JP2019042640A - マイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法及び装置 - Google Patents
マイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法及び装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019042640A JP2019042640A JP2017166072A JP2017166072A JP2019042640A JP 2019042640 A JP2019042640 A JP 2019042640A JP 2017166072 A JP2017166072 A JP 2017166072A JP 2017166072 A JP2017166072 A JP 2017166072A JP 2019042640 A JP2019042640 A JP 2019042640A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- pressure
- separator
- extraction
- high pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 681
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 340
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 339
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 238000000638 solvent extraction Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 238000000622 liquid--liquid extraction Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 245
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 156
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 147
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 135
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 100
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 27
- 230000001629 suppression Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 44
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 43
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 32
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 22
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 20
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 17
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 10
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 30
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 42
- MWOOGOJBHIARFG-UHFFFAOYSA-N vanillin Chemical compound COC1=CC(C=O)=CC=C1O MWOOGOJBHIARFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- FGQOOHJZONJGDT-UHFFFAOYSA-N vanillin Natural products COC1=CC(O)=CC(C=O)=C1 FGQOOHJZONJGDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 35
- 235000012141 vanillin Nutrition 0.000 description 35
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 33
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 21
- LHGVFZTZFXWLCP-UHFFFAOYSA-N guaiacol Chemical compound COC1=CC=CC=C1O LHGVFZTZFXWLCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 230000008859 change Effects 0.000 description 15
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 15
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 12
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 12
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 11
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- DFYRUELUNQRZTB-UHFFFAOYSA-N apocynin Chemical compound COC1=CC(C(C)=O)=CC=C1O DFYRUELUNQRZTB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- 229960001867 guaiacol Drugs 0.000 description 10
- WKOLLVMJNQIZCI-UHFFFAOYSA-N vanillic acid Chemical compound COC1=CC(C(O)=O)=CC=C1O WKOLLVMJNQIZCI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 9
- YQUVCSBJEUQKSH-UHFFFAOYSA-N protochatechuic acid Natural products OC(=O)C1=CC=C(O)C(O)=C1 YQUVCSBJEUQKSH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 9
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 9
- TUUBOHWZSQXCSW-UHFFFAOYSA-N vanillic acid Natural products COC1=CC(O)=CC(C(O)=O)=C1 TUUBOHWZSQXCSW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- BPMBNLJJRKCCRT-UHFFFAOYSA-N 4-phenylbenzonitrile Chemical group C1=CC(C#N)=CC=C1C1=CC=CC=C1 BPMBNLJJRKCCRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N caffeine Chemical compound CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N=CN2C RYYVLZVUVIJVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 7
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 7
- 238000011160 research Methods 0.000 description 7
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 7
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 7
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 7
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 239000013557 residual solvent Substances 0.000 description 6
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N Isocaffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1N(C)C=N2 LPHGQDQBBGAPDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 4
- VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N caffeine Natural products CN1C(=O)N(C)C(=O)C2=C1C=CN2C VJEONQKOZGKCAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229960001948 caffeine Drugs 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 4
- 239000012527 feed solution Substances 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- 241000533293 Sesbania emerus Species 0.000 description 3
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N N-[1-oxo-1-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)propan-2-yl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(C(C)NC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 MKYBYDHXWVHEJW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 230000005680 Thomson effect Effects 0.000 description 2
- 241000153444 Verger Species 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N cholesterol Chemical compound C1C=C2C[C@@H](O)CC[C@]2(C)[C@@H]2[C@@H]1[C@@H]1CC[C@H]([C@H](C)CCCC(C)C)[C@@]1(C)CC2 HVYWMOMLDIMFJA-DPAQBDIFSA-N 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 238000006880 cross-coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012632 extractable Substances 0.000 description 2
- 238000004128 high performance liquid chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000003495 polar organic solvent Substances 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 description 2
- NEAPKZHDYMQZCB-UHFFFAOYSA-N N-[2-[4-[2-(2,3-dihydro-1H-inden-2-ylamino)pyrimidin-5-yl]piperazin-1-yl]ethyl]-2-oxo-3H-1,3-benzoxazole-6-carboxamide Chemical compound C1CN(CCN1CCNC(=O)C2=CC3=C(C=C2)NC(=O)O3)C4=CN=C(N=C4)NC5CC6=CC=CC=C6C5 NEAPKZHDYMQZCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BRIVPKLFVOVXJO-UHFFFAOYSA-N N1(C)C(=O)N(C)C=2N=CN(C)C2C1=O.[C] Chemical compound N1(C)C(=O)N(C)C=2N=CN(C)C2C1=O.[C] BRIVPKLFVOVXJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 1
- 244000273928 Zingiber officinale Species 0.000 description 1
- 235000006886 Zingiber officinale Nutrition 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 235000012000 cholesterol Nutrition 0.000 description 1
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 1
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 1
- 235000008397 ginger Nutrition 0.000 description 1
- 229940002508 ginger extract Drugs 0.000 description 1
- 235000020708 ginger extract Nutrition 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 229910001872 inorganic gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 235000010746 mayonnaise Nutrition 0.000 description 1
- 239000008268 mayonnaise Substances 0.000 description 1
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 1
- 229930014626 natural product Natural products 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Description
ΔP:差圧[Pa]
PL:液体側圧力[Pa]
PG:気体側圧力[Pa]
ρL:液体密度[kg/m3]
ρG:気体密度[kg/m3]
g:重力加速度(ρ・g=γ(比重量))
h:高さ[m]
この関係式で示すように水密度と高圧二酸化炭素密度の差分が位置ヘッドの計測のポイントとなる。即ち、Δρが小さいと、位置ヘッドの計測値の変化が小さくなるため工夫が必要となる。前述の通り、原料水溶液と高圧二酸化炭素の混合流体において、相互溶解性は低いもののマイクロ混合器によって疑似均一流体となる。
・疑似均一流体が分離器に流入する際に高速で噴出して微粒化されないように、連結管内径を1/16インチなど細いものを用いずに内径3mm以上として疑似均一流体を分離器内壁に衝突させる、若しくは内壁に沿わして流入させる工夫を行う。
・分離領域上部には飛沫同伴を抑制するためにデミスターを設置する。
・分離領域の内径を小さくせずに飛沫粒径を仮定してその沈降速度以下の上昇流速、即ち分離領域の線速度を高めない工夫を行う。
・原料と高圧二酸化炭素をそれぞれ連続的に供給し、マイクロ混合器を用いて瞬時に均一混合を行う。
・上記疑似均一流体となることで、物質移動を促進させることができるため、短時間で抽出平衡に達する。
・疑似均一流体を混合器、第1の圧力制御弁から分離器に連結される連結管が、分離器内で疑似均一流体を噴霧させることなく、壁面に沿う流れを作り、若しくは壁に衝突する流れを作り、さらには分離器上部にデミスターを併用して液滴を合一させて高圧二酸化炭素との分離を促進させる機構を有している。
・分離器上部から抽出対象物を溶解した高圧二酸化炭素を排出するラインを設ける。また、減圧後に抽出対象物が析出しないように析出抑制流体を連続的に供給し、減圧前の抽出対象物を溶解した高圧二酸化炭素と混合して抽出対象物の析出を抑制する。
・分離器は、上部に抽出対象物を溶解した高圧二酸化炭素と原料水溶液を分離するための分離領域と、分離器下部に貯留される抽出後の水溶液の液面レベルを検知するためのレベル検知領域に分けた構造を有している。また、レベル検知領域の内径は分離領域の内径よりも細く、流入量に応じて制御性を向上し得る適切な内径を有している。
・分離下部から抽出後の水溶液を一定のレベルを制御して連続的に排出するレベル制御弁を有している。
・高圧二酸化炭素と水溶液の分離器、液面検出、レベル制御技術が提供されることで、高圧二酸化炭素抽出の連続処理が実現できる。
(2)抽出対象物が固形物中に存在するため、抽出対象物が存在する固形物内部まで高圧二酸化炭素が到達する必要があり、物質移動律速となる。
(3)大型圧力容器による設備コストの増大。
(4)固形物を処理するため、高圧容器への出し入れが必要となり、処理効率は高くない。
ここで、P:差圧[kPa]、ρw:水密度[kg/m3]、g:重力加速度(9.8m/s2)、H1:水位[m]、γw:水比重[kgf/m3]である。差圧計には空気の圧力もかかっているものの、水比重の1/1000であるため無視できる。これが、高圧二酸化炭素が上部に存在すると、差圧伝送器への導管内の分離器上部側、すなわち高圧二酸化炭素側の密度が大きくなるため、大気圧での差圧と大きく異なる。
ここで、ΔP:差圧[kPa]、PW:水側差圧[kPa]、PCO2:CO2側差圧[kPa]、P0:容器内圧[kPa]、ρW:水密度[kg/m3]、g:重力加速度(9.8m/s2)、H1:基準面からの液面水位[m]、ρCO2:高圧二酸化炭素密度[kg/m3]、H2:液面から高圧二酸化炭素取り出し配管の高さ[m]である。
で表される。ここで、例えば内径100mmの円筒状の分離器の場合、水の流入流量が10cc/minの場合、1mAq=9.80665kPaの液面上昇速度は0.021231mm/sである。大気圧で発生する差圧上昇速度は0.00020821kPa/sとなる。一方、40℃、20MPa、密度0.84g/ccの高圧二酸化炭素が上部を満たしている場合、同じ液面上昇速度0.021231mm/sの場合、差圧上昇速度は0.0000333kPa/sと16%に低下する。液面レベルを一定に調節するためには、目標設定値に対して単位時間当たりに変化する液面レベル、即ち差圧上昇速度に応じてレベル制御弁のPID制御を行う。その場合、差圧伝送器の測定範囲が0〜700kPaであり、上記差圧上昇速度はあまりにも小さい。
後述する実施例において、特に言及しない限りは本項で説明する装置構成によって液液抽出を実施した。
下記実施例1においては、原料水溶液として、水100gに対してバニリン0.1g、バニリン酸0.03g、アセトバニロン0.015gを溶解させた水溶液を用いた。実施例2−4および比較例1−4においては、上記水溶液にさらにグアヤコール0.015gを溶解させた水溶液を原料水溶液として用いた。実施例5−7においては、上記水溶液にさらに炭酸水素ナトリウムを7.6g溶解させた水溶液を原料水溶液として用いた。
得られたCO2側・液側のそれぞれのサンプルについて、HPLCを用いた分析により、バニリン、バニリン酸、アセトバニロンおよびグアヤコール、またはp−シアノビフェニルの濃度を測定した。この結果を基に、CO2側・液側における各成分の流量を算出し、各成分の供給流量で割ることによってCO2側・液側における各成分の収率を算出した。また、CO2側の収率を液側の収率で割ることにより、各成分のCO2側への分配係数を算出した。
原料水溶液流量は約10g/minとし、CO2流量は40g/min、抽出温度は40℃、抽出圧力は20MPaとした。内径40mmの分離器にテフロン(登録商標)のスペーサーを入れることにより、分離部の内径は20mm、液面制御部の内径は10mmとした。本実施例では析出抑制流体としてエタノールを用いた。析出抑制流体の流量はCO2流量と同等とした。表1に実施例におけるCO2側・液側への収率と分配係数を示す。40℃、20MPaにおけるCO2側のバニリン抽出率は75.4%であった。また、バニリンのCO2側への分配係数は0.75g/g(1.83mol/mol)であったが、この値は文献値の1.94mol/molに近い値であり、平衡分配係数に近い値を得られたことが確認できた(非特許文献6、以下引用する分配係数の文献値は本非特許文献の値である)。
抽出圧力を15MPaとした以外は実施例1と同じ条件で抽出実験を行った。40℃、15MPaにおけるCO2側のバニリン抽出率は69.9%であった。また、バニリンのCO2側への分配係数は0.57g/g(1.39mol/mol)であったが、文献値の1.41mol/molと近い値であり、20MPaの時と同様に平衡分配係数に近い値を得られたことが確認できた。
抽出圧力を10MPaとした以外は実施例1と同じ条件で抽出実験を行った。40℃、10MPaにおけるCO2側のバニリン抽出率は53.0%であった。また、バニリンのCO2側への分配係数は0.28g/g(0.67mol/mol)であったが、文献値は、0.68mol/molと近い値であり、20、15MPaの時と同様に平衡分配係数に近い値を得られたことが確認できた。
抽出温度を60℃とした以外は実施例1と同じ条件で抽出実験を行った。60℃、20MPaにおけるCO2側のバニリン抽出率は66.9%であった。また、バニリンのCO2側への分配係数は0.51g/g(1.25mol/mol)であった。
CO2流量を20g/minとした以外は実施例1と同じ条件で抽出実験を行った。CO2側のバニリン収率は60.0%であった。また、バニリンのCO2側への分配係数は0.75g/g(1.88mol/mol)であった。40℃、20MPaでは、分配係数が大きく変わることなく、CO2と原料水溶液の流量比によってCO2側への各成分の抽出率が決まっていることを確認した。
CO2流量を20g/minとした以外は実施例2と同じ条件で抽出実験を行った。CO2側のバニリン収率は52.9%であった。また、バニリンのCO2側への分配係数は0.55g/g(1.35mol/mol)であった。40℃、15MPaにおいても、分配係数が大きく変わることなく、CO2と原料水溶液の流量比によってCO2側への各成分の抽出率が決まっていることを確認した。
CO2流量を20g/minとした以外は実施例3と同じ条件で抽出実験を行った。CO2側のバニリン収率は34.7%であった。また、バニリンのCO2側への分配係数は0.26g/g(0.64mol/mol)であった。40℃、10MPaにおいても、分配係数が大きく変わることなく、CO2と原料水溶液の流量比によってCO2側への各成分の抽出率が決まっていることを確認した。
CO2流量を20g/minとした以外は実施例4と同じ条件で抽出実験を行った。CO2側のバニリン収率は49.7%であった。また、バニリンのCO2側への分配係数は0.49g/g(1.19mol/mol)であった。60℃、20MPaにおいても、分配係数が大きく変わることなく、CO2と原料水溶液の流量比によってCO2側への各成分の抽出率が決まっていることを確認した。
原料水溶液として、炭酸水素ナトリウム含有する原料水溶液を用いた以外は実施例1と同じ条件で抽出実験を行った。CO2側のバニリン収率は80.4%であった。また、バニリンのCO2側への分配係数は1.13g/gであった。実施例1と比べて、CO2側へのバニリンおよびアセトバニロン、グアヤコールの抽出率、分配係数が上昇し、バニリン酸はその逆の結果となった。
抽出圧力を15MPaとした以外は、実施例5と同様の条件で抽出実験を行った。CO2側のバニリン収率は75.9%であった。また、バニリンのCO2側への分配係数は0.85g/gであった。炭酸水素ナトリウムを含む以外は同じ条件で抽出を行った実施例2と比べて、CO2側へのバニリンおよびアセトバニロン、グアヤコールの抽出率、分配係数が上昇し、バニリン酸はその逆の結果となった。
抽出圧力を10MPaとした以外は、実施例5と同様の条件で抽出実験を行った。CO2側のバニリン収率は57.6%であった。また、バニリンのCO2側への分配係数は0.36g/gであった。炭酸水素ナトリウムを含む以外は同じ条件で抽出を行った実施例3と比べて、CO2側へのバニリンおよびアセトバニロン、グアヤコールの抽出率、分配係数が上昇し、バニリン酸はその逆の結果となった。
原料水溶液として、黒液を用いた。また、内径40mmの分離器にテフロン(登録商標)のスペーサーを入れることにより、液面制御部の内径を20mmとした。抽出温度は40℃、圧力は20MPaとした。原料水溶液の流量は約10g/min、CO2流量は60g/minとした。上記以外は実施例1と同様である。
CO2流量を40g/minとした以外は実施例8と同様の条件で抽出実験を行った。バニリン抽出率は77.0%で、バニリンのCO2側への分配係数は0.81g/gであった。また、バニリン酸、アセトバニロン、グアヤコールのCO2側への分配係数はそれぞれ、0.01、1.42、2.26g/gであった。実施例8と比較して、原料水溶液に対するCO2の流量が小さいため、バニリン等の抽出率が減少したと考えられる。
原料水溶液として、クロスカップリング反応後の溶液として想定されるp−シアノビフェニル0.38wt%、K2CO30.32wt%、KHCO30.22wt%、KBr0.28wt%、B(OH)30.14wt%を含む、エタノール―水等量混合溶液を用いた。原料水溶液流量は約17.8g/minとし、CO2流量は40g/min、抽出温度は40℃、抽出圧力は20MPaとした。内径40mmの分離器にテフロン社製のスペーサーを入れることにより、分離部の内径は20mm、液面制御部の内径は10mmとした。本実施例では析出抑制流体として2−プロパノールを用いた。析出抑制流体の流量はCO2流量と同等とした。
3 圧力計 4 圧力センサー
5 安全弁 6 原料水溶液予熱器
7 二酸化炭素ボンベ(サイフォン式) 8 予冷却器
9 高圧二酸化炭素ポンプ 10 圧力計
11 圧力センサー 12 高圧二酸化炭素戻り圧力制御弁
13 高圧二酸化炭素予熱器 14 マイクロ混合器
15 第1圧力制御弁 16 連結管
17 分離器 18 析出抑制流体(供給設備は図示せず)
19 第2圧力調節弁 20 差圧伝送器
21 レベル制御弁 31 連結管
32 分離器 33 分離領域
34 レベル検知領域 35 析出抑制流体(供給設備は図示せず)
36 第2圧力制御弁 37 差圧伝送器
38 レベル制御弁 41 凝縮器
42 チラー 43 液化二酸化炭素タンク
44 予冷却器 45 高圧二酸化炭素ポンプ
46 加熱器 47 質量流量計
48 抽出槽 49 熱交換器
50 圧力制御弁 51 蒸発器
52 差圧伝送器 53 内部加熱器
54 分離タンク 55 活性炭容器
61 凝縮器 62 チラー
63 液化二酸化炭素タンク 64 予冷却器
65 高圧二酸化炭素ポンプ 66 加熱器
67 質量流量計 68 抽出槽
69 原料水溶液タンク 70 高圧原料水溶液ポンプ
71 抽出後の水溶液タンク 72 圧力制御弁
73 加熱器 74 蒸発器
75 差圧伝送器 76 内部加熱器
77 分離タンク 78 活性炭容器
Claims (10)
- 原料水溶液中に含まれる抽出対象物である有価物を高圧二酸化炭素で液液抽出する方法であって、
前記原料水溶液を高圧環境に連続供給するとともに別途高圧二酸化炭素を前記高圧環境に連続供給しそれぞれの高圧流体をマイクロ混合器により混合し混合後の流体を任意の滞留時間だけ滞留させる滞留管を経て前記マイクロ混合器及び前記滞留管の圧力を制御する第1圧力制御弁を通過させ、
前記第1圧力制御弁を経て減圧された流体を分離器に供給するとともに前記分離器内で上部から高圧二酸化炭素と抽出対象物を排出し前記分離器の上部に前記分離器の圧力を制御する第2圧力制御弁を通過させ、
前記第2圧力制御弁で減圧された後での高圧二酸化炭素中に溶解する抽出対象物の析出を抑制する析出抑制流体を前記第2圧力制御弁の上流で混合し、前記分離器内の液面レベルを検知する液面検知手段を前記分離器に与え前記分離器の液面レベルを一定にするようにしつつ前記分離器の下部にレベル制御弁を与えて下部から抽出後の水溶液を排出することを特徴とするマイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法。 - 高圧二酸化炭素が超臨界状態を含む高圧二酸化炭素であることを特徴とする請求項1記載のマイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法。
- 原料水溶液中に含まれる抽出対象物が超臨界状態を含む高圧二酸化炭素に溶解する有機物であることを特徴とする請求項1又は2に記載のマイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法。
- 原料水溶液と超臨界状態を含む高圧二酸化炭素を混合する前記マイクロ混合器がマイクロT字ミキサー、マイクロY字ミキサー、マイクロスワールミキサー、クシバ型マイクロミキサー、IMMインターデジタルマイクロミキサー、多段分割流路型マイクロ混合器の何れかであることを特徴とする請求項1乃至3のうちの1つに記載のマイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法。
- 析出抑制流体が抽出対象物に対して良溶媒であることを特徴とする請求項1乃至4のうちの1つに記載のマイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法。
- 前記マイクロ混合器で流体を均一化して瞬時に抽出平衡に到達させた後、前記分離器で瞬時に高圧二酸化炭素と水を分離するため、前記分離器に流入する連結管の内径は2mm以上と太くして流入する流体の流速を遅くし、かつ前記連結管の出口は前記分離器の内面に沿う、若しくは前記分離器の内面に衝突させる構造を有することを特徴とする請求項1乃至5のうちの1つに記載のマイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法。
- 前記分離器内の上部と下部からそれぞれ単独に高圧配管で接続された高圧微差圧計を用いて前記分離器内の液面レベルを検知し、前記分離器の上部に、抽出対象物を溶解した高圧二酸化炭素と、抽出後の水溶液を効率よく分離するため下部の液面計測領域より断面積が大きい分離領域を有し、前記分離器の下部に抽出後の水溶液の液面レベルを検知するため上部の分離領域よりも断面積の小さい液面計測領域を有する前記分離器を用い、前記第1及び第2圧力制御弁、前記レベル制御弁を流量、前後差圧、流体粘度から適切なCv値のものを選定することを特徴とする請求項1乃至6のうちの1つに記載のマイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法。
- 原料水溶液中に含まれる抽出対象物を超臨界状態を含む高圧二酸化炭素で液液抽出する装置であって、
原料水溶液を高圧環境に連続供給する原料水溶液高圧供給手段と、
別途高圧二酸化炭素を高圧環境に連続供給する高圧二酸化炭素高圧供給手段と、
それぞれの高圧流体を混合するマイクロ混合器と、混合後の流体を任意の滞留時間だけ滞留させる滞留管と、
前記マイクロ混合器及び前記滞留管の圧力を制御する第1圧力制御弁と、
前記第1圧力制御弁を経て減圧された流体を分離器に供給する内径2mm以上の連結管と、
前記連結管の出口を前記分離器の内面に沿う若しくは前記分離器の内面に衝突させるようにして前記分離器内で上部から抽出対象物を溶解した高圧二酸化炭素を排出する抽出対象物排出ラインと、
前記抽出対象物排出ラインに前記分離器の圧力を制御する第2圧力制御弁と、
高圧二酸化炭素中に溶解した抽出対象物を前記第2圧力制御弁で減圧された後に析出することを抑制する析出抑制流体を供給する析出抑制流体高圧供給手段と、
前記析出抑制流体を前記第2圧力制御弁の上流で混合するマイクロ混合器と、
前記分離器内の液面レベルを検知する液面検知手段と、
前記分離器の液面レベルを一定するように前記分離器の下部にレベル制御弁を有し且つ下部から抽出後の水溶液を排出する抽出後流体排出ラインと、
原料水溶液及び高圧二酸化炭素を任意の温度に調節する温調手段と、を有することを特徴とするマイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出装置。 - 原料水溶液と超臨界状態を含む高圧二酸化炭素を混合するマイクロ混合器は、1mm以下の内部流路であり、その形状をマイクロT字ミキサー、マイクロY字ミキサー、マイクロスワールミキサー、クシバ型マイクロミキサー、IMMインターデジタルマイクロミキサー、クシバ型マイクロ混合器、多段分割流路型マイクロ混合器の何れかとしたことを特徴とする請求項8記載のマイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出装置。
- 前記分離器内の上部と下部からそれぞれ単独に高圧配管で接続された高圧微差圧計を用いて前記分離器内の液面レベルを検知し、前記分離器の上部に、抽出対象物を溶解した高圧二酸化炭素と抽出後の水溶液を効率よく分離するために下部の液面計測領域より断面積の大きい分離領域を与え、前記分離器の下部に抽出後の水溶液の液面レベルを検知するため上部の分離領域よりも断面積の小さい液面計測領域を与え、
前記分離器に流入する連結管が内径2mm以上であり、かつ前記連結管の出口が前記分離器の内面に沿う、若しくは前記分離器の内面に衝突させるようになされていることを特徴とする請求項8又は9に記載のマイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017166072A JP6945847B2 (ja) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | マイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017166072A JP6945847B2 (ja) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | マイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法及び装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019042640A true JP2019042640A (ja) | 2019-03-22 |
JP6945847B2 JP6945847B2 (ja) | 2021-10-06 |
Family
ID=65813537
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017166072A Active JP6945847B2 (ja) | 2017-08-30 | 2017-08-30 | マイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法及び装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6945847B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117117690A (zh) * | 2023-10-23 | 2023-11-24 | 大庆腾辉石油工程技术服务有限公司 | 一种独立分区的高低压开关柜 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06279319A (ja) * | 1993-03-29 | 1994-10-04 | Japan Energy Corp | オレフィン重合体中の有機添加剤の抽出方法 |
JPH0852315A (ja) * | 1994-07-09 | 1996-02-27 | British Nuclear Fuels Plc | 溶液から溶質を分離する方法及び装置 |
JPH09206044A (ja) * | 1996-01-29 | 1997-08-12 | Nippon Tansan Kk | 超臨界流体による連続処理装置 |
WO1999007641A1 (fr) * | 1997-08-11 | 1999-02-18 | Ebara Corporation | Procede et appareil d'electrolyse hydrothermale |
JP2008014876A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 循環型液体又は超臨界二酸化炭素反応/処理装置 |
JP2008189723A (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Mitsubishi Materials Corp | 廃棄物からの有機溶剤の回収方法及び回収装置 |
JP2014023981A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Tokyo Institute Of Technology | マイクロ流路装置、及びマイクロ流路 |
-
2017
- 2017-08-30 JP JP2017166072A patent/JP6945847B2/ja active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06279319A (ja) * | 1993-03-29 | 1994-10-04 | Japan Energy Corp | オレフィン重合体中の有機添加剤の抽出方法 |
JPH0852315A (ja) * | 1994-07-09 | 1996-02-27 | British Nuclear Fuels Plc | 溶液から溶質を分離する方法及び装置 |
JPH09206044A (ja) * | 1996-01-29 | 1997-08-12 | Nippon Tansan Kk | 超臨界流体による連続処理装置 |
WO1999007641A1 (fr) * | 1997-08-11 | 1999-02-18 | Ebara Corporation | Procede et appareil d'electrolyse hydrothermale |
JP2008014876A (ja) * | 2006-07-07 | 2008-01-24 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 循環型液体又は超臨界二酸化炭素反応/処理装置 |
JP2008189723A (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Mitsubishi Materials Corp | 廃棄物からの有機溶剤の回収方法及び回収装置 |
JP2014023981A (ja) * | 2012-07-25 | 2014-02-06 | Tokyo Institute Of Technology | マイクロ流路装置、及びマイクロ流路 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
CHEMICALENGINEERING RESEARCH AND DESIGN, vol. 108, JPN7021002036, 2016, pages 139 - 145, ISSN: 0004521031 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117117690A (zh) * | 2023-10-23 | 2023-11-24 | 大庆腾辉石油工程技术服务有限公司 | 一种独立分区的高低压开关柜 |
CN117117690B (zh) * | 2023-10-23 | 2024-02-23 | 大庆腾辉石油工程技术服务有限公司 | 一种独立分区的高低压开关柜 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6945847B2 (ja) | 2021-10-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Tabernero et al. | Supercritical fluids for pharmaceutical particle engineering: Methods, basic fundamentals and modelling | |
Shekunov et al. | Crystallization process in turbulent supercritical flows | |
JP5683107B2 (ja) | プロセスフローストリーム採取システム | |
US10786753B2 (en) | Liquid separator and concentrator | |
EA028302B1 (ru) | Устройство и способ для изготовления дисперсий и твёрдых фаз | |
JP2006517465A (ja) | 粒子形成方法 | |
JP2019042640A (ja) | マイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法及び装置 | |
CN101444709B (zh) | 一种以超临界二氧化碳从水溶液中获取固体颗粒的方法 | |
EP2157072A1 (en) | Isoprene production method | |
WO2016012613A1 (en) | Method and apparatus for disruption of biomass cells | |
JP7051088B2 (ja) | マイクロ混合器を用いた高圧二酸化炭素による液液抽出方法及び装置 | |
PT97193B (pt) | Processo e dispositivo para a preparacao de substancias ou misturas de substancias | |
US12030000B2 (en) | Vessel and method for solid-liquid separation | |
US7901639B2 (en) | Reaction apparatus | |
Ruivo et al. | Hydrodynamics and mass transfer of a static mixer at high pressure conditions | |
Pietsch et al. | The mixer–settler principle as a separation unit in supercritical fluid processes | |
EP2745900B1 (en) | Process for concentrating and recovering surfactant aqueous solution | |
Beh et al. | Process intensification and sustainability in chemical engineering | |
Dalvi et al. | Large and rapid temperature reduction of organic solutions with subcritical CO2 | |
RU226612U1 (ru) | Установка для получения микрочастиц композитных материалов | |
US20190060783A1 (en) | Method for distilling liquids in an inert gas environment | |
JP5364700B2 (ja) | 発酵による生成物の回収プロセス | |
Kim et al. | Preparation of poly (L-lactic acid) submicron particles in aerosol solvent extraction system using supercritical carbon dioxide | |
Mezzomo et al. | Supercritical anti-solvent precipitation of sodium ibuprofen | |
RU2355469C2 (ru) | Способ проведения гетерогенного химико-технологического процесса в адиабатическом трубчатом реакторе при сверхкритическом давлении |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200604 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210519 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210602 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210714 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210901 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210908 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6945847 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |