特許ウォッチ

公開番号2025060482
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-10
出願番号2024168975
出願日2024-09-27
発明の名称パッキングを有する液体-液体抽出のためのパルスコラム
出願人コミッサリアアレネルジーアトミークエオゼネルジザルタナテイヴ,オラノ・リサイクレイジ,エレクトリシテ・ドゥ・フランス
代理人個人,個人,個人
主分類B01D 11/04 20060101AFI20250403BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】できるだけ高い混合効率及びできるだけ幅広い操作パラメータ値の範囲にわたって満足のいく流体力学的機能を有する液体-液体抽出のためのパルスコラムを提供する。
【解決手段】縦軸Z及び内径D₀の円筒形チューブ10と、チューブの内部に位置するパッキング20とを備え、パッキングは、縦軸に沿って延びるロッド30と、ロッドに沿って間隔Eをあけて規則的に分布されて且つ固定される複数のトランケーテッドディスク40であって、それぞれがロッドに垂直な横平面P内に延在する複数のトランケーテッドディスクと、を備え、各トランケーテッドディスクは、横平面における外周として、距離Dだけ離間する2つの同一で平行な直線状の縁41によって接続される半径Rの円の2つの円弧を有し、任意の2つの隣接するトランケーテッドディスクは、ゼロではない配向角によって、横平面内で互いに関して配向されている。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
縦軸（Ｚ）及び内径（Ｄ
０
）の円筒形のチューブ（１０）と、
前記チューブ（１０）の内部に位置するパッキング（２０）と、
を備える液体－液体抽出のためのパルスコラムであって、
前記パッキング（２０）は、
前記縦軸（Ｚ）の沿って延びるロッド（３０）と、
前記ロッド（３０）に沿って間隔（Ｅ）をあけて規則的に分布されて且つ固定される複数のトランケーテッドディスク（４０）であって、それぞれが前記ロッド（３０）に垂直な横平面（Ｐ）内に延在する複数のトランケーテッドディスク（４０）と、を備え、
各前記トランケーテッドディスク（４０）は、前記横平面（Ｐ）における外周として、距離Ｄだけ離間する２つの同一で平行な直線状の縁（４１）によって接続される半径（Ｒ）の円の２つの円弧を有し、任意の２つの隣接する前記トランケーテッドディスク（４０）は、ゼロではない配向角（θ）によって、前記横平面（Ｐ）内で互いに関して配向されていることを特徴とする、パルスコラム（１）。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
２つの隣接する前記トランケーテッドディスク（４０）の間の前記間隔（Ｅ）は、一定である、請求項１に記載のパルスコラム（１）。
【請求項３】
前記間隔（Ｅ）は、前記チューブ（１０）の前記内径（Ｄ
０
）と同じ大きさの程度である、請求項２に記載のパルスコラム（１）。
【請求項４】
前記間隔（Ｅ）は、前記チューブの前記内径（Ｄ
０）
よりも小さい、請求項２又は３に記載のパルスコラム（１）。
【請求項５】
前記チューブ（１０）の前記内径（Ｄ
０
）は、５０ｍｍより小さい、請求項１から４のいずれか一項に記載のパルスコラム（１）。
【請求項６】
前記間隔（Ｅ）は、１０ｍｍに等しく、前記チューブ（１０）の前記内径（Ｄ
０）
は、１５ｍｍに等しい、請求項５に記載のパルスコラム（１）。
【請求項７】
前記チューブ（１０）の内部断面の表面積（Ｓ
Ｔ
）に対する前記トランケーテッドディスク（４０）の横表面積（Ｓ
Ｄ
）の比は、７５％から８０％の間である、請求項１から６のいずれか一項に記載のパルスコラム（１）。
【請求項８】
前記トランケーテッドディスク（４０）の少なくとも表面は、親水性材料から製造される、請求項１から７のいずれか一項に記載のパルスコラム（１）。
【請求項９】
前記トランケーテッドディスク（４０）の少なくとも表面は、疎水性材料から製造される、請求項１から７のいずれか一項に記載のパルスコラム（１）。
【請求項１０】
前記直線状の縁（４１）は、クリネレートされている、請求項１から９のいずれか一項に記載のパルスコラム（１）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学工学の分野、特に液体－液体抽出の分野に属する。連続的な液体－液体抽出操作のための様々な装置の中で、パルスコラムが知られており、パルスコラムは、円筒形チューブと、液体の移動の妨げとなり、且つそのチューブの内部に収容される不動の固形物のセット（いわゆるパッキングと呼ばれる）と、を備える。操作中、このチューブは、垂直に位置決めされ、２つの非混和性液体は、このチューブ内で逆方向に循環する（重い液体は、上部に導入され、軽い液体は底部に導入される）。パルシング（ｐｕｌｓｉｎｇ）（すべての液体に加える振動運動）及びパッキングの効果において、液体の１つが液滴の形でもう１つの液体に分散される。この分散は、２つの液体の間の接触表面が増加し、これらの液体の１つに最初に含まれていた１つ以上の溶質がもう１つの液体に移動できるようにする。
続きを表示（約 2,900 文字）【０００２】
したがって、本発明は、縦軸Ｚ及び内径Ｄ
０
を有する円筒形チューブと、チューブの内部に位置するパッキングと、を備える液体－液体抽出のためのパルスコラムに関連する。
【背景技術】
【０００３】
チューブ内に収容されるパッキングに関しいくつかの解決策が知られている。図４Ａに示される第１の解決策において、パッキング１２０は、ロッド１３０と、そのロッド１３０に取り付けられる一連の規則的に間隔をあけた要素１４０から構成され、ロッド１３０は、それらの要素１４０を通る。このロッド１３０は、縦軸Ｚに沿って延び、縦軸Ｚはチューブ１１０の縦軸である。チューブ１１０は、破線で概略的に示されている。各要素１４０は、トランケーテッド円形ディスク１４３である。つまり、ディスクはディスクの直径より短い長さの単一の直線状の縁を有し、ディスクの円周の残りは、円の一部である。各トランケーテッドディスク（ｔｒｕｎｃａｔｅｄｄｉｓｃ）１４３は、横平面（縦軸Ｚに垂直な面）内に延在する。任意の２つの隣接するトランケーテッドディスク１４３が互いに１８０°の角度をなして配向されるように（つまり、２つの隣接するディスク１４３は、もしそれらが同じ横平面内に置かれている場合、縦軸Ｚに関して互いに対称である）、トランケーテッドディスク１４３は、ロッド１３０に沿って置かれている。２つの隣接するトランケーテッドディスク１４３の間の距離は、一定である。このパッキングは、「トランケーテッドディスクパッキング」と呼ばれている。
【０００４】
しかしながら、小さい直径のチューブ、例えば１５ｍｍ程度の直径のチューブ場合、及び液体の１つがもう１つの液体の粘度よりも非常に大きい粘度を有する場合の両方又はいずれか一方の場合、トランケーテッドディスクを有するパッキングは効率が不十分である。不十分な効率とは、２つの液体の間の物質の移動が、完全な理論上の混合に比べて小さすぎること、及びコラムの高さが物質の所定の移動を得るには高すぎることを意味する。この低い効率の１つの原因は、多くは過剰な（縦軸Ｚに沿う）軸方向混合である。この混合は、軸方向分散係数Ｄ
ａｘ
によって特徴づけられる。この係数が高くなればなるほど、コラム内で行われる物質の移動の効率が低くなる。したがって、１５ｃｍの直径を有するコラム及び１つの液体が８ｃＰ（センチポアズ）の粘度、２Ｌ／ｈ／ｃｍ
２
の総特定流量（つまり、３．５Ｌ／ｈの２相の総特定流量）、１．５ｃｍのパルス振幅及び１Ｈｚのパルス周波数（この試験を標準試験と呼ぶ）の場合、２ｃｍだけ離間されたトランケーテッドディスクの６．９ｃｍ
２
／ｓの軸方向分散係数Ｄ
ａｘ
が得られる。
【０００５】
コラムの効率の向上を試みるために、要素１４０の間の距離を縮めることからなる第１の解決方法が想定される。行われた試験では、この構成がコラムの軸方向分散係数Ｄ
ａｘ
を減少させることができるということを示した。上記の標準試験では、の２．１ｃｍ
２
／ｓのＤ
ａｘ
が１ｃｍだけ離間されたトランケーテッドディスクで得られ、それは２ｃｍだけ離間されたトランケーテッドディスクの６．９ｃｍ
２
／ｓのＤ
ａｘ
よりも低い。
【０００６】
図４Ｂに示されるように、パッキング１２０が２つの平行なロッド１３０と、それら２つのロッドに取り付けられる一連の規則的に間隔をあけた要素１４０とで構成され、２つのロッドはこれらの要素１４０を通るという第２の解決策が想定される。これらのロッド１３０は、縦軸Ｚに沿って延び、縦軸Ｚはチューブ１１０の縦軸である。チューブ１１０は、破線で概略的に示されている。要素１４０の第１形態は、リング１４１（環を形成するための孔がその中心に開けられる円形ディスク）であり、要素１４０の第２形態は、リング１４１の孔の直径より大きく、且つリング１４１の外径よりも小さい直径を有する円形ディスク１４２である。各リング１４１及び各ディスク１４２は、（縦軸Ｚに垂直な）横平面Ｐ内で延在する。リング１４１及びディスク１４２は、各ディスク１４２が２つのリング１４１の間に位置するように、２つのロッド１３０に沿って交互に置かれ、リング１４１と隣接するディスク１４２との間の距離は一定である。このパッキングは、「ディスクアンドリングパッキング（ｄｉｓｃａｎｄｒｉｎｇｐａｃｋｉｎｇ）」と呼ばれる。上記標準試験では、リング１４２及び隣接するディスク１４１との間の距離が１ｃｍに等しく、３．５ｃｍ
２
／ｓのＤ
ａｘ
が得られ、それは２ｃｍだけ離間されたトランケーテッドディスクの６．９ｃｍ
２
／ｓのＤ
ａｘ
値よりも低い。
【０００７】
しかしながら、上記第１の解決策及び第２の解決策で行われた試験は、満足のいく流体力学的機能が存在する操作パラメータ（パルス振幅、コラムの周波数、及びコラムを通る流量）の範囲が、要素１４０がより離間された構成と比較して、狭いことが示された。特に、コラムの輻輳前の最大総特定流量（つまり、２つの液体が逆方向に循環することができないとき）ＤＳＴ
ｍａｘ
は、より離間されるトランケートディスク（ＤＳＴ
ｍａｘ
＝３Ｌ／ｈ／ｃｍ
２
）よりも第１の解決策（ＤＳＴ
ｍａｘ
＝２Ｌ／ｈ／ｃｍ
２
）及び第２の解決策（ＤＳＴ
ｍａｘ
＝１．８Ｌ／ｈ／ｃｍ
２
）のほうが小さい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、これらの欠点を改善することを目的とする。
【０００９】
本発明は、できるだけ高い混合効率及びできるだけ幅広い操作パラメータ値の範囲にわたって満足のいく流体力学的機能を有する液体－液体抽出のためのパルスコラムを提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、パッキングが縦軸Ｚに沿って延びるロッドと、前記ロッドに沿って規則的に分布されて且つ固定される複数のトランケーテッドディスクとを備え、複数のトランケーテッドディスクのそれぞれが間隔Ｅをあけて前記ロッドに垂直な横平面Ｐ内に延在し、各トランケーテッドディスクは、横平面Ｐにおける外周として、距離Ｄだけ離間する２つの同一で平行な直線状の縁によって接続される半径Ｒの円の２つの円弧を有し、任意の２つの隣接するディスクは、ゼロではない配向角によって、横平面内で互いに関して配向されている、という事実によって達成される。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許