JP2001506179A - 多相抽出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 分離ステージを形成する２つのチェンバーからなる多相抽出装置。前記チェンバーはそれぞれ頂部と底部で接続チャンネルによってつながっている。第１チェンバーの頂部は第２チェンバーの底部とつながり、、第２チェンバーの頂部は第１チェンバーの底部とつながる。

Description

【発明の詳細な説明】 多相抽出装置 本発明は、それぞれ頂部、底部で接続チャンネルによってつながる２つのチェ ンバーをもつ多相抽出装置から始まる。各チェンバーは連続相（a continuous p hase）で満たされており、分離空間（separation spaces）をもつ。各チェンバ ーは分散装置（dispersion apparatus）および供給相（feed phase）とストリッ プ相（strip phase）の供給、除去のための開口部（port）を備える。 この種の装置は、化学、湿式冶金、微生物、その他の産業分野における物質の 分離、抽出、濃縮、精製に利用できる。 三相液体抽出工程を実施するための装置としては、２室式システム（two-cham ber system）のものが知られるが、２つのチェンバーは連続相を循環させるため にオーバーフローによってつながっている。各オーバーフローは各チェンバーを 頂部と底部でつなぐ管として構成される。各チェンバーは連続相で満たされてお り、この中を連続相には不溶性の２つの分散相が小滴（droplets）の形で通過す る。この場合、物質は抽出媒体を形成する連続相によって分散相（供給相）から もう１つの分散相（ストリップ相）に移送される（transferred）（例えば、’ ９４年４月２７日付けロシア特許出願９４−０１５７７６／２６参照）。 これら周知の装置は、応用性（application potential）や性能の点で改良が 必要である。 従来装置は、デザインや技術的な作用（technical action）に関し ては最先端にあり、以下にその詳輝を記述する。従来の多相抽出装置は、連続相 で満たされた２つのチェンバーからなる。各チェンバーは供給相およびストリッ プ相を分散（分配）させる装置をもち、連続相を循環させるためのオーバーフロ ーまたは接続チャンネルによってつながっている。各オーバーフローはこの場合 第１チェンバーの頂部を第２チェンバーの頂部と、第１チェンバーの底部を第２ チェンバーの底部とつなぐ。装置は２つの分散相を供給、除去するための開口部 （ports）を備え、接続チャンネル（オーバーフロー）の入り口(inlet orifices ）部分に設置した分離空間をもつ。分散される相、すなわち供給相とストリップ 相は、それぞれの対応チェンバーにおいて分散のための装置によって小滴に分割 され、この小滴は次いで小滴の群遊集合（a swarm of droplets）として連続相 内を移動する。第１チェンバーにおける分散系（dispersion）と第２チェンバー における分散系の密度差により、上部、下部オーバーフローを通る連続相の循環 が生じ、分離しようとする物質は一方のチェンバー内の供給相から、もう一方の チェンバー内のストリップ相に移送される。この場合、第１チェンバー内では連 続相は抽出媒体として（また第２チェンバー内ではラフィネート相として）の役 割を果たす。この従来の多相抽出装置の欠点は、連続相の循環速度（circulatio n rate）が２つのチェンバーにおける分散相の密度差のみに左右されることであ り、この密度差が小さくなると循環速度が低下し、装置の効力低下につながり得 る。 本発明の目的は２つのチェンバー内の液体混合（liquid mixtures）の密度差 が連続相を循環させるには小さすぎる場合でも抽出装置の効力を確実に維持する ことにある。 本発明によればこの目的は、上胆の装置を用いて、第１チェンバーの頂部を第 ２チェンバーの底部と、また第２チェンバーの頂部を第１チェンバーの底部とつ なぐことにより達成される。 本発明のさらなる改良点（further development）は、２つのチェンバーが分 離ステージ（separation stage）を形成し、いくつかのこのような分離ステージ が直列につながっていることを特徴とする。 第１チェンバーの頂部を第２チェンバーの底部に、第２チェンバーの頂部を第 ２チェンバーの底部に、つなぐことで、それぞれのチェンバー内の二相液体混合 間の密度差（各チェンバーの分散系の平均密度に基づく）がない場合でも、連続 相の循環が確実にもたらされる。循環は個々のチェンバー内の密度勾配および、 分散装置内で生成される小滴群から連続相の分子へのインパルストランスファー （impulse transfer）によってのみ生じる。 さらなる利点は、２つのチェンバーを同一流（連続相と分散相の同一方向の動 き）（cocurrent flow）で操作できることにある。分離ステージとして２つのチ ェンバーを利用し、こうしたステージをいくつか直列接続することで、多様な多 段式大量分離工程（multistage mass separation processes）を最適に実施でき る。 図１−３に本発明の多相抽出装置の３つの可能な実施例を略図として示す。図 中、 図１は、２つのチェンバーで各相が同一流として流れる一段式装置を示す。 図２は、１つのハウジング内に複数の２室式分離ステージが収納され、分離ス テージの全体的な接続に基づき、供給相とストリップ相が同 一流において実施される多段装置を示す。 図３は、複数の２室式分離ステージからなり、分離ステージの全体的な接続に 基づき、供給相とストリップ相が逆流において実施される多段装置を示す。 多相抽出装置の分離ステージは基本的には、すべての実施例において、第１チ ェンバー１と第２チェンバーからなり、これらはそれぞれ分散装置３を備える。 チェンバー１、２は接続チャンネルすなわちオーバーフロー４によって頂部と底 部でつながっている。この場合は、オーバーフロー４はチェンバー１の頂部とチ ェンバー２の底部、チェンバー２の頂部とチェンバー１の底部をつないでいる。 図１−３に示すように、接触する相（分散相と連続相）の相境界線（phase boun dary）５は接続チャンネル４の入り口６の下に位置する。多相抽出装置のチェン バー１、２は相境界線５が位置する分離空間７をもつ。装置には供給相、ストリ ップ相を供給するための開口部９、１０と、供給相、ストリップ相を除去するた めの開口部１１、１２が設けられている。 多相抽出装置は以下の原理に従って作動する。 第１チェンバー１と第２チェンバー２は、抽出媒体としての連続相で満たされ ている。供給およびストリップの相は開口部９、１０および分配装置３を介して 各チェンバーに供給される。分配装置３は各相を小滴の形で連続相に分配する。 大量分離工程の実施については、２つのチェンバーの分散相が均質な分散系であ る必要は必ずしもない。分散相はストランドまたはフィルム状にして２つのチェ ンバーの１つに装入することもできる。連続相にくらべ分散相の小滴のほうが密 度が高いため、分散相の小滴はチェンバー１、２内を下降し、分離空間７の界面 （interf ace）５で凝集（coalese）する。チェンバー１、２の小滴群はここでは連続相と 同一方向の流れとして移動する。チェンバー内の分散相間の密度差だけでなく、 分散相から連続相へのインパルストランスファーと、分散相と連続相間の流動力 （flow forces）によっても、連続相の循環がもたらされる。 本発明におけるオーバーフロー４によるチェンバー１、２の接続は、連続相を 加速（駆動）するこれら効果の利用を可能にし、これによって連続相はオーバー フロー４を介して入り口６を通ってチェンバー１、２の間を循環することになる 。入り口は分離空間７の相境界線５の上に配置されている。分離しようとする成 分はこのようにして供給相から連続相を介してストリップ相に移送される。供給 相とストリップ相は開口部１１、１２により多相抽出装置から取り出される。 図１の多相抽出装置は、分散相の方が連続相よりも密度が低い分離工程にも容 易に使用できる。この目的の場合は、装置を１８０度倒して、装入開口部（９、 １０）と分散装置（３）が底部にくるようにし、供給相とストリップ相を除去す るための開口部（１１、１２）が頂部にくるようにする。この場合、相境界線５ はオーバーフロー４の入り口より上部の分離空間７内に位置する。 図２、３の多段装置においては、抽出、再抽出が各分離ステージで繰り返され る。分離ステージがどのような直列接続かによって、大量分離工程は流動方向（ 同一流か逆流か）についてさまざまな変形例が可能になる。ここで、各２室式分 離ステージ内では、分離工程は常に分散相と連続相が同一流の状態で進行するこ とに留意しなければならない。 しかし、分離ステージの全体的な接続に基づいて、分散相と連続相 を同一流（図２）あるいは逆流（図３）に任意に選択して実施できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 分離ステージを形成する少なくとも２つのチェンバー（１、２）をも つ多相抽出装置であって、前記チェンバーは頂部と底部において接続チャンネル （４）によってつながれ、分散装置（３）を備え、接続チャンネル（４)の入り 口（６）領域に設置した分離ゾーン（７）をもち、供給相とストリップ相を供給 、除去するための開口部（９、１０、１１、１２）をもち、第１チェンバーの頂 部が第２チェンバーの底部と、第２チェンバーの頂部が第１チェンバーの底部と つながっていることを特徴とする多相抽出装置。 ２． 複数の分離ステージが直列に接続されていることを特徴とする請求項 １の抽出装置。