TWI566833B

TWI566833B - Method and apparatus for separation and recovery of supercritical fluid

Info

Publication number: TWI566833B
Application number: TW104115648A
Authority: TW
Inventors: Takashi Saito; Kiyotaka Ueno
Original assignee: Ykk Corp; Hisaka Works Ltd
Priority date: 2014-05-15
Filing date: 2015-05-15
Publication date: 2017-01-21
Also published as: WO2015173934A1; TW201603883A; CN106457103A

Description

超臨界流體之分離回收方法及裝置

本發明係關於一種超臨界流體之分離回收方法及裝置。尤其，本發明係關於一種超臨界染色裝置中所使用之超臨界流體之分離回收方法及裝置。

先前，於進行纖維製品之染色之情形時，使用大量之水作為染色介質，但被指出水資源之節約或廢液處理之問題等，而謀求開發一種對環境之負荷更低之染色技術。因此，近年來，提出有一種將以超臨界二氧化碳為代表之超臨界流體用作染色介質之方法，作為與先前相比廢液之排出量極少之染色方法。而且，染色處理後之超臨界流體於分離染料等雜質後，經過特定之處理後被再利用。

於日本專利第3954103號公報(專利文獻1)中，揭示有一種使用超臨界流體對纖維製品進行染色之染色裝置及染色方法。如圖5所示，該專利文獻1所記載之染色裝置70具有：高壓釜71，其收容纖維製品；儲存罐(儲液)72，其儲存成為染色介質之流體；泵73，其將流體自儲存罐72供給至高壓釜71並且將該流體升壓；熱交換器74，其配置於泵73與高壓釜71之間，對流體進行加熱而使其成為超臨界狀態；溶解槽(飽和器)75，其使染料溶解於超臨界狀態之流體(超臨界流體)；釋壓閥76，其調整高壓釜71內之壓力；分離槽77，其配置於釋壓閥76之下游側，將染料自流體分離；及冷凝器78，其將染料分離後之流體冷凝。

通過高壓釜71後之超臨界流體係藉由控制配置於高壓釜71之下游側之閥92、93之開閉而被搬送至釋壓閥76側及/或泵73側。於此情形時，被搬送至釋壓閥76側之超臨界流體藉由自釋壓閥76排出而被減壓並氣化，其後，於分離槽77中，染料藉由沈澱而自已氣化之流體分離並被收集。進而，於分離槽77中分離出染料後之流體於藉由冷凝器78而液化後返回至儲存罐72。

於日本專利特開2004-249175號公報(專利文獻2)中記載有一種回收重複使用二氧化碳之含浸處理方法，該方法係於含浸處理槽內在超臨界二氧化碳中使含浸物質含浸於基材後，將含浸處理後之流體自含浸處理槽經由減壓閥而導入至氣體分離裝置，藉由氣體分離裝置去除液體或固體成分，將所獲得之二氧化碳氣體壓縮而製成液化二氧化碳或超臨界二氧化碳後保存於儲存罐，並視需要將自儲存罐導出之液化二氧化碳或超臨界二氧化碳加熱或壓縮後供給至含浸處理槽內，而以超臨界二氧化碳充滿含浸處理槽內。

於專利文獻2中，指出藉由在氣體分離裝置內設置過濾器而於利用氣體分離裝置去除液體或固體成分時提高分離效率。作為過濾器之素材，記載有不織布或織布。亦有如下記載，即，為了提高氣體分離效率，較佳為將具有褶皺之過濾器配置為圓筒狀，使二氧化碳氣體自其外側朝向內側通過。

於日本專利第4669231號公報(專利文獻3)中，為了提供能夠從自使用超臨界或液體之二氧化碳之洗淨裝置或乾燥裝置排出的二氧化碳連續地分離無用物，且使所回收之排出流體之二氧化碳中之殘留成分降低至特定之數值的二氧化碳之再生回收裝置，而提出有如下一種氣液分離機構，該氣液分離機構包含：溫度調整構件及壓力調整構件，其等以保持特定之氣液率之方式，控制排出流體之溫度及壓力調整；以及氣液分離壓力容器，其將藉由該溫度調整構件及壓力調整構件進行壓力調整後之排出流體分離為氣體及液體。

藉由氣液分離機構而獲得之氣體狀之二氧化碳被導入至分霧機構，而將霧分離。進而，藉由無用物去除機構去除已被分離出霧之二氧化碳中之無用物。於分霧機構及無用物去除機構中均設置有過濾器，藉由分霧機構捕捉液體，藉由無用物去除機構將無用物固定於吸附劑。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利第3954103號公報

[專利文獻2]日本專利特開2004-249175號公報

[專利文獻3]日本專利第4669231號公報

如此，於先前技術文獻中，可見與超臨界流體之分離回收方法相關之記載。然而，於專利文獻1中雖記載有染料藉由沈澱自氣化後之流體分離並被收集，但其具體之機構並不明確。於專利文獻2中雖記載有於氣體分離裝置內設置過濾器，但若為該文獻所記載之機構則必須頻繁地進行過濾器之更換，故而實用性並不充分。又，於專利文獻2中僅對藉由過濾器之氣體分離機構進行了揭示，若為僅具有過濾器之機構，則難以進行無用物之分離、尤其是霧成分之分離。於專利文獻3中，排出流體以特定之氣液率進入至氣液分離壓力容器內，故而液體狀態之排出流體及氣體狀態之排出流體混合存在於氣液分離壓力容器內。因此，難以去除溶解於液體中之雜質，或者要求用以將液體狀態之排出流體保持於氣液分離壓力容器內之較高之耐壓性。

本發明係鑒於上述情況而完成者，其課題在於提供一種能夠一面維持較高之分離回收效率一面降低維護頻率之超臨界流體之分離回收方法或分離回收裝置。

本發明於一態樣中係一種超臨界流體之分離回收方法，其包含如下步驟：步驟1，其係準備含有雜質之超臨界流體；步驟2，其係使上述流體變為氣體狀態；步驟3，其係使用具有第一網眼之非吸附型過濾器，自處於氣體狀態之上述流體分離處於液體狀態或固體狀態或者其等之混合狀態之雜質；及步驟4，其係使用吸附型過濾器，自經過步驟3之後之處於氣體狀態之上述流體進一步分離處於液體狀態或固體狀態或者其等之混合狀態之雜質。

於本發明之超臨界流體之分離回收方法之一實施形態中，於步驟3中，上述流體於過濾器內朝向上方移動，至上述流體自過濾器上部排出為止之期間雜質被過濾器捕捉，被過濾器捕捉之雜質因重力而於過濾器內向下方移動，從而自過濾器下部排出。

於本發明之超臨界流體之分離回收方法之另一實施形態中，在步驟3與步驟4之間進而包含步驟3'，該步驟3'係使用具有小於第一網眼之第二網眼之非吸附型過濾器，自經過步驟3後之處於氣體狀態之上述流體進一步分離處於液體狀態或固體狀態或者其等之混合狀態之雜質。

於本發明之超臨界流體之分離回收方法之另一實施形態中，於步驟3'中，上述流體於過濾器內朝向水平方向或較其靠上方移動，於上述流體自過濾器之側部或頂部排出之前雜質被過濾器捕捉，被過濾器捕捉之雜質因重力而於過濾器內向下方移動，從而自過濾器底部排出。

於本發明之超臨界流體之分離回收方法之又一實施形態中，非吸附型過濾器係金屬製，吸附型過濾器係化學纖維製、天然纖維製或合成樹脂多孔膜製。

於本發明之超臨界流體之分離回收方法之又一實施形態中，於步驟3中去除90~98%之雜質。

於本發明之超臨界流體之分離回收方法之又一實施形態中，步驟2至步驟4係於大氣壓~7.38MPa之壓力下且上述流體維持氣體狀態之狀態下實施。

於本發明之超臨界流體之分離回收方法之又一實施形態中，步驟2係藉由對上述流體減壓產生氣化冷熱使流體溫度下降而進行。

於本發明之超臨界流體之分離回收方法之又一實施形態中，超臨界流體係超臨界二氧化碳。

於本發明之超臨界流體之分離回收方法之又一實施形態中，含有雜質之超臨界流體係自超臨界染色裝置排出，且於雜質中含有染料。

本發明於另一態樣中係一種超臨界流體之分離回收裝置，其包括：減壓閥，其用以使含有雜質之超臨界流體變為氣體狀態；第一分離槽，其設置於上述減壓閥之後段，且具有非吸附型過濾器，該非吸附型過濾器具有用以自處於氣體狀態之上述流體分離處於液體狀態或固體狀態或者其等之混合狀態之雜質的第一網眼；及第二分離槽，其設置於非吸附型過濾器之後段，且具有吸附型過濾器，該吸附型過濾器用以自處於氣體狀態之上述流體進一步分離處於液體狀態或固體狀態或者其等之混合狀態之雜質。

於本發明之超臨界流體之分離回收裝置之一實施形態中，非吸附型過濾器具有將液體自底部排出並且將氣體自側部或頂部排出之構造。

於本發明之超臨界流體之分離回收裝置之另一實施形態中，第一分離槽(201)於上述過濾器之下部具有用以暫時儲存自非吸附型過濾器(205)排出之液體的容積。

於本發明之超臨界流體之分離回收裝置之又一實施形態中，進而包括第三分離槽(202)，該第三分離槽(202)設置於第一分離槽(201)與第二分離槽(203)之間，且具有非吸附型過濾器(209)，該非吸附型過濾器(209)具有用以從自第一分離槽(201)排出之處於氣體狀態之上述流體進一步分離處於液體狀態之雜質的小於第一網眼之第二網眼。

於本發明之超臨界流體之分離回收裝置之又一實施形態中，非吸附型過濾器(205、209、222)係金屬製，吸附型過濾器(216)係化學纖維製、天然纖維製或合成樹脂多孔膜製。

於本發明之超臨界流體之分離回收裝置之又一實施形態中，超臨界流體係超臨界二氧化碳。

於本發明之超臨界流體之分離回收裝置之又一實施形態中，含有雜質之超臨界流體係自超臨界染色裝置排出，且於雜質中含有染料。

70‧‧‧染色裝置

71‧‧‧高壓釜

72‧‧‧儲存罐

73‧‧‧泵

74‧‧‧熱交換器

75‧‧‧溶解槽(飽和器)

76‧‧‧釋壓閥

77‧‧‧分離槽

78‧‧‧冷凝器

92‧‧‧閥

93‧‧‧閥

100‧‧‧超臨界流體之分離回收裝置

101‧‧‧冷卻器

102‧‧‧供給泵

103‧‧‧預熱器

104‧‧‧供給開關閥

105‧‧‧高壓釜

107‧‧‧循環泵

111‧‧‧壓力感測器

114‧‧‧加熱器

115‧‧‧減壓閥

116‧‧‧分離槽

117‧‧‧壓縮機

118‧‧‧後冷卻器

119‧‧‧二氧化碳儲存罐

201‧‧‧第一分離槽

202‧‧‧第三分離槽

203‧‧‧第二分離槽

204‧‧‧第一分離槽之入口

205‧‧‧非吸附型過濾器

206‧‧‧雜質

207‧‧‧液體出口

208‧‧‧第一分離槽之出口

209‧‧‧非吸附型過濾器

210‧‧‧雜質

211‧‧‧第三分離槽之入口

212‧‧‧液體出口

213‧‧‧第三分離槽之出口

214‧‧‧第二分離槽之入口

215‧‧‧雜質

216‧‧‧吸附型過濾器

217‧‧‧第二分離槽之出口

220‧‧‧分離槽

221‧‧‧分離槽之入口

222‧‧‧非吸附型過濾器

223‧‧‧雜質

224‧‧‧液體出口

225‧‧‧分離槽之出口

300‧‧‧超臨界流體之分離回收裝置

A‧‧‧箭頭

圖1係表示具備本發明之超臨界流體之分離回收裝置的超臨界染色系統之第一實施形態之概略圖。

圖2係表示本發明之三段式分離槽之一實施形態之概略圖。

圖3係表示具備可應用於本發明之非吸附型過濾器之分離槽之一例的概略圖。

圖4係表示具備本發明之超臨界流體之分離回收裝置的超臨界染色系統之第二實施形態之概略圖。

圖5係日本專利第3954103號公報(專利文獻1)所記載之超臨界染色系統之概略圖。

圖6係二氧化碳之狀態圖。

<1.超臨界流體之分離回收方法>

於本發明之超臨界流體之分離回收方法之一實施形態中，包含如下步驟：步驟1，其係準備含有雜質之超臨界流體；步驟2，其係使上述流體變為氣體狀態；步驟3，其係使用具有第一網眼之非吸附型過濾器，自處於氣體狀態之上述流體分離處於液體狀態或固體狀態或者其等之混合狀態之雜質；及步驟4，其係使用吸附型過濾器，自經過步驟3之後之處於氣體狀態之上述流體進一步分離處於液體狀態或固體狀態或者其等之混合狀態之雜質。

(步驟1)

於步驟1中，準備含有雜質之超臨界流體。作為形成超臨界流體之物質，適合為於常溫常壓(例如：20℃、1氣壓)下為氣體之物質，例如可列舉烷烴(尤其是乙烷、丙烷、戊烷)、氨、二氧化碳、一氧化碳、一氧化二氮等，但就臨界溫度之高低或操作之安全性等而言，較佳為使用二氧化碳。該等物質通常作為進行超臨界處理時之介質發揮功能。含有雜質之超臨界流體係藉由各種超臨界處理而產生。例如可列舉超臨界染色、超臨界洗淨、超臨界乾燥、超臨界萃取、使用超臨界之高分子成形加工等。因此，伴隨著超臨界流體之雜質亦根據超臨界處理之內容而各種各樣，例如於超臨界染色之情形時，包含染料、因超臨界染色而自被處理物混合於超臨界流體之纖維屑或附著污物、水、或者油分等作為雜質，作為於本發明中說明之雜質中之液體狀態之主要成分，可列舉水或油分。

再者，以下，亦存在例如將上述「處於液體狀態或固體狀態或者其等之混合狀態之雜質」僅記作「雜質」之情況。

(步驟2)

於步驟2中，使超臨界流體變為氣體狀態。此時，若設為如雜質之至少一部分成為液體狀態般之溫度及壓力之條件，則由於液體狀態之雜質不溶解於氣體，故而於步驟3中可將雜質容易地自流體氣液分離。作為使超臨界流體變為氣體狀態之方法，並無特別限制，但減壓之方法較為簡便而較佳。無需特別之冷卻裝置，只要使用減壓閥便足夠。由於在超臨界流體變為氣體狀態時產生氣化冷熱，故而流體之溫度亦自然地下降。伴隨著流體之溫度下降，氣體狀之雜質之飽和量亦下降，從而液體狀之雜質增加，故而亦可獲得分離效率上升之優點。若考慮與雜質之分離效率，則較佳為於如超臨界流體全部成為氣體狀態般之溫度及壓力之條件下設定。其原因在於：若超臨界流體變為液體狀態，則於步驟3中形成超臨界流體之物質之回收效率將下降。

於步驟1與步驟2之間，為了防止意外地產生超臨界流體之溫度下降而導致超臨界流體於輸送過程中在配管內冷凍或引起配管之堵塞，較佳為視需要進行加熱以維持超臨界狀態。作為加熱方法，並無特別限制，只要適當選擇電阻加熱裝置、感應加熱裝置、介電加熱裝置、微波加熱裝置、燃燒加熱裝置等即可。

(步驟3)

於步驟3中，使用具有第一網眼之非吸附型過濾器，自處於氣體狀態之上述流體分離處於液體狀態之雜質。此處，所謂非吸附型過濾器係指不將已捕捉之液體狀之雜質吸附於表面之材質的過濾器，若詳細地進行定義，則設為如下過濾器：雜質因與過濾器素材表面碰撞而暫時被捕獲，但因其素材與光滑之形狀而無法長時間停留。作為不將雜質吸附於表面之材質之過濾器，可列舉不鏽鋼、鐵、銅、銀、鋅、鎳、鉻、鋁、赫史特合金、鎳鉻合金等金屬製之過濾器、或者玻璃或陶瓷等無機物製過濾器，較佳為不生銹之強韌且亦具有耐熱性並且價格亦合適之不鏽鋼。作為步驟3中之過濾器之形狀，可列舉除濕器型、網眼型、褶皺型、袋型、蠟燭型、積層型等，自大量地捕獲較大之雜質之效率較高之情況而言，較佳為除濕器型。若使用非吸附型過濾器，則液體狀之雜質因重力而自然地自過濾器脫落，故而無需更換過濾器，幾乎無需維護。即便於產生污漬之情形時，亦可藉由洗淨而維持性能。

即便僅使用非吸附型過濾器，亦可藉此分離液體狀之雜質之大部分。例如，能以可去除90~98%、典型而言為92~96%之雜質之方式，設定過濾器之網眼。亦可根據處理量串列或並列地配置過濾器。若將步驟3中之雜質之分離效率設定得過低，則對後段之吸附型過濾器之負擔變重，從而其更換頻率變高。另一方面，若將步驟3中之雜質之分離效率設定得過高，則裝置大型化，並且分離速度變慢，變得易產生堵塞從而更換頻率變高。又，過濾器自身之價格亦變高。進而，分離效率亦存在極限。因此，較理想為以上述範圍之分離效率為標準而設定步驟3中之非吸附型過濾器之網眼。

步驟3中之過濾器之網眼若過小則透過效率較差且分離速度變慢，另一方面，若過大則無用物幾乎不會被捕獲而穿過過濾器，故而於步驟3中，適當之網眼之大小平均為0.5μm~270μm，更佳為平均為1μm~20μm。網眼之大小係定義為於藉由SEM(scanning electron microscope，掃描式電子顯微鏡)觀察過濾器之篩網時可通過各篩網之最小圓之直徑，將任意之100個以上之篩網之平均值設為網眼之大小之平均值。

於提高雜質之分離效率方面，較理想為使用具有將液體自底部排出並且將氣體自側部或頂部排出之構造的過濾器。若使用具有此種構造之過濾器，則上述流體於過濾器內朝向水平方向或較其靠上方移動，至上述流體自過濾器之側部或頂部排出為止之期間雜質被過濾器捕捉，被過濾器捕捉之雜質因重力而於過濾器內向下方移動，從而自過濾器底部排出。由於雜質之移動方向與流體之移動方向不同，故而促進兩者之分離。

(步驟4)

於步驟4中，使用吸附型過濾器，自經過步驟3之後之處於氣體狀態之上述流體進一步分離雜質。於本發明中，所謂吸附型過濾器係指將已捕捉之液體狀之雜質吸附於表面之材質的過濾器，若更詳細地進行定義，則設為如下過濾器，該過濾器藉由其素材及多孔質或微細之複雜形狀而具有較強之凡得瓦耳力從而將雜質纏繞捕獲並吸附且不易放開。作為將雜質吸附於表面之材質之過濾器，可列舉化學纖維製、天然纖維製及合成樹脂多孔膜製，作為化學纖維之過濾器，可列舉包含例如樹脂製尤其是PET(polyethylene terephthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)、PP(聚丙烯)、尼龍(Nylon)、胺基甲酸酯、丙烯酸、乙酸酯、嫘縈等合成樹脂製之化學纖維的過濾器，作為天然纖維之過濾器，可列舉包含例如棉、麻、絲、羊毛、紙等植物纖維或動物纖維之過濾器，作為合成樹脂多孔膜，可列舉PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PU(聚胺基甲酸酯)、EVA(聚乙烯乙酸乙烯酯)、PTFE(聚四氟乙烯)等合成樹脂之多孔膜。就加工性、耐久性、經濟性等理由而言，較佳為使用PP之不織布或織布。作為步驟4中之過濾器之形狀，可列舉除霧器型、網眼型、褶皺型、袋型、蠟燭型、積層型等，就捕獲大量且形狀亦較大之雜質之效率較高之形狀而言，較佳為除霧器型。吸附型過濾器顯示非常優異之分離效率，但由於將包含已捕捉之雜質之液體吸附於過濾器內，故而當超過過濾器之吸附容量時必須更換過濾器。因此，就一面維持於步驟4中使用之吸附型過濾器之性能一面降低更換頻率而言，對提高本發明之超臨界流體之分離回收方法之實用性方面係較佳。亦可根據處理量串聯或並聯地配置過濾器。

如上所述，於本發明中，大部分雜質係藉由步驟3中之非吸附型過濾器而自流體分離。於步驟4中，只要將剩餘部分之微量雜質分離即可，故而對吸附型過濾器之負荷可變得非常小，從而更換頻率大幅度變少。雖於步驟4中分離者只不過為雜質整體之數%，但為了將高純度之流體回收並重複使用，步驟4為重要之步驟。經過步驟4之後，流體中之雜質較佳為被去除了99%以上，更佳為被去除了99.5%以上，進而更佳為被去除了99.9%以上。

(步驟3')

為了減輕對步驟4中之吸附型過濾器之負荷，亦可於步驟3與步驟4之間進而進行步驟3'，該步驟3'係使用具有小於第一網眼之網眼之非吸附型過濾器，自經過步驟3後之處於氣體狀態之上述流體進一步分離雜質。由於使用非吸附型過濾器，故而維護性較高。藉由進行步驟3'，可將雜質之分離效率上升2~6%，典型而言上升3~5%。因此，移行至其後之步驟4之雜質可成為雜質整體之2%以下，較佳為可成為1%以下。

藉由使步驟3'中使用之非吸附型過濾器之網眼小於步驟3中使用之非吸附型過濾器，可將如於步驟3中無法分離之微細之液滴等去除。步驟3'中之過濾器之網眼若過小則透過效率較差且分離速度變慢，另一方面，若過大則大量無用物會穿過過濾器，故而步驟3'中適合之網眼之大小平均為0.1μm~10μm，更佳為平均為0.1μm~1μm。網眼之大小之定義如上所述。

於步驟3'中使用之非吸附型過濾器之材質或形狀可與步驟3中相同，但就強度及耐久性、經濟性最佳之理由而言，材質較佳為不鏽鋼，形狀就過濾器體積與過濾面積之關係而言較佳為每單位體積之過濾面積較大之褶皺型。於提高雜質之分離效率方面，較理想為與步驟3同樣地，使用具有將液體自底部排出並且將氣體自側部或頂部排出之構造的過濾器。

(其他)

經過步驟4後之雜質已被分離之流體亦能夠以氣體狀態保存，但若考慮作為超臨界流體重複使用之情況及儲存空間，則較理想為液化而以使體積減少之狀態保存。又，若考慮反覆循環使用供超臨界處理之流體，則為了極力抑制壓力上升所需之能量消耗，較理想為步驟2~4於維持較高之壓力之狀態下實施。因此，步驟2~4係於耐壓性之容器內，於流體維持氣體狀態且雜質維持液體狀態之範圍內設定較高之壓力，例如於使用二氧化碳作為超臨界流體時於如圖6所示之二氧化碳狀態圖之(3)所示之範圍內設定壓力、及溫度。即，意指超臨界壓力以下即7.38MPa以下、較佳為大氣壓以上且為氣體狀態之溫度。

<2.超臨界流體之分離回收裝置>

一面參照圖式，一面對用以實現上述本發明之超臨界流體之分離回收方法的超臨界流體之分離回收裝置之實施形態進行說明。

(第一實施形態)

於圖1中，表示具備本發明之超臨界流體之分離回收裝置100之使用二氧化碳作為染色介質的超臨界染色系統之第一實施形態之概略圖。本實施形態之超臨界染色系統包括冷卻器101、供給泵102、預熱器103、供給開關閥104、高壓釜105、循環泵107、壓力感測器111、減壓閥115、分離槽116、及二氧化碳儲存罐119。

於二氧化碳儲存罐119中儲存有液化二氧化碳，液化二氧化碳於藉由供給泵102升壓直至變為超臨界狀態後，經由供給開關閥104而被送出至高壓釜105。於高壓釜105內，雖未圖示，但保持有纖維製品，將溶解於超臨界二氧化碳之染料供給至纖維製品，而進行染色處理。於使用超臨界二氧化碳作為染色介質而對纖維製品進行染色之情形時，較佳地使用分散染料或油溶性染料作為染料。

當開始供給超臨界二氧化碳時，使循環泵107運轉，而使所供給之超臨界二氧化碳於高壓釜105中沿圖中之箭頭A之朝向循環。藉此，超臨界二氧化碳於自高壓釜105之出口流出後，經由循環路徑再次被導入至高壓釜105之入口。藉由循環使用超臨界二氧化碳，可對纖維製品均勻地進行染色，並且可抑制二氧化碳之消耗量，從而謀求削減成本。

又，藉由壓力感測器111測定高壓釜105內之壓力，而控制供給泵102之運轉。藉此，將高壓釜105內之壓力調整並保持為進行染色處理之特定之設定壓力。

當染色處理結束時，循環泵107停止，溶解有染料之超臨界二氧化碳朝向減壓閥115。減壓閥115控制二氧化碳之排出量，並且將已通過減壓閥115之超臨界二氧化碳氣化。於分離槽116內，將染料等雜質自二氧化碳氣液分離。圖2係表示分離槽116之構造之一例的模式圖，於下段描繪有表示二氧化碳及雜質之流動之流程圖，於上段描繪有用以表示分離槽116內之各分離槽中之過濾器之配置的概略剖視圖。如圖2所示，分離槽116成為第一分離槽201、第二分離槽203及第三分離槽202之3段構造。第三分離槽202雖可省略，但就減輕對第二分離槽203之負擔而提高維護性之觀點而言，較理想為設置該第三分離槽202。

第一分離槽201係設置於減壓閥115之後段，且具有非吸附型過濾器205，該非吸附型過濾器205具有用以自處於氣體狀態之二氧化碳分離雜質206的第一網眼。自大致圓筒型之第一分離槽201之入口204流入之二氧化碳於通過設置於第一分離槽201之內側壁與圓筒型過濾器205之外側壁之間之空間並向下方移動後，反轉而自處於過濾器之底部之開口進入至過濾器內。於二氧化碳中含有微細之液滴狀之雜質206，於二氧化碳在沿鉛垂方向延伸之過濾器205內向上方通過期間，雜質被非吸附型過濾器205捕捉而自二氧化碳分離。

被非吸附型過濾器205捕捉之雜質因重力而於過濾器205內向下方移動，不久後自處於過濾器205之底部之開口被暫時保管於第一分離槽201底部之空間，最終自液體出口207排出。於第一分離槽201中被分離者為液滴直徑、固體粒徑相對較大之雜質，大部分液狀雜質於此處被分離。

穿過處於過濾器205之頂部之開口而自出口208排出之二氧化碳朝向第三分離槽202。第三分離槽202具有非吸附型過濾器209，該非吸附型過濾器209用以自處於氣體狀態之二氧化碳進一步分離處於液體狀態之染料等雜質210。第三分離槽中之過濾器之網眼係為了提高分離效率而設定為小於第一分離槽中之過濾器之網眼。

自大致圓筒型之第三分離槽202之入口211流入之二氧化碳通過第三分離槽202之內側壁及設置於其內側之同心圓狀之內管之間的空間而向下方移動。自設置於第三分離槽202之底部之開口流出之二氧化碳反轉而自過濾器底部及側部進入至在第三分離槽202之中央附近沿圓周方向均等地排列之複數個圓筒型過濾器209內。於二氧化碳中含有於第一分離槽201中無法去除之更微細之液滴狀或微細之固體狀之雜質210，於二氧化碳在過濾器209內向上方通過期間雜質被非吸附型過濾器209捕捉而自二氧化碳分離。

被非吸附型過濾器209捕捉之雜質因重力而於過濾器209內向下方移動，不久後自處於過濾器209之底部之開口被暫時保管於第三分離槽202底部之空間，並最終自液體出口212排出。於第三分離槽202中被分離者為液滴直徑、固體粒徑相對較小之雜質，此處被回收之雜質之量明顯較第一分離槽少。然而，就降低第二分離槽203之過濾器更換頻率之觀點而言，第三分離槽202起到重要作用。

於本實施形態中，為了說明分離槽之構造之變化，而將第三分離槽202之構造變更為第一分離槽201，但除了過濾器之網眼以外無需設為特別不同之構造，兩者亦可為同一構造。亦可將各分離槽設為進而另一構造。於圖3中，表示具備非吸附型過濾器之分離槽之又一例。

二氧化碳自大致圓筒型之分離槽220之入口221流入，並通過分離槽220之內側壁與設置於其內側之同心圓狀之內管之間的空間而向下方移動。二氧化碳自設置於分離槽220之底部之開口流出後，反轉而自過濾器底部及外側部進入至設置於分離槽220之中央附近之圓筒型之非吸附型過濾器222內。二氧化碳中所含有之微細之液滴狀或微細之固體狀之雜質223於至二氧化碳通過過濾器222內並自過濾器內側部流出去為止之期間被非吸附型過濾器222捕捉而自二氧化碳分離。

被非吸附型過濾器222捕捉之雜質223因重力而於過濾器222內向下方移動，不久後自過濾器222之底部流出且因重力而落下，被暫時保管於分離槽220之底部，並最終自液體出口224排出。過濾器222之網眼大小只要根據作為第一分離槽使用抑或作為第二分離槽使用而適當設定即可。

且說，若再次參照圖2之第三分離槽202，則穿過處於過濾器209之頂部之開口而自出口213排出之二氧化碳朝向第二分離槽203。第二分離槽203具有吸附型過濾器216，該吸附型過濾器216用以自處於氣體狀態之二氧化碳進一步分離處於液體狀態之染料等雜質215。自大致圓筒型之第二分離槽203之入口214流入之二氧化碳通過第二分離槽203之內側壁及設置於其內側之同心圓狀之內管之間的空間而向下方移動。自設置於第二分離槽203之底部之開口流出之二氧化碳反轉而自過濾器頂部及側部進入至在第二分離槽203之中央附近沿圓周方向均等地排列之複數個圓筒型過濾器216內。於二氧化碳中含有於第三分離槽202中無法去除之進而更微細之液滴狀或微細之固體狀之雜質215，於二氧化碳在過濾器216內向下方通過期間雜質被吸附型過濾器216捕捉而自二氧化碳分離。通過過濾器216後之經淨化之二氧化碳自出口217排出。該二氧化碳可重複使用於超臨界染色處理。

吸附型過濾器216雖雜質之分離效率較高，但由於雜質215被吸附固定於過濾器216，故而當超過過濾器216之吸附容量時分離效率會極度下降。因此，必須定期更換過濾器。於本發明中，由於可將大部分雜質於前段分離去除，故而第二分離槽203之作用係分離例如僅1%左右之雜質。因此，與在前段不設置利用非吸附型過濾器之分離槽之情形相比，亦可將維護頻率降低為1/100左右。

(第二實施形態)

於圖4中，表示具備本發明之超臨界流體之分離回收裝置300之使用二氧化碳作為染色介質的超臨界染色系統之第二實施形態之概略圖。本實施形態之超臨界染色系統包括供給泵102、供給開關閥104、高壓釜105、循環泵107、壓力感測器111、加熱器114、減壓閥115、分離槽116、壓縮機117、後冷卻器118、及二氧化碳儲存罐119。

於二氧化碳儲存罐119中儲存有液化二氧化碳，液化二氧化碳於藉由供給泵102升壓至變為超臨界狀態後，經由供給開關閥104及預熱器103而被送出至高壓釜105。藉由利用預熱器103對超臨界二氧化碳進行加熱，可穩定地維持超臨界狀態。於高壓釜105內，雖未圖示，但保持有纖維製品，將溶解於超臨界二氧化碳之染料供給至纖維製品，而進行染色處理。

染色處理中之循環泵107、壓力感測器111之動作係如第一實施形態所述般，故而省略說明。

當染色處理結束時，循環泵107停止，溶解有染料之超臨界二氧化碳於通過加熱器114及減壓閥115後，以氣體之狀態流入至分離槽116。加熱器114起到防止如下情況之作用，即，意外地產生超臨界流體之溫度下降而導致超臨界二氧化碳於輸送中在配管內冷凍或引起配管之堵塞。於分離槽116內，如上所述般，將染料等雜質自二氧化碳分離。

經由分離槽116而被淨化之氣體狀之二氧化碳係為了重複使用而利用壓縮機117進行加壓，進而利用後冷卻器118進行冷卻，藉此液化。液化後之二氧化碳返回至二氧化碳儲存罐119，藉此做好重複使用之準備。