JP5988504B2 - 抽出分離方法 - Google Patents

Description

本発明は、原料流体から特定成分を抽出して分離する抽出分離方法に関するものである。

従来、原料流体から特定成分を抽出して分離するための抽出分離方法が知られている。例えば、下記特許文献１にこのような抽出分離方法の一例が開示されている。

下記特許文献１では、多数の流路が内部に設けられた流路構造体を備えた装置が原料流体（被抽出流体）からの特定成分（抽出対象物）の抽出分離に用いられている。流路構造体内の各流路には、原料流体と抽剤とが互いに接触した状態で流され、その流通過程で原料流体から抽剤へ前記特定成分が抽出される。流路構造体の外面には、分離ヘッダが取り付けられており、流路構造体内に設けられた上流側の流路の出口と下流側の流路の入口とが分離ヘッダの内部空間に連通している。上流側の流路を通って流れた原料流体と抽剤の混合流体は、その流路の出口から分離ヘッダの内部空間へ排出される。分離ヘッダの内部空間に排出された混合流体は、その内部空間において比重差により原料流体と抽剤とに分離し、分離した原料流体は、下流側の流路に導入されて前記特定成分のさらなる抽出が行われるようになっている。

特開２０１３−１２６６１６号公報

上記特許文献１に開示された抽出分離方法では、分離ヘッダの内部空間に排出された混合流体を原料流体と抽剤とに完全に分離しているため、分離ヘッダ内での混合流体の滞留時間が増大し、その結果、抽出分離にかかる処理時間が増大する。また、分離ヘッダが、混合流体が完全に原料流体と抽剤とに分離するまで混合流体を滞留させておくことが可能な大容量の内部空間を有している必要があるため、分離ヘッダが大型化し、それに伴って分離装置全体が大型化する。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、抽出装置を小型化しつつ、原料流体からの特定成分の抽出分離にかかる処理時間を短縮することである。

上記目的を達成するために、本発明による抽出分離方法は、原料流体から特定成分を抽出して分離する方法であって、順次接続された複数段の抽出部を備えていて、各段の抽出部がその抽出部に導入された流体を流通させる抽出流路を有し、且つ、少なくとも最終段の抽出部以外の各抽出部が前記抽出流路の出口に接続された排出部を有する抽出装置を用いて、原料流体から前記特定成分を抽出して分離する抽出分離工程を備え、前記抽出分離工程は、各段の前記抽出部において原料流体とその原料流体に対して比重差を有する抽剤とを互いに接触させた状態で流通させながら原料流体から抽剤へ前記特定成分を抽出する抽出工程と、前記抽出部から排出される流体の少なくとも一部を次段の前記抽出部へ原料流体と抽剤が混ざった状態で導入する導入工程と、前記最終段の抽出部から排出された流体を前記特定成分が抽出された後の原料流体と前記特定成分を抽出した抽剤とに分離する最終分離工程とを有し、前記導入工程は、前記最終段の抽出部以外の前記各抽出部において前記抽出流路から前記排出部に排出された流体を比重差により第１流体と第２流体とに分離し且つその第１流体には原料流体と抽剤が含まれるように分離する各段分離工程と、その各段分離工程において前記排出部で分離された前記第１流体を次段の前記抽出部の前記抽出流路へ導入する分離流体導入工程とを含む。

この抽出分離方法では、抽出部から排出される流体の少なくとも一部を原料流体と抽剤が混ざった状態で次段の抽出部へ導入するため、各段の抽出部毎に滞留部を設けてその滞留部で流体を完全に原料流体と抽剤に分離するまで滞留させるような場合に比べて抽出分離にかかる処理時間を短縮することができるとともに、流体を完全に原料流体と抽剤に分離するのに必要な大きな滞留部が不要となることから抽出装置の小型化が可能になる。また、この抽出分離方法では、最終段の抽出部から排出された流体を、特定成分が抽出された後の原料流体と特定成分を抽出した抽剤とに分離するため、各段の抽出部での流体の滞留時間を短縮して処理時間を短縮したとしても、抽出処理後の流体を特定成分が抽出された後の原料流体と特定成分を抽出した抽剤とに完全に分離することができる。また、この抽出分離方法では、各段分離工程において分離した第１流体と第２流体のうちの第１流体を、分離流体導入工程で次段の抽出部の抽出流路へ導入するため、後段の抽出部へ向かうに従って処理すべき流体の流量が増大していくのを抑制できる。

この場合において、前記各段分離工程では、原料流体よりも抽剤の比率が低い原料流体と抽剤との混合流体を前記第１流体として分離することが好ましい。

この構成によれば、各抽出部の排出部において原料流体よりも抽剤の比率が低い混合流体である第１流体を分離して次段の抽出部へ導入できるため、後段の抽出部へ向かうに従って原料流体の量を維持しつつその原料流体中の特定成分の抽出を促進することができる。

上記導入工程が各段分離工程を含む構成において、前記排出部は、前記抽出流路の出口に接続された排出ヘッダであり、前記各段分離工程では、前記抽出流路から前記排出ヘッダの内部空間に排出された流体をその内部空間で比重差により前記第１流体と前記第２流体とに分離してもよい。

この構成によれば、排出ヘッダの内部空間で抽出流路から排出された流体を第１流体と第２流体に分離できるので、各段の抽出部が排出ヘッダ以外に分液槽を備える構成に比べて抽出装置の構成を簡略化できる。

また、上記導入工程が各段分離工程を含む構成において、前記排出部は、前記抽出流路の出口に接続された排出ヘッダと、その排出ヘッダに接続された分液槽とを有し、前記各段分離工程では、前記抽出流路から前記排出ヘッダへ排出された流体を前記分液槽の内部空間に導入してその分液槽の内部空間で比重差により前記第１流体と前記第２流体とに分離してもよい。

この構成によれば、分液槽の内部空間で比重差による分離を行うことができるため、比重差による分離を行う機能を持たない一般的な排出ヘッダを用いることができる。また、この構成では、排出ヘッダは比重差による分離を行う機能を持たなくてもよいことから、容量が小さいコンパクトな排出ヘッダを用いることができる。このため、分液槽を設けたとしても、抽出装置全体のサイズをコンパクトに保つことができる。

上記導入工程が各段分離工程を含む構成において、前記各段分離工程では、前記各抽出部において前記排出部に排出された流体のうちの所定量の抽剤を前記第２流体として分離し、前記抽出分離工程は、前記各段分離工程において前記排出部で分離された前記第２流体を次段の前記抽出部の前記抽出流路へ供給する抽剤供給工程を有していてもよい。また、上記導入工程が各段分離工程を含む構成において、前記各段分離工程では、前記各抽出部において前記排出部に排出された流体のうちの所定量の抽剤を前記第２流体として分離し、前記抽出分離工程は、前記各段分離工程において前記排出部で分離された前記第２流体を前段の前記抽出部の前記抽出流路へ供給する抽剤供給工程を有していてもよい。

これらの構成によれば、各段分離工程において分離した第２流体としての抽剤を原料流体からの特定成分の抽出に再利用できる。このため、抽剤の使用量を削減できる。

上記各段の抽出部がその抽出部に導入された流体を流通させる抽出流路を有する抽出装置を用いる構成において、前記抽出分離工程では、前記抽出装置として、前記抽出流路がマイクロチャネルであり、前記各段の抽出部が複数の前記マイクロチャネルの配列された層を複数積層した積層体をそれぞれ有する抽出装置を用い、前記抽出工程では、前記各段の抽出部が有する前記各マイクロチャネルにおいて原料流体から抽剤へ前記特定成分を抽出することが好ましい。

この構成によれば、各段の抽出部において多数のマイクロチャネル内で原料流体から抽剤への特定成分の抽出を行うことができる。このため、抽出分離の処理効率を高めることができる。

上記抽出分離方法において、前記抽出工程では、前記各段の抽出部において原料流体と抽剤を互いに接触した状態にしておく時間の長さを、原料流体に抽剤が接触してからその原料流体から抽剤への前記特定成分の抽出が平衡状態に達するまでにかかる時間よりも短く設定することが好ましい。

この構成によれば、単位時間あたりの抽出率が高く且つ効率の良い抽出処理を行える。

上記抽出分離方法において、前記抽出分離工程で用いる前記抽出装置には、前記最終段の抽出部と接続されたセトラーが付設され、前記最終分離工程では、前記最終段の抽出部から排出された流体を前記セトラーの内部空間に導入してその内部空間で滞留させることにより、当該流体を、前記特定成分が抽出された後の原料流体と前記特定成分を抽出した抽剤とに分離することが好ましい。

この構成によれば、最終分離工程において、抽出処理後の流体をセトラー内での滞留により特定成分が抽出された後の原料流体と特定成分を抽出した抽剤とに完全に分離することができる。

以上説明したように、本発明によれば、抽出装置を小型化しつつ、原料流体からの特定成分の抽出分離にかかる処理時間を短縮することができる。

本発明の第１実施形態による抽出分離装置の全体構成を示す概略図である。 図１に示した抽出分離装置の抽出部の全体構成を示す斜視図である。 図２に示した抽出部の積層体を構成する抽出プレートの平面図である。 原料流体と抽剤とを接触させた状態での滞留時間と原料流体から抽剤への特定成分の抽出率との相関関係を示す図である。 本発明の第２実施形態による抽出分離装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の比較例による抽出分離装置の全体構成を示す概略図である。 本発明の変形例による抽出部の構成を示す概略図である。 本発明の別の変形例による抽出分離装置の全体構成を示す概略図である。 本発明のさらに別の変形例による抽出分離装置の全体構成を示す概略図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による抽出分離方法は、抽出分離装置１を用いて原料流体から特定成分を抽出して分離する方法である。まず、図１〜図４を参照して、この第１実施形態による抽出分離方法に用いる抽出分離装置１の構成について説明する。

図１には、抽出分離装置１の全体構成が概略的に示されている。抽出分離装置１は、原料流体から特定成分の５段の抽出処理を行い、その抽出処理後の流体を原料流体と抽剤とに分離する分離処理を行うように構成されており、原料流体よりも比重の小さい抽剤を用いて抽出を行うように構成されている。この抽出分離装置１は、原料供給ポンプ２ａと、抽剤供給ポンプ２ｂと、順次接続された第１〜第５抽出部４〜８を有する抽出装置３と、セトラー９と、第１〜第５流入量調節弁１０〜１４と、第１〜第４排出量調節弁１５〜１８と、最終排出量調節弁１９と、液面計２０とを備える。

原料供給ポンプ２ａは、特定成分を含有した原料流体を抽出装置３の第１抽出部４へ供給（送出）するポンプである。

抽剤供給ポンプ２ｂは、原料流体から特定成分を抽出するための抽剤を抽出装置３の第１〜第５抽出部４〜８へ供給（送出）するポンプである。

抽出装置３は、原料流体から抽剤への特定成分の抽出を第１〜第５抽出部４〜８により順次行うものであり、５段の抽出処理を行うように構成されている。なお、第１抽出部４は、本発明における「最初の段の抽出部」の一例であり、第５抽出部８は、本発明における「最終段の抽出部」の一例である。

第１抽出部４は、１段目の抽出処理を行うものである。図１では、第１〜第５抽出部４〜８が模式的に表されているが、第１抽出部４は、具体的には、例えば図２に示すような構造を有する。第１抽出部４は、積層体２４と、原料供給ヘッダ２５と、抽剤供給ヘッダ２６と、排出ヘッダ２７とを有する。

積層体２４は、厚み方向に積層された多数のプレート３０によって形成されている。積層体４６を形成する多数のプレート３０には、抽出プレート３１（図３参照）が複数含まれており、各抽出プレート３１には、原料流体と抽剤を流通させるマイクロチャネル（微細流路）である多数の抽出流路３３が設けられている。各抽出流路３３は、例えば、図３に示すような構造を有する。具体的に、各抽出流路３３は、原料流体が導入されて流れる原料導入路３４と、抽剤が導入されて流れる抽剤導入路３５と、原料導入路３４と抽剤導入路３５の下流側の端部に繋がり、原料導入路３４を流れた原料流体と抽剤導入路３５を流れた抽剤が合流する合流部３６と、その合流部３６の下流側に繋がり、合流した後の原料流体と抽剤が互いに接触した状態で流れる合流流体流路３７とからなる。

各原料導入路３４及び各抽剤導入路３５は、抽出プレート３１の厚み方向における一方の板面に溝を形成し、その板面に形成された溝の開口をその板面に積層されて接合された他のプレート３０で封止することによって形成されている。また、各合流流体流路３７は、原料導入路３４及び抽剤導入路３５が形成された抽出プレート３１の一方の板面の反対側の板面に溝を形成し、その板面に形成された溝の開口をその板面に積層されて接合された他のプレート３０で封止することによって形成されている。また、各合流部３６は、抽出プレート３１を厚み方向に貫通する貫通穴からなる。積層体２４では複数の抽出流路３３が配列された抽出プレート３１が複数積層されており、それにより、積層体２４は、多数の抽出流路３３を内部に有する多流路構造体となっている。

原料供給ヘッダ２５（図２参照）は、各抽出流路３３の各原料導入路３４（図３参照）へ原料流体を分配して供給するためのヘッダである。原料供給ヘッダ２５は、その内部空間が積層体２４に設けられた全ての抽出流路３３の原料導入路３４の入口３４ａと連通するように積層体２４に取り付けられている。原料供給ヘッダ２５には、原料供給ポンプ２ａ（図１参照）の吐出口に繋がる原料供給配管２１が接続されている。

抽剤供給ヘッダ２６（図２参照）は、各抽出流路３３の各抽剤導入路３５（図３参照）へ抽剤を供給するためのヘッダである。抽剤供給ヘッダ２６は、その内部空間が積層体２４に設けられた全ての抽出流路３３の抽剤導入路３５の入口３５ａと連通するように積層体２４に取り付けられている。抽剤供給ヘッダ２６には、抽剤供給ポンプ２ｂ（図１参照）の吐出口に繋がる抽剤供給配管２２の第１分岐管２２ａが接続されている。

排出ヘッダ２７（図２参照）は、各抽出流路３３の各合流流体流路３７の出口３７ａ（図３参照）から原料流体と抽剤との混合流体が排出されるヘッダである。排出ヘッダ２７は、その内部空間が積層体２４に設けられた全ての抽出流路３３の合流流体流路３７の出口３７ａと連通するように積層体２４に取り付けられている。排出ヘッダ２７の下部には、第１接続配管２３ａ（図１参照）が接続されており、排出ヘッダ２７の上部には、第１排出配管２８ａが接続されている。

第２〜第５抽出部５〜８は、２〜５段目の抽出処理をそれぞれ行うものであり、第１抽出部４と同様の構成をそれぞれ有する。具体的に、第２抽出部５は、積層体４０、原料供給ヘッダ４１、抽剤供給ヘッダ４２及び排出ヘッダ４３を有し、第３抽出部６は、積層体４６、原料供給ヘッダ４７、抽剤供給ヘッダ４８及び排出ヘッダ４９を有する。また、第４抽出部７は、積層体５２、原料供給ヘッダ５３、抽剤供給ヘッダ５４及び排出ヘッダ５５を有し、第５抽出部８は、積層体５８、原料供給ヘッダ５９、抽剤供給ヘッダ６０及び排出ヘッダ６１を有する。第２〜第５抽出部５〜８の積層体４０，４６，５２，５８は、第１抽出部８の積層体２４に対応する構造を有し、第２〜第５抽出部５〜８の原料供給ヘッダ４１，４７，５３，５９は、第１抽出部８の原料供給ヘッダ２５に対応する構造を有する。また、第２〜第５抽出部５〜８の抽剤供給ヘッダ４２，４８，５４，６０は、第１抽出部４の抽剤供給ヘッダ２６に対応する構造を有し、第２〜第５抽出部５〜８の排出ヘッダ４３，４９，５５，６１は、第１抽出部８の排出ヘッダ２７に対応する構造を有する。なお、排出ヘッダ２７，４３，４９，５５，６１は、本発明の排出部の一例である。

第２抽出部５の原料供給ヘッダ４１は、第１接続配管２３ａを介して第１抽出部４の排出ヘッダ２７と繋がっている。すなわち、第２抽出部５の各抽出流路３３の原料導入路３４の入口３４ａは、第２抽出部５の原料供給ヘッダ４１の内部空間及び第１接続配管２３ａ内の流路を通じて第１抽出部４の排出ヘッダ２７の内部空間と連通している。第２抽出部５の抽剤供給ヘッダ４２には、抽剤供給ポンプ２ｂの吐出口に繋がる抽剤供給配管２２の第２分岐管２２ｂが接続されている。第２抽出部５の排出ヘッダ４３の下部には、第２接続配管２３ｂが接続され、その排出ヘッダ４３の上部には、第２排出配管２８ｂが接続されている。

第３抽出部６の原料供給ヘッダ４７は、第２接続配管２３ｂを介して第２抽出部５の排出ヘッダ４３と繋がっている。すなわち、第３抽出部６の各抽出流路３３の原料導入路３４の入口３４ａは、第３抽出部６の原料供給ヘッダ４７の内部空間及び第２接続配管２３ｂ内の流路を通じて第２抽出部５の排出ヘッダ４３の内部空間と連通している。第３抽出部６の抽剤供給ヘッダ４８には、抽剤供給ポンプ２ｂの吐出口に繋がる抽剤供給配管２２の第３分岐管２２ｃが接続されている。第３抽出部６の排出ヘッダ４９の下部には、第３接続配管２３ｃが接続され、その排出ヘッダ４９の上部には、第３排出配管２８ｃが接続されている。

第４抽出部７の原料供給ヘッダ５３は、第３接続配管２３ｃを介して第３抽出部６の排出ヘッダ４９と繋がっている。すなわち、第４抽出部７の各抽出流路３３の原料導入路３４の入口３４ａは、第４抽出部７の原料供給ヘッダ５３の内部空間及び第３接続配管２３ｃ内の流路を通じて第３抽出部６の排出ヘッダ４９の内部空間と連通している。第４抽出部７の抽剤供給ヘッダ５４には、抽剤供給ポンプ２ｂの吐出口に繋がる抽剤供給配管２２の第４分岐管２２ｄが接続されている。第４抽出部７の排出ヘッダ５５の下部には、第４接続配管２３ｄが接続され、その排出ヘッダ５５の上部には、第４排出配管２８ｄが接続されている。

第５抽出部８の原料供給ヘッダ５９は、第４接続配管２３ｄを介して第４抽出部７の排出ヘッダ５５と繋がっている。すなわち、第５抽出部８の各抽出流路３３の原料導入路３４の入口３４ａは、第５抽出部８の原料供給ヘッダ５９の内部空間及び第４接続配管２３ｄ内の流路を通じて第４抽出部７の排出ヘッダ５５の内部空間と連通している。第５抽出部８の抽剤供給ヘッダ６０には、抽剤供給ポンプ２ｂの吐出口に繋がる抽剤供給配管２２の第５分岐管２２ｅが接続されている。第５抽出部８の排出ヘッダ６１には、第５接続配管２３ｅが接続されている。

第１流入量調節弁１０は、第１分岐管２２ａに設けられ、第２流入量調節弁１１は、第２分岐管２２ｂに設けられている。第３流入量調節弁１２は、第３分岐管２２ｃに設けられ、第４流入量調節弁１３は、第４分岐管２２ｄに設けられ、第５流入量調節弁１４は、第５分岐管２２ｅに設けられている。第１〜第５流入量調節弁１０〜１４は、それらが設けられた第１〜第５分岐管２２ａ〜２２ｅを通じて第１〜第５抽出部４〜８の抽剤供給ヘッダ２６，４２，４８，５４，６０内に導入される抽剤の流量を調節するものである。

第１排出量調節弁１５は、第１排出配管２８ａに設けられ、第２排出量調節弁１６は、第２排出配管２８ｂに設けられている。第３排出量調節弁１７は、第３排出配管２８ｃに設けられ、第４排出量調節弁１８は、第４排出配管２８ｄに設けられている。第１〜第４排出量調節弁１５〜１８は、それらが設けられた第１〜第４排出配管２８ａ〜２８ｄを通じて第１〜第４抽出部４〜７の排出ヘッダ２７，４３，４９，５５の上部から排出される抽剤の流量を調節するものである。

セトラー９は、第５接続配管２３ｅを介して第５抽出部８の排出ヘッダ６１と接続されている。セトラー９は、第５抽出部８の排出ヘッダ６１の内部空間から第５接続配管２３ｅへ排出された流体がその第５接続配管２３ｅを通じて導入される内部空間を有する。セトラー９は、その内部空間に導入された流体を滞留させることにより、その流体を特定成分を抽出した抽剤と特定成分が抽出された後の原料流体とに比重差によって分離するものである。セトラー９の下部には、下側排出配管３８が接続され、セトラー９の上部には、上側排出配管３９が接続されている。セトラー９の内部空間では、分離した原料流体が下側に溜まるとともにその原料流体の上側に分離した抽剤が溜まるようになっており、分離した原料流体は下側排出配管３８を通じて排出され、分離した抽剤は上側排出配管３９を通じて排出されるようになっている。

上側排出配管３９には、最終排出量調節弁１９が設けられている。最終排出量調節弁１９は、セトラー９の内部空間から上側排出配管３９を通じて排出される抽剤の流量を調節するものである。また、セトラー９には、液面計２０が設けられている。液面計２０は、セトラー９の内部空間で分離した原料流体と抽剤との間の界面の高さ位置を検出するものである。液面計２０によって検出された界面の高さ位置のデータは、最終排出量調節弁１９に入力されるようになっている。最終排出量調節弁１９は、入力された界面の高さ位置のデータに基づいて、その界面の高さ位置がセトラー９に対する第５接続配管２３ｅの接続部の高さ位置よりも上側に維持されるようにセトラー９からの抽剤の排出流量を制御するようになっている。

次に、本発明の第１実施形態による抽出分離方法について説明する。

この第１実施形態による抽出分離方法では、上述した構成を有する抽出分離装置１を用いて原料流体から特定成分を抽出して分離する抽出分離工程を行う。以下、その抽出分離工程について具体的に説明する。

まず、原料供給ポンプ２ａから原料供給配管２１を通じて、特定成分（例えば希土類金属等）を含有する水溶液が原料流体として第１抽出部４の原料供給ヘッダ２５へ供給されるとともに、抽剤供給ポンプ２ｂから抽剤供給配管２２の第１分岐管２２ａを通じて、前記水溶液中の特定成分を選択的に抽出可能な有機溶剤が抽剤として第１抽出部４の抽剤供給ヘッダ２６へ供給される。原料供給ヘッダ２５の内部空間に導入された原料流体は、積層体２４内の各抽出流路３３の原料導入路３４に分配して導入され、抽剤供給ヘッダ２６の内部空間に導入された抽剤は、積層体２４内の各抽出流路３３の抽剤導入路３５に分配して導入される。

各原料導入路３４に導入された原料流体と各抽剤導入路３５に導入された抽剤は、対応する合流部３６で合流して対応する合流流体流路３７へ流れる。各合流流体流路３７では、原料流体と抽剤とが互いに接触した状態で流れ、その流通過程で原料流体から抽剤へ特定成分が抽出される。

各合流流体流路３７を流れた原料流体と抽剤は、それらの合流流体流路３７の出口３７ａから排出ヘッダ２７の内部空間へ排出される。排出ヘッダ２７の内部空間に排出された原料流体と抽剤は互いに混合された状態となるが、その内部空間で所定の時間だけ滞留することにより、比重の大きい原料流体は下側へ偏るとともに比重の小さい抽剤が上側に偏る。そして、排出ヘッダ２７の内部空間の上部から第１排出配管２８ａを通じて抽剤が排出されるとともに、排出ヘッダ２７の内部空間の下部に位置する流体が第１接続配管２３ａへ排出される。すなわち、排出ヘッダ２７の内部空間に排出された流体が比重差により粗く分離されて、その分離後の一方の流体である抽剤が第１排出配管２８ａへ排出されるとともに分離後の他方の流体が第１接続配管２３ａへ排出される。

ここで、第１排出量調節弁１５によって排出ヘッダ２７からの抽剤の排出流量が調節されることにより、排出ヘッダ２７の内部空間で流体が滞留する時間の長さが、その排出ヘッダ２７の内部空間において流体が原料流体と抽剤とに完全に分離する滞留時間よりも短く設定されている。これにより、排出ヘッダ２７の内部空間から第１接続配管２３ａへ排出される流体は、原料流体と抽剤が混ざった状態の混合流体、具体的には原料流体よりも抽剤の比率が低い混合流体となる。詳しくは、上記排出ヘッダ２７の内部空間で流体が滞留する時間の長さは、原料流体に体積分率で最大１０％の抽剤が混ざった状態の混合流体が排出ヘッダ２７の内部空間から第１接続配管２３ａへ排出されるような長さに設定されている。そして、第１抽出部４の排出ヘッダ２７から第１接続配管２３ａへ排出された混合流体は、第２抽出部５の原料供給ヘッダ４１へ導入される。なお、排出ヘッダ２７で分離されて第１接続配管２３ａへ排出される混合流体は、本発明の第１流体の一例であり、排出ヘッダ２７で分離されて第１排出配管２８ａへ排出される抽剤は、本発明の第２流体の一例である。

また、この第１実施形態では、抽剤供給ヘッダ２６に供給されて各抽出流路３３へ流れる抽剤の流量を第１流入量調節弁１０によって調節するとともに排出ヘッダ２７から第１排出配管２８ａを通じて排出される抽剤の流量を第１排出量調節弁１５によって調節することにより、第１抽出部４において原料流体と抽剤を互いに接触した状態にしておく時間の長さ、すなわち合流部３６で原料流体と抽剤とが合流してから排出ヘッダ２７から第１排出配管２８ａへ抽剤が排出されるとともに排出ヘッダ２７から第１接続配管２３ａへ流体が排出されるまでにかかる時間の長さを、原料流体に抽剤が接触してからその原料流体から抽剤への特定成分の抽出が平衡状態に達するまでにかかる時間よりも短く設定する。

具体的には、原料流体と抽剤とが接触した状態で滞留する時間（滞留時間）とその原料流体から抽剤への特定成分の抽出率とは図４に示すような相関関係がある。この図４から、原料流体から抽剤への特定成分の抽出が平衡状態に達するまでにかかる時間は１５０秒以上であり、その平衡状態に達したときの特定成分の抽出率は６５％であることが判る。本実施形態では、第１抽出部４において原料流体と抽剤を互いに接触した状態にしておく時間の長さを１５秒に設定している。この１５秒では、原料流体からの特定成分の抽出率は４０％までしか得られず、抽出が平衡状態に達したときの抽出率（６５％）よりも低いが、原料流体と抽剤が接触した直後は抽出率の上昇が早いため、短時間で平衡状態の抽出率に対してある程度のレベルの抽出率にまで達することができ、処理時間の短縮のために有効である。

第２抽出部５の原料供給ヘッダ４１へ流れた流体は、その原料供給ヘッダ４１の内部空間から第２抽出部５の積層体２４内の各抽出流路３３の原料導入路３４に分配して導入される。一方、第２抽出部５の抽剤供給ヘッダ４２には、抽剤供給ポンプ２ｂから抽剤供給配管２２の第２分岐管２２ｂを通じて抽剤が供給され、その供給された抽剤は、抽剤供給ヘッダ４２の内部空間から第２抽出部５の積層体２４内の各抽出流路３３の抽剤導入路３５に分配して導入される。その後、第２抽出部５では、各原料導入路３４に導入された流体と各抽剤導入路３５に導入された抽剤とが、第１抽出部４での工程と同様、対応する合流部３６で合流して合流流体流路３７を流れて原料流体から抽剤への特定成分の抽出が行われ、その後、排出ヘッダ４３の内部空間に排出される。排出ヘッダ４３では、第１抽出部４の排出ヘッダ２７での工程と同様に、当該排出ヘッダ４３内の上部から抽剤が第２排出配管２８ｂを通じて排出されるとともに、当該排出ヘッダ４３内の下部から原料流体に抽剤が混ざった状態の流体が第２接続配管２３ｂを通じて排出されて第３抽出部６の原料供給ヘッダ４７へ流れる。また、第２抽出部５では、第２流入量調節弁１１による抽剤供給ヘッダ４２への抽剤の供給流量の調節及び第２排出量調節弁１６による排出ヘッダ４３からの抽剤の排出流量の調節についても、第１抽出部５での工程と同様に行われる。

以上のような工程と同様の工程が第３抽出部６及び第４抽出部７においても順次行われる。そして、第５抽出部８では、抽剤の導入、第４抽出部７からの排出された流体の導入、及び、各抽出流路３３における原料流体から抽剤への特定成分の抽出が、第２〜第４抽出部５〜７の場合と同様に行われる一方、各抽出流路３３の合流流体流路３７から排出ヘッダ６１の内部空間に排出された流体は全て第５接続配管２３ｅを通じてセトラー９の内部空間に導入される。

セトラー９では、その内部空間に導入された流体が滞留され、それによって当該流体が特定成分を抽出した抽剤と特定成分が抽出された後の原料流体とに比重差により完全に分離する。分離した原料流体は、セトラー９の内部空間において下側に溜まり、分離した抽剤は、原料流体よりも比重が小さいため、セトラー９の内部空間において原料流体の上側に溜まる。そして、セトラー９の内部空間から下側排出配管３８を通じて、特定成分が抽出された後の原料流体が排出されるとともに、セトラー９の内部空間から上側排出配管３９を通じて、特定成分を抽出した抽剤が排出される。このとき、最終排出量調節弁１９は、液面計２０によって検出されたセトラー９内での原料流体と抽剤との間の界面の高さ位置のデータに基づいて、その界面の高さ位置がセトラー９に対する第５接続配管２３ｅの接続部の高さ位置よりも上側の位置に維持されるようにセトラー９からの排出流量を制御する。

以上のようにして、本発明の第１実施形態による抽出分離方法が行われる。

この第１実施形態では、第１〜第４抽出部４〜７において抽出流路３３から対応する排出ヘッダ２７，４３，４９，５５，６１の内部空間に排出された流体の一部を原料流体と抽剤が混ざった状態で次段の抽出部５〜８の抽出流路３３へ導入するため、各段の抽出部毎に滞留部を設けてその滞留部で対応する抽出流路から排出された流体を完全に原料流体と抽剤とに分離するまで滞留させるような場合に比べて、抽出分離にかかる処理時間を短縮することができる。

また、仮に各段の抽出部毎に滞留部を設けてそれらの滞留部で各段の抽出部の抽出流路から排出された流体を完全に原料流体と抽剤とに分離するまで滞留させる場合には、各滞留部においてそれぞれ流体を長時間滞留させる必要があり、その結果、各滞留部を大型化せざるを得ない。これに対し、第１実施形態では、第１〜第４抽出部４〜７の排出ヘッダ２７，４３，４９，５５から次段の抽出部５〜８の抽出流路３３へ原料流体と抽剤が混ざった状態の混合流体を導入するため、第１〜第４抽出部４〜７の排出ヘッダ２７，４３，４９，５５の内部空間での流体の滞留時間を短縮できる。このため、排出ヘッダ２７，４３，４９，５５を小型化できる。また、第５抽出部８の排出ヘッダ６１では流体の分離を行う必要はなく、その後のセトラー９において流体を原料流体と抽剤とに分離するため、第５抽出部８の排出ヘッダ６１の内部空間での流体の滞留時間も短時間とすることができ、第５抽出部８の排出ヘッダ６１も小型化できる。従って、この第１実施形態では、抽出装置３（抽出分離装置１）の小型化が可能になる。

また、第１実施形態では、第５抽出部８の抽出流路３３から対応する排出ヘッダ６１に排出された流体をセトラー９の内部空間に導入して滞留させることにより、その流体を、特定成分が抽出された後の原料流体と特定成分を抽出した抽剤とに比重差によって分離するため、上記のように各段の排出ヘッダ２７，４３，４９，５５での流体の滞留時間を短縮して処理時間を短縮したとしても、抽出処理後の流体を特定成分が抽出された後の原料流体と特定成分を抽出した抽剤とに完全に分離することができる。

また、第１実施形態では、第１〜第４抽出部４〜７の排出ヘッダ７，４３，４９，５５で分離した、原料流体よりも抽剤の比率が低い混合流体を次段の抽出部の抽出流路３３へ供給するため、後段の抽出部へ向かうに従って原料流体からの特定成分の抽出を促進しつつ処理すべき流体の流量が増大していくのを抑制できる。

また、第１実施形態では、抽出分離装置１として、マイクロチャネルである抽出流路３３が複数配列された層が複数積層された積層体２４をそれぞれ有する第１〜第５抽出部４〜８を備えるものを用い、第１〜第５抽出部４〜８それぞれの各抽出流路３３の合流流体流路３７において原料流体と抽剤を互いに接触した状態で流通させながら原料流体から抽剤へ特定成分を抽出するため、多数の抽出流路３３の合流流体流路３７内で原料流体から抽剤への特定成分の抽出を行うことができ、しかも、各合流流体流路３７はマイクロチャネルであることから、各合流流体流路３７内での単位体積当りでの原料流体と抽剤との接触面積を増やすことができる。その結果、抽出分離の処理効率を高めることができる。

また、第１実施形態では、第１〜第５抽出部４〜８のそれぞれにおいて原料流体と抽剤を互いに接触した状態にしておく時間の長さを、原料流体に抽剤が接触してからその原料流体から抽剤への特定成分の抽出が平衡状態に達するまでにかかる時間よりも短く設定している。このため、単位時間あたりの抽出率が高く且つ効率の良い抽出処理を行える。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による抽出分離方法について説明する。この第２実施形態による抽出分離方法では、図５に示すような抽出分離装置１を用いて原料流体からの特定成分の抽出分離を行う。

この第２実施形態による抽出分離装置１は、上記第１実施形態の抽出分離装置１と同様の構成を有する前半抽出分離装置１ａに加えて、その前半抽出分離装置１ａの後段側に接続されて前半抽出分離装置１ａで行われる抽出分離と同様の抽出分離を前半抽出分離装置１ａから排出された抽出分離処理後の原料流体に再度行う後半抽出分離装置１ｂを備えている。

前半抽出分離装置１ａは、第１原料供給ポンプ２ａ、第１抽剤供給ポンプ２ｂ、第１抽出装置３、第１セトラー９、第１〜第５流入量調節弁１０〜１４、第１〜第４排出量調節弁１５〜１８、前半最終排出量調節弁１９、第１液面計２０を備える。前半抽出分離装置１ａを構成する各要素についての構成は、上記第１実施形態による抽出分離装置１において同じ符号が付された各要素の構成と同様である。

また、後半抽出分離装置１ｂの構成は、前半抽出分離装置１ａの構成と同様である。すなわち、後半抽出分離装置１ｂは、上記第１実施形態の抽出分離装置１と同様の構成を有する。具体的に、後半抽出分離装置１ｂは、第２原料供給ポンプ６２ａ、第２抽剤供給ポンプ６２ｂ、第６〜第１０抽出部６４〜６８を有する第２抽出装置６３、第２セトラー６９、第６〜第１０流入量調節弁７０〜７４、第６〜第９排出量調節弁７５〜７８、後半最終排出量調節弁７９、第２液面計８０を備える。

第２抽出装置６３の構成は、第１抽出装置３の構成と同様であり、第６〜第１０抽出部６４〜６８は、第１〜第１０抽出部４〜８と同様に構成されているとともに接続配管により同様に接続されている。また、前半抽出分離装置１ａの第１セトラー９は、下側排出配管３８を介して後半抽出分離装置１ｂの第６抽出部６４の原料供給ヘッダ６４ａに接続されている。

また、下側排出配管３８には、第２原料供給ポンプ６２ａが設けられており、第１セトラー９の内部空間で分離して下側排出配管３８に排出された原料流体は、第２原料供給ポンプ６２ａによって第６抽出部６４の原料供給ヘッダ６４ａへ送られるようになっている。第２抽剤供給ポンプ６２ｂの構成及び第６〜第１０抽出部６４〜６８への接続については第１抽剤供給ポンプ２ｂの構成及び第１〜第５抽出部４〜８への接続と同様であり、第２抽剤供給ポンプ６２ｂは、第６〜第１０抽出部６４〜６８へ第１抽剤供給ポンプ２ｂの場合と同様に抽剤をそれぞれ供給するようになっている。第６〜第１０抽出部６４〜６８の図略の各抽出流路では、第１〜第５抽出部４〜８の各抽出流路３３（図３参照）の場合と同様に、原料流体から抽剤への特定成分の抽出が行われるようになっている。

また、後半抽出分離装置１ｂにおいて、第６〜第１０流入量調節弁７０〜７４は、前半抽出分離装置１ａにおける第１〜第５流入量調節弁１０〜１４と同様の形態で設けられているとともに第１〜第５流入量調節弁１０〜１４に対応する機能を有するものである。また、後半抽出分離装置１ｂにおいて、第６〜第９排出量調節弁７５〜７８は、前半抽出分離装置１ａにおける第１〜第４排出量調節弁１５〜１８と同様の形態で設けられているとともに第１〜第４排出量調節弁１５〜１８に対応する機能を有するものである。また、後半抽出分離装置１ｂにおいて、後半最終排出量調節弁７９は、前半抽出分離装置１ａにおける前半最終排出量調節弁１９と同様の形態で設けられているとともに前半最終排出量調節弁１９に対応する機能を有するものである。また、後半抽出分離装置１ｂにおいて、第２液面計８０は、前半抽出分離装置１ａにおける第１液面計２０と同様の形態で設けられているとともに第１液面計２０に対応する機能を有するものである。

この第２実施形態による抽出分離方法では、前半抽出分離装置１ａの第１抽出装置３の第１〜第５抽出部４〜８において上記第１実施形態による抽出分離方法と同様のプロセスで原料流体から抽剤へ特定成分を抽出した後、前半抽出分離装置１ａの第１セトラー９において上記第１実施形態のセトラー９と同様に抽出処理後の流体を特定成分が抽出された後の原料流体と特定成分を抽出した抽剤とに分離する。

そして、前半抽出分離装置１ａの第１セトラー９の内部空間で分離した原料流体は、下側排出配管３８へ排出されるとともにその下側排出配管３８を通じて第２原料供給ポンプ６２ａにより後半抽出分離装置１ｂの第６抽出部６４の原料供給ヘッダ６４ａへ供給され、第６抽出部６４の図略の各抽出流路へ導入される。また、第２抽剤供給ポンプ６２ｂによって送出された抽剤が第６抽出部６４の図略の各抽出流路へ導入され、第６抽出部６４の図略の各抽出流路の合流流体流路において原料流体と抽剤が互いに接触した状態で流れながら原料流体から抽剤へ特定成分が抽出される。第６抽出部６４から次段の第７抽出部６５へは、第６抽出部６４での抽出処理後の原料流体に抽剤が混ざった状態の流体が供給され、第７抽出部６５では第６抽出部６４から供給された流体に対して特定成分の抽出処理が行われる。以降、第８〜第１０抽出部６６〜６８において同様の抽出処理が順次行われ、最後に第２セトラー６９において第１０抽出部６８から排出された抽出処理後の流体を特定成分が抽出された後の原料流体と特定成分を抽出した抽剤とに分離する。第６〜第１１０抽出部６６〜６８において行われる抽出処理の工程は、第１〜第５抽出部４〜８において行われる抽出処理の工程と同様であり、第２セトラー６９で行われる分離処理の工程は、第１セトラー９で行われる分離処理の工程と同様である。

以上のようにして、本発明の第２実施形態による抽出分離方法が行われる。

この第２実施形態では、後半抽出分離装置１ｂの第２抽出装置６３と第２セトラー６９により、前半抽出分離装置１ａの第１抽出装置３と第１セトラー９で抽出分離した後の原料流体からさらに特定成分を抽出分離することができるため、原料流体からの特定成分の抽出分離をより促進することができる。

この第２実施形態の抽出分離方法によって得られる上記以外の効果は、上記第１実施形態の抽出分離方法によって得られる効果と同様である。

（実施例）
次に、上記各実施形態の抽出分離方法によって原料流体からの特定成分の抽出分離を行った場合に得られる効果を調べるために行ったシミュレーションの結果について説明する。

まず、初期濃度で１００ｐｐｍの特定成分を含有する原料流体から特定成分を抽出する場合を想定する。そして、上記第１実施形態の抽出分離方法において、第１〜第５抽出部４〜８のそれぞれで原料流体と抽剤とが合流してから対応する排出ヘッダ２７，４３，４９，５５，６１から流体が排出されるまでの時間、すなわち第１〜第５抽出部４〜８のそれぞれにおいて原料流体と抽剤とが互いに接触している時間を１５秒ずつに設定する。この場合、図４に示す滞留時間と抽出率との相関関係から、各抽出部４〜８においてそれぞれ４０％の抽出率が得られることが判る。その結果、第１抽出部４の排出ヘッダ２７から排出される原料流体中の特定成分の濃度は６０ｐｐｍになり、第２抽出部５の排出ヘッダ４３から排出される原料流体中の特定成分の濃度は３６ｐｐｍになり、第３抽出部６の排出ヘッダ４９から排出される原料流体中の特定成分の濃度は２１．６ｐｐｍになり、第４抽出部７の排出ヘッダ５５から排出される原料流体中の特定成分の濃度は１２．９６ｐｐｍになり、第５抽出部８の排出ヘッダ６１から排出される原料流体中の特定成分の濃度は７．７７ｐｐｍになる。また、第１〜第５抽出部４〜８で原料流体と抽剤とが互いに接触した状態にある時間の合計は７５秒になる。

一方、各段の抽出部毎にセトラーを設けた抽出分離装置を用いて、各段の抽出部で抽出処理を行う毎にセトラーで分離処理を行う抽出分離方法を本発明の比較例として想定する。図６には、この比較例による抽出分離方法に用いる抽出分離装置の一部の構成が示されている。この図６では、１段目の抽出部１０４とそれに付設された１段目のセトラー１０６、及び、２段目の抽出部１０５とそれに付設された２段目のセトラー１０７が示されているが、２段目のセトラー１０７の後に２段目の抽出部１０５及び２段目のセトラー１０７と同様の構成を有する図略の３組の抽出部及びセトラーが順番に接続された抽出分離装置をこの比較例による抽出分離方法では用いるものとする。すなわち、この比較例で用いる抽出分離装置は、５段の抽出部と５段のセトラーを備えていて、その抽出部とセトラーとが交互に接続された構成を有する。この比較例における各抽出部の構成は、上記第１実施形態の抽出部４〜８の構成と同様であり、各セトラーの構成は、上記第１実施形態のセトラー９と同様である。

そして、この比較例による抽出分離方法において、各段の抽出部で原料流体と抽剤とが合流してからその段のセトラーから分離した原料流体が排出されるまでの時間、すなわち各段の抽出部とセトラーにおいて原料流体と抽剤とが互いに接触した状態にある時間を１５０秒ずつに設定する。この場合、図４に示す滞留時間と抽出率との相関関係から、各段での抽出分離処理によりそれぞれ６５％の抽出率が得られることが判る。従って、初期濃度で１００ｐｐｍの特定成分を含有する原料流体を１段目の抽出部に供給すると、１段目のセトラーでの分離後の原料流体中の特定成分の濃度は３５ｐｐｍになり、２段目のセトラーでの分離後の原料流体中の特定成分の濃度は１２．２５ｐｐｍになり、３段目のセトラーでの分離後の原料流体中の特定成分の濃度は約４．２８ｐｐｍになり、４段目のセトラーでの分離後の原料流体中の特定成分の濃度は約１．５０ｐｐｍになり、５段目のセトラーでの分離後の原料流体中の特定成分の濃度は約０．５２ｐｐｍになる。また、１〜５段目の抽出部及びセトラーで原料流体と抽剤とが互いに接触した状態にある時間の合計は７５０秒になる。

上記第１実施形態の抽出分離方法による処理後の最終の原料流体中の特定成分の濃度（７．７７ｐｐｍ）は、比較例の抽出分離方法による処理後の最終の原料流体中の特定成分の濃度（約０．５２ｐｐｍ）よりも高くなるが、１０ｐｐｍ以下という比較的低い濃度に低減することができるため、有用な抽出分離効果が得られることが判る。それ以上に、第１実施形態の抽出分離方法において原料流体と抽剤を互いに接触した状態にしておく時間（７５秒）は、比較例の抽出分離方法における対応する時間（７５０秒）の１／１０の時間になり、処理時間の著しい低減効果が得られることが判る。

また、第１実施形態の抽出分離方法よりも原料流体からの特定成分の抽出分離を促進したい場合には、上記第２実施形態の抽出分離方法を用いればよい。

上記第２実施形態の抽出分離方法において、初期濃度で１００ｐｐｍの特定成分を含有する原料流体を前半抽出分離装置１ａの第１抽出部４に供給したとすると、第１セトラー９で分離した原料流体中の特定成分の濃度は、上記第１実施形態の場合と同じ７．７７ｐｐｍとなる。そして、後半抽出分離装置１ｂの第６〜第１０抽出部６４〜６８のそれぞれにおいて原料流体と抽剤とが互いに接触している時間を第１〜第５抽出部４〜８の場合と同じ１５秒ずつに設定した場合、第６抽出部６４の排出ヘッダから排出される原料流体中の特定成分の濃度は約４．７ｐｐｍになり、第７抽出部６５の排出ヘッダから排出される原料流体中の特定成分の濃度は約２．８ｐｐｍになり、第８抽出部６６の排出ヘッダから排出される原料流体中の特定成分の濃度は約１．６８ｐｐｍになり、第９抽出部６７の排出ヘッダから排出される原料流体中の特定成分の濃度は約１．０１ｐｐｍになり、最後の第１０抽出部６８の排出ヘッダから排出された後、第２セトラー６９で分離した原料流体中の特定成分の濃度は約０．６０ｐｐｍになる。また、この第２実施形態の抽出分離方法において、第１〜第１０抽出部４〜８，６４〜６８で原料流体と抽剤とが互いに接触した状態にある時間の合計は１５０秒になる。

この第２実施形態の抽出分離方法による処理後の最終の原料流体中の特定成分の濃度は、上記比較例の抽出分離方法による処理後の最終の原料流体中の特定成分の濃度にほぼ等しくなるため、当該第２実施形態の抽出分離方法では上記比較例の抽出分離方法とほぼ同等の抽出分離効果が得られることが判る。そして、第２実施形態の抽出分離方法において原料流体と抽剤を互いに接触した状態にしておく時間（１５０秒）は、比較例の抽出分離方法における対応する時間（７５０秒）の１／５の時間であり、この第２実施形態の抽出分離方法でも、処理時間の低減効果を十分に得られることが判る。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む。

例えば、上記実施形態では、抽出装置、第１抽出装置及び第２抽出装置が５段の抽出部をそれぞれ備えているが、本発明は、必ずしもこのような構成に限定されない。具体的には、抽出装置は２段以上の抽出部を備えていればよい。なお、この場合には、セトラーは抽出装置が備える２段以上の抽出部のうちの最終段の抽出部の後に設けてその最終段の抽出部から排出される流体を原料流体と抽剤とに分離するようにすればよい。

また、セトラーは省略してもよく、セトラー以外の分離手段によって最終分離工程を行ってもよい。

また、各抽出部の構成は、必ずしも上述した構成に限定されるものではない。具体的には、各抽出部に設けられた各ヘッダの配置や構造、積層体内の抽出流路の形状、配置及び本数等について、上述した構成や図面に表された構成以外の構成を採用してもよい。

例えば、図７に示す変形例のように、排出部２７ａを、排出ヘッダ２７ｂとその排出ヘッダ２７ｂに接続された簡易分液槽２７ｃとによって構成してもよい。簡易分液槽２７ｃは、本発明の分液槽の一例である。なお、図７では、第１抽出部４について例示しているが、他の段の抽出部の排出部も同様に構成すればよい。この構成では、排出ヘッダ２７ｂが対応する抽出流路の出口に接続され、その抽出流路から排出ヘッダ２７ｂに排出された流体を簡易分液槽２７ｃの内部空間に導入してその内部空間で比重差により抽剤と混合流体とに分離する。

この構成によれば、簡易分液槽２７ｃの内部空間で比重差による分離を行うことができるため、排出ヘッダ２７ｂとして比重差による分離を行う機能を持たない一般的な排出ヘッダを用いることができる。そして、排出ヘッダ２７ｂは比重差による分離を行う機能を持たなくてもよいことから、その排出ヘッダ２７ｂとして容量が小さい最小サイズの排出ヘッダを用いることができる。このため、簡易分液槽２７ｃを設けたとしても、抽出装置３全体のサイズを比較的コンパクトに保つことができる。

また、図８に示す別の変形例のように、第１排出配管２８ａを第２抽出部５の抽剤供給ヘッダ４２に接続し、第２排出配管２８ｂを第３抽出部６の抽剤供給ヘッダ４８に接続し、第３排出配管２８ｃを第４抽出部７の抽剤供給ヘッダ５４に接続し、第４排出配管２８ｄを第５抽出部８の抽剤供給ヘッダ６０に接続してもよい。これにより、第１〜第４抽出部４〜７の排出ヘッダ２７，４３，４９，５５で分離された抽剤が次段の抽出部の抽出流路に供給され、その抽出流路での原料流体からの特定成分の抽出に当該抽剤を再利用できる。このため、抽剤の使用量を削減できる。

また、図９に示すさらに別の変形例のように、第２排出配管２８ｂを第１抽出部４の抽剤供給ヘッダ２６に接続し、第３排出配管２８ｃを第２抽出部５の抽剤供給ヘッダ４２に接続し、第４排出配管２８ｄを第３抽出部６の抽剤供給ヘッダ４８に接続し、セトラー９の上部に接続された上側排出配管３９を第４抽出部７の抽剤供給ヘッダ５４に接続してもよい。そして、上側排出配管３９にセトラー９から上側排出配管３９へ排出される抽剤を第４抽出部７の抽剤供給ヘッダ５４へ送るポンプ２ｃを設け、第４排出配管２８ｄに第４抽出部７の排出ヘッダ５５から排出された抽剤を第３抽出部６の抽剤供給ヘッダ４８へ送るポンプ２ｄを設け、第３排出配管２８ｃに第３抽出部６の排出ヘッダ４９から排出された抽剤を第２抽出部５の抽剤供給ヘッダ４２へ送るポンプ２ｅを設け、第２排出配管２８ｂに第２抽出部５の排出ヘッダ４３から排出された抽剤を第１抽出部４の抽剤供給ヘッダ２６へ送るポンプ２ｆを設ける。また、第５抽出部８の抽剤供給ヘッダ６０に抽剤供給配管２２が接続されており、その抽剤供給ヘッダ６へフレッシュな抽剤が供給されるようになっている。

この構成では、第２〜第４抽出部５〜７の排出ヘッダ４３，４９，５５で分離された抽剤が１つ前の段の抽出部の抽出流路に供給されるとともに、セトラー９で分離された抽剤が第４抽出部７の抽出流路に供給される。このため、第２〜第４抽出部５〜７の排出ヘッダ４３，４９，５５及びセトラー９で分離された抽剤を前段の抽出部の抽出流路での原料流体からの特定成分の抽出に再利用できる。その結果、抽剤の使用量を削減できる。

また、原料流体は、必ずしも、希土類金属等の特定成分を含有した水溶液に限定されるものではなく、抽剤は、必ずしも有機溶剤に限定されるものではない。

また、原料流体から抽出分離される特定成分は、その原料流体から除去したい除去成分（不純物や汚染物質等）であってもよい。すなわち、本発明の抽出分離方法は、原料流体中から有用な特定成分を採取するため、及び、原料流体中から不要な特定成分を除去するためのいずれの目的にも用いることができる。

また、原料流体は、抽剤よりも比重が小さい流体であってもよい。この場合には、上述した抽出分離装置の構成を上下逆にすることによって、前段の抽出部で抽出処理した後の原料流体を次段の抽出部へ供給することができる。

参考例として、各段の抽出部の排出部において、必ずしも比重差による分離（各段分離工程）を行わなくてもよい。例えば、各段の排出部に排出された流体を滞留させずにその流体から所定量の混合流体を抜き出して次段の抽出部へ供給してもよい。また、各段の排出部に排出された流体を原料流体と抽剤とが混ざった状態で次段の抽出部へ全量供給してもよい。

１ 抽出分離装置
３ 抽出装置
４ 第１抽出部
５ 第２抽出部
６ 第３抽出部
７ 第４抽出部
８ 第５抽出部
９ セトラー
３３ 抽出流路（マイクロチャネル）
２７、４３、４９、５５、６１ 排出ヘッダ（排出部）
２７ａ 排出部
２７ｂ 排出ヘッダ
２７ｃ 簡易分液槽（分液槽）
２４、４０、４６、５２、５８ 積層体

Claims (9)

1. 原料流体から特定成分を抽出して分離する方法であって、
   順次接続された複数段の抽出部を備えていて、各段の抽出部がその抽出部に導入された流体を流通させる抽出流路を有し、且つ、少なくとも最終段の抽出部以外の各抽出部が前記抽出流路の出口に接続された排出部を有する抽出装置を用いて、原料流体から前記特定成分を抽出して分離する抽出分離工程を備え、
   前記抽出分離工程は、
   各段の前記抽出部において原料流体とその原料流体に対して比重差を有する抽剤とを互いに接触させた状態で流通させながら原料流体から抽剤へ前記特定成分を抽出する抽出工程と、
   前記抽出部から排出される流体の少なくとも一部を次段の前記抽出部へ原料流体と抽剤が混ざった状態で導入する導入工程と、
   前記最終段の抽出部から排出された流体を前記特定成分が抽出された後の原料流体と前記特定成分を抽出した抽剤とに分離する最終分離工程とを有し、
   前記導入工程は、前記最終段の抽出部以外の前記各抽出部において前記抽出流路から前記排出部に排出された流体を比重差により第１流体と第２流体とに分離し且つその第１流体には原料流体と抽剤が含まれるように分離する各段分離工程と、その各段分離工程において前記排出部で分離された前記第１流体を次段の前記抽出部の前記抽出流路へ導入する分離流体導入工程とを含む、抽出分離方法。
2. 前記各段分離工程では、原料流体よりも抽剤の比率が低い原料流体と抽剤との混合流体を前記第１流体として分離する、請求項１に記載の抽出分離方法。
3. 前記排出部は、前記抽出流路の出口に接続された排出ヘッダであり、
   前記各段分離工程では、前記抽出流路から前記排出ヘッダの内部空間に排出された流体をその内部空間で比重差により前記第１流体と前記第２流体とに分離する、請求項１又は２に記載の抽出分離方法。
4. 前記排出部は、前記抽出流路の出口に接続された排出ヘッダと、その排出ヘッダに接続された分液槽とを有し、
   前記各段分離工程では、前記抽出流路から前記排出ヘッダへ排出された流体を前記分液槽の内部空間に導入してその分液槽の内部空間で比重差により前記第１流体と前記第２流体とに分離する、請求項１又は２に記載の抽出分離方法。
5. 前記各段分離工程では、前記各抽出部において前記排出部に排出された流体のうちの所定量の抽剤を前記第２流体として分離し、
   前記抽出分離工程は、前記各段分離工程において前記排出部で分離された前記第２流体を次段の前記抽出部の前記抽出流路へ供給する抽剤供給工程を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の抽出分離方法。
6. 前記各段分離工程では、前記各抽出部において前記排出部に排出された流体のうちの所定量の抽剤を前記第２流体として分離し、
   前記抽出分離工程は、前記各段分離工程において前記排出部で分離された前記第２流体を前段の前記抽出部の前記抽出流路へ供給する抽剤供給工程を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の抽出分離方法。
7. 前記抽出分離工程では、前記抽出装置として、前記抽出流路がマイクロチャネルであり、前記各段の抽出部が複数の前記マイクロチャネルの配列された層を複数積層した積層体をそれぞれ有する抽出装置を用い、
   前記抽出工程では、前記各段の抽出部が有する前記各マイクロチャネルにおいて原料流体から抽剤へ前記特定成分を抽出する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の抽出分離方法。
8. 前記抽出工程では、前記各段の抽出部において原料流体と抽剤を互いに接触した状態にしておく時間の長さを、原料流体に抽剤が接触してからその原料流体から抽剤への前記特定成分の抽出が平衡状態に達するまでにかかる時間よりも短く設定する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の抽出分離方法。
9. 前記抽出分離工程で用いる前記抽出装置には、前記最終段の抽出部と接続されたセトラーが付設され、
   前記最終分離工程では、前記最終段の抽出部から排出された流体を前記セトラーの内部空間に導入してその内部空間で滞留させることにより、当該流体を、前記特定成分が抽出された後の原料流体と前記特定成分を抽出した抽剤とに分離する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の抽出分離方法。

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