JPH0630241Y2 - 流体‐流体接触装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、例えば溶剤抽出プロセスにおいて混和しない
または部分的に混和する流体を接触する接触装置に関す
る。

本考案によれば、混和しないまたは部分的に混和する流
体を接触する装置において、流体の少なくとも１つの初
期運動エネルギーによって流体を混合して分散液を形成
する混合装置と、分散液の流体成分を互いに分離するサ
イクロン装置と、混合装置からサイクロン装置に分散液
を運ぶ接触セクションと、を有し、接触セクションは分
散液が混合装置からサイクロン装置に通過する際分散液
の流れの方向を反復的にまたは連続的に変更する手段を
含むことを特徴とする装置が提供される。

本考案の混合装置、サイクロン装置および接触セクショ
ンは流体を密接接触に持たらし、攪拌し、分離するため
の可動部分を何ら必要としてなく、すなわち機械的エネ
ルギーが混合装置に入る前の少なくとも１つの流体に与
えられる以外は必要としないことである。

混合装置は流体インゼクタを含んでもよい。

接触セクションは、好ましくは、分散液に乱流を受けさ
せるように設計されており、乱流促進部材を組込んでも
よい。

乱流促進部材は例えば接触セクション内の内部バツフル
板および（または）ランダムにまたは規則的に配列した
詰め物から成る。

好ましくは、接触セクション内の分散液の残留時間は混
合装置および（または）サイクロン装置内のものよりも
大きい（好ましくは少なくとも１つのオーダーほど）。

本考案の特徴は、流体間の密接接触に対する残留時間が
接触セクションによって本質的に与えられることであ
る。このことによって流体は、流体成分の効率的な分離
に望ましい比較的高速度でサイクロン装置に供給されう
る。過去においては、分散液を直接サイクロン装置に供
給し、流体の密接接触に有効な時間はサイクロン装置へ
の供給速度によって決まってしまっていた。このように
して、比較的長い残留時間を得ることは、供給速度の減
少を持たらし、したがって非効率的な分離となり、すな
わち残留時間を増加することは分離効率を減少させる結
果となった。

次に、図面を参照して本考案を説明する。

第１図を参照するに、２つの流体、例えば無臭の灯油希
釈剤中の燐酵トリブチルのような溶剤および放射性核燃
料の硝酸処理から誘導される水溶液が水溶液からプルト
ニウムおよび（または）ウラニウムの溶剤抽出を実行す
るために混合される。１つの液体は、ノズル１６を通っ
てノズル１８に流入するように、入口ノズル１２を介し
て吐出される。速度はノズル１６，１８の間のギャップ
領域で最大であり、その結果圧力は最小となり、第２流
体は入口１０を通ってインゼクタ１４中に誘導され、こ
のようにしてインゼクタ内で２つの流体の分散液を生じ
させる。

次に、２相分散液は、要求に応じて抽出が進行するのに
必要な保持時間を与えるように設計された接触セクショ
ン２０に入る。もしセクション２０の容積がＶ立方メー
トルであるならば、保持時間ｔは次式で与えられる。

ｔ＝Ｖ／（f₁＋f₂） ここで、f₁およびf₂は２相の容積流量（立方メートル／
秒）である。

第１図の実施例において、接触セクションは多数の流れ
方向変更部材２２を含む細長い室から成り、流れ方向変
更部材は、分散液が接触室に沿って通過する際隣接する
らせん状バッフル板の組が反対方向に巻かれて分散液が
周期的に方向を変えるように、中央ロッド２４に取付け
られたらせん状リボンバッフル板である。強度の混合が
旋回方向が変更する各点で起こり、接触室には混合相内
に高レベルの乱流を維持するように充分の数のらせん状
バッフル板が設けられている。

接触室を出た後、混合相は渦流を形成するように接触方
向からハイドロサイクロン２６に入り、このサイクロン
２６は渦流ファインダとして作用する適切に設置したチ
ューブ２８を含んでいる。サイクロン内の流体に与えら
れた旋回によって２相の遠心分離が行われ、１つの相は
出口３０を通ってサイクロンを出て他の相は渦流ファイ
ンダ２８を通って出る。

相間の所望の程度の密接接触を行うのに要する保持時間
が接触セクション２０によって本質的に与えられている
ので、サイクロン２６に入る分散液の流速は比較的高
く、相の効率的な分離を促進できる。

第２図は他のサイクロン配列であり、この配列において
はサイクロンがインライン形状を形成するように接触室
２０内に同芯的に配置されている。混合相は接線方向に
延びる入口ポート３２を通ってサイクロン２６に入る。
１つの相は出口チューブ２８を通って出て、他の相は渦
流ファインダ３４を通って出る。この実施例では、らせ
ん状バッフル板の組２２は，その最後の組、すなわちサ
イクロン２６に最も接近している組が接線方向の入口ポ
ート３２に適合できる方向の旋回を混合相に与え、流体
が自然にポート３２に旋回しながら入り、サイクロン２
６中に入るように、配列されている。

第３図は、他の変形例を示し、この変形例においては、
インゼクタ１４が接触室２０に対して横方向に配列され
ており、１つの組は、接触室２０を長手方向に貫通し、
かつらせん状バッフル板２２を支持するように働く延長
部３６を通ってサイクロン２６から出る。

第４図および第５図はインゼクタ１４およびサイクロン
２６を相互接続する接触セクション４０の他の構造を示
す。この実施例においては、接触セクションはコンパク
トな構造を与えるようにサイクロン２６のまわりを巻い
ている流路（矢印参照）を与え、流路はらせん状バッフ
ル板４２によって形成されている。らせん状流路の最内
端において、混合相が入口開口４４を通って接線方向に
サイクロンに入り、１つの相は渦流ファインダ２８を通
って出て、他の相は出口３０を通って出る。必要に応じ
て、この配列は、インゼクタからのっ混合流体がらせん
の中央において入り、その周囲部分から出て接線方向に
サイクロンに入るものでもよい（第９図参照）。

第６図および第７図において、接触セクション６０はド
ラムの形状であり、インゼクタ１４はドラムの中央で分
散液を導入するように配置されており、ドラム内部は半
径方向バッフル板６２、６４が設けられている。バッフ
ル板６２の内端およびバッフル板６４の外端は、それぞ
れドラムの内壁６６および外壁６８より短く終わってお
り、入口開口７０から出口７２に延びるラビリンス流路
（第６図において矢印で示すような）を形成しており、
出口にはサイクロン（図示せず）が連結されている。こ
のようなバッフル板配列は半径方向に波状の流路を形成
し、流体の流れが方向を変える毎に高度の乱流を発生し
他相内での１つの相の分散を維持する作用をなす。第６
図および第７図においては、インゼクタは接触セクショ
ンの中央領域に連結されており、一方サイクロンがその
周囲領域に連結されているが、この配列は逆でもよいも
のである。すなわちインゼクタが周囲領域にあり、サイ
クロンが中央領域にあってもよい。

第８図は接触セクション８０のさらに他の変形例を示
し、この接触セクションにおいては内部バッフル板８２
が分散液の流れに対する迷路状構造を形成している。バ
ッフル板８２は開口８４を通して互いに連通する一連の
環状流路を形成するように配列されており、開口は１つ
の環状流路から他の環状流路に対して周囲方向にずらさ
れており、各環状流路に入る流体は、次の環状流路に放
出される前に９０°程度の角度にわたる両方向の流れに
拘束される。再び、インゼクタおよびサイクロンは第８
図に示すように、接触セクションの中央および周囲部分
にそれぞれ配置されてもよく、またその逆でもよい。

前述の実施例の各々において、接触セクションは接触セ
クションを流れる分散液の流路にランダムなまたは規則
的な詰め物を付加的に組込んでもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の接触装置の概略図である。 第２図は、装置の分離セクションの変形例を示す図であ
る。 第３図は、装置の他実施例を示す図である。 第４図は、装置のさらに他の実施例を示す図である。 第５図は、第４図の線５−５に沿う断面図である。 第６図は、接触セクションの変形例を示す概略図であ
る。 第７図は、第６図の混合セクションの平面図である。 第８図および第９図は接触セクションのさらに他の変形
例を示す概略図である。 １０…入口 １２…入口ノズル １４…インゼクタ １６…ノズル １８…ノズル ２０…接触セクション ２２…流れ方向変更部材 ２４…中央ロッド ２６…サイクロン ２８…渦流ファインダ ３０…出口。

Claims (12)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】混和しないまたは部分的に混和する流体を
   接触する装置において、流体の少なくとも１つの初期運
   動エネルギーによって流体を混合して分散液を形成する
   混合装置と、分散液の流体成分を互いに分離するサイク
   ロン装置と、混合装置からサイクロン装置に分散液を運
   ぶ接触セクションと、を有し、接触セクションは分散液
   が混合装置からサイクロン装置に通過する際分散液の流
   れの方向を反復的にまたは連続的に変更する手段を含む
   ことを特徴とする装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の装置において、接触セクシ
   ョンを通る分散液の流路は接触セクション内の分散液の
   残留時間が混合装置および（または）サイクロン装置の
   ものより大きいようなものであることを特徴とする装
   置。
3. 【請求項３】請求項２記載の装置において、接触セクシ
   ョン内の前記残留時間が混合装置および（または）サイ
   クロン装置より少なくとも１つ大きなオーダーであるこ
   とを特徴とする装置。
4. 【請求項４】請求項１、２また３のいずれか１つに記載
   の装置において、接触セクションを通る流路は湾曲、リ
   ビリンスまたは迷路形状であることを特徴とする装置。
5. 【請求項５】請求項１ないし４のいずれか１つに記載の
   装置において、接触セクションが接触セクションを通る
   分散液の流路中にランダムなまたは規則的な詰め物を組
   込んでいることを特徴とする装置。
6. 【請求項６】請求項１ないし５のいずれか１つに記載の
   装置において、サイクロン装置が接触セクション内に少
   なくとも途中までのびていることを特徴とする装置。
7. 【請求項７】請求項６記載の装置において、接触セクシ
   ョン内の分散液の流路がサイクロン装置のまわりに少な
   くとも部分的に延びていることを特徴とする装置。
8. 【請求項８】請求項６または７記載の装置において、サ
   イクロンによって発生される渦流の軸線が接触セクショ
   ンによって形成される流路の長手方向に延びていること
   を特徴とする装置。
9. 【請求項９】請求項１ないし５のいずれか１つに記載の
   装置において、接触セクションがサイクロン装置または
   混合装置の軸線を囲む流路に分散液を拘束する手段を含
   むことを特徴とする装置。
10. 【請求項１０】請求項９記載の装置において前記流路が
    平面内で広がるらせん状に延びていることを特徴とする
    装置。
11. 【請求項１１】請求項９記載の装置において、前記流路
    が軸線方向にらせん状に延びていることを特徴とする装
    置。
12. 【請求項１２】請求項９記載の装置において、前記流路
    が半径方向に波形状であることを特徴とする装置。