(57)【要約】【課題】固体の化成品を製造する際に、化成品の成分を含む溶液か該化成品の成分を効率良く固液分離することができる固液分離方法及び固液分離装置を提供する。【解決手段】固体の化成品を製造する際に、化成品の成分を含むスラリー液を固液分離して化成品を得る固液分離方法であって、晶析釜からスラリー液を供給してクロスフロー濾過することで該スラリー液に含まれる不純物を削減する第１の濾過工程と、第１の濾過工程によって濾過した後、スラリー液を遠心分離によって濾過する第２の濾過工程とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体の化成品を製造する際に、前記化成品の成分を含むスラリー液を固液分離して前記化成品を得る固液分離方法であって、
晶析釜から前記スラリー液を供給してクロスフロー濾過することで該スラリー液に含まれる不純物を除去する第１の濾過工程と、
前記第１の濾過工程によって濾過した後、前記スラリー液を遠心分離によって濾過する第２の濾過工程とを備える固液分離方法。
【請求項２】
請求項１に記載の固液分離方法であって、
前記第１の濾過工程がセラミックフィルターを使用してクロスフロー濾過を行う固液分離方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の固液分離方法であって、
前記第２の濾過工程が遠心分離機を使用して遠心分離を行う固液分離方法。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載の固液分離方法であって、
前記第１の濾過工程では、前記クロスフロー濾過の濾液の量に応じて、前記晶析釜にフレッシュな溶剤を供給する固液分離方法。
【請求項５】
請求項４に記載の固液分離方法であって、
前記濾液に含まれる前記不純物を検出し、検出結果に基づいて、前記溶剤を供給することを停止する固液分離方法。
【請求項６】
固体の化成品を製造する際に、前記化成品の成分を含むスラリー液を固液分離して前記化成品を得る固液分離装置であって、
前記スラリー液を収容する晶析釜と、
前記晶析釜から供給される前記スラリー液をクロスフロー濾過することで、該スラリー液に含まれる不純物を除去する第１の濾過手段と、
前記第１の濾過手段によって濾過した後、前記スラリー液を遠心分離によって濾過する第２の濾過手段とを備える固液分離装置。
【請求項７】
請求項６に記載の固液分離装置であって、
前記第１の濾過手段がセラミックフィルターを有する固液分離装置。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の固液分離装置であって、
前記第２の濾過手段が遠心分離機を備えている固液分離装置。
【請求項９】
請求項６から８のいずれか１つに記載の固液分離装置であって、
前記第１の濾過手段の濾液の量に応じて、前記晶析釜にフレッシュな溶剤を供給する溶剤供給部を備えている固液分離装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の固液分離装置であって、
前記第１の濾過手段が、前記濾液に含まれる前記不純物を検出する不純物検出部を備え、前記不純物検出部の検出結果に基づいて、前記溶剤供給部から前記溶剤を供給することを停止する固液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬品中間体、写真用素材、印刷用材料、液晶用素材等の分野において固体の化成品を製造する際に、化成品の成分を含む溶液から該化成品の成分を固液分離させて化成品を得る固液分離方法及び固液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、固体の化成品を製造するには、晶析後、遠心分離機を用いて化成品の成分を含有するスラリー液からその化成品を固液分離する方法が多く用いられている。遠心分離を行うと、スラリー液に含有される固体の成分が濾材上に残り、濾過の進行とともに濾過されずに残渣する材料からなるケーキを形成する。
【０００３】
遠心分離機を用いた固液分離方法としては、例えば、下記特許文献に示すものがある。
【特許文献１】特開２００７−１４００７４号公報
【特許文献２】特開２００３−７１３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、遠心分離機によって固液分離を行う場合に、スラリー液に含まれる結晶が微細であると、ケーキの濾過比抵抗が大きく、また、圧縮性も大きいため、チャージ、掛け洗浄、振り切りに非常に時間が掛かり、作業性が悪くなる。さらに、遠心濾過工程が律速になることにより、生産効率が低下し、設備占有率のアップやコストアップ等の問題が発生する。
【０００５】
また、スラリー液から化成品の成分を固液分離する前段階では、通常、スラリー液に不純物が多く含有されている状態となる。しかし、スラリー液に含まれる化成品の成分が微細な結晶であると、ケーキ内に不純物を抱き込み易くなり、純度の高い目的物を得るには再度スラリー液を調製して遠心分離を繰り返す必要がある。このため、微細な結晶を含むスラリー液を遠心分離によって固液分離する方法では、生産効率を向上させることができず、改善が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、固体の化成品を製造する際に、化成品の成分を含む溶液から該化成品の成分を効率良く固液分離することができる固液分離方法及び固液分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記目的は、下記によって達成される。
（１）固体の化成品を製造する際に、前記化成品の成分を含むスラリー液を固液分離して前記化成品を得る固液分離方法であって、
晶析釜から前記スラリー液を供給してクロスフロー濾過することで該スラリー液に含まれる不純物を除去する第１の濾過工程と、
前記第１の濾過工程によって濾過した後、前記スラリー液を遠心分離によって濾過する第２の濾過工程とを備える固液分離方法。
（２）上記（１）に記載の固液分離方法であって、
前記第１の濾過工程がセラミックフィルターを使用してクロスフロー濾過を行う固液分離方法。
（３）上記（１）又は（２）に記載の固液分離方法であって、
前記第２の濾過手段が遠心分離機を使用して遠心分離を行う固液分離方法。
（４）上記（１）から（３）のいずれか１つに記載の固液分離方法であって、
前記第１の濾過工程では、前記クロスフロー濾過の濾液の量に応じて、前記晶析釜にフレッシュな溶剤を供給する固液分離方法。
（５）上記（４）に記載の固液分離方法であって、
前記濾液に含まれる前記不純物を検出し、検出結果に基づいて、前記溶剤を供給することを停止する固液分離方法。
（６）固体の化成品を製造する際に、前記化成品の成分を含むスラリー液を固液分離して前記化成品を得る固液分離装置であって、
前記スラリー液を収容する晶析釜と、
前記晶析釜から供給される前記スラリー液をクロスフロー濾過することで、該スラリー液に含まれる不純物を除去する第１の濾過手段と、
前記第１の濾過手段によって濾過した後、前記スラリー液を遠心分離によって濾過する第２の濾過手段とを備える固液分離装置。
（７）上記（６）に記載の固液分離装置であって、
前記第１の濾過手段がセラミックフィルターを有する固液分離装置。
（８）上記（６）又は（７）に記載の固液分離装置であって、
前記第２の濾過手段が遠心分離機を備えている固液分離装置。
（９）上記（６）から（８）のいずれか１つに記載の固液分離装置であって、
前記第１の濾過手段の濾液の量に応じて、前記晶析釜にフレッシュな溶剤を供給する溶剤供給部を備えている固液分離装置。
（１０）上記（９）に記載の固液分離装置であって、
前記第１の濾過手段が、前記濾液に含まれる前記不純物を検出する不純物検出部を備え、前記不純物検出部の検出結果に基づいて、前記溶剤供給部から前記溶剤を供給することを停止する固液分離装置。
【０００８】
本発明は、固体の化成品を製造する際に、化成品の成分を含むスラリー液をクロスフロー濾過し、その後、遠心分離による濾過を行う。クロスフロー濾過によってスラリー液に含まれる不純物を除去してから遠心分離機による濾過を行うことにより純度の高い化成品を得ることができ、従来遠心分離機のみで固液分離を行う場合に必要だった目的物をリスラリーして再度遠心分離する工程を省略することができる。
特に、微小な結晶を含むスラリー液の固液分離では、遠心分離機で形成されるケーキ内に不純物が抱き込まれやすい傾向があるため、本発明のように遠心分離を行う前にクロスフロー濾過によって不純物を除去することで遠心分離にかかる処理時間を低減する効果を顕著に得ることができる。
【０００９】
本発明の方法は、濾過比抵抗α＝１０１１ｍ／kg以上の結晶に対して有効であり、更には、濾過比抵抗α＝１０１２ｍ／kg以上の結晶に用いることが好ましい。ここで、濾過比抵抗とは各ケーキの特性値であり、単位濾過面積上に堆積したケーキの固体単位質量毎の濾過抵抗をいう（例えば、「化学工学便覧」改訂６版、平成11年発行、化学工学会編、丸善；「化学工学辞典」改訂４版、平成１７年発行、化学工学会編、丸善等）。
また、本発明は圧縮性指数０．５以上の結晶に対しても有効である。圧縮性指数とは濾過圧力に対するケーキの濾過比抵抗の依存性を示す指数であり、ケーキの圧縮性の指標となる（例えば、「化学工学辞典」改訂４版、平成１７年発行、化学工学会編、丸善）。
濾過比抵抗および圧縮性指数は、各々その値が大きいほど濾過が困難となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、固体の化成品を製造する際に、化成品の成分を含む溶液から該化成品の成分を効率良く固液分離することができる固液分離方法及び固液分離装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明にかかる固液分離装置の概略的な構成を示す図である。固液分離装置１０は、晶析釜１と、ポンプ２と、クロスフロー濾過装置３と、廃液処理部４と、不純物検出部５と、溶剤供給部６と、遠心分離装置１１とを備えている。
【００１２】
晶析釜１は、溶質と溶媒とからなるスラリー液を収容し、溶質の一部を結晶として析出させる晶析工程を行う機能を有する。
【００１３】
ポンプ２は、晶析釜１から晶析反応が行われたスラリー液をクロスフロー濾過装置３に送り出す。
【００１４】
図２は、クロスフロー濾過装置の構成を模式的に示す図である。クロスフロー濾過装置３は、晶析釜１から供給されるスラリー液の流れに対して垂直方向に濾液を送出することによって濾過を行う濾過膜を備えている。本実施形態において、クロスフロー濾過装置３は、濾過膜にセラミック膜を用いたセラミックフィルターを有し、該セラミックフィルターを複数束ねてなるフィルタモジュールを備えている。スラリー液のうち、濾過膜を通過した不純物を含む濾液は、廃液処理部４に送出される。一方で、スラリー液に含まれる目的物の成分は濾過膜に留まり、スラリー液によって晶析釜１へ循環するように送出される。こうして、クロスフロー濾過装置３に流れ込むスラリー液に比べて、該クロスフロー濾過装置３から送出されるスラリー液に含まれる目的物の成分が濃縮されることとなる。なお、本実施形態では、クロスフロー濾過装置３が第１の濾過手段として機能する。
【００１５】
廃液処理部４は、クロスフロー濾過装置３から送出されるスラリー液の濾液を収容し、排出する。
【００１６】
不純物検出部５は、クロスフロー濾過装置３から送出されるスラリー液の濾液における不純物の濃度を検出する。不純物検出部５による不純物濃度の検出位置は、クロスフロー濾過装置３と廃液処理部４との間、又は、廃液処理部４とすることができる。不純物検出部５は、検出した不純物の量や濾液中の濃度を図示しない表示部などに表示することができる。不純物検出部５としては、例えば、電気伝導度計等が挙げられる。なお、状況に応じて、作業者が濾液を採取し、別途設置された検出器で不純物の濃度を測定してもよい。
【００１７】
溶剤供給部６は、クロスフロー濾過装置３によって廃液処理部４側へ送出される濾液と略同量のフレッシュな溶剤を晶析釜１に供給する。溶剤供給部６は、フレッシュな溶剤の供給の開始、一時停止及び終了が、コンピュータなどの処理装置によって自動制御されていてもよい。
【００１８】
本実施形態の固液分離装置１０では、濾過工程時に、晶析釜１から送出されたスラリー液がクロスフロー濾過装置３で濾過され、濾過されずに残留したスラリー液が晶析釜１に循環するとともに、溶剤供給部６から晶析釜１にフレッシュな溶剤が補充されるといった、所謂、ダイアフィルトレーションが行われる。
【００１９】
遠心分離機１１は、クロスフロー濾過装置３によって濾過した後、スラリー液を遠心分離によって濾過する第２の濾過手段として機能する。
遠心分離機は、大きく分類して回分式遠心分離機と連続式遠心分離機とに分けられる。回分式遠心分離機は、ケーキの取り出し方によってサイホン型とバスケット型に分けられ、更にバスケット型には横型ピーラー型、縦型底排型、縦型上排型等がある。これらの回分式遠心分離機は種々市販されており、一例を挙げると、例えばサイホン型では横型サイフォン遠心分離機ＨＺ−Ｓｉ型（三菱化工機（株）製）等が挙げられ、バスケット型ではＶＰ型遠心分離機、ＣＴ型遠心分離機、ＣＴ型遠心分離機（共にタナベウィルテック（株）製）、横型ピーラー遠心分離機ＨＺ−ＰｈII型、縦型遠心分離機ＶＺ−Ｔ型（共に三菱化工機（株）製）、ＤＭＮシリーズ遠心分離機、ＪＭＰ  ｔｙｐｅ−ｓシリーズ遠心分離機（共に松本機械販売（株））等が挙げられる。
【００２０】
一方の連続式遠心分離機は、大別して遠心沈降型と遠心濾過型があり、遠心沈降型としてはデカンタや分離板型、遠心濾過型としてはデコーン型や連続押出型あるいは連続排出型等に分類される。これらの連続式遠心分離機も種々のものが市販されており、例えばデカンタではＣＲ型デカンタ、液圧型デカンタ（共にタナベウィルテック（株）製）、横型スーパーデカンタ（巴工業（株）製）、ＫＶＺ−Ｓ型デカンタ（三菱化工機（株）製）等が挙げられ、分離板型では弁排出型遠心分離機（三菱化工機（株）製）等が挙げられる。さらに、デコーン型ではデコーン（タナベウィルテック（株）製）が挙げられ、連続押出型ではＶＰ型連続遠心分離機（タナベウィルテック（株）製）、プッシャーセントリフュージ（三菱化工機（株）製）等が挙げられ、連続排出型ではＶＣ型連続遠心分離機（タナベウィルテック（株）製）等が挙げられる。
本発明においては、状況に応じて回分式遠心分離機と連続式遠心分離機のどちらも用いることができ、特に種類を限定するものではないが、好ましくは回分式遠心分離機である。
【００２１】
次に、本発明にかかる固液分離方法の手順を説明する。なお、以下に図１に示す固液分離装置を用いて説明するが、固液分離方法を実施するための装置は特に限定されない。
【００２２】
図３は、固液分離方法の手順を説明するフローチャートである。
【００２３】
最初に、目的物となる固体の化成品の成分を含むスラリー液を晶析釜１で晶析させた後、晶析釜１とクロスフロー濾過装置３との間の配管に設けられたバルブＶ１を開放し、晶析釜１の底部からスラリー液をポンプ２を介してクロスフロー濾過装置３側へ送出する。このとき、晶析釜１と遠心分離機１１との間の配管に設けられたバルブＶ２は閉止されている。
【００２４】
クロスフロー濾過装置３に流入したスラリー液が濾過され、不純物を含む濾液が廃液処理部４側へ送出される一方、目的物を含むスラリー液の一部が晶析釜１へ戻り、同様に循環する（ステップＳ１）。また、溶剤供給部６からは、クロスフロー濾過装置３から排出される濾液の量と略等しい量のフレッシュな溶剤が晶析釜１に新たに供給される。このように、晶析釜１とクロスフロー濾過装置３との間でスラリー液を循環させることで、スラリー液に含まれる不純物の濃度が低下する。晶析釜１からスラリー液を供給してクロスフロー濾過することで該スラリー液に含まれる不純物を削減する工程を第１の濾過工程とする。
【００２５】
第１の濾過工程において、クロスフロー濾過装置３の濾液に含まれる不純物を不純物検出部５によって検出し、該不純物検出部５の検出結果に応じて、循環するスラリー液に含まれる不純物濃度が規定値以下になったと判別された場合に、溶剤供給部６からの供給を停止し、バルブＶ１を閉止して第１の濾過工程を終了する（ステップＳ３）。循環するスラリー液に含まれる不純物濃度が規定値を超える場合には、同様に第１の濾過工程を継続する。
【００２６】
第１の濾過工程を終了した後、バルブＶ２を開放し、晶析釜１から遠心分離機１１へ連なるスラリー液の流路を確保し（ステップＳ４）、晶析釜１から遠心分離機１１へスラリー液を供給する。
【００２７】
遠心分離機１１においてスラリー液を遠心分離し、濾液を排出する（ステップＳ５）。スラリー液を遠心分離によって濾過する工程を第２の濾過工程とする。
【００２８】
先の第１の濾過工程によってスラリー液の不純物が予め削減されているため、第２の濾過工程の遠心分離にかかる時間を短縮することができる。
【００２９】
そして、第２の濾過工程後、遠心分離機に残渣するケーキを乾燥機で乾燥させることで（ステップＳ６）、目的物である固体の化成品を得る。
【００３０】
本実施形態の固液分離装置及び固液分離方法によれば、固体の化成品を製造する際に、化成品の成分を含むスラリー液をクロスフロー濾過し、その後、遠心分離による濾過を行う。クロスフロー濾過によってスラリー液に含まれる不純物を削減してから遠心分離機１１による濾過を行い、純度の高い化成品を得ることができ、従来のように遠心分離機１１のみで固液分離を行う場合に比べて、目的物をリスラリーして再度遠心分離する工程を省略することができる。
特に、微小な結晶を含むスラリー液の固液分離では、遠心分離機１１で形成されるケーキ内に不純物が抱き込まれやすい傾向があるため、本発明のように遠心分離を行う前にクロスフロー濾過によって不純物の濃度を低減させておくことで遠心分離にかかる処理時間を低減する効果を顕著に得ることができる。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明の実施例を説明する。なお、本発明は、下記の実施例に限定されない。
（実施例１）
実施例１及び比較例１では、化成品Ａ（濾過比抵抗α＝１０１２ｍ／kg、圧縮性指数０．８）を含むスラリー液を用いた。溶媒にメタノールを用い、２５℃の条件で以下の操作を行った。
化成品Ａのスラリー液２０００Ｌ（製品固形分１００ｋｇ）を、セラミックフィルターを有するクロスフロー濾過装置で濾過しながらフレッシュな溶剤を補充してダイアフィルトレーションを行った。スラリー液中の不純物が１００ｐｐｍ以下となったところで、回分式遠心分離機（縦形底排型、タナベウィルテック（株）製）によって遠心濾過を行い目的物の結晶を得た。この工程に要した作業時間は２０時間であった。
【００３２】
（比較例１）
化成品Ａのスラリー液２０００Ｌ（製品固形分１００ｋｇ）を、実施例１と同じ遠心分離機を用いて遠心濾過した。濾過したウェット結晶を晶析釜に戻し、フレッシュな溶剤で懸濁して、遠心濾過機にて再び濾過する工程を繰り返した。その後フレッシュな溶剤をケーキに掛け不純物を完全に除き、上記実施例と同じ純度の結晶を得た。この工程に４０時間かかった。
【００３３】
（実施例２）
実施例２及び比較例２では、化成品Ｂ（濾過比抵抗α＝１０１１ｍ／kg、圧縮性指数１．０）を含むスラリー液を用いた。溶媒に水を用い、２５℃の条件で以下の操作を行った。
化成品スラリー３０００Ｌ（製品固形分４８ｋｇ）をセラミックフィルターを有するクロスフロー濾過装置で濾過しながら、フレッシュな溶剤を補充してダイアフィルトレーションを行った。不純物がスラリー液中で濃度１％となったところで、回分式遠心分離機（縦型上排型、タナベウィルテック（株）製）によって遠心濾過を行い、脱水して目的物の結晶を得た。この工程に要した作業時間は６時間であった。
【００３４】
（比較例２）
化成品スラリー３０００Ｌ（製品固形分４８ｋｇ）を実施例２と同じ遠心分離機を用いて遠心濾過した。濾過したウェット結晶にフレッシュな溶剤を大量に（５０００Ｌ）掛け不純物を完全に除き、上記実施例２と同じ純度の結晶を得た。この工程に要した作業時間は１２時間であった。
【００３５】
実施例及び比較例の結果を下記表に示す。
【００３６】
【表１】
2010042368.tif 000003
【００３７】
実施例１及び２の結果から、クロスフロー濾過によって不純物を除去した後、遠心濾過を行うことにより、比較例１及び２に比べて処理にかかる全体の所要時間を大幅に短縮できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】固液分離装置の概略的な構成を示す図である。
【図２】クロスフロー濾過装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】固液分離方法の手順を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００３９】
１    晶析釜
２    ポンプ
３    クロスフロー濾過装置
４    廃液処理部
６    溶剤供給部
１０    固液分離装置
１１    遠心分離機
【図１】
2010042368.tif 000004
【図２】
2010042368.tif 000005
【図３】
2010042368.tif 000006