(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗晶析性物質を含む過飽和溶液を、晶析容器内で攪拌軸を有する攪拌機を用いて攪拌しながら冷却して晶析性物質を晶析させる方法であって、溶媒を減圧下に蒸発させて、その潜熱により前記過飽和溶液を冷却すると共に、蒸発した溶媒を晶析容器の外部で凝縮させ、これを晶析容器内の気相部へ噴霧することを特徴とする晶析方法。
【請求項２】
溶媒を、粗晶析性物質を含む溶液から、攪拌しながら減圧下に蒸発させ、該蒸発の潜熱により前記溶液を冷却して、晶析性物質を晶析させる装置であって、
ａ）該装置は、晶析容器Ｃ、凝縮器Ｅ、貯留槽Ｔ、送液機Ｐ及び真空源Ｖを有し、
ｂ）晶析容器Ｃは、その高さ方向の上部に蓋体Ｈと、円筒部Ｄと、下部に晶析された混合物の取出口Ｑとを有し、
ｃ）又、晶析容器Ｃは、その中心部に攪拌機Ａと、その上方に駆動装置Ｋと、円筒部Ｄの上部であって且つ攪拌機Ａの付近に噴霧器Ｓとを有し、
ｄ）攪拌機Ａは、攪拌軸Ｆと、攪拌軸Ｆの下部に一体に取り付けられた攪拌翼Ｉとを有し、
ｅ）蓋体Ｈは、攪拌軸Ｆを挿入するための開口Ｏ１  と原料供給口Ｏ２  と排気口Ｏ３  と噴霧器Ｓを挿入するための開口Ｏ４  とを有し、
ｆ）前記の取出口Ｑには、バルブＢが取り付けられ、
ｇ）凝縮器Ｅは、蒸発した溶媒の導入口Ｅ１  と、凝縮された溶媒の導出口Ｅ２  と、排気口Ｅ３  とを有し、
（１）晶析容器Ｃと凝縮器Ｅとは、前記排気口Ｏ３  と蒸発した溶媒の導入口Ｅ１  とを介して、蒸発ラインＬ１  により結ばれ、
（２）凝縮器Ｅと晶析容器Ｃとは、前記導出口Ｅ２  と、該導出口Ｅ２  及び貯留槽Ｔの入口を結ぶ凝縮液のラインＬ３  と、貯留槽Ｔと、該貯留槽Ｔの出口及び送液機Ｐの入口を結ぶ送液ラインＬ４  と、送液機Ｐと、該送液機Ｐの出口及び噴霧器Ｓを結ぶ還流ラインＬと、噴霧器Ｓとを介して、結ばれ、
（３）又、凝縮器Ｅと真空源Ｖとは、前記の排気口Ｅ３  と真空ラインＬ２  とを介して、結ばれてなる
ことを特徴とする晶析装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は晶析方法及びそれに適した装置に関し、詳しくは、溶媒の蒸発潜熱により、粗晶析性物質含有溶液を冷却して晶析させる方法、及び、該方法に適した装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
減圧下に攪拌しながら、粗晶析性物質を含有する溶液から溶媒を蒸発させて、晶析性物質を晶析させる方法は公知である。例えば、特開昭５８−１０４６０３号公報には、加熱により、溶媒を蒸発させて濃縮するタイプの晶析器を用いて、晶析性物質を含有する溶液を濃縮し、晶析性物質の晶析を行う方法であって、攪拌機としてドラフトチューブを用い、液を上下方向に攪拌する晶析器の上部の気相部内壁面を冷却して、蒸発した溶媒の一部を前記内壁面に凝縮流下させ、濡面を形成せしめる晶析方法が記載されている。この方法は、蒸発した溶媒の大部分を晶析容器の外へ留去するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、容器の中心部に攪拌軸を有する攪拌機を設けた晶析容器では、容器の気相部の内壁面よりも、気相部の攪拌軸に晶析性物質のスケールが生成しやすく、このスケールが晶析操作中に剥離、落下して、晶析後に得られる固液混合物中に混入し、晶析性物質の純度を低下させたり、晶析容器の下部に設けられた取出口を閉塞し、操作性を悪化させるという問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記問題点を解決すべく鋭意研究した結果、粗晶析性物質含有過飽和溶液を冷却して、晶析性物質を晶析させるに際し、前記の冷却は溶媒が蒸発する際の潜熱を利用し、蒸発した溶媒は晶析容器の外部で凝縮させ、凝縮した溶媒を晶析容器の気相部へ噴霧する方法により、スケールの生成を防止できることを見出し、さらに、この方法に適した装置を見出して、本発明を完成した。
即ち、本発明は、（ｉ）  粗晶析性物質を含む過飽和溶液を、晶析容器内で攪拌軸を有する攪拌機を用いて攪拌しながら冷却して晶析性物質を晶析させる方法であって、溶媒を減圧下に蒸発させて、その潜熱により前記過飽和溶液を冷却すると共に、蒸発した溶媒を晶析容器の外部で凝縮させ、これを晶析容器内の気相部へ噴霧することを特徴とする晶析方法と、（ｉｉ）溶媒を、粗晶析性物質を含む溶液から、攪拌しながら減圧下に蒸発させ、該蒸発の潜熱により前記溶液を冷却して、晶析性物質を晶析させる装置であって、
ａ）該装置は、晶析容器Ｃ、凝縮器Ｅ、貯留槽Ｔ、送液機Ｐ及び真空源Ｖを有し、
ｂ）晶析容器Ｃは、その高さ方向の上部に蓋体Ｈと、円筒部Ｄと、下部に晶析された混合物の取出口Ｑとを有し、
ｃ）又、晶析容器Ｃは、その中心部に攪拌機Ａと、その上方に駆動装置Ｋと、円筒部Ｄの上部であって且つ攪拌機Ａの付近に噴霧器Ｓとを有し、
ｄ）攪拌機Ａは、攪拌軸Ｆと、攪拌軸Ｆの下部に一体に取り付けられた攪拌翼Ｉとを有し、
ｅ）蓋体Ｈは、攪拌軸Ｆを挿入するための開口Ｏ１  と原料供給口Ｏ２  と排気口Ｏ３  と噴霧器Ｓを挿入するための開口Ｏ４  とを有し、
ｆ）前記の取出口Ｑには、バルブＢが取り付けられ、
ｇ）凝縮器Ｅは、蒸発した溶媒の導入口Ｅ１  と、凝縮された溶媒の導出口Ｅ２  と、排気口Ｅ３  とを有し、
（１）晶析容器Ｃと凝縮器Ｅとは、前記排気口Ｏ３  と蒸発した溶媒の導入口Ｅ１  とを介して、蒸発ラインＬ１  により結ばれ、
（２）凝縮器Ｅと晶析容器Ｃとは、前記導出口Ｅ２  と、該導出口Ｅ２  及び貯留槽Ｔの入口を結ぶ凝縮液のラインＬ３  と、貯留槽Ｔと、該貯留槽Ｔの出口及び送液機Ｐの入口を結ぶ送液ラインＬ４  と、送液機Ｐと、該送液機Ｐの出口及び噴霧器Ｓを結ぶ還流ラインＬと、噴霧器Ｓとを介して、結ばれ、
（３）又、凝縮器Ｅと真空源Ｖとは、前記の排気口Ｅ３  と真空ラインＬ２  とを介して、結ばれてなることを特徴とする晶析装置とを提供するものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の晶析装置において、攪拌機Ａの攪拌軸Ｆは、蓋体Ｈの挿入用開口Ｏ１  を通って晶析容器Ｃの外部上方に延出されており、晶析容器Ｃの上方、例えば、攪拌軸Ｆの上部先端の近傍に設置された駆動装置Ｋにより回転駆動される。この攪拌軸Ｆの下部には、攪拌翼Ｉが一体に取り付けられている。
攪拌翼Ｉとしては、アンカー翼、パドル翼付きアンカー翼、平型パドル翼、傾斜型パドル翼、高粘度用パドル翼及びインペラー翼等が例示される。
凝縮器Ｅとしては、例えば、熱交換器等が挙げられる。
又、好ましい送液機Ｐとしては、例えば、渦巻きポンプ等の圧変動の無いポンプが挙げられる。
【０００６】
本発明の晶析方法はバッチ形式で行われ、好ましい晶析性物質としては、香料、医薬及び農薬等の工業製品、又はその中間体として有用な有機化合物が挙げられる。又、好ましい溶媒としては、アルコール系、エーテル系及び炭化水素系等の有機溶媒が挙げられる。
本発明の晶析方法における溶媒の蒸発は、好ましくは晶析容器Ｃ内の減圧度を複数回にわたって減少させることにより、より好ましくは晶析容器Ｃ内を徐々に減圧させることにより、行われる。
【０００７】
本発明の晶析方法において、蒸発した溶媒は、前記装置の晶析容器Ｃの外に設けられた凝縮器Ｅで凝縮される。この凝縮した溶媒は、例えばタンク等の貯留槽Ｔに一旦貯留され、次いで、ポンプ等の送液機Ｐを用いて、晶析容器Ｃ内に戻される。
このように、本発明の装置を用いると、晶析容器Ｃ内の溶媒量を略一定にすることができる。
そして、晶析容器Ｃ内の溶媒量を略一定にすることにより、蒸発晶析において、例えば、粗晶析性物質中に含まれる不純物の濃縮に伴う、晶析性物質の純度の低下を防止することができる。又、後述する本発明の方法の前工程において、例えば、冷却により、結晶核を容易に生成させることができる。
【０００８】
以下、本発明の装置について、図面を参照して、さらに詳細に説明する。
図１の装置の晶析容器Ｃの高さ方向の中央部分は円筒部Ｄとなっており、該円筒部Ｄの上部は蓋体Ｈとなっている。又、円筒部Ｄの下側は下方程すぼまる円弧状になっている。該円弧状の最下端部には晶析後の固液混合物の取出口Ｑが小径円筒状に設けられ、該取出口ＱにはバルブＢが取り付けられている。
さらに、上記円筒部Ｄの外側には、ジヤケットＪが設けられており、必要に応じて、冷媒や熱媒を循環させることができる。
蓋体Ｈには、晶析容器Ｃの気相部Ｇを、真空ポンプ等の真空源Ｖに連通させるための排気口Ｏ３  が設けられており、該排気口Ｏ３  と真空源Ｖの間には、蒸発した溶媒を凝縮させるための熱交換器等の凝縮器Ｅが設置されている。
又、前記蓋体Ｈには、前記排気口Ｏ３  の他に、インペラー型の攪拌翼Ｉを取り付けた攪拌軸Ｆを挿入するための開口Ｏ１  、原料供給口Ｏ２  やシャワー等の噴霧器Ｓを挿入するための開口Ｏ４  等が設けられている。そして、蒸発した溶媒は、排気口Ｏ３  から蒸発ラインＬ１  を通じて、凝縮器Ｅの蒸発した溶媒の導入口Ｅ１  に導入され、次いで、凝縮器Ｅで凝縮される。凝縮された溶媒は、凝縮器Ｅの凝縮された溶媒の導出口Ｅ２  から出て、凝縮液のラインＬ３  及びタンク等の貯留槽Ｔの図示されていない入口側バルブを通じて、一旦、貯留槽Ｔに受けられる。その後、貯留槽Ｔの図示されていない出口側バルブから出た溶媒は、送液ラインＬ４  を経由してポンプ等の送液機Ｐに到る。次いで、送液機Ｐにより、還流ラインＬを通じて晶析容器Ｃ内の噴霧器Ｓに送液される。送液された溶媒は、噴霧器Ｓにより、円筒部Ｄの気相部Ｇ全域へ噴霧される。
【０００９】
このような構成とすることにより、後述する本発明の蒸発晶析の前工程と本発明の蒸発晶析とを、同一装置により連続して行うことが、可能となる。
【００１０】
本発明の蒸発晶析を行う前に、飽和溶液又は飽和溶液よりも若干過飽和状態にある溶液の調製が行われる。好ましくは、さらに、これらの溶液の調製後に種晶を添加するか、上記の調製した溶液を冷却又は濃縮して結晶核を生成させて、種晶又は結晶核が存在する過飽和溶液（スラリー）を得る工程が行われる。
これらの前工程について、以下、詳細に説明する。
先ず、晶析容器Ｃの蓋体Ｈに設けられた原料供給口Ｏ２  から、粗晶析性物質及び晶析溶媒を供給し、次いで攪拌する。得られた溶液から、下記（ｉ）  のようにして、飽和溶液又は飽和溶液よりも若干過飽和状態にある、晶析性物質の溶液を調製する。又、過飽和溶液中に種晶又は結晶核が存在するスラリーは、下記（ｉｉ）のようにして得られる。
（ｉ）  上記の飽和溶液又は飽和溶液よりも若干過飽和状態にある溶液の調製は、晶析性物質及び晶析溶媒を攪拌して得た溶液を冷却するか、又は、濃縮することにより、行われる。
冷却する場合、常圧下に、ジャケットＪ内に冷媒を通過させる方法か、又は、減圧下に溶媒を蒸発させ、冷却は溶媒が蒸発する際の潜熱を利用して行い、蒸発した溶媒を容器の外部で凝縮させた後に、容器内へ還流する方法により、行われる。
又、濃縮する場合は、減圧下に溶媒を蒸発させる方法により、行われる。
（ｉｉ）▲１▼上記スラリーを得る場合、晶析容器Ｃ内の溶液温度が、例えば、晶析性物質の濃度が飽和溶液よりも若干過飽和側の状態に相当する温度（以下、ｔ２  ℃という。又、ｔ２  ℃のときの圧力を、以下ｐ２ｔｏｒｒ  という）になったら、晶析性物質の種晶を添加する。種晶は粉体でもよく、少量の溶媒に懸濁させたスラリーでもよい。種晶の添加量は、晶析後に得られる結晶の所望の大きさに応じて適宜調節される。
▲２▼上記の飽和溶液又は若干過飽和状態にある溶液に種晶を添加する代わりに、これらの溶液から結晶核を生成させてもよい。結晶核の生成は、例えば若干過飽和状態にある溶液を常圧下にさらに冷却するか、或いは、減圧下に溶媒を蒸発させ、冷却は溶媒が蒸発する際の潜熱を利用して行い、蒸発した溶媒を容器の外部で蒸発させた後に、容器内へ還流することにより、行われる。
【００１１】
次に、本発明の晶析方法について、詳細に説明する。
【００１２】
本発明の蒸発晶析は、好ましくは、種晶の添加後或いは結晶核の生成後に得られたスラリーを用いて、行われる。
この場合の蒸発晶析は、種晶を添加して得た上記（ｉｉ）▲１▼のスラリー、或いは、結晶核を生成させて得た上記（ｉｉ）▲２▼のスラリーから、減圧下にスラリー中の溶媒を蒸発させ、そのときの潜熱を利用して、所定の温度（以下、ｔ１  ℃という。又、ｔ１  ℃のときの圧力を、以下ｐ１ｔｏｒｒ  という）まで、液温を徐々に低下させることにより、行われる。
蒸発した溶媒は、蓋体Ｈの排気口Ｏ３  及び蒸発ラインＬ１  を通じて凝縮器Ｅに至り、ここで凝縮される。凝縮した溶媒は貯留槽Ｔに受けられる。貯留槽Ｔ内に貯留された溶媒は、送液ラインＬ４  を通じて、送液機Ｐに到る。次いで、この溶媒は、送液機Ｐにより、還流ラインＬから、間欠的又は連続的に、晶析容器Ｃ内の噴霧機Ｓに送られる。噴霧機Ｓは、図例では、回転式洗浄ノズルから成るシャワーで構成されている。
このシャワーは、蓋体Ｈの挿入口Ｏ４  に挿入された還流ラインＬと連通しており、円筒部Ｄの上部であって、且つ攪拌軸Ｆの付近に設けられている。
スケーリングをより効果的に防止するには、噴霧器Ｓからの噴霧液が、円筒部Ｄの気相部Ｇ全域、殊に主として攪拌軸Ｆの周辺に噴霧されるように、シャワー等の噴霧器Ｓのタイプや送液機Ｐの流量等を調節するとよい。
所定の温度ｔ１  ℃及び圧力ｐ１ｔｏｒｒ  になるまで、液温及び圧力を低下させた後、しばらく同じ条件で攪拌を続ける。蒸発晶析の一連の操作の間、凝縮器Ｅで凝縮した溶媒は、凝縮液のラインＬ３  、貯留槽Ｔ、送液ラインＬ４  、送液機Ｐ及び還流ラインＬを通じて、円筒部Ｄの気相部Ｇ全域へ、噴霧器Ｓから噴霧される。次いで、常圧に戻した後、バルブＢを開けて、上記取出口Ｑから、蒸発晶析後の固液混合物を回収する。
【００１３】
【実施例】
次に、本発明を実施例を挙げて説明するが、本発明はこの実施例によって何ら限定されるものではない。例中、％は重量％であることを示す。
【００１４】
実施例１
図１の装置（容量１ｍ３  ）を用いて、クマリンを約５０％含む、粗クマリンの過飽和メタノール溶液を蒸発晶析し、晶析終了後、容器Ｃ下部の小径円筒状の取出口Ｑから晶析後の固液混合物を取出した。クマリンの種晶を添加したときの液温ｔ２  は約３５℃、上記ｔ１  は約１５℃であった。又、ｐ２  は約１７０ｔｏｒｒ  、ｐ１  は約７０ｔｏｒｒであった。凝縮したメタノールは、図１に示すように、晶析容器Ｃの下方向に１８０  °の角度の範囲に噴霧され、噴霧液の到達距離は最大約１．５ｍになるように調節した。
蒸発晶析の間、気相部Ｇの容器内壁面や攪拌軸Ｆに、スケーリングは認められなかった。
なお、粗クマリンの過飽和溶液は、原料供給口Ｏ２  から供給した粗クマリン及びメタノールの混合物を加熱、溶解してメタノール溶液を得、次いで、該メタノール溶液を、減圧下にメタノールを蒸発させて濃縮することにより、得た。
【００１５】
比較例１
図２に示すように、滴下管Ｍを用いて、凝縮器Ｅで凝縮したメタノールを、液相部Ｎへ間欠的に還流する以外は、実施例１と同様にして蒸発晶析した。
図３に示すように、気相部Ｇの、特に攪拌軸Ｆにおいて、結晶のスケーリングが目立った。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、晶析容器の気相部の攪拌機や円筒部内壁への結晶のスケーリングを、容易に防止することができる。
又、本発明の装置によれば、蒸発晶析において、晶析容器の外部で凝縮された溶媒を晶析容器に還流する際、該還流溶媒を、晶析容器円筒部の気相部全域へ容易に噴霧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の略縦断面図
【図２】比較例１の装置の略縦断面図
【図３】図２の装置の気相部拡大図
【符号の説明】
Ａ─攪拌機、Ｂ─バルブ、Ｃ─晶析容器、Ｄ─円筒部、Ｅ─凝縮器、Ｆ─攪拌軸、Ｇ─気相部、Ｈ─蓋体、Ｉ─攪拌翼、Ｊ─ジャケット、Ｋ─駆動装置、Ｌ─還流ライン、Ｌ１  ─蒸発ライン、Ｌ２  ─真空ライン、Ｌ３  ─凝縮液のライン、Ｌ４  ─送液ライン、Ｍ─滴下管、Ｎ─液相部、Ｏ１  ─開口、Ｏ２  ─原料供給口、Ｏ３  ─排気口、Ｏ４  ─挿入口、Ｐ─送液機、Ｑ─取出口、Ｓ─噴霧器、Ｔ─貯留槽、Ｖ─真空源
【図１】
0003598692.tif 000002
【図２】
0003598692.tif 000003
【図３】
0003598692.tif 000004