JP2011218352A

JP2011218352A - 気液分離装置

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Publication number: JP2011218352A
Application number: JP2011098923A
Authority: JP
Inventors: Takaki Nasu; 貴樹那須
Original assignee: Showa Tansan Co Ltd
Current assignee: Resonac Gas Products Corp
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2011-11-04
Anticipated expiration: 2024-04-02
Also published as: JP5450501B2

Abstract

【課題】本発明は洗浄装置等の後の超臨界あるいは液体の二酸化炭素を所定の気液率を保つような温度調整および圧力調整の組み合わせにより、粘性の高い不要物が引き起こす装置への不具合を解消するとともに、洗浄槽と分離槽とを分けることにより、減圧の必要はなく、前工程の一般的な洗浄槽力の高度な洗浄を目的とした装置にまでその排出される二酸化炭素から不要物を連続的に分離することができる気液分離装置を得るにある。
【解決手段】超臨界あるいは液体の二酸化炭素を用いた洗浄装置あるいは乾燥装置から排出される排出流体を所定の気液率を保つような温度調整手段および圧力調整手段と、この温度調整手段および圧力調整手段で圧力調整された排出流体を気体と液体に分離する気液分離圧力容器と、この気液分離圧力容器の液体である二酸化炭素あるいは液体である二酸化炭素と分離された不要物との液面を制御することができる温度調節手段とで気液分離装置を構成している。
【選択図】図１

Description

本発明は超臨界あるいは液体の二酸化炭素を用いた洗浄装置、乾燥装置、抽出装置、高分子材料の加工等で排出される不要物が溶解した排出流体を濃縮することにより連続的に気体の二酸化炭素を回収する気液分離装置に関する。

従来の気液分離装置は分離槽内で液体の二酸化炭素を完全に気化して不要物を分離除去する考えのものや、槽内の上部に冷却手段、下部には加熱手段を設けることで、流体の対流を起こし、流体が循環する流路を形成し、被洗浄体を洗浄するとともに、密度差を利用して溶解度を低下させ、洗浄槽内の下部に設けた滞留部で不要物を分離、回収する洗浄槽と分離槽とを一体とした熱循環分離装置が提案されている。

前記分離槽内で液体の二酸化炭素を完全に気化して不要物を分離除去する方法
は粘性の高い物質が分離対象となると、装置構成機器に詰まりや、誤動作を引き起こす等の不具合が生じるという欠点があった。

前記洗浄槽と分離槽とを一体とした熱循環分離装置は、コンパクトな設計で適切な用途もあると思われるが一方、一体構造であるために装置内の加圧および減圧に時間を要するという欠点があり、また、内部循環であるために、被洗浄体の高度な洗浄には不向きであるという欠点があった。

特開２００３−１１７５０４号公報

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、洗浄装置の後の超臨界あるいは液体の二酸化炭素を所定の気液率を保つような温度調整および圧力調整の組み合わせにより、粘性の高い不要物が引き起こす装置への不具合を解消するとともに、分離槽は、洗浄槽とを分けられることにより、被洗浄物の取り出し時に減圧の必要はなく、前工程の一般的な洗浄槽力の高度な洗浄を目的とした装置にまでその排出される二酸化炭素から不要物を連続的に分離することができる気液分離装置を提供することを目的としている。

本発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は次の説明を添付図面と照らし合わせて読むと、より完全に明らかになるであろう。
ただし、図面はもっぱら解説のためのものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

上記目的を達成するために、本発明は超臨界あるいは液体の二酸化炭素を用いた洗浄装置あるいは乾燥装置から排出される排出流体を所定の気液率を保つような温度調整手段および圧力調整手段と、この温度調整手段および圧力調整手段で圧力調整された排出流体を気体と液体に分離する気液分離圧力容器と、この気液分離圧力容器の液体である二酸化炭素あるいは液体である二酸化炭素と分離された不要物との液面を制御することができる温度調節手段とで気液分離装置を構成している。

本発明は超臨界あるいは液体の二酸化炭素を用いた洗浄装置あるいは乾燥装置から排出される排出流体を所定の気液率を保つような温度調整手段および圧力調整手段と、この温度調整手段および圧力調整手段で圧力調整された排出流体を気体と液体に分離する気液分離圧力容器と、この気液分離圧力容器の液体が位置する上下部と連通する送液手段を備えた不要物捕集容器と、この不要物捕集容器の上部あるいは下部より液体中の不要物を外部へ排出する開閉弁を備えた第2の不純物排出パイプとで気液分離装置を構成している。

以上の説明から明らかなように、本発明にあっては次に列挙する効果が得られる。
（１）超臨界あるいは液体の二酸化炭素を用いた洗浄装置あるいは乾燥装置から排出される排出流体を所定の気液率を保つような温度調整手段および圧力調整手段と、この温度調整手段および圧力調整手段で圧力調整された排出流体を気体と液体に分離する気液分離圧力容器と、この気液分離圧力容器の液体である二酸化炭素あるいは液体である二酸化炭素と分離された不要物との液面を制御することができる温度調節手段とで構成されているので、洗浄装置あるいは乾燥装置の後の超臨界あるいは液体の二酸化炭素を所定の気液率を保つような冷却および圧力調整の組み合わせにより、粘性の高い不要物が引き起こす装置への不具合を解消するとともに、洗浄槽と分離槽とを分けることにより、減圧の必要はなく、前工程の一般的な洗浄槽力の高度な洗浄を目的とした装置にまでその排出される二酸化炭素から不要物を連続的に分離することができる。
（２）前記（１）により、ヒーターによる温度によって気液分離圧力容器内の液面の位置を容易にかつ正確に制御することができる。
（３）請求項２は気液分離圧力容器内に収納された不要物を含む液体を気液分離圧力容器内より送液装置によって不要物捕集容器内へ循環させ、該不要物捕集容器内より不要物を第2の不要物排出パイプより外部へ排出することができる。
したがって、不要物の密度が液体である二酸化炭素の密度に対し大小にかかわらず確実に外部へ排出することができる。

本発明を実施するための最良の第１の使用状態の概略図。本発明を実施するための最良の第１の形態の説明図。本発明を実施するための第２の使用状態の概略図。本発明を実施するための第３の使用状態の概略図。本発明を実施するための第４の使用状態の概略図。

以下、図面に示す本発明を実施するための形態より、本発明を詳細に説明する。

図１および図２に示す本発明を実施するための第１の形態において、１は超臨界あるいは液体の二酸化炭素を用いた洗浄装置２から排出される排出流体３を回収して再生させる本発明の気液分離装置８を用いた二酸化炭素の再生回収装置で、この二酸化炭素の再生回収装置１は前記洗浄装置２の排出取り出し口パイプ６に接続された排出される流体に応じて回収経路を選択することができる開閉弁１４と、排出流体の圧力降下を所定の気液率を保つように温度および圧力制御をすることができる温度調整手段１５および圧力を降下させる圧力調整手段１６とからなる圧力降下機構７、７、この圧力降下機構７、７で圧力調整された排出流体３を気体と液体に分離する気液分離圧力容器１８、１８とからなる気液分離装置８、８と、この気液分離装置８、８で分離された液体中の不要物を減圧回収あるいは不要物を除去して燃焼あるいは大気へ放出する液体中の不要物の処理機構９、９と、前記気液分離装置８、８で分離された気体である二酸化炭素中のミストを分離するミスト除去機構１０、１０と、このミスト除去機構１０、１０でミストを分離された気体である二酸化炭素中の不要物を除去する不要物除去機構１１と、この不要物除去機構１１で不要物を除去された気体である二酸化炭素を液化精製する液化精製機構１２とで構成されている。

前記２個の気液分離装置８、８は、図２に示すように前記気液分離圧力容器１８、１８と、前記排出パイプ６に一端部が接続され、他端部がフィルター１７、１７を介して前記気液分離圧力容器１８に接続されたパイプ通路１３、１３と、このパイプ通路１３、１３にそれぞれ介装された開閉弁１４、１４、温度調整手段１５、１５および圧力調整手段１６、１６と、前記気液分離圧力容器１８、１８内に収納された、圧力降下された排出流体３Ａ、３Ａの液面を調整するためのヒーター１９、１９と、前記気液分離圧力容器１８、１８の下部に連通する開閉弁２０、２０が介装された排出通路２０Ａ、２０Ａと、前記気液分離圧力容器１８、１８内の液体が位置する上下部と連通する上下方向に長い不要物捕集容器３９、３９およびポンプ等の送液手段４０、４０が介装された送液装置４１、４１と、この送液装置４１、４１の不要物捕集容器３９、３９の上部あるいは下部、本発明の実施の形態では上部より外部へ不要物を排出する開閉弁４２、４２を備える第２の不要物排出通路４３、４３とで構成されている。

前記不要物の処理機構９、９は前記気液分離圧力容器１８、１８の排出通路２０Ａ、２０Ａおよび前記第２の不要物排出通路４３、４３と連通された下部に不要物を溜めることができる減圧機構２１、２１と、この減圧機構２１、２１より大気へ排出される排気パイプ２２、２２に介装されたフィルター２３、２３とで構成されている。

前記２個のミスト除去機構１０、１０は前記気液分離圧力容器１８、１８の上部と一端部が接続され、他端部が前記不要物除去機構１１に接続されたパイプ通路１３、１３と、このパイプ通路１３、１３に介装された冷却装置２４、２４、フィルター２５、２５および開閉弁２６、２６とで構成されている。

なお、前記フィルター２５、２５で捕捉された液体は、回収パイプ通路２７、２７によって気液分離圧力容器１８、１８内へ導けるように構成されている。

前記不要物除去機構１１は一端部が前記パイプ通路１３、１３に接続され、他端部が前記液化精製機構１２に接続されたパイプ通路１３に介装された吸着剤へ不要物を固定するフィルター２８およびフィルター２９とで構成されている。

前記液化精製機構１２は前記不要物除去機構１１のパイプ通路１３に接続された圧力調整弁３０、３１が介装されたパイプ通路１３と、このパイプ通路１３の圧力調整弁３０、３１間に介装された冷却装置３２と、この冷却装置３２に接続された精製用気液分離圧力容器３３と、この精製用気液分離圧力容器３３の上部に取付けられた圧力調整弁３４と、前記精製用気液分離圧力容器３３の液面を調整するためのヒーター３５と、前記精製用気液分離圧力容器３３の下部に接続された開閉弁３６が介装された、液化精製された二酸化炭素を再使用できるように圧力容器３７へ導く排出パイプ３８とで構成されている。

上記構成の洗浄装置で用いられた二酸化炭素の再生回収装置１は、洗浄装置２での洗浄時の排出流体３は一方の気液分離装置８、一方の不要物の処理機構９、一方のミスト除去機構１０、不要物除去機構１１および、液化精製機構１２で再使用できる液体の二酸化炭素に再生する。

また、洗浄装置２での第二の工程で排出される排出流体は、他方の気液分離装置８、他方の不要物の処理機構９、他方のミスト除去機構１０、不要物除去機構１１および液化精製機構１２で再使用できる液体の二酸化炭素に再生する。

なお、気液分離装置８、８の気液分離圧力容器１８、１８内の不要物を含む液体の液面は、ヒーター１９、１９によって任意の位置となるように調整されるとともに、気液分離圧力容器１８、１８の内壁等に不要物が固定的に付着しないように送液装置４１、４１のポンプ等の送液手段４０、４０を駆動させて、気液分離圧力容器１８、１８および不要物捕集容器３９、３９内を不要物を含む液体を循環させ、排出通路２０Ａ、２０Ａあるいは第２の不要物排出通路４３、４３より液体の処理機構９、９へ排出して処理する。

なお、本発明を実施するための形態では、超臨界あるいは液体の二酸化炭素を用いた洗浄装置２から排出される排出流体３を回収して再生させるものについて説明したが、本発明はこれに限らず、超臨界あるいは液体の二酸化炭素を用いた乾燥装置、抽出装置、高分子材料の加工等で用いられた二酸化炭素を回収して再生させるものに用いても同様な作用効果が得られる。

[発明を実施するための異なる形態]
次に、図３ないし図５に示す本発明を実施するための異なる形態につき説明する。なお、これらの本発明を実施するための異なる形態の説明に当って、前記本発明を実施するための第１の形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明を省略する。

図３に示す本発明を実施するための第２の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、不要物捕集容器３９、３９の下部より外部へ不要物を排出する開閉弁４４、４４を備える第３の不要物排出通路４５、４５を使用した気液分離装置８Ａ、８Ａを用いた点で、このように構成した気液分離装置８Ａ、８Ａは洗浄装置２で用いられた排出流体に比重の小さい不要物を含む場合に使用される。

図４に示す本発明を実施するための第３の形態において、前記本発明を実施するための第１の形態と主に異なる点は、不要物捕集容器３９、３９の上・下部より外部へ不要物を排出する開閉弁４２、４２、４４、４４を備える第２、第３の不要物排出通路４３、４３、４５、４５を使用した気液分離装置８Ｂ、８Ｂを用いた点で、このように構成した気液分離装置８Ｂ、８Ｂは洗浄装置２で用いられた排出流体の比重の小さい不要物を第２の不要物排出通路４３、４３で外部へ排出し、比重の大きい不要物を第３の不要物排出通路４５、４５で外部へ排出する。

図５に示す本発明を実施するための第４の形態において、前記本発明を実施するための第３の形態と主に異なる点は、排出通路とヒーターを設置しない気液分離装置８Ｃ、８Ｃを用いた点で、このように構成した気液分離装置８Ｃ、８Ｃにしてもよい。

なお、前記本発明を実施するための第１、第２、第３の形態で用いたヒーター１９は気液分離圧力容器１８の外側に設置するものについて説明したが、本発明はこれに限らず、気液分離圧力容器１８内にヒーターを設置しても同様な作用効果が得られる。

また、洗浄装置２での洗浄時の排出流体を気液分離装置８、不要物の処理機構９、ミスト除去機構１０、不要物除去機構１１および液化精製機構１２で再使用できる液体の二酸化炭素に再生する再生回収装置に用いてもよい。

本発明は超臨界あるいは液体の二酸化炭素を用いた洗浄装置、乾燥装置、抽出装置、高分子材料の加工等で排出される排出流体を気液に分離する気液分離装置を製造する産業およびこれを使用するする産業で利用される。

１：二酸化炭素の再生回収装置、２：洗浄装置、
３、３Ａ：排液、４：洗浄槽、
５：バルブ開閉器、６：排出パイプ、
７：圧力降下機構、
８、８Ａ、８Ｂ、８Ｃ：気液分離装置、
９：不要物の処理機構、１０：ミスト除去機構、
１１：不要物除去機構、１２：液化精製機構、
１３：パイプ通路、１４：開閉弁、
１５：温度調整手段、１６：圧力調整手段、
１７：フィルター、１８：気液分離圧力容器、
１９：ヒーター、２０：開閉弁、
２０Ａ：排出通路、２１：減圧機構、
２２：排気パイプ、２３：フィルター、
２４：冷却装置、２５：フィルター、
２６：開閉弁、２７：回収パイプ通路、
２８：フィルター、２９：フィルター、
３０：圧力調整弁、３１：圧力調整弁、
３２：冷却装置、３３：精製用気液分離圧力容器、
３４：圧力調整弁、３５：ヒーター、
３６：開閉弁、３７：圧力容器、
３８：排出パイプ、３９：不要物捕集容器、
４０：ポンプ等の送液手段、４１：送液装置、
４２：開閉弁、４３：第２の不要物排出通路、
４４：開閉弁、４５：第３の不要物排出通路。

Claims

超臨界あるいは液体の二酸化炭素を用いた洗浄装置あるいは乾燥装置から排出される排出流体を所定の気液率を保つような温度調整手段および圧力調整手段と、この温度調整手段および圧力調整手段で圧力調整された排出流体を気体と液体に分離する気液分離圧力容器と、この気液分離圧力容器の液体である二酸化炭素あるいは液体である二酸化炭素と分離された不要物との液面を制御することができる温度調節手段とからなることを特徴とする気液分離装置。
超臨界あるいは液体の二酸化炭素を用いた洗浄装置あるいは乾燥装置から排出される排出流体を所定の気液率を保つような温度調整手段および圧力調整手段と、この温度調整手段および圧力調整手段で圧力調整された排出流体を気体と液体に分離する気液分離圧力容器と、この気液分離圧力容器の液体が位置する上下部と連通する送液手段を備えた不要物捕集容器と、この不要物捕集容器の上部あるいは下部より液体中の不要物を外部へ排出する開閉弁を備えた第2の不純物排出パイプとからなることを特徴とする気液分離装置。