混合液体の分離装置
【課題】混合液体から所望の液体を損失少なく効率よく分離して回収する。
【解決手段】混合液体Ｂを霧状にして噴出する噴出ノズル１４、および噴出ノズルから混合液体が内部に噴出される容器体１５を備えるとともに、噴出ノズルから容器体内に噴出された混合液体を加熱することで、被回収液体Ａを液状のまま低沸点液体Ｃを気化する加熱分離器１１と、低沸点液体の気化ガスを容器体内から吸い出す吸出手段１３と、吸出手段による吸引力に抗して自重により落下する被回収液体を回収する第１回収部１２と、を備え、噴出ノズルは、混合液体を鉛直方向に交差する横方向若しくは鉛直方向の上方に向けて噴出するように配設され、吸出手段は、容器体において噴出ノズルよりも鉛直方向の上方に位置する上方部分１５ａに接続通路２５を介して接続され、第１回収部は、容器体において噴出ノズルよりも鉛直方向の下方に位置する下方部分に接続されている。
【解決手段】混合液体Ｂを霧状にして噴出する噴出ノズル１４、および噴出ノズルから混合液体が内部に噴出される容器体１５を備えるとともに、噴出ノズルから容器体内に噴出された混合液体を加熱することで、被回収液体Ａを液状のまま低沸点液体Ｃを気化する加熱分離器１１と、低沸点液体の気化ガスを容器体内から吸い出す吸出手段１３と、吸出手段による吸引力に抗して自重により落下する被回収液体を回収する第１回収部１２と、を備え、噴出ノズルは、混合液体を鉛直方向に交差する横方向若しくは鉛直方向の上方に向けて噴出するように配設され、吸出手段は、容器体において噴出ノズルよりも鉛直方向の上方に位置する上方部分１５ａに接続通路２５を介して接続され、第１回収部は、容器体において噴出ノズルよりも鉛直方向の下方に位置する下方部分に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合液体の分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記特許文献１に示されるように、ナノ濾過部材等を用いることで、複数種の液体を含有する混合液体から所望の液体を分離して回収する手段が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０１２２４９３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の混合液体の分離装置では、混合液体から所望の液体を損失少なく効率よく分離して回収することについて改善の余地があった。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、混合液体から所望の液体を損失少なく効率よく分離して回収することができる混合液体の分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の混合液体の分離装置は、被回収液体、および該被回収液体より沸点の低い低沸点液体を含有する混合液体から被回収液体を分離して回収する混合液体の分離装置であって、前記混合液体を霧状にして噴出する噴出ノズル、および該噴出ノズルから前記混合液体が内部に噴出される容器体を備えるとともに、前記噴出ノズルから前記容器体内に噴出された混合液体を加熱することで、被回収液体を液状のまま低沸点液体を気化する加熱分離器と、前記低沸点液体の気化ガスを前記容器体内から吸い出す吸出手段と、該吸出手段による吸引力に抗して自重により落下する前記被回収液体を回収する第１回収部と、を備え、前記噴出ノズルは、前記混合液体を鉛直方向に交差する横方向若しくは鉛直方向の上方に向けて噴出するように配設され、前記吸出手段は、前記容器体において前記噴出ノズルよりも鉛直方向の上方に位置する上方部分に接続通路を介して接続され、前記第１回収部は、前記容器体において前記噴出ノズルよりも鉛直方向の下方に位置する下方部分に接続されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、容器体の内部で混合液体を加熱して低沸点液体を気化するに際し、混合液体を噴出ノズルにより霧状にするので、低沸点液体を少ないエネルギで容易かつ確実に気化させることが可能になり、消費エネルギを抑えることができるとともに、混合液体に含まれる被回収液体や低沸点液体の量によって、回収される被回収液体の純度がばらつくのを抑制することが可能になり、適用可能な混合液体の種類が制限されるのを抑えることができる。
さらに、噴出ノズルが、混合液体を鉛直方向に交差する横方向若しくは鉛直方向の上方に向けて噴射するように配設されているので、この混合液体が容器体内に噴出された当初、低沸点液体の気化ガス、および液状の被回収液体は、容器体内をこの方向に向けて流動することとなるが、吸出手段が容器体の上方部分に接続され、かつ液状の被回収液体の比重が、低沸点液体の気化ガスの比重よりも大きいことから、次第に、比重の大きい被回収液体が自重により気化ガスから鉛直方向の下方に離れて分離されることとなる。
そして、この被回収液体は、第１回収部が容器体の下方部分に接続されているので、この第１回収部に向けて落下し回収されることとなる。
以上より、霧状の被回収液体を損失少なく確実に第１回収部に回収することが可能になるとともに、前記加熱分離器以外の他の分離器を特に設けなくても前述の作用効果が奏功されることから、この分離装置の大型化を抑制することもできる。
【０００８】
ここで、前記接続通路には、前記加熱分離器から流出した低沸点液体の気化ガス、および液状の被回収液体を、低沸点液体の沸点以上、かつ被回収液体の沸点より低い温度で加熱して被回収液体を回収する補助回収部が配設されてもよい。
【０００９】
この場合、接続通路に補助回収部が配設されているので、液状の被回収液体が、加熱分離器の容器体内で低沸点液体の気化ガスから分離されず、該気化ガスとともに吸出手段側に向けて容器体内から流出して第１回収部に回収され得なかった場合にも、補助回収部に到達したときに、この補助回収部に回収されることとなり、被回収液体をより一層確実に回収することができる。
さらに、補助回収部内に到達した低沸点液体の気化ガスが再度加熱されて、その比重が下げられるので、補助回収部からこの気化ガスを確実に流出させることが可能になり、補助回収部で回収される被回収液体の純度が低下するのを抑制することができる。
【００１０】
また、前記容器体の上方部分、および前記接続通路のうちの少なくとも一方に、前記被回収液体の前記噴出ノズル側から吸出手段側に向かう流れを乱す邪魔部材が配設されてもよい。
【００１１】
この場合、容器体の上方部分、および接続通路のうちの少なくとも一方に、被回収液体の噴出ノズル側から吸出手段側に向かう流れを乱す邪魔部材が配設されているので、噴出ノズルから噴出された被回収液体を、邪魔部材において、前記吸出手段側を向く背部で、カルマン渦または／および乱流を発生させることで凝集させて嵩張らせたり、噴出ノズル側を向く対向部には付着させたりすること等が可能になり、この被回収液体を、低沸点液体の気化ガスとともに吸出手段側に向けて流出させずに、吸出手段による吸引力に抗して確実に自重により第１回収部に向けて落下させることができる。
【００１２】
さらに、前記吸出手段には、前記加熱分離器側から該吸出手段を通過した低沸点液体の気化ガスを冷却して液化し、該低沸点液体を回収する第２回収部が接続されてもよい。
【００１３】
この場合、第２回収部を備えているので、低沸点液体をも回収することが可能になり、適用可能な混合液体の種類が制限されるのをより一層確実に抑えることができる。
【００１４】
また、前記第２回収部を通過して低沸点液体が回収された後の残存気体を加熱し前記容器体内に供給する循環通路を備え、該循環通路から前記容器体内に供給された前記残存気体は、前記噴出ノズルから噴出された混合液体に合流して該混合気体を前記接続通路側に導くようにしてもよい。
【００１５】
この場合、噴出ノズルから噴出された混合液体が、該混合液体に合流した前記残存気体によって接続通路側に導かれるので、この混合液体の分離装置の処理効率を向上させることができる。
また、前記残存気体が、循環通路を通過して容器体に到達するまでの間に加熱されるので、この残存気体が混合液体に合流したときに、混合液体の温度が低下するのを抑制することが可能になり、処理効率を確実に向上させることができる。
さらに、前記残存気体が、第２回収部を通過して低沸点液体が回収された後の気体であるので、外部から導入した外気と比べて、混合液体の温度を少なくとも低下させない程度まで加熱するのに要するエネルギを低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る混合液体の分離装置によれば、混合液体から所望の液体を損失少なく効率よく分離して回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る一実施形態として示した混合液体の分離装置の概略図である。
【図２】図１に示す混合液体の分離装置のＹ−Ｙ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る混合液体の分離装置の一実施形態を、図１および図２を参照しながら説明する。
この分離装置１は、被回収液体Ａ、および該被回収液体Ａより沸点の低い低沸点液体Ｃを含有する混合液体Ｂから被回収液体Ａを分離して回収する構成となっている。
【００１９】
ここで、本実施形態でいう「液体」とは、例えば、平成元年２月２３日付消防危第１１号「危険物の規制に関する政令等の一部を改正する政令（危険物の試験及び性状に係る部分）並びに危険物の試験及び性状に関する省令の公布について」において、別添２に示された方法に従って確認されるもの等としてもよい。
また本実施形態でいう「沸点」とは、例えば、ＪＩＳ Ｋ ２２３３（１９８４）に規定される方法で測定されるもの等としてもよい。なお、沸点を有しない例えばイオン液体等の場合に、本実施形態でいう「沸点」とは「分解点」を意味するものとする。「分解点」は、熱重量測定装置（ＴＧＡ）を用いて、液体の重量を測定しつつ、この液体を１分間に１０℃ずつ昇温させていく過程で、液体の重量が１０％減少したときの温度をいう。ここで、イオン液体とは、塩により構成される化学物質であって、一気圧・１００℃で液状の有機化合物を意味し、水は含まない。
【００２０】
混合液体Ｂが含有する液体としては、例えば有機物であっても無機物であってもよい。
有機物としては、例えば、Ｎ−メチルモルフォリンオキシド（ＮＭＭＯ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、エタノール、イソプロピルアルコール、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジエチルフォスフェイト（Ｃ２ｍｉｍＤＥＰ）、１−アリル−３−メチルイミダゾリウム塩化物（ＡｍｉｍＣｌ）、１−エチルピリジニウム塩化物、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）、ピリジン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメチルスルフォネート、若しくはジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等が挙げられる。
これらのうち、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジエチルフォスフェイト（Ｃ２ｍｉｍＤＥＰ）、１−アリル−３−メチルイミダゾリウム塩化物（ＡｍｉｍＣｌ）、１−エチルピリジニウム塩化物、および１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメチルスルフォネートが、前述のイオン液体に該当する。
無機物としては、例えば水（Ｈ２Ｏ）や溶融塩等が挙げられる。
【００２１】
なお、混合液体Ｂとしては、例えば、水（沸点：約１００℃）とＣ２ｍｉｍＡｃ（沸点（分解点）：約２１０℃）との混合物、水とＣ２ｍｉｍＤＥＰ（沸点（分解点）：約２５５℃）との混合物、水とＡｍｉｍＣｌ（沸点（分解点）：約２４５℃）との混合物、水とＮＭＭＯ（沸点：約１２０℃）との混合物、水とＴＨＦ（沸点：約６６℃）との混合物、
水とピリジン（沸点：約１１５．２℃）との混合物、水とポリエチレングリコール（沸点：約２５０℃以上）との混合物、水とＤＭＳＯ（沸点：約１８９℃）との混合物、若しくは水とＤＭＦ（沸点：約１５３℃）との混合物等が挙げられる。
なお、低沸点液体Ｃの沸点と被回収液体Ａの沸点との差は、例えば２０℃〜２００℃、好ましくは１００℃〜２００℃としてもよい。
また、混合液体Ｂに含有させる液体の種類は、共沸混合物とならない組み合わせとする。なお、共沸混合物としては、例えば、水とエタノールとの混合物、若しくは水とイソプロピルアルコールとの混合物等が挙げられる。
【００２２】
そして混合液体の分離装置１は、混合液体Ｂを霧状にして噴出する噴出ノズル１４、および噴出ノズル１４から混合液体Ｂが内部に噴出される容器体１５を備えるとともに、噴出ノズル１４から容器体１５内に噴出された混合液体Ｂを加熱することで、被回収液体Ａを液状のまま低沸点液体Ｃを気化する加熱分離器１１と、低沸点液体Ｃの気化ガスを容器体１５内から吸い出す吸出手段１３と、吸出手段１３による吸引力に抗して自重により落下する被回収液体Ａを回収する第１回収部１２と、を備えている。
【００２３】
加熱分離器１１において、噴出ノズル１４は容器体１５の内部に位置していて、噴出ノズル１４の先端部１４ａから霧状の混合液体Ｂが噴出される。
そして本実施形態では、噴出ノズル１４は、混合液体Ｂを鉛直方向に交差する横方向、若しくは鉛直方向の上方に向けて噴出するように配設されている。図示の例では、噴出ノズル１４は、混合液体Ｂを鉛直方向の上方に向けて噴出するように、先端部１４ａが上方を向くように鉛直方向に沿って延設されている。
容器体１５は、鉛直方向に沿って延びる筒状に形成され、その下部内に噴出ノズル１４が配設されていて、混合液体Ｂは、噴出ノズル１４により容器体１５の内部に下部から上方に向けて噴出される。また、容器体１５の鉛直方向の両端部はそれぞれ、鉛直方向の内側から外側に向かうに従い漸次縮径している。
【００２４】
さらに本実施形態では、加熱分離器１１は、噴出ノズル１４内に混合液体Ｂおよび圧縮気体を供給する供給手段１６と、容器体１５内に加熱された気体を供給して混合液体Ｂを加熱する加熱手段１７と、を備えている。
【００２５】
供給手段１６は、噴出ノズル１４の基端部に連結された気液混合器１８と、混合液体Ｂが貯留された貯留槽１９と、例えばコンプレッサー等の図示されない圧縮気体供給手段と、気液混合器１８と貯留槽１９とを接続する液体供給管２０と、気液混合器１８と圧縮気体供給手段とを接続する圧縮気体供給管２１と、を備えている。
液体供給管２０には、貯留槽１９内の混合液体Ｂを気液混合器１８に供給するポンプ２０ａが配設されている。
圧縮気体供給管２１には、気液混合器１８に供給する圧縮気体の圧力を調整するレギュレータ２１ａが配設されている。
【００２６】
加熱手段１７は、容器体１５内に連通された供給通路（循環通路）２２と、供給通路２２内を容器体１５側に向けて流れる気体を加熱するヒータ２３と、供給通路２２に配設され、ヒータ２３により加熱された気体の温度が測定可能な温度計２４と、を備えている。
供給通路２２のうち容器体１５側の先端部２２ａは、容器体１５の下部内に配設されるとともに、鉛直方向に沿って延びる筒状体とされ、その内側に噴出ノズル１４が同軸に配設されている。供給通路２２の先端部２２ａおよび噴出ノズル１４の先端部１４ａそれぞれの鉛直方向に沿う位置は互いに同等となっている。図示の例では、噴出ノズル１４の先端部１４ａは、供給通路２２の先端部２２ａよりも僅かに上方に突出している。また、供給通路２２内の気体は、吸出手段１３によって容器体１５側に向けて流される。
【００２７】
さらに本実施形態では、容器体１５において、噴出ノズル１４よりも鉛直方向の上方に位置する上方部分１５ａ、および接続通路２５のうちの少なくとも一方に、被回収液体Ａの噴出ノズル１４側から吸出手段１３側に向かう流れを乱す邪魔部材２７が配設されている。
図示の例では、邪魔部材２７は、容器体１５の上方部分１５ａにおいて、上方から下方に向かうに従い漸次拡径した上端部よりも下方に位置し、かつ鉛直方向の全長にわたって内径が同等の大径部分に配設されている。また、邪魔部材２７は、図２に示されるように、容器体１５の上方部分１５ａの内周面に、径方向の内側に向けて突設されるとともに、容器体１５の軸方向に間隔をあけて配設された複数の板体２８を備えている。
【００２８】
各板体２８は、弦に沿って切欠かれた切欠き部２８ａを有し、かつ半円より大きい円板状体となっていて、切欠き部２８ａと容器体１５の上方部分１５ａの内周面との間に隙間Ｘが設けられている。また、各板体２８は、該板体２８のうち切欠き部２８ａが、低沸点液体Ｃの気化ガスが噴出ノズル１４側から吸出手段１３側に向けて流れる流動方向に沿って最も後側に位置するように、容器体１５の軸方向に対して傾斜して配設されている。板体２８の外周縁の曲率半径は、容器体１５の上方部分１５ａにおける前記大径部分の内周面の半径と同等になっている。前記隙間Ｘは、その全域にわたって、容器体１５の軸方向に隣接する他の板体２８によって容器体１５の軸方向に覆われている。図示の例では、容器体１５の軸方向で隣り合う各板体２８は、前記隙間Ｘが、容器体１５の径方向に沿って中央部を挟む反対側に位置するように容器体１５の軸方向に沿って互い違いに配設されている。
【００２９】
吸出手段１３は、図１に示されるように、加熱分離器１１の容器体１５の上方部分１５ａに接続通路２５を介して接続されている。
本実施形態では、接続通路２５は、加熱分離器１１の容器体１５において、噴出ノズル１４の先端部１４ａよりも上方に位置する部分に接続されている。図示の例では、接続通路２５は、加熱分離器１１の容器体１５において、邪魔部材２７よりも上方に位置する上端部に接続されている。なお、接続通路２５は、容器体１５の上端部のうち、最も径が小さく上端に位置する最上端部に接続されている。
接続通路２５における加熱分離器１１の容器体１５との接続部分には、加熱分離器１１を通過した低沸点液体Ｃの気化ガスの温度を測定可能な温度計２６が配設されている。
なお、この温度計２６、および供給手段２２に配設された温度計２４それぞれによる測定結果に基づいて、加熱手段１７のヒータ２３の温度が制御可能になっている。
【００３０】
第１回収部１２は、容器体１５において噴出ノズル１４よりも鉛直方向の下方に位置する下方部分に接続されている。
図示の例では、第１回収部１２は、容器体１５の下端部のうち、最も径が小さく下端に位置する最下端部に連結されている。第１回収部１２は、内径が容器体１５の最下端部における内径よりも大きく、かつ容器体１５よりも鉛直方向の大きさが小さい有底筒状体となっている。
【００３１】
さらに本実施形態では、接続通路２５に、加熱分離器１１から流出した低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａを、低沸点液体Ｃの沸点以上、かつ被回収液体Ａの沸点より低い温度で加熱して被回収液体Ａを回収する補助回収部２９が配設されている。補助回収部２９は、供給された低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａの混合体を加熱するヒータ２９ａを備えている。
【００３２】
ここで、吸出手段１３には、加熱分離器１１側から吸出手段１３を通過した低沸点液体Ｃの気化ガスを冷却して液化し、該低沸点液体Ｃを回収する第２回収部３０が接続されている。
本実施形態では、第２回収部３０には、補助回収部２９および吸出手段１３を通過した低沸点液体Ｃの気化ガスが供給される。また、第２回収部３０には、該回収部３０内の気化ガスを冷却可能な冷却手段３０ａが配設されている。なお、冷却手段３０ａは、内部に冷媒が循環する循環配管を備え、この循環配管の一部が第２回収部３０の内部に位置している。
【００３３】
さらに本実施形態では、この第２回収部３０に、前述の加熱手段１７の供給通路２２が接続されていて、加熱分離器１１の容器体１５と第２回収部３０とが、加熱手段１７の供給通路２２を介して接続されている。
これにより、第２回収部３０を通過して低沸点液体Ｃが回収された後の残存気体は、供給通路２２を容器体１５側に向けて流れることでヒータ２３により加熱されながら、供給通路２２の先端部２２ａから容器体１５の下部内に上方に向けて供給される。そして、この供給通路２２から容器体１５内に供給された前記残存気体は、噴出ノズル１４から噴出された混合液体Ｂに合流し、該液体Ｂを加熱しつつ接続通路２５側に導く。
【００３４】
次に、以上のように構成された混合液体の分離装置１の作用について説明する。
【００３５】
まず、供給手段１６においては、気液混合器１８に、圧縮気体供給手段から圧縮気体供給管２１を通してレギュレータ２１ａにより圧力が調整された圧縮気体が供給されるとともに、貯留槽１９から液体供給管２０を通してポンプ２０ａにより流量が調整された混合液体Ｂが供給される。そして、これらの圧縮気体と混合液体Ｂとが気液混合器１８内で混合された後に、噴出ノズル１４の先端部１４ａから加熱分離器１１の容器体１５内に上方に向けて噴出される。
【００３６】
一方、加熱手段１７においては、第２回収部３０を通過して低沸点液体Ｃが回収された後の残存気体が、吸出手段１３によって供給通路２２内を容器体１５側に向けて流れる過程で、ヒータ２３により加熱される。このように加熱された前記残存気体は、供給通路２２の先端部２２ａから加熱分離器１１の容器体１５の下部内に上方に向けて供給される。
この際、供給通路２２の先端部２２ａおよび噴出ノズル１４がそれぞれ同軸に位置し、かつ供給通路２２の先端部２２ａおよび噴出ノズル１４の先端部１４ａそれぞれの鉛直方向に沿う位置が互いに同等になっているので、噴出ノズル１４から噴出された混合液体Ｂは、加熱手段１７からの加熱された前記残存気体に即座に全体にわたって接して合流することとなり、低沸点液体Ｃの沸点以上、かつ被回収液体Ａの沸点より低い温度まで確実に加熱される。これにより、噴出ノズル１４から加熱分離器１１の容器体１５内に噴出された混合液体Ｂは、即座に、被回収液体Ａは液滴のまま低沸点液体Ｃのみが気化する。なお、低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａの混合体の温度は、接続通路２５に到達するまでの間に、多少は低下するものの、低沸点液体Ｃの沸点以上、かつ被回収液体Ａの沸点より低い温度に維持される。
【００３７】
なお、前記残存気体としては、例えば空気、窒素ガス、若しくはその他の不活性ガス等が挙げられる。また、加熱手段１７から容器体１５内に供給する前記残存気体の温度は、混合液体Ｂとして、例えば水を約９９．６ｗｔ％含有し、かつＣ２ｍｉｍＡｃを約０．４ｗｔ％含有するものを採用した場合、約２２０℃としてもよい。
【００３８】
そして、低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａの混合体が、邪魔部材２７に到達すると、低沸点液体Ｃの気化ガスは、邪魔部材２７を通過して接続通路２５内に流入するものの、被回収液体Ａは、邪魔部材２７上に付着したり、邪魔部材２７上で凝集したりした後に、自重により第１回収部１２に向けて落下して回収される。
この際、容器体１５の下端部が、鉛直方向の上方から下方に向かうに従い漸次縮径しているので、被回収液体Ａが、容器体１５の下端部の内周面上に落下しても、この液体Ａを第１回収部１２に向けて滑落させることができる。
【００３９】
ここで、低沸点液体Ｃの気化ガスのみならず、被回収液体Ａの一部も邪魔部材２７を通過して容器体１５から流出し接続通路２５に流入しても、この被回収液体Ａの一部は、補助回収部２９に流入することで該回収部２９に回収される。この際、低沸点液体Ｃがヒータ２９ａにより加熱されることで、例えば低沸点液体Ｃの気化ガスの一部が液化していた場合にも再度気化され、補助回収部２９から流出する。
【００４０】
次に、吸出手段１３を通過して第２回収部３０に流入した低沸点液体Ｃの気化ガスは、冷却手段３０ａにより冷却されることで液化され、この第２回収部３０に液体の状態で回収される。
その後、前述と同様に、第２回収部３０内の前記残存気体が、加熱手段１７の供給通路２２を通過して加熱された後に、容器体１５内に供給される。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態による混合液体の分離装置１によれば、加熱分離器１１の容器体１５の内部で混合液体Ｂを加熱して低沸点液体Ｃを気化するに際し、混合液体Ｂを噴出ノズル１４により霧状にするので、低沸点液体Ｃを少ないエネルギで容易かつ確実に気化させることが可能になり、消費エネルギを抑えることができるとともに、混合液体Ｂに含まれる被回収液体Ａや低沸点液体Ｃの量によって、回収される被回収液体Ａの純度がばらつくのを抑制することが可能になり、適用可能な混合液体Ｂの種類が制限されるのを抑えることができる。
【００４２】
さらに、噴出ノズル１４が、混合液体Ｂを鉛直方向の上方に向けて噴射するように配設されているので、この混合液体Ｂが容器体１５内に噴出された当初、低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａは、容器体１５内を鉛直方向の上方に向けて流動することとなるが、吸出手段１３が容器体１５の上方部分１５ａに接続され、かつ液状の被回収液体Ａの比重が、低沸点液体Ｃの気化ガスの比重よりも大きいことから、次第に、比重の大きい被回収液体Ａが自重により気化ガスから鉛直方向の下方に離れて分離されることとなる。
そして、この被回収液体Ａは、第１回収部１２が容器体１５の下方部分に接続されているので、この第１回収部１２に向けて落下し回収されることとなる。
以上より、霧状の被回収液体Ａを損失少なく確実に第１回収部１２に回収することが可能になるとともに、加熱分離器１１以外の他の分離器を特に設けなくても前述の作用効果が奏功されることから、この分離装置１の大型化を抑制することもできる。
【００４３】
また、接続通路２５に補助回収部２９が配設されているので、液状の被回収液体Ａが、加熱分離器１１の容器体１５内で低沸点液体Ｃの気化ガスから分離されず、該気化ガスとともに吸出手段１３側に向けて容器体１５内から流出して第１回収部１２に回収され得なかった場合にも、補助回収部２９に到達したときに、この補助回収部２９に回収されることとなり、被回収液体Ａをより一層確実に回収することができる。
さらに、補助回収部２９内に到達した低沸点液体Ｃの気化ガスが再度加熱されて、その比重が下げられるので、補助回収部２９からこの気化ガスを確実に流出させることが可能になり、補助回収部２９で回収される被回収液体Ａの純度が低下するのを抑制することができる。
【００４４】
また、容器体１５の上方部分１５ａに、被回収液体Ａの噴出ノズル１４側から吸出手段１３側に向かう流れを乱す邪魔部材２７が配設されているので、噴出ノズル１４から噴出された被回収液体Ａを、邪魔部材２７の板体２８の表裏面のうち、吸出手段１３側を向く背面で、カルマン渦または／および乱流を発生させることで凝集させて嵩張らせたり、噴出ノズル１４側を向く対向面には付着させたりすること等が可能になり、この被回収液体Ａを、低沸点液体Ｃの気化ガスとともに吸出手段１３側に向けて流出させずに、吸出手段１３による吸引力に抗して確実に自重により第１回収部１２に向けて落下させることができる。
【００４５】
さらに、第２回収部３０を備えているので、低沸点液体Ｃをも回収することが可能になり、適用可能な混合液体Ｂの種類が制限されるのをより一層確実に抑えることができる。
また、噴出ノズル１４から噴出された混合液体Ｂが、該混合液体Ｂに合流した前記残存気体によって接続通路２５側に導かれるので、この混合液体の分離装置１の処理効率を向上させることができる。
また、前記残存気体が、供給通路２２を通過して容器体１５に到達するまでの間に加熱されるので、この残存気体が混合液体Ｂに合流したときに、混合液体Ｂの温度が低下するのを抑制することが可能になり、処理効率を確実に向上させることができる。
さらに、前記残存気体が、第２回収部３０を通過して低沸点液体Ｃが回収された後の気体であるので、外部から導入した外気と比べて、混合液体Ｂの温度を少なくとも低下させない程度まで、本実施形態では、混合液体Ｂを、低沸点液体Ｃの沸点以上、かつ被回収液体Ａの沸点より低い温度に加熱可能な程度まで加熱するのに要するエネルギを低く抑えることができる。
【００４６】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４７】
例えば、前記実施形態では、噴出ノズル１４を、混合液体Ｂが鉛直方向の上方に向けて噴出されるように配設したが、これに代えて、混合液体Ｂが鉛直方向に交差する横方向に向けて噴出されるように配設してもよい。
また、邪魔部材２７を、加熱分離器１１の容器体１５の上方部分１５ａに配設したが、これに限らず、容器体１５の上方部分１５ａおよび接続通路２５のうちの少なくとも一方に配設してもよい。
さらに、邪魔部材２７は、前記実施形態に限らず、例えばメッシュ体、あるいは径方向に延在する棒状体、あるいは径方向に沿って平行に延びる板体等適宜変更してもよい。
なお、メッシュ体の場合、霧状の被回収液体Ａが、メッシュ体の表裏面のうち、噴出ノズル１４側を向く対向面には直接付着し、また、吸出手段１３側を向く背面には、カルマン渦または／および乱流が発生して凝集することで付着する。
また前記棒状体の場合、霧状の被回収液体Ａが、吸出手段１３側を向く背部にカルマン渦または／および乱流が発生することで凝集して付着したり、あるいは直接付着したりする。
なお、邪魔部材２７の板体２８に、例えばヒータ若しくは蒸気管等の発熱手段を配設することにより、板体２８に付着した低沸点液体Ｃを加熱して気化させてもよい。
また、第２回収部３０に、加熱手段１７の供給通路２２を接続しなくてもよく、さらに、補助回収部２９、第２回収部３０、および邪魔部材２７は配設しなくてもよい。
さらに、第１回収部１２は、容器体１５に接続管等を介して連結してもよい。
【００４８】
また、接続通路２５に、遠心分離器を鉛直方向の下方に向けて突設してもよい。
この場合、遠心分離器内で、低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａを、吸出手段１３からの鉛直方向の上方に向けた吸引力によって旋回させることで、前記気化ガスから被回収液体Ａを遠心力により分離することができる。
【００４９】
さらにまた、加熱手段１７は、前記実施形態に限らず例えば、容器体１５に直接配設したヒータであってもよい。
例えばこの構成においても、加熱分離器１１の容器体１５と第２回収部３０とを接続する供給通路２２を配設することで、第２回収部３０を通過して低沸点液体Ｃが回収された後の残存気体を加熱して容器体１５内に供給してもよい。このように容器体１５内に供給された前記残存気体を、噴出ノズル１４から噴出された混合液体Ｂに合流させることにより、該混合気体Ｂが接続通路２５側に導かれるようにしてもよい。
すなわち、供給通路２２から容器体１５内に供給する前記残存気体を用いて、噴出ノズル１４から噴出された混合液体Ｂを加熱しなくてもよい。
【００５０】
さらに、混合液体Ｂは、３種類以上の液体を含有してもよい。また、加熱分離器１１で気化させる低沸点液体Ｃは複数種であってもよいし、第１回収部１２で回収する被回収液体Ａも複数種であってもよい。
【００５１】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
混合液体から所望の液体を損失少なく効率よく分離して回収することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 混合液体の分離装置
１１ 加熱分離器
１２ 第１回収部
１３ 吸出手段
１４ 噴出ノズル
１５ 容器体
１５ａ 容器体の上方部分
２２ 供給通路（循環通路）
２５ 接続通路
２７ 邪魔部材
２９ 補助回収部
３０ 第２回収部
Ａ 被回収液体
Ｂ 混合液体
Ｃ 低沸点液体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、混合液体の分離装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば下記特許文献１に示されるように、ナノ濾過部材等を用いることで、複数種の液体を含有する混合液体から所望の液体を分離して回収する手段が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】中国特許出願公開第１０１２２４９３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の混合液体の分離装置では、混合液体から所望の液体を損失少なく効率よく分離して回収することについて改善の余地があった。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、混合液体から所望の液体を損失少なく効率よく分離して回収することができる混合液体の分離装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の混合液体の分離装置は、被回収液体、および該被回収液体より沸点の低い低沸点液体を含有する混合液体から被回収液体を分離して回収する混合液体の分離装置であって、前記混合液体を霧状にして噴出する噴出ノズル、および該噴出ノズルから前記混合液体が内部に噴出される容器体を備えるとともに、前記噴出ノズルから前記容器体内に噴出された混合液体を加熱することで、被回収液体を液状のまま低沸点液体を気化する加熱分離器と、前記低沸点液体の気化ガスを前記容器体内から吸い出す吸出手段と、該吸出手段による吸引力に抗して自重により落下する前記被回収液体を回収する第１回収部と、を備え、前記噴出ノズルは、前記混合液体を鉛直方向に交差する横方向若しくは鉛直方向の上方に向けて噴出するように配設され、前記吸出手段は、前記容器体において前記噴出ノズルよりも鉛直方向の上方に位置する上方部分に接続通路を介して接続され、前記第１回収部は、前記容器体において前記噴出ノズルよりも鉛直方向の下方に位置する下方部分に接続されていることを特徴とする。
【０００７】
この発明によれば、容器体の内部で混合液体を加熱して低沸点液体を気化するに際し、混合液体を噴出ノズルにより霧状にするので、低沸点液体を少ないエネルギで容易かつ確実に気化させることが可能になり、消費エネルギを抑えることができるとともに、混合液体に含まれる被回収液体や低沸点液体の量によって、回収される被回収液体の純度がばらつくのを抑制することが可能になり、適用可能な混合液体の種類が制限されるのを抑えることができる。
さらに、噴出ノズルが、混合液体を鉛直方向に交差する横方向若しくは鉛直方向の上方に向けて噴射するように配設されているので、この混合液体が容器体内に噴出された当初、低沸点液体の気化ガス、および液状の被回収液体は、容器体内をこの方向に向けて流動することとなるが、吸出手段が容器体の上方部分に接続され、かつ液状の被回収液体の比重が、低沸点液体の気化ガスの比重よりも大きいことから、次第に、比重の大きい被回収液体が自重により気化ガスから鉛直方向の下方に離れて分離されることとなる。
そして、この被回収液体は、第１回収部が容器体の下方部分に接続されているので、この第１回収部に向けて落下し回収されることとなる。
以上より、霧状の被回収液体を損失少なく確実に第１回収部に回収することが可能になるとともに、前記加熱分離器以外の他の分離器を特に設けなくても前述の作用効果が奏功されることから、この分離装置の大型化を抑制することもできる。
【０００８】
ここで、前記接続通路には、前記加熱分離器から流出した低沸点液体の気化ガス、および液状の被回収液体を、低沸点液体の沸点以上、かつ被回収液体の沸点より低い温度で加熱して被回収液体を回収する補助回収部が配設されてもよい。
【０００９】
この場合、接続通路に補助回収部が配設されているので、液状の被回収液体が、加熱分離器の容器体内で低沸点液体の気化ガスから分離されず、該気化ガスとともに吸出手段側に向けて容器体内から流出して第１回収部に回収され得なかった場合にも、補助回収部に到達したときに、この補助回収部に回収されることとなり、被回収液体をより一層確実に回収することができる。
さらに、補助回収部内に到達した低沸点液体の気化ガスが再度加熱されて、その比重が下げられるので、補助回収部からこの気化ガスを確実に流出させることが可能になり、補助回収部で回収される被回収液体の純度が低下するのを抑制することができる。
【００１０】
また、前記容器体の上方部分、および前記接続通路のうちの少なくとも一方に、前記被回収液体の前記噴出ノズル側から吸出手段側に向かう流れを乱す邪魔部材が配設されてもよい。
【００１１】
この場合、容器体の上方部分、および接続通路のうちの少なくとも一方に、被回収液体の噴出ノズル側から吸出手段側に向かう流れを乱す邪魔部材が配設されているので、噴出ノズルから噴出された被回収液体を、邪魔部材において、前記吸出手段側を向く背部で、カルマン渦または／および乱流を発生させることで凝集させて嵩張らせたり、噴出ノズル側を向く対向部には付着させたりすること等が可能になり、この被回収液体を、低沸点液体の気化ガスとともに吸出手段側に向けて流出させずに、吸出手段による吸引力に抗して確実に自重により第１回収部に向けて落下させることができる。
【００１２】
さらに、前記吸出手段には、前記加熱分離器側から該吸出手段を通過した低沸点液体の気化ガスを冷却して液化し、該低沸点液体を回収する第２回収部が接続されてもよい。
【００１３】
この場合、第２回収部を備えているので、低沸点液体をも回収することが可能になり、適用可能な混合液体の種類が制限されるのをより一層確実に抑えることができる。
【００１４】
また、前記第２回収部を通過して低沸点液体が回収された後の残存気体を加熱し前記容器体内に供給する循環通路を備え、該循環通路から前記容器体内に供給された前記残存気体は、前記噴出ノズルから噴出された混合液体に合流して該混合気体を前記接続通路側に導くようにしてもよい。
【００１５】
この場合、噴出ノズルから噴出された混合液体が、該混合液体に合流した前記残存気体によって接続通路側に導かれるので、この混合液体の分離装置の処理効率を向上させることができる。
また、前記残存気体が、循環通路を通過して容器体に到達するまでの間に加熱されるので、この残存気体が混合液体に合流したときに、混合液体の温度が低下するのを抑制することが可能になり、処理効率を確実に向上させることができる。
さらに、前記残存気体が、第２回収部を通過して低沸点液体が回収された後の気体であるので、外部から導入した外気と比べて、混合液体の温度を少なくとも低下させない程度まで加熱するのに要するエネルギを低く抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る混合液体の分離装置によれば、混合液体から所望の液体を損失少なく効率よく分離して回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る一実施形態として示した混合液体の分離装置の概略図である。
【図２】図１に示す混合液体の分離装置のＹ−Ｙ線矢視断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る混合液体の分離装置の一実施形態を、図１および図２を参照しながら説明する。
この分離装置１は、被回収液体Ａ、および該被回収液体Ａより沸点の低い低沸点液体Ｃを含有する混合液体Ｂから被回収液体Ａを分離して回収する構成となっている。
【００１９】
ここで、本実施形態でいう「液体」とは、例えば、平成元年２月２３日付消防危第１１号「危険物の規制に関する政令等の一部を改正する政令（危険物の試験及び性状に係る部分）並びに危険物の試験及び性状に関する省令の公布について」において、別添２に示された方法に従って確認されるもの等としてもよい。
また本実施形態でいう「沸点」とは、例えば、ＪＩＳ Ｋ ２２３３（１９８４）に規定される方法で測定されるもの等としてもよい。なお、沸点を有しない例えばイオン液体等の場合に、本実施形態でいう「沸点」とは「分解点」を意味するものとする。「分解点」は、熱重量測定装置（ＴＧＡ）を用いて、液体の重量を測定しつつ、この液体を１分間に１０℃ずつ昇温させていく過程で、液体の重量が１０％減少したときの温度をいう。ここで、イオン液体とは、塩により構成される化学物質であって、一気圧・１００℃で液状の有機化合物を意味し、水は含まない。
【００２０】
混合液体Ｂが含有する液体としては、例えば有機物であっても無機物であってもよい。
有機物としては、例えば、Ｎ−メチルモルフォリンオキシド（ＮＭＭＯ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、エタノール、イソプロピルアルコール、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジエチルフォスフェイト（Ｃ２ｍｉｍＤＥＰ）、１−アリル−３−メチルイミダゾリウム塩化物（ＡｍｉｍＣｌ）、１−エチルピリジニウム塩化物、ジメチルスルフォキシド（ＤＭＳＯ）、ピリジン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジオキサン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメチルスルフォネート、若しくはジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等が挙げられる。
これらのうち、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムアセテート（Ｃ２ｍｉｍＡｃ）、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムジエチルフォスフェイト（Ｃ２ｍｉｍＤＥＰ）、１−アリル−３−メチルイミダゾリウム塩化物（ＡｍｉｍＣｌ）、１−エチルピリジニウム塩化物、および１−エチル−３−メチルイミダゾリウムメチルスルフォネートが、前述のイオン液体に該当する。
無機物としては、例えば水（Ｈ２Ｏ）や溶融塩等が挙げられる。
【００２１】
なお、混合液体Ｂとしては、例えば、水（沸点：約１００℃）とＣ２ｍｉｍＡｃ（沸点（分解点）：約２１０℃）との混合物、水とＣ２ｍｉｍＤＥＰ（沸点（分解点）：約２５５℃）との混合物、水とＡｍｉｍＣｌ（沸点（分解点）：約２４５℃）との混合物、水とＮＭＭＯ（沸点：約１２０℃）との混合物、水とＴＨＦ（沸点：約６６℃）との混合物、
水とピリジン（沸点：約１１５．２℃）との混合物、水とポリエチレングリコール（沸点：約２５０℃以上）との混合物、水とＤＭＳＯ（沸点：約１８９℃）との混合物、若しくは水とＤＭＦ（沸点：約１５３℃）との混合物等が挙げられる。
なお、低沸点液体Ｃの沸点と被回収液体Ａの沸点との差は、例えば２０℃〜２００℃、好ましくは１００℃〜２００℃としてもよい。
また、混合液体Ｂに含有させる液体の種類は、共沸混合物とならない組み合わせとする。なお、共沸混合物としては、例えば、水とエタノールとの混合物、若しくは水とイソプロピルアルコールとの混合物等が挙げられる。
【００２２】
そして混合液体の分離装置１は、混合液体Ｂを霧状にして噴出する噴出ノズル１４、および噴出ノズル１４から混合液体Ｂが内部に噴出される容器体１５を備えるとともに、噴出ノズル１４から容器体１５内に噴出された混合液体Ｂを加熱することで、被回収液体Ａを液状のまま低沸点液体Ｃを気化する加熱分離器１１と、低沸点液体Ｃの気化ガスを容器体１５内から吸い出す吸出手段１３と、吸出手段１３による吸引力に抗して自重により落下する被回収液体Ａを回収する第１回収部１２と、を備えている。
【００２３】
加熱分離器１１において、噴出ノズル１４は容器体１５の内部に位置していて、噴出ノズル１４の先端部１４ａから霧状の混合液体Ｂが噴出される。
そして本実施形態では、噴出ノズル１４は、混合液体Ｂを鉛直方向に交差する横方向、若しくは鉛直方向の上方に向けて噴出するように配設されている。図示の例では、噴出ノズル１４は、混合液体Ｂを鉛直方向の上方に向けて噴出するように、先端部１４ａが上方を向くように鉛直方向に沿って延設されている。
容器体１５は、鉛直方向に沿って延びる筒状に形成され、その下部内に噴出ノズル１４が配設されていて、混合液体Ｂは、噴出ノズル１４により容器体１５の内部に下部から上方に向けて噴出される。また、容器体１５の鉛直方向の両端部はそれぞれ、鉛直方向の内側から外側に向かうに従い漸次縮径している。
【００２４】
さらに本実施形態では、加熱分離器１１は、噴出ノズル１４内に混合液体Ｂおよび圧縮気体を供給する供給手段１６と、容器体１５内に加熱された気体を供給して混合液体Ｂを加熱する加熱手段１７と、を備えている。
【００２５】
供給手段１６は、噴出ノズル１４の基端部に連結された気液混合器１８と、混合液体Ｂが貯留された貯留槽１９と、例えばコンプレッサー等の図示されない圧縮気体供給手段と、気液混合器１８と貯留槽１９とを接続する液体供給管２０と、気液混合器１８と圧縮気体供給手段とを接続する圧縮気体供給管２１と、を備えている。
液体供給管２０には、貯留槽１９内の混合液体Ｂを気液混合器１８に供給するポンプ２０ａが配設されている。
圧縮気体供給管２１には、気液混合器１８に供給する圧縮気体の圧力を調整するレギュレータ２１ａが配設されている。
【００２６】
加熱手段１７は、容器体１５内に連通された供給通路（循環通路）２２と、供給通路２２内を容器体１５側に向けて流れる気体を加熱するヒータ２３と、供給通路２２に配設され、ヒータ２３により加熱された気体の温度が測定可能な温度計２４と、を備えている。
供給通路２２のうち容器体１５側の先端部２２ａは、容器体１５の下部内に配設されるとともに、鉛直方向に沿って延びる筒状体とされ、その内側に噴出ノズル１４が同軸に配設されている。供給通路２２の先端部２２ａおよび噴出ノズル１４の先端部１４ａそれぞれの鉛直方向に沿う位置は互いに同等となっている。図示の例では、噴出ノズル１４の先端部１４ａは、供給通路２２の先端部２２ａよりも僅かに上方に突出している。また、供給通路２２内の気体は、吸出手段１３によって容器体１５側に向けて流される。
【００２７】
さらに本実施形態では、容器体１５において、噴出ノズル１４よりも鉛直方向の上方に位置する上方部分１５ａ、および接続通路２５のうちの少なくとも一方に、被回収液体Ａの噴出ノズル１４側から吸出手段１３側に向かう流れを乱す邪魔部材２７が配設されている。
図示の例では、邪魔部材２７は、容器体１５の上方部分１５ａにおいて、上方から下方に向かうに従い漸次拡径した上端部よりも下方に位置し、かつ鉛直方向の全長にわたって内径が同等の大径部分に配設されている。また、邪魔部材２７は、図２に示されるように、容器体１５の上方部分１５ａの内周面に、径方向の内側に向けて突設されるとともに、容器体１５の軸方向に間隔をあけて配設された複数の板体２８を備えている。
【００２８】
各板体２８は、弦に沿って切欠かれた切欠き部２８ａを有し、かつ半円より大きい円板状体となっていて、切欠き部２８ａと容器体１５の上方部分１５ａの内周面との間に隙間Ｘが設けられている。また、各板体２８は、該板体２８のうち切欠き部２８ａが、低沸点液体Ｃの気化ガスが噴出ノズル１４側から吸出手段１３側に向けて流れる流動方向に沿って最も後側に位置するように、容器体１５の軸方向に対して傾斜して配設されている。板体２８の外周縁の曲率半径は、容器体１５の上方部分１５ａにおける前記大径部分の内周面の半径と同等になっている。前記隙間Ｘは、その全域にわたって、容器体１５の軸方向に隣接する他の板体２８によって容器体１５の軸方向に覆われている。図示の例では、容器体１５の軸方向で隣り合う各板体２８は、前記隙間Ｘが、容器体１５の径方向に沿って中央部を挟む反対側に位置するように容器体１５の軸方向に沿って互い違いに配設されている。
【００２９】
吸出手段１３は、図１に示されるように、加熱分離器１１の容器体１５の上方部分１５ａに接続通路２５を介して接続されている。
本実施形態では、接続通路２５は、加熱分離器１１の容器体１５において、噴出ノズル１４の先端部１４ａよりも上方に位置する部分に接続されている。図示の例では、接続通路２５は、加熱分離器１１の容器体１５において、邪魔部材２７よりも上方に位置する上端部に接続されている。なお、接続通路２５は、容器体１５の上端部のうち、最も径が小さく上端に位置する最上端部に接続されている。
接続通路２５における加熱分離器１１の容器体１５との接続部分には、加熱分離器１１を通過した低沸点液体Ｃの気化ガスの温度を測定可能な温度計２６が配設されている。
なお、この温度計２６、および供給手段２２に配設された温度計２４それぞれによる測定結果に基づいて、加熱手段１７のヒータ２３の温度が制御可能になっている。
【００３０】
第１回収部１２は、容器体１５において噴出ノズル１４よりも鉛直方向の下方に位置する下方部分に接続されている。
図示の例では、第１回収部１２は、容器体１５の下端部のうち、最も径が小さく下端に位置する最下端部に連結されている。第１回収部１２は、内径が容器体１５の最下端部における内径よりも大きく、かつ容器体１５よりも鉛直方向の大きさが小さい有底筒状体となっている。
【００３１】
さらに本実施形態では、接続通路２５に、加熱分離器１１から流出した低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａを、低沸点液体Ｃの沸点以上、かつ被回収液体Ａの沸点より低い温度で加熱して被回収液体Ａを回収する補助回収部２９が配設されている。補助回収部２９は、供給された低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａの混合体を加熱するヒータ２９ａを備えている。
【００３２】
ここで、吸出手段１３には、加熱分離器１１側から吸出手段１３を通過した低沸点液体Ｃの気化ガスを冷却して液化し、該低沸点液体Ｃを回収する第２回収部３０が接続されている。
本実施形態では、第２回収部３０には、補助回収部２９および吸出手段１３を通過した低沸点液体Ｃの気化ガスが供給される。また、第２回収部３０には、該回収部３０内の気化ガスを冷却可能な冷却手段３０ａが配設されている。なお、冷却手段３０ａは、内部に冷媒が循環する循環配管を備え、この循環配管の一部が第２回収部３０の内部に位置している。
【００３３】
さらに本実施形態では、この第２回収部３０に、前述の加熱手段１７の供給通路２２が接続されていて、加熱分離器１１の容器体１５と第２回収部３０とが、加熱手段１７の供給通路２２を介して接続されている。
これにより、第２回収部３０を通過して低沸点液体Ｃが回収された後の残存気体は、供給通路２２を容器体１５側に向けて流れることでヒータ２３により加熱されながら、供給通路２２の先端部２２ａから容器体１５の下部内に上方に向けて供給される。そして、この供給通路２２から容器体１５内に供給された前記残存気体は、噴出ノズル１４から噴出された混合液体Ｂに合流し、該液体Ｂを加熱しつつ接続通路２５側に導く。
【００３４】
次に、以上のように構成された混合液体の分離装置１の作用について説明する。
【００３５】
まず、供給手段１６においては、気液混合器１８に、圧縮気体供給手段から圧縮気体供給管２１を通してレギュレータ２１ａにより圧力が調整された圧縮気体が供給されるとともに、貯留槽１９から液体供給管２０を通してポンプ２０ａにより流量が調整された混合液体Ｂが供給される。そして、これらの圧縮気体と混合液体Ｂとが気液混合器１８内で混合された後に、噴出ノズル１４の先端部１４ａから加熱分離器１１の容器体１５内に上方に向けて噴出される。
【００３６】
一方、加熱手段１７においては、第２回収部３０を通過して低沸点液体Ｃが回収された後の残存気体が、吸出手段１３によって供給通路２２内を容器体１５側に向けて流れる過程で、ヒータ２３により加熱される。このように加熱された前記残存気体は、供給通路２２の先端部２２ａから加熱分離器１１の容器体１５の下部内に上方に向けて供給される。
この際、供給通路２２の先端部２２ａおよび噴出ノズル１４がそれぞれ同軸に位置し、かつ供給通路２２の先端部２２ａおよび噴出ノズル１４の先端部１４ａそれぞれの鉛直方向に沿う位置が互いに同等になっているので、噴出ノズル１４から噴出された混合液体Ｂは、加熱手段１７からの加熱された前記残存気体に即座に全体にわたって接して合流することとなり、低沸点液体Ｃの沸点以上、かつ被回収液体Ａの沸点より低い温度まで確実に加熱される。これにより、噴出ノズル１４から加熱分離器１１の容器体１５内に噴出された混合液体Ｂは、即座に、被回収液体Ａは液滴のまま低沸点液体Ｃのみが気化する。なお、低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａの混合体の温度は、接続通路２５に到達するまでの間に、多少は低下するものの、低沸点液体Ｃの沸点以上、かつ被回収液体Ａの沸点より低い温度に維持される。
【００３７】
なお、前記残存気体としては、例えば空気、窒素ガス、若しくはその他の不活性ガス等が挙げられる。また、加熱手段１７から容器体１５内に供給する前記残存気体の温度は、混合液体Ｂとして、例えば水を約９９．６ｗｔ％含有し、かつＣ２ｍｉｍＡｃを約０．４ｗｔ％含有するものを採用した場合、約２２０℃としてもよい。
【００３８】
そして、低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａの混合体が、邪魔部材２７に到達すると、低沸点液体Ｃの気化ガスは、邪魔部材２７を通過して接続通路２５内に流入するものの、被回収液体Ａは、邪魔部材２７上に付着したり、邪魔部材２７上で凝集したりした後に、自重により第１回収部１２に向けて落下して回収される。
この際、容器体１５の下端部が、鉛直方向の上方から下方に向かうに従い漸次縮径しているので、被回収液体Ａが、容器体１５の下端部の内周面上に落下しても、この液体Ａを第１回収部１２に向けて滑落させることができる。
【００３９】
ここで、低沸点液体Ｃの気化ガスのみならず、被回収液体Ａの一部も邪魔部材２７を通過して容器体１５から流出し接続通路２５に流入しても、この被回収液体Ａの一部は、補助回収部２９に流入することで該回収部２９に回収される。この際、低沸点液体Ｃがヒータ２９ａにより加熱されることで、例えば低沸点液体Ｃの気化ガスの一部が液化していた場合にも再度気化され、補助回収部２９から流出する。
【００４０】
次に、吸出手段１３を通過して第２回収部３０に流入した低沸点液体Ｃの気化ガスは、冷却手段３０ａにより冷却されることで液化され、この第２回収部３０に液体の状態で回収される。
その後、前述と同様に、第２回収部３０内の前記残存気体が、加熱手段１７の供給通路２２を通過して加熱された後に、容器体１５内に供給される。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態による混合液体の分離装置１によれば、加熱分離器１１の容器体１５の内部で混合液体Ｂを加熱して低沸点液体Ｃを気化するに際し、混合液体Ｂを噴出ノズル１４により霧状にするので、低沸点液体Ｃを少ないエネルギで容易かつ確実に気化させることが可能になり、消費エネルギを抑えることができるとともに、混合液体Ｂに含まれる被回収液体Ａや低沸点液体Ｃの量によって、回収される被回収液体Ａの純度がばらつくのを抑制することが可能になり、適用可能な混合液体Ｂの種類が制限されるのを抑えることができる。
【００４２】
さらに、噴出ノズル１４が、混合液体Ｂを鉛直方向の上方に向けて噴射するように配設されているので、この混合液体Ｂが容器体１５内に噴出された当初、低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａは、容器体１５内を鉛直方向の上方に向けて流動することとなるが、吸出手段１３が容器体１５の上方部分１５ａに接続され、かつ液状の被回収液体Ａの比重が、低沸点液体Ｃの気化ガスの比重よりも大きいことから、次第に、比重の大きい被回収液体Ａが自重により気化ガスから鉛直方向の下方に離れて分離されることとなる。
そして、この被回収液体Ａは、第１回収部１２が容器体１５の下方部分に接続されているので、この第１回収部１２に向けて落下し回収されることとなる。
以上より、霧状の被回収液体Ａを損失少なく確実に第１回収部１２に回収することが可能になるとともに、加熱分離器１１以外の他の分離器を特に設けなくても前述の作用効果が奏功されることから、この分離装置１の大型化を抑制することもできる。
【００４３】
また、接続通路２５に補助回収部２９が配設されているので、液状の被回収液体Ａが、加熱分離器１１の容器体１５内で低沸点液体Ｃの気化ガスから分離されず、該気化ガスとともに吸出手段１３側に向けて容器体１５内から流出して第１回収部１２に回収され得なかった場合にも、補助回収部２９に到達したときに、この補助回収部２９に回収されることとなり、被回収液体Ａをより一層確実に回収することができる。
さらに、補助回収部２９内に到達した低沸点液体Ｃの気化ガスが再度加熱されて、その比重が下げられるので、補助回収部２９からこの気化ガスを確実に流出させることが可能になり、補助回収部２９で回収される被回収液体Ａの純度が低下するのを抑制することができる。
【００４４】
また、容器体１５の上方部分１５ａに、被回収液体Ａの噴出ノズル１４側から吸出手段１３側に向かう流れを乱す邪魔部材２７が配設されているので、噴出ノズル１４から噴出された被回収液体Ａを、邪魔部材２７の板体２８の表裏面のうち、吸出手段１３側を向く背面で、カルマン渦または／および乱流を発生させることで凝集させて嵩張らせたり、噴出ノズル１４側を向く対向面には付着させたりすること等が可能になり、この被回収液体Ａを、低沸点液体Ｃの気化ガスとともに吸出手段１３側に向けて流出させずに、吸出手段１３による吸引力に抗して確実に自重により第１回収部１２に向けて落下させることができる。
【００４５】
さらに、第２回収部３０を備えているので、低沸点液体Ｃをも回収することが可能になり、適用可能な混合液体Ｂの種類が制限されるのをより一層確実に抑えることができる。
また、噴出ノズル１４から噴出された混合液体Ｂが、該混合液体Ｂに合流した前記残存気体によって接続通路２５側に導かれるので、この混合液体の分離装置１の処理効率を向上させることができる。
また、前記残存気体が、供給通路２２を通過して容器体１５に到達するまでの間に加熱されるので、この残存気体が混合液体Ｂに合流したときに、混合液体Ｂの温度が低下するのを抑制することが可能になり、処理効率を確実に向上させることができる。
さらに、前記残存気体が、第２回収部３０を通過して低沸点液体Ｃが回収された後の気体であるので、外部から導入した外気と比べて、混合液体Ｂの温度を少なくとも低下させない程度まで、本実施形態では、混合液体Ｂを、低沸点液体Ｃの沸点以上、かつ被回収液体Ａの沸点より低い温度に加熱可能な程度まで加熱するのに要するエネルギを低く抑えることができる。
【００４６】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４７】
例えば、前記実施形態では、噴出ノズル１４を、混合液体Ｂが鉛直方向の上方に向けて噴出されるように配設したが、これに代えて、混合液体Ｂが鉛直方向に交差する横方向に向けて噴出されるように配設してもよい。
また、邪魔部材２７を、加熱分離器１１の容器体１５の上方部分１５ａに配設したが、これに限らず、容器体１５の上方部分１５ａおよび接続通路２５のうちの少なくとも一方に配設してもよい。
さらに、邪魔部材２７は、前記実施形態に限らず、例えばメッシュ体、あるいは径方向に延在する棒状体、あるいは径方向に沿って平行に延びる板体等適宜変更してもよい。
なお、メッシュ体の場合、霧状の被回収液体Ａが、メッシュ体の表裏面のうち、噴出ノズル１４側を向く対向面には直接付着し、また、吸出手段１３側を向く背面には、カルマン渦または／および乱流が発生して凝集することで付着する。
また前記棒状体の場合、霧状の被回収液体Ａが、吸出手段１３側を向く背部にカルマン渦または／および乱流が発生することで凝集して付着したり、あるいは直接付着したりする。
なお、邪魔部材２７の板体２８に、例えばヒータ若しくは蒸気管等の発熱手段を配設することにより、板体２８に付着した低沸点液体Ｃを加熱して気化させてもよい。
また、第２回収部３０に、加熱手段１７の供給通路２２を接続しなくてもよく、さらに、補助回収部２９、第２回収部３０、および邪魔部材２７は配設しなくてもよい。
さらに、第１回収部１２は、容器体１５に接続管等を介して連結してもよい。
【００４８】
また、接続通路２５に、遠心分離器を鉛直方向の下方に向けて突設してもよい。
この場合、遠心分離器内で、低沸点液体Ｃの気化ガス、および液状の被回収液体Ａを、吸出手段１３からの鉛直方向の上方に向けた吸引力によって旋回させることで、前記気化ガスから被回収液体Ａを遠心力により分離することができる。
【００４９】
さらにまた、加熱手段１７は、前記実施形態に限らず例えば、容器体１５に直接配設したヒータであってもよい。
例えばこの構成においても、加熱分離器１１の容器体１５と第２回収部３０とを接続する供給通路２２を配設することで、第２回収部３０を通過して低沸点液体Ｃが回収された後の残存気体を加熱して容器体１５内に供給してもよい。このように容器体１５内に供給された前記残存気体を、噴出ノズル１４から噴出された混合液体Ｂに合流させることにより、該混合気体Ｂが接続通路２５側に導かれるようにしてもよい。
すなわち、供給通路２２から容器体１５内に供給する前記残存気体を用いて、噴出ノズル１４から噴出された混合液体Ｂを加熱しなくてもよい。
【００５０】
さらに、混合液体Ｂは、３種類以上の液体を含有してもよい。また、加熱分離器１１で気化させる低沸点液体Ｃは複数種であってもよいし、第１回収部１２で回収する被回収液体Ａも複数種であってもよい。
【００５１】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
混合液体から所望の液体を損失少なく効率よく分離して回収することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 混合液体の分離装置
１１ 加熱分離器
１２ 第１回収部
１３ 吸出手段
１４ 噴出ノズル
１５ 容器体
１５ａ 容器体の上方部分
２２ 供給通路（循環通路）
２５ 接続通路
２７ 邪魔部材
２９ 補助回収部
３０ 第２回収部
Ａ 被回収液体
Ｂ 混合液体
Ｃ 低沸点液体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被回収液体、および該被回収液体より沸点の低い低沸点液体を含有する混合液体から被回収液体を分離して回収する混合液体の分離装置であって、
前記混合液体を霧状にして噴出する噴出ノズル、および該噴出ノズルから前記混合液体が内部に噴出される容器体を備えるとともに、前記噴出ノズルから前記容器体内に噴出された混合液体を加熱することで、被回収液体を液状のまま低沸点液体を気化する加熱分離器と、
前記低沸点液体の気化ガスを前記容器体内から吸い出す吸出手段と、
該吸出手段による吸引力に抗して自重により落下する前記被回収液体を回収する第１回収部と、を備え、
前記噴出ノズルは、前記混合液体を鉛直方向に交差する横方向若しくは鉛直方向の上方に向けて噴出するように配設され、
前記吸出手段は、前記容器体において前記噴出ノズルよりも鉛直方向の上方に位置する上方部分に接続通路を介して接続され、
前記第１回収部は、前記容器体において前記噴出ノズルよりも鉛直方向の下方に位置する下方部分に接続されていることを特徴とする混合液体の分離装置。
【請求項２】
請求項１記載の混合液体の分離装置であって、
前記接続通路には、前記加熱分離器から流出した低沸点液体の気化ガス、および液状の被回収液体を、低沸点液体の沸点以上、かつ被回収液体の沸点より低い温度で加熱して被回収液体を回収する補助回収部が配設されていることを特徴とする混合液体の分離装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の混合液体の分離装置であって、
前記容器体の上方部分、および前記接続通路のうちの少なくとも一方に、前記被回収液体の前記噴出ノズル側から吸出手段側に向かう流れを乱す邪魔部材が配設されていることを特徴とする混合液体の分離装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の混合液体の分離装置であって、
前記吸出手段には、前記加熱分離器側から該吸出手段を通過した低沸点液体の気化ガスを冷却して液化し、該低沸点液体を回収する第２回収部が接続されていることを特徴とする混合液体の分離装置。
【請求項５】
請求項４記載の混合液体の分離装置であって、
前記第２回収部を通過して低沸点液体が回収された後の残存気体を加熱し前記容器体内に供給する循環通路を備え、
該循環通路から前記容器体内に供給された前記残存気体は、前記噴出ノズルから噴出された混合液体に合流して該混合気体を前記接続通路側に導くことを特徴とする混合液体の分離装置。
【請求項１】
被回収液体、および該被回収液体より沸点の低い低沸点液体を含有する混合液体から被回収液体を分離して回収する混合液体の分離装置であって、
前記混合液体を霧状にして噴出する噴出ノズル、および該噴出ノズルから前記混合液体が内部に噴出される容器体を備えるとともに、前記噴出ノズルから前記容器体内に噴出された混合液体を加熱することで、被回収液体を液状のまま低沸点液体を気化する加熱分離器と、
前記低沸点液体の気化ガスを前記容器体内から吸い出す吸出手段と、
該吸出手段による吸引力に抗して自重により落下する前記被回収液体を回収する第１回収部と、を備え、
前記噴出ノズルは、前記混合液体を鉛直方向に交差する横方向若しくは鉛直方向の上方に向けて噴出するように配設され、
前記吸出手段は、前記容器体において前記噴出ノズルよりも鉛直方向の上方に位置する上方部分に接続通路を介して接続され、
前記第１回収部は、前記容器体において前記噴出ノズルよりも鉛直方向の下方に位置する下方部分に接続されていることを特徴とする混合液体の分離装置。
【請求項２】
請求項１記載の混合液体の分離装置であって、
前記接続通路には、前記加熱分離器から流出した低沸点液体の気化ガス、および液状の被回収液体を、低沸点液体の沸点以上、かつ被回収液体の沸点より低い温度で加熱して被回収液体を回収する補助回収部が配設されていることを特徴とする混合液体の分離装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の混合液体の分離装置であって、
前記容器体の上方部分、および前記接続通路のうちの少なくとも一方に、前記被回収液体の前記噴出ノズル側から吸出手段側に向かう流れを乱す邪魔部材が配設されていることを特徴とする混合液体の分離装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の混合液体の分離装置であって、
前記吸出手段には、前記加熱分離器側から該吸出手段を通過した低沸点液体の気化ガスを冷却して液化し、該低沸点液体を回収する第２回収部が接続されていることを特徴とする混合液体の分離装置。
【請求項５】
請求項４記載の混合液体の分離装置であって、
前記第２回収部を通過して低沸点液体が回収された後の残存気体を加熱し前記容器体内に供給する循環通路を備え、
該循環通路から前記容器体内に供給された前記残存気体は、前記噴出ノズルから噴出された混合液体に合流して該混合気体を前記接続通路側に導くことを特徴とする混合液体の分離装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−１８３５１２（Ｐ２０１２−１８３５１２Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９５７６（Ｐ２０１１−４９５７６）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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