JP2011500308A - 中間ポンプを組み込んだ回転分配装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、プロセス液を分配する回転分配装置（３０）に関し、一般的には糖汁加工におけるイオン交換およびクロマトグラフ分離において用いられる。当該装置は固定プロセス液供給パイプ（３）が延出されるコア（２）と、当該コアとその周囲を回転する外殻（４）との間に規定された環状流体供給チャンバを備える。外殻と共に回転する回転パイプ（５）が設けられ、この回転パイプは、指定の供給チャンバと、外殻と共に静止割出しディスク（７）に対して回転する回転割出しディスク（６）内の指定ポートとに接続される。これらの部品は、回転ディスクが回転すると、回転ディスクを介して送られた各プロセス液流が静止ディスクの固定ポートに導入されるように配置される。固定ポートは、プロセス液流が指定先に選択的に送られるように配置される。本発明によると、プロセス液を送出する中間ポンプは、回転パイプと回転割出しディスクと共にコアを中心に回転するよう載置される。これにより、固定ポンプを備えた従来の疑似移動床に比して簡易な設計とすることが可能となる。
【選択図】図４

Description

本発明は中間ポンプを組み込んだ回転分配装置に関する。

ＷＯ２００４／０２９４９０には回転分配装置（以下ＲＤＡ）が開示されている。当該回転分配装置により、連続処理に近い効率で回分処理を行うことが可能となる。当該装置は、例えば砂糖抽出プラントにおける糖汁加工処理において、イオン交換及びクロマトグラフ分離等に用いることができる。

図１に、ＷＯ２００４／０２９４９０に記載のＲＤＡを示す。当該装置１は静止・円柱状の中心コア２を備え、当該コア内に固定供給・製品パイプ３が延出される。環状流体供給チャンバ一式（図１において不図示）が、当該コア２と当該コアを中心に回転する外殻または円筒４の間に定められる。実際には、供給または製品の流れに対して１個の供給チャンバが備えられる。外殻４と共に回転する複数のパイプ５は、指定の供給チャンバと、外殻と共に回転する割出しディスク６における指定ポートとに接続される。割出しディスク６は静止割出しディスク７に対して回転する。割出しディスク６が静止割出しディスク７に対して回転すると、パイプ５を介して割出しディスク６に送られた各プロセス流が静止割出しディスク７の各固定ポートに導入される。そして、当該静止割出しディスクはパイプ８を介してプロセスチャンバ（例えば砂糖抽出の場合はイオン交換またはクロマトグラフ分離チャンバ）にプロセスの流れを選択的に送出する。プロセスチャンバから戻った流体は同様の経路を逆送し、最終的に固定パイプ３の内、対応するパイプを介して装置外へ排出される。

例として、クロマトグラフ分離の適用において、プロセス流体は、一般的に樹脂を再生させるため、樹脂を含有する数個のプロセスチャンバを通過する必要がある。当該分配システムの内、数箇所の区域では流体粘度が極めて高くなり、その結果、関連する圧力が著しく低下する可能性がある。このため、一般的に、パイプおよび関連ポンプ装置の設計には細心の注意を払う必要がある。

従来の疑似移動床クロマトグラフ分離システムにおいては、例えばＵＳ５１２２２７５（Ｒａｓｃｈｅ、譲受人はＡ．Ｅ． Ｓｔａｌｅｙ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ）では、分離カラムと必要ポンプは、実分離プロファイルがカラム間を移動する間、適切な位置に固定されている。当該プロファイルがカラムを通過すると、流体粘度が著しく変化し、その結果ポンピングデューティも大きく変化する。つまり、サイクルのどの時点においても流体の見込み流量と圧力変化に全て対応できるようにするためには、ポンプの容量を慎重に選択しなければならない。

上記のＲＤＡを用いた場合、分離カラムが固定されているので、カラムごとに中間ポンプを備えることが考えられる。しかし、このような方法では、流体粘度が低い区域ではポンプが一切不要となる可能性があるため、非効率的と考えられる。一方、大型のポンプを少数用いた場合、圧力低下が更に著しくなるため、カラムチャンバのうち、少なくとも数個は堅牢な構造とし、加圧力に耐えうるようにする必要がある。

上記の方法で更に問題なことは、加工サイクルにおける各割出し後は、ポンプごとにデューティが異なり、流量整定値も異なることである。

これらの要因が絡み合うことで、全体のポンプ制御計画は極めて複雑なものとなる。本発明はこうした問題を解決することを目的とする。

本発明に係る回転分配装置（ＲＤＡ）は、プロセス液分配用の回転分配装置であって、固定プロセス液供給パイプが延出されるコアと、前記コアと前記コアの周囲を回転する外殻との間に規定された環状流体供給チャンバと、前記外殻と共に回転する回転パイプであって、指定の供給チャンバと、静止割出しディスクに対して前記外殻と共に回転する回転割出しディスク内の指定ポートとに接続される回転パイプとを備え、前記回転割出しディスクが回転すると、前記回転パイプを介して前記回転割出しディスクに送られた各プロセス液流は、前記プロセス液流を指定先に選択的に送るよう配置された前記静止割出しディスク内の各固定ポートに導入され、前記プロセス液を送出するための中間ポンプが前記回転パイプ及び前記回転割出しディスクと共に前記コアの周囲を回転するように載置される。

上記の装置において、前記中間ポンプは、前記回転パイプを介してプロセス液を送出することが好ましい。一般的に中間ポンプは回転パイプに配置される。この中間ポンプは、電気モーターにより駆動され、該電気モーターは回転スリップリングにより接触ブラシを介して電流源から電流を受けるようにしても良い。また、上記の装置において、回転可変周波数駆動ユニットを備え、該可変周波数駆動ユニットは各電気モーターと関連づけられて、対応するポンプの速度を制御することが好ましい。さらに、当該可変周波数駆動ユニットを上記ＲＤＡのその他の回転部品と共に回転するように配置し、共通の電子制御ユニットにより制御されるようにしてもよい。

本発明の別の態様に係るプロセス液分配方法は、砂糖抽出プラントにおける糖汁加工においてイオン交換またはクロマトグラフ分離に用いられるプロセス液分配方法であり、固定プロセス液供給パイプが延出されるコアと、前記コアと前記コアの周囲を回転する外殻との間に規定された環状流体供給チャンバと、前記外殻と共に回転する回転パイプであって、指定の供給チャンバと、静止割出しディスクに対して前記外殻と共に回転する回転割出しディスク内の指定ポートとに接続される回転パイプとを備え、前記回転割出しディスクが回転すると、前記回転パイプを介して前記回転割出しディスクに送られた各プロセス液流は、前記プロセス液流を指定先に選択的に送るよう配置された前記静止割出しディスク内の各固定ポートに導入される回転分配装置を用いて前記プロセス液を分配する工程を備え、前記回転パイプ及び前記回転割出しディスクと共に回転するように中間ポンプを載置し、該中間ポンプが前記回転ポンプを介して前記プロセス液を送出するように動作させる工程を備える。

以下、添付の図面を参照し、本発明について詳細に説明する。尚、これらの図面はあくまで一例である。
公知の回転分配装置（ＲＤＡ）を示した図である。 一般的なクロマトグラフ分離プロセスで、本発明に係る装置が適用されるプロセスを概略で示した図である。 図２の工程を図示したものであり、一般的なポンプの配置を概略で示した図である。 本発明に係る装置の関連する構成部品について示した図である。

上記にて参照したＲＤＡを図１に示す。図１の装置についてはＷＯ２００４／０２９４９０においても詳細に記載されているため、当該公報を参照されたい。

図２及び３は糖汁加工において用いられる向流クロマトグラフ分離プロセスを図示したものである。当該プロセスにおける図示の各工程、すなわち、原料を位置１０にて導入した後に再生溶離液を位置１２にて導入し、分離された成分を位置１４及び１６において回収する工程は、当業者に周知の工程であろう。部材番号１７は分離カラム及び容器を示す。部材番号１８は糖液の流れ方向を示す。部材番号１９は樹脂の疑似流れ方向を示す。部材番号２０、２２、２４及び２６は各々、ストリッピング、再充填、溶離および濃縮区域を示す。図２にプロセス液を送出するために用いられる中間ポンプ２８の一般的な配置について示す。

図４にＲＤＡ３０を示す。ＲＤＡ３０は一般的に上記したような種類のものであり、ポンプ２８を含む。当該ポンプ２８は本発明に係るＲＤＡの回転部品と共に回転するように載置される。

図４に示す構成要素で、図１に対応するものについては同一の部材番号にて示す。図示のとおり、外殻４、パイプ５及び割出しディスク６等のＲＤＡの回転部品はリングギア３２で固定される。スパーギア３４は電気モーター３６により駆動され、リングギアと係合しＲＤＡの稼働中において回転部品を回転させる。

図示のとおり、スリップリング３８もまたリングギアで固着されている。このスリップリング３８は接触ブラシ４２を介して電気モーター４０に電流を供給する。電気モーター４０は電子制御ユニット４４を制御してパイプ５の中間ポンプ２８を駆動する。各ポンプの速度は当該制御ユニットにより、モーター４０に取り付けられた可変周波数駆動ユニット４６を用いて個別に制御される。

ＲＤＡの他の回転部品と共に回転するように中間ポンプ２８をパイプ５に配置することで、種々の利点がもたらされる。まず、このように配置することにより、糖汁または糖液がカラム間を移動する際、個々のポンプが糖汁または糖液のプロファイルに追随することが可能となる。

これにより、必要なポンプの数が減り、ポンプの寸法規制も単純化することができる。また、加工サイクルを通して各ポンプにかかる負荷が一定であるため、プロセス制御も可能となる。

Claims (6)

1. 固定プロセス液供給パイプが延出されるコアと、
   前記コアと前記コアの周囲を回転する外殻との間に規定された環状流体供給チャンバと、
   前記外殻と共に回転する回転パイプであって、指定の供給チャンバと、静止割出しディスクに対して前記外殻と共に回転する回転割出しディスク内の指定ポートとに接続される回転パイプとを備え、
   前記回転割出しディスクが回転すると、前記回転パイプを介して前記回転割出しディスクに送られた各プロセス液流は、前記プロセス液流を指定先に選択的に送るよう配置された前記静止割出しディスク内の各固定ポートに導入され、
   前記プロセス液を送出するための中間ポンプが前記回転パイプ及び前記回転割出しディスクと共に前記コアの周囲を回転するように載置される
   ことを特徴とする、プロセス液分配用の回転分配装置。
2. 前記中間ポンプは、前記回転パイプを介してプロセス液を送出することを特徴とする請求項１に記載の回転分配装置。
3. 前記中間ポンプは、電気モーターにより駆動され、該電気モーターは回転スリップリングにより接触ブラシを介して電流源から電流を受けることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転分配装置。
4. 回転可変周波数駆動ユニットを備え、該可変周波数駆動ユニットは各電気モーターと関連づけられて、対応するポンプの速度を制御することを特徴とする請求項３に記載の回転分配装置。
5. 前記可変周波数駆動ユニットは、共通の電子制御ユニットにより制御されることを特徴とする請求項４に記載の回転分配装置。
6. 砂糖抽出プラントにおける糖汁加工においてイオン交換またはクロマトグラフ分離に用いられるプロセス液分配方法であり、
   固定プロセス液供給パイプが延出されるコアと、前記コアと前記コアの周囲を回転する外殻との間に規定された環状流体供給チャンバと、前記外殻と共に回転する回転パイプであって、指定の供給チャンバと、静止割出しディスクに対して前記外殻と共に回転する回転割出しディスク内の指定ポートとに接続される回転パイプとを備え、前記回転割出しディスクが回転すると、前記回転パイプを介して前記回転割出しディスクに送られた各プロセス液流は、前記プロセス液流を指定先に選択的に送るよう配置された前記静止割出しディスク内の各固定ポートに導入される回転分配装置を用いて前記プロセス液を分配する工程を備え、
   前記回転パイプ及び前記回転割出しディスクと共に回転するように中間ポンプを載置し、該中間ポンプが前記回転ポンプを介して前記プロセス液を送出するように動作させる工程を備えることを特徴とするプロセス液分配方法。

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