JP2001009201A - 蒸留精製装置及び蒸留精製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属成分などの低揮発性不純物を含有する液
体の蒸留精製方法、および蒸留精製装置を提供するこ
と。 【解決手段】 塔底部の下部から抜き出した缶液を流下
膜式リボイラーの入口へ送るための缶液の抜き出しライ
ンａ１と、その缶液を一部蒸発させるための流下膜式リ
ボイラーａ２と、該流下膜式リボイラーの出口から流出
する蒸気流れと未蒸発の缶液流れを該塔底部へ供給する
ための蒸気の供給ラインａ３とがこの順に連結されてい
る缶液の循環ラインａを備えた塔底部Ａ、塔底部Ａから
上昇する蒸気流れを整流するために、塔底部Ａの上方に
て塔の横断面の全体にわたって内設されている整流具か
らなる整流部Ｂ、及び、整流部Ｂを超えて更に上昇する
蒸気流れを蒸留精製するために精留部材が内設又は内蔵
されている精留部Ｃからなる蒸留塔を含む蒸留精製装
置、そしてその蒸留精製装置を用いた液体の蒸留精製方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属成分などの低
揮発性不純物を含有する液体の蒸留精製方法、および該
蒸留精製方法に有利に利用できる蒸留精製装置に関す
る。本発明は特に、電子材料の有機系洗浄液、過酸化水
素水溶液、医薬品製造の原料となる液体、医薬品の製造
の途中で生成する液状の中間体などの液体を非常に高い
純度にまで蒸留精製する方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子材料分野で電子材料を製造す
る際に使用される洗浄剤、処理薬品など、或いは、医薬
品又はその中間体原料の製造において、種々の不純物が
実質的に含有されていない極めて高純度の薬品が求めら
れている。

【０００３】従来、種々の精製すべき原料を蒸留精製し
て目的の精製品を得ることができる蒸留精製方法として
は、蒸発器である熱交換型リボイラー（例えば、缶液が
アップフローするタイプの熱交換型リボイラーなど）が
組み込まれた缶液の循環ラインを有する塔底部と、その
塔底部の上方に設置された精留部材が内蔵又は内設され
た精留部とを有する蒸留塔を用いる蒸留精製によって精
製品を得ることが一般的に良く知られている。

【０００４】従来公知の蒸留塔を用いる蒸留精製法にお
いても、蒸留精製しようとする対象の原料（溶液）中に
含有されていたり、蒸留塔内で原料に混入してくるアル
ミニウム、鉄、カルシウム、ナトリウムなどの不揮発性
の金属類、高沸点物質などの低揮発性不純物の含有量が
ある程度減少した精製品を得ることが可能であるが、例
えば、前述のような塔底部の缶液からの飛沫同伴に由来
する種々の金属成分、高沸点物質などの不揮発性の不純
物の含有量が充分に減少した精製品を工業的に得ること
が困難であり、特に、それらの不純物の含有量が１００
ｐｐｂ〜０．０１ｐｐｂ（更に１０ｐｐｂ〜０．０１ｐ
ｐｂ、更に１ｐｐｂ〜０．０１ｐｐｂ）というような低
いレベルにまで除去された高い純度の精製品（有機系溶
媒、過酸化水素水溶液、電子材料又は医薬製造用薬品な
ど）を工業的に得ることが極めて困難であった。

【０００５】そして、これまで、公知の蒸留塔を用いる
蒸留精製法における前記の問題（飛沫同伴に由来する種
々の不純物が精製品に含有するという問題）を容易に解
決する有効な改善手段が見出されていなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、公知の蒸
留塔を含む蒸留生成装置を用いて蒸留精製を行なう場合
に、蒸留塔の塔底部に連結した熱交換型リボイラー中で
発生したり、或は、塔底部で蒸気バブル発生及びその破
裂などによって発生した微細な液滴（微小液滴、ミス
ト、ヒューム、飛沫など）が、蒸留塔内を上昇する多量
の蒸気流れ中に浮遊した状態で含有されており、その微
細な液滴（飛沫など）が塔底部の缶液（濃縮液）に係わ
るものであって、前記の不純物もかなり高い濃度で含ん
でいて、塔底部からの多量の上昇蒸気と共に蒸留塔内を
移動して精製品中へ前記の不純物を運び込んでおり（飛
沫同伴ともいう）、その結果、精製品中の不純物の含有
率が高くなっていることを見出した。

【０００７】本発明者は検討を続けた結果、公知の蒸留
塔を備えた蒸留精製装置を使用する限り、前述のような
塔底部での缶液（濃縮液）に基づく飛沫同伴を有効に阻
止することができず、精製品中の不揮発性の金属成分、
高沸点物質などの不純物の含有率をあるレベルまでしか
低くすることができないことを見出した。そして、本発
明者は、更に研究を行なった結果、蒸留塔の塔底部にお
いて缶液の循環ラインに流下膜式リボイラーを設けると
共に、蒸留塔の塔底部から精留部へ上昇する蒸気中への
飛沫同伴を効果的に減少させる整流部を途中に介在させ
ること、そして好ましくは蒸留塔の塔底部に付設された
熱交換型リボイラーでの缶液（濃縮液）の蒸発に際し
て、飛沫の発生を減少させるなどの対策を採用すること
によって、前述の不純物の含有率が極めて低レベルとな
る精製品を工業的に得ることができることを見出し、本
発明を完成した。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、塔底部の下部
から抜き出した缶液を流下膜式リボイラーの入口へ送る
ための缶液の抜き出しライン（ａ１）と、その缶液を一
部蒸発させるための流下膜式リボイラー（ａ２）と、該
流下膜式リボイラーの出口から流出する蒸気流れ及び未
蒸発の缶液流れを該塔底部へ供給するための蒸気の供給
ライン（ａ３）とがこの順に連結されている缶液の循環
ライン（ａ）を備えてなる塔底部（Ａ）、該塔底部
（Ａ）から上昇する蒸気流れを整流するために、前記の
塔底部（Ａ）の上方にて塔底部の横断面に全体にわたっ
て内設されている整流具からなる整流部（Ｂ）、及び、
該整流部（Ｂ）を超えて更に上昇する蒸気流れを蒸留精
製するために精留部材が内設又は内蔵されている精留部
（Ｃ）からなる蒸留塔を含む蒸留精製装置にある。

【０００９】本発明はまた、上記の蒸留塔の塔底部
（Ａ）の上部側に原料液供給ライン（Ｐ１）が設けられ
た蒸留精製装置を用い、蒸留精製処理対象の不揮発性又
は低揮発性不純物を含有する原料液を該原料液供給ライ
ンから該塔底部に供給しながら、一方では、塔底部
（Ａ）に連結されている缶液の循環ライン（ａ）を利用
して、該塔底部の下部から缶液の抜き出しライン（ａ
１）経由で缶液を抜き出して流下膜式リボイラー（ａ
２）の入口へ供給し、該流下膜式リボイラー内で缶液の
流下薄膜を形成してその缶液の一部を蒸発させ、次い
で、その蒸気流れと未蒸発の缶液流れとを蒸気の供給ラ
イン（ａ３）経由で塔底部（Ａ）へ（たとえば、その中
央部附近へ）供給し、また、塔底部（Ａ）から精留部
（Ｃ）へ向かって上昇する蒸気流れを、整流部（Ｂ）に
て整流したのち、精留部（Ｃ）にて、整流された蒸気を
精留する操作を含むことを特徴とする、金属不純物及び
／又は高沸点物質を含有する原料液の蒸留精製方法にも
ある。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の蒸留精製装置及び
蒸留精製方法について、図面を参考にしながら、さらに
詳しく説明する。添付図面において、図１は、本発明の
蒸留精製方法で有利に使用される蒸留精製装置の一例を
示す。図２は、本発明の蒸留精製方法を利用する粗過酸
化水素水溶液の精製に際して有利に使用される蒸留精製
装置の例を示す。

【００１１】本発明の蒸留精製装置は、図１及び図２に
示すように、概略、缶液の循環ライン（ａ）を有する塔
底部（Ａ）、整流部（Ｂ）及び精留部材が内設又は内蔵
されている少なくとも一つの精留域（ｃ１、ｃ２など）
を有する精留部（Ｃ）から構成されており、更に、塔頂
域（ｄ１）、軽質留分の蒸気を冷却・凝縮するためのコ
ンデンサー（ｄ２：凝縮器）などを有する塔頂部（Ｄ）
を有していてもよい蒸留塔からなるものである。

【００１２】蒸留塔の精留部（Ｃ）には、図２に示すよ
うに、各精留域（ｃ１、ｃ２など）の間の位置に、サイ
ドカット蒸気を抜き出し凝縮して回収するためのコンデ
ンサー（ｅ２）などを有するサイドカットの精製品を得
る手段が備えられていてもよい。

【００１３】なお、本発明の蒸留精製装置には、蒸留精
製を行うための種々の原料液（少なくとも１種の蒸発成
分を有する混合溶液）を蒸留塔へ供給するための原料液
供給ラインが備えられていることが好ましく、その供給
ライン（Ｐ１）は、特に、図１に示すように塔底部
（Ａ）の上部、又は精留部（Ｃ）の下部に設けられてい
ることが好ましい。

【００１４】塔底部（Ａ）には、塔底部の下部から抜き
出した缶液（ａ０）を流下膜式リボイラー（ａ２）の入
口へ送るための缶液の抜き出しライン（ａ１）と、その
缶液を一部蒸発させるための流下膜式リボイラー（ａ
２）と、該流下膜式リボイラーの出口から流出する『蒸
気流れ』及び『未蒸発の缶液流れ』を塔底部（Ａ）の気
相部分（即ち、缶液の液面上から整流具の下までの空間
部分、特に好ましくは、缶液の液面上であって塔底部の
中央部附近までの空間部分、更に好ましくは、塔底部の
中央部附近）へ供給するための蒸気の供給ライン（ａ
３）とが、少なくともこの順番で連結されている缶液
（循環液）の循環ライン（ａ）が設けられている。

【００１５】前記の循環ライン（ａ）において、例え
ば、流下膜式リボイラーの出口と塔底部の中央部附近と
を連結している蒸気の供給ライン（ａ３）は、塔底部の
中央部附近へ供給される蒸気流れ中に浮遊している微細
な液滴を減少させる手段（曲り管、邪魔板など）を有す
る配管からなることが好ましく、特に、曲り角度（水平
方向への曲り角度）が約８０度〜１００度（特に、８５
度〜９５度、更に約９０度）である２〜５個（特に２〜
３個）の曲り管部を途中に有していて、しかも『蒸気流
れ』と『未蒸発の缶液流れ』とが実質的に二層に分かれ
て塔底部へ向かって重力の作用により自然に流れ込むこ
とができる配管（水平面にほぼ一致するように設置され
ている配管）であることが、蒸気流れ中の微小液滴、ミ
スト、ヒュームなどが、前記の曲り管、邪魔板などの壁
に慣性力で衝突して効果的に大きな液滴になって未蒸発
の缶液流れに合体されて、蒸気流れ中から除去されるの
で好ましい。

【００１６】前記の循環ライン（ａ）には、缶液を強制
的に循環させるために缶液（すなわち、循環液）の強制
輸送手段（ａ４）（例、回転型ポンプ、プランジャー型
ポンプ、遠心式ポンプ、ノンシール式ポンプなど）が、
塔底部（Ａ）の下部と流下膜式リボイラーを連結してい
る缶液の抜き出しライン（ａ１）の途中に設けられてい
ることが好ましい。更に、循環ライン（ａ）を循環する
缶液（循環液又は濃縮液ともいう）の一部を系外へ抜き
出して回収するために、その缶液の回収ライン（Ｐ２）
が、輸送手段（ａ４）と流下膜式リボイラー（ａ２）と
の間（好ましくは輸送手段の直後の循環ライン）に備え
られていてもよい。

【００１７】前記の循環ライン（ａ）において、流下膜
式リボイラー（ａ２）には、多数の伝熱管（ａ２１）が
内設されており、該伝熱管の上部には缶液を整流して伝
熱管へ供給するための多孔板などを有している熱交換型
リボイラーであることが好ましい。本発明の蒸留精製装
置で用いる流下膜式リボイラーの伝熱管（ａ２１）の周
囲の空間には、適当な熱媒体（例えば、熱水、ホットオ
イル、スチーム）を流入させるための熱媒体導入管（ａ
２２）及びその熱媒体（或いはその凝縮液）を流出させ
るための熱媒体流出管（ａ２３）が設けられていて、更
に、伝熱管の内面に循環液（缶液）を流下させながらそ
の薄膜を形成させるために、多数の伝熱管がほぼ垂直と
なるように設置されていることが、流下膜式リボイラー
で得られた『蒸気流れ』と『未蒸発の缶液流れ』との気
液並流（蒸気相と缶液相とが二層状態での並流）を容易
に実現させると共に、蒸発率などの操作条件を選ぶこと
によって微小液滴、ミスト、ヒュームなどの微細な液滴
の発生を極めて効果的に抑えることが可能となるので、
好ましい。

【００１８】上記の流下膜式リボイラーは、流下膜式リ
ボイラー内で形成された薄膜状の缶液（循環液）を蒸発
させる場合に、流下膜式リボイラーの上部へ供給された
缶液の全量に対する蒸発量が約１〜１０重量％（特に３
〜７重量％）の蒸発率となるように、缶液の供給量、伝
熱管の総伝熱面積、熱媒体の流量などが調整されうるよ
うな構成となっていることが好ましい。

【００１９】前記の塔底部（Ａ）において、循環ライン
（ａ）の蒸気の供給ライン（ａ３）の出口は、図１に示
すように、缶液の蒸気、未蒸発の缶液が、塔底部内の下
方に向かって放出される構造（ノズル構造）であること
が好ましく、特に、それらの放出によって微小液滴、ミ
スト、ヒューム、飛沫などを塔底部内で新たに発生させ
ないように、蒸気及び液体が塔底部内へ放出されるよう
な構造（ノズル構造）であることが好ましい。

【００２０】前述のように、循環ライン（ａ）の蒸気の
供給ライン（ａ３）から塔底部（例えば、その塔底部の
中央部附近）へ放出された蒸気流れは、塔底部（Ａ）の
上方に設けられている精留部（Ｃ）へ向かって上昇する
上昇蒸気となる。

【００２１】本発明の蒸留精製装置の蒸留塔には、上記
の塔底部（Ａ）からの上昇蒸気を整流して偏流をできる
だけ減少させると共に、微小液滴、ミスト、ヒューム、
飛沫などの微細な液滴が上昇蒸気と共に精留部（Ｃ）の
内部にまで直進して到達するのを防止し、しかもそれら
の微細な液滴を互いに凝集させて巨大化させて補捉又は
捕集するために、前記の塔底部（Ａ）とその上部の精留
部（Ｃ）との間にその蒸留塔の塔底部の上方の横断面全
体を覆うように内設されている整流具を備えた整流部
（Ｂ）が設けられている。

【００２２】整流部（Ｂ）に備えられる整流具として
は、上昇蒸気を整流して上昇蒸気中の微小な液滴の直進
を防止し、補捉することができれば、どのような構造で
あってもよいが、充填塔などの充填材層の下部において
流下液の補捉用に内設されているコレクター部材上部の
バッフル構造と同様のものであることが好ましい。整流
具の具体的な構造の例を、図３と図４とに斜視図として
示す（図４は、一部切り欠き図である）。

【００２３】本発明の蒸留精製装置において、上記のコ
レクター部材上部のバッフル構造を整流具として用いる
ことにより、上昇蒸気の流れ方向を塔軸（垂直軸）に対
して少し変える操作を行なうのみで、蒸気の流路の断面
積がほとんど変わらない構造となっていて、圧力損失が
小さく、流下液及び／又は蒸気中の液滴をバッフル構造
部分（邪魔板部分）でほぼ捕集することができるので、
この種の整流具が特に好ましい。

【００２４】本発明の蒸留精製装置で用いる整流具とし
てはまた、蒸気の通路となる開口部が塔底部における整
流具の設置場所の横断面積に対して約５０〜９５％（特
に６０〜９０％）の開口面積を有していると共に、その
開口部の上方（垂直方向）を覆うように、板の一部が折
り曲げられていて、斜めになっている多数の板材（特に
帯状板）が適当な連結部材によって一体に連結されてい
る、折れ板型整流板、コレクター部材のバッフル部分構
造などの整流具が最も好ましい。

【００２５】なお、整流具としては、上記の折れ板型整
流板に限定されるものではなく、前述の蒸気の整流機能
と微小な液滴の捕集機能を有していれば、例えば、多孔
板、泡鐘型整流板、網状のもの、邪魔板状のもの、或
は、それらを任意に組合わせた整流具などを使用するこ
とができる。

【００２６】本発明の蒸留精製装置において、前記の整
流部において整流されて、その上の精留部へ向かって上
昇する蒸気（上昇蒸気）の平均速度が、０．０１ｍ／秒
〜３ｍ／秒（特に０．０２ｍ／秒〜２ｍ／秒、更に好ま
しくは０．０５ｍ／秒〜１ｍ／秒）の範囲の比較的遅い
平均速度となるように調節することができるような整流
具や塔底部の構成となっていることが、前述の微細な液
滴が上昇蒸気の流れに乗って、この蒸留塔の上方の精留
部（Ｃ）で得られる目的の精製品に混入されることを抑
制することができるので好ましい。この塔底部（Ａ）か
ら整流部（Ｂ）経由で精留部（Ｃ）へと向かう上昇蒸気
の平均速度を、上記のように、比較的遅くするために
は、例えば、塔底部の内径を精留部の内径の約１．２〜
５倍、特に１．５〜３倍、更に１．５〜２．５倍程度と
するような手段を利用することができる。

【００２７】本発明の蒸留精製装置において、精留部
（Ｃ）には、前記の上昇する蒸気流れ（上昇蒸気）を蒸
留精製するために、一般に蒸留精製に用いられる精留部
材が内設あるいは内蔵されている、充填塔形式、多段多
孔板形式、多段泡鐘型形式となっている精留域（好まし
くは１〜４の精留域、特に２〜３の精留域）を有する精
留部であればよい。この充填塔形式の精留部に充填する
充填材としては、スルザーパッキン（スルザー社製
品）、ロンボパッキン（クーニ社製品）、モンツパッキ
ン（モンツ社製品）などの規則充填物、あるいはポール
リング（ノートン社製品）、ラシヒリング、カスケード
ミニリング（ドットウェル社製品、登録商標）などの不
規則充填物を用いることができる。

【００２８】本発明の蒸留精製装置において、塔頂部
（Ｄ）では、図１に示すように、塔頂から軽質留分の蒸
気を塔頂蒸気の抜き出しライン（ｄ２）から流出させ
て、冷却媒体を供給する配管（ｄ３１）及び冷却媒体を
流出する配管（ｄ３２）を配し、気液分離器（ｄ４）が
連設されているコンデンサー（ｄ３）によって軽質留分
の蒸気を凝縮させ、その凝縮液は気液分離器と連結して
いる還流ライン（ｄ５）によって前記の塔頂部へ返され
ると共に、未凝縮ガスは排ガスライン（Ｐ３）から排出
される。なお、前記の塔頂から流出する軽質留分の蒸気
を凝縮し目的の精製品とすることもでき、前記の還流ラ
イン（ｄ５）の途中から抜き出して回収するための軽質
留分の回収ライン（Ｐ４）が設けられていてもよい。ま
た、前記の塔頂部（Ｄ）の排ガスライン（Ｐ３）が、真
空ポンプなどの減圧手段と連結していて、蒸留塔内を減
圧とすることができる蒸留塔であってもよい。

【００２９】本発明の蒸留精製装置において、蒸留精製
処理対象の原料液として、過酸化水素の製造工程から得
られた粗過酸化水素水溶液を用いる場合には、図２に示
すように、精留部（Ｃ）の内壁及び精留部材のいずれも
が、蒸気成分に対して耐腐食性を有する材料（例えば、
フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレンなど）で被
覆されているか、又はその耐腐食性を有する材料で形成
されていることが好ましい。

【００３０】また、本発明の蒸留精製装置において、蒸
留精製処理対象の原料液として、過酸化水素の製造工程
から得られた粗過酸化水素水溶液を用いる場合には、図
２に示すように、図１に示した蒸留塔に、塔底部（Ａ）
の上部側に設けられた原料液供給ライン（Ｐ１）が、過
酸化水素の製造工程で得られた粗過酸化水素水溶液の供
給ラインとなり、蒸留塔の塔頂部（Ｄ）から流出する蒸
気を冷却・凝縮して液化するために、蒸留塔の塔頂部に
連結している塔頂蒸気の流出ライン（ｄ２）、その塔頂
蒸気の凝縮器（ｄ３）、冷却凝縮液の気液分離器（ｄ
４）、及び冷却凝縮液（軽質留分）の回収ライン（Ｐ
４）と未凝縮ガスの排気ライン（Ｐ３）が連設されてい
ると共に、蒸留塔の塔頂部には超純水の供給ライン（Ｐ
５）が連結されており、更に蒸留塔が複数の精留域を有
しており、その精留域の途中から精製された高純度過酸
化水素と水蒸気の混合ガスを抜き出すために、サイドカ
ット蒸気の抜き出しライン（ｅ１）と、冷却媒体の供給
ライン（ｅ２１）及び冷却媒体の流出ライン（ｅ２２）
を有するコンデンサー（ｅ２）と、サイドカット精製品
（高純度過酸化水素水溶液）の回収ライン（Ｐ６）とを
設けた蒸留精製装置を用いることが好ましい。

【００３１】本発明の蒸留精製装置を用いる蒸留精製法
では、図１に示すような前述の蒸留精製装置を用いて、
蒸留精製する原料（混合液又は溶液）を供給ライン（Ｐ
１）経由で蒸留塔の塔底部（Ａ）の上部又は精留部
（Ｃ）の下部へ供給しながら、一方、塔底部（Ａ）に連
結されている缶液の循環ライン（ａ）において、前記の
原料の一部を含む缶液を該塔底部の下部から抜き出し
て、缶液（循環液）の抜き出しライン（ａ１）を経由し
て流下膜式リボイラー（ａ２）の入口へ供給し、該流下
膜式リボイラー内で缶液（循環液）の流下薄膜を形成し
てその缶液の一部を蒸発させ、その『蒸気流れ』と『未
蒸発の缶液流れ』とを同時に蒸気の供給ライン（ａ３）
経由で塔底部（Ａ）（例えば、塔底部の中央部附近の気
相部空間）へ供給し、塔底部（Ａ）の上方の精留部
（Ｃ）域へ向かって上昇する蒸気流れを、塔底部（Ａ）
と精留部（Ｃ）との間の横断面の全体に設けられた整流
部（Ｂ）において整流する。整流部（Ｂ）で整流され、
さらに上昇する蒸気流れは、精留部材が内設されている
少なくとも一つの精留域を有する精留部（Ｃ）へ供給さ
れ、その精留部（Ｃ）で原料液の蒸留精製が行なわれ
る。

【００３２】本発明の蒸留精製装置を用いる蒸留精製法
では、上記のように、流下膜式リボイラー（ａ２）、塔
底部（Ａ）などで発生した蒸気が、その上の精留部
（Ｃ）へ向かって上昇する蒸気（上昇蒸気）となり、そ
の上昇蒸気が整流部（Ｂ）において整流されて、その上
の精留部（Ｃ）へ向かって更に上昇する。その蒸気（上
昇蒸気）は、塔底部（Ａ）において、０．０１ｍ／秒〜
３ｍ／秒（特に０．０２ｍ／秒〜２ｍ／秒、更に好まし
くは０．０５ｍ／秒〜１ｍ／秒）の平均速度に調節する
ことが、前述のように流下膜式リボイラー（ａ２）及び
塔底部（Ａ）で発生した蒸気中の微細な液滴（微小液
滴、ミスト、ヒューム、飛沫など）が、上昇蒸気の流れ
に乗って、この蒸留塔の上方の精留部（Ｃ）にまで達し
て、その精留部（Ｃ）で得られる目的の精製品に混入す
ることを効果的に抑制できるので好ましい。

【００３３】また、前記の流下膜式リボイラー（ａ２）
内で形成された薄膜状の循環液（缶液）を蒸発させる際
に、流下膜式リボイラーの上部へ供給された循環液（ａ
０：缶液）の全量に対する蒸気量が約１〜１０重量％
（特に３〜７重量％）の範囲内となる蒸発率となるよう
に、循環液の供給量、熱媒体の流量などによって、調整
することが好ましい。なお、塔底部において缶液（濃縮
液）を循環ラインで循環させる際には、前記の循環液の
供給量と原料供給量との比（缶液の循環比：重量比）を
５〜９０、特に１０〜３０程度にすることが好ましい。

【００３４】本発明の蒸留精製装置を用いる蒸留精製法
によって蒸留精製する原料液としては、金属イオンなど
の金属成分が混入した溶液を好適に使用することがで
き、例えば、過酸化水素水溶液、アンモニア水などの無
機系洗浄剤、或いは、イソプロパノール、セロソルブな
どの有機系溶剤、或いは、高沸点物を含有する医薬品又
はその医薬品製造用の中間体などを挙げることができ
る。

【００３５】蒸留精製操作は、操作圧力及び温度につい
て特に限定されるものではないが、塔底部（Ａ）の圧力
を２〜２００ｍｍＨｇ（特に、３〜５０ｍｍＨｇ）の減
圧状態として、塔底部の缶液の温度を１０〜２００℃
（特に、５０〜１５０℃程度）として蒸留精製を行う真
空蒸留操作で実施することもでき、そのような蒸留精製
操作は、特に、粗過酸化水素水溶液を蒸留精製対象の原
料液として用いる場合に好適に採用することができる。

【００３６】粗過酸化水素水溶液を蒸留精製する場合に
は、図２に示す蒸留精製装置、すなわち、流下膜式リボ
イラー（ａ２）を有する缶液（循環液）の循環ライン
（ａ）が連結されていると共に原料の供給ライン（Ｐ
１）を有する塔底部（Ａ）、該塔底部とその上部の精留
域との間の横断面の全体に設けられた整流具からなる整
流部（Ｂ）及び精留部材が内設されている少なくとも一
つの精留域を有する精留部（Ｃ）で構成されている蒸留
精製装置であって、しかも、塔底部（Ａ）に連結した原
料液の供給ラインが、過酸化水素の製造工程で得られた
粗過酸化水素水溶液の供給ラインであって、蒸留塔の塔
頂部から流出される塔頂蒸気を冷却して液化するため
に、蒸留塔の塔頂部に連結している塔頂蒸気の流出ライ
ン、その蒸気の冷却器、気液分離器、及び冷却凝縮液の
回収ラインと未凝縮ガスの排気ラインが連設されている
と共に、蒸留塔の塔頂部には、超純水の供給ラインが連
結されており、更に、蒸留塔が複数の精留域を有してお
り、その精留域の途中からサイドカット蒸気を抜き出す
ための抜き出しライン（ｅ１）、冷却媒体の供給ライン
（ｅ２１）及び冷却媒体の流出ライン（ｅ２２）を有す
るコンデンサー（ｅ２）そして精製された高純度過酸化
水素水溶液（サイドカット精製品）を回収するための回
収ライン（Ｐ６）を有する蒸留精製装置を用いることが
好ましい。

【００３７】図２の蒸留精製装置において、特に、蒸留
精製する原料として過酸化水素の製造工程で得られた粗
過酸化水素水溶液を用いて、塔底部（Ａ）の上部へ原料
を供給し、蒸留塔の塔頂部（Ｄ）の供給ライン（Ｐ５）
から超純水を供給しながら、水などの軽質留分の塔頂蒸
気を塔頂部（Ｄ）の流出ライン（ｄ２）から流出させ
て、コンデンサー（ｄ３）で凝縮して回収しながら、更
に、高純度の過酸化水素と水の蒸気（サイドカット蒸
気）を蒸留塔の精留部（Ｃ）の途中の抜き出しライン
（ｅ１）から抜き出して、サイドカット蒸気のコンデン
サー（ｅ２）で冷却・凝縮させて、目的の精製品である
高純度過酸化水素水溶液を得る方法を利用することが好
ましい。

【００３８】粗過酸化水素水溶液を原料液として使用す
る場合には、塔頂部（Ｄ）から流出する塔頂蒸気（軽質
留分の蒸気）の流出量に対して０．１〜１０倍量（特に
０．２〜１０倍量）の超純水を、塔頂部の超純水の供給
ライン(Ｐ５)から供給することが好ましく、また、蒸留
塔の塔頂部（Ｄ）の流出ライン（ｄ２）から流出する塔
頂蒸気の流出量と、精留部（Ｃ）の中段の抜き出しライ
ン（ｅ１）から流出するサイドカット蒸気の流出量との
比が、０．０１〜３（特に０．０５〜２）の範囲にある
ことが、原料中の低沸点物を効果的に除去する上で好ま
しい。

【００３９】

【実施例】［実施例１］図２に示す蒸留精製装置を用い
て、工業的な製造設備で製造された工業用の過酸化水素
水溶液（過酸化水素が超純水で３９重量％の濃度に希釈
されている）を原料液として使用し、塔底部（Ａ）の上
部に連結している原料液供給ライン（Ｐ１）から原料液
を８１．８ｋｇ／時の供給速度で供給すると共に、超純
水の供給ライン（Ｐ５）から超純水を１０ｋｇ／時の供
給速度で塔頂域（ｄ１）の内部へ供給しながら原料の蒸
留精製を行って、下記の表１に示す不純物濃度を有す
る、精留部（Ｃ）におけるサイドカット精製品の回収ラ
イン（Ｐ６）から約４５℃にまで冷却された高純度過酸
化水素水溶液（過酸化水素を３１重量％含有する）を５
９．９ｋｇ／時の回収割合で得た。

【００４０】図２に示す蒸留精製装置は、内径７００ｍ
ｍと高さ１６００ｍｍである塔底部（Ａ）、塔底部から
精留域へ向かって上昇する蒸気を整流するための折り板
式整流板（Ｂ：衝突板式整流板とも云い、図４に示した
整流具と同様な構造を有している）、並びにフッ素樹脂
製の規則型充填材（ジュリアス・モンツ社製、モンツパ
ッキン）が充填されている、内径３００ｍｍと充填部長
さ１５００ｍｍの精留域（下部）、及び、フッ素樹脂製
の不規則型充填材（ラシヒリングタイプ）が充填されて
いる内径１５０ｍｍと充填部長さ２２５０ｍｍの精留域
（上部）の二つの精留域からなる精留部（Ｃ）が設けら
れた蒸留塔である。

【００４１】蒸留塔の塔底部（Ａ）には、その缶液（ａ
０：循環液）を抜き出すための缶液の抜き出しライン
（ａ１）、流下膜式リボイラー内の伝熱管の内壁に管液
の流下膜を形成して加熱蒸発させるために、熱媒として
スチームを１００ｋｇ／時で供給する熱媒体の供給ライ
ン（ａ２３）と流出ライン（ａ２４）とが備えられ、伝
熱管（ａ２１）の内壁の合計伝熱面積が３．０ｍ²であ
る流下膜式リボイラー（ａ２）、及び流下膜式リボイラ
ーから流出してくる蒸気流れと未蒸発の缶液流れとを塔
底部へ供給するための蒸気の供給ライン（ａ３）からな
る循環ライン（ａ）とが備えられており、しかも、その
上記の供給ライン（ａ３）には、曲り角度が９０度の曲
り配管が二箇所に設けられている。

【００４２】蒸留塔の精留部（Ｃ）には、内径：３００
ｍｍ及び高さ：１５００ｍｍの充填塔形式の精留域（ｃ
１）と内径：１５０ｍｍ及び高さ：２２５０ｍｍの充填
塔形式の精留域（ｃ２）からなる精留部（Ｃ）であっ
て、サイドカット蒸気を精留部（Ｃ）の途中から抜き出
す為のサイドカット蒸気の抜き出しライン（ｅ１）、冷
水の供給ライン（ｅ２１）と流出ライン（ｅ２２）を有
する前記の蒸気のコンデンサー（ｅ２）およびサイドカ
ット精製品の回収ライン（Ｐ６）が有する精留部（Ｃ）
の途中に連結されている。

【００４３】蒸留塔の塔頂部（Ｄ）には更に、塔頂域
（ｄ１）、塔頂蒸気の流出ライン（ｄ２）、冷水の供給
ライン（ｄ３１）と流出ライン（ｄ３２）を有する蒸気
のコンデンサー（ｄ３）、気液分離器（ｄ４）、真空ポ
ンプ（図示せず）と連結している排ガスライン（Ｐ
３）、そして軽質留分の回収ライン（Ｐ４）などを備え
られている。

【００４４】上記の蒸留精製装置を用いて蒸留精製を行
った際の操作条件としては、流下膜式リボイラーにおけ
る薄膜状缶液の蒸発率が７重量％、蒸留塔の塔底部から
整流板を通って上昇する蒸気の平均流速が１ｍ／秒とな
るような操作条件を選び、整流板を通過した上昇蒸気の
偏流が実質的にない状況で蒸留精製を実施した。

【００４５】なお、蒸留塔の塔頂の圧力：６０ｍｍＨｇ
及び温度：約４２℃、塔底部の圧力：６８ｍｍＨｇ及び
缶液の温度：約７０℃であった。また、塔底部におい
て、缶液の流出ライン（Ｐ２）から過酸化水素濃度が約
７７重量％の缶液を１７ｋｇ／時で取り出すと共に、塔
頂部における軽質留分の回収ライン（Ｐ４）から水を９
９重量％以上含有する軽質留分を１５ｋｇ／時で回収し
た。なお、塔頂部（Ｄ）のコンデンサー（ｄ３）及び気
液分離器（ｄ４）で約５℃の冷水で凝縮されなかった排
ガスは、排ガスライン（Ｐ３）から系外へ排出した。

【００４６】［比較例１］塔底部（Ａ）におけるリボイ
ラーとして、流下膜式リボイラーが設けられておらず、
通常の熱交換型リボイラーで下部から上部に向かって缶
液を流すようにアップフロータイプになっており、缶液
抜き出しライン（ａ１）が該熱交換型リボイラーの下部
入口に連結されていると共に該熱交換型リボイラーの上
部出口と塔底部の中央部附近とが連結されている循環ラ
イン（蒸気の供給ラインには曲り角度が９０度の曲り配
管が一箇所のみにある）が設けられており、整流部を備
えていないほかは、実施例１と同様の蒸留塔を用い、原
料液として過酸化水素濃度が３９重量％の工業用の過酸
化水素水溶液を使用して、該熱交換式リボイラーでの蒸
発率を１２重量％に変え、更に、塔底部から精留部へ上
昇する上昇蒸気の平均速度を５ｍ／秒としたほかは、実
施例１と略同様に蒸留精製操作を行って、表１に示す不
純物濃度を有する過酸化水素水溶液（過酸化水素濃度は
約３０重量％）を得た。

【００４７】

【表１】 表１ ──────────────────────────────────── 不純物 単位 原料中の濃度 精製品の不純物濃度 （金属） （過酸化水素６０重量％） 実施例１ 比較例１ ──────────────────────────────────── Ａｌ ｐｐｂ ２００ ０．０１ ０．５３ Ｃａ ｐｐｂ ３５０ ０．０２ ０．３６ Ｆｅ ｐｐｂ ５ ０．０９ １．２４ Ｎａ ｐｐｂ １７０００ ０．２９ １．４９ Ｚｎ ｐｐｂ ２ ０．０２ ０．１３ ────────────────────────────────────

【００４８】

【発明の効果】本発明の蒸留精製装置及び蒸留精製方法
は、蒸留塔の塔底部における缶液を循環させながら外部
リボイラー（蒸発器）で蒸発させて塔底部から蒸留塔の
上方へ向かって多量の蒸気を上昇させる際などに、蒸留
塔の塔底部で発生する微細な液滴（ミスト、飛沫など）
が、蒸留塔内を上昇する多量の蒸気と共に、精留域内に
混入すること（飛沫同伴）を効果的に防止することがで
き、その結果、塔底部における前述の飛沫同伴に起因し
て高い濃度の金属イオン、高沸点物質などの不純物が精
製品に混入することを極めて効果的に防止することがで
きるので、その種々の蒸発成分、不純物などを含有する
原料から、不純物が極めて少ない精製品を容易に得るこ
とができる工業的に優れた発明である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸留精製方法を実施する際に有利に使
用される蒸留精製装置の構成の例を示す図である。

【図２】本発明の蒸留精製方法において粗過酸化水素水
溶液の精製に使用される蒸留精製装置の構成の例を示す
図である。

【図３】本発明の蒸留精製装置における整流部材の例を
示す斜視図である。

【図４】本発明の蒸留精製装置の整流部材の他の例を示
す斜視図（一部切り欠き図）である。

【符号の説明】

Ａ 塔底部 Ｂ 整流部 Ｃ 精留部 Ｄ 塔頂部 ａ０ 缶液 ａ１ 缶液の抜き出しライン ａ２ 流下膜式リボイラー ａ３ 蒸気の供給ライン ａ４ 輸送手段 ｃ１ 精留域（下部） ｃ２ 精留域（上部） ｄ１ 塔頂域 ｄ２ 塔頂蒸気の流出ライン ｄ３ 塔頂蒸気のコンデンサー ｄ４ 気液分離器 ｄ５ 還流ライン ｅ１ サイドカット蒸気の抜き出しライン ｅ２ サイドカット蒸気のコンデンサー Ｐ１ 原料の供給ライン Ｐ２ 缶液の流出ライン Ｐ３ 排ガスライン Ｐ４ 軽質留分の回収ライン Ｐ５ 超純水の供給ライン Ｐ６ サイドカット精製品の回収ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松永 悦夫 山口県宇部市大字小串1978番地の10 宇部 興産株式会社宇部ケミカル工場内 (72)発明者 黒住 裕 埼玉県草加市稲荷１丁目７番１号 関東化 学株式会社中央研究所内 (72)発明者 笠原 忠 埼玉県草加市稲荷１丁目７番１号 関東化 学株式会社中央研究所内 (72)発明者 的場 勉 大阪府大阪市淀川区加島４丁目６番23号 日本化学機械製造株式会社内 Ｆターム(参考） 4D076 AA06 AA22 BA12 BB04 BC01 CA12 CA16 CB01 CB03 CB06 CB11 EA08Z EA11Z HA11 HA12

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塔底部の下部から抜き出した缶液を流下
   膜式リボイラーの入口へ送るための缶液の抜き出しライ
   ン（ａ１）と、その缶液を一部蒸発させるための流下膜
   式リボイラー（ａ２）と、該流下膜式リボイラーの出口
   から流出する蒸気流れおよび未蒸発の缶液流れを該塔底
   部へ供給するための蒸気の供給ライン（ａ３）とがこの
   順に連結されている缶液の循環ライン（ａ）を備えてな
   る塔底部（Ａ）、該塔底部（Ａ）から上昇する蒸気流れ
   を整流するために、前記の塔底部（Ａ）の上方にて塔底
   部の横断面の全体にわたって内設されている整流具から
   なる整流部（Ｂ）、及び、該整流部（Ｂ）を超えて更に
   上昇する蒸気流れを蒸留精製するために精留部材が内設
   又は内蔵されている精留部（Ｃ）からなる蒸留塔を含む
   蒸留精製装置。
2. 【請求項２】 精留部（Ｃ）に内設又は内蔵されている
   精留部材が、規則充填物又は不規則充填物であることを
   特徴とする請求項１に記載の蒸留精製装置。
3. 【請求項３】 蒸気の供給ライン（ａ３）が、塔底部へ
   供給される蒸気流れ中に浮遊している微細な液滴を減少
   させる手段を備えた配管からなることを特徴とする請求
   項１に記載の蒸留精製装置。
4. 【請求項４】 蒸気の供給ライン（ａ３）が、曲り角度
   が８０度〜１００度である曲り管部を２〜５個途中に有
   し、しかも蒸気流れと未蒸発の缶液流れとが重力の作用
   により塔底部へ向かって流れ込むことができる配管から
   なることを特徴とする請求項３に記載の蒸留精製装置。
5. 【請求項５】 整流具が、上昇する蒸気の流れに逆らう
   ガイド板及び／又は衝突板が組合わされている構造のミ
   スト捕集用折り板型整流板であることを特徴とする請求
   項１に記載の蒸留精製装置。
6. 【請求項６】 缶液の循環ライン（ａ）に、塔底部から
   抜き出された缶液を強制的に循環するための輸送手段が
   設けられていることを特徴とする請求項１に記載の蒸留
   精製装置。
7. 【請求項７】 精留部（Ｃ）の内壁及び精留部材がいず
   れも、蒸気成分に対して耐腐食性を有する材料で被覆さ
   れているか又は耐腐食性を有する材料で形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の蒸留精製装置。
8. 【請求項８】 耐腐食性を有する材料がフッ素樹脂であ
   ることを特徴とする請求項７に記載の蒸留精製装置。
9. 【請求項９】 過酸化水素の製造工程で得られた粗過酸
   化水素水溶液を供給するために塔底部の原料の供給ライ
   ン（Ｐ１）が、塔底部（Ａ）の上部側に設けられてお
   り、蒸留塔の塔頂部（Ｄ）から排出される蒸気を冷却・
   凝縮して液化するために、蒸留塔の塔頂部の塔頂域（ｄ
   １）に連結している塔頂蒸気の流出ライン（ｄ２）、そ
   の蒸気の冷却凝縮のためのコンデンサー（ｄ３）、冷却
   凝縮液の気液分離器（ｄ４）、そして冷却凝縮液の回収
   ライン（Ｐ４）と未凝縮ガスの排気ライン（Ｐ３）とが
   連設されていると共に、塔頂部（Ｄ）には超純水の供給
   ライン（Ｐ５）が連結されており、更に、精留部（Ｃ）
   の途中からサイドカット蒸気を抜き出しその蒸気を冷却
   凝縮してサイドカット精製品を回収するためにサイドカ
   ット蒸気の抜き出しライン（ｅ１）、その蒸気の冷却凝
   縮のためのコンデンサー（ｅ２）、そして該サイドカッ
   ト蒸気の冷却凝縮により得られる高純度過酸化水素水溶
   液の回収ライン（Ｐ６）を更に備えていることを特徴と
   する請求項１〜８に記載の蒸留精製装置。
10. 【請求項１０】 請求項１に記載の蒸留塔の塔底部
    （Ａ）の上部又は精留部（Ｃ）の下部に原料液供給ライ
    ン（Ｐ１）が設けられた蒸留精製装置を用い、蒸留精製
    処理対象の不揮発性又は低揮発性不純物を含有する原料
    液を該原料液供給ラインから該塔底部に供給しながら、
    一方では、塔底部（Ａ）に連結されている缶液の循環ラ
    イン（ａ）を利用して、該塔底部の下部から缶液の抜き
    出しライン（ａ１）経由で缶液を抜き出して流下膜式リ
    ボイラー（ａ２）の入口へ供給し、該流下膜式リボイラ
    ー内で缶液の流下薄膜を形成させてその缶液の一部を蒸
    発させ、次いで、その蒸気流れと未蒸発の缶液流れとを
    蒸気の供給ライン（ａ３）経由で塔底部（Ａ）へ供給
    し、また、塔底部（Ａ）から精留部（Ｃ）へ向かって上
    昇する蒸気流れを、整流部（Ｂ）にて整流したのち、精
    留部（Ｃ）にて、整流された蒸気を精留する操作を含む
    ことを特徴とする、不揮発性又は低揮発性不純物を含有
    する原料液の蒸留精製方法。
11. 【請求項１１】 整流部（Ｂ）で整流されたのち、精留
    部（Ｃ）に向かって上昇する蒸気の上昇速度の平均速度
    を０．０１〜３ｍ／秒の範囲内の速度に調節することを
    特徴とする請求項１０に記載の蒸留精製方法。
12. 【請求項１２】 流下膜式リボイラー内で形成された薄
    膜状の缶液を蒸発させる際に、流下膜式リボイラーへ供
    給した缶液の全量に対する蒸気量の割合が１〜１０重量
    ％の範囲内となるように調節することを特徴とする請求
    項１０に記載の蒸留精製方法。
13. 【請求項１３】 缶液の循環ライン（ａ）の供給ライン
    （ａ３）が、曲り角度が８０度〜１００度の範囲にある
    曲り部２〜５個を途中に有し、かつ蒸気流れと未蒸発の
    缶液流れとが重力の作用により塔底部に向かって流れ込
    むことができる配管である蒸留精製装置を用いることを
    特徴とする請求項１０に記載の蒸留精製方法。
14. 【請求項１４】 精留部の内壁及び精留部材が、原料液
    中に含まれる蒸気成分に対して耐腐食性を示す材料で被
    覆されているか又は耐腐食性を有する材料で形成されて
    いる蒸留精製装置を用いることを特徴とする請求項１０
    に記載の蒸留精製方法。
15. 【請求項１５】 請求項９に記載の蒸留精製装置を用
    い、過酸化水素の製造工程で得られた粗過酸化水素水溶
    液を蒸留精製処理対象の原料液とし、超純水を供給ライ
    ン（Ｐ５）から供給しながら、高純度の過酸化水素と水
    の蒸気を蒸留塔の精留部（Ｃ）の途中から抜き出すこと
    を特徴とする蒸留精製方法。