(57)【要約】本発明は、篩を用いて硫酸アンモニウム結晶を分級する方法であって、該方法が、原料懸濁物を篩に供給し、該原料懸濁物が該硫酸アンモニウム結晶を硫酸アンモニウム溶液中に含むこと、硫酸アンモニウム結晶を分級することおよび、該分級中篩の両面を液体に浸漬したままにすることを含む方法に関する。
2004523461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
篩を用いて硫酸アンモニウム結晶を分級する方法において、
原料懸濁物を篩に供給すること、該原料懸濁物は該硫酸アンモニウム結晶を硫酸アンモニウム溶液中に含む、
硫酸アンモニウム結晶を分級することおよび、
該分級中、篩の両面を液体に浸漬したままにすること
を含む方法。
【請求項２】
篩から透過懸濁物を回収し、該透過懸濁物は、篩の開口部を通って運ばれた硫酸アンモニウム結晶および硫酸アンモニウム溶液を含むこと、ならびに、篩から生成物懸濁物を回収し、該生成物懸濁物は、篩の開口部を通って運ばれなかった硫酸アンモニウム結晶および硫酸アンモニウム溶液を含むこと、を含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
篩い分け装置が使用され、該篩い分け装置は、第１の部屋、第２の部屋および篩を含み、篩は第１の部屋と第２の部屋との間の仕切りを形成し、かつ、この方法は、
原料懸濁物を第１の部屋に導入すること、
第２の部屋から透過懸濁物を回収すること、および
第１の部屋から生成物懸濁物を回収すること
を含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
篩の両面を液体に浸漬したままにするように、第１の部屋に入る原料懸濁物の流速、第２の部屋を出ていく透過懸濁物の流速および／または第１の部屋を出ていく生成物懸濁物の流速を制御することを含む請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
篩に供給される原料懸濁物が25体積％未満の硫酸アンモニウム結晶を含む請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
篩から回収される生成物懸濁物が50体積％未満の硫酸アンモニウム結晶を含む請求項２〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
原料懸濁物が供給される篩の面での懸濁物の輸送が、本質的に篩に平行な方向で起こる請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
原料懸濁物が供給される篩の面での懸濁物の輸送が、篩に平行な方向で少なくとも0.01m/秒の速度で起こる請求項７記載の方法。
【請求項９】
機械的手段を用いて篩から硫酸アンモニウム結晶をぬぐい取ることを含む請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
請求項３記載の篩い分け装置が使用され、かつ機械的手段が第１の部屋の内部にある請求項９記載の方法。
【請求項１１】
第１の部屋の壁の少なくとも一部が円筒を形成し、該壁の円筒部分が、篩の少なくとも一部を含み、機械的手段が第１の部屋の内部にあり、該機械的手段が、円筒の長手軸に平行な軸の周りに回転することができる請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
原料懸濁物が、篩の開口部を透過することができる細かい結晶および、篩の開口部を透過することができない粗い結晶を含み、該方法が該細かい結晶を該粗い結晶から少なくとも部分的に分離することを含む請求項１〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
篩の開口部と空気との接触が防止される請求項１〜１２のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、篩を用いて硫酸アンモニウム結晶を分級する方法であって、該方法が、原料懸濁物を篩に供給し、該原料懸濁物が該硫酸アンモニウム結晶を硫酸アンモニウム溶液中に含むことおよび、硫酸アンモニウム結晶を分級することを含む方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
硫酸アンモニウム結晶の分級方法は、特開平3-150217号公報および特開平4-26512号公報に記載されている。公知の方法においては、晶析装置に由来し、硫酸アンモニウム溶液および硫酸アンモニウム結晶を含む懸濁物が篩に供給される。篩を使用すると、懸濁物は、粗い結晶画分と細かい結晶画分とに分離される。細かい結晶画分は晶析装置に再循環され、粗い結晶画分は乾燥に供されて、硫酸アンモニウム生成物結晶を得る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
公知の方法は、硫酸アンモニウム結晶によって篩の開口部が詰まりやすいという不都合を有し、これは結果としてあまり有効な分離にならない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の目的は、開口部の詰まりが防止されるか、または少なくともかなりの程度まで減らされる方法を提供することである。
この目的は、該分級中に液体中に篩の両面を浸漬したままにすることによって、本発明に従い達成される。
【０００５】
本発明によれば、分級されるべき硫酸アンモニウム結晶を含む原料懸濁物が篩に供給される。本発明に従う分級は、透過懸濁物および篩から回収することができる生成物懸濁物を生じる。透過懸濁物は、篩の開口部を通って運ばれた硫酸アンモニウム結晶および、篩の開口部を通って運ばれた硫酸アンモニウム溶液を含む。生成物懸濁物は、篩の開口部を通って運ばれなかった硫酸アンモニウム結晶および、篩の開口部を通って運ばれなかった硫酸アンモニウム溶液を含む。
【０００６】
本発明によれば、篩の両面は液体中に浸漬されたままである。ここで使用されるように、篩の両面を液体中に浸漬したままにするということは、原料懸濁物が供給される篩の面ならびに、透過懸濁物が回収される篩の面が液体中に浸漬されたままであることを意味すると意図される。該浸漬の結果、篩と空気との接触、特に篩の開口部と空気との接触が防止される。どのような科学理論によっても束縛されることを望まないが、これが、硫酸アンモニウム溶液から硫酸アンモニウムの結晶化の発生を防止するか、または少なくとも減らし、その結果、篩の開口部の詰まりを減らすと考えられる。篩の両面が浸漬されたままにされる液体は好ましくは、硫酸アンモニウム溶液および／または硫酸アンモニウム溶液中に硫酸アンモニウム結晶を含む懸濁物である。
【０００７】
篩の両面が液体中に浸漬されたままになるように、任意の適当な方法によって、好ましくは原料懸濁物の流速、透過懸濁物の流速および／または生成物懸濁物の流速を互いに対して選択および／または制御することによって、篩の両面を液体中に浸漬したままにすることができる。これは、任意の適当な方法、例えば適当な寸法を有する入口および出口を使用することによって、オーバーフローを用いることによって、または１個以上の調節可能な弁を用いることによって行なうことができる。
【０００８】
好ましくは、第１の部屋、第２の部屋および篩を含む篩い分け装置が使用され、篩は第１の部屋および第２の部屋の仕切りを形成し、ここでは、本方法は、原料懸濁物を第１の部屋に供給すること、第２の部屋から透過懸濁物を回収すること、および第１の部屋から生成物懸濁物を回収することを含む。そのような篩い分け装置を使用するときには、篩の両面を有効なやり方で液体中に浸漬することができる。篩は、任意の適当なやり方で第１の部屋および第２の部屋を分離することができる。篩い分け装置はハウジングを含むことができ、篩はハウジングを第１の部屋および第２の部屋に分ける。この装置はまた、内部容器、例えば管（該内部容器の壁は篩を含む）および外部容器（篩を含む内部容器の壁の一部は、外部容器によって囲まれる）を含むことができる。好ましくは、内部容器の１端、特に管の１端は、外部容器の壁を通って伸びる。
【０００９】
好ましくは、篩に供給される原料懸濁物は、原料懸濁物の体積に対して50体積％未満、より好ましくは40体積％未満、特に30体積％未満、より特には25体積％未満の硫酸アンモニウム結晶を含む。上記した篩い分け装置が使用されるときには、第１の部屋に供給される原料懸濁物は好ましくは、原料懸濁物の体積に対して50体積％未満、より好ましくは40体積％未満、特に30体積％未満、より特には25体積％未満の硫酸アンモニウム結晶を含む。原料懸濁物中の結晶の百分率を下げると、輸送が容易になり、かつより高い百分率の細かい結晶を、作動している篩を乾燥させずに分離することができるという利点を有する。原料懸濁物中の結晶の百分率について特別な下限はない。一般に、篩に供給される原料懸濁物中の結晶の百分率は、原料懸濁物の体積に対して0.1体積％より高く、好ましくは0.5体積％より高く、より好ましくは1体積％より高く、特に2体積％より高い。
【００１０】
好ましくは、篩から回収される生成物懸濁物は、生成物懸濁物の体積に対して70体積％未満、より好ましくは60体積％未満、特に50体積％未満、より特には40体積％未満の硫酸アンモニウム結晶を含む。上記した篩い分け装置が使用されるときには、第２の部屋から回収される生成物懸濁物は、好ましくは生成物懸濁物の体積に対して70体積％未満、より好ましくは60体積％未満、特に50体積％未満、より特には40体積％未満の硫酸アンモニウム結晶を含む。生成物懸濁物中の結晶の百分率を下げると、生成物懸濁物の輸送が容易になるという利点を有する。
【００１１】
水性硫酸アンモニウム溶液中の硫酸アンモニウム濃度は、特定の値に限定されない。一般に硫酸アンモニウム溶液は、硫酸アンモニウム溶液の重量に対して少なくとも１重量％、好ましくは少なくとも５重量％、より好ましくは少なくとも10重量％、特には少なくとも20重量％、より特には少なくとも30重量％の溶解された硫酸アンモニウムを含む。一般に硫酸アンモニウム濃度は、硫酸アンモニウム溶液の重量に対して60重量％未満、好ましくは50重量％未満、より好ましくは45重量％未満である。
【００１２】
好ましくは、原料懸濁物が供給される篩の面での懸濁物の輸送は、本質的に篩に平行な方向で起こる。上記した篩い分け装置が使用されるときには、第１の部屋での懸濁物の輸送は好ましくは、本質的に篩に平行な方向で起こる。このことは、硫酸アンモニウム結晶による開口部の閉塞がさらに減じられるという利点を有する。好ましくは、原料懸濁物が供給される篩の面での懸濁物の輸送は（上記した篩い分け装置が使用されるときには、第１の部屋において）、篩に平行な方向で少なくとも0.01m/秒の速度で、より好ましくは少なくとも0.05m/秒の速度で、特には少なくとも0.1m/秒の速度で、より特には少なくとも0.25m/秒の速度で起こる。流速を上げると、篩からの硫酸アンモニウム結晶の除去が容易になる。
【００１３】
好ましくは本方法は、好ましくは原料懸濁物が供給される篩の面で、機械的手段にて篩から硫酸アンモニウム結晶をぬぐい取ることを含む。これはさらに篩からの硫酸アンモニウム結晶の除去を容易にする。適当な機械的手段の例としては、こすり取る手段、撹拌機、回転ねじを包含する。上記した篩い分け装置が使用されるときには、機械的手段は好ましくは、第１の部屋の内部にある。好ましい実施態様においては、第１の部屋の壁の少なくとも一部が円筒を形成し、該円筒の部分は、篩の少なくとも一部を含み、機械的手段は第１の部屋の内部にあり、該機械的手段（例えばこすり取る手段、撹拌機、ねじ）は、円筒の長手軸に平行な軸の周りを回転することができる。Russel Eco Self Cleaning Filter（商標）を有利に使用することができる。
【００１４】
分級は、篩の開口部を通る十分に小さい大きさを有する硫酸アンモニウム結晶の輸送を含む。篩の開口部を透過できる硫酸アンモニウム結晶、すなわち篩の開口部を通って透過することができる十分に小さい大きさを有する硫酸アンモニウム結晶は、細かい結晶および／または所定の大きさより下の結晶と称することができる。篩の開口部を透過できない硫酸アンモニウム結晶、すなわち篩の開口部を通って透過することができない大きさを有する硫酸アンモニウム結晶は、粗い結晶および／または所定の大きさより上の結晶と称することができる。細かい結晶および粗い結晶を含む原料懸濁物を篩に供給するとき、分級の結果として、細かい結晶の少なくとも一部は粗い結晶から分離される。
【００１５】
篩の開口部の寸法は、特定の値またはいかなる形状にも限定されない。好ましくは、篩の開口部は、少なくとも0.05mm、より好ましくは少なくとも0.1mm、特に少なくとも0.2mm、より特に少なくとも0.5mmの直径を有する結晶に対して透過性である寸法を有する。好ましくは篩の開口部の直径は少なくとも0.05mm、より好ましくは少なくとも0.1mm、特に少なくとも0.2mm、より特に少なくとも0.5mmである。好ましくは篩の開口部は、10mm、より好ましくは5mm、最も好ましくは2mmの直径を有する結晶に対して透過性でないような寸法を有する。
【００１６】
好ましくは、原料懸濁物は晶析装置に由来する。好ましくは透過懸濁物の少なくとも一部が晶析装置に供給される。
【００１７】
任意的に、例えばろ過によって分離された、透過懸濁物および／または生成物懸濁物に由来する硫酸アンモニウム溶液は、原料懸濁物に導入され、および／または、好ましくは原料懸濁物によって、第１の部屋に導入される。このことは、原料懸濁物中の硫酸アンモニウム結晶濃度が減らされるという利点を有する。
【００１８】
この好ましい実施態様においては、内部管１（第1の部屋）および外部管２（第２の部屋）を含む装置（図１参照）が使用される。外部管２には、出口５がある。篩３は、内部管１の壁に配置される。狭くなったところ４が、装置の底に配置される。内部管１と外部管２との結合点は、防液シールによって封止される。原料懸濁物６は、上部を通って内部管１へ入る。懸濁物７は次に、篩３に沿って流れる。細かい硫酸アンモニウム結晶および硫酸アンモニウム溶液８は、開口部を通って外部管２へと進み、出口５をとおって外部管２を去る。出口５を出ていく流れは、透過懸濁物である。生成物懸濁物９は底を通って内部管１を去る。この装置は垂直の位置に置かれることができるが、これは必要ではない。
【００１９】
本発明を、以下の実施例によって、それに限定されることなく説明する。
【実施例】
【００２０】
実施例I
連続相として水性硫酸アンモニウム溶液（水に溶かした43重量％の硫酸アンモニウム）中の19重量％硫酸アンモニウム結晶の原料懸濁物を、図１に示した装置を用いて分級した。内部管１は、内径25mmの金属管であった。この管の壁には、1.4mm幅で5cm長さの４列のスリットが20cmの長さにわたって配置された。スリットは約1mm離して間隔をあけられた。スリットの長手方向は、内部管の長手方向に平行であった。内部管の底の狭いところのために調整可能な弁が使用された。外部管２は約30cmの内径を有していた。原料懸濁物は、上部から内部管を通って時速3m3の流速にて供給された。生成物懸濁物の流速が透過懸濁物の流速に等しいように流れを制御した。原料懸濁物および生成物懸濁物の両方の試料を採取した。試料は以下のようにして分析した。
1.  試料を「ブフナー漏斗」によってろ過した。
2.  得られた結晶を、36.2重量％のメタノールおよび、9.3重量％の溶解硫酸アンモニウムを有する54.5重量％の水からなる洗浄液で洗浄した。
3.  結晶をメタノールで２回洗浄した。
4.  結晶をジエチルエーテルで洗浄した。
5.  結晶を40℃の温度にて乾燥した。
表１は、原料懸濁物中の硫酸アンモニウム結晶の粒度分布および生成物懸濁物中の硫酸アンモニウム結晶の粒度分布を示す。＜1.25mmの直径を有する結晶の量は、本発明の方法によって37％減らされた。
【００２１】
実施例II
実施例Iに記載した手順を繰り返した。この例では、原料懸濁物は4重量％の硫酸アンモニウム結晶を含んでいた。
結果を表１に示す。＜1.25mmの直径を有する結晶の量は、52％減らされた。
【００２２】
実施例III
実施例Iに記載した手順を繰り返した。分級されるべき硫酸アンモニウム懸濁物は、8.5重量％の硫酸アンモニウム結晶を含んでいた。固体がろ過によって逃れると、4.3重量％の硫酸アンモニウム結晶を含む原料懸濁物が得られるように、透過懸濁物が硫酸アンモニウム懸濁物に添加された。原料懸濁物の流速は1.9m3/時であった。生成物懸濁物の流速が透過懸濁物の流速と等しいように流れを制御した。
結果を表１に示す。＜1.25mmの直径を有する粒子の量は、50％減らされた。
実施例I〜IIIは、篩の開口部の詰まりの発生がなかったか、または限られた詰まりの発生しかなしに続けることができた。（比較例として）篩の両面が液体に浸漬されないことを違えて、実施例I〜IIIを繰り返すときには、この方法は、篩上の詰まりおよび結晶化の発生のために、中断されなければならない。
【００２３】
実施例IV
連続相として43重量％の溶解硫酸アンモニウムを有する、硫酸アンモニウム溶液中6.5重量％の硫酸アンモニウム結晶の原料懸濁物を図１に示した装置を用いて分級したが、この場合には、ねじである撹拌器を備えていた。内部管１は、107mmの内径の金属管であった。この管の壁には、1.4mm幅のスリットが全長37.2cmにわたって配置された。スリットは約1mm離して間隔をあけられた。スリットの長手方向は、内部管の長手方向に平行であった。外部管２は約17cmの内径を有していた。原料懸濁物は、上部から内部管を通って時速23m3の流速にて供給された。生成物懸濁物の流速が透過懸濁物の流速に等しいように流れを制御した。透過懸濁物および生成物懸濁物の両方の試料を採取した。試料は以下のようにして分析した。
1.  試料を「ブフナー漏斗」によってろ過した。
2.  得られた結晶を、36.2重量％のメタノールおよび、9.3重量％の溶解硫酸アンモニウムを有する54.5重量％の水からなる洗浄液で洗浄した。
3.  結晶をメタノールで２回洗浄した。
4.  結晶を40℃の温度にて乾燥した。
5.  結晶の粒度分布を、篩分析にて決定した。
表２は、透過懸濁物中の硫酸アンモニウム結晶の粒度分布および生成物懸濁物中の硫酸アンモニウム結晶の粒度分布を示す。表３は、原料中および生成物懸濁物中の結晶の全濃度および、各流れと共に動く細粒の質量流量を示す。＜1.4mmの直径を有する結晶の量は、本発明の方法によって49％減らされた。
【００２４】
実施例V
実施例IVに記載した手順を繰り返した。この例では、原料懸濁物は5.4重量％の硫酸アンモニウム結晶を含んでおり、一方、スリットの開口部は0.5mmであった。供給流は、21 m3/時であった。生成物懸濁物の流速が透過懸濁物の流速と等しいように流れを制御した。
結果を表２および表３に示す。＜0.5mmの直径を有する結晶の量は、60％減らされた。
【００２５】
実施例VI
実施例IVに記載した手順を繰り返した。分級されるべき硫酸アンモニウム懸濁物は、26重量％の硫酸アンモニウム結晶を含んでいた。原料懸濁物の流速は14m3/時であり、スリットの開口部は0.5mmであった。生成物懸濁物の流速が透過懸濁物の流速の1.5倍であるように流れを制御した。
結果を表２および表３に示す。＜0.5mmの直径を有する粒子の量は、39％減らされた。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
【表２】
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【００２８】
【表３】
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【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004523461.tif 000023
2004523461.tif 000024