JP5857730B2 - 遠心分離機、ビスフェノールａの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、回転するバスケットにより遠心濾過処理をする遠心分離機、及び該遠心分離機を用いたビスフェノールＡの製造方法に関する。

化学工業、薬品工業又は食品工業などの分野において、供給された材料を遠心濾過して分離する遠心分離機が広く利用されている。

例えば特許文献１に記載のような公知の遠心分離機は、駆動手段により回転する回転軸に固定されたバスケットを有し、その内面にはスクリ−ン部材を介して濾布が張設されて濾過室が形成されている。また、遠心分離機には、バスケットの内周面に形成されたケ−キを掻き取る掻取ナイフが具備されている。

このような構成を備える遠心分離機では、駆動手段により高速回転されたバスケットの濾過室内に原液供給管から原液が供給される。供給された原液は遠心力の作用でバスケット内の半径方向外側に集液され、張設された濾布で濾過処理される。濾過により生じた濾液はスクリ−ン部材を通過して排出される。一方、濾過による固形分は濾布上に沈降堆積してケ−キ層が形成され、これが掻取ナイフで掻き取られて濾液とは別に排出される。これにより原液が所望の材料に分離（濾過）される。

特開２００１−１９８４８９号公報

ここで、濾布（「濾網」と呼ぶこともある。）は、ケーキとなるべき材料を通過させず、濾液となる材料は通過させるため、所定の網目を有する網状とされている。そして、ケーキを掻き取る際は、上記のように掻取ナイフをケーキに接触させて押し当てる。

ところが、このような遠心分離機において、濾布に切れ目や破れが生じて不具合となることがあった。濾布自体の強度の観点から、濾布の使用が所定の期間に達すれば最終的に該濾布に切れや破れが発生することは避けられないが、できるだけ長い期間このような不具合が生じないことが好ましい。

特に、ビスフェノールＡの製造工程に含まれる遠心分離機の利用では、このような不具合が発生するまでの期間が短い傾向にあった。

そこで、本発明は、濾布の寿命を向上させることが可能な遠心分離機を提供することを課題とする。また、当該遠心分離機を用いたビスフェノールＡの製造方法を提供する。

以下、本発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、乾式篩による２５０μｍの通過率８０質量％以上の結晶の大きさで、母液粘度が４〜１５ｃＰであり、結晶含有量が１０〜４０質量％である結晶含有液から、結晶を金属製の濾布を用いて濾過分離するための遠心分離機であって、円筒軸を中心に回転する円筒状のバスケットと、バスケットの内周面に沿って配置される格子状のスクリーン部材と、スクリーン部材に重ねられて配置される濾布と、バスケットの開放面側からバスケット内に挿設される掻取ナイフと、を備え、濾布の網目格子を構成する異なる２方向に並列する線材群のうち、線材群を構成する線材の線径が１ｍｍ以下であり、かつ線材群中で隣り合う線材の中心線間の距離が該線径よりも広い線材群が、スクリーン部材の格子の長い辺と５度〜９０度の角度を有するように濾布が配置されていることを特徴とする遠心分離機である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の遠心分離機において、スクリーン部材の格子のうち、長い辺が５ｍｍ以上であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の遠心分離機はビスフェノールＡとフェノールとのアダクト結晶を濾過分離するための装置である。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の遠心分離機によりビスフェノールＡとフェノールとのアダクト結晶を濾過分離する工程を含むビスフェノールＡの製造方法である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のビスフェノールＡの製造方法において、濾過分離が回収晶析における濾過分離の工程である。

本発明によれば、濾布の破れや切れによる不具合の発生を抑制することができ、濾布の寿命を向上させることができる。

１つの実施形態を説明するための図で遠心分離機の構造を説明する図である。 １つの実施形態を説明するための図で遠心分離機の構造を説明する他の図である。 スクリーン部材を説明する図である。 濾布を説明する図である。 ビスフェノールＡの製造方法を説明する図である。

以下、本発明を実施形態に基づいて説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において任意に変形することができる。

図１、図２は１つの実施形態にかかる遠心分離機の構造を説明する図である。図１は原液が供給される場面、図２はケーキが掻き取られる場面をそれぞれ表している。図１、図２からわかるように、遠心分離機は、バスケット１、スクリーン部材２、濾布３、排出路５、サイホン室６、回転軸７、原液供給管８、掻取ナイフ９、排出シュート１０、及びサイフォン管１１を有している。

バスケット１は、回転軸７に接続する一端面が閉塞され、対向する他端面が開放された円筒状のバスケットであり、開放された他端面側は、不図示であるが開閉可能な蓋構造となっている。従って、不図示の駆動手段により回転する回転軸７により、バスケット１を円筒軸を中心に回転させることができる。

スクリーン部材２は、バスケット１のうち円筒状の内周面に沿って配置される格子状の面材である。スクリーン部材２は、濾布３をバスケット１の内側に保持するための部材であり、濾過する目的の格子状面材ではないので、目が粗い格子である。図３にスクリーン部材２がバスケット１内に配置された姿勢における網目の状態を模式的に示した。図３では紙面上下がバスケット１の周方向、紙面左右がバスケット１の円筒軸方向である。すなわち、本実施形態ではスクリーン部材２の格子のうち、一方向の線材はバスケット１の周方向に沿って、他方向の線材はバスケット１の円筒軸方向に沿ったものとなっている。
また、本実施形態では、図３にＡで示したように１つの格子のうち長い辺となるＡ１が周方向となるように配置されている。当該長い辺の長さは特に限定されることはないが、５ｍｍ以上であることが好ましい。
スクリーン部材２を構成する材料は特に限定されることはないが、耐熱性や強度の観点から金属であることが好ましく、その中でもステンレス鋼が好適に用いられる。

図１、図２からわかるように、スクリーン部材２とバスケット１との間は濾液が通過するための通路である排出路５が形成されている。

濾布３はバスケット１のスクリーン部材２の内側に配置された濾過作用を有する網目状の面材である。濾布３はスクリーン部材２に重ねられ、該スクリーン部材２上に支持されるように配置される。濾布３により囲まれた部分のバスケット１内に濾過室４が形成される。

図４に濾布３がバスケット１内に配置された姿勢における網目の状態を模式的に示した。図４では紙面上下がバスケット１の周方向、紙面左右がバスケット１の円筒軸方向である。すなわち、図３、図４からわかるように、濾布３の網目格子を構成する異なる２方向に並列する線材群のうち、この線材群を構成する線材の線径が１ｍｍ以下であり、かつ線材群中で隣り合う線材の中心線間の距離が該線径よりも広い線材群（図４にＢ１で示した線材に並列する線材群）が、スクリーン部材２の長い辺の線材（Ａ１）とθの角度を有するように配置されている。ここで、θの大きさは５度以上であり、好ましくは５度〜９０度であり、さらに好ましくは１０度〜８５度である。

このように、スクリーン部材の格子のうち長い辺を有する線材との関係に基づいて濾布の網目を構成する線材が延びる方向を調整することにより、濾布の寿命を延ばすことができる。その理由は必ずしも明確ではないが、これにより遠心分離処理最中やケーキの掻き取り時において、濾布がスクリーン部材から受ける力において、濾布が切れてしまうような応力の集中を抑制することができるからであると考えられる。

このような濾布の網目の細かさや網目を構成する線材の線径は、濾過すべき材料の大きさに基づいて適宜選択することができるが、濾過精度が２５０μｍより小さいものが好ましく、線材群中で隣り合う線材の中心線間の距離が該線径よりも広い線材群で形成されるメッシュが１０以上、好ましくは２０以上のものが挙げられる。また、線材群中で隣り合う線材の中心線間の距離が該線径よりも広い線材群の線材の線径は、０．１ｍｍ〜１ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ〜０．４ｍｍである。これより線径が細いものを使用した場合、破れやすい問題があり、長期間の遠心分離機の運転が困難であった。
濾布としては織り網が好ましく用いられ、具体的には、平織、綾織、平畳織、綾畳織などを選択することができるが、結晶が小さく、粘度の高いスラリーを濾過する場合の濾過性能と濾過精度を求めた場合、上記線材で構成される平畳織であることが好ましい。
また濾布を構成する材料は特に限定されることはないが、耐熱性や強度の観点から金属であることが好ましく、その中でもステンレス鋼が好適に用いられる。

図１、図２に戻り遠心分離機について説明を続ける。サイホン室６はバスケット１の閉塞された側に配置され、排出路５から連通して設けられた空間（室）である。ここには濾過されて排出路５を通過してきた濾液が貯留する。また、サイホン室６からはサイホン管１１が延びている。サイホン管１１は、サイホン室６に貯留した濾液を吸引排出することができるように構成されていることが好ましい。

原液供給管８は、バスケット１の開放面側からバスケット１内に挿設され、バスケット１内に原液を供給する管である。先端部に原液をバスケット１の閉塞面に沿って供給する案内板を付設してもよい。

ケーキの掻取は、いずれのものでもよいが、例えば、掻取ナイフ９により行うこともできる。掻取ナイフ９は、バスケット１の開放面側からバスケット１内に挿設され、濾布３上に沈降堆積されたケ−キ層を掻き取る部材である。掻取ナイフ９は、上下が開放された箱状の部材であるボックス部９ｂを有している。ボックス部９ｂの先端にナイフ部９ａが固着され、ボックス部９ｂに旋回駆動軸９ｃを介して図示しない旋回駆動手段に接続されている。これにより、ナイフ部９ａの角度が調節されて掻き取り面との接触と離脱とが行われる構造となっている。また、掻取ナイフ９のボックス部９ｂの下方開放部には掻き取ったケ−キを排出する通路である排出シュ−ト１０が設置されている。

その他、上記構成の遠心分離機には、濾布上に固形分が沈降堆積して形成されたケ−キ層を洗浄する洗浄液供給管や固着したケ−キ基礎層を剥離除去するガス噴射管などの付帯設備を適宜設けてもよい。

以上のような遠心分離機では、例えば次のように原液の分離（濾過）がされる。すなわち、不図示の回転駆動手段により回転軸７を介して高速回転されたバスケット１の濾過室４内に原液供給管８から原液が供給される。供給された原液は遠心力の作用でバスケット１内の半径方向外側に集液されて設置された濾布３で濾過処理され、濾液はスクリ−ン部材２を通過して排出路５からサイホン室６内に滞留する。滞留した濾液はサイホン管１１で吸引排出される。
一方、固形分は濾布３上に堆積されてケ−キ層を形成する。堆積したケーキ層は掻取ナイフ９で掻き取られ排出シュ−ト１０から排出される。

本実施形態の遠心分離機によれば、このようにバスケット１の高速回転にともなう濾布３への原液からの大きな力、スクリーン部材からの反力、及び掻き取り時の掻取ナイフ９からの押圧力、及びその際のスクリーン部材からの反力等が濾布３に負荷されても該濾布３の破れや切れを防止し、濾布３の寿命を向上させることが可能となる。

ここで供給される原液の性質は特に限定されることはないが、その性質上濾布に負荷がかかる原液の場合に特に本発明の効果が顕著となる。例えば、原液として、乾式篩による２５０μｍの通過率８０質量％以上の結晶の大きさで、母液粘度が４〜１５ｃＰであり、結晶含有量が１０〜４０質量％である結晶を含有するものを挙げることができる。

次に、より具体的に上記遠心分離機がビスフェノールＡの製造過程で用いられる例について説明する。図５には、ビスフェノールＡの製造過程を説明する図を示した。

ここでいうビスフェノールＡの製造方法は、基本的には従来の製造方法と同様に、酸触媒の存在下に過剰量のフェノールとアセトンとを縮合反応させる反応工程（Ａ）、得られた反応混合物から低沸点成分を分離して濃縮されたビスフェノールＡを含む晶析原料を調製する濃縮工程（Ｂ）、得られた晶析原料からビスフェノールＡとフェノールとの付加物であるアダクト結晶を含むスラリーを形成した後にビスフェノールＡとフェノールとの付加物と母液とに分離する晶析−固液分離工程（Ｃ）、得られたビスフェノールＡとフェノールとの付加物からフェノールを分離してビスフェノールＡを回収するフェノール除去工程（Ｄ）を包含する。本実施形態ではさらに、異性化工程（Ｅ）、母液濃縮工程（Ｆ）、回収・晶析−固液分離工程（Ｇ）、及び母液精製工程（Ｈ）を有する。

＜反応工程（Ａ）＞
この工程においては、酸触媒の存在下に過剰量のフェノールとアセトンとを縮合反応させる。原料のフェノールとアセトンは、化学量論的にフェノール過剰で反応させられる。フェノールとアセトンとの供給モル比（フェノール／アセトン）は、通常３〜３０、好ましくは、５〜２０である。反応温度は、通常５０〜１００℃、反応圧力は、通常、常圧〜６００ｋＰａ（絶対圧力）である。

原料のアセトンとしては、工業的に入手可能なものであれば特に制限されずに使用することが出来る。例えば、新たに系外から供給される精製アセトン、後述する濃縮工程（Ｂ）で分離された未反応アセトンを更にアセトン循環工程で処理して得られるアセトン、それらの混合物などを使用することが出来る。また、反応に使用するアセトンにメタノール等のアルコール類が含まれていると、触媒の活性低下を招く場合があるので、これらのアルコール類を除去した後に使用するのが好ましい。図５において、アセトンはライン１１０から供給される。一方、フェノールはライン１２０及び／又はライン１２１から供給される。フェノールは、市販のものをそのまま使用してもよいが、酸性イオン交換樹脂のような酸性触媒と接触させて、製品フェノール中に含まれている不純物を重質化させ、更に、蒸留により重質分を分離・除去して精製したフェノールを使用するのが好ましい。なお、ライン１２０には、後述する晶析−固液分離工程（Ｃ）、及び母液精製工程（Ｈ）からのライン１２３、１２５が接続されている。

触媒としては、酸性物質が使用され、塩酸、硫酸などの鉱酸、強酸性陽イオン交換樹脂、ポリシロキサン等の固体酸を使用することができるが、装置の腐食、反応後の触媒の分、触媒活性などの点から、通常、スルホン酸型などの強酸性陽イオン交換樹脂が使用される。好ましくは、選択率や転化率の向上を目的として、助触媒として含イオウ化合物を反応時に添加する、又は、酸触媒に担持させる等の方法によって使用される。更に好ましくは強酸性陽イオン交換樹脂を部分的に含イオウアミン化合物で修飾した樹脂が使用される。特に、２−アミノエタンチオール、２−（４−ピリジル）エタンチオール、２−（２−ピリジル）エタンチオール等の含イオウアミン化合物で修飾した樹脂を使用した場合、顕著な効果が得られる。含イオウアミン化合物による修飾の程度は、スルホン酸型の強酸性イオン交換樹脂の場合、その酸基（スルホン酸基）に対し、通常２モル％〜６０モル％、好ましくは５モル％〜３０モル％、更に好ましくは１０モル％〜２０モル％である。

フェノールとアセトンとの縮合反応は、通常、固定床流通方式で行われる。この場合、反応器に供給する原料混合物の液空間速度は、通常０．２／ｈ〜５０／ｈである。得られた反応混合物は、ライン１１１を通して次工程に供給される。

＜濃縮工程（Ｂ）＞
この工程においては、上記の工程で得られた反応混合物から低沸点成分を分離して濃縮されたビスフェノールＡを含む晶析原料を調製する。ここで言う低沸点成分とは、フェノールよりも低沸点の成分であり、例えば、未反応のアセトン；副生する水；不純物として含まれるアルコール、イソプロピルフェノール；アルキルチオール等の担持型でない助触媒を使用する場合の助触媒などが挙げられる。低沸点成分の分離方法としては、蒸留塔を使用し、反応工程において得られた反応混合物を蒸留し、塔頂から低沸点成分を分離する方法が挙げられる。塔底液はビスフェノールＡ及びフェノールを含む液体成分である。蒸留塔は１基または複数基の公知のものが使用できるが、１基で分離を行うのが好ましい。蒸留を常圧で行う場合はフェノールの沸点以下で行うが、好ましくは減圧蒸留により行われる。減圧蒸留は、通常、温度５０℃〜１５０℃、圧力５０ｍｍＨｇ〜３００ｍｍＨｇで行われる。反応混合物中に含まれる未反応フェノールの一部が低沸点成分と共に塔頂から抜き出されてもよい。また、所望により、追加の蒸留塔を使用してフェノール類を除去したり、あるいは、フェノールを追加することによってビスフェノールＡの濃度を調節してもよい。これらの処理によって得られた晶析原料は、ライン１１２を通して次工程に供給される。

＜晶析−固液分離工程（Ｃ）＞
この工程においては、上記の工程で得られた晶析原料から付加物を含む、ビスフェノールＡとフェノールとの付加物であるアダクト結晶を含むスラリーを形成した後に付加物と母液とに分離する。晶析装置としては、通常、連続晶析装置が使用される。連続晶析装置としては、ジャケットや内部コイルによる冷却方式の晶析装置、外部循環冷却式晶析装置、蒸発冷却式晶析装置などが知られており、特に制限はないが、外部循環冷却式晶析装置とジャケット式晶析装置とが好適に使用される。外部循環冷却式晶析装置は、晶析槽とその外部に配置された冷却器とを配管、バルブ等から成る循環路で形成されて成り、冷却器としては、多管式冷却器が好適に使用される。また、微結晶を溶解するための溶解槽または加熱器を具備することが好ましい。ジャケット式晶析装置は、晶析を行う容器の周囲にジャケットを有し、当該ジャケット内に冷媒を通し、当該容器の壁面を介して冷却するタイプである。容器内に攪拌翼やバッフルを具備し、内液が良好に攪拌できるものが好ましい。また、何れのタイプも、混合性の向上のため、内部にドラフトチューブを具備するのが好ましい。結晶の形状やサイズを制御するため、分級装置を装置内に具備するか外部に併設してもよい。分級装置としては、結晶の形状やサイズによる結晶の沈降速度の差を利用したもの、溶解速度の差を利用したもの等が挙げられる。また、必要に応じ、晶析操作の途中で加熱を行ったり、あるいは、結晶の溶解操作を行うことも出来る。このような場合は、冷媒に代えて熱媒を使用する。

固液分離装置として上記した遠心分離機が用いられる。すなわち、原液をスラリーとして、上記遠心分離機を用いて付加物と母液とに分離する。固液分離においては、付加物の純度の向上と脱液性能の向上のため、フェノール含有液による付加物の洗浄を行うことが好ましい。洗浄液は、ライン１２１から供給されるフェノールを用いることができ、固液分離によって母液として回収されたフェノールは、反応工程（Ａ）の原料フェノールとして使うこともできる。

＜フェノール除去工程（Ｄ）＞
この工程においては、上記の工程で得られた付加物からフェノールを分離してビスフェノールＡを回収する。フェノール除去工程（Ｄ）では、通常、１００℃〜１６０℃に付加物を加熱溶融し、得られた溶融液から、例えば、蒸留装置、薄膜蒸発器、フラッシュ蒸発器などを使用することにより、大部分のフェノールを除去する方法が採用される。また、溶融液中に残存している微量のフェノールを除去するために、上記の操作を行った後、更に、スチームストリッピング等により残存フェノールを除去し、ビスフェノールＡを精製する方法も採用される。この方法は、例えば、特開昭６３−１３２８５０号公報、特開平２−２８１２６号公報などに記載されている。

上記のようにして得られた高純度で溶融状態のビスフェノールＡは、造粒塔やフレーカーに送られ、固体のプリルやフレークとなって製品ビスフェノールＡとなる。例えば、造粒塔を使用する場合、溶融ビスフェノールＡは、造粒塔の塔頂に送液され、塔頂に設置されたノズルプレートに設けられた多数の孔より噴霧される。噴霧された溶融液は、造粒塔の塔底から上昇する循環ガスにより冷却され、塔底よりプリルと呼ばれる粒子状の固体として抜き出され、製品ビスフェノールＡとなる。また、得られたビスフェノールＡを、溶融法によるポリカーポネート樹脂の製造に供する場合のように、固体にせずに溶融状態のまま次工程に移送することも出来る。

＜異性化工程（Ｅ）＞
この工程においては、上記の晶析−固液分離工程（Ｃ）で分離・分割された母液の一部を回収し、酸触媒と接触させる。ここで、異性化とは、母液中の２，４′−体をビスフェノールＡ（４，４′−体）に変換することを意味する。

異性化工程（Ｅ）に供給する母液の割合は、本発明の製造方法の運転が定常状態となった際の、上記の晶析−固液分離工程（Ｃ）で分離された母液中に含まれる酸および不純物（水、アセトン、フェノール、ビスフェノールＡを除く物質）の量によって決定するのが好ましい。何故ならば、特に運転開始後定常状態になるまでに生成する不純物の量は、状況によって大幅に変動するため、異性化工程（Ｅ）に供給する母液の割合の大小（すなわち、反応工程（Ａ）に循環する母液の割合の大小）は、母液の単なる量比によって一義的に決定するより、酸および不純物の量を指標として決定する方が効率的であると言えるからである。上記の母液中に含まれる酸および不純物の合計量は、ビスフェノールＡに対する濃度として、通常０．３質量倍〜２質量倍、好ましくは０．３質量倍〜１．５質量倍の範囲が好ましい。

異性化工程（Ｅ）においては、母液と酸触媒とを接触させるが、これに先立ち、母液中の水分の濃度を１重量％以下まで低減させるのが好ましい。母液中の水分の低減処理には、単段もしくは多段のフラッシュ蒸発器または蒸留塔が好適に使用される。水の蒸発に伴いフェノールが同伴されて母液が濃縮される場合は、そこでの処理条件の調節やフェノール添加などの方法により、脱水後の母液中のビスフェノールＡ濃度が、通常１５重量％、好ましくは１４重量％を上回らない様にするのがよい。これは異性化工程（Ｅ）で使用する酸触媒反応器にてビスフェノールＡとフェノールとの付加物が析出するのを防止するためである。

異性化工程（Ｅ）の酸触媒には、一般的に強酸性陽イオン交換樹脂が好適に使われる。また、異性化の際の反応温度は通常６０℃〜９０℃、液空間速度は通常０．１／ｈ〜５０／ｈである。最適な定常状態は、２，４′−体と４，４′−体（ビスフェノールＡ）との化学平衡比に対して母液の組成から８０％〜１００％程度反応が進行した状態である。それ以上反応が進行すると、イソプロペニルフェノールの環状二量体が多量に生成し、ビスフェノールＡへの反応収率が極端に悪化する。反応率の調節は、主に反応温度で行うのが簡便であり運用上好ましいが、通液量や酸触媒量などで調節することも可能である。

＜母液濃縮工程（Ｆ）＞
この工程においては、上記の工程で得られた異性化反応液からフェノールを分離して濃縮された回収晶析原料を調製する。フェノールの分離には、単段もしくは多段のフラッシュ蒸発器または蒸留塔が好適に使用される。フェノールの分離により、回収晶析原料中のビスフェノールＡ濃度は通常２０重量％〜３５重量％に調節される。回収晶析原料は、所望の温度まで冷却の後、次の回収・晶析−固液分離工程（Ｇ）の晶析装置に供給される。

＜回収・晶析−固液分離工程（Ｇ）＞
この工程においては、上記の工程で得られた回収晶析原料から付加物を含むスラリーを形成した後に付加物と回収母液とに分離する。フェノール中でビスフェノールＡとフェノールとの付加物であるアダクト結晶を結晶化させる晶析においては結晶と母液との間の密度差が充分得られないことより均一スラリー系での晶析システムが採用される。その代表的な晶析装置としては、晶析−固液分離工程（Ｃ）にて説明したジャケット式晶析装置、外部循環冷却式晶析装置などがある。ジャケット式晶析装置の場合、冷却面での結晶付着の再生や伝熱性能改善のためスクレパーが具備されたものが好ましい。例えば、月島機械が提供するＤＰ型晶析装置やクレハエンジニアリングが提供する横型多段冷却晶析装置などが挙げられる。

特にここで注意すべきことは、本晶析系は不純物濃度が高く冷却伝熱効率が悪いことが多いため、ジャケット式晶析装置だと伝熱面積の制約で装置自体が大きくなる傾向があることである。そのため、プラントの規模に応じて冷却器と本体が別体となった外部循環冷却式晶析装置を使用するのが好ましい。晶析温度は通常４５℃〜６０℃、好ましくは４５℃〜５５℃、滞留時間は通常１ｈ〜１０ｈ、好ましくは２ｈ〜４ｈである。なお、晶析は単段または多段で行われる。

ところで、外部循環冷却式晶析装置を使用する場合は、回収晶析原料が循環されるため、結晶が破砕されて、微細結晶が増加するという問題が発生する。そこで、結晶の破砕を抑制するために次のような条件が推奨される。

循環ポンプによる結晶の破砕を抑制するために必要なポンプインペラーチップスピードは、通常２５ｍ／ｓ以下、好ましくは２０ｍ／ｓ以下である。更に、ポンプから流体へ加えられる動力値は、通常１０ｋＷｈ／ｍ^３以下である。そのためのボンプ型式は軸流又は斜流ポンプが好適である。一方、晶析装置では、スラリー液の均一流動を確保することが重要であり、ドラフトチューブが具備された装置や更に攪拌機が具備された装置などが好適に使用される。晶析装置（晶析缶）内の空塔上昇線速は０．１ｍ／ｓ以上に保つことが好ましい。この上昇線速が維持出来ない場合は、攪拌機付きの晶析装置が選択される。その際、ボンプと攪拌機の合計動力が１０ｋＷｈ／ｍ^３を超えないこと、攪拌機のチップスピードが前述の値を超えないことが重要である。

冷却器としてはシェル＆チューブ型の冷却器が好適であり、管内側にスラリーを流すのが好ましい。長期に安定して運転させるため、複数の冷却器を運転中に切り替え出来るシステムとし、運転途中切り替えた後に昇温溶解を行うことにより伝熱性能の低下した冷却器を再生させる方法が好ましい。再生に好適な温度はスラリー中の結晶が完全に溶解できる温度以上である。

上記の冷却器の切り替えは、昇温溶解によって晶析装置側への熱の流入を伴うため、極力頻度を下げるための対応が採られる。そのためには冷却面への結晶の付着を抑制し、切り替え操作を行わなくてもよいようにすることが重要である。そのためスラリーと接触する伝熱面の表面粗さは、粗さ指標のＲａにおいて０．３μｍ以下とするのがよい。この表面粗さを実現させるために一般的に光輝焼き鈍し法や電解研磨処理法などの方法が採られる。更に、スラリー流体と管表面との間で強力な剪断力を維持させて、結晶の付着を防止するために、管内流速は、通常１．５ｍ／ｓ以上、好ましくは２ｍ／ｓ以上とされる。

また、伝熱面と流体間で過剰の温度差を付けると結晶生成の推進力となる過飽和度が上がり、伝熱面上で結晶が生成し付着し易くなる。それを抑制するには、伝熱負荷はＱ／Ａ＝２５００ｋｃａｌ／ｍ^２・ｈ以下とされる。スラリーの流れ方向は、上昇流れ、下降流の何れでもよいが、冷却器出口から晶析装置に至る配管を最短にすることを考慮したレイアウトの関係から、下降流が好ましい。

晶析装置本体（晶析缶）及びそれに付随する配管に関しては、放熱によって管壁内で温度が低下し、結晶の生成、付着を防止するため、単純な保温の他、トレース等の加熱媒体を含む保温システムを使用するのがよい。加熱媒体を使用する場合は、過剰な入熱を抑制するため、熱源を間欠的に投入する方法が好ましい。

回収・晶析−固液分離工程（Ｇ）における固液分離装置としては、上記した遠心分離機を用いる。本晶析で得られる付加物は、不純物を多く含む環境で生成されることより、短長径が平均１００μｍ前後と比較的小さく、また、５０μｍ以下の小さな付加物の結晶を多く含む。従って、濾布として網目の細かいものが適用されるので、濾布にかかる負荷も大きいことから、上記した遠心分離機を用いることによりその寿命向上の効果を顕著に発揮することができる。この時の遠心力は通常３００Ｇ〜１０００Ｇである。

上記の固液分離においては、付加物の純度の向上と脱液性能の向上のため、フェノール含有液による付加物の洗浄を行うことが好ましい。洗浄液の量は、付加物量に対し通常１０重量％〜５０重量％である。

上記の工程で得られた付加物は、ライン１３１から抜き出され、通常、熱を加えることにより完全溶解させた後に、ライン１３１から分岐するライン１３２を通して濃縮工程（Ｂ）に供給される。または、ライン１３１を通して晶析−固液分離工程（Ｃ）に供給される。

＜母液精製工程（Ｈ）＞
この工程においては、上記の回収・晶析−固液分離工程（Ｇ）で得られた回収母液から重質の不純物を除去し、精製液を得る。この方法としては、特に限定されず、公知の方法を適宜に採用することができる。

＜比較例＞
ビスフェノールプラント回収晶析設備（上記「回収・晶析−固液分離工程（Ｇ）」の工程のための設備）の遠心分離機において、３０×１５０メッシュ、線径０．２６ｍｍ×０．１９ｍｍの平畳織の濾布を開口部１１ｍｍ×１ｍｍのスクリーン部材上に配置した。濾布の線材はＳＵＳ３０４である。
ここで、スクリーン部材の格子の長い辺を構成する線材はバスケットの周方向に沿って配置され、濾布を構成する線材のうちの１つもバスケットの周方向に沿って配置した。従って、図４にθで示した角度が０度である。
運転条件は、遠心力７００Ｇ〜８００Ｇ、ケーキ厚みは５ｃｍ〜８ｃｍ、遠心分離サイクルは８分〜１０分である。投入したスラリーは、ビスフェノールＡのアダクト結晶を含むフェノール溶液で乾式篩による２５０μｍの通過率が９５質量％の結晶の大きさであるとともに、５３℃での母液粘度が７ｃＰ、結晶含有量が３１質量％であった。なお、結晶及び母液の分析をするため、スラリーを採取して５３℃に保温したヌッチェを使用して濾過後、母液と結晶とに分離し、結晶はヘキサンで洗浄後に乾燥して乾式篩により結晶の大きさを求めた。また、母液粘度はＢ型粘度計で測定した。

このような比較例にかかる条件により遠心分離機の運転を行うと、運転日数として８２日、４５日、８７日で濾布の破れが生じ、その都度濾布の交換が必要であった。

＜実施例＞
上記と同形態の濾布を、該濾布の一方の線材がバスケットの周方向に対して１５度の角度を付けて配置した。すなわち、図４にθで示した角度が１５度である。他の条件は比較例を同じとした。

その結果、２００日以上の時点においても濾布の破れることなく継続して使用が可能な状態にあり、濾布の寿命を向上させることができた。

１ バスケット
２ スクリーン部材
３ 濾布
４ 濾過室
５ 排出路
６ サイホン室
７ 回転軸
８ 原液供給管
９ 掻取ナイフ
１０ 排出シュート
１１ サイホン管

Claims (5)

1. 乾式篩による２５０μｍの通過率８０質量％以上の結晶の大きさで、母液粘度が４ｃＰ〜１５ｃＰであり、結晶含有量が１０質量％〜４０質量％である結晶含有液から、結晶を金属製の濾布を用いて濾過分離するための遠心分離機であって、
   円筒軸を中心に回転する円筒状のバスケットと、
   前記バスケットの内周面に沿って配置される格子状のスクリーン部材と、
   前記スクリーン部材に重ねられて配置される濾布と、
   前記バスケットの開放面側から前記バスケット内に挿設される掻取ナイフと、を備え、
   前記濾布の網目格子を構成する異なる２方向に並列する線材群のうち、前記線材群を構成する線材の線径が１ｍｍ以下であり、かつ前記線材群中で隣り合う線材の中心線間の距離が該線径よりも広い線材群が、前記スクリーン部材の格子の長い辺と５度〜９０度の角度を有するように前記濾布が配置されていることを特徴とする遠心分離機。
2. 前記スクリーン部材の前記格子のうち、前記長い辺が５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
3. ビスフェノールＡとフェノールとのアダクト結晶を濾過分離するための装置である請求項１又は２に記載の遠心分離機。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の遠心分離機によりビスフェノールＡとフェノールとのアダクト結晶を濾過分離する工程を含むビスフェノールＡの製造方法。
5. 前記濾過分離が回収晶析における濾過分離の工程である請求項４に記載のビスフェノールＡの製造方法。

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