JP2012125696A - 混合液体の分離方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも第1の液体と前記第1の液体と沸点の異なる第2の液体とを含む混合液体から一方の液体を分離する混合液体の分離方法であって、少なくとも第1の液体および第2の液体のいずれか一方の沸点よりも高い温度の加熱ガスが加熱ガス供給手段から供給され且つ少なくとも気体を排出する排出口を有する容器内に、前記混合液体を噴霧する噴霧手段から前記混合液体を噴霧する噴霧工程と、前記容器内に噴霧された前記混合液体を前記加熱ガスと接触させて前記第1の液体を気化させる気化工程と、少なくとも前記気化工程において気化された前記第1の液体を含む混合ガスを前記容器の排出口から排出する排出工程と、前記混合ガスから液体を分離する分離工程と、を含む。
【選択図】図1
Description
本発明の混合液体の分離方法によれば、噴霧工程によって液滴化された混合液体に、第1の液体の沸点よりも高く且つ第2の液体の沸点よりも低い温度の加熱ガスを接触させることで低エネルギー且つ短時間で第1の液体を気化させつつ、更に、効率良く第1の液体と第2の液体とを分離させることができる。
図1に示すように、本発明の混合液体の分離方法は、少なくとも、噴霧工程と、気化工程と、排出工程と、分離工程(図1では気−液分離工程)とを含む。
また、このうち、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート(C2mimAc)、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムジエチルフォスフェイト(C2mimDEP)、1−アリル−3−メチルイミダゾリウム塩化物(AmimCl)、1−エチルピリジニウム塩化物、1−エチル−3−メチルイミダゾリウムメチルスルフォネートが前記イオン液体に該当する。
また、前記無機溶媒としては、例えば、水(H2O)や溶融塩等を用いることができる。
尚、以上の組合せにおいては沸点(分解点)の高い液体が第2の液体に該当する。
また、チャンバ12は混合ガスとならず液体のままで存在している第2の液体を回収するための回収容器としても使用でき、必要に応じてチャンバ12の任意の場所(例えば底部)に第2の液体を排出するための第2の排出口を設けることもできる。
この際、前記温度センサ22でモニタリングした温度を加熱ガスの温度へフィードバックして、入口温度と出口温度とが一定に保たれるようにヒータ15等において加熱温度を制御できるよう構成してもよい。また、前記容器の排出口における混合ガスの温度(出口温度)は、前記第1の液体が気化された状態を保つことが出来る程度に設定することができる。このように出口温度を設定することで、前記混合ガスが容器から排出される際に、第1の液体が気化された状態を維持することができる。当該出口温度は、第1及び第2の液体の沸点や排出口付近におけるガスの流速によって適宜設定することができるが、例えば、前記第1の液体の沸点よりも高く且つ前記第2の液体の沸点よりも低いように設定することもできる。
また、図2においては液体の分離器16内部に冷却器16Aが設けられている。冷却器16Aは、配管内に冷媒を循環させた構成を有しており、混合ガスを冷却することで第2の液体の分離(回収)効率を高めることができる。上記冷却器の設置は任意であり、他にも分離器16内に混合ガスとの接触面積が増加する部位を設けて第2の液体の凝集を促す凝集手段を設けることもでき、より効率的な液体の回収を行うことが可能である。
一方、第2の液体を分離した混合ガスは、気化された第1の液体(水)を含んだまま装置外に排出される。
また、これらの工程は所望量の混合液体について連続的に行われる。
実施例及び比較例3について、市販のヤマト科学社製の「スプレードライヤADL311−A」を用いて、下記表1に記載の混合液体について本発明の分離方法を施した。各装置条件については表1に示す。比較例3で用いた混合液体Fは、共沸関係にある水とエタノールとの混合液体である。
また、比較例1は、300ml三角フラスコ内に混合液体Aを100mlに入れ、常圧下オイルバス中で105℃まで加温し蒸留を行った。
比較例2は、混合液体Aを逆浸透(RO)膜に供して濃縮した。RO膜での濃縮条件としては、液量230mlの混合液体をRO膜が備えられた濃縮装置(トライテック社製「スピンフローセル」)に入れ、高圧空気を濃縮装置に接続し4MPaにて加圧し、RO膜を介した水を装置外に排出して濃縮液を得た。
尚、下記表1中、入口温度及び出口温度において「⇒」前後に温度記載されている場合、「⇒」の前に記載される温度は装置の立ち上げから安定までの温度を意味する。また、「⇒」後の温度は、装置が安定した後実際に噴霧処理を行った温度を意味する。
※1:回収率(%)=(第2の液体の回収量×回収組成質量濃度)/噴霧した第2の液体の量(表中のスプレー量×混合液体中の第2の液体の濃度)
※2:表中、「回収組成質量濃度」は、SDT(TA Instruments社製『Q600』)を用い、回収液を100℃で30分間加熱した後の第2の液体の残存量から、回収液中の第2の液体の濃度を算出した。
・混合液体B:水/イオン液体(70質量%:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート(C2mimAc);分解点210℃)
・混合液体C:水/イオン液体(0.3質量%:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムアセテート(C2mimAc);分解点210℃)/有機溶媒(0.1質量%:ジメチルアセトアミド(DMAc);沸点165℃)
・混合液体D:水/有機溶媒(4質量%:N−メチルモルフォリンオキシド(NMMO):沸点120℃)
・混合液体E:水/イオン液体(0.4質量%:1−エチル−3−メチルイミダゾリウムジエチルフォスフェイト(C2mimDEP);分解点255℃)
・混合液体F:水/エタノール(50質量%:エタノール(EtOH);沸点78.4℃)
※水の沸点:100℃/1atm
これに対し、実施例の分離方法によれは、どれも100ml当たりの分解に要する時間の平均は比較例に比して短時間であり、エネルギー効率に長けた分離方法であることがわかった。
一方、実施例と同様の方法において共沸関係を有する水とエタノールとの混合液体Fを用いた比較例3においては、第2の液体(エタノール)の回収が困難であった。
4 送液ポンプ
3 供給官
6 ニードル弁
7 噴霧気体供給管
8 噴霧ノズル
8A 噴霧ノズルの先端部
9 混合器
10 ブロワ
12 チャンバ
12A 排出口
14 加熱ガス供給路
14A 加熱ガス供給路の先端部
15 ヒータ
16 分離器
16A 冷却器
18 回収容器
20 温度センサ
22 温度センサ
Claims (6)
- 少なくとも第1の液体と前記第1の液体よりも高い沸点を有する第2の液体とを含む混合液体から一方の液体を分離する混合液体の分離方法であって、
少なくとも第1の液体および第2の液体のいずれか一方の沸点よりも高い温度の加熱ガスが加熱ガス供給手段から供給され且つ少なくとも気体を排出する排出口を有する容器内に、前記混合液体を噴霧する噴霧手段から前記混合液体を噴霧する噴霧工程と、前記容器内に噴霧された前記混合液体を前記加熱ガスと接触させて少なくとも前記第1の液体を気化させる気化工程と、
少なくとも前記気化工程において気化された前記第1の液体を含む混合ガスを前記容器の排出口から排出する排出工程と、
前記混合ガスから前記第2の液体を分離する分離工程と、
を含む混合液体の分離方法。 - 前記加熱ガス供給手段における前記加熱ガスの温度が、前記第1の液体の沸点よりも高く且つ前記第2の液体の沸点よりも低い請求項1に記載の混合液体の分離方法。
- 前記分離工程は、容器内から排出された前記混合ガスを冷却手段に接触させて前記混合ガスから第2の液体を分離する液−気分離工程を含む請求項1または2に記載の混合液体の分離方法。
- 前記第1の液体及び前記第2の液体は、少なくとも一方が溶媒である請求項1〜3のいずれか1項に記載の混合液体の分離方法。
- 前記第1の液体及び前記第2の液体は、一方が有機溶媒であり、他方が水である請求項1〜3のいずれか1項に記載の混合液体の分離方法。
- 前記有機溶媒がイオン液体である請求項4または5に記載の混合液体の分離方法。
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