JP2015223580A - 分離装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分離装置100は、留出流体を排出する留出流体排出口220が一端側に設けられ、缶出液を排出する缶出液排出口222が他端側に設けられた気液接触流路Rと、気液接触流路のうち留出流体排出口と缶出液排出口との間に設けられた原料液導入口224を通じて、気液接触流路に原料液を導入する原料液導入部120と、原料液導入口から缶出液排出口までの間に設けられ、気液接触流路中の液体を低沸点成分の沸点以上に加熱するリボイラ130と、原料液導入口から留出流体排出口までの間に設けられ、気液接触流路中の気体を、低沸点成分の沸点未満に冷却するコンデンサ140と、を備え、気液接触流路は、原料液導入口から缶出液排出口までの間の底面が、原料液導入口から留出流体排出口までの間の底面よりも下方に位置している。
【選択図】図1
Description
図1は、第1の実施形態にかかる分離装置100の概略的な構成を説明するための図である。本実施形態の図1では、垂直に交わるX軸(水平方向)、Y軸(水平方向)、Z軸(鉛直方向)を図示の通り定義している。また、図1中、液体の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。
図4は、気液接触流路Rにおける液体および気体の流れについて説明する図である。図4中、液体の流れを白抜き矢印で示し、気体の流れを黒い塗りつぶしの矢印で示す。なお、ここでは、理解を容易にするために、リブ230(区画流路DR)および邪魔板240の記載を省略する。
上述した第1の実施形態において、分離ユニット110自体(気液接触流路Rの底面210a)が、留出流体排出口220側から缶出液排出口222側に向かって鉛直下方に傾斜している分離装置100について説明した。しかし、気液接触流路Rの底面を傾斜させずとも、気液接触流路Rにおいて、原料液導入口224から缶出液排出口222までの間の底面が、原料液導入口224から留出流体排出口220までの間の底面よりも下方に位置すれば構成に限定はない。本実施形態では、気液接触流路Rの他の構成について説明する。
上述した第1、第2の実施形態では、気液接触流路Rにおいて、原料液導入口224から缶出液排出口222までの間の底面(加熱流路HRの底面)が、原料液導入口224から留出流体排出口220までの間の底面(冷却流路CRの底面)よりも下方に位置する構成について説明した。しかし、原料液導入口224を通じて導入された原料液が、冷却流路CRに流入困難または流入不可能であり加熱流路HRに流入可能であれば、加熱流路HRの底面と、冷却流路CRの底面とが実質的に等しい高さであってもよい。
図8は、第1の変形例にかかる分離装置500を説明するための図である。図8では、垂直に交わるX軸(水平方向)、Y軸(水平方向)、Z軸(鉛直方向)を図示の通り定義している。また、図8中、液体の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で、熱交換器510の接続関係を一点鎖線で示す。
図9は、第2の変形例にかかる分離ユニット610の分解斜視図であり、図10は、第2の変形例にかかる分離ユニット610の断面図である。なお、図10(a)は、図9において上壁212、側壁214を閉じたときのXa−Xa線断面図を示し、図10(b)、(c)は、第2の変形例の他の例を説明する図を示す。
図11は、第3の変形例にかかるリボイラ730を説明するための図である。図11に示すように、第3の変形例のリボイラ730は、気液接触流路Rのうち、原料液導入口224から缶出液排出口222までの気液接触流路Rを構成する外壁740と、電極750a、750bと、電力供給部760と、絶縁体770とを含んで構成される。
上記分離装置100を用いて、メタノールおよび水(混合比1:1)の混合液を原料液として蒸留を行った。原料液導入部120による原料液の導入流量を、2g/分とし、原料液を60℃に予熱してから分離ユニット110に導入した。また、加熱流路HRが95℃となるようにリボイラ130を設定し、冷却流路CRを室温(ここでは、20℃)の大気で空冷した。
120 原料液導入部
130、730 リボイラ
140 コンデンサ
210、320、420 底壁(外壁)
210a、320a、320b、420a、420b 底面
212 上壁(外壁)
212a 上面
214 側壁(外壁)
220 留出流体排出口
222 缶出液排出口
224 原料液導入口
230 リブ
240 邪魔板
240a 先端
510 熱交換器
622、624 気体層突出部
652 液体層突出部
740 外壁
Claims (11)
- 低沸点成分と、該低沸点成分より沸点が高い高沸点成分とを含んで構成される原料液を、該原料液より該低沸点成分が高濃度の留出流体と、該原料液より該高沸点成分が高濃度の缶出液とに分離する分離装置であって、
前記留出流体を排出する留出流体排出口が一端側に設けられ、前記缶出液を排出する缶出液排出口が他端側に設けられた気液接触流路と、
前記気液接触流路のうち前記留出流体排出口と前記缶出液排出口との間に設けられた原料液導入口を通じて、該気液接触流路に前記原料液を導入する原料液導入部と、
前記原料液導入口から前記缶出液排出口までの間に設けられ、前記気液接触流路中の液体を前記低沸点成分の沸点以上に加熱するリボイラと、
前記原料液導入口から前記留出流体排出口までの間に設けられ、前記気液接触流路中の気体を、前記低沸点成分の沸点未満に冷却するコンデンサと、
を備え、
前記気液接触流路は、前記原料液導入口から前記缶出液排出口までの間の底面が、前記原料液導入口から前記留出流体排出口までの間の底面よりも下方に位置しており、
前記気液接触流路内では、前記留出流体排出口側から前記缶出液排出口へ液体が流れる液体層と、該液体層の上方において該缶出液排出口側から該留出流体排出口側へ気体が流れる気体層とが形成されることを特徴とする分離装置。 - 前記気液接触流路の底面は、前記留出流体排出口から前記缶出液排出口に向かって鉛直下方に傾斜していることを特徴とする請求項1に記載の分離装置。
- 前記気液接触流路の底面は、水平方向に延在しており、
前記原料液導入口から前記缶出液排出口までの間の底面と、前記原料液導入口から前記留出流体排出口までの間の底面との間に段差が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の分離装置。 - 前記気液接触流路の上面は、前記留出流体排出口から前記缶出液排出口に向かって鉛直下方に傾斜していることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の分離装置。
- 前記気液接触流路の底面を構成する外壁から該気液接触流路内に立設するとともに、前記留出流体排出口側から前記缶出液排出口側に延在したリブを1または複数備え、
前記液体は、前記リブによって区画された流路である区画流路を流れることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の分離装置。 - 前記缶出液排出口と前記原料液導入口側との間には、前記気体層を封止して、該缶出液排出口への前記気体の移動を規制する邪魔板が設けられていることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の分離装置。
- 前記気液接触流路のうち、前記原料液導入口から前記留出流体排出口までを流れる気体と、該原料液導入口に導入される前の原料液とを熱交換することで、該気体を冷却するとともに該原料液を予熱する熱交換器をさらに備えたことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の分離装置。
- 前記気液接触流路の底面を構成する外壁は、前記原料液導入口から前記缶出液排出口までの底面を構成する外壁の内面が、前記原料液導入口から前記留出流体排出口までの底面を構成する外壁の内面よりも濡れ性が大きいことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の分離装置。
- 前記気液接触流路の気体層に接触する外壁の内面から該気液接触流路内に突出した気体層突出部を1または複数備えることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の分離装置。
- 前記気液接触流路の液体層に接触する外壁の内面から該気液接触流路内に突出した液体層突出部を1または複数備えることを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の分離装置。
- 前記リボイラは、通電により発熱する材料で構成され、少なくとも前記原料液導入口から前記缶出液排出口までの底面を構成する外壁を含んで構成されることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の分離装置。
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