JPS6211509A - 液体混合物の成分を分離するための連続的処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、収着により、流体混合物の最適分離を行なう
ための連続的処理方法に関する。また。

この方法は、計量された成分を、可動式境界収着作用に
より混合して、正確な流体混合物を調製する方法にも関
している。

〔従来の技術〕

近年、循環分離処理法が相当に注目を集めている。

圧力スイング式吸着法、パラメータポンプ法、および循
環式ゾーン吸着法のような処理法は、収着媒体による流
体成分の物質移動に悪い影響を及ぼす熱力学的変数を周
期変化させることによって、連続若しくは半連続的な流
体供給流れを分離するようになっている。このサイクル
は、成分の収着と脱着を交互に行なわせ、それにより、
流体の成分が分離され、か、つ、媒体は、１サイクル終
了後、最初の状態へ戻される。

吸着ユニットを平行に結合することによって、供給と生
成物との流れを連続的とすることができる。しかし、各
ユニットは、必ずといってよいほど、不連続な流れ状態
にぶつかるため、収着媒体が、例えば、温度、ｐＨまた
は圧力のような熱力学的変数の変化により、性質を変え
させられたり、また、それにより、別の生成物により流
れが作られたりする。

収着媒体を通過する際、流れに不連続性°があると、い
ろいろな条件の下で、収着媒体に曝されてきた流体要素
に、混合化現象がもたらされるため、折角分離されたも
のが無効になってしまう。

不連続な流れを伴う分離技術は、どんな場合でも、生成
物の溜り混合現象を起こしてしまう。

循環処理における収着サイクルが続いている間、供給混
合物は、容器を通って流れるため、吸収剤が、吸着流体
の成分で充たされてしまい、収着性を低下させる。その
ため、サイクルの初期に容器に入っていた流体の吸着性
成分は、サイクルの終期に入ってくる流体に比べて、相
当に減少している。

その結果、収着ゾーンから出される流体の組成は、常に
変化している。サイクル動作において。

収着サイクルの前半部と後半部との間で最適化を図るの
に、適当なところで妥協せざるを得ないため、この種の
装置では、単一条件で、連続的かつ時間的変化のない処
理を行なわせるべく、有効に制御することが不可能であ
る。

生成物の流れが混じり合わない理想的な状態を設定しよ
うとすれば、多くの高額な分離溜めのほか、複雑な流れ
制御装置を設けなければならない。

〔発明の目的〕

本発明の第１の目的は、溜り混合現象における非能率性
を解消しうる混合物の連続流分離方法を提供することで
ある。

本発明の第２の目的は、収着ゾーンと脱着ゾーンとの間
におけるシール性を、収着媒体それ自体で達成しうるよ
うになっている混合物の連続流分離方法を提供すること
である。

〔発明の要約〕

本発明は、収着ゾーンおよび脱着ゾーンを形成させるこ
とを含む、流体混合物の成分を分離する連続的処理方法
に関するものである。２つのゾーンは、それらの間で連
続的に前後に動きうる吸着材料の境界部によって分離さ
れている。

流体混合物が、収着ゾーンの中へ流入すると、そこの状
態は、吸着材料による混合物の一つの成分の収着作用を
促進しうる状態になっている。最終的に、肌着ゾーンに
は、吸着成分を含んだ吸着材料が肌着ゾーンの中へ移行
してくる際、吸着成分を脱着できるような状態がつくら
れている。

本発明の好適実施例によれば、２つのゾーンの間には、
一連の回転ローラが配置され、これらの回転ローラの少
なくとも表面には吸着材料が設けられ、かつ、吸着材料
は、２つのゾーンの間に境界部を形成しろるよう、順次
当接している。

ローラの数は、必ず偶数であり、しかも、４つ以上であ
る。ローラは、それらが、回転可能な要素からなる境界
部を形成しうるちのであれば、必ずしも同じものである
とか、対称的である必要はない。

本発明による別の実施例によれば、脱着成分が、脱着ゾ
ーンに存在している第２の流体混合物の一部からなって
いる。この場合、脱着ゾーンは、反応ゾーンとして働き
、その反応速度は、脱着ゾーンへ入ってくる脱着成分の
量によって制御される。

〔実施例〕

既に述べた如く、本発明は、流体混合物の成分を連続的
に分離する方法を提供するものである。

本発明によれば、分離チャンバは、各チャンバに曝され
る吸着面を連続的に変えうるようになっている回転式吸
着バリヤーと連結される。

回転速度は、分ｍをよくするため、流体の処理流景や、
収着／脱着の状態に応じて変えられる。

上で述べたように、流体混合物が収着ゾーンへ流入する
と、そこは、吸着材料により、混合物の一成分の収着が
促進されるような状態になる。この状態は、吸着成分を
含んでいる吸着材料が、脱着ゾーンの中へ移行してくる
際、脱着成分の脱着作用を促進しうるよう、脱着ゾーン
の内部につくられる。

最初の流体混合物の成分の収着および脱着をよくするた
め、温度や圧力のような熱力学的変数が使われる。また
、収着／脱着処理をよくするため、ｐＨ１他の化学物質
の濃度、あるいは電圧のような他の変数が使われる。

本発明による方法によって実施しうる流体分離の例とし
て、水性酢酸、水性グルコースおよびフルクトース、酵
素混合物水溶液、ジペプチド水溶液、並びに、一つの成
分若しくは成分群が、選択的に吸収される場合における
全てのガス混合物が挙げられる。発電所の排気ガスのよ
うな無極性ガスから、水素および水を、簡単に除去する
ことができる。

本発明による方法を用い、流体成分を一緒に混合させる
こともできる。

この混合法は、計量された成分を、吸着材料により、脱
着若しくは生成物用チャンバへ運び込む場合、正確な流
体混合物をつくるのに有用である。

生成物用チャンバは、吸着材担持反応体の送給が速度制
御されている場合、事実上、反応チャンバとして働く。

この例として、炭化水素の部分酸化を挙げることができ
る。その際、酸素は、空気チャンバから反応チャンバへ
、吸着材料によって運ばれる。

この場合１両方のチャンバは、吸着された酸素が、他の
流体分離の際における部分的圧力低下より、むしろ、反
応によって脱着が行なわれるので、高圧状態になってい
る。２つのチャンバの圧力は、ガス漏れ、即ち可動要素
によるポンピングを最小にするため、はぼ同じにしなけ
ればならない。

本発明のために使用しうる吸収材料には、大雑把に云っ
て４つのタイプがある。

（１）材料中にガスを吸収しうる固体。例えば、ＦｅＴ
１．　ＬａＮｉ５、そのほかいねゆる金属水素化物は、
水素を吸収する。酸性白土、ボーキサイト、アルミナ、
ガス吸着炭素、シリカゲル、およびゼオライト（アルミ
ノケイ酸塩）のように、大きい比表面積を有する固体は
、使用できる。

これら後者の例として挙げたものには、吸着性を再生さ
せるため、温度を可成り高く上げてやる必要のあるもの
がある。この場合、脱着チャンバが熱に耐えうるよう、
ある程度、装置を変える必要がある。

（２）カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）／水とか
、鹸化された澱粉−ｇ−ポリアクリロニトリル（ＨＳ　
ＰＡＮ）／水のように、吸着性液体を含む多孔性不溶固
体が使用可能である。

いずれの場合にも、水は、固体と強力に結合されている
が、純水と同じような吸着性をとどめている。他の極性
溶媒若しくは水溶液を、これらの固体（ＣＭＣ若しくは
Ｈ３ＰＡＮ）とともに使用できるが、多分に、構成固体
を変えることが、特定ガスの収着性を最高に使用しうる
好適な方法である。

一般に、固体の極性は、収着化合物の液体含量を最大に
するため、決められた吸着液体の極性と合致しなければ
ならない。従って、各種の炭化水素膨張性ポリオレフィ
ンは、アルカンとか、他の無極性液体に対して適切な機
械的支持を提供する。

（３）可溶性モノマーのポリマーのように、溶媒および
可溶性固体から形成されるゲルも、使用できる。（２）
の場合と異なるのは、この場合の固体は、何等構造的な
形体をとらず、そのため。

ゲルを、存在している固体に対する被覆体のようにして
用いるとか、適当な形状にさせることができることであ
る。例として、蛋白質／水、酢酸セルロース／水、ＡＢ
Ｓポリマー／ケトン、およびポリスチレン／芳香族溶媒
が挙げられる。

（４）特に、流体のうち一つが、吸着成分であるような
場合、収着チャンバの条件の下で固体化する流体の組合
せからなる固体は、使用できる。

これは、収着相がチャンバをシールさせるようにする工
程をつくるという点で、最も複雑なケースである。しか
し、吸収剤の弾性が、可動要素の間に緊密性を確保しな
いで済ませる場合は、これだけである。

例として、水和物形成、または、非重合性成分により、
混合物から取り除かれている流体モノマーの可逆重合を
挙げることができる。もし、結合成分の一つが、可動要
素、例えば、水和物の場合の水に成る程度恒常的に固定
されるとすれば、それは、前述の（２）や（３）の場合
のように、固体材料の中か、それによって支持させるこ
とができる。

本発明の重要な点は、吸着材料が、収着ゾーンと脱着ゾ
ーンとを分離しうるシール部を提供することである。

そのため、吸着材料は、満足なシール部を提供しうるよ
う、変形可能なものが使われる。

本発明の一実施例によれば、２つのゾーン同士の間の分
離部は、一連の回転ローラによって設けられる。これら
のローラは、少なくともそれらの面に吸着材料を備え、
かつ、吸着材料が２つのゾーンの間に境界部を形成しう
るよう、順次連続状に当接するようになっている。

ローラの形状は、それらにより、少なくとも２ブの分離
ゾーンが形成されるものなら、円形状でも、直線状でも
５またはそれ以外のものでもよい。

吸着材料が変形しえないものであれば、吸着材料を支え
ているローラは、変形可能であることが重要である。

ローラの代わりに、ギヤ様のものを、同じ配置にして用
いることができる。

本発明の実施例である第１図および第４図示のハウジン
グ（１０）は、その内部に配置された４つの不撓性回転
ローラ（１２）を備えている。

ローラ（１２）は、多角柱体を形成するよう、順次連続
的に当接している。従って、ローラ（１２）とハウジン
グ（１０）により、ローラ（１２）の中心部には収着ゾ
ーン（Ｂ）が、また、ローラ（１２）とハウジング（１
０）の側壁との間には、４つの脱着ゾーン（Ａ）が、そ
れぞれ形成される。矢印は、ローラの回転方向を示す。

ローラには、収着ゾーンと脱着ゾーンとの間にシール部
を形成しうる吸着材料で被覆されている。

ゾーン同士の間のシール部を保護するため、対状のロー
ラ（１２）によるニップのところと、ローラ（１２）と
ハウジング（１０）の側壁とによる各ニップのところと
に、変形しうるシール用ローラ（２４）が設けられてい
る。

流体は、収着ゾーンの入口（１６）を通して装置へ送給
され、そこで、吸着材料と接触する。

供給流体の少なくとも一つの成分は、収着ゾーン（Ｂ）
における吸着材料によって吸着され、次に、吸着材料を
含んでいるローラ（１２）が、脱着ゾーン（Ａ）の方向
へ回転してから、脱着ゾーン（Ａ）で脱着される。

分離成分は、脱着マニホールド（２０）へ接続されてい
る脱着ゾーンの孔（２６）を経て、脱着ゾーン（Ａ）を
出て行き、それから、脱着ゾーンの出口（２２）から流
出する。成分が吸着されてしまっている流体は、収着ゾ
ーンの出口（１８）から流出する。

第２図示の本発明による別の実施例によれば、６つの可
撓性回転ローラ（１２）が、ハウジング（１０）の内部
に配置されている。

このローラ（１２）は、柔軟な吸着材料からなるか。

あるいはそのような材料で被覆されている。この吸着材
料は、収着ゾーン（Ｂ）と脱着ゾーン（Ａ）との間のシ
ール部を提供する。

供給ガスは、収着ゾーンの入口（１６）に入り、脱着さ
れた成分は、脱着ゾーンの出口（２２）を通って装置か
ら出て行く。

第３図は、更に別の本発明による実施例を示す。

ローラ（１２）は１円形でなく、ギヤ様形状である。

そのため、回転の際、ローラ間に定接触状態が生じる。

ローラは、柔軟性があるものでも、また無いものでもよ
く、かつ、吸着材料で作るか、吸着材料で被覆されてい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、吸着材料で被覆された４つの硬質ローラを備
え、かつそれらによって、１つの収着ゾーンと４つの脱
着ゾーンが画定されるようになっている脱着装置の断面
図である５ 第２図は、吸着材料からなるか、またはこのような材料
で被覆された６つの軟ローラからなる装置の断面図であ
る。 第３図は、本発明による別の実施例を示すもので、吸着
材で被覆さ九たローラの断面は５円形でなく、歯車様で
ある。 第４図は、第１図示の装置の側面図であり、ローラの配
列を示すため、外側シェルの一部を破断しである。 （１０）ハウジング　　　　　（１２）ローラ（１６）
入口　　　　　　　　（１８）出口（２０）脱着マニホ
ールド　　（２２）出口（２４）シール用ローラ　　　
（２６）孔（Ａ）脱着ゾーン　　　　　　（Ｂ）収着ゾ
ーンＦＩＧ、３ ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、４

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）（ａ）収着ゾーンおよび脱着ゾーンを形成し、こ
   れらのゾーンを、それらの間で前後へ連続的に動きうる
   吸着材料の境界部によって分離させること、 （ｂ）流体混合物を収着ゾーンの中へ流入させて、そこ
   の状態を、吸着材料による前記混合物の一つの成分の収
   着作用を促進しうる状態にさせること、 （ｃ）脱着ゾーンにおける状態を、吸着成分を含んだ吸
   着材料が前記脱着ゾーンの中へ移行する際、吸着成分が
   脱着させるような状態にさせること からなることを特徴とする流体混合物の成分を分離する
   ための連続的処理方法。
2. （２）２つのゾーンの間に、少なくとも表面に吸着材料
   を備える一連の回転ローラが配置され、かつ各ローラの
   吸着材料は、順次当接していることを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項に記載の流体混合物の成分を分離す
   るための連続的処理方法。
3. （３）脱着成分が、脱着ゾーンに存在している第２の流
   体混合物の一部を形成していることを特徴とする特許請
   求の範囲第（１）項に記載の流体混合物の成分を分離す
   るための連続的処理方法。
4. （４）脱着ゾーンが、反応ゾーンであり、かつ、反応速
   度を、前記脱着ゾーンへ入る脱着成分の量によって制御
   することを特徴とする特許請求の範囲第（３）項に記載
   の流体混合物の成分を分離するための連続的処理方法。