JP2018099691A - エマルション流の発生消滅装置及びそれを用いた特定物質の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示す向流方式の装置では、水相の比重が大きいとき(濃厚な水溶液あるいは分子量の大きい成分を含む水溶液)、一部の水相がエマルション化する前に水相分離部に流出してしまうことがある。この現象は、比重の大きい水相では、混合部で良好なエマルションが生じる前に、一部が短経路(ショートパス)をつくって混合部の下方に位置する水相分離部に流れ込んでしまうことが原因と推測される。すなわち、比重が大きい水相の場合、重力が水相を下方に沈降させようとする力の方がエマルション内に水相を保持しようとする力よりも勝ることがあると考えられる。
抽出速度が小さい系において、目的成分に対して十分に大きな抽出率を得るためには、定容量ポンプによる水相送液の流速を有機相送液の流速よりも大幅に小さくすることで対応することができる。しかしながら、向流方式の装置(図1)のように、上方から導入された水相が一気に下方の水相分離部まで移行してしまう構造では、このような対応にも限界があり、十分な抽出率が得られないことがある。すなわち、この問題を解決するには、水相と有機相の接触時間を長く確保できる方式に改良する必要がある。
固形成分の蓄積によるエマルションの状態悪化を避けるため、固形成分を連続的に回収・除去する必要がある。疎水性が極端に高くなく、数μm以上の粒径を持つ固形成分は、水に覆われている粒子表面の面積の大きさから、有機相には、事実上、分配されない。また、固形成分は液液界面に集まる性質がある。よって、有機相を噴出させるノズルヘッドが目詰まりさせることなく、固形成分を液液界面に集めることができる。
向流方式のエマルションフロー装置(図1)では、有機相分離部において、エマルションが一時的に急成長する現象がしばしば観測される。この現象は、装置の長期運転に際して不定期に発生するものであり、現時点では、そのメカニズムを解明できていないため、予見することができない。
重液相又は軽液相を微細液滴化するための少なくとも1個のノズルヘッド、
内部に設置された前記少なくとも1個のノズルヘッドによって、前記重液相と前記軽液相の2液相が混合したエマルション流を発生させる混合部、
前記混合部の側方に配置された重液相分離部、及び
前記混合部と前記重液相分離部の両方にまたがって、それらの上方に配置された軽液相分離部、あるいは、前記混合部の側方で、かつ前記重液相分離部の上方に配置された軽液相分離部を備え、
2液相が分離した後の軽液相が集まる前記軽液相分離部と連通している前記混合部に設けられた開口部から流出したエマルション流が、前記重液相分離部の重液相と接触することなく、前記軽液相分離部の下方を移動し、前記軽液相分離部の下方端部であり前記重液相分離部の上方端部でもある位置に設けられた開口部において初めて前記重液相分離部内の重液相と接触する際に、前記エマルション流が消滅するように構成されている。
上述の構成を有するエマルション流の発生消滅装置の容器の中に前記軽液相と前記重液相を設置する第1の工程、
前記エマルション流の発生消滅装置に対して、特定の物質が含まれる重液相を供給する第2の工程、及び、
前記軽液相分離部に抽出された特定物質もしくは抽出されずに前記重液相分離部に残された特定物質、前記トラップ部位に捕集された固形成分としての特定物質、あるいは前記軽液相分離部に抽出された特定物質もしくは抽出されずに前記重液相分離部に残された特定物質と前記トラップ部位に捕集された特定物質の両方を回収する第3の工程。
2:混合部
3:重液相分離部
4:軽液相用ノズルヘッド
5:重液相用ノズルヘッド
6:固形成分回収・除去用の張り出し部位
7:エマルション流の通路狭窄化のための器壁突起物
Claims (13)
- 重液相又は軽液相を微細液滴化するための少なくとも1個のノズルヘッド、
内部に設置された前記少なくとも1個のノズルヘッドによって、前記重液相と前記軽液相の2液相が混合したエマルション流を発生させる混合部、
前記混合部の側方に配置された重液相分離部、及び
前記混合部と前記重液相分離部の両方にまたがって、それらの上方に配置された軽液相分離部、あるいは、前記混合部の側方で、かつ前記重液相分離部の上方に配置された軽液相分離部を備え、
2液相が分離した後の軽液相が集まる前記軽液相分離部と連通している前記混合部に設けられた開口部から流出したエマルション流が、前記重液相分離部の重液相と接触することなく、前記軽液相分離部の下方を移動し、前記軽液相分離部の下方端部であり、かつ前記重液相分離部の上方端部でもある位置に設けられた開口部において初めて前記重液相分離部内の重液相と接触する際に、前記エマルション流が消滅するように構成されたエマルション流の発生消滅装置。 - 重液相を軽液相内の上方から下方に向けて、もしくは下方から上方に向けて微細液滴化するため、上方もしくは下方に設けられた、少なくとも1個の第1のノズルヘッド、
軽液相を重液相内の下方から上方に向けて微細液滴化するため、前記第1のノズルヘッドの下方に設置された、少なくとも1個の第2のノズルヘッド、
内部に設置された前記第1及び第2のノズルヘッドによって、前記重液相と前記軽液相の2液相が混合したエマルション流を発生させる混合部、
前記混合部の側方に配置された重液相分離部、及び
前記混合部と前記重液相分離部の両方にまたがって、それらの上方に配置された軽液相分離部、あるいは、前記混合部の側方で、かつ前記重液相分離部の上方に配置された軽液相分離部を備え、
2液相が分離した後の軽液相が集まる前記軽液相分離部と連通している前記混合部に設けられた開口部から流出したエマルション流が、前記重液相分離部の重液相と接触することなく、前記軽液相分離部の下方を移動し、前記軽液相分離部の下方端部であり、かつ前記重液相分離部の上方端部でもある位置に設けられた開口部において初めて前記重液相分離部内の重液相と接触する際に、前記エマルション流が消滅するように構成されたエマルション流の発生消滅装置。 - 請求項1又は2において、前記混合部の中で、エマルション流が常時通過する経路として前記混合部が前記軽液相と連通する側に配置した、前記軽液相を微細液滴化して上方に噴射させる第3のノズルヘッドと、前記第3のノズルヘッドの側と前記第2のノズルヘッドの側の間に設置された仕切り板とを備え、前記仕切り板の下端に設けられた開口を介して、前記第2のノズルヘッドの側で発生したエマルション流と前記第3のノズルヘッドの側で発生したエマルション流とが流体的に接続されていることを特徴とするエマルション流の発生消滅装置。
- 請求項1又は2において、前記重液相分離部が前記混合部の両側に設けられている容器の構造を持つことを特徴とするエマルション流の発生消滅装置。
- 請求項1又は2において、筒によって仕切られた前記混合部が前記容器の中央部に配置され、筒状の前記混合部の周囲に中空筒状に前記重液相分離部が配置されていることを特徴とするエマルション流の発生消滅装置。
- 請求項1又は2において、エマルション流が前記混合部から前記軽液相分離部の下方を前記重液相分離部との間にある端部の開口部に向けて移動する経路の先に、前記軽液相分離部と前記重液相分離部を流体的に接続する構造を有し、前記重液相内の固形成分を連続的に捕集するトラップ部位を設けたことを特徴とするエマルション流の発生消滅装置。
- 請求項1又は2において、前記混合部の上部に設置された前記第1のノズルヘッドの最大径を前記混合部の直径に近づける、前記混合部の上部を突起物の設置により狭窄化する、あるいは、これらの両方によって、前記混合部の上部におけるエマルション流の消滅を促進することを特徴とするエマルション流の発生消滅装置。
- 請求項1乃至7のいずれかに記載のエマルション流の発生消滅装置の容器の中に前記軽液相と前記重液相を設置する第1の工程、
前記エマルション流の発生消滅装置に対して、特定の物質が含まれる重液相を供給する第2の工程、及び、
前記軽液相分離部に抽出された特定物質もしくは抽出されずに前記重液相分離部に残された特定物質、前記トラップ部位に捕集された固形成分としての特定物質、あるいは前記軽液相分離部に抽出された特定物質もしくは抽出されずに前記重液相分離部に残された特定物質と前記トラップ部位に捕集された特定物質の両方を回収する第3の工程、
から成る特定物質の製造方法。 - 請求項8に記載の特定物質の製造方法において、前記エマルション流の発生消滅装置に対して供給される、特定の物質が含まれる重液相の比重が1.25から1.35の間の水溶液であるところの、特定物質の製造方法。
- 請求項8に記載の特定物質の製造方法において、前記エマルション流の発生消滅装置内での、特定の物質が含まれる重液相の滞留時間が20分から60分の間であるところの、特定物質の製造方法。
- 請求項8に記載の特定物質の製造方法において、前記エマルション流の発生消滅装置に対して供給される重液相内に懸濁した固形成分で、その蓄積によってエマルションの状態悪化を招く前記固形成分を、連続的に排除・回収しながら、前記重液相に含まれる特定の物質を前記軽液相に連続的に抽出する、もしくは前記重液相に残存させて連続的に回収するところの、特定物質の製造方法。
- 請求項8に記載の特定物質の製造方法において、前記重液相に固形成分として含まれる特定の物質を前記トラップ部位に連続的に回収するところの、特定物質の製造方法。
- 請求項8に記載の特定物質の製造方法において、前記重液相に固形成分として含まれる第1の特定物質を前記トラップ部位に連続的に回収すると同時に、前記重液相に溶存成分として含まれる第2の特定物質を前記軽液相に連続的に抽出する、もしくは前記重液相に残存させて連続的に回収するところの、特定物質の製造方法。
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