JPS5879501A - 揮発性および難揮発性成分含有原液の両成分分離方法およびその装置 - 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】 本発明は、合成樹脂溶液や樹脂状物を含んだ蒸留塔塔底
液の如き、非揮発性成分またはＪＩ揮発性成分（以下両
者を含めてＳ揮発性成分という）と揮発性成分とを含有
する粘稠液（以下原液という）を処理して、両成分を効
率よく分離回収する方法およびその装置に係る。

従来、前記原液中の揮発性成分および無揮発性成分を分
離する方法として種々の方法が提案され且つ実施されて
いるが、いずれも光分なものとはいい難い。

例えば、単式蒸貿法はジャケットその他の過当な方法で
加熱される蒸留缶中で原液を単に加熱蒸発することから
なる。この場合原液の蒸発が進むにつれて、沸点上昇を
生じて沸騰が生じにくくなると共に、原液中の固形分１
１１度（＃ｌｌ＆ｌｌ性成分濃度）が次第に上昇して粘
度が非常に高くなシ、伝熱効率や蒸発速度の低下が着し
くなるだけでなく、蒸留器からの残液の抜取りが極めて
困−になる。

このため、この方式では、通常、残液中に揮発性成分を
３０〜５０重量−残存させたｔま揮発性成分と難揮発性
成分との分離を終了している。

蒸留器として薄膜蒸発路を用いる薄膜蒸発方式も良く用
いられる方法である。しかしこの方法に於いても、残液
中の固形分濃度が上昇するにつれて粘度が非常に高くな
り、沸点上昇の影響も加わって沸騰が生じにくくなると
共に、残液の抜き取りが困−となるので、残液中の残存
揮発性成分量を２０〜５０重量−以下に減少させること
は極めて峻しい。

更に、他の従来方法として、実用新案登碌第１２２２０
８８号等により公知の長管式加熱管状残渣取出手段が設
置されている。該方法によれば、前記単式蒸留法又は薄
膜蒸発法等の方法では残渣が粉体状になるまで蒸発でき
ない場合でも、殆んどの揮発性成分を瞬間的に蒸発させ
ることができる。このため残渣が高融点の場合には、残
渣を粉体または塊状体として得ることができるので工業
的に価値が大きい。然しなから、該方法に於てまだ充分
に低い揮発性成分含有率に達していない場合には、残渣
が取出手段から排出できない程形物残渣中の揮発性成分
を数十チまでしか減少させられないこと、および蒸発処
理後の固形物残渣の取扱いが面例であること。等、技術
的に改良すべき問題点が多い。

本発明者等は従来技術の欠点を除去する丸めに研究の結
果、本発明を完成するに散った。

本発明によると、揮発性および難揮発性成分を含有する
原液から両成分を分離する方法において、加熱蒸発器か
らの蒸発残渣を、冷却粉砕機に連続的に供給し、骸冷却
粉砕機にて該蒸発残渣を冷却面。

化および粉砕しつつ更に骸蒸発残渣中の揮発性成分を蒸
発させることを特徴とする前記分離方法が提供される。

高品質の難揮発性成分を粉体、小塊状等の取扱い易い形
体で回収し、且つ＃揮発性成分を高収率にて回収するた
めには、加熱蒸発器からの蒸発残渣を揮発性成分約３０
重量−以下、好ましくは約５重量−以下の残渣とし、そ
して該冷却粉砕機の壁盾の温ＷＬ（以下Ｔｗと略記する
）を、運転圧力下での該揮発性成分の沸点（以下ＴＩ）
と略記する）よりも少なくとも約５℃、好ましくは約２
０℃以上高い温度てあって、且つ骸蒸発残渣の軟化点（
以下Ｔｍと略記する）よシも少なくとも約５℃、好まし
くは約２０℃以上低い温度に維持する。かかる温度要件
を満すＴｖの設定には、ＴｌｌがＴｍよシも少なくとも
約１０℃、好ましくは約４０℃以上、低いことがｌＩＩ
提条件となるが、揮発性成分の種類に従って冷却粉砕機
内の圧力を調整することによｐ、？）を上記条件を満す
Ｓ度に十分低下させることができることは明らかである
。

上記した揮発性成分としては、ヘキサン、ベンゼン、ト
ルエン゛等の低沸点成分から、ニトロベンゼン、エチレ
ングリコール、トルエンジイソシアネート等の高沸点成
分まで棟々のものが考えられる。また、ｍ揮発性成分と
しては、カーポンプフック、酸化鉄、染料、アセチルセ
ルローズ、ＩＩＩｔ脂状重合物等の広い範囲の非揮発性
成分や、揮発成分に対しある温［において少くとも約／
以下の易 蒸気圧しか示さないような低蒸気圧成分を含む。

しかしながら、このよりな隷揮発性成分の定義から明ら
かなように、本発明で揮発性成分およびｍ揮発性成分と
は、両成分の蒸気圧の相関関係によって決定されるべき
ものであり、一義的に定まるものではない。例えば、エ
チレングリコール（１６０℃における蒸気圧２２３■Ｈ
９）を揮発性成分とした場合、トリエチレングリコール
（１６■における蒸気圧１０■Ｈｇ）は−揮発性成分で
ある。

しかし乍ら、トルエン（１１０℃におゆる蒸気圧７６０
■Ｈ１／　’）を揮発性成分とした場合には、前記エチ
レングリコールは難揮発性成分である。

また、揮発性成分およびｍ揮発性成分はいずれも単一組
成でも複合組成でも差支えない。例えば、エチレングリ
コールを揮発性成分とした場合、ｍ揮発性成分がトリエ
チレングリコール、ジエチレングリコール、無機塩、有
機塩等の混合物であってもよい。

本発明方法が適用される原液の例としては、酢１１１中
に７セチルセル四−ズおよび無機塩等が溶解し友液、ト
ルエンジイソシアナート中に樹脂状重合物が溶解した液
等を例示することができる０勿論、これらの原液に制限
されるものではない０前記冷却粉砕機としては、粉砕機
構および温度制御機構を有するものであれば、特に制限
はないＯ該冷却粉砕機の入口は該加熱蒸発器の出口と直
接連絡するか、或いはそ、の間に蒸気回収室等を設けて
もよい。

以下、添附図面に基づいて本発明を更に詳しく説明する
。

第１図の装置は、原液タンク１と加熱蒸発器２と温度制
御機構付冷却粉砕機３とからなる。

原液タンク１中の揮発性成分およびｍ揮発性成分を含む
原液は、ポンプ４等の原液供給設備を介して定量的に加
熱蒸発器２に送られるｏ　ｔｐａｍ１Ｍ発器２は、外部
加熱等適尚な方法で加熱されてお９、その出口端部５で
蒸発残渣中の揮発性成分の含有率が約３０重量−以下、
好ましくは約５重食−以下になるまで原液中の揮発性成
分を蒸発するａｌｌＡ発残渣中の揮発成分の含有率が約
＋３０重量−を越える場合は、本発明の方法で冷却粉砕
機で冷却同化粉砕しようとしても、更に蒸発さすべき揮
発成分が多いため容易に固化粉砕されず、この粉砕機内
で飴状になってしまう等の障害を起し易く、容易に粉体
又は塊状体にすることができｔｋ％／＆。また、処理が
可能であったどしても、冷却粉砕横内で多量の揮発性成
分を蒸発させる必要がある丸め、大きな伝熱面積や粉砕
動力を必要とし、工業的に妙味がない０このため該蒸発
器中で極力揮発性成分を蒸発除去することが好ましく、
揮発性成分を約３０重量−以下、好ましくは約５重量−
以下にすると、良好な結果が得られる。

加熱蒸発４１１２を通過した高温の蒸発残渣は、連続的
に冷却粉砕ｆＩＡ３に導かれる。冷却粉砕機３は、通常
Ｆ＋５　ｔｏｒｒ　〜５　Ｑ　Ｑ　ｔｏｒｒの減圧に保
たれているが、常圧もしくは加圧であってもよい。七の
圧力は、蒸発残渣中の揮発性成分および離揮発性成分の
ｓ＃ｌＩ、即ち、該揮発性成分の沸点と蚊−揮発性成分
ＩＺ）＄化点とのｆＭｌ係によって、ｆＪ４整される。

冷却粉砕１１３としては植々の形状のものが考えられる
が、例えば第１〜６図に示される如く、適当な駆動手段
によって一転させられる２帽の回転４１１ＩＴに装層さ
れたスクリュー羽根８かうなる粉砕ｆＩＡ構’ｔＡ偏し
て−るものなめけることができる。

本発明の＃伜嶺構は、後述する如く、７ｖ＃粉砕機３円
で冷却同化した一揮発性成分を前哨粉砕するものでるる
。スクリュー羽根は、スクリュー同士の作用により、残
渣固形智の粉砕、ｇよび粉砕された固形＊Ｙ：出口に送
る送り機構の作用ｔも有する。

蒸発器出口５より／ｖ却粉砕慎の人口６に供給された揮
発性成分が約６０重量−以下好ましくは約５３１３１−
以下、の蒸発！！ｌ＆渣は、冷却粉砕機３中２軸のスク
リュー羽根の作用により粉砕作用をうける。冷却粉砕機
３は、例えばジャケット９が設けられている。この内部
の温度ｔ＠度指示関節鋤１０で検出し、１１より入りセ
して１２より排出される蒸気、その他適轟な熱媒体の訛
れＹ＠動−節升１３により制御することによって、／’
１１１ｇ粉砕嶺３を所望の一定温度に維持する。かかる
温度制御ａｍにより冷却粉砕機は、加熱蒸発−から供給
された蒸発残渣の温度よりも低い温度に保持され°てい
るので、＃Ｘ蒸発残渣は冷却同化されそして粉砕される
と共に、該残渣中に少量残存している薄発性成分ＯＳ発
も起る。

一方、第１〜６図で明らかな様に、粉砕された残渣は出
口１４に送られる。

冷却粉砕機の粉砕機構としては、第１〜５図にボされた
機構の他に、６個以上の複ａ軸に固足されたスクリュー
羽根からなる粉砕中Ｒもまた、所期のＩＪＩｊｖｆｒ粉
枠の目的を遍する戚り、本発明の粉砕機構として利用し
得る。これらのスクリュー羽根は互いに反対方向に一転
するとき、互ＫＰＭはしな−ができる限り一部する様に
製作されており、この作用によって内容物の粉砕、羽根
に付着した書の１＃＃等の効果を発揮する。

史に粉砕効果を高めるために、必要に応じて、籐４図に
平面１１？４−図を示す様に、スクリューの−ｓｉ逆送
り羽根１５に変史するか、或いはスクリューの一部に突
起、切欠き等ン設けることもできる− 冷却粉砕機３の壁温度（Ｔｗ）は、上述した様に、ジャ
ケット等の適当な外部加熱（又は冷却）手段と温１！Ｉ
ｊｌＩＩＩ篇機構により、蒸発残渣の軟化点（’Ｉ’ｍ
）よりも少なくとも約５″Ｃ１好ましくは約２０℃以上
低く、且つ蒸発残渣中の揮発性成分の沸点Ｔｌ）（檜＃
紛＃Ｉ慎３内の圧力下における沸点）よりも少ｌ（とも
約５℃＾い温度、好ましくはｆ１２０℃以上轟い一度、
に維持されている。このような温ｗｗａｓにより、加熱
蒸発器２から流入する粘稠な液体又は軟かい固体は冷却
同化されると共に、前記粉砕機構により粉砕されて小勇
状または粉体状となって出口１４に送られる。同時に、
前記粘稠液体または軟かい固体中に甘まれる揮発性成分
の蒸発分離が更に進み、出口１４におけるＪｌ１１揮殆
性成分の小勇状物または粉体伏豐中の揮発性成分量は億
めて小さくなる。加熱蒸発器出口が最Ｗ伏加島器のよう
に小口径であり、および／又は／１４１粉砕機内が減圧
に保持されている場合は、ＩＪａｊＩ！に蒸発器より流
入する粘４１４な液体又は軟かい固体は、急激な圧力降
下による膨張によって残存揮発成分の瞬間的蒸発と一度
低下が生じ、より良い粉砕効果を受は易い。

看しＴｗがＴｂよりも１Ｆ１５℃以上尚（ないと、運転
中の１かｔ圧力変動や粉砕機内部の蟲直Ｑ罐かな不均一
性により、一旦蒸発した揮発性成分０＃気が冷却粉砕機
中で再凝縮し、好結果が得られない。またＴｗがＴｍよ
り約５℃以上低くないと、残渣の冷却同化がなかなか進
行せず、これまた好結果が得られない。

このよりにして〃Ｑ熱蒸発器２ｓよび冷却粉砕砿３で発
生し且つ分離された揮発性成分の蒸気は、９却粉砕嶺３
から、必ｌ！に応じて粉体な分離するためのバッグフィ
ルター、サイクロン等を設置した気固分ｉｌｌ憲１６に
到る。更に、揮発性成分を回収する目的のために、気固
分ｌｌ１ｉ１１６にコンデンサーＳよび真空ボングＩＴ
等を連結し得る。

はぼ１１発性成分が除去された小塊状または粉体伏Ｉｌ
ｉ！ｉｌｌ形書は、ロータリーパルプ、二重ダンパー等
の公知の粉体排出設備１８が取り付けられている゛出口
１４から、系外に排出回収される。

第１図の装置の変形儒として、第５図に示される如く、
加１’ｌ蒸尭器２と冷却粉砕機３との間に揮発性成分の
蒸気回収室１９を設けることも可聴でるる、咳譲気回収
憲１９において、加熱蒸免薇２で発生した蒸気の部分ま
たは全Ｓｔ−分ｍ回収し得る。この嫌にすると、蒸発器
２より出・た蒸発残渣がＮ却ｗｇＩＰ機に到達するまで
に若干の時間を賛するので、この閾に＃熱廖脹による冷
却固化が進んで松伸し易い固形−に変ることが多く、有
利である。但し、この方法は、蒸発ｆｉ癒が蒸気回収室
１９の壷面に付着しない場合にのみ利用できる。

上記した本発明装置は、本発明の一具体ｆＩＫ丁ざず、
本発明装置は上記具体例に拘束されるものではない。

以下冥施例によって本発明をＩｌ！明する。なお、夾ｍ
？ｌ１ｉｃ＃いて、チは１量チを量体する。

実ａｆ１１ ＠ｉ製トルエンゾイソシアナー）’ｋＪｉ溜稽勇すると
きにｒＡｗ嗜砥より得られるタール（組成：トルエンジ
イソシアナート５０饅、タール状豐＊５０％）ｔ１円径
４絽、★さ６０００■０３５０’０ＯＩＩ＆縄により、
ＵＩＪ熱したジャケット付長管式加熱賃に、ケラトが蒸
気により約１５０℃に加熱されているもの（Ｔｖ　＝約
１５０℃）に−口させた。−・ｉｇｒｃ冷却粉伜慎は、
献縮書を蛙て真壁ポンプに連結されており、内部はｆ７
１０　ｔｏｒｒ　Ｋ保たれている。また、下部には二重
ダンパーその他公知の粉体取出装置が設置されている。

上紀設儂を運転すると、ｌＡ液は蒸発加熱管中で／−ル
９５％、ｌ−ルエンゾイソシアナート５％）として冷却
′！！ｊ枠機に排出され、ここで急激な圧力低’Ｆ４Ｃ
％コトルエンゾイノシアナート残分の蒸発によるｍ［低
下と粉砕機の温度ｉｔｔ＋御（Ｔｖｒ　＝　１５ｆｆ’
Ｏ）によりｓ揮発性′成分は短時間で向化し、同時に粉
砕作用ンうけて粉体ないし小塊状に弘るので、容易に卓
出偵ばから碍央着美排出することができる。

更にこの運転圧力（約１０ｃｏｒｒ　）にＳけるトルエ
ンジイソシアナートの沸点（Ｔｂ）は約１２０℃でめる
ので、蒸発したトルエンイソシアナートが４％峡縮する
ことはない。

排出された残渣中の残存トルエンジイソシアナートは１
〜６％の少量でめり、かつ柩ｆ＆−い易い／」−諷伏な
いし粉体が得られた。

実施？１１２ アセチルセルローズ約２０−’に−を有する酢ｆＩＲｖ
実ｍ例１０設備を用い、蒸発加熱管ジャケラ）１−１６
０℃にて運転してアセチルセルロース約９６チ、酢戚約
４ｓの蒸発残渣を得、これｔ−冷却粉砕機に供給し、シ
ャ’ｙ’；／　）　１５０−０（Ｔｗ＝　１３［Ｊ’Ｏ
Ａ真空度３　Ｑ　Ｑ　ｔｏｒｒで運転したところ、Ｔｊ
ｌｌ　＝１５０”０゜Ｔｂ　：　９　ｉ”０であり、粉
体ないし小ａｉＬ状のアセチルセルローズが安屋して得
られた。このアセチルセルローズ中の残存酢酸は０．５
〜２％で満足すべきものであった。

実施例６ ポリビニールアルコール約２０−をｔＶするシーメチル
ホルムアミドと水（１：　１　）Ｏ＊ｔＬ’ｔ、内径１
６”ｓ長さ酌２５肩のジャケット付、菖蟲管の一端より
約０，５　／　／分の速度で定虚供艙した。鍍粉砕債の
一燗に開口し、＃Ｘ粉枠徐の他端はコンデンサー７ｇＩ
：経て輿望ポンプに遅績した。また冷却粉ｅＷＡｏｉ部
に二重ダンパ一式粉体坂出設備を設けた、蒸発加熱型ジ
ャケットは２１０℃に加熱した。

＋？却粉砕嶺の内部は真正ポンプにより約２Ｑ　Ｔｏｒ
ｒにし、ａｗｅ！ＩＡのジャケットは１６０　’Ｏ（Ｔ
ｗ　＝１６０”Ｏ）Ｋ保持して運転を行った。蒸発加熱
管からの１＠始残渣はポリビニールアルコール約９７−
、シメチルホルアミド約２−１水約１％から成り、また
Ｔｂ＝約６０−０　、Ｔ！Ｅｌ　＝約１９０℃であった
。その−米、小塊状のポリビニールアルコールが得られ
、残存ジメチルホルムアミドは０．５％で、礁めて満足
すぺぎものであった。

以上ｏｆｉり不発明方法によれば、鳳猷中の揮発性成分
な略児全に回収することができ、且つ揮発性成分なチく
とも１０重量饅、通常６真量−以下で富むＪ１１譚発性
成分を粉体または小塊状の＊氷い易ｉ形状で回収するこ
とができる。＊つて、揮発性成分の（９）収が主目的で
あればその回収率の上昇による利点が大であり、一方Ｊ
ｌｌ揮発性成分の回収が主目的でめれば、そｏａ１質の
向上および後処塩の’ａＪ６ｓ等の利点が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の説明凶、 第２図は第１図中の冷却粉砕機ＯＳ面図、第６図はｊｇ
１図中の冷却−砕機の平面図、＃！４凶はｊｇ１図中の
冷却粉砕機の変形例の平面図、 第５図は第１図の鉄源の変形例図である。 １・・・原線タンク、２・・・加熱蒸発器、３・・・冷
ｆ４１粉砕機、１・・・回転軸、８・・・スクリュー羽
根、９・・・ジャケット、１０．１３・・・温度制御機
構、１５・・・逆送り羽根、１９・・・蒸気回収璽。 出願人　　　オリＬントイし１イシ閘東泳象パン鵞老り
代理人　　宮　　１）　広　　費 代理人　　　川　　　口　　　義　　社１第１図 第３図 第４図 手続補正書 特許庁長官　　島　１）春　樹　　　殿１、事件の表示
　昭和５６年　特願第１７８１０４号２、発明の名称　
　揮発性および難揮発性成分含有原液の両成分分離方法
およびその装置 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 ４、　代　理　　人　　　東京都新宿区新宿１丁目１９
１４号　山田ビル８、補正の内容 （１）本願明細書中第１１頁下から第２行目「る。」と
あるを「る。尚好壕しくは、軸７及び羽根８拡熱謀を通
す等公知の手段にょシ温度制御される。」と補正する。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）加熱蒸発器にて難揮発性成分と揮発性成分とを含
   む原液を蒸発させて揮発性成分の含有率６０１量チ以下
   の蒸発残渣とし、この蒸発残渣を、運転圧力下での揮発
   性成分の沸点よりも少なくとも５℃高く且つ骸蒸発残渣
   の軟化点よりも少なくとも５℃低く壁温が維持された冷
   却粉砕機に連続的に供給し、＃冷却粉砕機において＃蒸
   発残渣を冷却固化および粉砕しながら更に揮発性成分を
   蒸発させることを特徴とする、揮発性およびＳ揮発性成
   分含有原液から両成分の分離方法０
2. （２）該冷却粉砕機の壁温を、運転圧力下での該揮発性
   成分の沸点よりも少なくとも２０℃高く、且つ該蒸発残
   渣の軟化点よりも少なくとも２０℃低い温度に維持する
   こと、を特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載の
   方法０
3. （３）該蒸発残渣中の該揮発性成分が５重量−以下であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第（１１項又は第（
   ２）項に記載の方法。
4. （４）　　該冷却粉砕機内を５　Ｑ　Ｑ　ｔｏｒｒ以下
   のチ圧に保持することを特徴とする特許梢求の範囲第（
   １ン〜（３）項のいずれかに記載の方法。
5. （５）該冷却粉砕機内の圧力を、該圧力下における骸揮
   発性成分の沸点が該蒸発残渣の軟化点よシも少なくとも
   １０℃低くなるような圧力に１ｉｌｌｊ整することを特
   徴とする特許請求の範囲第（１）〜（３）項のいずれか
   に記載の方法。
6. （６）＃冷却粉砕機内の圧力を、皺圧力下における該揮
   発性成分の沸点が該蒸発残渣の軟化点よりも少なくとも
   ４０℃低くなるような圧力にＩＸ堅することを特徴とす
   る特許請求の範囲第（５）項に記載の方法。
7. （７）　　加熱蒸発器で発生した蒸気の部分又はほぼ全
   体を蒸発残渣とともに冷却粉砕機に導入することを特徴
   とする特許請求の範囲第＋１）〜（６）項のいずれかに
   記載の力法０
8. （８）加熱蒸発器と、峡蒸発器の出口に連絡する入口を
   有し且つ粉砕機構と温度制御機構とを具備した冷却粉砕
   機とから本質的に成ｐ５該粉砕機構が平行な複数個の回
   転軸の各々に固定され且つ互いにかみ合うスクリュー状
   羽根から成ることを特徴とする、揮発性および緬揮発性
   成分含有原液から両成分を分離する装置。
9. （９）＃スクリュー状羽根が逆送り羽根、央起および／
   又は切欠きを有すること、を特徴とする特許はスクリュ
   一式加熱儀であることを特徴とする特許請求の範囲第（
   ８）又は第（９）項に記載の装置。 αυ　加熱蒸発器と冷却粉砕機との間に揮発性成分蒸気
   回収室を設けることを特徴とする特許請求の範囲第（８
   ）〜第α０項のいずれかに記載の、装置〇