JPH02214503A - 冷却晶析・分離方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷却晶析・分離方法に関し、詳細には特定物
質を含む原料混合物を冷却晶析してスラリーと成し、該
スラリーを固液分離して特定成分が濃縮又は精製された
固体製品を製造する冷却晶析・分離方法に関する。

（従来の技術） 冷却晶析法は、固液間の変態を利用する分離技術であり
、気液間の変態を利用する蒸留法に比べて、固化潜熱が
気化潜熱より１桁低い値である事から、省エネ分離法と
して近年見直されて来ている。冷却晶析法では、原料混
合物を冷却して特定物質のみを結晶化して分離する方法
であるから、晶析缶で生成したスラリーを固液分離する
工程が必要となる。従来の冷却晶析法に使用される固液
分離方式としては、濾過や遠心分離方式が代表的である
。

（発明が解決しようとする課題） ところが、上記濾過法や遠心分離法は各々長所短所があ
って万能ではない、即ち、冷却晶析缶で結晶化に成功し
ても、必ずしも上記方法で固液分離出来るとは限らなか
った０例えば、濾過法にしても遠心分離法にしても、結
晶形の良し悪しで分離特性が異なるため、固液分離法に
合った結晶を冷却晶析にて製造する必要があった。この
為、晶析の溶媒の選択が必要であり、この選択の為に多
大な時間を要するのみならず、溶媒回収設備が必要とな
る。適当な結晶を成長させる為の溶媒を発見出来なかっ
た場合には、蒸留法等の他の分離方法が検討される事に
なるが、沸点が近似する等蒸留法の適用が不可能な場合
には、化学反応を利用して一旦他の物質に変換して分離
し、しかる後に再度化学反応によって元の物質に戻して
精製する所謂化学的分離法が更に検討される事になる。

この様になると、分離精製コストは次第に高くなり、製
品価額との関係上プロセス自体の成立性の問題となって
いる。

従って、本来的に省エネプロセスである冷却晶析法おけ
る新たな固液分離方式の開発が、冷却晶析法の採用の為
にも可及的に要求されている事項である。

本発明は上述した分離技術の現状に鑑みてなされたもの
であり、冷却晶析法で生成したスラリー即ち温度変化に
より固相分濃度が変化するスラリーの新規な固液分離に
関するものであり、特に、従来の固液分離法では、スラ
リー中の結晶特性のため固液分離が不可能又は困難で固
相分の濃縮或いは精製が困難な系においても所要の固液
分離を可能とする新規な方法を提供しようとするもので
ある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明に係る冷却晶析・分
離方法は次のような構成としている。

即ち、第１請求項に記載の方法は、特定物質を含む原料
混合物を冷却晶析缶に供給して該特定物質を結晶化させ
たスラリーを形成し、続いて該スラリーを固液分離装置
に供給して固液分離する事により、特定成分の濃縮或い
は精製された固体製品を製造する冷却晶析・分離方法に
おいて、前記固液分離装置が、フィルターと圧搾機構を
備え且つ温度調整可能な耐圧容器で構成されており、前
記スラリーを該耐圧容器に供給し、該スラリーに圧搾力
を作用させて固液分離することを特徴とする冷却晶析・
分離方法である。

第２請求項に記載の方法は、冷却晶析缶のスラリーを前
記耐圧容器に供給する前に、予めスラリー中の固相分率
が２０％以上となるように調整する第１請求項に記載の
冷却晶析・分離方法である。

第３請求項に記載の方法は、スラリーを前記耐圧容器に
連続的に供給しつつ同時に該容器に内蔵されたフィルタ
ーを通して液相分のみを該容器外に排出する事により、
該容器内のスラリー中の固相分率を高めた後、スラリー
供給を終了して圧搾を開始する第１請求項に記載の冷却
晶析・分離方法である。

第４請求項に記載の方法は、スラリーを前記耐圧容器に
供給し、続いて該スラリーの圧搾を開始し、該圧搾工程
の途中で圧搾を中断する事により容器内スラリー中の固
相分率を高め、しかる後、該濃縮スラリー存在下で再度
原料スラリーを前記容器内に供給して再度圧搾する、ス
ラリー再供給と再圧搾の工程を少なくとも１回以上行う
第１請求項に記載の冷却晶析・分離方法である。

第５請求項に記載の方法は、スラリーを前記耐圧容器に
供給し、続いて該スラリーを低い圧搾圧力で圧搾して容
器内スラリーの固相分率を高め、該圧搾が終了すると、
該容器内に′ａ縮ススラリ−存在下再度原料スラリーを
前記容器内に供給して前回よりは高い圧搾圧力で再度圧
搾する、スラリー再供給と再圧搾の工程を少なくとも１
回以上行う第１請求項に記載の冷却晶析・分離方法であ
る、第６請求項に記載の方法は、圧搾圧力が５０にｇｆ
／ｃｍｆｆｉ以上である第１請求項乃至第５請求項に記
載の冷却晶析・分離方法である。

（作　用） 固液を圧搾分離する方法としてはフィルタープレスが代
表的な方法として知られているが、この方法で分離処理
されているのは水処理における汚泥分離、酒造工程にお
ける酒粕分離等の温度により固相分濃度が変化しない様
なものに限られており、これらの場合には目的物は液相
であり、固相分の品質は２次的な問題であった０本発明
は、冷却晶析法で生成したスラリー即ち温度により固相
分濃度が変化する系での固液分離であり、このためにス
ラリーを供給する耐圧容器を温調可能にしており、供給
されたスラリーの固相分率が変化しない様に工夫されて
いる。

又、本発明に［（Ｉｕする方法として圧力晶析法がある
。この方法では、耐圧容器内に供給したスラリーに密封
下で加圧して圧力の作用で固液分離を行うものである。

これに対し、本発明では、スラリーに圧搾力が作用して
いるときには、液相分は容器外に排出されているから、
液相中で圧力の作用による晶析は行われていない点が大
きく異なる、即ち本発明では圧力晶析は行われていない
のである。

第１図は本発明のプロセスを説明する概略フローシート
である。同図において、特定物質を含む原料混合物は、
配管１より冷却晶析缶２に連続的に供給され、冷却され
て適度のスラリー７が形成される。冷却晶析缶２は通常
の任意の晶析缶使用されるが、生成結晶の極端な微細化
を防ぐため、かき取り式は好ましくない、即ち第１図に
例示している如く冷媒の出入り口配管５．６を付設した
外部ジャケット４を晶析缶２の外周面に設け、内部に攪
拌装置３を設置した通常の外部冷却・内部攪拌式冷却晶
析缶が好ましい。

該晶析缶で生成したスラリーは、配管８を通して固液分
離装置９に供給される。間装Ｗ９は、スラリー供給口１
４を有する耐圧容器１０．外周面にフィルター１２を設
置した芯材１１．耐圧容器内側に圧媒室１６を画成する
ゴム等の弾性部材で形成された圧搾膜１３と該圧媒室１
６に圧媒を供給する油圧ユニット等の圧媒供給装置１５
とで構成されている。晶析缶２から本装置の圧搾室２１
に供給されたスラリーの温度が上昇あるいは下降すると
スラリー濃度が変化して母液組成が変化するので、この
装置には温調設備が敷設されている。即ち、圧媒室１６
に供給されるオイル、水等の圧媒は圧媒供給装置１５に
敷設された圧媒温度調整装置１７によって一定温度に温
調されて圧媒室に供給され、耐圧容器１０からスラリー
への熱侵入を防止する様に構成されている。又、芯材１
１には、他の温調装置１８から冷熱媒が配管１９．２０
を通じて循環される事により、定温度に保持される様に
構成されている。

次に本装置によるスラリーの固液分離について説明する
。原料スラリーが耐圧容器１０内の圧搾室２１に所定量
供給されるとスラリー供給を終了し、圧媒供給装置１５
から圧媒室１６に圧媒供給が開始される。すると圧搾室
２１のスラリー中の液相分はフィルター１２を通過して
芯材１１に形成されている液流路を通って図中矢印で示
した様に配管２２より装置外に排出され、圧搾室２１内
にはスラリー中の固相分のみが次第に濃縮され、遂には
芯材形状に沿って円筒状の固体に圧搾される。この状態
に迄圧搾が進むと、圧媒供給装置１５からの圧媒供給を
停止し、続いて圧媒を圧媒室１６から圧媒供給装置１５
に逆流させ、必要に応じて圧媒室１６を真空ポンプ（図
示せず）で圧媒室１６の残留圧媒を抜き、圧搾膜１３を
円筒状固体から剥離する。この状態で芯材１１を耐圧容
器１０から抜き出して該固体分を取り出す事により、ス
ラリー中の特定成分の濃縮或いは精製された固体が製品
として取り出される。

本固液分離装置の運転に当たり、原料スラリー中の固相
分率が低いと固液分離に時間が掛かり、１サイクルの処
理時間が長くなるばかりでなく、１サイクルで生産され
る固形物の量も少なくなり経済的ではない、又、スラリ
ー中の固相分率が低いと、圧搾力が固相分に作用し難く
なると共に、芯材１１の外周面に生成する円筒状固体の
厚みが薄くなって固体の回収が困難となる。この意味か
ら本固液分離装置に供給するスラリーの固相分率は少な
くとも２０％以上である事が好ましい、しかしながら該
固液分離装置に供給される原料スラリーは冷却晶析法に
より生成したスラリーであるので、スラリー中の固相分
率は原料混合物の組成の影響を受ける。即ち、原料混合
物中の特定成分の濃度が薄いと必然的にスラリー中の固
相分率は低くなる。この様な場合には、予め適宜の固液
分離装置により固液を粗分離してスラリー中の固相分率
を２０％以上に高めて本固液分離装置に供給する事が好
ましい。

尚、粗分離すべき適当な固液分離装置がない場合或いは
粗分離すら困難な場合には、以下の如き方法により、本
装置の運転方法を工夫する事により、最終圧搾工程前に
スラリー中の固相分率を高める事が出来る。即ち、第１
の方法は、低固相分率のスラリーを圧搾室２１に連続的
に供給しつつ同時に液相分のみをフィルターを通して容
器外に排出する事により、圧搾室内のスラリー固相分率
を次第に高めて行き、固相分率が所定量に達すると原料
スラリーの供給を停止して上述の圧搾工程を開始する方
法である。この方法によると、初期のスラリー１縮過程
では原料スラリーの供給圧力がフィルターでの固液分離
速度を左右するから、スラリーポンプにより原料スラリ
ーを圧入する必要がある。

次に第２の方法は、低固相分率のスラリーを圧搾室内に
供給した後、通常の圧搾工程に入るが、圧搾を最後迄行
わずに途中で中断する事により圧搾室内に固相分率を高
めたスラリーを形成し、続いて圧媒室１６中の圧媒を圧
媒供給装置１５に逆流させて圧搾膜１３を初期の状態に
復元させ、固体取り出しを行う事なく、前記濃縮スラリ
ー中に再度原料スラリーの補給を行って、相対的にスラ
リー中の固相分率の高い原料を形成させる方法である。

この方法の場合には、原料スラリーの再補給は必要に応
じて１回乃至複数回行う事は言うまでもない。

次に第３の方法は、第２の方法の改良法であり、低固相
分率のスラリーを圧搾室内に供給した後、通常の圧搾工
程に入るが、圧搾圧を通常の圧力よりも低い圧力で行う
事により固相分の濃縮のみを行い、次にｉｌｌｌｌラス
ラリ−在下で再度原料スラリーを供給し、通常の高い圧
搾圧で圧搾を行う方法である。

次に第２図は、本発明に使用する他の固液分離装置の例
であり、本装置は圧力晶析装置高圧容器部分を利用した
構成のものである。即ち、耐圧容器ｌＯの外周面には温
調用の冷熱媒出入り口２５．２６を有するジャケット２
３が付設され、底部には温調設備１８からの冷熱媒出入
り口１９．２０を有する下蓋２７が着脱自在に嵌着され
ており、内部にはピストン２４が摺動自在に挿入されて
いる。又、容器内面と下蓋上面にはフィルター１２が装
着されている。

本装置の場合にも第１図で説明したと同様に配管８から
原料スラリーが容器内に供給され、ピストン２４でスラ
リーに圧搾力を付与して固液分離を行い、液相分は配管
２２から装置外に排出される０本装置の運転方法につい
ては第１図の場合と同様であるので、詳述は避ける。

次に本発明で使用する圧搾圧力について説明すると、圧
搾圧力は高ければ高いほど固体製品中に含有される液相
分率が少なくなるので固体製品の純度は向上するが、逆
に収率は低下する。即ち、固体製品中に含有される不純
物は液相中にのみ存在すると考えると、この液相分率を
下げる事が製品純度を上げる事に外ならない、従って、
本発明の方法により、高純度の最終製品が得られる場合
には、可能な限り圧搾圧力を高めて運転する事が必要で
あり、純度よりも収率を期待する場合、例えば後工程で
他の精製方法により精製するための予備濃縮工程に本発
明を利用する様な場合には、圧搾圧力を高く設定する事
は得策ではない０本発明者等の種々の実験結果によると
、圧搾効果が期待出来るのは少なくとも５０Ｋｇｆ／ｃ
ｍ”以上の圧力が必要であるが、１５００　Ｋｇｆ／ｃ
ｍ”以上では固相分率の増加率は小さくなるので余り意
味がない事が判明している。従って本発明で使用する圧
搾圧力は、その原料系によっても異なるが、−船釣には
５０〜１５００　Ｋｇｆ／ｃｍ”の範囲で、目的とする
製品濃度、収率に応じて設定される事になる。

（実施例） 災１桝土 ｐ−クレソ゛−ル８０％、−クレソ゛−ル２０％かラナ
ルクレゾール混合物を冷却晶析缶で１５°Ｃに徐冷して
ｐ−クレゾールを晶析し、固相分率約２６％のスラリー
を製造した。このスラリーをほぼ１５°Ｃに温調された
耐圧容器を有する固液分離装置に供給し、圧搾圧力５０
０Ｋｇｆ／ｃｍ”で圧搾したところ、平均９８％のｐ−
クレゾール固体を得た。この時の平均収率は原料供給量
に対し約２８％であった。

皇施貞Ｉ 実施例１と同様のスラリーを、実施例１と同様の装置を
用いて圧搾圧力１００Ｋｇｆ／ｃｍ”で圧搾したところ
、平均９６．５％のρ−クレゾール固体を得た。この時
の収率は約３０％であった。

止較■土 実施例１で用いたスラリーを遠心分離機にて分離したと
ころ、平均純度は９２％で収率は約３２％であった。

実１貫」ユ ｐ−クレゾール６５％、−クレゾール３５％からなるク
レゾール混合物を冷却晶析缶で４°Ｃに徐冷してｐ−ク
レゾールを晶析し、固相分率約１２．５％のスラリーを
製造した。このスラリーをほぼ同温度に温調された耐圧
容器を有する固液分離装置に供給し、圧搾圧力１００Ｋ
ｇｆ／ｃｍ”で圧搾したところ、平均９２％のｐ−クレ
ゾール固体を得た。この時の平均収率は原料供給量に対
し約１４％であった。

実差■土 実施例３で製造したスラリーの所定量を固液分離装置に
供給して供給量の５０％が液相として排出された後、−
旦圧搾を中止して再度原料スラリーを所定量になるまで
供給して圧搾圧力１００Ｋｇｆ／ａｍ”で圧搾したとこ
ろ、平均９２％のｐ−クレゾール固体を得た。−回の固
体回収量は、実施例３の場合の１．５倍であった。

ｚ施撚ｉ 実施例３で製造したスラリーの所定量を固液分離装置に
供給して先ず圧搾圧力１００Ｋｇｆ／ｃｓ”で圧搾した
後、再度原料スラリーを所定量になるまで供給して今度
は５００Ｋｇｆ／（ｓ″の圧搾圧力で圧搾したところ、
平均９７％のｐ−クレゾール固体を得た。−回の固体回
収量は、実施例３の場合の１．６倍であった。

（発明の効果） 本発明は、冷却晶析法と固液分離方法の新規な結合プロ
セスを提供するものであり、従来は固液分離が出来ない
が為に冷却晶析法が適用されなかった物質系においても
、本発明方法によれば固液分離が可能になる事から、本
来的に省エネプロセスである冷却晶析法の採用が容易に
なり、分離精製工程の簡略化と省エネ化が推進される事
が期待される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を示すプロセス概略フローシート
、第２図は本発明で使用する固液分離装置の他の例を示
す概略図である。 （１）（８）ＯｇＪＣ！Ｉ（２２）−配管　（２）−冷
却晶析缶（３）−撹拌装置　　　　（４）−外部ジャケ
ット（５）（６）−一冷媒出入り口配管 （７）−スラリー　　　　（９）−固液分離装置Ｇ［Ｄ
−耐圧容器　　　　０Ｉ）−芯材０２１−フィルター　
　　〇３１−圧搾膜０４）−スラリー供給口　０９−圧
媒供給装置Ｏ〇−圧媒室　　　　　０η−圧媒温度調整
装置側−温調装置　　　　（２１）−圧搾室（２３）−
−ジャケット　　（２４）　−ピストン（２５）　（２
６）−一冷熱媒出入り口（２７Ｌ−下蓋 特許出願人　株式会社　神戸製鋼所 代　理　人　　弁理士　金丸　章− 第１図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）特定物質を含む原料混合物を冷却晶析缶に供給し
   て該特定物質を結晶化させたスラリーを形成し、続いて
   該スラリーを固液分離装置に供給して固液分離する事に
   より、特定成分の濃縮或いは精製された固体製品を製造
   する冷却晶析・分離方法において、前記固液分離装置が
   、フィルターと圧搾機構を備え且つ温度調整可能な耐圧
   容器で構成されており、前記スラリーを該耐圧容器に供
   給し、該スラリーに圧搾力を作用させて固液分離するこ
   とを特徴とする冷却晶析・分離方法。
2. （２）冷却晶析缶のスラリーを前記耐圧容器に供給する
   前に、予めスラリー中の固相分率が２０％以上となるよ
   うに調整する第１請求項に記載の冷却晶析・分離方法。
3. （３）スラリーを前記耐圧容器に連続的に供給しつつ同
   時に該容器に内蔵されたフィルターを通して液相分のみ
   を該容器外に排出する事により、該容器内のスラリー中
   の固相分率を高めた後、スラリー供給を終了して圧搾を
   開始する第１請求項に記載の冷却晶析・分離方法。
4. （４）スラリーを前記耐圧容器に供給し、続いて該スラ
   リーの圧搾を開始し、該圧搾工程の途中で圧搾を中断す
   る事により容器内スラリー中の固相分率を高め、しかる
   後、該濃縮スラリー存在下で再度原料スラリーを前記容
   器内に供給して再度圧搾する、スラリー再供給と再圧搾
   の工程を少なくとも１回以上行う第１請求項に記載の冷
   却晶析・分離方法。
5. （５）スラリーを前記耐圧容器に供給し、続いて該スラ
   リーを低い圧搾圧力で圧搾して容器内スラリーの固相分
   率を高め、該圧搾が終了すると、該容器内に濃縮スラリ
   ー存在下で再度原料スラリーを前記容器内に供給して前
   回よりは高い圧搾圧力で再度圧搾する、スラリー再供給
   と再圧搾の工程を少なくとも１回以上行う第１請求項に
   記載の冷却晶析・分離方法。
6. （６）圧搾圧力が５０ｋｇｆ／ｃｍ＾２以上である第１
   請求項乃至第５請求項に記載の冷却晶析・分離方法。