって据え付けられており，懸濁液に対してできるだけ小さい機械的エネルギーで導入されるような方法で設計されている。すなわち，とりわけ激しさを抑えてその結果結晶化において起こる摩擦と粒子の傷を極力小さくした形で運搬する。このようにすることで，細かい固体の成長が抑えられる。晶析装置１の上方部において設けられ，水位の下方にて終わるフローガイド壁が基底部にて開放した環状のチャンバーを形成するとともに，内部の溶液循環系から流れのない空間としての濾過領域３により分離される。外部溶液循環系のライン７が濾過領域３から始まり，系には外部循環ポンプ８が設けられるとともに，フローガイド管６の下端部の近くを通り，晶析装置１の基底部２へとつながる。循環ポンプ８の下流側の方向には，間接熱交換器１０が溶液を加熱し，固体を溶解させるためにライン７に連結されている。更には，溶液抽出ライン１２が晶析装置１の基底部２に設けられている。更には，既知の溶液を処理するためのデバイスがそれ自体は図示されていないが，換言すれば結晶製品から溶液を分離したり，洗浄したり，乾燥させたり，追加的には結晶製品をスクリーニングしたりするデバイスは設けられていないことを示している。蒸気排出ライン１４が晶析装置１の頭部４と結合されており，蒸気コンプレッサー９へと通じている。蒸気は圧縮によって加熱され，蒸気ライン１５によって加熱媒体として間接熱交換器１０へと案内される。そして蒸気は濃縮排出ライン１６によって熱放散と圧縮がなされたのちに排出される。基底部２に位置する溶液供給ライン１１を通じて新しい溶液が晶析装置１へと供給される。熱交換器１０の下流では，溶液ライン２１が外部循環系のライン７から分岐する。溶液ライン２１によって，加熱された溶液が種晶生成部２０に供給されることができ，好ましくは種晶生成部２０はフラッシュ方式の晶析装置として形成されている。フラッシュ方式の晶析装置においては，好ましくは負圧で操作され，加熱された溶液が減圧されることで霧状となり，溶媒の大部分は蒸発して，種晶と目の細かい結晶が種晶生成部２０の下方部に集められて形成される。異なる例の物質の場合における種晶懸濁液中の粒度分布に関して，以下のＤ５０の値は好適なものとみなすことができる。

硫酸アンモニウム ０．０４〜０．０５ｍｍ
硫酸カリウム ０．０３５〜０．０４５ｍｍ
アジピン酸 ０．０２ｍｍ

種晶懸濁液は，種晶ライン２３によって晶析装置の下方部に供給されることができ，このライン２３は種晶生成部の下方から出るとともに，ライン２３内には好ましくは定量ポンプ，特にホースポンプ２２としてとして構成されるのが組み込まれる。好適な態様としては，復帰ライン２５にはポンプ２４が設けられており，ポンプ２４によって余剰の種晶懸濁液が外部循環系へと，更なる固体の望ましい溶解と熱交換器の加熱された上流のために戻れるように導かれる。種晶生成部２０内の溶液の霧化の間，解放される蒸気を集め追加的にはこれを利用するために，上記は蒸気排出ライン３１によってコンデンサ１３へと供給される。水などの冷却水はコンデンサ１３を冷却するために用いられ，冷却供給ライン１７によってコンデンサ１３に供給され，冷却排出ライン１８から加熱された状態で排出されることができる。コンデンサ１３は真空ジェネレータ３０と連結されており，溶媒が真空蒸発によってフラッシュ式の晶析装置から蒸発される。生成された凝縮液は濃縮液放出ライン１９によって要求された時には更に利用されることも可能であり，例えば溶媒間引きのためなどである（図示されていない）。

種晶は結晶製品における一定の粒度分布による望ましい効果を得るために常に晶析装置１内に集められるのであるが，多量の種晶を供給することができるようになるために電子調整部２６が設けられており，電子制御部２６は晶析装置１内の懸濁液における現在の粒度分布を代表して示す信号を，破線で示される信号ライン２７を通じて連続的，又は一定間隔ごとにセンサ２９から受ける。センサ２９の測定センサは好ましくは晶析装置１の結晶化スペース内に配置されている。信号の変化に基づき，電子制御部２６はホースポンプ２２を破線で図示される信号ライン２８を通じて常に示されるやり方で制御し，望ましい一定の粒度分布にとって大きすぎず，晶析装置１の結晶化スペース内で自然と種晶が生成されてしまうことを避けるための常に十分な量の種晶が確実存在するようにする。

図2には，オスロ晶析装置を有する本発明の晶析システムが示されており，機能的に同じ部分には図1と同じ参照番号にて示されている。この点については既に説明がなされているため，差異についてのみ簡潔に説明する。

作動中，晶析装置１はその下方部に結晶流動床を含んでおり，流動床は過飽和溶液の流入（矢印参照）により稼働状態（内部循環）を維持さるとともに，連続的に起こる結晶化の間，晶析装置１の上方部からフローガイド管６を通じて下方部へと至る測地的な高低差のために作用される。図1の例のように，細かい結晶の部分が含まれた濾過溶液が濾過領域３から外部循環系のライン７によって流れ出るのであるが，加熱後に固体を含まない溶液として晶析装置１の頭部４の領域に供給される一方基底部２には供給されない。頭部４においては，溶媒は内部循環ポンプによる事前の運搬されることなく蒸発され，溶液は既に上述された順安定の範囲で過飽和状態となる。

本発明の出願によれば，ＤＴＢ晶析装置とオスロ晶析装置の両方のケースにおいて可能な限り最も一定の粒度分布を有する目の粗い粒子の結晶を生産することができるようになる。

1 晶析装置
2 基底部
3 濾過領域
4 頭部
5 内部循環ポンプ
6 フローガイド管
7 外部循環系のライン
8 外部循環ポンプ
9 蒸気コンプレッサー
10 熱交換器
11 溶液供給ライン
12 懸濁液抽出ライン
13 コンデンサー
14 蒸気排出ライン
15 蒸気ライン
16 濃縮液排出ライン
17 冷却水供給ライン
18 冷却水排出ライン
19 濃縮物排出ライン
20 種晶生成部
21 溶液ライン
22 ホースポンプ
23 種晶ライン
24 ポンプ
25 返却ライン
26 電子制御部
27 信号ライン
28 信号ライン
29 センサーデバイス
30 真空ジェネレータ
31 蒸気排出ライン

Claims (22)

1. 溶媒中の物質の過飽和溶液から成る物質を結晶化ステージにおいて結晶化することによって，実質的に一定の粒度分布を有する結晶製品を連続的に生成する方法であって，
   過飽和溶液の懸濁液と前記結晶化ステージにおいて形成された結晶とが内部循環し，
   前記過飽和溶液の過飽和状態が前記結晶化ステージにおける前記溶媒の蒸発によってもたらされるとともに，当該蒸発により生じた蒸気が前記結晶化ステージから流れ出ていき，
   更に，前記結晶化ステージの基底部とは異なり，実質的に種晶と微細結晶とから成る固体部分を有している溶液を濾過する前記結晶化ステージの濾過領域から，濾過された溶液が部分的に流れ出ていき，外部循環系において加熱され，前記固体部分が溶解したのちに，前記結晶化ステージへと溶液として導かれて戻り，
   前記結晶化ステージには，新しい溶液と結晶懸濁液とが連続的に供給され，
   連続的に供給される前記結晶懸濁液の量は，前記結晶化ステージ内で直接的に又は前記結晶化ステージから排出される生産物の結晶から間接的に連続的又は時間間隔をおいて測定される，前記結晶化ステージ内の前記懸濁液の粒度分布を表す測定値に基づいて，計量されるものであり，
   所望の粒度における結晶製品の部分を内部に含有する懸濁液製品が連続的に前記結晶化ステージの前記基底部から流れ出ていく方法において，
   前記測定値は，前記結晶化ステージ内の前記懸濁液の粒度分布の微細結晶化領域から導かれるセグメントの相対量の比率を表すものであり，
   種晶生成ステージからの前記結晶懸濁液として，種晶と微細結晶とからなる平均粒度が０．１ｍｍ以下の種晶懸濁液が，内部循環する懸濁液へと連続的に供給され，
   前記微細結晶化領域から導かれる前記セグメントの前記比率が所定の値に比べて少ない場合には，供給される種晶懸濁液の量を増加させる一方，前記微細結晶化領域から導かれる前記セグメントの前記比率が所定の値に比べて多い場合には，供給される種晶懸濁液の量を減少させ，
   前記種晶懸濁液は，部分的な前記溶媒の蒸発を伴った前記物質の加熱溶液を減圧することにより霧状に蒸発させて，投入された前記溶液中で蒸発せずに残って生成された種晶と微細結晶を集めるフラッシュ方式の結晶化によって，前記種晶生成ステージにおいて得られる，
   ことを特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法において，
   前記粒度分布の前記測定値が前記結晶化ステージにおける電子計測によって計測される方法。
3. 請求項１に記載の方法において，
   前記セグメントは，粒子サイズの分布が０．５〜１．５ｍｍ，特に０．５〜０．８ｍｍのものである方法。
4. 請求項１に記載の方法において，
   前記種晶生成ステージのための前記加熱された溶液は前記結晶化ステージ，特に外部溶液循環系から取られる方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法において，
   前記種晶懸濁液の余剰分が前記種晶生成ステージから案内されて，前記外部溶液循環系へと入り，当該外部溶液循環系において前記濾過された溶液が固体の溶解のために加熱される前に前記濾過された溶液と混合される方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法において，前記種晶生成ステージの前記蒸気は圧縮される，方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において，前記結晶化ステージはＤＴＢ（Ｄｒａｆｔ Ｔｕｂｅ Ｂａｆｆｌｅｄ）方式に従って作動する方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法において前記溶媒は前記結晶化ステージにおいて負圧下で蒸発する方法。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法において，前記濾過された溶液は，蒸気圧縮によって高い温度レベルへとなった前記結晶化ステージからの蒸気による間接的な熱交換によって，前記外部溶液循環系において加熱される方法。
10. 請求項１に記載の方法を実行するシステムであって，
    晶析装置（１）を備え，当該晶析装置（１）は，
    内部溶液循環系であって，フローガイド管（６），及び内部循環ポンプ（５）を含むものと，
    新しい溶液を導入するための溶液供給ライン（１１）と，
    前記晶析装置（１）の頭部（４）に設けられた蒸気ライン（１４）と，を備え，
    更に，前記濾過された溶液を前記晶析装置（１）の濾過領域（３）から抽出し，実質的に固体を含まない溶液を前記晶析装置（１）の基底部（２）へと案内する外部循環系を構成するライン（７）と，前記ラインに設けられた循環ポンプ（８）と加熱デバイスとが設けられ，前記基底部（２）には，懸濁液抽出ライン（１２）が連結され，
    種晶生成部（２０）を有し，前記種晶生成ステージから種晶ライン（２３）を介して，種晶が前記晶析装置（１）へ供給され，
    測定装置を有し，当該測定装置により測定される量は，前記結晶化ステージ内の前記懸濁液の粒度分布であって，前記結晶化ステージ内の前記懸濁液の粒度分布の微細結晶化領域から導かれるセグメントの相対量の比率を表すものである，
    システムであって，
    前記種晶生成部（２０）は，前記フラッシュ方式の結晶装置であり，種晶と微細結晶とからなる平均粒度が０．１ｍｍ以下の種晶懸濁液を生成するものであり，
    制御又は管理電子部（２６）が設けられ，当該制御又は管理電子部（２６）によって前記晶析装置（１）へと連続的に供給される種晶の量を，前記懸濁液抽出ライン（１２）中の前記結晶の粒度分布を代表する測定値に基づいて，一定に制御又は管理し，
    前記微細結晶化領域から導かれる前記セグメントの前記比率が所定の値に比べて少ない場合には，供給される種晶懸濁液の量を増加させる一方，前記微細結晶化領域から導かれる前記セグメントの前記比率が所定の値に比べて多い場合には，供給される種晶懸濁液の量を減少させる，
    システム。
11. 請求項１０に記載のシステムにおいて，
    前記晶析装置（１）はＤＴＢ晶析装置であるシステム。
12. 請求項１０，又は１１に記載のシステムにおいて，
    前記計測装置は電子センサーシステム（２９），特に前記晶析装置（１）の結晶化スペースに配置されている当該電子センサーシステム（２９）を含む，システム。
13. 請求項１２に記載のシステムにおいて，
    前記電子センサーシステム（２９）は，少なくとも後方散乱光法の原理に従って作動するセンサーを含むシステム。
14. 請求項１０〜１３のいずれか一項に記載のシステムにおいて，
    前記外部循環系における加熱デバイスが間接熱交換器（１０）として構成されているシステム。
15. 請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のシステムにおいて，
    前記晶析装置（１）からの前記溶液の一部が，溶液ライン（２１）を通じて前記種晶生成部（２０）へと供給可能であるシステム。
16. 請求項１５に記載のシステムにおいて，
    前記溶液ライン（２１）は，前記外部循環系のライン（７）から，特にライン（７）の前記熱交換器よりも下流側に分岐しているシステム。
17. 請求項１０〜１６のいずれか一項に記載のシステムにおいて，
    前記種晶生成部（２０）は蒸気排出ライン（３１）を通じてコンデンサー（１３）と連結される，システム。
18. 請求項１７に記載のシステムにおいて，
    前記コンデンサー（１３）は真空ジェネレータと連結される，システム。
19. 請求項１０〜１８のいずれか一項に記載のシステムにおいて，
    前記種晶ライン（２３）は，前記種晶生成部（２０）から導出され，前記晶析装置（１）の下方部へとつながるシステム。
20. 請求項１０〜１９のいずれか一項に記載のシステムにおいて，
    返却ライン（２５）が設けられ，当該返却ライン（２５）を通じて余剰の種晶懸濁液が前記種晶生成部（２０）から加熱デバイスの上流側で前記外部循環系のライン（７）へと供給されるシステム。
21. 請求項１４〜２０のいずれか一項に記載のシステムにおいて，
    前記蒸気排出ライン（１４）が蒸気コンプレッサ（９）へと導かれ，蒸気コンプレッサ（９）から圧縮によって加熱された前記蒸気が加熱媒体として蒸気ライン（１５）を通じて前記熱交換器（１０）へと導かれる，システム。
22. 請求項１０〜２１のいずれか一項に記載のシステムにおいて，定量ポンプ，特にホースポンプ（２２）が前記種晶ライン（２３）に組み込まれるシステム。

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