JPH05184805A - 循環式晶析方法 - Google Patents

循環式晶析方法

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JPH05184805A
JPH05184805A JP556392A JP556392A JPH05184805A JP H05184805 A JPH05184805 A JP H05184805A JP 556392 A JP556392 A JP 556392A JP 556392 A JP556392 A JP 556392A JP H05184805 A JPH05184805 A JP H05184805A
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JP
Japan
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mother liquor
crystallizer
crystals
point
crystal
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JP556392A
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English (en)
Inventor
Akira Ebara
亮 江原
Tadashi Tanabe
忠 田辺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Nihon Kagaku Kogyo KK
Original Assignee
Shin Nihon Kagaku Kogyo KK
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0096Purification; Precipitation; Filtration

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、晶析工程において、装置容積を増
加する事無く製品粒径を大とすることを主要な目的とす
る。 【構成】 粒子径を大にする為には粒子個数をより少な
くする必要があるが、平衡溶解範囲を、所要過飽和度以
上に保つような循環量で運転することで、一部に未飽和
部即ち母液が未飽和状態で微細な結晶が溶解するような
部分を現出させ、この未飽和部に於ける微細な結晶の溶
解によって有効核数即ち生産結晶個数を所定の粒径に見
合った個数にまで減少させることを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は目的物質を含む溶液から
目的物質を結晶として分離する晶析工程に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】晶析工程は化学工業では広く用いられ、
特に近年その化学工学的研究が活発に行われているので
関連する文献は枚挙に暇がないがこれらを現時点で集大
成した従来技術のレビューとして化学工学便覧改訂5版
(429〜460頁)が挙げられる。
【0003】これらによれば、晶析装置の単位容積当た
りの生産速度と生産結晶の粒子径の間には装置の型式並
びに規模に殆ど関係なく一般に一定の相反的関係、即ち
図1に示すように両者の対数をプロットすればほぼ直線
となり、その勾配は常に負となるような関係がある事が
知られている。上記の現象は粒子径を大にする為には粒
子個数をより少なくする必要があるが、その為に粒子の
核の発生速度を下げるには溶液の過飽和度を下げなけれ
ばならず、従って、粒子の成長速度及び生産速度が低下
するものであると理論的に解析されている。つまり過飽
和溶液が結晶と接触する際いわゆる二次核を発生する
が、その発生数は溶液の過飽和度の上昇により増加し、
それが粒子の核となって粒子数の増加につながるのであ
る。
【0004】従って従来の技術では生産速度を維持しな
がら粒径の大な結晶を取得するには装置の容積を大とす
る必要があった。
【0005】
【発明が解決しようとする問題点】生産速度を維持しな
がらより大粒径の結晶を得るに際して装置の容積を大と
するための改造等の出費を伴わずに適当な運転条件によ
って目的を達成することが本発明の課題である。更に具
体的に述べると、生産速度を維持するためにはそれに必
要な所要過飽和度を維持することは必須である。従って
所要過飽和度に対応する個数の二次核の発生は避けるこ
とは出来ない。
【0006】この二次核は既に存在する結晶に併合吸収
されるか、他の何らかの理由により消滅するか以外は有
効核となる。有効核の個数は生産結晶の個数と等しく、
従って生産される結晶の粒径を大にするには有効核の発
生個数を減らす、即ち二次核の一部を消滅させるような
運転手段を求めることが本発明の課題である。
【0007】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は母液
または母液と結晶よりなるスラリーを循環する晶析工程
に於いて、下式を満足する条件で循環することを特徴と
する晶析方法である。
【0008】
【数3】
【0009】以下、本発明を説明する。発生した二次核
は過飽和溶液に接触することにより結晶として成長を続
けるが、循環式晶析工程では二次核を含めて少なくとも
ある粒径以下の粒子は母液とともに工程内を循環する。
その循環経路の少なくとも一部は当然晶析部であり、こ
こで母液は過飽和状態で無ければならないが、他の一部
に未飽和部、即ち母液が未飽和状態で微細な結晶が溶解
するような部分を現出させることは運転条件、特に循環
量を適当に選ぶことにより可能である。そして、この未
飽和部に於ける微細な結晶の溶解によって有効核数、即
ち生産結晶個数を所定の粒径に見合った個数にまで循環
量をコントロールして減少させることが本発明の骨子で
ある。
【0010】一般に溶質の溶解度の温度係数には負のも
のもあるが煩雑さを避けるため温度係数が正であるとし
て以下に本発明を詳細に説明する。しかしながら、これ
は本発明が溶解度の温度係数が正の場合に限定されるこ
とを意味するものではない。先ず、本発明の一般的な実
施態様を示し機能別ブロックフローシート図2について
説明する。過飽和状態の母液を含む循環液が晶析装置1
に供給される。この循環液に含まれる溶媒量はR(kg
/時間)とする。晶析装置1でP(kg/時間)の結晶
を晶析した後流出する微細結晶を含む循環液にはそれぞ
れ溶媒量として給液F(kg/時間)と排出母液M(k
g/時間)が加除される。その順序は逆でもよいが説明
の都合上先に母液の排出が行われるものとする。その後
必要により循環装置、加熱装置3、蒸発装置2、冷却装
置の何れか適当な組み合わせを通過した後、過飽和状態
の母液を含むに至った循環液は再び晶析装置1に供給さ
れる。なお、それが使用された場合には蒸発装置に於い
ては溶媒量E(kg/時間)が蒸発されるものとし、更
に上記の循環経路の中での循環液の最高温度たとえば、
加熱装置3の出口の温度をt1 と、晶析装置1内の温度
をt2 とする。
【0011】次に図2の晶析工程の物質収支の基礎とな
る平衡状態を示す図3について説明する。図の軸は収支
の対象とする主要物質の量即ち横軸Xは溶媒量、縦軸Y
は目的とする溶質量であり、原点0に於けるそれぞれの
値はゼロである。C1 、C2 を勾配として右上に向けて
引いた線S1 、S2 が目的とする溶質の飽和線で線の右
下の未飽和領域と左上の過飽和領域を区画する。図中の
添字1、2は前述の最高温度t1 、晶析温度t2 に対応
するものである。なお濃度の単位は溶媒に対する溶質の
重量比とするので図上の任意の点と原点を結ぶ直線の勾
配はその点の濃度を表す。
【0012】図2の晶析工程全体の単位時間当たりの物
質収支を図3上に重ねて表したものが図4の物質収支図
で横軸xは溶媒流量、縦軸yは目的とする溶質流量で何
れも単位はkg/時間である。この両軸の変換によって
平衡図は変化を受けない。図上に新たに書き加えられた
点fは給液F、点mは晶析装置出口の排出母液の濃度、
すなわち(溶質流量/溶媒流量)を表す。これらfとm
との2点の垂直距離は結晶の生産速度P(kg/時間)
また水平距離は溶媒蒸発量E(kg/時間)である。な
おm点は晶析に必要な残存過飽和度を維持するため飽和
線S2 より上にある必要がある。
【0013】図5は図4に於ける晶析装置1出口の排出
母液が溶媒流量R(kg/時間)で循環する場合の物質
収支を表す。図4の両軸をRで割ったものを図5の両軸
とすると図4のm点に対応する位置は図4と同じく飽和
線S2 より晶析装置出口の排出母液の溶質と循環母液の
溶質との差、すなわち残存過飽和度ΔC2 だけ上にあ
る。この図4の点mをRで割った値を図5でnとする。
図5において、n点から循環の方向と逆にたどった晶析
装置1入口e点は更にP/Rだけ上に、給液Fが混合し
た時の点f/R=(f)は更にE/Rだけ右に移動した
点となる。この図では(f)点が飽和線S1 の下にある
場合を示した。(f)点を通る垂線が飽和線S1 との交
る点を(f′)とすると、(f′)が(f)点より上に
あれば(f)点は未飽和となるので結晶核の一部の消滅
が期待できる。
【0014】より定量的には、図5において循環系の平
衡溶解度の最大値(f′)と最小値n2 との差を平衡溶
解度差とし、最高温度時の循環母液の溶質の飽和線
1 、晶析装置1内の母液の溶質の飽和線S2 の勾配を
それぞれ[C1 ]、[C2 ]とし、また、n点を通る垂
線と飽和線S1 、S2 の交点をn1 、n2 とすると、n
1 は最高温度時の循環母液の飽和濃度、及びn2 は晶析
装置内温度時の母液の飽和濃度をそれぞれ表はすことに
なり、したがってこのn1 とn2 との距離をΔCとすれ
ば、 平衡溶解度差=[C1 ]×(E/R)+ΔC で表される。
【0015】一方、循環系の所要過飽和度は下式とな
る。 所要過飽和度=(P/R)+ΔC2 但し、ΔC2 はn点直下に於けるn2 との垂直距離、す
なわち、晶析装置内温度時の母液の濃度(n)と晶析装
置内温度時の母液の飽和濃度(n2 )との差である。
【0016】従って上記平衡溶解度差を上記所要過飽和
度以上に保つように循環液量を調節するならば本発明の
目的を達成することができる。すなわち、下記式が満足
する場合、結晶核の一部の消滅が生じ、大粒径の結晶が
得られる。
【0017】
【数4】
【0018】また、図6に示すような循環液の一部を晶
析装置に通さずそのまま蒸発装置へ戻す装置の場合に
は、所要過飽和度は(P/R1 )+ΔC2 となる。ここ
でR1 は晶析装置に通す溶媒流量を示し、単位は(kg
/時間)である。本発明の方法により必要以上の核溶解
効果が得られ、その結果所定以上の結晶粒径となるとき
は、必要量の種結晶を添加することによって調節でき
る。
【0019】
【実施例】次に、実施例および比較例によって本発明を
さらに詳細に説明する。
【0020】
【実施例1】
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】表1のRun−1は、平衡溶解度差を所要
過飽和度以上に保ち運転した場合である。大きな粒径の
結晶が得られた。
【0024】
【比較例1】表1のRun−2は、平衡溶解度差を所要
過飽和度とほぼ等しく保ち運転した場合である。本発明
による場合と比較して結晶の粒径が小さくなった。
【0025】
【実施例2】図6に示すように循環液の一部を晶析装置
に通さずそのまま蒸発装置へ戻す装置の場合に本発明を
実施した結果を表2に示す。Run−3は平衡溶解度差
を所要過飽和度以上に保つようR1 を変化させたもので
ある。本発明の効果として生産量は保持しつつ、粒径が
大きくなった。
【0026】
【比較例2】表2のRun−4は、平衡溶解度差を所要
過飽和度とほぼ等しく保ち運転した場合である。本発明
による場合と比較して結晶の粒径が小さくなった。
【0027】
【発明の効果】晶析は単に溶質を結晶として固体で取得
する以外に他の溶質から分離精製する目的を兼ねて行わ
れることが多い。この場合他の溶質は結晶表面に付着す
る母液中に存在するので一般に比表面積の小さな即ち粒
径の大きな結晶ほど不純物の含有量の少ない高品質のも
のとなり中間製品或いは最終製品としての価値が高くな
る。
【0028】一般には生産速度を維持しながら製品粒径
を大きくするには装置内の結晶保有量を増加させる必要
がありそのため装置容積を増加しなければならないが、
本発明によれば装置容積を増加することなく製品粒径を
大とすることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】装置単位容積当たりの生産速度と平均粒径(対
数)を示した説明図である。
【図2】機能別ブロックフローシートを示した説明図で
ある。
【図3】溶質量Yと溶媒量Xとの平衡を示した説明図で
ある。
【図4】循環経路の物質収支(流量)を示した説明図で
ある。
【図5】循環経路の物質収支(濃度)を示した説明図で
ある。
【図6】循環液の一部のみ晶析装置に通す場合のフロー
を示した説明図である。
【符号の説明】
1 晶析装置 2 蒸発装置 3 加熱装置

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 母液または母液と結晶よりなるスラリー
    を循環する晶析工程に於いて、下式を満足する条件で循
    環することを特徴とする晶析工程。 【数1】
  2. 【請求項2】 循環する母液の一部のみ晶析装置に通す
    晶析工程に於いて、下式を満足する条件で循環すること
    を特徴とする晶析方法。 【数2】
JP556392A 1992-01-16 1992-01-16 循環式晶析方法 Pending JPH05184805A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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