(57)【要約】【課題】未反応のフェノール誘導体を低減するために、有機溶媒を使用せずとも、純度の高いリグノフェノールを得ることができる製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】リグノセルロース系材料からリグノフェノールを製造するリグノフェノールの製造方法であって、前記リグノセルロース系材料、フェノール誘導体、及び、酸を混合することによって前記リグノフェノールを含む混合物を得る混合工程と、前記混合物と、フェノール誘導体を吸着するフェノール吸着体とを接触させることによって、前記混合物に含まれるフェノール誘導体をフェノール吸着体に吸着させ、且つ、前記リグノフェノールを分離する分離工程と、を備える、リグノフェノールの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リグノセルロース系材料からリグノフェノールを製造する、リグノフェノールの製造方法であって、
前記リグノセルロース系材料、フェノール誘導体、及び、酸を混合することによって前記リグノフェノールを含む混合物を得る混合工程と、
前記混合物と、フェノール誘導体を吸着するフェノール吸着体とを接触させることによって、前記混合物に含まれるフェノール誘導体を前記フェノール吸着体に吸着させ、且つ、前記リグノフェノールを分離する分離工程と、を備える、リグノフェノールの製造方法。
【請求項２】
前記分離工程は、前記フェノール吸着体に前記リグノフェノールを付着させて捕捉する捕捉工程を有する、請求項１に記載のリグノフェノールの製造方法。
【請求項３】
リグノセルロース系材料からリグノフェノールを製造する、リグノフェノールの製造装置であって、
前記リグノセルロース系材料、フェノール誘導体、及び、酸を混合することによって前記リグノフェノールを含む混合物を得る混合部と、
前記混合物と、フェノール誘導体を吸着するフェノール吸着体とを接触させることによって、前記混合物に含まれるフェノール誘導体を前記フェノール吸着体に吸着させ、且つ、前記リグノフェノールを分離する分離部と、を備える、リグノフェノールの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リグノフェノールの製造方法及びリグノフェノールの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、リグニンおよびセルロースを含有するリグノセルロース系材料からリグノフェノールを製造する方法が知られている。
すなわち、リグノセルロース系材料、フェノール誘導体及び酸水溶液を混合することによって、酸触媒存在下においてリグニンをフェノール誘導体と反応させてリグノフェノールを生成させ、該リグノフェノールを含有する混合物を得る混合工程と、
前記混合物から前記リグノフェノールを分離する分離工程と、を備える方法である。
【０００３】
このような製造方法として、特許文献１には、前記混合工程と、前記混合物とｎ−ヘキサンとを混合することによってリグノフェノールを凝集させた後、リグノフェノールを分離する分離工程と、を備える製造方法が記載されている。この方法によれば、分離工程において、ｎ−ヘキサンに未反応のフェノール誘導体が溶け出すことから、混合物から純度の高いリグノフェノールを分離することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１４１３１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ｎ−ヘキサンのような引火性有機溶媒を使用する場合、安全に製造するためには、防爆仕様の設備を使用する必要があるため、設備コストがかかる。従って、このような有機溶媒を使用せずとも、純度の高いリグノフェノールを得ることができる製造方法が望まれている。
【０００６】
上記事情に鑑み、本発明は、未反応のフェノール誘導体を低減するために、有機溶媒を使用せずとも、純度の高いリグノフェノールを得ることができるリグノフェノールの製造方法及びリグノフェノールの製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るリグノフェノールの製造方法は、リグノセルロース系材料からリグノフェノールを製造する、リグノフェノールの製造方法であって、
前記リグノセルロース系材料、フェノール誘導体、及び、酸を混合することによって前記リグノフェノールを含む混合物を得る混合工程と、
前記混合物と、フェノール誘導体を吸着するフェノール吸着体とを接触させることによって、前記混合物に含まれるフェノール誘導体を前記フェノール吸着体に吸着させ、且つ、前記リグノフェノールを分離する分離工程と、を備える。
【０００８】
斯かる構成によれば、分離工程において、未反応のフェノール誘導体が、フェノール吸着体に吸着されることによって、リグノフェノールから除去されるため、分離されるリグノフェノールの純度が向上する。従って、有機溶媒を使用せずとも、純度の高いリグノフェノールを得ることができる。
【０００９】
また、前記リグノフェノールの製造方法においては、
前記分離工程は、前記フェノール吸着体に前記リグノフェノールを付着させて捕捉する捕捉工程を有してもよい。
【００１０】
斯かる構成によれば、フェノール吸着体によってフェノール誘導体を吸着させつつ、フェノール吸着体にリグノフェノールを捕捉させて、効率良く分離することができる。
【００１１】
本発明に係るリグノフェノールの製造装置は、リグノセルロース系材料からリグノフェノールを製造する、リグノフェノールの製造装置であって、
前記リグノセルロース系材料、フェノール誘導体、及び、酸を混合することによって前記リグノフェノールを含む混合物を得る混合部と、
前記混合物と、フェノール誘導体を吸着するフェノール吸着体とを接触させることによって、前記混合物に含まれるフェノール誘導体を前記フェノール吸着体に吸着させ、且つ、前記リグノフェノールを分離する分離部と、を備える。
【００１２】
斯かる構成によれば、未反応のフェノール誘導体を低減するために、有機溶媒を使用せずとも、純度の高いリグノフェノールを得ることができる製造装置が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
以上の通り、本発明によれば、未反応のフェノール誘導体を低減するために、有機溶媒を使用せずとも、純度の高いリグノフェノールを得ることができるリグノフェノールの製造方法及びリグノフェノールの製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態に係るリグノフェノールの製造方法のフロー図である。
【図２】本実施形態に係るリグノフェノールの製造装置の概略図である。
【図３】リグノフェノールの生成反応の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図１を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るリグノフェノールの製造方法について説明する。
【００１６】
本実施形態に係るリグノフェノールの製造方法は、リグノセルロース系材料Ａ、フェノール誘導体Ｃ、及び、酸Ｄを混合することによって前記リグノフェノールを含む混合物を得る混合工程と、
前記混合物と、フェノール誘導体Ｃを吸着するフェノール吸着体Ｆとを接触させることによって、前記混合物に含まれるフェノール誘導体Ｃをフェノール吸着体Ｆに吸着させ、且つ、前記リグノフェノールを分離する分離工程と、を備えている。
また、前記分離工程は、前記フェノール吸着体Ｆに前記リグノフェノールを付着させて捕捉する捕捉工程を有している。
【００１７】
本実施形態では、混合工程へ供給するリグノセルロース系材料Ａを前処理する前処理工程を備えている。前処理工程は、リグノセルロース系材料Ａに含まれる脂を除去し、リグノセルロース系材料Ａにフェノール誘導体Ｃを収着させる工程である。
【００１８】
前処理工程は、リグノセルロース系材料ＡをアセトンＢによって脱脂する脱脂工程ａ１、脱脂工程ａ１にて得られたリグノセルロース系材料ＡとアセトンＢとの混合物を濾過によって分離する第１濾過工程ａ２、第１濾過工程ａ２にて得られた脂が除去されたリグノセルロース系材料Ａにフェノール誘導体Ｃを収着させる収着工程ａ３、及び、収着工程ａ３にて得られたフェノール誘導体Ｃが収着されたリグノセルロース系材料と余分なフェノール誘導体Ｃとを濾過によって分離する第２濾過工程ａ４を有する。
【００１９】
脱脂工程ａ１は、リグノセルロース系材料ＡとアセトンＢとを混合することによって、リグノセルロース系材料Ａを脱脂処理する工程である。脱脂処理によって、リグノセルロース系材料Ａに含まれる脂をアセトンに溶出させ、リグノフェノール系材料Ａから除去することができる。
【００２０】
リグノセルロース系材料は、リグニン及びセルロースを含有する。例えば、木質材料、草木材料が挙げられる。木質材料としては、針葉樹（マツ、スギ、ヒノキ等）、広葉樹（シイ、柿、サクラ等）、熱帯樹などが挙げられる。草木材料としては、ケナフ、ラミー（苧麻）、リネン（亜麻）、アバカ（マニラ麻）、ヘネケン（サイザル麻）、ジュート（黄麻）、ヘンプ（大麻）、ヤシ、パーム、コウゾ、ワラ（稲わら、麦わら等）、バカス、とうもろこし等が挙げられる。リグノセルロース系材料は、粉状、チップ状（廃木材の端材など）のような種々の状態で使用される。
【００２１】
リグニンは、フェニルプロパン単位（Ｃ６−Ｃ３単位）を基本骨格として有し、フェニルプロパン単位が酵素によりランダムに酸化重合した高分子化合物である。リグニンは、植物細胞壁を構成する成分であり、植物細胞壁においてセルロースやヘミセルロースに結合している。
【００２２】
アセトンＢは、１ｋｇのリグノセルロース系材料Ａに対して、２ｋｇ〜１０ｋｇ添加することが好ましい。
【００２３】
リグノセルロース系材料ＡとアセトンＢとの混合時間は１０分〜４８時間であることが好ましい。また、混合温度は１０〜４０℃であることが好ましい。
【００２４】
第１濾過工程ａ２は、リグノセルロース系材料Ａと脂を溶解しているアセトンＢとを濾過によって分離する工程である。アセトンＢは、回収するのが好ましい。第１濾過工程ａ２終了後、リグノセルロース系材料Ａに残存しているアセトンＢを蒸発させて、リグノセルロース系材料Ａから余分なアセトンＢを除去してもよい。
【００２５】
収着工程ａ３は、リグノセルロース系材料Ａとフェノール誘導体Ｃとを混合することによって、リグノセルロース系材料Ａにフェノール誘導体Ｃを収着させる工程である。
【００２６】
フェノール誘導体Ｃは、フェノール構造を分子中に有する化合物である。フェノール誘導体としては、フェノール、ｐ−クレゾール、ｍ−クレゾール、ｏ−クレゾール、アニソール、２，４−ジメトキシフェノール、２，６−ジメトキシフェノール、２，４−ジメチルフェノール、２，６−ジメチルフェノール、ｎ−プロピルフェノール、ｉｓｏ−プロピルフェノール、ｔｅｒｔ−ブチルフェノール、カテコール、レゾルシノール、ピロガロール、フロログルシノール、ビスフェノール、バニリン、シリンゴール、クアイアゴール、フェルラ酸、及び、クマル酸からなる群より選択される少なくとも１種が好ましい。フェノール誘導体としては、クレゾールが好ましく、ｐ−クレゾールがより好ましい。
【００２７】
フェノール誘導体Ｃは、前処理工程におけるリグノセルロース系材料Ａの仕込量１ｋｇに対して、３ｋｇ〜１０ｋｇ添加することが好ましい。
【００２８】
リグノセルロース系材料Ａとフェノール誘導体Ｃとの混合時間は１０分〜１２時間であることが好ましい。また、混合温度は２０〜４０℃であることが好ましい。
【００２９】
第２濾過工程ａ４は、リグノセルロース系材料Ａと余分なフェノール誘導体Ｃとを濾過によって分離する工程である。フェノール誘導体Ｃは、回収するのが好ましい。さらに、第２濾過工程ａ４終了後、未収着のフェノール誘導体Ｃを蒸発させて、リグノセルロース系材料Ａから余分なフェノール誘導体Ｃを除去してもよい。
【００３０】
前記混合工程は、リグノセルロース系材料Ａ、フェノール誘導体Ｃ、及び、酸Ｄを混合することによって、リグノフェノールを含む混合物を得る工程である。
【００３１】
混合工程は、前処理工程にてフェノール誘導体Ｃを収着させたリグノセルロース系材料Ａ、及び、酸Ｄを混合することによってリグノフェノールを生成させる生成工程ｂ１と、生成工程ｂ１にて生成したリグノフェノールを含む混合物を水Ｅによって希釈する希釈工程ｂ２とを備える。
【００３２】
生成工程ｂ１は、前処理工程にてフェノール誘導体Ｃを収着させたリグノセルロース系材料Ａ、及び、酸Ｄを混合することによってリグノフェノールを生成させる工程である。
【００３３】
生成工程ｂ１では、リグノセルロース系材料Ａに含有するセルロースが、酸触媒存在下、加水分解されて糖類を生成する。また、リグノセルロース系材料Ａに含有するリグニンが、酸触媒存在下、加水分解されて低分子化する。さらに、リグニンが、酸触媒存在下、フェノール誘導体Ｃと反応してリグノフェノールを生成する。図３は、酸Ｄとして硫酸、フェノール誘導体Ｃとしてｐ−クレゾールを用いる場合における、リグノフェノールが生成する反応の例を示す。生成したリグノフェノールは、酸触媒存在下、加水分解されて低分子化する。以上によって、リグノフェノールを含む混合物が得られる。
【００３４】
酸Ｄは、リグニンとフェノール誘導体Ｃとの反応によってリグノフェノールを生成させる反応において、触媒として機能する。このような酸としては、無機酸及び有機酸が挙げられる。無機酸としては、硫酸、リン酸、塩酸等が挙げられる。有機酸としては、ｐ−トルエンスルホン酸、トリフルオロ酢酸、トリクロロ酢酸、ギ酸等が挙げられる。
【００３５】
酸Ｄは、酸水溶液として用いるのが好ましい。この場合、酸水溶液は、酸を、通常６５〜９８質量％、好ましくは７２〜９８質量％含有する。酸水溶液は、前処理工程におけるリグノセルロース系材料Ａの仕込量１ｋｇに対して、３ｋｇ〜１０ｋｇ添加するのが好ましい。
【００３６】
フェノール誘導体Ｃが収着されたリグノセルロース系材料Ａと酸Ｄとの混合時間は５分〜２時間であることが好ましい。また、混合温度は３０〜３５℃であることが好ましい。
【００３７】
希釈工程ｂ２は、リグノフェノールを含む混合物と水Ｅとを混合することによって混合物を希釈する工程である。希釈することによって、混合物に含まれる酸の濃度を低下させて、リグノフェノールの加水分解を抑制することができる。
【００３８】
水Ｅは、混合物の酸濃度が６０質量％以下となる量を添加することが好ましい。
【００３９】
希釈工程ｂ２後、リグノフェノールは、固形状になっている。混合物の他の組成としては、未反応のフェノール誘導体、酸及びセルロースが分解して生成した糖類等である。この中で、酸及び糖類は、水に溶解している。
【００４０】
前記分離工程は、混合工程にて得られた混合物と、フェノール誘導体Ｃを吸着するフェノール吸着体Ｆとを接触させることによって、前記混合物に含まれるフェノール誘導体Ｃをフェノール吸着体Ｆに吸着させ、且つ、前記リグノフェノールを分離する工程である。
【００４１】
分離工程は、混合工程にて得られた混合物とフェノール吸着体Ｆとを接触させてフェノール誘導体Ｃをフェノール吸着体Ｆに吸着させる接触工程ｂ３、接触工程ｂ３にてフェノール誘導体Ｃを吸着させたフェノール吸着体Ｆにリグノフェノールを付着させて捕捉する捕捉工程ｂ４、捕捉工程ｂ４にてフェノール吸着体Ｆに付着したリグノフェノールを、リグノフェノールが溶解する溶媒Ｇによって溶解しリグノフェノール溶液を得る溶解工程ｂ５、及び、溶解工程ｂ５にて得たリグノフェノール溶液とフェノール吸着体Ｆ並びにその他の固形物（残渣物）とを濾過によって分離する第３濾過工程ｂ６を有する。
【００４２】
接触工程ｂ３は、混合工程にて得られた混合物とフェノール吸着体Ｆとを接触させることによって、混合物に含まれる未反応のフェノール誘導体Ｃをフェノール吸着体Ｆに吸着させる工程である。
一旦フェノール吸着体Ｆに吸着されたフェノール誘導体Ｃは、容易に脱着されない。従って、フェノール吸着体Ｆを用いることによって、フェノール誘導体Ｃとリグノフェノールとを容易に分離することができ、フェノール誘導体Ｃが除去されたリグノフェノールを得ることができる。
このように、未反応のフェノール誘導体を低減するために、フェノール吸着体Ｆを使用することによって、従来のｎ−ヘキサンのような有機溶媒を用いる分離工程と比較して、薬剤コスト及び設備コストを削減することができる。
また、リグノフェノールからフェノール誘導体Ｃが除去されていると、後述する晶析工程においてリグノフェノールが晶析し易くなり、収率が向上する。
【００４３】
フェノール吸着体Ｆは、前処理工程におけるリグノセルロース系材料Ａの仕込量１ｋｇに対して、０．１ｋｇ〜１０ｋｇ添加するのが好ましい。
【００４４】
フェノール吸着体Ｆとしては、フェノール誘導体を吸着するものであればよい。フェノール吸着体Ｆとしては、例えば、活性炭、シリカ、ゼオライト、キトサン等の粒状のフェノール吸着体Ｆが挙げられる。
また、リグノフェノールを含む混合物とフェノール吸着体Ｆとの接触の方式としては、バッチ式でフェノール吸着体Ｆと混合する方法、フェノール吸着体Ｆの充填層に通液する方法のどちらも可能である。
【００４５】
フェノール吸着体Ｆとしては、活性炭を好ましく用いることができる。活性炭は、多孔質であるため、該孔の大きさよりも小さい分子を該孔の中に入り込ませて吸着する性質を有する。フェノール誘導体は、比較的分子量が小さいため、前記孔の中に入り込み、活性炭に吸着される。一方、リグノフェノールは、分子量が大きく、また、本実施形態においては固形状になっているため、前記孔に入り込むことができず、活性炭に吸着されない。
【００４６】
活性炭としては、石炭系、木質系、ヤシ穀系、樹脂系などのものを用いることができる。また、これら石炭系、木質系、ヤシ穀系、樹脂系などの各種原料活性炭を、ガス賦活法、水蒸気賦活法、塩化亜鉛やリン酸などの薬品賦活法などの方法により賦活した活性炭を用いることができる。
【００４７】
具体的には、三菱化学カルゴン株式会社製のカルゴンＣＰＧ、カルゴンＣＡＬ、カルゴンＳＧＬ、ダイアソーブＷ、ダイアホープＭＳ１０、ダイアホープＭ０１０、ダイアホープＭＳ１６、ダイアホープ６ＭＤ、ダイアホープ６ＭＷ、ダイアホープ８ＥＤ、ダイアホープＺＧＮ４、Ｃｅｎｔｕｒ、日本ノリット株式会社製のＧＡＣ、ＧＡＣ ＰＬＵＳ、ＧＣＮ ＰＬＵＳ、Ｃ ＧＲＡＮ、ＲＯ、ＲＯＸ、ＤＡＲＣＯ、ＣＮ、ＳＸ、ＳＸ ＰＬＵＳ、ｓａ、ＳＸ、ＰＫ、Ｗ、クラレケミカル株式会社製のＧＷ、ＧＷＨ、ＧＬＣ、４ＧＣ、ＫＷ、ＰＷ、ＰＫ、株式会社ツルミコール社製のＨＣ−３０Ｓ、ＧＬ−３０Ｓ、４Ｇ−３Ｓ、ＰＡ、ＰＣ、フタムラ化学株式会社製のＰ、Ｗ、ＣＷ、ＳＧ、ＳＧＰ、Ｓ、ＧＢ、ＣＡ、Ｋ、日本エンバイロケミカルズ株式会社製の白鷺ＫＬ、白鷺Ｗ２ｃ、白鷺ＷＨ２ｃ、白鷺Ｗ５ｃ、白鷺ＷＨ５ｃ、白鷺ＷＨ５Ｘ、白鷺ＸＳ７１００Ｈ−３、カルボラフィン、白鷺Ａ、白鷺Ｃ、白鷺Ｍ、味の素ファインテクノ株式会社社製のホクエツ ＣＬ−Ｋ、ホクエツＨｓ、ホクエツＫＳなどが挙げられる。
【００４８】
リグノフェノールを含む混合物と活性炭との接触の方式としては、バッチ式で活性炭と混合する方法、活性炭の充填層に通液する方法のどちらも可能である。バッチ式の場合、処理時間は、通常１０分〜１２時間である。処理温度は通常、２０〜３５℃である。また、リグノフェノールを含む混合物は、ｐＨ０〜４．０であることが好ましい。
【００４９】
活性炭は、前処理工程におけるリグノセルロース系材料Ａの仕込量１ｋｇに対して０．１ｋｇ〜１０ｋｇ添加するのが好ましい。
【００５０】
捕捉工程ｂ４は、フェノール吸着体Ｆにリグノフェノールを付着させて捕捉する工程である。捕捉工程ｂ４によって、フェノール吸着体Ｆにフェノール誘導体Ｃを吸着させつつ、フェノール吸着体Ｆにリグノフェノールを捕捉させて、効率良く分離することができる。
【００５１】
捕捉工程ｂ４は、フェノール吸着体Ｆを含み且つリグノフェノールが付着するようにフェノール吸着体Ｆが配された濾材を用いて混合物を濾過する濾過工程を有してもよい。このような濾材を用いて濾過することによって、フェノール吸着体Ｆにフェノール誘導体Ｃを吸着させ、リグノフェノールをフェノール吸着体Ｆに捕捉させつつ、混合物に含まれる液分を除くことができるため、より効率良く分離することができる。
【００５２】
濾材の材質としては、耐食性に優れるという観点から、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（例えば、テフロン（登録商標））、ニッケルとモリブデンとを含有する合金（例えば、ハステロイ（登録商標））が好ましく、ポリプロピレン、ニッケルとモリブテンとを含有する合金が特に好ましい。
【００５３】
溶解工程ｂ５は、リグノフェノールを溶解する溶媒Ｇによって、フェノール吸着体Ｆに付着しているリグノフェノールを溶解し、溶媒Ｇにリグノフェノールが溶解したリグノフェノール溶液を得る工程である。
【００５４】
溶解工程ｂ５では、フェノール吸着体Ｆに付着しているリグノフェノールが溶媒Ｇに溶解し、一方、フェノール誘導体Ｃはフェノール吸着体Ｆに吸着されたままとなる。従って、フェノール誘導体Ｃが除去されたリグノフェノール溶液を得ることができる。このようなリグノフェノール溶液は純度が高いため、後述する晶析工程において、リグノフェノールが晶析し易くなる。また、リグノフェノールの収率が向上する。
【００５５】
溶媒Ｇとしては、メタノール、エタノール、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。フェノール吸着体Ｆにフェノール誘導体Ｃを吸着させたまま、リグノフェノールを溶解する溶媒としては、アルコールが好ましく、メタノールが特に好ましい。
【００５６】
溶媒Ｇは、前処理工程におけるリグノセルロース系材料Ａの仕込量１ｋｇに対して、１ｋｇ〜１０ｋｇ添加するのが好ましい。
【００５７】
第３濾過工程ｂ６は、溶解工程ｂ５にて得られたリグノフェノール溶液とフェノール吸着体Ｆ並びにその他の固形物（残渣物）とを濾過によって分離する工程である。
【００５８】
本実施形態では、分離工程にて得られたリグノフェノール溶液をさらに精製する精製工程を備えている。
【００５９】
精製工程は、リグノフェノール溶液のｐＨを調整するｐＨ調整工程ｃ１、ｐＨ調整工程ｃ１にてｐＨ調整されたリグノフェノール溶液を濃縮する濃縮工程ｃ２、濃縮工程ｃ２にて濃縮されたリグノフェノール溶液からリグノフェノールを晶析させる晶析工程ｃ３、晶析工程ｃ３にて晶析したリグノフェノールを濾過することによって固形状のリグノフェノールを単離する単離工程ｃ４、及び、単離工程ｃ４にて固形状のリグノフェノールを乾燥する乾燥工程ｃ５を有する。
【００６０】
ｐＨ調整工程ｃ１は、リグノフェノール溶液にアルカリ剤Ｈを混合することによってｐＨを調整する工程である。リグノフェノール溶液は、生成工程ｂ１において用いた酸が十分に除去されずに残存しており、通常、ｐＨは０以上２未満である。このような状態においては、リグノフェノールが加水分解するおそれがある。加水分解を抑制するためには、ｐＨは２以上４以下とすることが好ましい。
【００６１】
アルカリ剤Ｈとしては、水酸化ナトリウム、水酸化マグネシウム等が挙げられる。
【００６２】
濃縮工程ｃ２は、リグノフェノール溶液から溶媒Ｇを除去することによって、リグノフェノールを濃縮する工程である。濃縮は、リグノフェノール溶液を加熱し、溶媒Ｇを蒸発させることによって行う。また、溶媒Ｇの蒸発を促進させるために、減圧条件下で濃縮することが好ましい。溶媒Ｇを除去することによって、リグノフェノール溶液のリグノフェノール濃度を高めることができるとともに、処理すべきリグノフェノール溶液の量を低減することができる。また、リグノフェノールを結晶化させることができる。
【００６３】
濃縮は、濃縮後のリグノフェノール溶液の容量が、前処理工程におけるリグノセルロース系材料Ａの仕込量１ｋｇに対して、１．０Ｌ〜３．０Ｌになるまで行うことが好ましい。
【００６４】
晶析工程ｃ３は、濃縮されたリグノフェノール溶液に塩化ナトリウム水溶液Ｉを混合することによって、リグノフェノールを晶析させる工程である。リグノフェノールは、フェノール骨格のＯＨ基によってプロトン性が高くなっているため、水溶性が高い。しかし、リグノフェノールは、塩化ナトリウムの存在下においては、水溶性が低くなる。すなわち、塩化ナトリウムによって塩析効果が生じる。塩析効果によって、リグノフェノール溶液に塩化ナトリウム水溶液Ｉを混合すると、リグノフェノールを晶析させることができる。
【００６５】
塩化ナトリウム水溶液Ｉは、塩化ナトリウム濃度が０．１〜５質量％であることが好ましい。また、塩化ナトリウム水溶液Ｉは、濃縮工程ｃ２にて得られた濃縮後のリグノフェノール溶液１Ｌに対して、４ｋｇ〜１０ｋｇ加えることが好ましい。また、塩化ナトリウム水溶液Ｉの添加温度は、５〜３０℃であることが好ましい。
【００６６】
単離工程ｃ４は、晶析したリグノフェノールと母液とを濾過することによって分離し、固形状のリグノフェノールを単離する工程である。濾過は、減圧濾過又は加圧濾過によって行うことができる。また、母液を蒸留することによって、溶媒Ｇを回収してもよい。
【００６７】
乾燥工程ｃ５は、固形状のリグノフェノールを乾燥する工程である。乾燥によって、固形状のリグノフェノールに含まれる溶媒Ｇや水分等を除去し、精製されたリグノフェノールＪを得ることができる。乾燥は、減圧乾燥、送風乾燥又はコニカル乾燥等によって行うことができる。乾燥温度は、４０〜７０℃であることが好ましい。
【００６８】
本実施形態に係るリグノフェノールの製造方法によって得られるリグノフェノールＪ、すなわち、精製されたリグノフェノールＪは、例えば、プラスチック用の難燃剤、合板接着剤、含侵材等の用途に用いることができる。
【００６９】
次に、リグノフェノールの製造装置の一実施形態について、図２を参照して説明する。
【００７０】
本実施形態に係るリグノフェノールの製造装置は、
リグノセルロース系材料に含まれる脂を除去し、リグノセルロース系材料にフェノール誘導体を収着させて前処理する前処理部２と、
前記リグノセルロース系材料、フェノール誘導体、及び、酸を混合することによって前記リグノフェノールを含む混合物を得る混合部３と、
前記混合物と、フェノール誘導体を吸着するフェノール吸着体とを接触させることによって、前記混合物に含まれるフェノール誘導体を前記フェノール吸着体に吸着させ、且つ、前記リグノフェノールを分離する分離部４と、
リグノフェノールを精製する精製部５と、を備えている。
【００７１】
前処理部２は、リグノセルロース系材料とアセトンとを混合する槽２１と、槽２１内の収容物を撹拌するための撹拌部２２と、槽２１内を加熱するための加熱部２３とを備える。前処理部２は、槽２１内のリグノセルロース系材料とアセトンとを濾過によって分離できるように、槽２１の底部２１ａの少なくとも一部が濾材によって形成されている。
また、前処理部２は、脂が除去されたリグノセルロース系材料とフェノール誘導体とを混合することによって、リグノセルロース系材料にフェノール誘導体を収着させる槽２１と、槽２１内の収容物を撹拌するための撹拌部２２とを備える。前処理部２は、槽２１内のフェノール誘導体が収着されたリグノセルロース系材料と余分なフェノール誘導体とを濾過によって分離できるように、槽２１の底部２１ａの少なくとも一部が濾材によって形成されている。
槽２１は、下方に向けて先細りとなるテーパー状に形成されている。このような前処理部２としては、例えば、神鋼環境ソリューション社製の「濾過機能付きＰＶミキサー」等が挙げられる。
なお、本実施形態においては、リグノセルロース系材料とアセトンとを混合する槽２１と、脂が除去されたリグノセルロース系材料とフェノール誘導体とを混合することによって、リグノセルロース系材料にフェノール誘導体を収着させる槽２１とは、同一の槽である。また、槽２１内のリグノセルロース系材料とアセトンとを濾過によって分離するための濾材と、フェノール誘導体が収着されたリグノセルロース系材料と余分なフェノール誘導体とを濾過によって分離するための濾材とは、同一の濾材である。
【００７２】
混合部３は、前処理部２にてフェノール誘導体を収着させたリグノセルロース系材料、及び、酸を混合し、リグノフェノールを生成させる槽３１と、槽３１内の収容物を撹拌するための撹拌部３２とを備える。
また、混合部３は、リグノフェノールを含む混合物と水とを混合することによって希釈する槽３１と、槽３１内の収容物を撹拌するための撹拌部３２とを備える。
槽３１内には酸Ｄが添加されるため、槽３１及び撹拌部３２は、耐酸性であることが好ましく、例えば、グラスライニング処理されていることが好ましい。
なお、本実施形態においては、フェノール誘導体を収着させたリグノセルロース系材料、及び、酸を混合し、リグノフェノールを生成させる槽３１と、リグノフェノールを含む混合物と水とを混合することによって希釈する槽３１とは、同一の槽である。
【００７３】
分離部４は、混合部３にて得られた混合物とフェノール吸着体４３とを接触させる槽４１と、槽４１の底部４１ａにフェノール吸着体４３を含み且つリグノフェノールが付着するようにフェノール吸着体４３が配された濾材４２を備える。
分離部４は、リグノフェノールを溶解する溶媒によって、フェノール吸着体４３に付着しているリグノフェノールを溶解する槽４１と、リグノフェノール溶液に含まれる固形物（残渣物）を濾過によって分離するための濾材４２を備える。
なお、本実施形態においては、混合部３にて得られた混合物とフェノール吸着体４３とを接触させる槽４１と、リグノフェノールを溶解する溶媒によって、フェノール吸着体４３に付着しているリグノフェノールを溶解する槽４１とは、同一の槽である。また、フェノール吸着体４３を含み且つリグノフェノールが付着するようにフェノール吸着体４３が配された濾材４２と、リグノフェノール溶液に含まれる固形物（残渣物）を濾過によって分離するための濾材４２とは、同一の濾材である。
【００７４】
濾材４２におけるフェノール吸着体４３以外の部分の材質は、耐酸性であることが好ましく、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン（例えば、テフロン（登録商標））、ニッケルとモリブデンとを含有する合金（例えば、ハステロイ（登録商標））が好ましく、ポリプロピレン、ニッケルとモリブデンとを含有する合金が特に好ましい。
【００７５】
精製部５は、分離部４にて得られたリグノフェノール溶液のｐＨを調整するｐＨ調整部５ａ、ｐＨ調整部５ａにてｐＨ調整されたリグノフェノール溶液を濃縮する濃縮部５ｂ、濃縮部５ｂにて濃縮されたリグノフェノール溶液からリグノフェノールを晶析させる晶析部５ｃ、晶析部５ｃにて晶析したリグノフェノールを濾過することによって固形状のリグノフェノールを単離する単離部５ｄ、及び、単離部５ｄにて得られた固形状のリグノフェノールを乾燥する乾燥部５ｅを有する。
【００７６】
ｐＨ調整部５ａは、分離工程にて得られるリグノフェノール溶液とアルカリ剤とを混合する槽５ａ１と、槽５ａ１内の収容物を撹拌する撹拌部５ａ２とを備える。ｐＨ調整前のリグノフェノール溶液は、通常、ｐＨが０以上２未満であるため、槽５ａ１は、耐酸性であることが好ましく、グラスライニング処理されていることが好ましい。
【００７７】
濃縮部５ｂは、ｐＨ調整部５ａにてｐＨ調整されたリグノフェノール溶液に含まれる溶媒を蒸発させ、リグノフェノール溶液を濃縮する槽５ｂ１と、槽５ｂ１内の収容物を撹拌する撹拌部５ｂ２と、槽５ｂ１内を加熱する加熱部５ｂ３とを備える。濃縮部５ｂは、溶媒Ｇの蒸発を促進させるために、さらに、槽５ｂ１内を減圧状態にするための減圧部を備えていることが好ましい。
【００７８】
晶析部５ｃは、濃縮部５ｂにて濃縮されたリグノフェノール溶液と塩化ナトリウム水溶液とを混合することによってリグノフェノールを晶析させる槽５ｃ１と、槽５ｃ１内の収容物を撹拌するための撹拌部５ｃ２とを備える。
【００７９】
単離部５ｄは、晶析部５ｃにて晶析した固形状のリグノフェノールと母液とを濾過によって分離するための濾過装置を備える。このような濾過装置としては、従来公知のものを使用することができ、例えば、減圧濾過装置及び加圧濾過装置等が挙げられる。
【００８０】
乾燥部５ｅは、単離部５ｄにて得られた固形状のリグノフェノールを乾燥するための乾燥装置を備える。このような乾燥装置としては、従来公知のものを使用することができ、例えば、減圧乾燥機、送風乾燥機及びコニカル乾燥機等が挙げられる。
【００８１】
なお、本発明に係るリグノフェノールの製造方法及びリグノフェノールの製造装置は、上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明に係るリグノフェノールの製造方法及びリグノフェノールの製造装置は、上記の作用効果によって限定されるものではない。本発明に係るリグノフェノールの製造方法及びリグノフェノールの製造装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１：製造装置、２：前処理部、３：混合部、４：分離部、５：精製部、
２１：槽、２１ａ：底部、２２：撹拌部、２３：加熱部、
３１：槽、３１ａ：底部、３２：撹拌部、
４１：槽、４１ａ：底部、４２：濾材、４３：フェノール吸着体、
５ａ：ｐＨ調整部、５ａ１：槽、５ａ２：撹拌部、
５ｂ：濃縮部、５ｂ１：槽、５ｂ２：撹拌部、５ｂ３：加熱部、
５ｃ：晶析部、５ｃ１：槽、５ｃ２：撹拌部、
５ｄ：単離部、
５ｅ：乾燥部、
Ａ：リグノセルロース系材料、Ｂ：アセトン、Ｃ：フェノール誘導体、Ｄ：酸、Ｅ：水、Ｆ：フェノール吸着体、Ｇ：溶媒、Ｈ：アルカリ剤、Ｉ：塩化ナトリウム水溶液、Ｊ：リグノフェノール、
ａ１：脱脂工程、ａ２：第１濾過工程、ａ３：収着工程、ａ４：第２濾過工程、
ｂ１：生成工程、ｂ２：希釈工程、ｂ３：接触工程、ｂ４：捕捉工程、ｂ５：溶解工程、ｂ６：第３濾過工程、
ｃ１：ｐＨ調整工程、ｃ２：濃縮工程、ｃ３：晶析工程、ｃ４：単離工程、ｃ５：乾燥工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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