專利名稱：結(jié)晶方法和結(jié)晶裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括向有機(jī)酸鹽溶液中添加酸使有機(jī)酸結(jié)晶化的有機(jī)酸的結(jié)晶方法以及適于該方法的結(jié)晶裝置。
背景技術(shù)：
羧酸之類的難溶于水或不溶性有機(jī)酸的結(jié)晶化，一般采用在水存在下與酸反應(yīng)使其鹽結(jié)晶的，被稱為所謂中和結(jié)晶的反應(yīng)結(jié)晶法進(jìn)行。
這種所謂中和結(jié)晶法，例如已知有向己二酸和煙酸等結(jié)晶性有機(jī)酸的水溶性鹽的水溶液中添加酸，制造該有機(jī)酸晶體的方法(例如參見(jiàn)文獻(xiàn)1王芳二人“Monitoring pH Swing Crystallization of Notice Acid by the Use ofAttennuated Total Reflection Fourier Transform Infrared Spectrometry”，《Ind.Eng.Chem.Res.》39卷，6期，2000年，2101-2104頁(yè))。
上述中和結(jié)晶法中，利用泵等，向裝在容器內(nèi)的上述有機(jī)酸化合物的堿性水溶液表面滴加酸，或者用滴管，向裝在容器內(nèi)的上述有機(jī)酸化合物的堿性水溶液表面滴加酸，使上述有機(jī)化合物的晶體析出。
按照上述文獻(xiàn)1的記載，向煙酸鈉水溶液中逐漸滴加鹽酸時(shí)，最初從煙酸的(I)不飽和狀態(tài)，經(jīng)過(guò)超過(guò)(II)煙酸飽和溶解度但不析出晶體的過(guò)飽和狀態(tài)，直至(III)因晶體的析出而過(guò)飽和狀態(tài)急速消除，在(IV)飽和狀態(tài)下進(jìn)行晶體的析出。
然而，本申請(qǐng)的發(fā)明人等用上述文獻(xiàn)1記載的方法使己二酸鈉與鹽酸反應(yīng)后，得到晶體的平均粒徑小到129微米，僅能得到晶體的體積密度小到267千克/立方米的己二酸晶體。
這樣一來(lái)，已有的中和結(jié)晶法，只能得到平均粒徑和體積密度小的晶體，因此存在的問(wèn)題，例如有在將結(jié)晶得到的晶體過(guò)濾取出的情況下，過(guò)濾操作耗費(fèi)時(shí)間的問(wèn)題等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是鑒于上述問(wèn)題而提出的，其目的在于在被稱為中和結(jié)晶的結(jié)晶方法中，提供一種能夠制造具有比過(guò)去大的平均粒徑的晶體的結(jié)晶方法。
本發(fā)明人等為達(dá)到上述目的經(jīng)過(guò)深入研究的結(jié)果得出如下的結(jié)論用上述已有中和結(jié)晶法只能得到平均粒徑小的晶體的主要原因之一是，在(IV)飽和狀態(tài)，特別是(III)因晶體的析出而使過(guò)飽和狀態(tài)快速消除的時(shí)期內(nèi)，新的晶核大量產(chǎn)生。也就是說(shuō)，本發(fā)明人等經(jīng)過(guò)深入研究的結(jié)果想到，被供給結(jié)晶反應(yīng)的原料化合物大多以晶核析出，幾乎未被用于晶體生長(zhǎng)，因此只能得到平均粒徑小的晶體。
于是本發(fā)明人等就盡可能提高供給晶體生長(zhǎng)用化合物的比例進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)利用堿將滴加酸產(chǎn)生的晶核所形成的微細(xì)晶核的一部分溶解，使其形成鹽，再使此鹽與酸反應(yīng)，可以用于晶體生長(zhǎng)。
本發(fā)明的結(jié)晶方法中，在晶體存在的狀態(tài)下即使添加酸或堿pH幾乎不變。這是因?yàn)樵诒景l(fā)明的結(jié)晶方法中，添加堿僅能使有機(jī)酸成鹽，所以添加堿pH也不會(huì)有很大變化的緣故。因此，在添加酸使反應(yīng)液處于例如中性以下的pH而進(jìn)行結(jié)晶反應(yīng)的中和結(jié)晶方法中，若一旦晶體析出，則即使添加堿pH也幾乎不變，這樣地控制結(jié)晶反應(yīng)顯然是不可能的。然而本發(fā)明人等發(fā)現(xiàn)，在結(jié)晶過(guò)程中添加堿時(shí)將會(huì)產(chǎn)生上述反應(yīng)，同時(shí)在控制添加的酸與堿的比例的情況下，能夠更好地控制上述結(jié)晶反應(yīng)。其中在本發(fā)明中，結(jié)晶所需酸的添加量將因堿的用量而變。
也就是說(shuō)，本發(fā)明涉及的有機(jī)酸的結(jié)晶方法，為解決上述課題，其特征在于通過(guò)在含有有機(jī)酸晶體的溶液中添加堿，將一部分有機(jī)酸晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽而溶解，而且向該有機(jī)酸鹽的溶解液中添加酸。
按照上述構(gòu)成，由于能夠減少微細(xì)的晶體，而且提高晶體生長(zhǎng)用化合物的比例，使晶體高效生長(zhǎng)，所以將產(chǎn)生能以高再現(xiàn)性穩(wěn)定得到平均粒徑大、體積密度也大的有機(jī)酸晶體的效果。
而且本發(fā)明涉及的有機(jī)酸的結(jié)晶方法，為解決上述課題，其中也可以通過(guò)在有機(jī)酸鹽的溶液中添加酸，使析出的全部有機(jī)酸晶體中至少一部分有機(jī)酸晶體析出，向含有該有機(jī)酸晶體的溶液中添加堿，使析出的一部分上述有機(jī)酸晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽溶解，而且向該有機(jī)酸鹽的溶解液中添加酸。
按照上述構(gòu)成，由于能夠減少微細(xì)的晶體，而且還能提高晶體生長(zhǎng)用化合物的比例，使晶體高效生長(zhǎng)，所以將產(chǎn)生能以高再現(xiàn)性穩(wěn)定得到平均粒徑大、體積密度也大的晶體的效果。
而且在本發(fā)明涉及的有機(jī)酸結(jié)晶方法中，下記M優(yōu)選處于滿足下式的范圍內(nèi)。
Q/(P×Z)-0.3≤M/(P×Z)≤Q/(P×Z)-0.03式中M堿的添加量(克)除以該堿的當(dāng)量(克)后得到的數(shù)值Q添加堿之前添加的酸添加量(克)除以該酸當(dāng)量(克)后得到的數(shù)值P初期酸添加前有機(jī)酸鹽溶液中的有機(jī)酸鹽量(克)Z初期酸添加前有機(jī)酸鹽溶液中有機(jī)酸鹽的分子量，除以該有機(jī)酸鹽一個(gè)分子具有的陰離子官能團(tuán)數(shù)后得到的數(shù)值按照上述構(gòu)成，能夠獲得晶體生長(zhǎng)期間延長(zhǎng)的顯著效果。
而且添加堿后殘存的有機(jī)酸晶體的量，優(yōu)選處于析出的全部晶體的1～30重量％范圍內(nèi)。
按照上述構(gòu)成，能夠獲得晶體生長(zhǎng)期間延長(zhǎng)的顯著效果。
本發(fā)明涉及的有機(jī)酸的結(jié)晶方法，為解決上述課題，是在有機(jī)酸鹽的溶液中添加酸使有機(jī)酸結(jié)晶化的有機(jī)酸的結(jié)晶方法，其中也可以添加酸使有機(jī)酸開(kāi)始結(jié)晶化后，一邊向含有該有機(jī)酸晶體的溶液中添加堿，將一部分該有機(jī)酸的晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽溶解，一邊進(jìn)行酸的添加。
按照上述構(gòu)成，在目的有機(jī)酸的過(guò)飽和度非常小，晶體在酸的滴加附近立刻析出，從而核產(chǎn)生占支配地位而不利于晶體生長(zhǎng)的情況下，一邊用酸使晶體析出，一邊用堿將源于新產(chǎn)生核的微細(xì)晶體溶解，使微細(xì)晶體減少，同時(shí)增加供給晶體生長(zhǎng)所需的有機(jī)酸鹽量，這樣能夠以高再現(xiàn)性穩(wěn)定地使晶體粒徑增大。
本發(fā)明的結(jié)晶方法中，下記M/(P×Z)優(yōu)選處于滿足下式的范圍內(nèi)。
Q/(P×Z)-0.3≤M/(P×Z)≤Q/(P×Z)-0.03式中M堿的添加量(克)除以該堿的當(dāng)量(克)后得到的數(shù)值Q添加堿之前添加的酸添加量(克)除以該酸當(dāng)量(克)后得到的數(shù)值P初期酸添加前有機(jī)酸鹽溶液中的有機(jī)酸鹽量(克)Z初期酸添加前有機(jī)酸鹽溶液中有機(jī)酸鹽的分子量，除以該有機(jī)酸鹽一個(gè)分子具有的陰離子官能團(tuán)數(shù)后得到的數(shù)值而且在上述結(jié)晶方法中，優(yōu)選在互相連通設(shè)置的不同反應(yīng)容器內(nèi)，使該反應(yīng)容器內(nèi)的溶液在反應(yīng)容器之間一邊循環(huán)一邊進(jìn)行酸的添加和堿的添加，而且當(dāng)將初期酸添加前有機(jī)酸鹽溶液中的有機(jī)酸鹽量(克)設(shè)定為P、該有機(jī)酸鹽的分子量除以該有機(jī)酸鹽一個(gè)分子具有的陰離子官能團(tuán)數(shù)后得到的數(shù)值設(shè)定為Z、堿的添加量(克)除以該堿當(dāng)量(克)后得到的數(shù)值設(shè)定為M、添加時(shí)間設(shè)定為T(mén)(分鐘)、上述溶液的單位時(shí)間循環(huán)量設(shè)定為F(毫升/分鐘)、以及體系內(nèi)最大液量與最小液量的對(duì)數(shù)平均值設(shè)定為L(zhǎng)(毫升)時(shí)，將上述堿量調(diào)整得滿足由公式L×M/(T×F×P×Z)所示的數(shù)值處于0.5以上但小于1.5。
而且本發(fā)明涉及的有機(jī)酸晶體的制造方法，為解決上述課題，其特征在于通過(guò)在含有有機(jī)酸晶體的溶液中添加堿，將一部分有機(jī)酸晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽溶解，向該有機(jī)酸鹽的溶解液中添加酸，然后從反應(yīng)液中分離有機(jī)酸晶體。
按照上述構(gòu)成，由于能夠減少微細(xì)的晶體，而且提高供給晶體生長(zhǎng)用化合物的比例，使晶體高效生長(zhǎng)，所以將產(chǎn)生能以高再現(xiàn)性穩(wěn)定地得到平均粒徑大、體積密度也大的有機(jī)酸晶體的效果。
而且本發(fā)明涉及的有機(jī)酸晶體的制造方法，也可以通過(guò)在有機(jī)酸鹽的溶液中添加酸，使析出的全部有機(jī)酸晶體中至少一部分有機(jī)酸晶體析出，向含有該有機(jī)酸晶體的溶液中添加堿，使析出的一部分上述有機(jī)酸晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽并溶解，向該有機(jī)酸鹽的溶解液中添加酸，然后從反應(yīng)液中分離有機(jī)酸晶體。
按照上述構(gòu)成，由于能夠減少微細(xì)的晶體，而且提高供給晶體生長(zhǎng)用化合物的比例，使晶體高效生長(zhǎng)，所以將產(chǎn)生能以高再現(xiàn)性穩(wěn)定地得到平均粒徑大、體積密度也大的有機(jī)酸晶體的效果。
而且本發(fā)明涉及的結(jié)晶裝置，為解決上述課題，其特征在于其中包括結(jié)晶反應(yīng)容器、向該結(jié)晶反應(yīng)容器內(nèi)供給酸的酸供給機(jī)構(gòu)、向該結(jié)晶反應(yīng)容器內(nèi)供給堿的堿供給機(jī)構(gòu)，該酸供給機(jī)構(gòu)和堿供給機(jī)構(gòu)將酸和堿供給在該結(jié)晶反應(yīng)容器內(nèi)互相分離的位置。
按照上述構(gòu)成，具有能以高再現(xiàn)性穩(wěn)定地得到平均粒徑大、體積密度也大的晶體的效果。
而且本發(fā)明涉及的結(jié)晶裝置，包括備有酸供給機(jī)構(gòu)的第一反應(yīng)容器、備有堿供給機(jī)構(gòu)的第二反應(yīng)容器、連通上述第一反應(yīng)容器與第二反應(yīng)容器以使反應(yīng)液在上述第一反應(yīng)容器與第二反應(yīng)容器之間循環(huán)的液體循環(huán)機(jī)構(gòu)。
按照上述構(gòu)成，具有能以高再現(xiàn)性穩(wěn)定地得到平均粒徑大、體積密度也大的晶體的效果。


圖1是表示本發(fā)明的結(jié)晶方法用結(jié)晶裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是表示本發(fā)明的結(jié)晶方法用其他結(jié)晶裝置結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
就本發(fā)明的實(shí)施方式之一說(shuō)明如下。
本發(fā)明實(shí)施方式涉及的結(jié)晶方法，是在有機(jī)酸鹽溶液中添加酸使晶體析出的結(jié)晶方法，用堿將通過(guò)有機(jī)酸鹽與酸反應(yīng)而析出的一部分有機(jī)酸晶體溶解，在殘余有機(jī)酸晶體的存在下使該溶解的有機(jī)酸鹽再次與酸反應(yīng)的方法。
更具體講，本實(shí)施方式涉及的結(jié)晶方法，是以有機(jī)酸鹽作為結(jié)晶用原料化合物，即析出反應(yīng)開(kāi)始時(shí)的原料物質(zhì)(以下有時(shí)也記作原料有機(jī)酸鹽)，通過(guò)在原料有機(jī)酸鹽的溶液優(yōu)選在水溶液中添加酸，使該有機(jī)酸鹽與酸進(jìn)行反應(yīng)，制造目的有機(jī)酸晶體的方法；本實(shí)施方式涉及的結(jié)晶方法還是如下的方法在使供給進(jìn)行結(jié)晶的原料有機(jī)酸鹽和酸進(jìn)行反應(yīng)而析出一部分目的有機(jī)酸之后，用堿將通過(guò)進(jìn)行該結(jié)晶而析出的一部分有機(jī)酸晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽使之溶解在溶液中，在殘余晶體存在的狀態(tài)下，向該有機(jī)酸鹽溶液中添加酸，使體系中的有機(jī)酸鹽再次與酸反應(yīng)的方法。
作為本實(shí)施方式涉及的結(jié)晶方法，大體上可分為如下所述的兩種方法。
第一種方法是，使原料有機(jī)酸鹽與酸進(jìn)行反應(yīng)而使目的有機(jī)酸晶體析出的、從原料向目的物進(jìn)行的正反應(yīng)，和用堿將已經(jīng)析出的有機(jī)酸晶體再次溶解使之返回有機(jī)酸鹽的、從目的物向原料進(jìn)行的逆反應(yīng)，使這兩種反應(yīng)獨(dú)立進(jìn)行的方法，是(1)通過(guò)使上述正反應(yīng)與逆反應(yīng)交替進(jìn)行，而使上述正反應(yīng)與逆反應(yīng)以時(shí)間差進(jìn)行的方法。作為該方法，例如可以舉出通過(guò)在同一容器中使上述正反應(yīng)與逆反應(yīng)交替進(jìn)行，而在相同區(qū)域于不同時(shí)間內(nèi)進(jìn)行上述正反應(yīng)和逆反應(yīng)的方法。其中在上述方法中，正反應(yīng)后將該反應(yīng)中的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到其他容器中進(jìn)行逆反應(yīng)等，也可以通過(guò)將上述的各反應(yīng)之后的反應(yīng)液轉(zhuǎn)移到其他容器中進(jìn)行下一工序反應(yīng)，而使正反應(yīng)與逆反應(yīng)交替進(jìn)行。
作為第一種方法的優(yōu)選實(shí)例，是包括向原料有機(jī)酸鹽溶液中添加酸，使應(yīng)當(dāng)析出的至少一部分有機(jī)酸結(jié)晶化，向含有有機(jī)酸晶體的溶液中添加堿，將一部分有機(jī)酸晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽并溶解，向該有機(jī)酸鹽溶液中添加酸的有機(jī)酸的結(jié)晶方法；具體而言，是在原料有機(jī)酸鹽溶液中添加酸而析出有機(jī)酸晶體的結(jié)晶方法，可以舉出如下方法使該有機(jī)酸鹽與酸完全反應(yīng)時(shí)析出的全部有機(jī)酸晶體的至少一部分析出后，向這種含有有機(jī)酸晶體的溶液內(nèi)添加堿，將一部分有機(jī)酸晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽，然后再向該有機(jī)酸鹽溶液中添加酸，使溶解的有機(jī)酸鹽在殘存有機(jī)酸晶體的情況下再次與酸反應(yīng)的方法。更具體講是，以有機(jī)酸鹽作原料化合物，向該有機(jī)酸鹽溶液，優(yōu)選向水溶液中添加酸，使原料有機(jī)酸鹽與酸反應(yīng)，而使對(duì)應(yīng)有機(jī)酸的至少一部分晶體析出后，向因結(jié)晶而析出的有機(jī)酸晶體中添加堿，使該晶體的一部分與堿反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽并溶解，然后向有機(jī)酸鹽溶液中添加酸，在殘存晶體的存在下，使有機(jī)酸鹽再次與酸反應(yīng)，以殘存的晶體作為晶核(晶種)使晶體生長(zhǎng)的方法。
也就是說(shuō)，上述第一種方法是，在水存在下向供給本實(shí)施方式涉及的結(jié)晶操作即中和結(jié)晶操作的原料有機(jī)酸鹽中逐漸滴加酸，目的有機(jī)酸從(I)未飽和的狀態(tài)，經(jīng)過(guò)(II)超過(guò)有機(jī)酸的飽和溶解度但不析出晶體的過(guò)飽和狀態(tài)，(III)由晶體的析出而急速消除過(guò)飽和狀態(tài)后，在(IV)飽和狀態(tài)的任意時(shí)刻(V)加入堿，使除去了堿中和成分的酸量返回(II)的時(shí)刻，將據(jù)認(rèn)為是在上述(III)和(IV)時(shí)期析出的微細(xì)晶體(析出的晶體中較小的晶體)溶解，(IV)再次滴加酸，將該溶解的部分返回供給晶體生長(zhǎng)的方法。
與此相比，第二種方法是同時(shí)并行進(jìn)行上述的正反應(yīng)和逆反應(yīng)的方法，例如(2)在相同容器內(nèi)進(jìn)行正反應(yīng)的同時(shí)進(jìn)行逆反應(yīng)，或者(3)在互相連通設(shè)置的不同容器內(nèi)，一邊使該容器內(nèi)的溶液在容器之間循環(huán)一邊進(jìn)行酸的添加和堿的添加，在不同區(qū)域內(nèi)同時(shí)并行進(jìn)行上述的正反應(yīng)和逆反應(yīng)的方法。在上述(2)方法中，由于在互相離開(kāi)的位置上利用滴加法供給酸和堿，因而在相同容器內(nèi)設(shè)置有進(jìn)行正反應(yīng)的區(qū)域(晶體析出區(qū)域)和進(jìn)行逆反應(yīng)的區(qū)域(部分溶解區(qū)域)，在不均勻狀態(tài)下進(jìn)行上述的正反應(yīng)和逆反應(yīng)。
具體講，第二種方法是向原料有機(jī)酸鹽溶液中添加酸使有機(jī)酸結(jié)晶化的有機(jī)酸的結(jié)晶方法，其中包括通過(guò)添加酸使有機(jī)酸的結(jié)晶化開(kāi)始后，一邊向反應(yīng)體系中添加堿使該有機(jī)酸晶體部分溶解，一邊進(jìn)行酸的添加的方法。更具體講，向含有通過(guò)使有機(jī)酸鹽與酸反應(yīng)而析出了有機(jī)酸晶體的溶液中供給堿，一邊使該晶體再次部分溶解一邊使有機(jī)酸鹽與酸進(jìn)行反應(yīng)的方法。
也就是說(shuō)，第二種方法是在向有機(jī)酸鹽供給酸的過(guò)程中同時(shí)加入堿的方法，主要用堿溶解在(IV)飽和狀態(tài)下由新生成的晶核而產(chǎn)生的微細(xì)晶體，添加過(guò)量酸使該溶解部分回到晶體生長(zhǎng)過(guò)程中的方法。
上述兩種方法中，第一種方法適用于如上(II)中所述，經(jīng)過(guò)即使超過(guò)目的有機(jī)酸的飽和溶解度也不會(huì)析出晶體的過(guò)飽和狀態(tài)而達(dá)到因(III)晶體析出而快速消除過(guò)飽和狀態(tài)的情況，特別是過(guò)飽和度非常大，滴加中晶體一氣析出的情況。
這樣在酸滴加的過(guò)程中，例如在滴加初期或滴加終止之前在過(guò)飽和狀態(tài)下不會(huì)析出晶體，而在滴加過(guò)程中晶體一氣析出的情況下，因?yàn)楹水a(chǎn)生占支配性地位，因而晶體難以生長(zhǎng)，所以得到的晶體粒徑容易減小。
因此，在晶體析出后的任意時(shí)刻，即(III)急冷的過(guò)飽和狀態(tài)消除后，在(IV)狀態(tài)的任意時(shí)刻加入堿，則(IV)中析出的晶體就從粒徑小的開(kāi)始溶解。這是因?yàn)榱叫〉木w比表面大，因此在(IV)中析出的晶體中微小晶體被溶解，當(dāng)(V)中再次滴加酸的情況下由于體系內(nèi)已經(jīng)存在晶體，所以就容易以未被溶解而殘存的晶體為晶核(晶種)進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。
以下舉例具體說(shuō)明。當(dāng)有機(jī)酸的過(guò)飽和度非常大，過(guò)飽和狀態(tài)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)的情況下，例如當(dāng)將加入的原料有機(jī)酸鹽量(克)設(shè)定為P、加入的原料有機(jī)酸鹽的分子量除以一個(gè)分子該有機(jī)酸鹽具有的陰離子官能團(tuán)數(shù)后得到的數(shù)值設(shè)定為Z、酸的添加量(克)除以該酸當(dāng)量(克)后得到的數(shù)值設(shè)定為Q’時(shí)，在滴加Q’/(P×Z)等于0.8的量的酸時(shí)開(kāi)始析出有機(jī)酸晶體的情況下，一氣析出晶體不會(huì)生長(zhǎng)的初級(jí)晶核。
因此，這種情況下析出的晶體中僅是殘余的二成生長(zhǎng)。而且使析出晶體中的例如八成溶解時(shí)，反應(yīng)液中殘余的有機(jī)酸鹽量就會(huì)增加，另一方面由于有其余的二成殘存晶體，所以有機(jī)酸鹽與析出晶體之比與晶體溶解之前相比顯著增大，供給晶體生長(zhǎng)的有機(jī)酸鹽量大大增多。于是如果再次滴加與殘余的有機(jī)酸鹽對(duì)應(yīng)的酸量，則殘存的晶體就會(huì)以該晶體作為晶核(晶種)進(jìn)行晶體生長(zhǎng)，因而可以以高再現(xiàn)性穩(wěn)定地得到大晶體。
也就是說(shuō)，上述第一種方法，在目的有機(jī)酸的過(guò)飽和度非常大，滴加酸的過(guò)程中一氣析出晶體而使晶核產(chǎn)生處于支配地位從而不利于晶體生長(zhǎng)的情況下，通過(guò)使析出的一部分晶體溶解，使微細(xì)晶體減少，同時(shí)增加供給晶體生長(zhǎng)的有機(jī)酸鹽量，從而以高再現(xiàn)性穩(wěn)定地增大晶體粒徑。
因此上述第一種方法可以很好地用于煙酸、水楊酸等過(guò)飽和度較大的有機(jī)酸的晶體析出。
上述第一種方法，適用于在(II)范圍內(nèi)上述Q’/(P×Z)通常為0.1～1.0范圍的，優(yōu)選為0.3～1.0范圍內(nèi)的化合物。
另一方面，在過(guò)飽和度極小，在滴加酸附近立刻析出晶體的情況下，因酸的滴加而逐漸產(chǎn)生新的晶核即產(chǎn)生微細(xì)晶體，因而在這種情況下優(yōu)選采用上述第二種方法。
也就是說(shuō)，上述第二種方法，在目的有機(jī)酸的過(guò)飽和度非常小，在滴加酸附近立刻析出晶體而使晶核的產(chǎn)生處于支配地位從而不利于晶體生長(zhǎng)的情況下，通過(guò)用酸使晶體析出，并且還用堿將由新晶核產(chǎn)生的微細(xì)結(jié)體溶解，能使微細(xì)晶體減少，同時(shí)還能使供給晶體生長(zhǎng)的有機(jī)酸鹽量增加，因而能以高再現(xiàn)性穩(wěn)定地使晶體粒徑增大。
采用上述第二種方法的情況下，因粒徑小的晶體的比表面大，所以當(dāng)酸相對(duì)于堿常處于過(guò)量的狀態(tài)下，也就是說(shuō)當(dāng)?shù)渭拥乃崃砍^(guò)被堿中和部分的量時(shí)，僅是新產(chǎn)生的微細(xì)晶體完全溶解，而未完全溶解還殘留的晶體與酸反應(yīng)后使晶體進(jìn)一步生長(zhǎng)。因此，通過(guò)重復(fù)此項(xiàng)操作，即使在目的有機(jī)酸的過(guò)飽和度非常小，在酸滴加附近立刻析出晶體的情況下，由于微細(xì)晶體減少同時(shí)供給晶體生長(zhǎng)的原料化合物量增加，所以能夠使以晶核形式存在的晶體粒徑增大。
通常當(dāng)(II)在滴加時(shí)間中所占的比例大的情況下，由于(III)中微細(xì)晶體析出的多，所以上述第一種方法與第二種方法相比，使粒徑增大的效果更大。反之，正如一旦滴加酸就立即析出晶體的情況那樣，當(dāng)(II)在滴加時(shí)間中所占的比例小的情況下，由于(IV)在滴加時(shí)間中所占比例增大，所以上述第二種方法與第一種方法相比，使粒徑增大的效果更大。但是除(IV)所占的比例為0的情況以外，上述第二種方法都非常有效。
因此上述第二種方法能夠很好地用于全部中和結(jié)晶過(guò)程，即不僅適用于己二酸之類過(guò)飽和度較大的化合物的結(jié)晶，而且也適用于像生物素之類過(guò)飽和度不大的化合物的結(jié)晶。
上述第二種方法，適用于在(II)的范圍內(nèi)上述Q’/(P×Z)通常為0.4以下的，優(yōu)選為0.1以下的有機(jī)酸。
作為本發(fā)明中可以適用的有機(jī)酸，是具有羧基、磺酸基、次磺酸基、膦酸基、酚羥基等熔點(diǎn)處于50℃以上的化合物，可以舉出己二酸、棕櫚酸、硬脂酸、生物素等脂肪族羧酸，苯甲酸、煙酸、水楊酸等芳香族羧酸，苯基磺酸等芳香族磺酸，苯基次磺酸等芳香族次磺酸，雙酚A、二甲苯酚、萘酚等苯酚衍生物等。作為有機(jī)酸鹽，是在上述的有機(jī)酸溶劑中可溶的鹽，例如可以舉出鈉鹽、鉀鹽等堿金屬鹽。
原料有機(jī)酸鹽是以原料有機(jī)酸鹽的溶液形式供給上述結(jié)晶反應(yīng)的。在該溶液中，有機(jī)酸鹽形成陰離子，與酸反應(yīng)析出有機(jī)酸晶體，通過(guò)與堿反應(yīng)將該晶體溶解。
作為有機(jī)酸鹽，在以精制上述晶體為目的的情況下等，也可以將有機(jī)酸溶解在堿中。
有機(jī)酸鹽在水存在下通過(guò)與酸或堿接觸，與該酸或堿反應(yīng)，發(fā)生結(jié)晶或溶解。
本實(shí)施方式中，例如雖然是以將有機(jī)酸鹽溶解在水或堿中制備的有機(jī)酸鹽溶液，優(yōu)選以有機(jī)酸鹽的水溶液作為反應(yīng)原液，在該反應(yīng)原液中添加酸和/或堿的情況為例加以說(shuō)明的，但是本發(fā)明并不限于這種情況，也可以對(duì)于有機(jī)酸鹽，在后例如在添加酸或堿時(shí)與該酸或堿同時(shí)添加水。而且，即使在事先制備原料有機(jī)酸鹽溶液的情況下，還可以將酸和/或堿與水混合后添加。
作為溶解有機(jī)酸鹽用的溶劑，可以舉出水系溶劑，具體講例如水、與水互相混溶的有機(jī)溶劑或其混合物。上述溶劑只要是能與水均勻混合的就無(wú)特別限制，但是最好是水。
而且作為上述有機(jī)溶劑，具體可以舉出例如甲醇、乙醇、異丙醇、丙酮、四氫呋喃、二惡烷、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基亞砜、二甲基甲酰胺等，但是并不限于這些。這些有機(jī)溶劑可以單獨(dú)使用一種，或者將兩種以上適當(dāng)混合使用。
使用的堿只要加入該堿就能將有機(jī)酸溶解的即可，例如可以舉出氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨氣、氨水、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉等，優(yōu)選氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀及碳酸氫鈉。本發(fā)明中，加入的原料有機(jī)酸鹽的陽(yáng)離子部分與使用的堿的陽(yáng)離子部分優(yōu)選是相同的。
而且，關(guān)于使用的酸，在與使用的溶劑的組合中，只要是上述目的化合物的溶解度小的，即能與上述原料化合物進(jìn)行反應(yīng)使目的化合物析出的即可，例如可以舉出硫酸銨、二氧化碳、氯化氫、SOx、Nox等。這些酸中，從容易處理的觀點(diǎn)來(lái)看，鹽酸、硫酸是適用的。
本實(shí)施方式涉及的結(jié)晶方法，例如可以適用于在中性以下pH進(jìn)行的晶體的制造中。
本實(shí)施方式涉及的結(jié)晶方法，正如上述那樣，對(duì)于在水中難溶或不溶的有機(jī)酸的結(jié)晶化特別有效，可以適用于這種有機(jī)酸晶體的制造中。
在本實(shí)施方式涉及的結(jié)晶方法中，根據(jù)在哪一時(shí)刻以何種程度用堿將已經(jīng)析出的有機(jī)酸晶體返回有機(jī)酸鹽，決定最終所需的酸添加量。
以下參照附圖分別就上述第一種方法和第二種方法作具體說(shuō)明。
作為上述第一種方法用的反應(yīng)容器(結(jié)晶反應(yīng)槽)，可以舉出備有圓盤(pán)透渦輪葉片、攪拌槳葉、三片后掠翼等后掠翼、錨葉等的帶攪拌機(jī)的攪拌槽等，作為該反應(yīng)容器只要是能夠用于作為原料的有機(jī)酸鹽與酸和堿反應(yīng)的就無(wú)特別限制，關(guān)于其規(guī)模(容積)、形狀和材質(zhì)等沒(méi)有特別限制。
另外作為上述反應(yīng)容器，可以適當(dāng)采用在該反應(yīng)容器外壁側(cè)具有換熱用夾套的反應(yīng)容器，例如將冷介質(zhì)或熱介質(zhì)導(dǎo)入，使其通過(guò)上述反應(yīng)容器將該反應(yīng)容器內(nèi)的反應(yīng)液冷卻或加熱。上述反應(yīng)容器由于具有這種夾套，所以除去中和熱，反應(yīng)溫度的控制變得容易。
上述攪拌機(jī)(攪拌槳葉)的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)，優(yōu)選設(shè)定成在反應(yīng)容器中每單位容積的攪拌動(dòng)力處于0.05～2.0Kw/m3范圍內(nèi)，更優(yōu)選設(shè)定成該攪拌動(dòng)力處于0.1～0.4Kw/m3范圍內(nèi)。
此外，上述反應(yīng)容器，除攪拌槳葉以外也可以有板狀擋板、扇形擋板、指狀擋板、圓盤(pán)形擋板、環(huán)狀擋板等擋板。
圖1示出適于上述第一種方法采用的結(jié)晶裝置的一個(gè)實(shí)例。圖1所示的結(jié)晶裝置1，備有作為結(jié)晶反應(yīng)用結(jié)晶反應(yīng)槽的反應(yīng)容器2、向該反應(yīng)容器2內(nèi)供給酸的酸供給路線3(酸供給機(jī)構(gòu))、向該反應(yīng)容器2內(nèi)供給堿用的堿供給路線4(堿供給機(jī)構(gòu))。
在上述反應(yīng)容器2上設(shè)置有對(duì)導(dǎo)入上述反應(yīng)容器2內(nèi)的反應(yīng)原液進(jìn)行攪拌使其反應(yīng)的攪拌機(jī)5。而且該反應(yīng)容器2在其外壁側(cè)備有帶有溫水等熱介質(zhì)入口或出口的未圖示的導(dǎo)通口的夾套6。
上述酸供給路線3備有，儲(chǔ)存酸的酸儲(chǔ)槽7、形成酸供給管路(流路)的中空狀連接管8和9、向上述反應(yīng)容器2內(nèi)滴加供給酸用的滴加管10、以及在上述連接管8和9之間設(shè)置的將上述酸儲(chǔ)槽7儲(chǔ)存的酸通過(guò)連接管8和9送入上述滴加管10的酸供給用泵11。
而且，上述堿中供給路線4備有，儲(chǔ)存堿的堿儲(chǔ)槽12、形成堿供給管路(流路)的中空狀的連接管13和14、向上述反應(yīng)容器2內(nèi)滴加供給堿用的滴加管15、以及在上述連接管13和14之間設(shè)置的將上述堿儲(chǔ)槽12儲(chǔ)存的堿通過(guò)連接管13和14送入上述滴加管15的堿供給用泵16。
以下說(shuō)明采用上述結(jié)晶裝置1進(jìn)行結(jié)晶操作的一個(gè)實(shí)例。首先將原料有機(jī)酸鹽溶解在水或堿中，制備原料有機(jī)酸鹽溶液。接著以原料有機(jī)酸鹽溶液作為反應(yīng)原液，導(dǎo)入上述反應(yīng)容器2中。然后用泵11通過(guò)連接管路8和9從滴加管向上述反應(yīng)容器內(nèi)的反應(yīng)液供給儲(chǔ)存在酸儲(chǔ)槽7中的酸。上述酸例如事先用水稀釋成所需濃度后儲(chǔ)藏在酸儲(chǔ)槽7中。本實(shí)施方式中，例如雖然使用了6N的鹽酸水溶液，但是本發(fā)明并不限于此。
如上所述，上述反應(yīng)原液中的有機(jī)酸鹽，與被導(dǎo)入該反應(yīng)容器2內(nèi)的酸反應(yīng)，這樣有機(jī)酸經(jīng)歷(II)的過(guò)飽和狀態(tài)及(III)過(guò)飽和狀態(tài)的急速消除階段，直至(IV)的飽和狀態(tài)，以晶體形式析出。
接著在上述(IV)的任意時(shí)刻，用泵16將被儲(chǔ)存在堿儲(chǔ)槽12中的堿，通過(guò)連接管13和14從滴加管15供給上述反應(yīng)容器2內(nèi)的反應(yīng)液，將該反應(yīng)容器內(nèi)的微細(xì)晶體，即一部分析出的晶體溶解。
上述堿的供給時(shí)刻，既可以在上述原料有機(jī)酸鹽已經(jīng)全部析出目的有機(jī)酸之后，也可以從原料有機(jī)酸鹽中已經(jīng)部分析出目的有機(jī)酸之后，但是為了盡可能按少的用量來(lái)控制堿和酸的用量，從后一時(shí)刻特別優(yōu)選從晶體析出時(shí)刻向上述反應(yīng)液中供給堿。
晶體的析出既可以用肉眼確認(rèn)，也可以利用在晶體析出瞬間pH波動(dòng)顯著的特點(diǎn)，利用pH計(jì)檢出pH的變化。當(dāng)然，還可以不必確認(rèn)晶體的析出，而是按照當(dāng)加入原料有機(jī)酸鹽中陰離子性官能團(tuán)數(shù)目為1時(shí)，使酸的添加量除以該酸的當(dāng)量的數(shù)值為1或大于1的方式添加過(guò)量的酸，使晶體析出，以此控制一系列反應(yīng)全部自動(dòng)進(jìn)行。
然后用泵11將儲(chǔ)存在酸儲(chǔ)槽7中的酸，通過(guò)連接管8和9從滴管10再次供給上述反應(yīng)容器2內(nèi)。這樣一來(lái)，被堿溶解的晶體所產(chǎn)生的有機(jī)酸鹽被再次提供給結(jié)晶操作，通過(guò)晶體生長(zhǎng)可以得到平均粒徑大的晶體。
本實(shí)施方式涉及的結(jié)晶方法中，與被供給的酸的添加量(克)除以該酸當(dāng)量(克)的數(shù)值(以下往往記作酸當(dāng)量值)相比，被供給的堿的添加量(克)除以該酸當(dāng)量(克)的數(shù)值(以下往往記作堿當(dāng)量值)少，而且對(duì)添加的有機(jī)酸鹽使用將有機(jī)酸鹽中所含陰離子性官能團(tuán)全部氧化所需的酸量和用堿中和的酸量之和的酸量。也就是說(shuō)，在本實(shí)施方式的結(jié)晶方法中，按照以下方式?jīng)Q定酸和堿的用量，即，使加入的有機(jī)酸鹽量(克)除以有機(jī)酸鹽當(dāng)量(克)的數(shù)值與所供給的堿當(dāng)量值之和，比所供給的酸當(dāng)量值小。關(guān)于上述堿的用量，設(shè)定成用堿中和部分以外的酸量減少到上述(II)的區(qū)域?yàn)橹辜纯?，?dāng)將一旦添加酸析出晶體后，即使供給堿溶解也還殘留的有機(jī)酸晶體量除以該有機(jī)酸的當(dāng)量后得到的數(shù)值設(shè)定為Q，將加入的原料有機(jī)酸鹽量(克)設(shè)定為P，將加入的原料有機(jī)酸鹽的分子量除以一個(gè)該有機(jī)酸鹽分子具有的陰離子官能團(tuán)數(shù)后得到的數(shù)值設(shè)定為Z時(shí)，可以將上述堿的用量設(shè)定得使Q/(P×Z)通常處于0.01～0.3范圍內(nèi)，優(yōu)選處于0.05～0.2范圍內(nèi)。這樣能夠延長(zhǎng)晶體生長(zhǎng)的時(shí)間，獲得優(yōu)良效果。
例如當(dāng)有機(jī)酸是己二酸的情況下，按照即使供給堿溶解也還殘留的晶體量，通常為加入的原料有機(jī)酸鹽與酸完全反應(yīng)時(shí)析出的全部晶體的1～30重量％范圍內(nèi)(換言之，加入的有機(jī)酸鹽的1～30重量％范圍內(nèi))，優(yōu)選為5～20重量％范圍內(nèi)的方式添加上述堿即可。
更具體講，上述反應(yīng)中最初添加的酸當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的數(shù)值，通常處于0.33～3范圍內(nèi)，優(yōu)選處于0.5～1.3范圍內(nèi)。而且使用的堿當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的數(shù)值，通常處于從最初添加的酸當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的數(shù)值中減去0.03～3后的值的范圍內(nèi)，優(yōu)選處于從最初添加的酸當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的數(shù)值中減去0.05～0.15后的值的范圍內(nèi)。關(guān)于滴加堿后使用的酸的當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的數(shù)值，從最初使用的酸當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的數(shù)值與滴加堿后使用的酸的當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的數(shù)值之和中，減去使用的堿的當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的數(shù)值的差值，通常處于0.9～3范圍內(nèi)，優(yōu)選處于1～1.3范圍內(nèi)。
其中，關(guān)于上述酸和堿的供給時(shí)間、供給位置和供給方法并無(wú)特別限制，對(duì)于酸和堿的供給而言，不一定使用具有上述結(jié)構(gòu)的酸供給路線3或堿供給路線4，當(dāng)然酸和堿的供給也不一定需要滴管10和15。而且當(dāng)采用滴管10和15的情況下，上述各滴管10和15可以設(shè)置在上述反應(yīng)容器2的任意位置上。
而且構(gòu)成上述結(jié)晶裝置1的各部件和材料等，只要能用于上述的原料有機(jī)酸鹽與酸或堿反應(yīng)的就無(wú)特別限制。
此外，向上述反應(yīng)容器2加入的反應(yīng)原液的加入量，可以根據(jù)結(jié)晶對(duì)象成分的濃度和所用的酸和堿的量等適當(dāng)設(shè)定，沒(méi)有特別限制。
而且上述各反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力等條件，可以根據(jù)原料有機(jī)酸鹽的種類和數(shù)量、酸或堿的組合等適當(dāng)設(shè)定，沒(méi)有特別限制。
其中在結(jié)晶時(shí)，在上述反應(yīng)原液中添加酸和堿時(shí)，每次少量添加，但是由于反應(yīng)液增加，優(yōu)選采用考慮到這種液量增加的反應(yīng)容器2和反應(yīng)條件。
以下說(shuō)明上述第二種方法。
上述第二種方法，當(dāng)在與上述同樣的反應(yīng)容器內(nèi)一邊進(jìn)行正反應(yīng)一邊進(jìn)行逆反應(yīng)的情況下，可以使用上述圖1所示的結(jié)晶裝置1作為該方法使用的結(jié)晶裝置。
上述第二種方法采用的反應(yīng)容器2(結(jié)晶反應(yīng)槽)，可以使用備有圓盤(pán)透渦輪葉片、攪拌槳葉、三片后掠翼等后掠翼、錨葉等的帶攪拌機(jī)的攪拌槽等，與上述第一種方法用的反應(yīng)容器2同樣的反應(yīng)容器。作為該反應(yīng)容器2只要是能夠用于有機(jī)酸鹽與酸和鹽反應(yīng)的就無(wú)特別限制，關(guān)于其規(guī)模(容積)、形狀和材質(zhì)等沒(méi)有特別限制。
而且在上述第二種方法中，作為上述反應(yīng)容器2，可以適當(dāng)采用在該反應(yīng)容器外壁側(cè)具有換熱用夾套的反應(yīng)容器，例如將冷介質(zhì)或熱介質(zhì)導(dǎo)入并使其通過(guò)上述反應(yīng)容器從而將該反應(yīng)容器內(nèi)的反應(yīng)液冷卻或加熱。上述反應(yīng)容器2由于具有這種夾套，所以容易除去中和熱等而使反應(yīng)溫度的控制變得容易。
上述攪拌機(jī)5(攪拌槳葉)的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)，優(yōu)選設(shè)定成，反應(yīng)容器2中每單位容積的攪拌動(dòng)力處于0.05～2.0Kw/m3范圍內(nèi)，更優(yōu)選設(shè)定成，處于0.05～0.3Kw/m3范圍內(nèi)。
此外，上述反應(yīng)容器2，除攪拌槳葉以外也可以有板狀擋板、扇形擋板、指狀擋板、圓盤(pán)形擋板、環(huán)狀擋板等擋板。尤其是作為上述第二種方法，如上述(2)中所示，在相同的反應(yīng)容器2內(nèi)一邊進(jìn)行正反應(yīng)一邊進(jìn)行逆反應(yīng)的情況下，通過(guò)按此方式將上述反應(yīng)容器2用擋板等部分分隔，能夠抑制酸和堿因中和而被浪費(fèi)掉。
另外，在這種情況下也可以將各滴管10和15設(shè)置在圖1所示反應(yīng)容器2的任意位置上。像這樣在利用反應(yīng)容器2內(nèi)的不均勻性加入堿的情況下，為了抑制因酸和堿中和而引起的無(wú)謂的浪費(fèi)，希望向使用的反應(yīng)容器2中因該反應(yīng)容器2內(nèi)流動(dòng)方式而難于互相混合的位置上，即滴加的酸和堿互相難于接觸的位置上供給酸和堿，兩個(gè)滴管10和15應(yīng)當(dāng)設(shè)置得盡可能互相分開(kāi)。
另外，在圖1所示的結(jié)晶裝置1中，酸供給用滴管10被設(shè)置在上述反應(yīng)容器2的底部，而堿供給用的滴管15則被設(shè)置在上述反應(yīng)容器2內(nèi)的反應(yīng)液的液面上方，即被設(shè)置在反應(yīng)容器2內(nèi)的上部，這樣一來(lái)，從上述反應(yīng)容器2內(nèi)的底部供給酸，而從上述反應(yīng)容器2內(nèi)的上部供給堿。但是像上述那樣兩個(gè)滴管14和15只要是在互相分離的位置形成的，就無(wú)特別限制。
但是微細(xì)晶體由于有因攪拌而容易向上方移動(dòng)的趨勢(shì)，所以如圖1所示，可以利用滴管10和15向反應(yīng)容器2內(nèi)的攪拌機(jī)5(攪拌槳葉)附近供給酸，而向作為攪拌液的反應(yīng)液的表面供給堿。也就是說(shuō)，上述結(jié)晶裝置1，從減少微細(xì)晶體，制造平均粒徑大的晶體的角度考慮，希望將酸供給用滴管10設(shè)置在上述反應(yīng)容器2的底部，同時(shí)將堿供給用的滴管15設(shè)置在上述反應(yīng)容器2的上部。
以下說(shuō)明第二種方法中用上述結(jié)晶裝置1進(jìn)行結(jié)晶動(dòng)作的一個(gè)實(shí)例。
首先將原料有機(jī)酸鹽溶解在水或堿中，制備原料有機(jī)酸鹽溶液。接著以該原料有機(jī)酸鹽溶液作為反應(yīng)原液，導(dǎo)入上述反應(yīng)容器2中。在此雖然與上述第一種方法相同，但是采用上述(2)方法的情況下，一邊用泵11經(jīng)過(guò)連接管路8和9從滴加管10向上述反應(yīng)容器2內(nèi)的反應(yīng)液供給儲(chǔ)存在酸儲(chǔ)槽7中的酸，一邊用泵16經(jīng)過(guò)連接管路13和14從滴加管15向上述反應(yīng)容器2內(nèi)的反應(yīng)液供給儲(chǔ)存在堿儲(chǔ)槽12中的堿。
這種情況下，為使上述正反應(yīng)和逆反應(yīng)高效進(jìn)行，希望在開(kāi)始供給酸后、晶體開(kāi)始析出后供給堿。
上述反應(yīng)液中，在酸供給位置附近正反應(yīng)占支配地位，而在堿供給附近逆反應(yīng)占支配地位。在酸供給位置附近析出的晶體，因攪拌而在堿供給附近微細(xì)晶體溶解，殘留的晶體在酸滴加位置附近進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。上述方法中，在上述反應(yīng)容器2內(nèi)，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行此反應(yīng)，殘留的晶體逐漸成為大的晶體。
另外，在上述結(jié)晶方法中按如下方式?jīng)Q定酸和堿的使用量，即，加入的原料有機(jī)酸鹽量除以該有機(jī)酸鹽的當(dāng)量后得到的數(shù)值與供給的堿當(dāng)量值之和小于供給的酸當(dāng)量值。
使用的堿當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的值，通常處于0.5～10范圍內(nèi)，優(yōu)選處于0.8～2.5范圍內(nèi)。
而且使用的酸當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的值，在所用的堿當(dāng)量值除以上述(P×Z)的后得到的值中通常加0.9～1.5，優(yōu)選加1.0～1.3的值的范圍內(nèi)。
堿的供給雖然可以以一定速度進(jìn)行，但是間歇滴加的方法能使反應(yīng)容器2內(nèi)的不均勻性增大，具有使晶體的平均粒徑增大的趨勢(shì)，因而優(yōu)選。
上述結(jié)晶方法中，當(dāng)堿的當(dāng)量值相對(duì)于所供給的酸當(dāng)量值比較大時(shí)，晶體的平均粒徑有增大的趨勢(shì)因而優(yōu)選。而且堿的濃度大時(shí)，因晶體的平均粒徑有增大的趨勢(shì)而優(yōu)選。
另外，堿的使用量、滴加時(shí)間等，由于根據(jù)上述結(jié)晶裝置1的流動(dòng)方式即這種情況下根據(jù)起因于上述反應(yīng)容器2的流動(dòng)方式的混合狀態(tài)而改變，所以希望通過(guò)改變條件實(shí)現(xiàn)最佳化。也就是說(shuō)，在上述方法中，希望將攪拌條件、滴加位置、滴加速度、滴加量的平衡關(guān)系最佳化，以便于在反應(yīng)容器2內(nèi)有適度的沉淀。
而且如上所述，也可以不向結(jié)晶反應(yīng)容器內(nèi)直接加入堿，而是將反應(yīng)液移入與結(jié)晶反應(yīng)容器不同的反應(yīng)容器內(nèi)之后加入堿，然后再將其返回到結(jié)晶反應(yīng)容器中進(jìn)行上述一系列反應(yīng)。
以下，作為將反應(yīng)液移入與結(jié)晶反應(yīng)容器不同的反應(yīng)容器內(nèi)之后加入堿，然后再將其返回到結(jié)晶反應(yīng)容器中進(jìn)行上述一系列反應(yīng)的方法，參照?qǐng)D2對(duì)上述(3)中所示，在不同反應(yīng)容器內(nèi)進(jìn)行正反應(yīng)和逆反應(yīng)，使容器內(nèi)液體在這兩個(gè)不同反應(yīng)容器間循環(huán)，以此方式來(lái)交替進(jìn)行上述的正反應(yīng)和逆反應(yīng)的方法進(jìn)行具體說(shuō)明。
圖2是表示適于上述方法采用的結(jié)晶裝置的一個(gè)實(shí)例。
圖2所示的結(jié)晶裝置20備有作為用酸使原料有機(jī)酸鹽結(jié)晶的結(jié)晶反應(yīng)容器的第一反應(yīng)容器21，和作為把在上述第一反應(yīng)容器21中結(jié)晶析出的一部分晶體用鹽溶解的逆反應(yīng)用反應(yīng)容器的第二反應(yīng)容器31，和向上述第一反應(yīng)容器21內(nèi)供給酸的酸供給路線40(酸供給機(jī)構(gòu))，和向上述第二反應(yīng)容器31內(nèi)供給堿的堿供給路線50(堿供給機(jī)構(gòu))，和使反應(yīng)液在上述第一反應(yīng)容器21與上述第二反應(yīng)容器31之間循環(huán)的反應(yīng)液循環(huán)路線60(反應(yīng)液循環(huán)機(jī)構(gòu))。
在上述第一反應(yīng)容器21中，設(shè)置有將向上述第一反應(yīng)容器21內(nèi)導(dǎo)入的反應(yīng)液進(jìn)行攪拌使其反應(yīng)的攪拌機(jī)22。而且該第一反應(yīng)容器21，在其外壁側(cè)上設(shè)置有夾套23，該夾套23具有圖中未示出的成為溫水等熱介質(zhì)的入口和出口的導(dǎo)通口。
同樣在上述第二反應(yīng)容器31中，設(shè)置有將向上述第二反應(yīng)容器31內(nèi)導(dǎo)入的反應(yīng)液進(jìn)行攪拌使其反應(yīng)的攪拌機(jī)32。而且該第二反應(yīng)容器31，在其外壁側(cè)上夾套33，該夾套33具有圖中未示出的成為溫水等熱介質(zhì)的入口和出口的導(dǎo)通口。
上述酸供給管路40備有儲(chǔ)存酸的酸儲(chǔ)槽41，和形成酸供給管路(流路)的中空狀連接管42和43，和向上述第一反應(yīng)容器21內(nèi)滴加供給酸用的滴管44，以及在上述連接管42和43之間設(shè)置的、將儲(chǔ)存在上述酸儲(chǔ)槽41中的酸經(jīng)過(guò)連接管42和43送入上述滴管44的、供給酸用的泵45。
而且上述堿供給路線50備有儲(chǔ)存堿的堿儲(chǔ)槽51，和形成堿供給管路(流路)的中空狀連接管52和53，和向上述第二反應(yīng)容器31內(nèi)滴加供給堿用的滴管54，以及在上述連接管52和53之間設(shè)置的、將儲(chǔ)存在上述堿儲(chǔ)槽51中的堿經(jīng)過(guò)連接管52和53送入上述滴管54的、供給堿用的泵55。
其中，第一和第二反應(yīng)容器21和31，和酸供給路線40、堿供給路線50等的結(jié)構(gòu)，以及第一和第二反應(yīng)容器21和31中各反應(yīng)攪拌的轉(zhuǎn)數(shù)等結(jié)晶條件，都可以與采用如上所述的上述結(jié)晶裝置1的情況同樣設(shè)定。也就是說(shuō)，上述結(jié)晶裝置20中的結(jié)晶條件，除了分別用各自反應(yīng)容器進(jìn)行正反應(yīng)和逆反應(yīng)，同時(shí)利用上述反應(yīng)液循環(huán)路線60使反應(yīng)液在上述第一反應(yīng)容器21與上述第二反應(yīng)容器31之間循環(huán)以外，與采用上述結(jié)晶裝置1的第二種方法中的結(jié)晶條件同樣設(shè)定。
上述反應(yīng)液循環(huán)60路線具有連接上述第一反應(yīng)容器21與上述第二反應(yīng)容器31、將上述第一反應(yīng)容器21內(nèi)的反應(yīng)液送入上述第二反應(yīng)容器31的輸送通路，以及連接上述第一反應(yīng)容器21與上述第二反應(yīng)容器31、將上述第二反應(yīng)容器31內(nèi)的反應(yīng)液返送到上述第一反應(yīng)容器21的返回通路。
在上述反應(yīng)液循環(huán)路線60的輸送通路中設(shè)有抽吸上述第一反應(yīng)容器21內(nèi)反應(yīng)液的吸管61，和形成反應(yīng)液流路的中空狀連接管62和63，在上述連接管62和63之間設(shè)置的、借助于連接管62和63將上述第一反應(yīng)容器21內(nèi)反應(yīng)液輸送到上述第二反應(yīng)容器31的反應(yīng)液循環(huán)用泵64。
而且在上述反應(yīng)液循環(huán)路線60的返回通路中設(shè)有抽吸上述第二反應(yīng)容器31內(nèi)反應(yīng)液的吸管67，和形成反應(yīng)液流路的中空狀連接管68和69，和在上述連接管68和69之間設(shè)置的、借助于連接管68和69將上述第二反應(yīng)容器31內(nèi)反應(yīng)液輸送到上述第一反應(yīng)容器21的反應(yīng)液循環(huán)用泵70。
這樣一來(lái)，上述結(jié)晶裝置21和31內(nèi)的反應(yīng)液，可以用各吸管61和67經(jīng)由各連接管62和68被各泵64和70抽出，進(jìn)而經(jīng)由各連接管62和68被導(dǎo)入各反應(yīng)容器21和31內(nèi)，使其在各反應(yīng)容器21和31之間循環(huán)。
另外，作為上述反應(yīng)容器21和31，例如可以舉出攪拌混合槽、在線混合器、靜態(tài)混合器等，沒(méi)有特別限制。作為這些反應(yīng)容器21和31，也可以使用與上述反應(yīng)容器2同樣的反應(yīng)容器，只要能夠用于原料有機(jī)酸鹽與酸和堿的反應(yīng)的就無(wú)特別限制，對(duì)其規(guī)格(容積)和形狀、材質(zhì)等也無(wú)特別限制。
以下說(shuō)明利用上述結(jié)晶裝置20進(jìn)行結(jié)晶操作的一個(gè)實(shí)例。
首先將原料有機(jī)酸鹽溶解在水或堿中，制備原料有機(jī)酸鹽溶液。接著將該原料有機(jī)酸鹽溶液作為反應(yīng)原液，導(dǎo)入上述第一反應(yīng)容器21中。然后用泵45經(jīng)由連接管路42和43從滴加管44向上述反應(yīng)容器21內(nèi)的反應(yīng)液輸送儲(chǔ)存在酸儲(chǔ)槽41中的酸。上述酸，如上所述，例如事先用水稀釋成所需濃度后儲(chǔ)藏在酸儲(chǔ)槽41中。
上述第一反應(yīng)容器21中的原料有機(jī)酸鹽，與導(dǎo)入該上述第一反應(yīng)容器21內(nèi)的酸反應(yīng)，以晶體形式析出。分散有該被析出的晶體的反應(yīng)液，利用設(shè)置在反應(yīng)液循環(huán)路線60通路上的泵64，用吸管61從上述第一反應(yīng)容器21中抽出，經(jīng)由連接管62和63被導(dǎo)入第二反應(yīng)容器31內(nèi)。
利用泵55經(jīng)由連接管52和53從滴管31向上述第二反應(yīng)容器31內(nèi)滴加供給儲(chǔ)藏在堿儲(chǔ)槽51內(nèi)的堿。為此，被導(dǎo)入上述第二反應(yīng)容器31內(nèi)的反應(yīng)液中的晶體，與提供給該第二反應(yīng)容器31內(nèi)的堿反應(yīng)使其一部分溶解，僅使較大的晶體殘留在反應(yīng)液內(nèi)。其中，如上所述，上述堿例如事先用水稀釋至所需濃度后被儲(chǔ)存在堿儲(chǔ)槽51中。
上述第二反應(yīng)容器31內(nèi)的微細(xì)晶體被溶解的反應(yīng)液，利用設(shè)置在反應(yīng)液循環(huán)路線60的返回通路上的泵70，用吸管67從上述第二反應(yīng)容器31抽出，經(jīng)由連接管68和69被返回到第一反應(yīng)容器21內(nèi)。
在第一反應(yīng)容器21內(nèi)，在經(jīng)過(guò)滴管44從酸儲(chǔ)槽41滴加供給酸的作用下，一方面生成新的晶體，另一方面以經(jīng)由上述第二反應(yīng)容器31循環(huán)的反應(yīng)液內(nèi)的晶體作晶核(晶種)進(jìn)行晶體生長(zhǎng)。
該第一反應(yīng)容器21內(nèi)的反應(yīng)液，經(jīng)過(guò)反應(yīng)液循環(huán)路線60的通路再次被導(dǎo)入第二反應(yīng)容器31，在該第二反應(yīng)容器31中溶解第一反應(yīng)容器21內(nèi)新生成的微細(xì)晶體后，再次返送到第一反應(yīng)容器21。多次重復(fù)此項(xiàng)操作，可以制造具有更大平均粒徑的晶體。
另外，采用上述結(jié)晶裝置20的情況下，向第二反應(yīng)容器31供給堿，將經(jīng)過(guò)上述反應(yīng)液循環(huán)路線60的通路供給上述第二反應(yīng)容器31的反應(yīng)液中的微細(xì)晶體溶解，因而在上述反應(yīng)液循環(huán)路線60的返回通路中能夠觀察到較大的晶體經(jīng)過(guò)該反應(yīng)液循環(huán)路線50的返回通路返回第一反應(yīng)容器21的狀況。
若采用上述的結(jié)晶裝置20，則對(duì)于上述反應(yīng)液的循環(huán)，能夠用泵64和70控制其循環(huán)量以及送出反應(yīng)液的時(shí)機(jī)等。因此，采用上述結(jié)晶裝置20的情況下，能夠?qū)ι鲜龅姆磻?yīng)容器，即第一反應(yīng)容器21和第二反應(yīng)容器31內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。另外，采用上述結(jié)晶裝置20可以在反應(yīng)液不斷進(jìn)行循環(huán)的狀態(tài)下進(jìn)行結(jié)晶。
采用上述的結(jié)晶裝置20情況下的結(jié)晶條件，可以與采用上述結(jié)晶裝置1的第二種方法中的結(jié)晶條件同樣設(shè)定。
例如上述攪拌機(jī)22(攪拌槳葉)的旋轉(zhuǎn)數(shù)，優(yōu)選設(shè)定成，上述第一反應(yīng)容器21中單位容積的攪拌動(dòng)力處于0.05～2.0Kw/m3范圍內(nèi)，更優(yōu)選設(shè)定成上述攪拌動(dòng)力在0.05～0.3Kw/m3范圍內(nèi)。
但是采用上述結(jié)晶裝置20的情況下，在堿供給側(cè)的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)只要是足以溶解晶體的轉(zhuǎn)數(shù)即可，例如利用上述各種攪拌機(jī)32(攪拌槳葉)的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)，優(yōu)選被設(shè)定成，在上述第二反應(yīng)容器31中每單位容積的攪拌動(dòng)力處于0.12～2.0Kw/m3范圍內(nèi)。
也就是說(shuō)，雖然希望用上述攪拌機(jī)22以較慢的速度攪拌以免晶體被破壞，但是對(duì)于上述攪拌機(jī)32而言并無(wú)特別限制，從加速溶解晶體的觀點(diǎn)來(lái)看優(yōu)選采用較強(qiáng)的攪拌方式。
在上述結(jié)晶方法中按如下方式?jīng)Q定酸和堿的用量，即，使加入的原料有機(jī)酸鹽的量除以該有機(jī)酸鹽的當(dāng)量后得到的數(shù)值與供給的堿當(dāng)量值之和，小于供給的酸的當(dāng)量值。
使用的堿的當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的數(shù)值，通常處于0.1～2.5范圍內(nèi)，優(yōu)選處于0.75～1.5范圍內(nèi)。
而且使用的酸的當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的數(shù)值，通常處于使用的堿的當(dāng)量值除以上述(P×Z)后得到的數(shù)值加上0.9～1.5、優(yōu)選處于加上1.0～1.2的值的范圍內(nèi)。
但是在上述方法中，堿的用量以反應(yīng)容器31處于堿性下的時(shí)間長(zhǎng)為好，若將加入的原料有機(jī)酸鹽量(克)設(shè)定為P，將加入的原料有機(jī)酸鹽的分子量除以該有機(jī)酸鹽一個(gè)分子具有的陰離子官能團(tuán)數(shù)后得到的數(shù)值設(shè)定為Z，堿當(dāng)量值(堿的添加量(克)除以該堿的當(dāng)量(克)后得到的數(shù)值)為M，滴加時(shí)間為T(mén)(分鐘)，單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)液的循環(huán)量為F(毫升/分鐘)，體系內(nèi)即上述結(jié)晶裝置20中的最大液量與最小液量的對(duì)數(shù)平均值(即第一反應(yīng)容器21和第二反應(yīng)容器31中的液量和連接管62、63、68和69內(nèi)液量的總和的最大值與最小值的對(duì)數(shù)平均值)設(shè)定為L(zhǎng)(ml)，則希望由公式(L×M)/(T×F×P×Z)表示的數(shù)值(α)處于0.5以上、小于1.5的范圍，優(yōu)選處于0.7以上、小于1.1的范圍。
另外，在圖2所示的結(jié)晶裝置20中，雖然制成了用吸管61和67將反應(yīng)液從第一反應(yīng)容器21和第二反應(yīng)容器31中抽出的結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明并不限于此，例如也可以制成在第一反應(yīng)容器21和第二反應(yīng)容器31的底部或周壁等上設(shè)置反應(yīng)液排出口，從該反應(yīng)液排出口排出反應(yīng)液的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，構(gòu)成上述反應(yīng)液循環(huán)路線60的各連接管62、63、68和69以及吸管61和67，也可以與滴管44和54同樣，被設(shè)置在上述各反應(yīng)容器21和31的的任意部分上。
而且在圖2所示的結(jié)晶裝置20中，雖然具有如下結(jié)構(gòu)，即利用反應(yīng)液循環(huán)路線60的輸送通路向第二反應(yīng)容器31的上部供給從第一反應(yīng)容器21排出的反應(yīng)液，利用反應(yīng)液循環(huán)路線60的返回通路向第一反應(yīng)容器21的上部供給從第二反應(yīng)容器31排出的反應(yīng)液的結(jié)構(gòu)，但是上述結(jié)晶裝置20的結(jié)構(gòu)并不限于此。而且各反應(yīng)容器和供給路線、循環(huán)路線等也可以設(shè)置多個(gè)。
而且在上述第二種方法中，最初向上述第一反應(yīng)容器31中投入的反應(yīng)液量、各反應(yīng)中的反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力等條件，可以根據(jù)原料有機(jī)酸鹽的種類和數(shù)量、與酸或堿的組合等適當(dāng)設(shè)定，沒(méi)有特別限制。
這樣得到的有機(jī)酸晶體溶液，能夠利用通常的過(guò)濾進(jìn)行分離。作為過(guò)濾方式，可以采用例如離心過(guò)濾、加壓過(guò)濾、減壓過(guò)濾、自然流下過(guò)濾等任何過(guò)濾方法。
如上所述，按照本實(shí)施方式，利用上述的各種結(jié)晶方法結(jié)晶時(shí)，由于能夠減少微細(xì)晶體，而且能夠提高晶體生長(zhǎng)用有機(jī)酸的比例，使晶體高效生長(zhǎng)，所以能夠以高再現(xiàn)性穩(wěn)定地得到平均粒徑大的晶體、體積密度大的粉末。
采用上述各種結(jié)晶方法得到的晶體，可以期待朝著平均粒徑大的粒子一側(cè)移動(dòng)。這樣一來(lái)，當(dāng)過(guò)濾含有上述晶體的反應(yīng)液時(shí)，能夠獲得該反應(yīng)液的過(guò)濾性得到改善的效果，以及所得到的目的物的有機(jī)酸的粉末具有體積密度增大、流動(dòng)性改善的效果。
本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，可以在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)作出各種變更。也就是說(shuō)，將在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍內(nèi)作適當(dāng)變更后的技術(shù)手段組合而得到的實(shí)施方式，也包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
以下利用實(shí)施例和對(duì)照例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不受這些實(shí)例的任何限制。
<實(shí)施例1>
在備有三個(gè)半徑30毫米的后掠翼(攪拌機(jī))的1000毫升可拆裝的燒瓶(反應(yīng)容器)中加入12.02克水楊酸、15.17克8摩爾/升(20℃)的氫氧化鈉水溶液和499.87克水，使水楊酸完全溶解制成了原料有機(jī)酸鹽溶液(反應(yīng)原液)。
接著，將上述三個(gè)后掠翼的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定為370rpm，并且在內(nèi)部溫度30℃下使用定量泵，用29分鐘向上述可拆裝燒瓶?jī)?nèi)的溶液表面滴加19.14克6摩爾/升(20℃)鹽酸。在鹽酸滴加開(kāi)始后第7分鐘時(shí)，用肉眼觀察到晶體的急劇析出。
接著，用8分鐘向上述可拆裝燒瓶?jī)?nèi)的溶液表面加入11.02克8摩爾/升氫氧化鈉水溶液(20℃)后，使用定量泵、用20分鐘向上述可拆裝燒瓶?jī)?nèi)的溶液表面滴加12.75克6摩爾/升(20℃)鹽酸。
然后將上述可拆裝燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)液減壓過(guò)濾后，將其減壓干燥，得到了10.35克水楊酸晶體。接著，用激光衍射式粒度分布測(cè)定器(英國(guó)Malvarn儀器有限公司制造的“Master Sizer S Long bed”(商品名))測(cè)定該晶體的體積平均粒徑的結(jié)果，其體積平均粒徑為75.8微米。
<對(duì)照例1>
在備有三個(gè)半徑30毫米的后掠翼(攪拌機(jī))的1000毫升可拆裝的燒瓶(反應(yīng)容器)中，加入12.02克水楊酸、15.18克8摩爾/升(20℃)的氫氧化鈉水溶液和500.01克水，使水楊酸完全溶解后制成了原料有機(jī)酸鹽溶液(反應(yīng)原液)。
接著，將上述三個(gè)后掠翼的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在370rpm，并且在內(nèi)部溫度30℃下使用定量泵，用30分鐘向上述可拆裝燒瓶?jī)?nèi)的溶液表面滴加19.15克6摩爾/升(20℃)鹽酸。在鹽酸滴加開(kāi)始后第10分鐘時(shí)，用肉眼觀察到晶體的急劇析出。
然后將上述可拆裝燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)液減壓過(guò)濾后，將其減壓干燥，得到了9.97克水楊酸晶體。接著用與實(shí)施例1相同的激光衍射式粒度分布測(cè)定器測(cè)定該晶體的體積平均粒徑的結(jié)果，其體積平均粒徑為53.3微米。
<實(shí)施例2>
在備有三個(gè)半徑23毫米的后掠翼(攪拌機(jī))的500毫升可拆裝的燒瓶(反應(yīng)容器)中，加入14.62克己二酸、17.53克8摩爾/升(20℃)的氫氧化鈉水溶液和199.01克水，使己二酸完全溶解后制成了原料有機(jī)酸鹽溶液(反應(yīng)原液)。
接著，將上述三個(gè)后掠翼的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在171rpm，并且在內(nèi)部溫度30℃下使用滴液漏斗(滴管)，用40分鐘向上述可拆裝燒瓶?jī)?nèi)下部滴加40.26克6摩爾/升(20℃)鹽酸。
在鹽酸滴加開(kāi)始后第16分鐘，與上述酸的滴加同時(shí)用滴液漏斗向上述可拆裝燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)液的液面，滴加15.95克8摩爾/升(20℃)氫氧化鈉水溶液，滴加操作使用了24分鐘。
然后，分別用3.19克和2.08克水洗滌上述反應(yīng)中使用的滴加鹽酸用的滴液漏斗和滴加氫氧化鈉用的滴液漏斗。
接著，將上述可拆裝燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)液減壓過(guò)濾后，將其減壓干燥，得到了己二酸的晶體。進(jìn)而用與實(shí)施例1相同的激光衍射式粒度分布測(cè)定器測(cè)定該晶體的體積平均粒徑的結(jié)果，其體積平均粒徑為175微米。將得到的1.50克己二酸晶體裝入內(nèi)徑8毫米的玻璃管中后粉末的高度達(dá)到90毫米，粉末的體積密度為332千克/立方米。
<對(duì)照例2>
在備有三個(gè)半徑23毫米的后掠翼(攪拌機(jī))的500毫升可拆裝的燒瓶中，加入14.62克己二酸、17.53克8摩爾/升(20℃)的氫氧化鈉水溶液和199.04克水，使己二酸完全溶解后制成了原料有機(jī)酸鹽溶液(反應(yīng)原液)。
接著，將上述三個(gè)后掠翼的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在316rpm，并且在內(nèi)部溫度30℃下使用滴液漏斗，用26分鐘向上述可拆裝燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)液的表面滴加21.96克6摩爾/升(20℃)鹽酸，用4.12克水洗滌上述滴液漏斗。
然后，將上述可拆裝燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)液減壓過(guò)濾后，將其減壓干燥，得到了己二酸。接著用與實(shí)施例1相同的激光衍射式粒度分布測(cè)定器測(cè)定了該晶體的體積平均粒徑的結(jié)果，其體積平均粒徑為129微米。
將得到的1.50克己二酸晶體裝入內(nèi)徑8毫米的玻璃管中后，粉末的高度達(dá)到112毫米，粉末的體積密度為267千克/立方米。
<實(shí)施例3>
在備有三個(gè)半徑30毫米的后掠翼(攪拌機(jī))的1000毫升可拆裝的燒瓶(第一反應(yīng)容器)中，加入50.13克生物素、35.88克8摩爾/升(20℃)的氫氧化鈉水溶液和600.1克水，使生物素完全溶解后作為原料有機(jī)酸鹽溶液(反應(yīng)原液)。將上述三個(gè)后掠翼的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在300rpm。而且在備有三個(gè)半徑23毫米的后掠翼(攪拌機(jī))的500毫升可拆裝的燒瓶(第二反應(yīng)容器)中，加入100.22克水，將上述三個(gè)后掠翼的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在350rpm。在上述第一反應(yīng)容器中設(shè)置浸入管，用泵以32.8毫升/分鐘的速度將該第一反應(yīng)容器內(nèi)的內(nèi)容物(反應(yīng)液)送入上述第二反應(yīng)容器內(nèi)的內(nèi)容物的液表面上。同時(shí)在上述第二反應(yīng)容器設(shè)置浸入管，以32.8毫升/分鐘的速度用泵將該第二反應(yīng)容器內(nèi)的內(nèi)容物(反應(yīng)液)送入上述第一反應(yīng)容器內(nèi)的內(nèi)容物的液表面上，使兩個(gè)反應(yīng)容器內(nèi)的內(nèi)容物循環(huán)10分鐘。
然后，一邊以上述流量繼續(xù)循環(huán)，一邊在內(nèi)部溫度30℃下用定量泵使用45分鐘向上述第一反應(yīng)容器內(nèi)的液表面滴加101.25克6摩爾/升(20℃)鹽酸。同時(shí)一邊以上述流量繼續(xù)循環(huán)，一邊在內(nèi)部溫度30℃下用定量泵使用45分鐘向上述第二反應(yīng)容器內(nèi)的內(nèi)容物的液表面滴加48.96克8摩爾/升(20℃)的氫氧化鈉水溶液。
滴加結(jié)束后，在上述流量下使兩個(gè)反應(yīng)容器內(nèi)的內(nèi)容物循環(huán)10分鐘。接著將兩個(gè)反應(yīng)容器內(nèi)的反應(yīng)液減壓過(guò)濾后，將其減壓干燥，得到了49.83克生物素晶體。進(jìn)而用與實(shí)施例1相同的激光衍射式粒度分布測(cè)定器測(cè)定該晶體的體積平均粒徑的結(jié)果，該體積平均粒徑為24.1微米。而且將該晶體的疏松體積密度和致密體積密度用粉末性能測(cè)定儀(ホソカワミクロン制造的“粉末測(cè)試器”(商品名))測(cè)定的結(jié)果，分別為219千克/立方米和402千克/立方米。
<對(duì)照例3>
在備有三個(gè)半徑30毫米的后掠翼(攪拌機(jī))的1000毫升可拆裝的燒瓶(反應(yīng)容器)中，加入50.02克生物素、35.87克的8摩爾/升(20℃)的氫氧化鈉水溶液和700.1克水，使生物素完全溶解后作為原料有機(jī)酸鹽溶液(反應(yīng)原液)。將上述三個(gè)后掠翼的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在300rprn。接著在內(nèi)部溫度30℃下用定量泵使用40分鐘向上述可拆裝的燒瓶?jī)?nèi)的內(nèi)容物(反應(yīng)液)的溶液表面滴加“.93克的6摩爾/升(20℃)鹽酸。
接著將上述可拆裝的燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)液減壓過(guò)濾后，將其減壓干燥，得到了49.96克生物素晶體。接著用與實(shí)施例3相同的激光衍射式粒度分布測(cè)定器測(cè)定該晶體的體積平均粒徑的結(jié)果，該體積平均粒徑為14.6微米。而且將該晶體的疏松體積密度和致密體積密度用與實(shí)施例3相同的粉體性能測(cè)定儀測(cè)定的結(jié)果，分別為188千克/立方米和348千克/立方米。
<實(shí)施例4>
在備有三個(gè)半徑23毫米的后掠翼(攪拌機(jī))的500毫升可拆裝的燒瓶(反應(yīng)容器)中，加入20.13克煙酸、28.50克的8摩爾/升(20℃)的氫氧化鈉水溶液和300.73克水，使煙酸完全溶解后作為原料有機(jī)酸鹽溶液(反應(yīng)原液)。接著，將上述三個(gè)后掠翼的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在300rpm。在內(nèi)部溫度5℃下用滴液漏斗使用3分鐘向上述可拆裝的燒瓶?jī)?nèi)的內(nèi)容物(反應(yīng)液)的液表面滴加36.38克6摩爾/升(20℃)鹽酸。在開(kāi)始滴加鹽酸后的第1分10秒鐘，肉眼觀察到晶體的急劇析出。
然后向上述可拆裝的燒瓶?jī)?nèi)的內(nèi)容物的液表面加入20.71克8摩爾/升(20℃)的氫氧化鈉水溶液后，利用滴液漏斗使用2分鐘滴加24.02克6摩爾/升(20℃)的鹽酸。
接著將上述可拆裝的燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)液減壓過(guò)濾后，將其減壓干燥，得到了13.28克煙酸晶體。進(jìn)而用與實(shí)施例1相同的激光衍射式粒度分布測(cè)定器測(cè)定該晶體的體積平均粒徑的結(jié)果，體積平均粒徑為20.4微米。
<對(duì)照例4>
在備有三個(gè)半徑23毫米的后掠翼(攪拌機(jī))的500毫升可拆裝的燒瓶(反應(yīng)容器)中，加入20.02克煙酸、28.49克8摩爾/升(20℃)的氫氧化鈉水溶液和300.31克水，使煙酸完全溶解后作為原料有機(jī)酸鹽溶液(反應(yīng)原液)。
然后將上述三個(gè)后掠翼的攪拌轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定在300rpm，在內(nèi)部溫度5℃下用滴液漏斗使用3分鐘向上述可拆裝的燒瓶?jī)?nèi)的內(nèi)容物(反應(yīng)液)的液表面上滴加36.16克6摩爾/升(20℃)的鹽酸。在開(kāi)始滴加鹽酸后的第1分10秒鐘，肉眼觀察到晶體的急劇析出。
接著將上述可拆裝的燒瓶?jī)?nèi)的反應(yīng)液減壓過(guò)濾后，將其減壓干燥，得到了14.10克煙酸晶體。進(jìn)而用與實(shí)施例1相同的激光衍射式粒度分布測(cè)定器測(cè)定該晶體的體積平均粒徑的結(jié)果，體積平均粒徑為18.4微米。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性本發(fā)明涉及一種向有機(jī)酸鹽的溶液中添加酸，制造具有大的平均粒徑和體積密度的晶體的有機(jī)酸的結(jié)晶方法以及適于該方法采用的結(jié)晶裝置，如上所述，除了過(guò)濾操作變得容易以外還有各種有用性。因此，本發(fā)明不僅在有機(jī)酸的制造中，而且也可以利用于以有機(jī)酸為原料的醫(yī)藥品制造業(yè)、農(nóng)藥制造業(yè)、食品制造業(yè)、添加劑制造業(yè)等工業(yè)藥品制造業(yè)等各種化學(xué)工業(yè)中。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)酸的結(jié)晶方法，其中通過(guò)在含有有機(jī)酸晶體的溶液中添加堿，使一部分有機(jī)酸晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽而溶解，而且向該有機(jī)酸鹽的溶解液中添加酸。
2.一種有機(jī)酸的結(jié)晶方法，其中通過(guò)在有機(jī)酸鹽的溶液中添加酸，使析出的全部有機(jī)酸晶體中的至少一部分有機(jī)酸晶體析出，并通過(guò)向含有該有機(jī)酸晶體的溶液中添加堿，使析出的一部分上述有機(jī)酸晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽而溶解，而且向該有機(jī)酸鹽的溶解液中添加酸。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中下記M處于滿足下式的范圍內(nèi)，Q/(P×Z)-0.3≤M/(P×Z)≤Q/(P×Z)-0.03式中M堿的添加量(克)除以該堿的當(dāng)量(克)后得到的數(shù)值Q添加堿之前添加的酸添加量(克)除以該酸當(dāng)量(克)后得到的數(shù)P初期酸添加之前有機(jī)酸鹽溶液中的有機(jī)酸鹽量(克)Z初期酸添加前有機(jī)酸鹽溶液中有機(jī)酸鹽的分子量，除以該有機(jī)酸鹽一個(gè)分子具有的陰離子官能團(tuán)數(shù)后得到的數(shù)值。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的方法，其中添加堿后殘存的有機(jī)酸晶體的量處于析出的全部晶體的1～30重量％范圍。
5.一種有機(jī)酸的結(jié)晶方法，是向有機(jī)酸鹽的溶液中添加酸使有機(jī)酸結(jié)晶化的有機(jī)酸的結(jié)晶方法，其中添加酸使有機(jī)酸開(kāi)始結(jié)晶后，一邊向含有該有機(jī)酸晶體的溶液中添加堿，將一部分該有機(jī)酸的晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽而溶解，一邊進(jìn)行酸的添加。
6.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中下記M/(P×Z)處于滿足下式的范圍內(nèi)，Q/(P×Z)-0.3≤M/(P×Z)≤Q/(P×Z)-0.03式中M堿的添加量(克)除以該堿的當(dāng)量(克)后得到的數(shù)值Q添加堿之前添加的酸添加量(克)除以該酸當(dāng)量(克)后得到的數(shù)值P初期酸添加之前有機(jī)酸鹽溶液中的有機(jī)酸鹽量(克)Z初期酸添加之前有機(jī)酸鹽溶液中的有機(jī)酸鹽的分子量，除以該有機(jī)酸鹽一個(gè)分子具有的陰離子官能團(tuán)數(shù)后得到的數(shù)值
7.按照權(quán)利要求5所述的方法，其中在互相連通設(shè)置的不同反應(yīng)容器內(nèi)，使該反應(yīng)容器內(nèi)的溶液在反應(yīng)容器之間一邊循環(huán)一邊進(jìn)行酸的添加和堿的添加，而且當(dāng)將初期酸添加之前的有機(jī)酸鹽溶液中的有機(jī)酸鹽量(克)設(shè)定為P、該有機(jī)酸鹽的分子量除以該有機(jī)酸鹽一個(gè)分子具有的陰離子官能團(tuán)數(shù)后得到的數(shù)值設(shè)定為Z、堿的添加量(克)除以該堿當(dāng)量(克)后得到的數(shù)值設(shè)定為M、添加時(shí)間設(shè)定為T(mén)(分鐘)、上述溶液的單位時(shí)間循環(huán)量設(shè)定為F(毫升/分鐘)、以及體系內(nèi)最大液量與最小液量的對(duì)數(shù)平均值設(shè)定為L(zhǎng)(毫升)時(shí)，將上述堿量調(diào)整得滿足由公式L×M/(T×F×P×Z)所示的數(shù)值處于0.5以上但小于1.5。
8.一種有機(jī)酸晶體的制造方法，其中通過(guò)在含有有機(jī)酸晶體的溶液中添加堿，將一部分有機(jī)酸晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽而溶解，并且向該有機(jī)酸鹽的溶解液中添加酸，然后從反應(yīng)液中分離有機(jī)酸晶體。
9.一種有機(jī)酸晶體的制造方法，其中通過(guò)在有機(jī)酸鹽的溶液中添加酸，使析出的全部有機(jī)酸晶體中的至少一部分有機(jī)酸晶體析出后，向含有該有機(jī)酸晶體的溶液中添加堿，使析出的一部分上述有機(jī)酸晶體轉(zhuǎn)變成有機(jī)酸鹽而溶解，并且向該有機(jī)酸鹽的溶解液中添加酸，然后從反應(yīng)液中分離有機(jī)酸晶體。
10.一種結(jié)晶裝置，備有結(jié)晶反應(yīng)容器、向該結(jié)晶反應(yīng)容器內(nèi)供給酸的酸供給機(jī)構(gòu)、向該結(jié)晶反應(yīng)容器內(nèi)供給堿的堿供給機(jī)構(gòu)，該酸供給機(jī)構(gòu)和堿供給機(jī)構(gòu)從在該結(jié)晶反應(yīng)容器內(nèi)互相分離的位置供給酸和堿。
11.一種結(jié)晶裝置，包括備有酸供給機(jī)構(gòu)的第一反應(yīng)容器、備有堿供給機(jī)構(gòu)的第二反應(yīng)容器、連通上述第一反應(yīng)容器與第二反應(yīng)容器使反應(yīng)液在上述第一反應(yīng)容器與第二反應(yīng)容器之間循環(huán)的液體循環(huán)機(jī)構(gòu)。
全文摘要
在被稱為所謂中和結(jié)晶的結(jié)晶方法中，是能夠制造平均粒徑比過(guò)去大的晶體的結(jié)晶方法。以原料有機(jī)酸鹽溶液作為反應(yīng)原液導(dǎo)入上述反應(yīng)容器(2)中，用滴管(10)向該原料有機(jī)酸鹽溶液供給酸，析出目的有機(jī)酸晶體后，用滴管(15)向該反應(yīng)容器(2)內(nèi)供給堿，將析出的一部分晶體溶解后，進(jìn)一步用上述滴管(10)供給酸進(jìn)行結(jié)晶。
文檔編號(hào)B01D9/00GK1732035SQ20038010773
公開(kāi)日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2003年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月27日
發(fā)明者鈴木信二, 大久保尚人 申請(qǐng)人:住友化學(xué)株式會(huì)社