本發(fā)明涉及超臨界流體的分離回收方法及裝置。尤其是，本發(fā)明涉及在超臨界染色裝置中使用的超臨界流體的分離回收方法及裝置。

背景技術(shù)：

以往，在進(jìn)行纖維制品的染色的情況下，作為染色介質(zhì)使用了大量的水，而被指出水資源節(jié)約和廢液處理的問(wèn)題等，從而謀求開(kāi)發(fā)出對(duì)環(huán)境負(fù)擔(dān)更低的染色技術(shù)。因此，近年來(lái)，作為與以往相比廢液的排出量極少的染色方法，提出有將以超臨界二氧化碳為代表的超臨界流體用作染色介質(zhì)的方法。而且，染色處理后的超臨界流體在將染料等雜質(zhì)分離之后，經(jīng)由規(guī)定處理后被再利用。

在日本專利第3954103號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)中，公開(kāi)了一種使用超臨界流體對(duì)纖維制品進(jìn)行染色的染色裝置及染色方法。該專利文獻(xiàn)1所記載的染色裝置70，如圖5所示，具有：收納纖維制品的染色釜(autoclave)71；蓄存成為染色介質(zhì)的流體的蓄存箱(集液箱)72；將流體從蓄存箱72向染色釜71供給并且將該流體升壓的泵73；配置在泵73與染色釜71之間且對(duì)流體進(jìn)行加熱而使其成為超臨界狀態(tài)的熱交換器74；使染料溶解在超臨界狀態(tài)的流體(超臨界流體)中的溶解槽(飽和器)75；調(diào)整染色釜71內(nèi)的壓力的放壓閥76；配置在放壓閥76的下游側(cè)且將染料從流體分離的分離槽77；和使分離染料后的流體冷凝的冷凝器78。

通過(guò)控制配置在染色釜71的下游側(cè)的閥92、93的開(kāi)閉，將通過(guò)了染色釜71的超臨界流體向放壓閥76側(cè)及/或泵73側(cè)輸送。該情況下，被輸送到放壓閥76側(cè)的超臨界流體通過(guò)從放壓閥76排出而被減壓并氣化，然后，在分離槽77中，通過(guò)沉淀來(lái)從氣化了的流體中分離并收集染料。而且，在分離槽77中分離了染料后的流體在冷凝器78中液化后，返回至蓄存箱72中。

在日本特開(kāi)2004-249175號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)2)中，公開(kāi)了如下回收再利用二氧化碳的含浸處理方法：在含浸處理槽內(nèi)，在超臨界二氧化碳中使含浸物質(zhì)含浸于基材后，將含浸處理后的流體從含浸處理槽經(jīng)由減壓閥向氣體分離裝置導(dǎo)入，在氣體分離裝置中除去液體或固體成分，將得到的二氧化碳?xì)怏w壓縮而成為液化二氧化碳或超臨界二氧化碳之后保存于蓄存箱，根據(jù)需要對(duì)從蓄存箱導(dǎo)出的液化二氧化碳或超臨界二氧化碳進(jìn)行加熱或壓縮之后將其向含浸處理槽內(nèi)供給，使超臨界二氧化碳充滿含浸處理槽內(nèi)。

在專利文獻(xiàn)2中，通過(guò)在氣體分離裝置內(nèi)設(shè)置過(guò)濾器，從而在氣體分離裝置中除去液體或固體成分時(shí)分離效率提高。作為過(guò)濾器的材料而記載了無(wú)紡布和紡布。也記載了為了提高氣體分離效率，而優(yōu)選將具有褶皺(pleat)的過(guò)濾器配置成圓筒狀，并使二氧化碳?xì)怏w從其外側(cè)朝向內(nèi)側(cè)通過(guò)。

在日本專利第4669231號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)3)中，以提供一種從自使用超臨界二氧化碳或液體二氧化碳的清洗裝置和/或干燥裝置排出的二氧化碳中持續(xù)地分離無(wú)用物、而能夠?qū)⒒厥蘸蟮呐懦隽黧w的二氧化碳中的殘留成分降低至規(guī)定數(shù)值的二氧化碳再生回收裝置為目的，提出了一種氣液分離機(jī)構(gòu)，其由以下部分構(gòu)成：以保持規(guī)定的氣液率的方式控制排出流體的溫度及壓力調(diào)整的溫度調(diào)整機(jī)構(gòu)及壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)；和將通過(guò)該溫度調(diào)整機(jī)構(gòu)及壓力調(diào)整機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓力調(diào)整后的排出流體分離成氣體和液體的氣液分離壓力容器。

通過(guò)氣液分離機(jī)構(gòu)得到的氣體狀的二氧化碳被導(dǎo)入到霧沫分離機(jī)構(gòu)，將霧沫(mist)分離。而且，通過(guò)無(wú)用物除去機(jī)構(gòu)除去將霧沫分離后的二氧化碳中的無(wú)用物。在霧沫分離機(jī)構(gòu)及無(wú)用物除去機(jī)構(gòu)中均設(shè)置有過(guò)濾器，在霧沫分離機(jī)構(gòu)中捕捉液體，在無(wú)用物除去機(jī)構(gòu)中將無(wú)用物固定到吸附劑上。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利第3954103號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2004-249175號(hào)公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本專利第4669231號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

像這樣，在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中，可以看到有關(guān)超臨界流體的分離回收方法的記述。但是，在專利文獻(xiàn)1中通過(guò)沉淀將染料從氣化了的流體分離并收集，但其具體機(jī)構(gòu)并不明確。在專利文獻(xiàn)2中記載了在氣體分離裝置內(nèi)設(shè)置過(guò)濾器，但由于若為該文獻(xiàn)所記載的機(jī)構(gòu)則產(chǎn)生頻繁進(jìn)行過(guò)濾器更換的必要性，因此實(shí)用性并不充分。另外，在專利文獻(xiàn)2中僅公開(kāi)了基于過(guò)濾器的氣體分離機(jī)構(gòu)，若為僅是過(guò)濾器的機(jī)構(gòu)，則難以實(shí)現(xiàn)無(wú)用物的分離、尤其是霧沫成分的分離。在專利文獻(xiàn)3中，排出流體以規(guī)定的氣液率進(jìn)入到氣液分離壓力容器內(nèi)，因此在氣液分離壓力容器內(nèi)同時(shí)存在液體狀態(tài)的排出流體及氣體狀態(tài)的排出流體。因此，難以除去溶解在液體中的雜質(zhì)，且對(duì)氣液分離壓力容器內(nèi)要求用于保持液體狀態(tài)的排出流體的高耐壓性。

本發(fā)明是鑒于上述情況而研發(fā)的，其課題在于提供一種能夠維持高分離回收效率且能夠降低維護(hù)頻度的超臨界流體的分離回收方法或分離回收裝置。

本發(fā)明在一個(gè)方面，是一種超臨界流體的分離回收方法，包括：

工序1，準(zhǔn)備含有雜質(zhì)的超臨界流體；

工序2，使上述流體變化成氣體狀態(tài)；

工序3，使用具有第一網(wǎng)孔的非吸附型過(guò)濾器，從處于氣體狀態(tài)的上述流體中分離處于液體狀態(tài)或固體狀態(tài)、或者處于液體/固體的混合狀態(tài)的雜質(zhì)；和

工序4，使用吸附型過(guò)濾器，從經(jīng)由工序3后的處于氣體狀態(tài)的上述流體中進(jìn)一步分離處于液體狀態(tài)或固體狀態(tài)、或者處于液體/固體的混合狀態(tài)的雜質(zhì)。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的一個(gè)實(shí)施方式中，在工序3中，雜質(zhì)在上述流體在過(guò)濾器內(nèi)朝向上方移動(dòng)、直到被從過(guò)濾器上部排出的期間被過(guò)濾器捕捉，被過(guò)濾器捕捉到的雜質(zhì)因重力而在過(guò)濾器內(nèi)向下方移動(dòng)，并從過(guò)濾器下部被排出。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的一個(gè)其他實(shí)施方式中，在工序3與工序4之間，還包括工序3’，在工序3’中，使用具有比第一網(wǎng)孔小的第二網(wǎng)孔的非吸附型過(guò)濾器，從經(jīng)由工序3后的處于氣體狀態(tài)的上述流體中進(jìn)一步分離處于液體狀態(tài)或固體狀態(tài)、或者處于液體/固體的混合狀態(tài)的雜質(zhì)。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的一個(gè)其他實(shí)施方式中，在工序3’中，雜質(zhì)在上述流體在過(guò)濾器內(nèi)沿水平方向或與水平方向相比向上方移動(dòng)、直到被從過(guò)濾器的側(cè)部或頂部排出的期間被過(guò)濾器捕捉，被過(guò)濾器捕捉到的雜質(zhì)因重力而在過(guò)濾器內(nèi)向下方移動(dòng)，并從過(guò)濾器底部被排出。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的另一其他實(shí)施方式中，非吸附型過(guò)濾器為金屬制，吸附型過(guò)濾器為化學(xué)纖維制、天然纖維制或合成樹(shù)脂多孔質(zhì)膜制。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的另一其他實(shí)施方式中，在工序3中除去90～98％的雜質(zhì)。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的另一其他實(shí)施方式中，工序2至工序4在一個(gè)大氣壓～7.38MPa的壓力下、且在上述流體維持氣體狀態(tài)的狀態(tài)下實(shí)施。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的另一其他實(shí)施方式中，工序2通過(guò)使上述流體減壓、產(chǎn)生氣化冷能而使流體溫度降低來(lái)進(jìn)行。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的另一其他實(shí)施方式中，超臨界流體為超臨界二氧化碳。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的另一其他實(shí)施方式中，含有雜質(zhì)的超臨界流體從超臨界染色裝置被排出，在雜質(zhì)中含有染料。

本發(fā)明在另一方面，是一種超臨界流體的分離回收裝置，具備：

減壓閥，其用于使含有雜質(zhì)的超臨界流體變化成氣體狀態(tài)；

第一分離槽，其設(shè)置在上述減壓閥的后級(jí)，具有用于從處于氣體狀態(tài)的上述流體中分離處于液體狀態(tài)或固體狀態(tài)、或者處于液體/固體的混合狀態(tài)的雜質(zhì)的非吸附型過(guò)濾器，并且該非吸附型過(guò)濾器具有第一網(wǎng)孔；和

第二分離槽，其設(shè)置于非吸附型過(guò)濾器的后級(jí)，具有用于從處于氣體狀態(tài)的上述流體中進(jìn)一步分離處于液體狀態(tài)或固體狀態(tài)、或者處于液體/固體的混合狀態(tài)的雜質(zhì)的吸附型過(guò)濾器。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收裝置的一個(gè)實(shí)施方式中，非吸附型過(guò)濾器具有從底部排出液體、并且從側(cè)部或頂部排出氣體的構(gòu)造。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收裝置的一個(gè)其他實(shí)施方式中，第一分離槽201在上述過(guò)濾器的下部具有用于將從非吸附型過(guò)濾器205排出的液體暫時(shí)蓄存的容積。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收裝置的另一其他實(shí)施方式中，還具備第三分離槽202，其設(shè)置在第一分離槽201與第二分離槽203之間，具有用于從被從第一分離槽201排出的處于氣體狀態(tài)的上述流體中進(jìn)一步分離處于液體狀態(tài)的雜質(zhì)的非吸附型過(guò)濾器209，該非吸附型過(guò)濾器209具有比第一網(wǎng)孔小的第二網(wǎng)孔。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收裝置的另一其他實(shí)施方式中，非吸附型過(guò)濾器205、209、222為金屬制，吸附型過(guò)濾器216為化學(xué)纖維制、天然纖維制或合成樹(shù)脂多孔質(zhì)膜制。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收裝置的另一其他實(shí)施方式中，超臨界流體為超臨界二氧化碳。

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收裝置的另一其他實(shí)施方式中，含有雜質(zhì)的超臨界流體從超臨界染色裝置被排出，在雜質(zhì)中含有染料。

附圖說(shuō)明

圖1是表示具備本發(fā)明的超臨界流體的分離回收裝置的超臨界染色系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的概略圖。

圖2是表示本發(fā)明的三級(jí)式分離槽的一個(gè)實(shí)施方式的概略圖。

圖3是表示具有能夠適用于本發(fā)明的非吸附型過(guò)濾器的分離槽的一例的概略圖。

圖4是表示具備本發(fā)明的超臨界流體的分離回收裝置的超臨界染色系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的概略圖。

圖5是日本專利第3954103號(hào)公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)所記載的超臨界染色系統(tǒng)的概略圖。

圖6是二氧化碳的狀態(tài)圖。

具體實(shí)施方式

＜1.超臨界流體的分離回收方法＞

在本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的一個(gè)實(shí)施方式中，包括：

工序1，準(zhǔn)備含有雜質(zhì)的超臨界流體；

工序2，使上述流體變化成氣體狀態(tài)；

工序3，使用具有第一網(wǎng)孔的非吸附型過(guò)濾器，從處于氣體狀態(tài)的上述流體中分離處于液體狀態(tài)或固體狀態(tài)、或者處于液體/固體的混合狀態(tài)的雜質(zhì)；和

工序4，使用吸附型過(guò)濾器，從經(jīng)由工序3后的處于氣體狀態(tài)的上述流體中進(jìn)一步分離處于液體狀態(tài)或固體狀態(tài)、或者處于液體/固體的混合狀態(tài)的雜質(zhì)。

(工序1)

在工序1中準(zhǔn)備含有雜質(zhì)的超臨界流體。作為形成超臨界流體的物質(zhì)而適用在常溫常壓(例：20℃，一個(gè)大氣壓)下為氣體的物質(zhì)，能夠列舉例如烷(尤其是乙烷、丙烷、戊烷)、氨、二氧化碳、一氧化碳、一氧化二氮等，但從臨界溫度的高低及操作安全性等方面考慮而優(yōu)選使用二氧化碳。這些物質(zhì)通常在進(jìn)行超臨界處理時(shí)作為介質(zhì)而發(fā)揮功能。含有雜質(zhì)的超臨界流體通過(guò)各種超臨界處理生成。能夠列舉例如超臨界染色、超臨界清洗、超臨界干燥、超臨界提取、使用超臨界的高分子成形加工等。因此，伴隨著超臨界流體的雜質(zhì)也根據(jù)超臨界處理的內(nèi)容而各種各樣，但是，例如，在超臨界染色的情況下，作為雜質(zhì)而包含染料、因超臨界染色而從被處理物混合到超臨界流體中的纖維屑、附著灰塵、水、油脂等，作為本發(fā)明說(shuō)明的雜質(zhì)中的液體狀態(tài)的主要成分而列舉水、油脂。

此外，以后，例如有時(shí)將上述的“處于液體狀態(tài)或固體狀態(tài)、或者處于液體/固體的混合狀態(tài)的雜質(zhì)”僅記載為“雜質(zhì)”。

(工序2)

在工序2中使超臨界流體變化成氣體狀態(tài)。此時(shí)，若設(shè)為雜質(zhì)的至少一部分成為液體狀態(tài)那樣的溫度及壓力條件，則液體狀態(tài)的雜質(zhì)不會(huì)溶解于氣體，因此能夠在工序3中容易地從流體將雜質(zhì)氣液分離。作為使超臨界流體變化成氣體狀態(tài)的方法，沒(méi)有特別限制，但因簡(jiǎn)便而優(yōu)選減壓方法。不需要特殊的冷卻裝置，使用減壓閥足矣。由于在超臨界流體變化成氣體狀態(tài)時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣化冷能，所以流體的溫度也會(huì)自然降低。由于隨著流體的溫度降低，氣體狀的雜質(zhì)的飽和量也降低而液體狀的雜質(zhì)增加，所以能夠得到分離效率上升這一優(yōu)點(diǎn)。若考慮超臨界流體與雜質(zhì)的分離效率，則優(yōu)選設(shè)定到超臨界流體全部成為氣體狀態(tài)那樣的溫度及壓力條件下。這是因?yàn)?，若超臨界流體變化成液體狀態(tài)，則在工序3中形成超臨界流體的物質(zhì)的回收效率降低。

在工序1與工序2之間，為了防止非意圖地產(chǎn)生超臨界流體的溫度降低、而導(dǎo)致超臨界流體在輸送中在配管內(nèi)凍結(jié)或封堵配管，優(yōu)選的是，為了維持超臨界狀態(tài)而根據(jù)需要進(jìn)行加熱。作為加熱方法，沒(méi)有特別限制，適當(dāng)選擇電阻加熱裝置、感應(yīng)加熱裝置、介質(zhì)加熱裝置、微波加熱裝置、燃燒加熱裝置等即可。

(工序3)

在工序3中，使用具有第一網(wǎng)孔的非吸附型過(guò)濾器，從處于氣體狀態(tài)的上述流體中分離處于液體狀態(tài)的雜質(zhì)。在此，非吸附型過(guò)濾器是指不會(huì)在表面吸附所捕捉到的液體狀的雜質(zhì)的材質(zhì)的過(guò)濾器，若更詳細(xì)地定義，是指通過(guò)雜質(zhì)向過(guò)濾器材料表面的碰撞而暫時(shí)捕集雜質(zhì)，但因其材料和平滑形狀而無(wú)法使雜質(zhì)長(zhǎng)時(shí)間滯留的過(guò)濾器。作為不會(huì)在表面吸附雜質(zhì)的材質(zhì)的過(guò)濾器，能夠列舉不銹鋼、鐵、銅、銀、鋅、鎳、鉻、鋁、哈氏合金(Hastelloy)、因科乃爾合金(inconel)等金屬制的過(guò)濾器、或玻璃、陶瓷等無(wú)機(jī)物制的過(guò)濾器，優(yōu)選不會(huì)生銹、強(qiáng)韌且具有耐熱性、價(jià)格也合適的不銹鋼。作為工序3中的過(guò)濾器的形狀，能夠列舉除沫(demister)型、網(wǎng)眼型、褶皺型、袋型、燭(candle)型、層疊型等，從大量捕集大的雜質(zhì)的效率高的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選的是除沫型。若使用非吸附型過(guò)濾器，則液體狀的雜質(zhì)會(huì)因重力而自然地從過(guò)濾器脫落，因此不需要更換過(guò)濾器，幾乎不需要維護(hù)。即使在產(chǎn)生污垢的情況下通過(guò)清洗就能夠維持性能。

通過(guò)僅使用非吸附型過(guò)濾器，就能夠分離大部分的液體狀雜質(zhì)。例如，能夠設(shè)定過(guò)濾器的網(wǎng)孔使得能夠除去90～98％、典型為92～96％的雜質(zhì)。也能夠根據(jù)處理量將過(guò)濾器串聯(lián)或并聯(lián)地配置。若將工序3中的雜質(zhì)的分離效率設(shè)定得過(guò)低，則對(duì)后級(jí)的吸附型過(guò)濾器的負(fù)擔(dān)加重，其更換頻度變高。另一方面，若將工序3中的雜質(zhì)的分離效率設(shè)定得過(guò)高，則裝置變得大型化，并且分離速度變慢，容易產(chǎn)生網(wǎng)孔堵塞而更換頻度變高。另外過(guò)濾器自身的價(jià)格也變高。而且對(duì)于分離效率存在極限。因此，期望以上述范圍內(nèi)的分離效率為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)定工序3中的非吸附型過(guò)濾器的網(wǎng)孔。

若工序3中的過(guò)濾器的網(wǎng)孔過(guò)小則透過(guò)效率變差從而分離速度變慢，另一方面若過(guò)濾器的網(wǎng)孔過(guò)大則無(wú)用物幾乎不被捕集到地穿過(guò)過(guò)濾器，因此，期望在工序3中所適合的網(wǎng)孔的大小平均為0.5μm～270μm，更優(yōu)選平均為1μm～20μm。網(wǎng)孔的大小定義為，在用SEM觀察過(guò)濾器的篩孔時(shí)能夠通過(guò)各篩孔的最小圓的直徑，將任意的100個(gè)以上的篩孔的平均值設(shè)為網(wǎng)孔的大小的平均值。

在提高雜質(zhì)的分離效率的方面，期望使用具有液體被從底部排出并且氣體從側(cè)部或頂部被排出的構(gòu)造的過(guò)濾器。當(dāng)使用具有這樣的構(gòu)造的過(guò)濾器時(shí)，雜質(zhì)在上述流體在過(guò)濾器內(nèi)沿水平方向或與水平方向相比向上方移動(dòng)、直到被從過(guò)濾器的側(cè)部或頂部排出的期間被過(guò)濾器捕捉，被過(guò)濾器捕捉到的雜質(zhì)因重力而在過(guò)濾器內(nèi)向下方移動(dòng)，從過(guò)濾器底部排出。由于雜質(zhì)的移動(dòng)方向與流體的移動(dòng)方向不同，所以會(huì)促進(jìn)兩者的分離。

(工序4)

在工序4中，使用吸附型過(guò)濾器，從經(jīng)由工序3后的處于氣體狀態(tài)的上述流體中進(jìn)一步分離雜質(zhì)。在本發(fā)明中，吸附型過(guò)濾器是指將捕捉到的液體狀的雜質(zhì)吸附于表面的材質(zhì)的過(guò)濾器，若更詳細(xì)地定義，則是指通過(guò)其材料和多孔質(zhì)或微細(xì)的復(fù)雜形狀而具有強(qiáng)的范德瓦爾斯力來(lái)纏絡(luò)雜質(zhì)、將雜質(zhì)捕集并吸引而使其難以脫落的過(guò)濾器。作為將雜質(zhì)吸附于表面的材質(zhì)的過(guò)濾器，能夠列舉化學(xué)纖維制、天然纖維制及合成樹(shù)脂多孔質(zhì)膜制，作為化學(xué)纖維能夠列舉例如由樹(shù)脂制、尤其是PET、PP(聚丙烯)、尼龍(Nylon)、氨基甲酸酯、丙烯酸樹(shù)脂、乙酸酯、人造纖維等合成樹(shù)脂制的化學(xué)纖維構(gòu)成的過(guò)濾器，作為天然纖維能夠列舉由例如棉、麻、絹、羊毛、紙等植物纖維或動(dòng)物纖維構(gòu)成的過(guò)濾器，作為合成樹(shù)脂多孔質(zhì)膜能夠列舉PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PU(聚氨酯)，EVA(乙烯-醋酸乙烯共聚物)，PTFE(聚四氟乙烯)等合成樹(shù)脂的多孔質(zhì)膜。從加工性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性等理由出發(fā)優(yōu)選使用了PP的無(wú)紡布或紡布。作為工序4中的過(guò)濾器的形狀能夠列舉除沫型、網(wǎng)眼型、褶皺型、袋型、燭型、層疊型等，但從捕集大量且形狀也大的雜質(zhì)的效率高的形狀出發(fā)而優(yōu)選除沫型。吸附型過(guò)濾器表現(xiàn)出非常優(yōu)異的分離效率，但由于將捕捉到的包含雜質(zhì)的液體吸附于過(guò)濾器內(nèi)，所以當(dāng)超過(guò)過(guò)濾器的吸附容量時(shí)需要更換過(guò)濾器。因此，在提高本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的實(shí)用性方面，優(yōu)選在維持工序4中使用的吸附型過(guò)濾器的性能的同時(shí)降低其更換頻度。也能夠根據(jù)處理量將過(guò)濾器串聯(lián)或并聯(lián)地配置。

如上所述，在本發(fā)明中，大部分的雜質(zhì)通過(guò)工序3中的非吸附型過(guò)濾器而從流體分離。在工序4中，只要分離余部的微量雜質(zhì)即可，因此能夠使吸附型過(guò)濾器的負(fù)荷非常小，從而大幅減小更換頻度。在工序4中分離的雜質(zhì)只不過(guò)是雜質(zhì)整體的百分之幾，但是，是為了將高純度的流體回收再利用而重要的工序。經(jīng)由工序4后，優(yōu)選流體中的雜質(zhì)被除去99％以上，更優(yōu)選被除去99.5％以上，進(jìn)一步優(yōu)選被除去99.9％以上。

(工序3’)

以減輕對(duì)工序4中的吸附型過(guò)濾器的負(fù)荷為目的，也能夠在工序3與工序4之間，使用具有比第一網(wǎng)孔小的網(wǎng)孔的非吸附型過(guò)濾器，進(jìn)一步進(jìn)行從經(jīng)由工序3后的處于氣體狀態(tài)的上述流體中進(jìn)一步分離雜質(zhì)的工序3’。由于使用非吸附型過(guò)濾器，所以維護(hù)性高。通過(guò)進(jìn)行工序3’，能夠使雜質(zhì)的分離效率上升2～6％、典型為3～5％。因此，能夠使轉(zhuǎn)移到后續(xù)工序4的雜質(zhì)為雜質(zhì)整體的2％以下，優(yōu)選為1％以下。

通過(guò)使工序3’中使用的非吸附型過(guò)濾器的網(wǎng)孔小于工序3中使用的非吸附型過(guò)濾器的網(wǎng)孔，而能夠除去在工序3中無(wú)法分離的微小的液滴等。若工序3’中的過(guò)濾器的網(wǎng)孔過(guò)小，則透過(guò)效率變差從而分離速度變慢，另一方面，若工序3’中的過(guò)濾器的網(wǎng)孔過(guò)大則較多的無(wú)用物會(huì)從過(guò)濾器穿過(guò)，因此，優(yōu)選在工序3’中所適合的網(wǎng)孔的大小平均為0.1μm～10μm，更優(yōu)選平均為0.1μm～1μm。網(wǎng)孔的大小的定義如上所述。

工序3’中使用的非吸附型過(guò)濾器的材質(zhì)和形狀可以與工序3相同，但從強(qiáng)度、耐久性、經(jīng)濟(jì)性最佳的理由出發(fā)，優(yōu)選材質(zhì)為不銹鋼，對(duì)于形狀，從過(guò)濾器體積與過(guò)濾面積的關(guān)系出發(fā)，優(yōu)選每單位體積的過(guò)濾面積大的褶皺型。在提高雜質(zhì)的分離效率的方面上，與工序3同樣地，期望使用具有液體從底部被排出、并且氣體從側(cè)部或頂部被排出的構(gòu)造的過(guò)濾器。

(其他)

經(jīng)由工序4后的分離出雜質(zhì)的流體也能夠保存為氣體狀態(tài)，但若考慮作為超臨界流體再利用及儲(chǔ)藏空間，則期望以液化后使體積減少的狀態(tài)保存。另外，若考慮將供于超臨界處理的流體反復(fù)循環(huán)使用，則為了極力抑制壓力上升所需的能量消耗，而期望工序2～4在維持高壓力的狀態(tài)下實(shí)施。因此，對(duì)于工序2～4，在耐壓性的容器內(nèi)，在流體維持氣體狀態(tài)、雜質(zhì)維持液體狀態(tài)的范圍內(nèi)設(shè)定高壓力，例如作為超臨界流體而使用二氧化碳時(shí)，在圖6所示的二氧化碳狀態(tài)圖的(3)所示那樣的范圍內(nèi)設(shè)定壓力及溫度。即，是指超臨界壓力以下即7.38MPa以下，優(yōu)選為大氣壓以上且為氣體狀態(tài)的溫度。

＜2.超臨界流體的分離回收裝置＞

參照附圖說(shuō)明用于實(shí)現(xiàn)上述的本發(fā)明的超臨界流體的分離回收方法的超臨界流體的分離回收裝置的實(shí)施方式。

(第一實(shí)施方式)

圖1中示出了具有本發(fā)明的超臨界流體的分離回收裝置100的、將二氧化碳作為染色介質(zhì)使用的超臨界染色系統(tǒng)的第一實(shí)施方式的概略圖。本實(shí)施方式的超臨界染色系統(tǒng)具備冷卻器101、供給泵102、預(yù)熱器103、供給開(kāi)閉閥104、染色釜105、循環(huán)泵107、壓力傳感器111、減壓閥115、分離槽116、二氧化碳蓄存箱119。

在二氧化碳蓄存箱119中蓄存有液化二氧化碳，在通過(guò)供給泵102升壓直至變化成超臨界狀態(tài)后，經(jīng)由供給開(kāi)閉閥104向染色釜105送出。在染色釜105內(nèi)，雖未圖示，但保持有纖維制品，將溶解于超臨界二氧化碳的染料向纖維制品供給，進(jìn)行染色處理。在將超臨界二氧化碳作為染色介質(zhì)使用來(lái)對(duì)纖維制品進(jìn)行染色的情況下，作為染料，優(yōu)選使用分散染料、油溶性染料。

當(dāng)開(kāi)始供給超臨界二氧化碳后，使循環(huán)泵107運(yùn)轉(zhuǎn)，使所供給的超臨界二氧化碳在染色釜105中沿圖中的箭頭A的朝向循環(huán)。由此，超臨界二氧化碳在從染色釜105的出口流出后，經(jīng)由循環(huán)路徑而再次向染色釜105的入口導(dǎo)入。通過(guò)循環(huán)使用超臨界二氧化碳，能夠?qū)w維制品進(jìn)行均勻染色，并且能夠抑制二氧化碳的消耗量，實(shí)現(xiàn)成本削減。

另外，通過(guò)壓力傳感器111測(cè)定染色釜105內(nèi)的壓力，控制供給泵102的運(yùn)轉(zhuǎn)。由此，染色釜105內(nèi)的壓力被調(diào)整并保持為進(jìn)行染色處理的規(guī)定的設(shè)定壓力。

當(dāng)染色處理結(jié)束后，循環(huán)泵107停止，溶解有染料的超臨界二氧化碳流向減壓閥115。減壓閥115控制二氧化碳的排出量，并且使通過(guò)了減壓閥115的超臨界二氧化碳?xì)饣Ｔ诜蛛x槽116內(nèi)從二氧化碳中將染料等雜質(zhì)氣液分離。圖2是示出了分離槽116的構(gòu)造的一例的模式圖，下部描繪了表示二氧化碳及雜質(zhì)的流動(dòng)的流向圖，上部描繪了用于表示分離槽116內(nèi)的各分離槽中的過(guò)濾器的配置的概略剖視圖。如圖2所示，分離槽116為具有第一分離槽201、第二分離槽203及第三分離槽202的三級(jí)構(gòu)造。能夠省略第三分離槽202，但從減輕對(duì)第二分離槽203的負(fù)擔(dān)和提高維護(hù)性的觀點(diǎn)出發(fā)，期望設(shè)置第三分離槽202。

第一分離槽201設(shè)置在減壓閥115的后級(jí)，具有用于從處于氣體狀態(tài)的二氧化碳中分離雜質(zhì)206的非吸附型過(guò)濾器205，該非吸附型過(guò)濾器205具有第一網(wǎng)孔。從大致圓筒型的第一分離槽201的入口204流入的二氧化碳，從設(shè)在第一分離槽201的內(nèi)側(cè)壁與圓筒型過(guò)濾器205的外側(cè)壁之間的空間通過(guò)而向下方移動(dòng)后，反轉(zhuǎn)而從過(guò)濾器的位于底部的開(kāi)口向過(guò)濾器內(nèi)進(jìn)入。在二氧化碳中含有微小的液滴狀的雜質(zhì)206，在二氧化碳在沿鉛垂方向延伸的過(guò)濾器205內(nèi)向上方通過(guò)的期間，雜質(zhì)被非吸附型過(guò)濾器205捕捉而從二氧化碳分離。

被非吸附型過(guò)濾器205捕捉到的雜質(zhì)因重力而在過(guò)濾器205內(nèi)向下方移動(dòng)，不久從過(guò)濾器205的位于底部的開(kāi)口暫時(shí)保管于第一分離槽201的底部空間，最終從液體出口207排出。在第一分離槽201中分離的雜質(zhì)是液滴直徑、固體粒徑比較大的雜質(zhì)，大部分的液狀雜質(zhì)在此處被分離。

從過(guò)濾器205的位于頂部的開(kāi)口穿過(guò)而從出口208排出的二氧化碳流向第三分離槽202。第三分離槽202具有非吸附型過(guò)濾器209，用于從處于氣體狀態(tài)的二氧化碳中進(jìn)一步分離處于液體狀態(tài)的染料等雜質(zhì)210。為了提高分離效率，第三分離槽中的過(guò)濾器的網(wǎng)孔設(shè)定得比第一分離槽中的過(guò)濾器的網(wǎng)孔小。

從大致圓筒型的第三分離槽202的入口211流入的二氧化碳，從第三分離槽202的內(nèi)側(cè)壁與設(shè)于其內(nèi)側(cè)的同心圓狀的內(nèi)管之間的空間通過(guò)而向下方移動(dòng)。從第三分離槽202的設(shè)在底部的開(kāi)口流出的二氧化碳反轉(zhuǎn)而從多個(gè)圓筒型過(guò)濾器209的底部及側(cè)部進(jìn)入到過(guò)濾器內(nèi)，其中該多個(gè)圓筒型過(guò)濾器209在第三分離槽202的中央附近沿圓周方向均等地排列。在二氧化碳中含有在第一分離槽201中未能除去的更微小的液滴狀和微小的固體狀的雜質(zhì)210，在二氧化碳在過(guò)濾器209內(nèi)向上方通過(guò)的期間，雜質(zhì)被非吸附型過(guò)濾器209捕捉而從二氧化碳分離。

被非吸附型過(guò)濾器209捕捉到的雜質(zhì)因重力而在過(guò)濾器209內(nèi)向下方移動(dòng)，不久從過(guò)濾器209的位于底部的開(kāi)口暫時(shí)保管于第三分離槽202的底部空間，最終從液體出口212排出。在第三分離槽202中分離的雜質(zhì)是液滴直徑、固體粒徑比較小的雜質(zhì)，在此回收的雜質(zhì)的量與第一分離槽相比非常少。但是，從降低第二分離槽203的過(guò)濾器更換頻度的觀點(diǎn)出發(fā)，第三分離槽202起到重要的作用。

在本實(shí)施方式中，為了說(shuō)明分離槽的構(gòu)造的其他形態(tài)，而將第三分離槽202的構(gòu)造變更為不同于第一分離槽201，但除了過(guò)濾器的網(wǎng)孔以外并不需要額外不同的構(gòu)造，兩者可以是相同構(gòu)造。也能夠進(jìn)一步將各分離槽設(shè)為其他構(gòu)造。圖3中示出具有非吸附型過(guò)濾器的分離槽的另一其他示例。

二氧化碳從大致圓筒型的分離槽220的入口221流入，并從分離槽220的內(nèi)側(cè)壁與設(shè)于其內(nèi)側(cè)的同心圓狀的內(nèi)管之間的空間通過(guò)而向下方移動(dòng)。二氧化碳在從分離槽220的設(shè)于底部的開(kāi)口流出后，反轉(zhuǎn)而從設(shè)置于分離槽220的中央附近的圓筒型的非吸附型過(guò)濾器222的過(guò)濾器底部及外側(cè)部進(jìn)入到過(guò)濾器內(nèi)。在二氧化碳從過(guò)濾器222內(nèi)通過(guò)而從過(guò)濾器內(nèi)側(cè)部流出的期間，二氧化碳中包含的微小的液滴狀和微小的固體狀的雜質(zhì)223被非吸附型過(guò)濾器222捕捉而從二氧化碳分離。

被非吸附型過(guò)濾器222捕捉到的雜質(zhì)223因重力而在過(guò)濾器222內(nèi)向下方移動(dòng)，不久從過(guò)濾器222的底部流出并因重力而落下，暫時(shí)保管于分離槽220的底部，最終從液體出口224排出。關(guān)于過(guò)濾器222的網(wǎng)孔的大小，只要根據(jù)是作為第一分離槽使用還是作為第二分離槽使用來(lái)適當(dāng)設(shè)定即可。

另外，再次參照?qǐng)D2的第三分離槽202，從過(guò)濾器209的位于頂部的開(kāi)口穿過(guò)而從出口213排出的二氧化碳流向第二分離槽203。第二分離槽203具有用于從處于氣體狀態(tài)的二氧化碳中進(jìn)一步分離處于液體狀態(tài)的染料等雜質(zhì)215的吸附型過(guò)濾器216。從大致圓筒型的第二分離槽203的入口214流入的二氧化碳，從第二分離槽203的內(nèi)側(cè)壁與設(shè)于其內(nèi)側(cè)的同心圓狀的內(nèi)管之間的空間通過(guò)而向下方移動(dòng)。從第二分離槽203的設(shè)于底部的開(kāi)口流出的二氧化碳，反轉(zhuǎn)并從多個(gè)圓筒型過(guò)濾器216的頂部及側(cè)部進(jìn)入到過(guò)濾器內(nèi)，該多個(gè)圓筒型過(guò)濾器216在第二分離槽203的中央附近沿圓周方向均等地排列。在二氧化碳中包含在第三分離槽202中未能除去的更微小的液滴狀和微小的固體狀的雜質(zhì)215，在二氧化碳在過(guò)濾器216內(nèi)向下方通過(guò)的期間，雜質(zhì)被吸附型過(guò)濾器216捕捉而從二氧化碳分離。通過(guò)過(guò)濾器216后的被清潔化的二氧化碳從出口217排出。該二氧化碳能夠再利用于超臨界染色處理。

吸附型過(guò)濾器216盡管對(duì)雜質(zhì)的分離效率高，但由于雜質(zhì)215吸附固定于過(guò)濾器216，所以當(dāng)超過(guò)過(guò)濾器216的吸附容量時(shí)分離效率極端降低。因此，需要定期更換過(guò)濾器。在本發(fā)明中，由于能夠?qū)⒔^大部分的雜質(zhì)在前級(jí)分離除去，所以第二分離槽203的作用為例如僅分離1％左右的雜質(zhì)。因此，與在前級(jí)不設(shè)置利用非吸附型過(guò)濾器的分離槽的情況相比，甚至能夠?qū)⒕S護(hù)頻度降低到1/100左右。

(第二實(shí)施方式)

在圖4中示出了具有本發(fā)明的超臨界流體的分離回收裝置300的、將二氧化碳用作染色介質(zhì)的超臨界染色系統(tǒng)的第二實(shí)施方式的概略圖。本實(shí)施方式的超臨界染色系統(tǒng)具備供給泵102、供給開(kāi)閉閥104、染色釜105、循環(huán)泵107、壓力傳感器111、加熱器114、減壓閥115、分離槽116、壓縮機(jī)117、后冷卻器118、二氧化碳蓄存箱119。

在二氧化碳蓄存箱119中蓄存有液化二氧化碳，在由供給泵102升壓直至變化成超臨界狀態(tài)后，經(jīng)由供給開(kāi)閉閥104及預(yù)熱器103向染色釜105送出。通過(guò)在預(yù)熱器103中對(duì)超臨界二氧化碳進(jìn)行加熱，而能夠穩(wěn)定地維持超臨界狀態(tài)。在染色釜105內(nèi)，雖未圖示，但保持有纖維制品，將溶解于超臨界二氧化碳的染料向纖維制品供給，進(jìn)行染色處理。

染色處理中的循環(huán)泵107、壓力傳感器111的動(dòng)作與第一實(shí)施方式中說(shuō)明的相同，因此將其省略。

當(dāng)染色處理結(jié)束后，循環(huán)泵107停止，溶解有染料的超臨界二氧化碳從加熱器114及減壓閥115通過(guò)后，以氣體狀態(tài)向分離槽116流入。加熱器114起到防止非意圖地發(fā)生超臨界流體的溫度降低、而超臨界二氧化碳在輸送中在配管內(nèi)冰凍或?qū)⑴涔芊舛碌淖饔?。在分離槽116內(nèi)，如上所述，從二氧化碳中分離出染料等雜質(zhì)。

經(jīng)由分離槽116而被清潔化的氣體狀的二氧化碳為了再利用而由壓縮機(jī)117加壓，并進(jìn)一步在后冷卻器118中被冷卻，由此液化。液化后的二氧化碳返回到二氧化碳蓄存箱119，由此完成重復(fù)使用的準(zhǔn)備。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

100 超臨界流體的分離回收裝置

101 冷卻器

102 供給泵

103 預(yù)熱器

104 供給開(kāi)閉閥

105 染色釜

107 循環(huán)泵

111 壓力傳感器

114 加熱器

115 減壓閥

116 分離槽

117 壓縮機(jī)

118 后冷卻器

119 二氧化碳蓄存箱

201 第一分離槽

202 第三分離槽

203 第二分離槽

204 第一分離槽的入口

205 非吸附型過(guò)濾器

206 雜質(zhì)

207 液體出口

208 第一分離槽的出口

209 非吸附型過(guò)濾器

210 雜質(zhì)

211 第三分離槽的入口

212 液體出口

213 第三分離槽的出口

214 第二分離槽的入口

215 雜質(zhì)

216 吸附型過(guò)濾器

217 第二分離槽的出口

220 分離槽

221 分離槽的入口

222 非吸附型過(guò)濾器

223 雜質(zhì)

224 液體出口

225 分離槽的出口

300 超臨界流體的分離回收裝置