(57)【要約】本発明は、イソソルビドなどのジアンヒドロ糖アルコールと、水蒸気とを含む蒸気流からジアンヒドロ糖アルコールを回収および精製するための方法に関する。
2005529118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ジアンヒドロ糖アルコールと水とを含む蒸気流からジアンヒドロ糖アルコールを回収および精製する方法であって、
ａ）ジアンヒドロ糖アルコールと水とを含む蒸気流を、減圧および前記ジアンヒドロ糖アルコールの融点よりも低い温度に維持された凝縮−結晶化容器に導入する工程と、
ｂ）前記蒸気流を部分的に凝縮させて、前記ジアンヒドロ糖アルコールの大部分を、過飽和状態の母液中に高純度ジアンヒドロ糖アルコール結晶のスラリーとして沈殿させる工程と、
ｃ）凝縮していない蒸気を前記凝縮−結晶化容器から取り出す工程と、
ｄ）高純度ジアンヒドロ糖アルコール結晶の前記スラリーを前記凝縮−結晶化容器から抜き取る工程と、
ｅ）前記ジアンヒドロ糖アルコール結晶を前記母液から分離する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記蒸気流を導入する工程、前記凝縮していない水蒸気を取り出す工程、および前記スラリーを抜き取る工程が、実質的に連続的に実施され、前記ジアンヒドロ糖アルコールの回収および精製が連続的に実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記容器中で実質的に安定した量が維持されるように、前記蒸気流を導入する速度、前記凝縮していない蒸気を取り出す速度、および前記スラリーを抜き取る速度が調整されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ジアンヒドロ糖アルコールがイソソルビドであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記凝縮が２０〜５０℃の温度で実施されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記母液が前記凝縮−結晶化容器に再循環されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記母液からジアンヒドロ糖アルコールを結晶化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
凝縮が、前記ジアンヒドロ糖アルコールの融点よりも低く制御された温度で実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記凝縮容器が、５〜３０ｍｍＨｇの制御された減圧に維持されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ジアンヒドロ糖アルコールと水とを含む連続した蒸気流からジアンヒドロ糖アルコールを回収および精製する方法であって、制御された温度および圧力下で前記蒸気流を部分的に凝縮させる工程を含み、前記ジアンヒドロ糖アルコールの大部分が過飽和溶液として凝縮して、高純度結晶を形成することを特徴とする方法。
【請求項１１】
前記部分凝縮が連続的に実施されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ジアンヒドロ糖アルコールがイソソルビドであることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記凝縮が２０〜５０℃の温度で実施される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
凝縮が、前記ジアンヒドロ糖アルコールの融点よりも低く制御された温度で実施されることを特徴とすることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記凝縮容器が、５〜３０ｍｍＨｇの制御された減圧に維持されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
ジアンヒドロ糖アルコールと水とを含む蒸気流からジアンヒドロ糖アルコールを回収および精製する方法であって、
前記蒸気流を、前記ジアンヒドロ糖アルコールが部分的にのみ可溶性となる１種類以上の高沸点極性溶媒を含む液体流と接触させる工程と、
制御された圧力および温度下で前記ジアンヒドロ糖アルコールの大部分を凝縮させる工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
ジアンヒドロ糖アルコールの過飽和溶液が生成されるように、前記高沸点極性溶媒の量が制御されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記高沸点極性溶媒の沸点が１７０℃〜２７０℃の範囲であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記凝縮が、５〜５０ｍｍＨｇの範囲の圧力および５℃〜５０℃の範囲の制御された温度で実施されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
凝縮が、前記ジアンヒドロ糖アルコールの融点よりも低い温度で実施されることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記ジアンヒドロ糖アルコールがイソソルビドであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記高沸点極性溶媒が１種類以上の線状ジオールを含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記過飽和溶液が結晶を形成し、前記結晶が前記溶液から分離され、前記母液が再循環されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
ジアンヒドロ糖アルコールと水とを含む蒸気流からジアンヒドロ糖アルコールを回収および精製する連続方法であって、
ａ）水およびジアンヒドロ糖アルコールの前記蒸気流を、好ましい温度および圧力に維持された凝縮容器に連続的に供給する工程と、
ｂ）前記蒸気流を連続的に凝縮させて、前記ジアンヒドロ糖アルコールの大部分を過飽和溶液として凝縮させる工程と、
ｃ）前記ジアンヒドロ糖アルコールの一部をジアンヒドロ糖アルコール結晶として沈殿させて、過飽和溶液中にジアンヒドロ糖アルコール結晶のスラリーを生成させる工程と、
ｄ）ジアンヒドロ糖アルコール結晶の前記スラリーを前記容器から連続的に抜き取る工程と、
ｅ）所望の圧力に維持するために、凝縮していない蒸気を前記凝縮容器から連続的に抜き取る工程と、
ｆ）あらゆる非凝縮物を抜き取るための減圧源に接続された第２の凝縮器中で前記凝縮していない蒸気を連続的に凝縮させる工程と、
ｇ）前記ジアンヒドロ糖アルコール結晶を前記スラリーから連続的に分離する工程と、
ｈ）前記母液を前記凝縮容器に戻して再循環させる工程と
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イソソルビドなどのジアンヒドロ糖アルコールと、水蒸気とを含むから蒸気流からジアンヒドロ糖アルコールを回収および精製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アンヒドロ糖アルコール、特に、マンニトール、イジトール、およびソルビトールの誘導体は、治療への使用、および食品への使用が知られている。これらの中の少なくとも１種類のイソソルビドの１，４：３，６−ジアンヒドロソルビトールは、ポリマーおよびコポリマー、特にポリエステルポリマーおよびコポリマーの製造の際のモノマーとして有用である。
【０００３】
アンヒドロ糖アルコールは、種々の脱水触媒、典型的には強酸触媒の作用によって、対応する糖アルコール（またはモノアンヒドロ糖アルコール）を脱水することによって生成される。
【０００４】
酸脱水によってジアンヒドロ糖アルコールを調製するためのバッチ方法は当技術分野で公知である。たとえば、ジアンヒドロ糖アルコールイソソルビドを生成するためのバッチ方法が、ソルビトールからソルビタン（１，４−モノアンヒドロソルビトール）への分子内脱水と、酸触媒による脱水環化によるソルビタンからイソソルビド（１，４：３，６−ジアンヒドロソルビトール）へのさらなる反応とを含む２段階方法として記載されている。（非特許文献１）。その他のモノアンヒドロ副生成物の２，５−アンヒドロ−Ｌ−イジトールおよび２，５−アンヒドロ−Ｄ−マンニトールは、ある反応条件下で生成されることも知られている（非特許文献２）。
【０００５】
容器などの用途で大量のポリマーおよびコポリマー中のモノマーとして使用されるイソソルビドの場合、好ましくは連続方法で大量に製造される必要がある。
【０００６】
（特許文献１）には、生成物を溶解しそれを反応容器から取り出すために有機溶媒が使用される、アンヒドロ糖アルコールを製造するための連続方法が記載されている。
【０００７】
米国特許公報（特許文献２）には、糖アルコールを脱水するための連続方法が記載されている。未精製反応生成物の精製は、蒸留、再結晶、溶融結晶化、またはそれらの組み合わせによって実施することができる。
【０００８】
ソルビトールを使用して実施される先行技術の方法の未精製反応生成物は、約７０〜８０重量％のイソソルビドおよび２０〜３０％の副生成物を含む。イソソルビドの数種類の分離および精製方法が先行技術で開示されており、たとえば、蒸留、結晶化、クロマトグラフィー分離、およびイオン交換が挙げられる。米国特許公報（特許文献３）には、ポリエステルおよびポリウレタンポリマー中のポリオール成分としての用途に必要な高純度を実現するために、水溶液からの結晶化を使用する方法が開示されている。
【０００９】
同日に出願された係属中の米国特許公報（特許文献４）には、水蒸気流中の蒸気としてジアンヒドロ糖アルコールが得られる複合反応−分離方法が開示されている。このような蒸気流から凝縮されたイソソルビドは、ポリエステルなどのポリマー中に使用するために必要な高純度、すなわち少なくとも９９．８％の純度を得るためにはさらなる精製が必要である。
【００１０】
【特許文献１】国際公開第００／１４０８１号パンフレット
【特許文献２】米国特許第６，４０７，２６６号明細書
【特許文献３】米国特許第４，５６４，６９２号明細書
【特許文献４】米国仮出願第６０／３７３，１０６号明細書
【非特許文献１】Ｒ．ベック（Ｂｅｃｋ）、Ｐｈａｒｍ．Ｍｆｇ  Ｉｎｃ．（１９９６）、９７−１００
【非特許文献２】Ｋ．ボック（Ｂｏｃｋ）ら、Ａｃｔａ．Ｃｈｅｍ．Ｓｃａｎｄ．  Ｂ  ３５、４４１−４４９（１９８１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、凝縮により生成物を回収しながら結晶化による精製が行われ、独立した結晶化工程は省かれる、水性蒸気流からジアンヒドロ糖アルコールを回収および精製する新規で効果的な手段を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の目的によると、制御された温度および減圧で蒸気流を部分的に凝縮させることを含む、ジアンヒドロ糖アルコールと水との蒸気流からジアンヒドロ糖アルコールを回収および精製する方法が提供され、それによって大部分のジアンヒドロ糖アルコールが過飽和溶液として凝縮して高純度結晶を形成し、その後、結晶は分離され、母液は再循環される。
【００１３】
本発明の一実施態様では、本発明の方法は、
ａ）ジアンヒドロ糖アルコールと水とを含む蒸気流を、減圧および前記ジアンヒドロ糖アルコールの融点よりも低い温度に維持された凝縮／結晶化容器に導入する工程と、
ｂ）前記蒸気流を部分的に凝縮させて、前記ジアンヒドロ糖アルコールの大部分を、過飽和状態の母液中に高純度ジアンヒドロ糖アルコール結晶のスラリーとして沈殿させる工程と、
ｃ）凝縮していない蒸気を前記凝縮容器から取り出す工程と、
ｄ）高純度ジアンヒドロ糖アルコール結晶の前記スラリーを前記凝縮−結晶化容器から抜き取る工程と、
ｅ）前記ジアンヒドロ糖アルコール結晶を前記スラリーから分離する工程と
を含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の開示は、高純度ジアンヒドロ糖アルコール、最も好ましくはイソソルビドを蒸気流から回収するための新規で、効果的で、経済的な方法を説明する。
【００１５】
一般に本発明の方法は、ポリエステル製造などの重合工程で使用するために必要となりうる、高純度ジアンヒドロ糖アルコールの製造を目的としている。本願と同一の譲受人に譲渡された米国特許公報（特許文献４）に記載されるように、本発明の方法における供給材料の流れは、一般に、純度９８〜９９％のジアンヒドロ糖アルコールと、反応および蒸発により発生した水蒸気との蒸気流である。このような流れは、２０〜３０重量％のジアンヒドロ糖アルコール生成物を含むことができ、残部は水蒸気である。先行技術による生成物の回収およびさらなる精製では、蒸気流を凝縮させて生成物を２０〜３０％溶液として回収し、この溶液を濃縮し、これについて１つ以上の精製工程を行うことが一般に必要である。米国特許公報（特許文献３）に開示されるように、メタノールまたは水溶液などからの結晶化によるアンヒドロ糖アルコールの精製が知られている。しかし、このためにはジアンヒドロ糖アルコールが９０重量％を超えるまで溶液を濃縮し、濃縮した溶液にシード添加を行い、次にこれを冷却する必要がある。
【００１６】
制御された温度および減圧下で蒸気流を部分的に凝縮させることによって、ジアンヒドロ糖アルコールを蒸気流から回収し、同時に精製することができることを発見した。これらの条件下で、ほとんどすべてのジアンヒドロ糖アルコールが凝縮するが、大部分の水は蒸気状態のまま残留する。さらに、この凝縮物は、先行技術の方法よりも高純度のジアンヒドロ糖アルコール結晶が形成される過飽和溶液であり、溶液中には、反応マスから揮発したより極性の高い不純物、たとえばモノアンヒドロ糖アルコール（イソソルビドの場合はソルビタン）および発色性化学種が残存する。したがって、本発明は、すべての水の凝縮およびその後の気化が不要となり、独立した結晶化工程が省かれる改良された方法を提供する。
【００１７】
イソソルビドの場合について、この方法の基本原理を図１に示しており、上の曲線は、ｘ軸が水中のイソソルビドの溶解度（重量％イソソルビドとして）対ｙ軸の温度を表している。下の曲線は、約１４ｍｍＨｇの圧力で凝縮が実施される場合の凝縮物の組成（重量％イソソルビドとして）を表している。これらの曲線は、イソソルビドは、水に対する溶解性が高く、温度がイソソルビドの融点の約６２℃に近づくと溶解度が１００％に近づく（すなわち完全に可溶性となる）ことを示している。凝縮物は、イソソルビドの非常に濃縮された溶液であり、ごく少量の水を含有する。したがって、これらの条件下で凝縮を実施すると、たとえば、２０〜３０重量％イソソルビドの水性蒸気流から大部分のイソソルビドが回収され、大部分の水は蒸気相中に残る。イソソルビドの蒸気圧は、約４５℃の凝縮温度においてわずか約０．００１ｍｍＨｇ程度と非常に低いため、蒸気中に残るイソソルビドの量は無視できるほど少量である。
【００１８】
さらに、図１は、約３０℃〜５６℃の間の温度で、凝縮物は過飽和状態となる、すなわち、イソソルビド濃度がその溶解度を超えることを示している。続いてイソソルビドを結晶として沈殿させることができる。適切に凝縮温度を選択することによって、過飽和度を制御することができ、それによって核生成および結晶成長の速度、結晶と母液の比率、ならびに個々の用途で望まれる生成物の純度のバランスを最適化することができる。このような適切なバランスは、過飽和凝縮物が得られる温度範囲内で実験的に決定することができる。一般に、範囲の上限の温度が、冷却が容易、より低い溶液粘度、および結晶化速度の点から好ましい。過飽和度がより高くなると、核生成および結晶成長の速度は速くなるが、結晶成長が速すぎる場合には結晶純度に悪影響が生じることがある。図１の１４ｍｍ圧力条件下では、好ましい温度範囲は約３３℃〜約４８℃であり、最も好ましくは３７℃〜４５℃である。他のジアンヒドロ糖アルコールに最適の温度は、同様の実験手順によって容易に決定することができる。
【００１９】
最適な凝縮温度範囲は、凝縮圧力を変化させることによって変動させることができる。より低い圧力では、より広い温度範囲およびより高い過飽和度が得られるが、凝縮／結晶化容器から放出される水蒸気を凝縮させるために冷却が必要となることがある。たとえば、約９ｍｍＨｇにおいて、温度範囲は２０〜５５℃、好ましくは２５〜５０℃の間となりうる。より高い圧力が、後の水の凝縮にとっては好都合であるが、生成物の回収および結晶化のための温度範囲はより狭くなる。より高い圧力下では、部分凝縮中により多くの水が凝縮し、溶液の過飽和度はより低くなる。一般に、回収および結晶化のための部分凝縮圧力は約５〜３０ｍｍＨｇであり、好ましくは１０〜２０ｍｍＨｇであり、最も好ましくは１２〜１８ｍｍＨｇである。他のアンヒドロ糖アルコールの場合の適切な条件を決定するためにも同様の方法を使用することができる。
【００２０】
本発明の方法は、バッチ方式または連続方式で実施することができる。連続的に実施されることが好ましく、その方法は、
ａ）水およびジアンヒドロ糖アルコールの蒸気流を、好ましい温度および圧力に維持された凝縮容器に連続的に供給する工程と、
ｂ）前記流れの一部を連続的に凝縮させて、前記ジアンヒドロ糖アルコールの大部分を過飽和溶液として凝縮させる工程と、
ｃ）前記ジアンヒドロ糖アルコールの一部をジアンヒドロ糖アルコール結晶として沈殿させて、過飽和溶液中にジアンヒドロ糖アルコール結晶のスラリーを生成させる工程と、
ｄ）ジアンヒドロ糖アルコール結晶の前記スラリーを前記容器から連続的に抜き取る工程と、
ｅ）所望の圧力に維持するために、凝縮していない蒸気を前記凝縮容器から連続的に抜き取る工程と、
ｆ）あらゆる非凝縮物を抜き取るための減圧源に接続された第２の凝縮器中で前記凝縮していない蒸気を連続的に凝縮させる工程と、
ｇ）前記ジアンヒドロ糖アルコール結晶を前記スラリーから連続的に分離する工程と、
ｈ）前記母液を前記凝縮容器に戻して再循環させる工程と
を含む。
【００２１】
結晶は、濾過および遠心分離などの当技術分野で公知の手段によって溶液から分離することができる。最良の純度を得るため、生成物のケーキは、洗浄して母液を置換することが好ましい。アンヒドロ糖アルコールは非常に水溶性が高いため、非常に冷たい脱塩水が洗浄に使用されると好ましく、またはより好ましくは精製したジアンヒドロ糖アルコール溶液が洗浄に使用される。
【００２２】
母液の一部は、凝縮容器に戻して再循環させる前に、発色性部分などの不純物を系から除去し、スラリー中のそれらの量を少なく維持するためにパージしてもよい。パージの量は個々の用途に望まれる結晶の純度に依存する。パージ量が多いと、スラリー中の不純物量がより少なくなり、より高純度の結晶が得られる。パージされた母液は、不純物を除去するために処理して、凝縮容器に再循環したり、または純度があまり重要ではない用途に使用したりすることができる。結果として得られる多少低い純度の結晶が所望の用途に好適となるのであれば、母液のすべてまたは一部は、再循環される前に分別結晶化して、より多くの結晶を回収してもよい。
【００２３】
本発明の方法の別の実施態様では、蒸気流の部分凝縮によって得られる凝縮物は、濃縮溶液として凝縮容器から抜き取られ、独立した晶析装置で結晶化されるか、または分別結晶化が行われる。このことは、スラリー中の固形分濃度を高くするため、および固体液体装置上に供給される液体を減少させるために有用となりうる。凝縮容器自体の内部で結晶化させると、独立した晶析装置が不要になるので、経済的な理由から好ましい。
【００２４】
本発明の方法における部分凝縮は、当技術分野で公知のあらゆる設計の凝縮装置中で実施することができる。好ましい装置の１つは、凝縮される蒸気が冷却液と密接に接触する直接接触型凝縮器である。このような直接接触は、蒸気の気泡を液体中に発生させることによって、または液体を蒸気中に噴霧することによって、あるいは薄膜としての液体を蒸気中に流すことによって、またはこのような手段を組み合わせて使用することによって実現することができる。
【００２５】
凝縮および結晶化において発生した熱は、当技術分野で公知のあらゆる熱交換手段によって除去することができる。特に大規模操作において、好ましい方法の１つは、凝縮容器の外部の熱交換器を通して液体を循環させることである。ジアンヒドロ糖アルコールの部分凝縮の場合の液体は、凝縮物自体であってよく、好ましくは母液である。
【００２６】
本発明の方法の好ましい実施態様では、凝縮および結晶化に必要な熱除去は、単純に新しい水を容器内に注入して蒸気と接触させることによって実現される。減圧下および容器の操作温度下において、プロセス流体の熱を使用してこの過剰の水を蒸発させる。この好ましい冷却手段では、外部再循環交換器が不要となる。母液を冷却することによる、低速でのジアンヒドロ糖アルコールの交換器チューブ上への結晶化および付着を回避できることで、プロセスの信頼性も向上する。高純度生成物が望ましい場合に外部不純物が系内に導入されないようにするため、冷却に使用される水は精製されていることが好ましく、好ましくは脱塩される。水は、たとえばスプレーとして凝縮容器中に直接導入することができるし、または再循環された母液の流れまたは循環する凝集物／スラリーの流れに直接注入することもできるし、またはそれらの組み合わせであってもよい。
【００２７】
大規模製造に特に好適な好ましい凝縮器−晶析装置設計では、蒸気流のすべてまたは一部は凝集物、すなわちスラリー相中に散布され、最も好ましくは１つ以上のドラフトチューブの下で実施される。ドラフトチューブを通って上昇する蒸気気泡は、密接に接触してスラリーを上方および周囲に循環させ、懸濁液中の結晶の均一な成長を維持する。これによって容器は、内部循環／懸濁インペラーを使用しなくてもドラフトチューブ晶析装置と同様の挙動を示し、高濃度の結晶が維持されることで、固体−液体（すなわち、結晶−母液）分離装置に供給される液体を軽減することができる。スラリー中の固体濃度は一般に１０〜３０重量％であり、好ましくは１５〜２５重量％である。
【００２８】
本発明の方法の好ましい実施態様、およびそのための装置について以下に説明し、図２に概略を示す。
【００２９】
ジアンヒドロ糖アルコールと水蒸気とを含む高温の蒸気流が、ライン（２）から凝縮−結晶化容器（８１）に供給され、ドラフトチューブ（８１−１）の下に散布される。この蒸気流は、容器中のよりも低い温度の凝縮物の層、および冷却水で希釈されたジアンヒドロ糖アルコールのライン（６−４）を通って形成されるスプレーと接触することによって部分的に凝縮される。これによって蒸気流が冷却されて、実質的にすべてのジアンヒドロ糖アルコールが過飽和溶液として凝縮される。この溶液から、精製された結晶が容器中に形成されて、スラリーが得られる。凝縮されなかった大部分が水である蒸気は、ライン（１１）を介して容器から連続的に抜き取られて、容器が減圧状態に維持される。スラリーは、上昇する蒸気の気泡によって、容器内部でドラフトチューブ上部および周囲を循環する。スラリーは、ライン（３）を介して容器から連続的に抜き取られて、容器中が実質的に一定量に維持され、さらに遠心機（８２）に送られて、生成物の結晶が分離される。生成物のケーキは、溶解機（８３）からライン（４）を通る精製されたジアンヒドロ糖アルコールの濃縮溶液を使用して遠心機中で洗浄され、ライン（５−１）を介して遠心機（８２）から排出される。少量の結晶が使用され、溶解機（８３）中でライン（６−２）からの精製冷却水を加えられて洗浄溶液が調製される。洗浄された結晶の大部分は、回収された精製ジアンヒドロ糖アルコール生成物である。これはライン（５）によって運ばれて、所望の用途に適したさらなる処理が行われる。遠心機で分離された母液はライン（６−５）を通って再循環される。少量の母液はライン（７）からパージされて、所望の純度の生成物結晶を得るために凝縮器−晶析装置の不純物量が少なく維持される。大部分の母液はライン（６）を通って再循環される。これはライン（６−３）の冷却水で希釈され、ライン（６−４）を通って容器中に噴霧される。ライン（６−１）を通って系に入る冷却水の全量は、気化による冷却によって、容器内が所望の凝縮および結晶化温度に維持されるように制御される。
【００３０】
ある用途では、水以外の液体中のスラリーまたは溶液の形態でジアンヒドロ糖アルコールが得られることが望ましいことがある。たとえば、イソソルビドがポリエチレンテレフタレートに導入される場合、エチレングリコール中の溶液として提供されることが望ましい場合がある。このような溶液は、精製されたイソソルビド結晶をエチレングリコールに溶解することによって調製することができる。しかし、このような場合、イソソルビドがポリエステルに導入される場合のグリコールなどの水以外の流体中で結晶化が実施される部分凝縮および結晶化方法の一実施態様が使用されることが好ましいであろう。
【００３１】
本発明の方法のこの実施態様においては、ジアンヒドロ糖アルコールと水とを含む蒸気流を、水を含有しても含有しなくてもよい溶媒のよりも低い温度の流れと接触させて、ジアンヒドロ糖アルコールの融点よりも低い温度に蒸気を冷却する。この溶媒は、ジアンヒドロ糖アルコールがその融点よりも低温で部分的にのみ可溶性となる液体である。このような温度および減圧下において、大部分のジアンヒドロ糖アルコールは凝縮されるが、水はほとんど凝縮されない。
【００３２】
蒸発して水蒸気とともに失われるのがごく少量のみとなるように、この溶媒は、好ましくは高沸点液体である。結晶化による精製を効率的に行うためには、溶媒が極性液体であることも好ましく、このような液体中には、より極性の高いモノアンヒドロ糖アルコール、および反応工程中に生成される発色性物質などの他の不純物の方が、ジアンヒドロ糖アルコールよりも溶解性が高くなる。このような高沸点溶媒の例は、エチレングリコールおよびプロピレングリコールなどの線状グリコールである。これらは、最終用途がジアンヒドロ糖アルコール生成物をポリエステルに導入することを伴う場合に特に好適である。たとえば、イソソルビドをポリエチレンテレフタレートに導入することが望まれる場合、エチレングリコールが好ましい溶媒である。
【００３３】
この目的のためにプロセスに導入される新しい溶媒の全量は、ジアンヒドロ糖アルコールを完全に可溶化することができる量よりも少なくなるように、ジアンヒドロ糖と関連して制御される。次に、凝縮物は過飽和溶液となり、これよりジアンヒドロ糖アルコールが精製された結晶として沈殿する。新しい溶媒の量は、容易に取り扱うことができる結晶のスラリーが得られるように調整される。このスラリーは凝縮器−晶析装置の容器から抜き取られる。精製された結晶は、濾過および遠心分離などの手段によってスラリーから分離され、母液は容器に再循環されて蒸気との接触が行われる。所望の凝縮温度を維持するために、蒸気の冷却、ジアンヒドロ糖アルコールの凝縮、およびジアンヒドロ糖アルコール結晶化で発生した熱を除去する必要がある。このことは、新しい溶媒の冷却された流れ（たとえば、冷却されたグリコールの流れ）の導入によって、内部または外部の再循環熱交換器によるスラリーの冷却によって、再循環母液の冷却によって、または単純に冷却水（独立して、または新しい溶媒とともに、または再循環母液とともに）を導入し凝縮器−晶析装置の操作条件下においてこの水を蒸発させることよる熱の除去によって実現することができる。容器に入る流れおよび容器を出る流れが実質的に一定速度に調節され、安定した減圧および溶液中の安定したスラリー量が維持されるよう調整されるように、この方法は連続的に実施されることが好ましい。
【００３４】
ジアンヒドロ糖アルコールがイソソルビドであり、溶媒がエチレングリコールである場合、前述の方法の実施態様における操作温度は約２０℃〜５７℃であってよい。これらの温度におけるイソソルビドのエチレングリコールに対する溶解性は約６０〜約９３重量％の範囲である。好ましい温度範囲は２５℃〜５０℃、であり、その対応するイソソルビドの溶解性は約６５〜約８７重量％である。操作圧力は５ｍｍＨｇ〜約５０ｍｍＨｇであってよく、好ましくは１０〜３０ｍｍＨｇであってよい。蒸気流からあまり多くの水が凝集しないようにするため、一般に、より高い温度およびより低い圧力が好ましい。上記の好ましい温度範囲におけるエチレングリコールの蒸気圧は１ｍｍＨｇ未満であり、したがってそのほとんどは水蒸気中に気化しない。少量のエチレングリコールで汚染された水の流れは、グリコール−水分離カラムに供給することによって水の流れを処理する前に除去してもよい。
【００３５】
プロセスから回収される精製されたイソソルビド結晶は、テレフタル酸スラリー調製タンク中に溶解させることができるし、あるいはエチレングリコールに再溶解させて、溶液として使用したり、またはさらなる精製処理を行ったりすることができる。
【００３６】
意図する用途でさらなる精製が不要である場合、または本明細書に記載されるその場での同時結晶化以外の手段で濃縮溶液の精製が行われることが望ましい場合には、本明細書に開示される部分凝縮法は、蒸気流からジアンヒドロ糖アルコールの大部分を濃縮溶液として回収するために好都合となりうることは当業者には理解できるであろう。すべての蒸気流を凝縮させ、凝縮した水の大部分を次の工程で気化させる場合のコストが軽減されるような場合に、部分凝縮による回収は好都合である。
【実施例】
【００３７】
（公称１８００万ポンド／年での精製イソソルビドの製造）
凝縮−結晶化容器は直径９フィート×高さ１２フィートであり、スプレーノズルおよびドラフトチューブを備えている。
【００３８】
ソルビトールからイソソルビドへの反応、およびイソソルビドの反応マスからの分離によって得られる蒸気流は、１１，１００ポンド／時の速度でライン（２）から凝縮−結晶化容器に連続的に供給される。これは約２５重量％のイソソルビドを含有し、２７６０ポンド／時の速度でイソソルビドが容器に供給される。前述したように、スラリー層、およびライン（６−４）を介した希釈された再循環母液のスプレーと接触することによって、大部分のイソソルビドはこの流れから凝縮する。このイソソルビドは容器中で結晶化する。ライン（６−１）を介する約１２４５ポンド／時での新しい脱塩水の系への流れを調節することによってスラリー層の温度は約３９〜４２℃に制御される。ライン（１１）を介して容器から水蒸気を連続的に抜き取ることによって、容器中の圧力は１４〜１５ｍｍＨｇに維持される。約１５重量％のイソソルビド結晶を含有するイソソルビドスラリーは、ライン（３）を介して容器から１５，３３０ポンド／時の速度で連続的に抜き取られる。このスラリーは、ドラフトチューブ（８１−１）上部付近の容器中で一定の高さに維持される。このスラリーの流れは約２３００ポンド／時のイソソルビド結晶と、約１３，０３０ポンド／時の母液とを含む。母液は約９５重量％がイソソルビドである。
【００３９】
結晶は分離され、洗浄液を使用して遠心機（８２）中で洗浄され、ライン（５−１）から７０％固形分のケーキとして排出される。母液はライン（６−５）を通って再循環される。一部の母液は、約４８０ポンド／時の速度でライン（７）からパージされ、反応−分離工程に戻されて再循環される。残りはライン（６）を通って、ライン（６−３）の冷却水で希釈され、ライン（６−４）を通って容器内部に噴霧されて、蒸気と接触させられる。遠心分離されたケーキは、発色性不純物を実質的に含有せず純度が９９．８％を超えるイソソルビド結晶を含有する。このケーキの一部は洗浄液の調製に使用され、残りはライン（５）によって約２５２７ポンド／時の速度で送られてさらに処理される。公称１８００万ポンド／年の製造量の場合、乾燥物基準で、これは約２３００ポンド／時の精製イソソルビドを含有する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】水中のイソソルビドの溶解度、および本発明の方法におけるその凝縮物の濃度を示している。
【図２】本発明の方法の好ましい実施態様の概略図である。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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