JPH08243301A - 昇華性物質の回収方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型冷却器から大型冷却器まで全ての冷却器
に容易に適用することができ、その実施方法が簡単であ
ることから装置コストが安く、冷却器の内部構造に拘わ
らず、析出した結晶を簡単に且つ均一に剥離させて回収
することができる昇華性物質の回収方法を提供する。 【構成】 冷却媒体により低温に保持されている冷却面
１Ｃを備えた冷却器１内に昇華性物質含有ガスを導入
し、昇華性物質をその冷却面１Ｃ上に結晶として析出さ
せ、析出した結晶に音波による振動を与えることによ
り、冷却面１Ｃから結晶を剥離させて回収することを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は昇華性物質の回収方法に
関し、より詳しくは、無水ピロメリット酸，テレフタル
酸等の昇華性物質の回収方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、昇華性物質のうちの一種である無
水ピロメリット酸は、主にポリイミド樹脂などの耐熱性
高分子の原料として、またエポキシ樹脂の硬化剤として
有用であり、そのような無水ピロメリット酸を高純度に
生産する方法としては、例えば特公昭47−18745 号に示
されるように、気相酸化法によって製造されたガス状生
成体、すなわち、無水ピロメリット酸を含有する反応ガ
スから無水ピロメリット酸を析出する方法が知られてい
る。さらに詳しくは、無水ピロメリット酸含有ガスを、
冷却媒体によって低温に保持されている冷却器内の冷却
面に接触させ、熱交換によって冷却することにより無水
ピロメリット酸をその冷却面上に結晶として析出させた
後、冷却器から結晶を取り出すというものである。

【０００３】また、特公昭57−27722 号には、無水ピロ
メリット酸含有ガスを、小孔を備えた冷却層で析出さ
せ、櫛状またははけ状の歯を回転させて掻取る方法が示
されている。

【０００４】また、特開平4 −131101号には、無水ピロ
メリット酸含有ガスに耐摩耗性の粒子を同伴させて冷却
器内に導入し、粒子の衝突によって析出結晶を剥離する
方法が示されている。さらにまた、エアーノッカー等の
如く機械的衝撃を冷却器に加えて冷却面から結晶を剥離
させる方法も知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、無水ピ
ロメリット酸は昇華性固体であり、融点が２８６℃と高
温であることから、析出した結晶を冷却器から取り出す
ことは容易でないという問題がある。すなわち、昇華性
物質であってもその融点が低い場合には、析出した結晶
を含む冷却器を加熱して結晶の温度を上げ、融解後に抜
き出すことが可能であるが、その融点が比較的高い場合
には結晶の融解が困難である。特に、融点が２００℃以
上の昇華性物質に対しては、融解のための熱源としてス
チームを利用するとすれば１５kg/cm²Ｇ以上の圧力が必
要となり、そのスチーム発生のための設備を備えなけれ
ばならない。また、熱源として電気ヒータ等の電力を利
用すると、融解に要するエネルギーが無視できない範囲
で増大するという問題が新たに発生する。さらに、昇華
性有機化合物の場合においては、ある温度以上で分解ま
たは変質してしまい、工業的に致命的な問題となる場合
も少なくない。

【０００６】そこで、熱源を使用せずに回収の効率を高
めようとして上記特公昭57−27722号に記載の掻取り装
置を備えれば、その駆動機構が複雑となって故障等のト
ラブルが多く、冷却器を設計する際に自由度がまったく
ないという問題が生じ、また、上記特開平4 −131101号
に記載の耐摩耗性粒子を同伴させる方法では、その耐摩
耗性粒子を昇華性物質含有ガスと混合して冷却器内に導
入し、結晶析出後、分離するための特別の装置が必要と
なって装置が大型化するという問題が生じ、また、上記
エアーノッカーによる衝撃を冷却器に加える方法では、
その衝撃に耐え得る強度が冷却器に要求されるだけでな
く、衝撃力が局部的に作用するため、均一に剥離させる
ことが困難であるという問題があった。

【０００７】本発明は以上のような従来の昇華性物質の
回収方法の課題を考慮してなされたものであり、小型冷
却器から大型冷却器まで全ての冷却器に容易に適用する
ことができ、その実施方法を簡単にして装置コストを安
価にし、しかも冷却器の内部構造に拘わらず、析出した
結晶を簡単に且つ均一に剥離させて回収することができ
る昇華性物質の回収方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷却媒体によ
り低温に保持されている冷却面を備えた冷却器内に昇華
性物質含有ガスを導入し、昇華性物質をその冷却面上に
結晶として析出させ、析出した結晶に音波による振動を
与えることにより、冷却面から結晶を剥離させて回収す
る昇華性物質の回収方法である。

【０００９】本発明において、昇華性物質含有ガスと
は、気相酸化法によって昇華性物質を得る場合の「空気
＋昇華性物質＋その他のガス」に限らず、「昇華性物質
＋他の任意のガス」、及び「昇華性物質ガス」が含ま
れ、その製造方法及び混合比率には限定されない。

【００１０】本発明において昇華性物質は、無水ピロメ
リット酸、無水ナフタル酸、アントラキノン、テレフタ
ル酸、フマル酸、ニコチン酸、メラミン、アラニン、フ
ロログルシノール、クロラニル、クロラニル酸、バニリ
ン酸、ヘキサメチレンテトラミン等の融点が２００℃以
上となる昇華性有機化合物，融点が２００℃以上となる
昇華性無機化合物，及び融点が２００℃以上となる昇華
性無機単体からなる群より選択される１種以上の物質で
ある。

【００１１】本発明における音波の音圧レベルは、前記
冷却部表面において１３０ｄＢ（Ａ特性）以上であるこ
とが好ましい。本発明においては、上記音波による振動
と同時的に、音波発生器以外の装置による振動または衝
撃を併用して結晶を回収することもできる。具体的には
バイブレーターやノッカーを用いて局所的な振動や衝撃
を与える方法、冷却器全体を振動させる方法、高圧流体
（液またはガス）を吹き付け結晶を剥離させる方法、ス
ートブローを用いる方法等が挙げられる。さらに、その
駆動方法も電気式，機械式，圧力式等、特に限定される
ものではない。なお、本発明における音波とは、可聴周
波数帯域及び非可聴周波数帯域の両方を示す。

【００１２】

【作用】本発明では、昇華性物質含有ガスが、冷却器内
に導入され冷却面に接触すると、熱交換によって冷却さ
れることにより昇華性物質がその冷却面上に結晶として
析出され、結晶析出後、音波による振動が結晶に与えら
れると、析出した結晶は冷却面から剥離されて回収され
る。

【００１３】音波発生器以外の振動または衝撃発生装
置、例えばエアーノッカーを本発明と併用すれば、音波
による振動を利用した均一な結晶剥離作用とエアーノッ
カーによる衝撃を利用した局部的な結晶剥離作用が、同
時的に結晶に与えられ、結晶回収効率をより高めること
ができる。

【００１４】

【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。図１は、本発明の昇華性物質の回収
方法に使用される実験装置Ａの基本構成を示したもので
ある。なお、本実施例の説明に際しては昇華性物質とし
て無水ピロメリット酸を例に取り説明する。

【００１５】同図において、直径６００mm，長さ２００
０mmに構成された筒状容器からなる冷却器１の下部には
冷却媒体を導入するための冷媒入管１ａが設けられ、上
部にはその導入した冷却媒体を排出する冷媒出管１ｂが
設けられており、冷却器１内壁とその内部に形成された
冷却面１ｃとの間隙１ｄに冷却媒体を循環させるように
なっている。また、冷媒出管１ｂと対向する側には昇華
性物質含有ガスとしてのピロメリット酸含有ガスを導入
するためのガス流入管１ｅが設けられ、冷媒入管１ａと
対向する側にはガス流出管１ｆが設けられている。

【００１６】冷却器１の天板部１ｇを貫通して音波によ
る振動を冷却面１ｃ上に析出した結晶に与えるための音
波発生装置２が備えられ、さらに、冷却器１の側壁１ｈ
を貫通して別の音波発生装置２が備えられている。これ
らの音波発生装置２は、例えば圧縮空気により共鳴振動
するダイアフラムで音波を発する装置を利用することが
できる。このような音波発生装置を用いれば、数百〜数
十万ミクロンの結晶性固体であって結晶成長があるもの
を効果的に剥離することができる。

【００１７】また、音波発生装置２にタイマーを接続
し、結晶析出時期に信号が出力されるようにタイマーを
設定すれば、結晶が析出された後、自動的に音波が発せ
られ結晶を回収することができるようになる。音波発生
装置の音波発生機構はいかなる方式でも良く、圧縮気体
によりダイヤフラムを共鳴振動させるものの他、電気的
に音波を発生させるもの等任意のものが使用可能であ
る。なお、音波発生装置２の動作条件の一例としては、
周波数２１０Ｈｚ，音圧レベル（１ｍ地点）８０〜１５
０ｄＢ（Ａ特性）が示されるが、この周波数に限定され
ない。ただし、Ａ特性音圧レベルとは、１０００Ｈｚの
純音の音圧レベルを“ｐｈｏｎ”と定義して音の大きさ
のレベルの基準とし、これと同じ大きさに感じる他の周
波数の音圧レベルの各点を結んだ「耳の等感度曲線」の
うち、４０phon（最少可聴値）の曲線に近似した曲線で
補正した音圧レベルである。

【００１８】また、図１において、冷却器１の側壁上部
には圧縮空気の供給によって動作する振動発生装置とし
てのエアーノッカー４が比較用として取り付けられてお
り、冷却面１ｃ上に析出した結晶に対し、局所的な振動
を与えるようになっている。

【００１９】このような構成において、無水ピロメリッ
ト酸を含有する２４５℃の反応ガスを、１８５℃の一定
温度に保った冷却器１内に導入し、無水ピロメリット酸
を冷却面１ｃ上に結晶として析出させた。次いで、音波
発生装置２或いはエアーノッカー４を動作させて結晶を
剥離させ、回収を行った。

【００２０】図２はピロメリット酸の回収方法に使用さ
れる別の装置としてフィンチューブ式の実験装置Ｂを示
したものである。同図において、幅５００mm，長さ１０
００mm，高さ２０００mmに構成された箱状容器からなる
冷却器１０には、１インチフィンチューブ１１を５本平
行に配列したフィンチューブ群が上下方向に６段迂回し
て構成されており、そのフィンチューブ群の下側は冷却
媒体を導入するための冷媒入管１１ａ列となっており、
上側はその導入した冷却媒体を排出する冷媒出管１１ｂ
列となっている。このフィンチューブ１１は冷却面を構
成する。また、冷却器天板部１０ａにはピロメリット酸
含有ガスを導入するためのガス流入管１０ｂが設けら
れ、底板部１０ｃにはガス流出管１０ｄが設けられてい
る。

【００２１】冷却器１０における天板部１０ａ寄りの側
壁１０ｅを貫通して音波発生装置２が備えられ、さら
に、底板部１０ｃ寄りの側壁１０ｅを貫通して別の音波
発生装置２が備えられている。また、冷媒入管１１ａ及
び冷媒出管１１ｂにはそれぞれエアーノッカー４が取り
付けられている。

【００２２】このような構成において、無水ピロメリッ
ト酸を含有する２４５℃の反応ガスを、１８５℃の一定
温度に保った冷却器１内に導入し、無水ピロメリット酸
をフィンチューブ１１上に結晶として析出させた。次い
で、音波発生装置２或いはエアーノッカー４を動作させ
て結晶を剥離させ、回収を行った。

【００２３】上記実験装置Ａ及びＢによる結晶回収結果
を表１に示す。また、同じ実験装置Ａ，Ｂを使用し、エ
アーノッカーによる剥離を行った結果を比較例として表
２に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】表１からわかるように、作用する壁面での
音圧レベルが１３０ｄＢを下回ると、結晶を振動させる
力が不足し、十分な剥離効果が得られない。１３０ｄＢ
以上であると音波発生装置２の取付位置に関係なく剥離
効果が得られた。確実な剥離効果を得るには１３５ｄＢ
以上に設定することが好ましい。なお、音圧レベルの上
限は特に限定されないが、作業環境上我慢できる範囲で
あることが望ましく、２００ｄＢ程度が限界である。

【００２７】表２の比較例に示すように、エアーノッカ
ーの場合では、結晶回収効率が本発明の方法に比べて低
くなり、均一な剥離効果が得られず、特にフィンチュー
ブ式の実験装置Ｂでは、フィンに付着した結晶を剥離さ
せることができないという不都合が生じた。

【００２８】なお、冷却器が大型になり、１つの音波発
生装置では音波が作用するすべての壁面における音圧レ
ベルを１３０ｄＢ以上とすることが困難であるような場
合には、音波発生装置を複数個配置することにより、音
波を重なり合わせて増幅させ、１３０ｄＢ以上にするこ
とができる。また、音波は冷却器内で反射，散乱して増
幅・共鳴するものであるため、工夫次第で音波が作用す
る壁面の音圧レベルを音波発生装置自体の音圧レベルよ
り高めることも可能である。このように、結晶剥離に音
波を利用する方法では以下に示す利点がある。

【００２９】即ち、(1) 冷却器内の気体を媒体として振
動を与えるものであるため、冷却器内において気体が存
在するすべての領域についてその振動を作用させること
が可能であり、従って、広範囲に亘って振動効果を得る
ことができる。 (2) 振動は振動の進行方向に障害物があったとしても、
反射や屈折を繰り返しながら障害物の背面にも作用する
性質があるため、冷却器内部の構造が複雑になっても結
晶に対して確実に振動を与えることができる。 (3) 振動であるため、冷却器に加わる力は極めて小さ
く、従って、堅固な耐圧構造を必要としない。また、振
動により剥離させるべき対象物が結晶であることから、
結晶回収に要するエネルギー量を極めて小さく抑えるこ
とができる。 (4) 冷却器の内部温度や内部圧力等の製造側条件に影響
されず動作させることができるとともに、運転を停止す
ることなく連続的に作用させることができる。 (5) 音波発生装置は冷却器に比べてその形状が極めて小
さく、取付も簡単であることから、例えば、冷却器のノ
ズル等の狭い部位に取り付けることも可能であり、しか
も取付位置、取付角度に拘束されない。また、１つの冷
却器に対して複数個の取付けが可能であり、定期点検等
の保守も簡単に行える。

【００３０】なお、上記実施例では音波発生装置のみに
よる結晶回収について説明したが、音波による振動とと
もにエアーノッカーによる衝撃を、析出した結晶に与え
るよう構成することもできる。このようにエアーノッカ
ーを併用した場合、音波による振動を利用した均一な結
晶剥離作用とエアーノッカーによる衝撃を利用した局部
的な結晶剥離作用が、同時的に結晶に与えられ、結晶回
収効率をより高めることができる。

【００３１】また、本発明の昇華性物質は上記実施例で
は無水ピロメリット酸であったが、これに限らず、無水
ナフタル酸、アントラキノン、テレフタル酸、フマル
酸、ニコチン酸、メラミン、アラニン、フロログルシノ
ール、クロラニル、クロラニル酸、バニリン酸、ヘキサ
メチレンテトラミン等の融点が２００℃以上となる昇華
性有機化合物、融点が２００℃以上となる昇華性無機化
合物、及び融点が２００℃以上となる昇華性無機単体の
結晶回収にも適用することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば、小型冷却器から大型冷却器まで全ての
冷却器に容易に適用することができ、冷却器の内部構造
に拘わらず、析出した結晶を簡単に且つ均一に剥離させ
て回収することができる。また、冷却器の運転条件に全
く影響されず結晶を回収することができる。

【００３３】また、実施方法が簡単であり且つ結晶融解
のための特別な熱源を必要としないため、装置を簡略化
できるとともに、結晶回収に要するエネルギー量を極め
て小さく抑えることができ、それにより経済的且つ低コ
ストで結晶の回収が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の昇華性物質の回収方法に使用される第
１の実験装置の正面断面図である。

【図２】本発明の昇華性物質の回収方法に使用される第
２の実験装置の正面断面図である。

【符号の説明】

１ 冷却器 ２ 音波発生装置 ４ エアーノッカー １０ 冷却器 １１ フィンチューブ

フロントページの続き (72)発明者 島袋 貢 兵庫県姫路市網干区興浜字西沖992番地の １ 株式会社日本触媒姫路製造所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却媒体により低温に保持されている冷
   却面を備えた冷却器内に昇華性物質含有ガスを導入し、
   該昇華性物質をその冷却面上に結晶として析出させ、該
   析出した結晶に音波による振動を与えることにより、前
   記冷却面から前記結晶を剥離させて回収することを特徴
   とする昇華性物質の回収方法。
2. 【請求項２】 前記昇華性物質は、融点が２００℃以上
   である、昇華性有機化合物，昇華性無機化合物及び昇華
   性無機単体からなる群より選択される１種以上の物質で
   ある請求項１記載の回収方法。
3. 【請求項３】 前記音波の音圧レベルが、前記冷却部表
   面において１３０ｄＢ（Ａ特性）以上である請求項１ま
   たは２に記載の回収方法。
4. 【請求項４】 音波による振動と同時的に、音波以外の
   方法による振動または衝撃を前記析出した結晶に与える
   請求項１〜３のいずれかに記載の回収方法。