WO2003035240A1

WO2003035240A1 - Systeme et dispositif de traitement de fluide supercritique et sous-critique

Info

Publication number: WO2003035240A1
Application number: PCT/JP2002/010509
Authority: WO
Inventors: Kunio Arai; Hiroshi Inomata; Richard Lee Smith, Jr.
Original assignee: Tohoku Techno Arch Co., Ltd.
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2002-10-09
Publication date: 2003-05-01
Also published as: US20040232072A1; DE10297192T5; US7335296B2; JP2003126673A; JP3557588B2

Description

明細書超 ·亜臨界流体処理システム及び装置技術分野

本発明は、超臨界あるいは亜臨界流体を用いて抽出分離、反応合成、晶析などを進行させるにあたり、高圧ポンプや圧縮機等の可動機械を不要とする各種高圧流体利用プロセスに高圧場を提供する超 ·亜臨界流体処理システム及び装置に関する。背景技術

超臨界あるいは亜臨界流体を利用する抽出プロセスおよぴ反応などのプロセスにおいて、流体を超臨界あるいは亜臨界状態の高圧場とするためにポンプ、コンプレッサ一などの各種高圧発生機械が使用される.。このような高圧機械の使用に際しては、高圧流体の漏れ、可動部分からの塵埃の発生、騒音等の問題を有する。特に高圧機械類のメンテナンスは高度な専門知識を必要とすることから、高圧プ口セスの種々の操作への利用の障害となっている。

二酸化炭素や水は流体としては極めて安全な物で、環境適合物質として、抽出や洗浄、廃棄物処理等の汎用的な操作の応用が期待されているが、高圧発生機械類の使用がそれら超臨界流体プロセスの普及の大きな障害となっている。さらには、超臨界流体中での種々の反応の有効性が見出されつつある力 ^s、実験室的にも、これら高圧発生機械の使用が障害となり、研究分野の広がりを阻害している。さらには、操作や実験の圧力条件が高圧発生機械の仕様により、制限され、最適な条件選定を多くの面で困難としている。例えば、超臨界二酸化炭素抽出においては、その操作条件は高圧化が進行しており、現在では 500気圧での抽出操作が主流となりつつあるが、実験室的には殆どこの圧力よりも低い装置が用いられている。しかも、この圧力はさらに高圧化が望まれており、 700気圧、 1, 000気圧での操作も要求されつつある。

高圧操作に供する圧縮機の選定において、操作圧力範囲、流体流量などによつて圧縮機の型式などが決められるのが一般的である。しかしながら、超臨界または亜臨界流体プロセスにおいては通常の化学プロセスとは流体の種類、流量、圧力などが異なることが多く、そのため圧縮機の選定は容易ではない。また、前述のようにさらなる高圧化が進む超臨界利用プロセスにおいては、圧縮機自体も特殊なものとなることがあり、その選定は経済性検討において大きな要因の一つとなる。

一方、上記、超臨界あるいは亜臨界流体を利用する抽出プロセスおよぴ他プロセスにおいてポンプを用いない方法が提案されている（特許 3079157：超臨界流体を溶媒とする抽出おょぴ洗浄システム）。しかしながら、この方法は流体輸送の駆動を密度差に求めるものであり、流体輸送に際しての差圧の付与に限界が生じる。例えば、凝縮器、蒸発器を設置し、気液の密度差を利用して差圧を発生させる場合、凝縮器と蒸発器の高低差でヘッドを付与するため、相当な高低差を取らなければならず、設置場所が制限される。しかも輸送のための配管の径ゃバルブ等のフイッテング類も圧力損失を考慮して決定しなければならず、大流量処理にはそれ相当の工夫を要する。

さらに、最近、超臨界水中での瞬間反応により力プロラタタムなど各種化学物質合成などの開発も進められている。しかしながら、反応器内滞在時間が数秒以下であること、反応終了後、瞬時に 100°C程度に冷却することなどが要求されており、これを実現させるためには予め反応温度以上に加熱された高圧水を大過剰に反応器に供給し、しかもさらに大過剰の冷却水を反応後期に供給するなど経済性をほとんど無視した操作がなされており、これが工業化の弊害となっている。本発明は、熱エネルギーのみの授受による流体の状態量変化で、実質的に圧力差を付与させ、これによつて特段の圧縮装置を用いることなく、超臨界あるいは亜臨界流体などの高圧流体利用プロセスに効率良く高圧場を形成できる超 ·亜臨界流体処理システム及び装置を提供することを目的とする。発明の開示

上記目的を達成するために、本発明の超 ·亜臨界流体処理システムは、流路内に形成された少なくとも 1個の処理容器内を超または亜臨界状態の高圧場とするためのシステムであり、プロセス流体に熱操作を施し、流体に熱膨張を与えて前記処理容器と外部との間に圧力差を生じせしめることにより、前記処理容器内において超または亜臨界流体の処理に適した所望の温度と高圧場とを得るようにしたことを特徴とする。

この特徴によれば、熱エネルギーによる高圧流体の温度'圧力 ·体積変化（PVT 変化）を積極的に利用しており、実質的に流体の状態量の変化、すなわち熱エネルギ一のみで圧力差を付与させ、これによつて特段の圧縮装置を用いることなく、超臨界あるいは亜臨界流体などの高圧流体利用プロセスに効率良く高圧場を提供できることになる。

上記目的を達成するために、本発明の超 ·亜臨界流体処理システムは、前記処理容器と流路で接続された高圧器に充填された流体を加温せしめ、この高圧器内に熱膨張を発生させ、熱膨張により生じた自己の圧力を利用して所定の温度と圧力状態の流体が前記処理容器内に送出されるようになっている。

この特徴によれば、熱膨張により生じた高圧器内の自己の圧力で、所定の温度と圧力状態の流体を高圧器内から前記処理容器内に送出されるようになるため、送り出しポンプ装置を備える必要がない。

上記目的を達成するために、本発明の超 ·亜臨界流体処理システムは、少なくとも 2個以上の前記高圧器が、前記処理容器と流路で接続され、少なくとも 1の高圧器が前記処理容器内に流体を供給時、他の高圧器は高圧器内で熱膨張過程もしくは流体送出待機状態にある。

この特徴によれば、複数の高圧器（シリンダー）が順次処理容器内に連続'定常的に高圧流体を送出できるようになるため、処理容器内を所望の圧力、流量状態に安定的に維持できることが可能となる。

上記目的を達成するために、本発明の超 ·亜臨界流体処理システムは、前記処理容器及び高圧器を含む流路は基本的に循環流路を構成しており、少なくとも前記処理容器及び高圧器を通過した流体は凝縮器に戻され、再度高圧器内に再充填されるように流体が循環するようになっている。

この特徴によれば、使用流体を再利用できるため、省資源化が達成できると共に、エネルギーロスも少なくできる。 P T/JP02/10509 上記目的を達成するために、本発明の超 ·亜臨界流体処理システムは、高圧器には、凝縮器から流体を充填される流路と、処理容器に繋がる流路と、更に凝縮器に繋がる流路とが設けられ、それぞれ制御用のバルブ装置でその開閉タイミングがコントロールされている。

この特徴によれば、前記制御用の両バルブ装置を閉塞状態にしておき、高圧器を加熱し、所望の圧力に達した段階で処理容器側のバルブ装置を解放するため、所定の圧力まで十分に上昇した流体が処理容器内に送出されることになり、前記処理容器内を常に安定した圧力と温度に維持できることになる。

上記目的を達成するために、本発明の超，亜臨界流体処理装置は、流路内に形成された少なくとも 1個の処理容器内を超または亜臨界状態の高圧場とするための装置であり、少なくとも 2個以上の加熱可能な前記高圧器が前記処理容器と流路で接続され、それぞれの流路にはバルブ装置が設けられ、少なくとも 1の高圧器が前記処理容器内に流体を供給時、他の高圧器は高圧器内で熱膨張過程もしくは流体送出待機状態になるように、前記バルブ装置の開閉タイミングがコント口ールされるようになつている。

この特徴によれば、前記バルブ装置の開閉タイミングをコントロールすることによって、複数の高圧器 (シリンダ一) が順次処理容器内に連続'定常的に高圧流体を送出できるようになるため、処理容器内を所望の圧力、流量状態に安定的に維持できることが可能となる。

上記目的を達成するために、本発明の超 ·亜臨界流体処理装置は、少なくも高圧器の上流側には液体貯留部がバルブ装置を介して接続され、かつ下流側にはバルプ装置を介して処理容器が接続されており、前記高圧器の加熱時に少なくとも一時的に両パルプ装置を閉塞し、高圧器内の圧力を所定圧まで高められるようになっている

上記目的を達成するために、本発明の超 ·亜臨界流体処理装置は、処理容器が、 PC漏 2/10509 抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などとして利用されるか、もしくは前記処理容器に抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などを付帯させるようになっている。

この特徴によれば、前記処理容器で得られる高圧場を、反応器、抽出器、洗浄器等として利用するため、処理容器内において流体の流動状態、温度分布を自由にコントロール可能であり、その処理作業が迅速かつ効能率で可能となる。

上記目的を達成するために、本発明の超 ·亜臨界流体処理装置は、前記処理容器及ぴ高圧器を含む流路が、蒸発器、凝縮器を含む循環流路として構成されており、少なくとも前記処理容器及び高圧器を通過した流体が蒸発器および凝縮容器に戻され、再度高圧器内に再充填されるように流体が循環するようになっている。この特徴によれば、蒸発器、凝縮器等の組み合わせにより流体環流が発生し、ポンプを不要とし、使用流体の再利用で省資源化が達成できると共に、エネルギ一ロスも少なくできる。図面の簡単な説明

第 1図は、循環型の超 ·亜臨界流体処理装置の基本的例を示すプロック図である。

第 2図は、図 1の超 ·亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロ一）である。

第 3図は、図 1の超♦亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロ一）である。

第 4図は、図 1の超 ·亜臨界流体処理装置における処理工程図 (システムフロ一）である。

第 5図は、図 1の超 ·亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロ一）である。

第 6図は、図 1の超 .亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロ一）である。

第 7図は、図 1の超 ·亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロ一）である。 02 10509 第 8図は、ワンウェイ型の超 ·亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。

第 9図は、ワンゥヱイ型の超 ·亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。

第 1 0図は、ワンウェイ型の超 ·亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。 .

第 1 1図は、ワンウェイ型の超 ·亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。

第 1 2図は、ワンゥニイ型の超 ·亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。

第 1 3図は、ワンウェイ型の超 ·亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。発明を実施するための最良の形態

本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、図 1は循環型の超 ·亜臨界流体処理装置の基本的例であり、図 2ないし図 7には一部抽象化した処理工程（システムフロー）が示され、図 8ないし図 1 3にはワンゥヱイ型の超 '亜臨界流体処理装置における一部抽象化した処理工程（システムフロー）が示されている。本例の超 ·亜臨界流体処理システムに使用される流体、すなわち溶媒は、水、メタノーノレ、エタノール、プロパノ一ルなどのァノレコール類、パラフィン、ォレフィンなどの炭化水素類および二酸化炭素、アンモニアなどの液化ガスおよびこれらの混合物である。

図 1の装置は、循環流路を構成する閉回路になっており、プロセス場に寄与する抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などして機能する処理容器 1、及び高圧発生装置としての 4気筒シリンダーのように機能する高圧器 3 ( 3 1 , 3 2，

3 3 ， 3 4 ) 、さらに蒸発器 5、凝縮器 4、そして高圧器 3と処理容器 1間に配置された予熱予冷器 2を含む循環流路として構成され、それぞれが閉流路で連絡されている。

前記高圧器 3 ( 3 1 , 3 2， 3 3 ， 3 4 ) および高圧流体利用処理を実施する処理容器 1としての抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などの内部は断熱処理されており、この断熱材には、ポリマー，セラミックスなどが使用されている。

さらに高圧器 3 (3 1, 32, 33， 34) は、その内部に加熱部が設けられ、これら加熱源として電熱ヒーター、温水、スチーム、熱媒、高周波などが使用される。少なくとも前記高圧器 3及び処理容器 1を通過した流体が蒸発器 5および凝縮器 4に戻され、再度高圧器 3内に再充填されるように流体が循環するようになっており、高圧発生装置の熱エネルギーを有効利用に加熱器で回収するため、図 2に示されるように蒸発器内に伝熱管 141が設置されている。

より詳しく説明すると、蒸発器 5から流路 1 2で戻された流体を貯留しておく凝縮器 4からは、管路 1 3を介して本実施例では 4個の高圧器（第 1高圧器 3 1、第 2高圧器 32、第 3高圧器 33、第 4高圧器 34) へ流路が形成され、それぞれバルブ 1 1 1、 1 1 2、 1 1 3、 1 1 4が設けられている。なお凝縮器 4には適宜冷却装置が設けられ、蒸発器 5から環流される高温の流体を所定の温度まで冷却するようにしても良い。この蒸発器 5と凝縮器 4の相互機能によって流体が自動環流され、ポンプなどの駆動装置を省略できることになる。

さちに、第 1高圧器 3 1、第 2高圧器 32、第 3高圧器 33、第 4高圧器 34 から処理容器 1に繋がる流路と、直接蒸発器に繋がる流路 14とがそれぞれ設けられ、処理容器 1に繋がる流路には、圧力制御弁 9 1、 92、 93、 94が、また直接蒸発器に繋がる流路 14には、バルブ 1 0 1、 1 02、 103、 1 04が設けられている。さらに圧力制御弁 9 1、 92、 9 3、 94の下流には、圧力調整弁 8を介して予熱予冷器 2が設けられ、この予熱予冷器 2は圧力調整弁 7を介して処理容器 1に繋がっている。前記処理容器 1は圧力調整弁 6を介して前記蒸発器 5に繋がっている。

ここで図 2から図 7に基づいて、二酸化炭素をプロセス溶媒として用いる超臨界二酸化炭素処理実施例について説明する。ここで高温高圧場に供する反応器等の後段容器に閉流路である高圧流体供給ラインのほかに少なくとも一つ以上の原料供給ラインなどが備えられている。【表 1】

操作例が表 1に示され、まず、運転準備として全系に液化二酸化炭素を供給する（サイクル 1 )。この時点で、図 2に示されるように全バルブは開となっており、全系は連通している。ここで本実施例では、バルブ 101 102 103 1 04さらにバルブ 1 1 1 1 12 113 1 14は全てコンピュータ制御されており、開閉タイミングが制御されている。なお、一部のバルブをマニュアル操作にしても良いことは明らかである。この実施例では、圧力制御弁 91 92 93 94および圧力調整弁 6は一次圧、すなわち上流側の圧が設定圧に到達すると自動的に流体を二次側すなわち下流側に解放する機能を有する自動圧力制御弁である。図において、白抜きのバルブは開状態、塗りつぶしで表現されているバルブは閉状態を表現することとする。

この図 2の状態で、各構成機器内の二酸化炭素の温度、圧力はそれぞれ 15°C 5.087 Pa であった。次いで、第 1高圧器 31の加温を開始する (サイクル 2)。この場合、第 1高圧器 31と凝縮器との間のバルブ 1 1 1は閉とし、第 2高圧器 32、第 3高圧器 33および第 4高圧器 34と凝縮器 4との間のバルブ 1 1 2, 1 13, 1 14は開である。また、圧力制御弁 91 92 93 94、バルブ 101 1 02 103 104も閉状態にしている。第 1高圧器 31は断熱容器内加温されるため瞬時に所定の圧力となる。この場合、圧力制御弁 91によつて設定した圧力（一次圧解放圧力） 21MPa到達までの加温は 45°Cであった。すなわち図 4に示されるように第 1高圧器が 21MPa到達すると、これに付帯する圧力制御弁 9 1が作動し、第 1高圧器 3 1内の二酸化炭素（超臨界二酸化炭素）は 40°C に温度設定がなされている処理容器 1である反応器に断熱的に供給される（サイクル 3 )。また、このサイクル 3段階で第 1高圧器 3 1は反応器 1へ超臨界二酸化炭素供給のための吐出状態にあり、第 1高圧器 3 1の設定温度である 150°Cまで、その操作は続けられる。同時にこの工程においてバルブ 1 1 2が閉まり、第 2高圧器 3 2が加温状態移行している。

一方、第 1高圧器 3 1の設定温度である 150°Cに到達後、バルブ 1 0 1が解放され、図 5に示されるように第 1高圧器 3 1内の流体を流路 1 4と蒸発器 5を介するように凝縮器 4へ流れ、凝縮器 4と同圧となるように降圧操作が実施される (サイクル 4)。このサイクル 4段階終了時点において、第 1高圧器 3 1内の二酸化炭素の温度、圧力は 31°C、 5. 087Mpaに戻る。このサイクル 4段階において、圧力制御弁 9 2が開き反応器 1への二酸化炭素供給は、所定圧力に達した第 2高圧器 3 2へと切り替えられている。

第 1高圧器 3 1が凝縮器 4と同圧となると図 6に示されるように、バルブ 1 1 1が開放され、凝縮器 4と連結し、液化二酸化炭素が第 1高圧器 3 1に供給される（サイクル 5)。このサイクル 5段階において、反応器 1への二酸化炭素供給は第 3高圧器 3 3へと切り替えられており、第 2高圧器 3 2は先の第 1高圧器 3 1同様、降圧操作へ移行している。

第 1高圧器 3 1はその後、図 7に示されるように再ぴ加温操作（サイクル 6) に入り、第 2高圧器 3 2は凝縮器 4との連結による液化二酸化炭素供給状態、第 3高圧器 3 3は降圧操作へと移行している。このサイクル 6段階において、反応器 1への二酸化炭素供給は第 4高圧器 3 4へと切り替えられている。

以降、上記操作が繰り替えされることで、反応器 1には連続的に超臨界二酸化炭素が供給された。

次に、水をプロセス溶媒として用いる超臨界水処理実施例について説明する。ここで高温高圧場に供する反応器等の後段容器に閉流路である高圧流体供給ラインのほかに少なくとも一つ以上の原料供給ラインなどが備えられている。

このプロセスは前述の超臨界二酸化炭素実施例と同様に高圧発生装置としての

9 4気筒シリンダー（高圧器）、プロセス場に寄与する反応器 1および水の循環使用に供する蒸発器 5および凝縮器 4によって構成される。また、本実施例においても高圧発生装置の熱エネルギーを有効利用に加熱器で回収すべく伝熱管 1 4 1を設置した。

【表 2】

超臨水処理操作例（温度：、圧力 MPa〉

操作例が表 2に示され、まず、運転準備として全系にまず圧力 1.555MPaにおける飽和水を供給する（サイクル 1)。この時点で、全バルブは開となっており、全系は連通している。なお、この時、各構成機器内の水の温度、圧力はそれぞれ 200°C 1.555MPa であった。次いで、第 1高圧器 3 1の加温を開始する（サイクル 2)。この場合、第 1高圧器 3 1と凝縮器との間のバルブ 1 1 1は閉とし、第 2高圧器 32、第 3高圧器 3 3および第 4高圧器 34と凝縮器 4との間のバルブ 1 1 2, 1 1 3, 1 14は開である。また、圧力制御弁 9 1 92 93 94、バルブ 1 01、 1 02、 1 03、 1 04も閉状態にしている。第 1高圧器 3 1は断熱容器内加温されるため瞬時に所定の圧力となる。この場合、圧力制御弁 9 1によつて設定した圧力（一次圧解放圧力） 3 IMPa到達までの加温は 402°Cであった。すなわち図 4に示されるように第 1高圧器が 3 IMPa 到達すると、これに付帯する圧力制御弁 9 1が作動し、第 1高圧器 3 1内の水（超臨界水）は 400 °Cに温度設定がなされている処理容器 1である反応器に断熱的に供給される（サイクル 3)。また、このサイクル 3段階で第 1高圧器 3 1は反応器 1へ超臨界水供給のた 10509 めの吐出状態にあり、第 1高圧器 3 1の設定温度である 5 0 0 °Cまで、その操作は続けられる。同時にこの工程においてバルブ 1 1 2が閉まり、第 2高圧器 3 2 が加温状態移行している。

—方、第 1高圧器 3 1の設定温度である 5 0 0 °Cに到達後、バルブ 1 0 1が解放され、図 5に示されるように第 1高圧器 3 1内の流体を流路 1 4と蒸発器 5を介するように凝縮器 4へ流れ、凝縮器 4と同圧となるように降圧操作が実施される（サイクル 4)。このサイクル 4段階終了時点において、第 1高圧器 3 1内の水の温度、圧力は 2 0 3 ° (：、 1 . 6 5 5 Mpaに戻る。このサイクル 4段階において、圧力制御弁 9 2が開き反応器 1への水供給は、所定圧力に達した第 2高圧器 3 2 へと切り替えられている。

第 1高圧器 3 1が凝縮器 4と同圧となると図 6に示されるように、バルブ 1 1 1が開放され、凝縮器 4と連結し、水が第 1高圧器 3 1に供給される（サイクル 5) _c このサイクル 5段階において、反応器 1への水供給は第 3高圧器 3 3へと切り替えられており、第 2高圧器 3 2は先の第 1高圧器 3 1同様、降圧操作へ移行している。

第 1高圧器 3 1はその後、図 7に示されるように再び加温操作（サイクル 6) に入り、第 2高圧器 3 2は凝縮器 4との連結による飽和水供給状態、第 3高圧器 3 3は降圧操作へと移行している。このサイクル 6段階において、反応器 1への水供給は第 4高圧器 3 4へと切り替えられている。

以降、上記操作が繰り替えされることで、反応器 1には連続的に超臨界水が供糸口 ci "れ

次に、水をプロセス溶媒として用い、かつ 0. Iceのマイクロリアクターに超臨界水を供給する超臨界水マイクロリアクター実施例について図 8ないし図 1 3に基づいて説明する。プロセスは前述の実施例と同様に高圧発生装置としての 4気筒シリンダー（高圧器）のほか、処理容器としての反応管 1、受液槽 1 6および予熱管 2によって構成される。また、本実施例においては、循環系の構造は採らず、水の流れをはワンスルーとした構造になっている。【表 3】

超臨水マイクロリアクター処理操作例（温度： Χ 圧力： MPa)

操作例が表 3に示され、まず、図 8に示されるように、運転準備として全系に温度 20°Cの水を供給する（サイクル 1)。この時点で、全バルブは開となっており、全系は連通している。次いで、図 9に示されるように第 1高圧器 3 1の加温を開始する（サイクル 2)。この場合、第 1高圧器 3 1と反応水貯槽 1 5との間のパルプ 1 0 1 1 1 1は閉とし、第 2高圧器 3 2、第 3高圧器 3 3および第 4高圧器 3 4と反応水貯槽と 1 5の間のバルブ 1 0 2 , 1 1 2 , 1 0 3 1 1 3 , 1 0 4 1 1 4は開である。

第 1高圧器 3 1は断熱容器内加温のため瞬時に所定の圧力となる。この場合、圧力制御弁 9 1によって設定した 31MPa到達までの加温は 56°Cであった。第 1高圧器 3 1が 31MPa到達すると、図 1 0に示されるように、これに付帯する圧力制御弁 9 1が作動し、第 1高圧器 3 1内の水（超臨界水）は 400°Cに温度設定がなされている予熱管 2および反応管 1に断熱的に供給される（サイクル 3)。また、このサイクル 3段階で第 1高圧器 3 1は予熱管 2および反応管 1 高圧水供給のための吐出状態にあり、第 1高圧器 3 1の設定温度である 500°Cまで、その操作は続けられる。同時にこの工程において第 2高圧器 3 2が加温状態となる。

第 1高圧器 3 1が、その設定温度である 500°Cに到達すると、図 1 1に示されるように、パルプ 1 0 1が開放され降圧操作が開始される（サイクル 4)。このサィクル 4段階において、予熱管 2および反応管 1への水供給は第 2高圧器 3 2 と切り替えられている。

第 1高圧器 3 1が反応水貯槽 1 5と同圧となったのち、図 1 2に示されるように 20°Cの水が反応水貯槽 1 5から第 1高圧器 3 1に供給される（サイクル 5)。このサイクル 5段階において、予熱管 2および反応管 1への水供給は第 3高圧器 3 3へと切り替えられており、第 2高圧器 3 2はバルブ 1 0 2が開放され、降圧操作へ移行している。

図 1 3に示されるように、第 1高圧器 3 1はその後、再び加温操作（サイクル 6) に入り、第 2高圧器 3 2は反応水貯槽 1 5との連結による水供給状態、第 3高圧器 3 3は降圧操作へと移行している。このサイクル 6段階において、予熱管 2および反応管 1への水供給は第 4高圧器 3 4へと切り替えられている。

以降、上記操作が繰り替えされることで、予熱管.2および反応管 1には連続的に超臨界水が供給された。また、反応器出口の減圧後の水は約 100°Cであった。

本発明は以上のように構成されており、超臨界あるいは亜臨界流体を各種プロセス溶媒として使用するにおいて、ポンプなどの従来の圧縮機を使用することなく、しかも極めて効率的に処理が実施できるようになった。このような発明は今後、環境問題などから期待されている超臨界流体利用プロセスの工業化において、プロセスの効率化およびこれに伴う装置コストの低減などを可能とし、またこれまで各種法規的な制約から製作困難であった特殊高圧装置の製作も可能とする。さらに、マイクロリアクター利用の各種合成プロセスの開発を具体化させる有効な手段にもなりうる。符号の説明

1 反応器、反応管（処理容器）

2 予熱予冷器、予熱管

3 高圧器

3 1 第 1高圧器

3 2 第 2高圧器

3 3 第 3高圧器

3 4 第 4高圧器凝縮器 7, 8 圧力調整弁、 92, 93， 94 圧力調整弁1， 102, 103， 104 バルブ1, 1 12, 1 1 3， 1 14 バルブ、 13、 14 流路反応水貯槽圧力調整弁

Claims

請求の範囲

1 . 流路内に形成された少なくとも 1個の処理容器内を超または亜臨界状態の高圧場とするためのシステムであり、プロセス流体に熱操作を施し、流体に熱膨張を与えて前記処理容器と外部との間に圧力差を生じせしめることにより、前記処理容器内において超または亜臨界流体の処理に適した所望の温度と高圧場とを得るようにしたことを特徴とする超 ·亜臨界流体処理システム。

2 . 前記処理容器と流路で接続された高圧器に充填された流体を加温せしめ、この高圧器内に熱膨張を発生させ、熱膨張により生じた自己の圧力を利用して所定の温度と圧力状態の流体が前記処理容器内に送出されるようになっている請求項 1に記載の超 ·亜臨界流体処理システム。

3 . 少なくとも 2個以上の前記高圧器が、前記処理容器と流路で接続され、少なくとも 1の高圧器が前記処理容器内に流体を供給時、他の高圧器は高圧器内で熱膨張過程もしくは流体送出待機状態にある請求項 2に記載の超 ·亜臨界流体処理

4 . 前記処理容器及ぴ高圧器を含む流路は基本的に循環流路を構成しており、少なくとも前記処理容器及び高圧器を通過した流体は凝縮器に戻され、再度高圧器内に再充填されるように流体が循環するようになっている請求項 1または 2に記載の超 ·亜臨界流体処理システム。

5 .高圧器には、凝縮器から流体を充填される流路と、処理容器に繋がる流路と、更に凝縮器に繋がる流路とが設けられ、それぞれ制御用のバルブ装置でその開閉タイミングがコントロールされている請求項 4に記載の超 ·亜臨界流体処理システム。

6 . 流体が、水、およびメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、パラフィン、ォレフィンなどの炭化水素類おょぴ二酸化炭素、アンモニアなどの液化ガスおよびこれらの混合物である請求項 1ないし 5のいずれかに記載の超 ·亜臨界流体処理システム。

7 . 流路内に形成された少なくとも 1個の処理容器内を超または亜臨界状態の高圧場とするための装置であり、少なくとも 2個以上の加熱可能な前記高圧器が前記処理容器と流路で接続され、それぞれの流路にはバルブ装置が設けられ、少なくとも 1の圧力器が前記処理容器内に流体を供給時、他の圧力器は高圧器内で熱膨張過程もしくは流体送出待機状態になるように、前記バルブ装置の開閉タイミングがコントロールされるようになっていることを特徴とする超 ·亜臨界流体処

8 . 少なくとも高圧器の上流側には液体貯留部がバルブ装置を介して接続され、かつ下流側にはバルブ装置を介して処理容器が接続されており、前記高圧器の加熱時に少なくとも一時的に両バルブ装置を閉塞し、高圧器内の圧力を所定圧まで高められるようになつている請求項 7に記載の超 ·亜臨界流体処理装置。

9 . 処理容器が、抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などとして利用される力、もしくは前記処理容器に抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などを付帯させるようにした請求項 7または 8に記載の超 ·亜臨界流体処理装置。

1 0 . 前記処理容器及び高圧器を含む流路が、蒸発器、凝縮器を含む循環流路として構成されており、少なくとも前記処理容器及び高圧器を通過した流体が蒸発器および凝縮器に戻され、再度高圧器内に再充填されるように流体が循環するようになっている請求項 7ないし 9のいずれかに記載の超 ·亜臨界流体処理装置。