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PRODUCTION METHOD OF SPECIFIC SUBSTANCE BY LIQUID-LIQUID EXTRACTION SEPARATION UPDATE_EN

Patent code P210017434
File No. 14180
Posted date Feb 19, 2021
Application number P2019-113657
Publication number P2020-203267A
Date of filing Jun 19, 2019
Date of publication of application Dec 24, 2020
Inventor
  • (In Japanese)長縄 弘親
  • (In Japanese)永野 哲志
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人日本原子力研究開発機構
Title PRODUCTION METHOD OF SPECIFIC SUBSTANCE BY LIQUID-LIQUID EXTRACTION SEPARATION UPDATE_EN
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of a specific substance separated and refined by using an effect equivalent to multiple stages developed by a plurality of circulation numbers in a circulation liquid sending system where a forward extraction part 100, a washing part 200 and a back extraction part 300 are united and function synchronously.
SOLUTION: In s production method of a specific substance, the specific substance is separated and refined by that: the water phase (in many cases, heavy liquid phase) of a forward extraction part 100 is circulated and sent in an independent part being only the forward extraction part 100 using a system where the forward extraction part 100, a washing part 200 and a back extraction part 300 are united and function synchronously and simultaneously, the oil phase (in many cases, light liquid phase) of the forward extraction part 100 is controlled so as to be transversally circulated and sent from the washing part 200 to the forward extraction part 100 again via the back extraction part 300; and internal circulation in the independent part of the water phase of the forward extraction part 100 is performed a plurality of times.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

液液系での抽出分離を利用して、目的成分(溶存成分又は固形成分若しくは浮遊液滴成分)を分離・濃縮したり、目的成分から不純物を分離・除去したりすることで、製品として、高品位な金属品、化学品(有機化合物など)などを得ることができる。液液系での抽出分離とは、互いに混じり合わない2つの液相の間における物質の分配の違いによって、金属イオン、有機化合物、生体高分子などを分離精製・濃縮する方法であり、工業的に幅広く利用されている。液液系での抽出分離では、扱う対象成分に応じて、錯形成反応、脱水和反応、溶媒和反応、イオン交換反応、酸塩基反応、酸化還元反応、触媒反応、自己組織化反応など、多くの化学反応が関与し得る。

液液系での抽出分離では、抽出単位操作を繰り返す多段抽出を行うことで、水溶液中の目的成分をより高精度に分離することができる。通常、必要な数の抽出容器(塔又は槽)を配置して順次処理することで多段抽出を行う。そのとき、より高度な分離を求めるほど、より多くの数の容器(塔又は槽)が必要になる。

一方、液液系での抽出分離を工業的に行う装置では、少なくとも、正抽出部と逆抽出部の2つ部位を有し、正抽出部の油相に抽出された目的成分は逆抽出部で逆抽出液(逆抽出部の水相)に回収され、同時に、リセットされた油相は正抽出部に運ばれて再利用される。また、必要に応じて、正抽出部と逆抽出部の間に洗浄部を挿入することで、より高い分離の精度を得ることもできる。

一般的に、正抽出部、洗浄部、及び逆抽出部のそれぞれに対して複数の容器(塔又は槽)を配置する、いわゆる多段化を行うことで、目的成分を必要とする純度にまで分離精製する。通常、多段化とは、従来、正抽出部、洗浄部、及び逆抽出部の各部に対して個別的に、必要な員数で容器を設置して抽出処理を行う方式を指す(便宜上、容器員数多段と称する)。

しかしながら、このような多段化によって、装置が大型かつ複雑になるため、初期コスト、運転コスト、維持コストのすべてが増加し、なおかつ、操作性が低下するために、扱いに熟練を要し、常時、監視と煩雑な調整作業が必要になることで、人件費も増加する。すなわち、液液系での抽出分離に基づく分離精製によって金属品、化学品などの製品を得ようとするときのコストを、多くの面から大幅に上げてしまう原因になっている。

従来技術において、正抽出部、洗浄部、及び逆抽出部は、通常、それぞれが独立的に機能しながら、必要とする抽出分離を行えるように構成される。例えば、正抽出部において目的成分を油相に抽出する操作を行った後、該正抽出部の油相を洗浄部に移送し、該洗浄部において目的成分に随伴して抽出された不純物等の油相に抽出したくない成分を水相に洗い流すことで油相中の前記目的成分をさらに分離精製する操作を行い、その後、前記洗浄部の油相を逆抽出部に移送し、このように分離精製された目的成分を該逆抽出部において水相に逆抽出することによって回収する操作を行い、最後に、リセットされた油相を前記正抽出部に移送してもどし、再度、利用する。

このように、順次、油相を後段に移送しながら処理を進め、リセットされた油相を、再度、前段にもどして再利用するという操作を繰り返し行うことで、油相が満足に機能する限りは、正抽出部、洗浄部、及び逆抽出部の各部の間で油相を持続的に循環利用(繰り返し利用)できる。具体的には、バルブ切換え操作と送液デバイス(循環ポンプ等)の作動のオンオフに基づいて、独立的に機能する各部位での操作を終える毎に油相を取り出し、正抽出部から洗浄部へ、洗浄部から逆抽出部へ、さらに逆抽出部から正抽出部へもどす周回の順番で、液を循環利用するためのポンプ(循環ポンプ)等を用いて順次移送する作業・動作を繰り返し行い、油相を再生しながら循環的に利用する(例えば、特許文献1)。

なお、水相については、基本的に、3つの部位(正抽出部、洗浄部、及び逆抽出部)を行き来させる必要はないが、油相の洗浄を行いながら抽出残液を効率的に回収したい都合上、処理する対象としてフィードされる水溶液(フィード水溶液)を正抽出部と洗浄部の間から引き込み、洗浄部から流れてきた洗浄液と合流させ、フィード水溶液と洗浄液が混合されながら正抽出部に導入される仕組みも、一般的によく知られている。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、液液系での抽出分離において、抽出容器(塔又は槽)の数を増加させることなく、循環送液を繰り返し行うことで得られる多段に相当する効果を利用して、水相内若しくは油相内で分離生成される特定の物質又はこれら両方の特定の物質を、簡単かつ経済的に製造する方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
分離精製の対象となる複数個の成分を含有する水相から1つ以上の成分を油相に抽出するところの正抽出部、該正抽出部において油相に抽出したい対象成分に随伴して抽出された水相に残したい対象成分を、水相に洗い流すところの洗浄部、及び前記洗浄部の油相に存在する対象成分を、水相に逆抽出することによって回収するところの逆抽出部を備え、水相及び油相の循環送液に基づいて前記各部が一体化して同期的に動作するシステムを用いて、前記正抽出部の水相を同正抽出部のみの単独部内にて循環送液させると同時に、該正抽出部の油相を前記洗浄部から前記逆抽出部を経て再び同正抽出部に至る横断的な循環送液をさせ、かつ前記正抽出部の水相の単独部内循環を複数回行うことにより得られる同期的循環送液多段の効果を利用して、水相内若しくは油相内で分離精製される特定の物質又はこれら両方の特定の物質を製造することを特徴とする特定物質の製造方法。

【請求項2】
 
請求項1おいて、前記正抽出部の水相を該単独部内で循環送液させると同時に、前記洗浄部若しくは前記逆抽出部又はその両方の部位においても、水相を単独部内で循環送液させることを特徴とする特定の物質を製造する方法。

【請求項3】
 
請求項1又は2において、前記正抽出部が1個の容器から成り、前記洗浄部及び前記逆抽出部が1個以上の容器から成ることを特徴とする特定物質の製造方法。

【請求項4】
 
請求項1又は2において、前記正抽出部に油相を供給するための配管及び油相を排出するための配管を分岐させることで、前記正抽出部に2個以上の容器を設置していることを特徴とする特定物質の製造方法。

【請求項5】
 
請求項1又は2において、前記洗浄部若しくは前記逆抽出部又はその両方の部位に設置された容器の中で、その一部又は全部に対して、油相を供給するための配管及び油相を排出するための配管を分岐させていることを特徴とする特定物質の製造方法。

【請求項6】
 
請求項3及至5のいずれかにおいて、水相が重液相で油相が軽液相である場合には、水相を前記容器の上から導入して下から排出し、油相を前記容器の下から導入して上から排出するように送液することを特徴とし、水相が軽液相で油相が重液相である場合には、水相を前記容器の下から導入して上から排出し、油相を前記容器の上から導入して下から排出するように送液することを特徴とする特定物質の製造方法。

【請求項7】
 
請求項3及至5のいずれかにおいて、水相を単独部内にて循環送液している任意の容器に対して、前記容器内に供給される水相及び前記容器から排出される水相を同一のタンクにて前記容器本体の外に溜め置くことを特徴とする特定物質の製造方法。

【請求項8】
 
請求項3及至5のいずれかにおいて、水相を単独部内にて循環送液している任意の容器に対して、前記容器内に供給される水相を前記容器本体の外に溜め置くためのタンクと前記容器から排出される水相を前記容器本体の外に溜め置くためのタンクを個別に設置し、双方のタンクの供給側と排出側を交互に入れ替えながら前記容器内に循環送液させることを特徴とする特定物質の製造方法。

【請求項9】
 
請求項8において、供給される水相を溜め置く容器本体外のタンクと排出される水相を溜め置く容器本体外のタンクとを仕切りで隔てた1個のタンクとして用いて、前記仕切りタンクの供給側と排出側を交互に入れ替えながら前記容器内に循環送液させることを特徴とする特定物質の製造方法。

【請求項10】
 
請求項8又は9において、前記容器本体外のタンクについて、供給側と排出側の交互の入れ替えに対する流路の切換えを電子制御によって行うことを特徴とする特定物質の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2019113657thum.jpg
State of application right Published
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