(57)【要約】【課題】工業的な規模で、逆昇華性物質含有ガスから高純度の逆昇華性物質を効率的に捕集・回収する方法および装置を提供。【解決手段】逆昇華性物質含有ガスを、外壁を該逆昇華性物質が分離捕集される温度に温度調節した管状体内に流通させ、該管状体内壁に該逆昇華性物質を析出させ、該析出物を栓体の圧送により分離にして回収する。【選択図】            図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
逆昇華性物質含有ガス生成域と逆昇華性物質回収域とを連結する少なくとも１個の管状体内に、該ガス生成域から該逆昇華性物質含有ガスを導入し、該管状体の内壁温度を該逆昇華性物質の析出温度に制御することにより該逆昇華性物質を該ガスから分離捕集し、該内壁面に析出した逆昇華性物質を、該管状体内に結晶回収用栓体を圧逆することにより該栓体の移動に伴なって、該逆昇華性物質を回収することを特徴とする逆昇華性物質の捕集方法。
【請求項２】
該逆昇華性物質含有ガス生成域から、従来型の捕集器通過後のガスを内壁温度を制御した管状体に導入して該逆昇華性物質含有ガスを捕集してなる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該管状体は曲げ管または曲げ管と直管との組合わせである請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
該管状態は複数系列設置され、捕集と回収とを交互に切替えることにより行なわれる請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
逆昇華性物質含有ガス供給源と、逆昇華性物質回収装置とを連結する該ガス流通用管状体と、該管状体内壁温度制御手段と、該内壁面に析出した該逆昇華性物質を回収するための栓体を該逆昇華性物質回収装置にまで圧送する手段とよりなる逆昇華性物質の回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、逆昇華性物質含有ガスから逆昇華性物質を捕集・回収する方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
逆昇華性物質含有ガスからの逆昇華性物質の捕集・回収方法として、無水ピロメリット酸を例にとると、デュレン等を原料として接触気相酸化方法により無水ピロメリット酸を合成し、該無水ピロメリット酸を含有するガスから無水ピロメリット酸を捕集する方法について、種々の報告がなされている。
【０００３】
例えば、（１）特公昭４８−１０４５５号公報、（２）特公昭６１−１２１号公報、（３）特公平１−４２９５３号公報、（４）特開平４−１３１１０１号公報、（５）特開平１０−２６５４７４号公報、（６）特開２００２−１４３６０４号公報等に、無水ピロメリット酸含有ガスから無水ピロメリット酸を分別回収する種々の捕集方法および装置が提案されている。
【０００４】
しかしながら、これらの捕集方法および捕集装置は、大型かつ非常に高価な装置であり、また該捕集物質を排出する個所は、該装置に対して１個所であることが一般的であり、また要求される純度に応じた結晶を一つの装置内で分別排出することが非常に困難な装置となっている。また、このため運転は、最も厳しい要求品質が得られる操作条件を取らざるを得ないことにより、捕集率を犠牲にした運転となる。さらに、これらの捕集装置は、捕集した結晶を融解もしくは溶解させることなく排出させることは極めて難しいので、排出を考慮すると、装置が非常に複雑、高価なものとなったり、あるいは捕集率を犠牲にして排出性を向上させざるを得ないという問題点があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、無水ピロメリット酸等の逆昇華性物質を含有するガスから逆昇華性物質を、ジャケットやトレス等で任意の温度に調節した配管内壁部で捕集し、ピグを利用することにより捕集した結晶を排出させる方法およびその装置を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、要求される品質に合致した複数の品質の結晶を簡単に分別回収し、品質と排出の困難さより、犠牲にしていた従来の捕集率より高い効率で捕集させる方法およびその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記諸目的は、下記（１）〜（５）により達成される。
【０００８】
（１）  逆昇華性物質含有ガス生成域と逆昇華性物質回収域とを連結する少なくとも１個の管状体内に、該ガス生成域から該逆昇華性物質含有ガスを導入し、該管状体の内壁温度を該逆昇華性物質の析出温度に制御することにより該逆昇華性物質を該ガスから分離捕集し、該内壁面に析出した逆昇華性物質を、該管状体内に結晶回収用栓体を圧逆することにより該栓体の移動に伴なって、該逆昇華性物質を回収することを特徴とする逆昇華性物質の捕集方法。
【０００９】
（２）  該逆昇華性物質含有ガス生成域から、従来型の捕集器通過後のガスを内壁温度を制御した管状体に導入して該逆昇華性物質含有ガスを捕集してなる前記（１）に記載の方法。
【００１０】
（３）  該管状体は曲げ管または曲げ管と直管との組合わせである前記（１）または（２）に記載の方法。
【００１１】
（４）  該管状態は複数系列設置され、捕集と回収とを交互に切替えることにより行なわれる前記（１）〜（３）のいずれか一つに記載の方法。
【００１２】
（５）  逆昇華性物質含有ガス供給源と、逆昇華性物質回収装置とを連結する該ガス流通用管状体と、該管状体内壁温度制御手段と、該内壁面に析出した該逆昇華性物質を回収するための栓体を該逆昇華性物質回収装置にまで圧送する手段とよりなる逆昇華性物質の回収装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
本発明方法は、前記のように、逆昇華性物質含有ガス生成域、例えば気相酸化により逆昇華性物質を生成する反応器と、該逆昇華性物質回収域、例えば析出した結晶および結晶回収用栓体を回収するための回収容器との間に少なくとも１個の管状体を設け、該管状体の内壁の温度制御により前記逆昇華性物質を析出させることにより捕集し、前記結晶回収用栓体の圧送により、析出した結晶を該栓体とともに回収するものである。
【００１５】
なお、ここに逆昇華性物質回収域とは、前記のように、管状体内で逆昇華性物質含有ガスから該逆昇華性物質を析出させて固気分離し、析出した結晶を結晶回収用栓体とともに回収するための容器ないし空間をいう。
【００１６】
また、この場合、逆昇華性物質含有ガス生成域（例えば気相酸化反応器）と、前記管状体との間、および／または後ろに従来から用いられている捕集器（例えば多管式熱交換型捕集器）を設けてもよい。
【００１７】
つぎに、図面を参照しながら、本発明方法および装置を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明方法を実施するための装置の一実施態様を示す概略フローシートである。
【００１９】
すなわち、気相酸化反応器（図示せず）からの逆昇華性物質含有ガスは、導管１より捕集器（例えば多管状熱交換型捕集器）２に送られる。この捕集器２には、所定の温度に液温を調節した伝熱媒体（例えばスチーム、熱水、熱媒油等）が、熱媒供給源３より導管４を介して供給されて、あるいは電気ヒーターにより所定の温度に保たれる。この捕集器２で、ある程度の逆昇華性物質、例えば比較的高温域の逆昇華性物質が回収されるが、なお残余の逆昇華性ガスを含有するガスは、管状体５に送られる。このときの捕集器２による逆昇華性物質の回収率は７０〜９０質量％（反応生成量に対して）である。
【００２０】
なお、前記捕集器２としては、多管式熱交換型捕集器の他に、サイクロン式空塔捕集器、ひれ付き管捕集器、バグフィルター捕集器等のごとき従来から使用されている捕集器のいずれもが使用できる。
【００２１】
管状体５に送られたガスは、ジャケット、電気ヒーター等（いずれも図示せず）によりその内壁が所定の温度になるように制御することにより冷却されてより低温域の逆昇華性の物質が析出される。この温度制御は、いかなる手段によってもよいが、一例を挙げると、例えば、液温を調節した伝熱媒体（例えばスチーム、熱水、熱媒油等）を該管状体５の外壁面に設置したトレスやジャケット内に流すかあるいは管状体外に設置した電気ヒーターにより温度制御が行なわれる。
【００２２】
しかして、この逆昇華性物質の析出物を、結晶回収用栓体（図示せず）を、栓体供給装置６により、高圧ガス、例えば高圧窒素を動力源として、導管７より圧入することにより連続的ないし間歇的に供給し、該結晶回収用栓体を捕集した結晶とともに圧送して、逆昇華性物質回収域（回収容器）８において回収する。これにより逆昇華性物質の５〜３０質量％（反応生成量に対して）が回収される。
【００２３】
また、付随的効果として、廃ガス処理装置までの管状体内への逆昇華性物質の結晶付着はほとんど発生せず、結晶付着による管状体内閉塞やバルブ類の開閉作動不良のトラブルが解消される。
【００２４】
逆昇華性物質をほぼ全部捕集されたガスは熱交換器９においてさらに加熱されて導管１０により廃ガス処理装置１１へ送られる。
【００２５】
図２は、本発明方法を行なうための装置の別の実施態様を示す概略フローシートである。
【００２６】
すなわち、図１と同様な装置において、捕集器２は、複数個、例えば２個の管状体５ａ、５ｂに、切換弁１２を介して切換自在に連通している。また、該管状体５ａ、５ｂの末端はいずれも前記回収容器８に連通している。さらに、該管状体５ａ、５ｂは、一端は、切換弁１３を介して切換自在に前記栓体供給装置６に連通している。また、該管状体５ａ、５ｂは、それぞれ導管１０ａ、１０ｂを介して熱交換器９に連通している。
【００２７】
なお、図２において、図１と同一の符号は、図１の場合と同一の部材を表わし、同様な作用をする。
【００２８】
図３は、本発明方法を行なうためのさらに他の実施態様を示す概略フローシートである。
【００２９】
すなわち、気相酸化反応器（図示せず）からの逆昇華性物質含有ガスは、導管１０１より管状体１０２に送られる。この管状体１０２は、結晶回収用栓体の流通が可能な限りいかなる形状であってもよく、直線状、螺旋状、８の字状、ジグザグ状等があるが、スペースの点、温度調節の点等からスパイラル状ないしはこれに近い形状が望ましい。また、管状体１０２は、その周囲をジャケット、電気ヒーター等により温度調節される。
【００３０】
また、この温度調節はいかなる手段を用いてもよいが、例えば蛇管式熱交換器型１０２のものを用いてもよい。この場合、図１および図２の場合と同様に、伝熱媒体を熱媒供給源１０３から導管１０４を介して供給することにより温度調節をしてもよい。
【００３１】
この管状体１０２内で捕集された逆昇華性物質は、結晶回収用栓体（図示せず）を栓体供給装置１０６により高圧ガス、例えば高圧窒素を動力源として導管１０７より圧入することにより連続的ないし間歇的に供給し、該結晶回収用栓体を捕集した結晶とともに圧送して、逆昇華性物質回収域（回収容器）１１４において回収される。
【００３２】
この管状体１０２で大部分の逆昇華性物質が回収されるが、さらに残余の逆昇華性ガスを含有するガスは、さらに連続する管状体１０５に送られる。この管状体１０５も図１および図２における管状体５と同様の構造を有しており、ここで捕集された逆昇華性物質は、図１および図２の場合と同様に、栓体供給装置１０６より圧送される結晶回収用栓体により回収される。これにより逆昇華性物質の７０〜９０質量％が回収される。
【００３３】
なお、図３において、図１および図２と同一の符号に１００をプラスした符号は、同一部材を表わす。
【００３４】
図４は、本発明方法を行なうための別の実施態様を示す概略フローシートである。
【００３５】
すなわち、図３と同様な装置において、管状体は複数個、例えば２個の管状体１０２ａ、１０２ｂに切換弁１１６を介して連通するように設けられている。また、該管状体１０２ａ、１０２ｂは、さらに管状体１０５ａ、１０５ｂにそれぞれ接続しており、その一端は逆昇華性物質回収域（回収容器）１０８に連通している。しかして、切換弁１１６の作動により管状体１０２ａ、１０２ｂおよび切換弁１１３の作動により管状体１０５ａ、１０５ｂをそれぞれ交互に作動させて残余の逆昇華性物質含有ガスから該逆昇華性物質を析出捕集し、結晶回収用栓体を圧送することにより、該結晶回収用栓体とともに逆昇華性物質結晶を回収する。また、切換弁１１５の作動により該結晶回収用栓は、管状体１０２ａまたは１０２ｂを通過して、該管状体１０２ａまたは１０２ｂ内に析出した結晶とともに逆昇華性物質回収域（回収容器１１４）により回収される。
【００３６】
なお、図４において、図３と同一の符号は、同一部材を表わす。
【００３７】
図５は、本発明方法を行なうためのさらに別の実施態様を示す概略フローシートである。
【００３８】
すなわち、管状体２０２を外部ジャケットあるいは電気ヒーター（図示せず）を用いた以外は、図３の場合と同様な装置を用いかつ同様な方法を行なった。
【００３９】
なお、図５において、図３の符号に１００をプラスした符号は、同一部材を表わす。
【００４０】
図３〜図５に示すような装置を用いることにより、逆昇華性物質を、該物質含有ガスより７０〜９０質量％回収することができる。また、捕集装置を管状体とすることにより従来公知の捕集装置に比べて安価に回収できる。さらに、波及効果として、廃ガス処理装置までの配管内への逆昇華性物質結晶の付着はほとんど発生せず、結晶付着による配管内閉塞やバルブ類の開閉作動不良のトラブルも解消できる。
【００４１】
なお、いずれの実施態様においても、前記管状体の大きさは、必要なガス伝熱面積、ガス滞留時間、ガス側圧力損失を満足する内径と長さを有する管状体で、好ましくは曲げ管、より好ましくは螺旋状管状体である。
【００４２】
また、本発明で使用される結晶回収用栓体は、使用する管状体としては、捕集域を形成する管状体の内径とほぼ同一で気密に圧送できる物体であれば、いずれも使用できる。一例を挙げると、例えば、球状物、円柱状物、砲弾状物等があり、これらは例えば高密度発泡ポリウレタン製であり、必要によりその表面に耐摩耗性樹脂を交差状にコーティングしたものや耐摩耗性樹脂で覆い、さらにワイヤーブラッシ帯をスパイラル状に取り付けてなるものがある。また、このような栓体としては、直径が該管状体の内径とほぼ同一で気密に圧送できるものの他に、これよりも直径の小さいものを１種または２種以上用いることもでき、この場合、通常、直径の小さいものから圧送することが好ましい。
【００４３】
また、上記のいずれの場合も、結晶および栓体回収容器から廃ガス処理装置１１，１１１，２１１の間に、サイクロンやバッグフィルター等の集塵装置を設けてもよいことはもちろんである。
【００４４】
以上述べたように、本発明方法は、例えばデュレンの気相酸化による無水ピロメリット酸の製造、ナフタレンまたはオルソキシレンの気相酸化による無水フタル酸の製造、ジメチルナフタレンの気相酸化による無水フタル酸の製造、アントラセンの気相酸化によるアントラキノンの製造、トルエンの気相酸化による安息香酸の製造、ベンゼンまたはＣ４留分の気相酸化による無水マレイン酸の製造等において適用される。これらのうち、デュレンの気相酸化反応において、無水ピロメリット酸を回収するのに最も好ましい。
【００４５】
【実施例】
つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。
【００４６】
実施例１
図６に示すように、内管の内径が１００ｍｍの二重管を、設置面に対し１５°の傾斜で、１，０００ｍｍの巻径で全長１０，０００ｍｍの管状体３０２を螺旋状とした捕集器を用い、その下端はバルブ３１６を介して結晶回収容器３１４に連結し、また上端は、バルブ３１８を介して高圧ガス圧送装置を備えた結晶回収用栓体装置３０６に連結した。
【００４７】
また、前記管状体３０２の下端付近にはバルブ３１７および導管３０１を介して無水ピロメリット酸含有ガス供給源に連結し、さらに前記管状体の上端付近には、バルブ３１９および導管３１０を介して廃ガス処理装置へ連結した。
【００４８】
上記装置において、前記二重管の内管と外管との間にスチームを供給して、内管の内壁の温度が１８０℃になるように調節しながら、バルブ３１７を開いて導管３０１より、温度２４０℃の無水ピロメリット酸含有濃度３３ｇ／Ｎｍ３のガスを、３０Ｎｍ３／ｈｒの割合で供給して２４時間操作を行なった。
【００４９】
ガス供給２４時間後に、バルブ３１７および３１９を閉じ、かつバルブ３１８および３１６を開き、結晶回収用栓体として、高密度発泡ポリウレタン製の球状体（ボール型ピグ）を栓体供給装置３０６から高圧窒素を圧送して管状体内を移動させ、結晶回収容器３１４で無水ピロメリット酸の結晶とともに回収した。ボール型ピグは、外径約８０ｍｍのものを最初に圧送し、ついで外径約１００ｍｍのものを圧送した。
【００５０】
このときの前記栓体の管状体３０２内の高圧窒素による前記栓体の移動速度は、０．５〜１ｍ／ｓｅｃであった。
【００５１】
得られた無水ピロメリット酸は、純度９９．９％の白色針状結晶であり、排出した無水ピロメリット酸の結晶量は１９ｋｇであり、回収率は８０質量％であった。
【００５２】
【発明の効果】
以上述べたように、従来の捕集器に代えてあるいは併用して管状体を使用して逆昇華性物質を捕集するので、要求される品質に合致した複数の品質の結晶を、簡単に分別回収することができるだけでなく、結晶回収用栓体を使用することにより、品質と排出の困難さより犠牲にしていた従来の捕集率より高効率で捕集することができるのである。また、前記管状体を捕集装置として使用することにより管長を長くとれ、これにより反応ガス（逆昇華性物質含有ガス）の徐冷が可能となり、急冷による逆昇華性物質結晶のヒューム化（捕集不可能な結晶化）を防止することができ、理論捕集率に近い実捕集率を得ることができる。
【００５３】
また、前記捕集用管状体を曲げ形状、特に螺旋状に配置することにより低線速のガスを管内壁に強制的に接触させ、結晶を析出させることができる。
【００５４】
さらに、前記管状体内の捕集結晶の状態により栓体の材質、形式、サイズ、移動速度等を任意に選択することが可能となり、特に管状体内に長期間滞留しても品質劣化を起さない温度に温度制御を行なった部分の管状体では、意識的に結晶を残存させ、残存結晶が種結晶の役目を果たし、ガス流通状態に切替え直後の捕集率を高く維持することができる。
【００５５】
また、複数系列の管状体を設ければ、その切替え運転により連続運転を行なうときに有効である。さらに、製品品質上、着色や純度低下等の品質劣化が起る管状体部位では、完全に結晶を排出できる栓体を用いることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を行なうための装置の一実施態様を示す概略フローシート。
【図２】本発明方法を行なうための装置の他の実施態様を示す概略フローシート。
【図３】本発明方法を行なうための装置のさらに他の実施態様を示す概略フローシート。
【図４】本発明方法を行なうための装置の別の実施態様を示す概略フローシート。
【図５】本発明方法を行なうための装置のさらに別の実施態様を示す概略フローシート。
【図６】本発明における実施例で使用された装置の概略図。
【符号の説明】
１，１０１，２０１，３０１…逆昇華性物質含有ガス供給導管、
２…従来の捕集器、
５，１０５，１０５ａ，１０５ｂ，２０５，３０２…管状体、
６，１０６，２０６，３０６…結晶回収用栓体供給装置、
７，１０７，２０７…高圧ガス供給装置、
８，１０８，１１４，２０８，２１４，３１４…回収容器。
【図１】
2004344824.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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