特許 6016706 処理装置及び処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6016706

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】処理装置及び処理方法

(51)【国際特許分類】

   B01D 11/04 20060101AFI20161013BHJP

   C07C 9/14 20060101ALN20161013BHJP

   C07C 7/10 20060101ALN20161013BHJP

【ＦＩ】

   B01D11/04 101

   !C07C9/14

   !C07C7/10

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-89304(P2013-89304)

(22)【出願日】2013年4月22日

(65)【公開番号】特開2014-210249(P2014-210249A)

(43)【公開日】2014年11月13日

【審査請求日】2015年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100061745

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 敏雄

(74)【代理人】

【識別番号】100120341

【弁理士】

【氏名又は名称】安田 幹雄

(72)【発明者】

【氏名】松岡 亮

(72)【発明者】

【氏名】野一色 公二

【審査官】 神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０３１０８０４８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−０７４４０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ １１／００−１１／０４

Ｂ０１Ｄ １９／００−１９／０４

Ｂ０１Ｄ ５３／１４−５３／１８

Ｂ０１Ｆ １／００−５／２６

Ｂ０１Ｊ １４／００

Ｂ０１Ｊ １９／００−１９／３２

Ｃ０７Ｃ ７／１０

Ｃ０７Ｃ ９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

比重が異なる２種類の原料流体を接触させて、両原料流体が接触した部分で化学的な操作を行う処理装置であって、
前記２種類の原料流体を上下２層に分離させた状態で収容する分離槽と、
前記分離槽の内部に配備されると共に、該分離槽の上層の原料流体と下層の原料流体とを接触させる微細流路を複数備えた多流路部材と、を有しており、
前記微細流路は、
前記多流路部材を上下に貫通するように形成されると共に、多流路部材の下側から取り入れた下層の原料流体を、多流路部材の上側に案内する第１流路と、
前記第１流路に合流すると共に、前記上層の原料流体を取り入れて第１流路内へ導入させる第２流路と、
を備えていることを特徴とする処理装置。

【請求項2】

前記分離槽の上層の原料流体を前記第２流路に送るポンプが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。

【請求項3】

前記多流路部材は、複数の単板部材を板厚方向に積層して形成されており、
前記複数の単板部材の表面及び／又は裏面に、前記微細流路が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の処理装置。

【請求項4】

前記第１流路の上下方向の中途側に、前記第２流路が合流する合流部が形成されており、
前記合流部より下側の第１流路に、前記上層の原料流体が下方に逆流することを防止する逆流防止手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の処理装置。

【請求項5】

前記分離槽内の上層の原料流体と下層の原料流体との間には、原料流体を分離する境界面が形成されており、
前記第１流路は、前記境界面の下側から取り入れた下層の原料流体を、前記境界面の上側から取り出す構成とされており、
前記第２流路は、前記境界面の下側で前記第１流路に合流する構成とされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の処理装置。

【請求項6】

比重が異なる２種類の原料流体を接触させることで、両原料流体が接触した部分で化学的な操作を行うに際しては、
前記２種類の原料流体を上下２層に分離させた状態で収容する分離槽と、該分離槽の上層の原料流体と下層の原料流体とを２相流状態で接触させる微細流路を複数備えた多流路部材とを設けておき、
前記分離槽の中で下層に分離された原料流体を、前記微細流路に沿って分離槽の上層に向かって上方に案内すると共に、
前記上方に案内される微細流路内の原料流体に、上層に分離された原料流体を接触させることにより、前記化学的な操作を行うことを特徴とする処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２種類の原料流体を接触させて両原料流体間で抽出、分離、反応などの化学的な操作を行う処理装置及び処理方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

一般に、有機化合物の合成などの場合、合成後に溶媒中に含まれる抽出対象の成分を、「液液抽出操作」を用いて抽出することが行われる。この「液液抽出操作」は、例えば互いに溶け合わない溶媒同士を混合し、一方の溶媒から他方の溶媒に向かって抽出対象の物質を移動させるものである。この液液抽出操作には、ミキサセトラー型といわれる抽出装置が用いられる。

【0003】

例えば、非特許文献１には、代表的なミキサセトラー型の抽出装置が開示されている。この抽出装置は、貯留された原料の溶液を攪拌翼を用いて攪拌するミキサー槽と、このミキサー槽で攪拌され分離された原料流体を静置により再分離するセトラー槽とを備えている。具体的には、ミキサー槽では、軽液と重液とを攪拌により微細な粒滴にまで細分化し、細分化により軽液と重液とが接触し合う接触面積を大きくすることで抽出や分離などの操作を短時間で行えるようにしている。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0004】

【非特許文献1】相原紘、「そこが知りたい化学の話「分離技術」」、日本工業新聞社、２００８年６月２８日、初版１刷発行、ｐ．１００−１０１

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述したミキサセトラー型の抽出装置で、抽出速度をさらに高めるためには、ミキサー槽での攪拌翼の回転速度を大きくして原料流体をさらに強く攪拌し、軽液と重液との細分化を進めるのが好ましい。このようにすれば、軽液と重液との接触面積はさらに大きくなり、一方の原料流体から他方の原料流体に向かう抽出対象の物質の移動が更に促進されて、抽出速度が向上すると考えられる。

【0006】

ただ、過剰な攪拌により軽液と重液との細分化が過度に進むと、軽液と重液とがあまりにも微細な液滴にまで分散され、再びセトラー槽で抽出後の原料流体（原液）を２つの単一物質に分離する際に余計な時間がかかり、分離の作業性が極めて悪くなる可能性が高い。つまり、上述した抽出装置では、攪拌を強くし過ぎても、抽出にかかる時間はトータルであまり短くならず、生産性を向上するにも自ずと限界がある。

【0007】

また、上述した抽出装置では、液−液の境界面を介して行われる化学的操作は抽出操作であったが、液−液界面で化学反応を行わせる場合などにも、同様な問題が発生する。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、２種類の原料流体が接触し合う境界面を介して物質を移動させることにより、抽出、分離、反応といった化学的な操作を行う場合の効率を高めることができる処理装置及び処理方法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】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明は以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の処理装置は、比重が異なる２種類の原料流体を接触させて、両原料流体が接触した部分で化学的な操作を行う処理装置であって、前記２種類の原料流体を上下２層に分離させた状態で収容する分離槽と、前記分離槽の内部に配備されると共に、該分離槽の上層の原料流体と下層の原料流体とを接触させる微細流路を複数備えた多流路部材と、を有しており、前記微細流路は、前記多流路部材を上下に貫通するように形成されると共に、多流路部材の下側から取り入れた下層の原料流体を、多流路部材の上側に案内する第１流路と、前記第１流路に合流すると共に、前記上層の原料流体を取り入れて第１流路内へ導入させる第２流路と、を備えていることを特徴とする。

【0009】

なお、好ましくは、前記分離槽の上層の原料流体を前記第２流路に送るポンプが設けられているとよい。
なお、好ましくは、前記多流路部材は、複数の単板部材を板厚方向に積層して形成されており、前記複数の単板部材の表面及び／又は裏面に、前記微細流路が形成されているとよい。

【0010】

なお、好ましくは、前記第１流路の上下方向の中途側に、前記第２流路が合流する合流部が形成されており、前記合流部より下側の第１流路に、前記上層の原料流体が下方に逆流することを防止する逆流防止手段が設けられているとよい。
なお、好ましくは、前記分離槽内の上層の原料流体と下層の原料流体との間には、原料流体を分離する境界面が形成されており、前記第１流路は、前記境界面の下側から取り入れた下層の原料流体を、前記境界面の上側から取り出す構成とされており、前記第２流路は、前記境界面の下側で前記第１流路に合流する構成とされているとよい。

【0011】

一方、発明の処理方法は、比重が異なる２種類の原料流体を接触させることで、両原料流体が接触した部分で化学的な操作を行うに際しては、前記２種類の原料流体を上下２層に分離させた状態で収容する分離槽と、該分離槽の上層の原料流体と下層の原料流体とを２相流状態で接触させる微細流路を複数備えた多流路部材とを設けておき、前記分離槽の中で下層に分離された原料流体を、前記微細流路に沿って分離槽の上層に向かって上方に案内すると共に、前記上方に案内される微細流路内の原料流体に、上層に分離された原料流体を接触させることにより、前記化学的な操作を行うことを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明の処理装置及び処理方法によれば、一旦細分化された原料流体の混合物を再び単独の原料流体に分離するのに時間を要することがなく、抽出、分離、反応などの化学的な操作を効率的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１実施形態の処理装置の斜視図である。

【図2】第１実施形態の処理装置における原料流体の流れを示した図である。

【図3】多流路部材を拡大して示した図である。

【図4】多流路部材の正面図、側面図、平面図及び底面図である。

【図5】多流路部材における単板部材の積層状態を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係る処理装置１について図を基に説明する。
図１に示すように、本実施形態の処理装置１は、互いに混じり合うことがなく、且つ、比重が異なる２種類の原料流体２ａ、２ｂを接触させて、両原料流体２ａ、２ｂが接触した界面を介して物質を移動させたり反応させたりして化学的な操作を行うものである。この化学的な操作には、抽出、分離、反応といった操作が含まれる。

【0015】

例えば、化学的な操作として抽出を例に挙げれば、上述した化学的な操作には以下に示すような実施態様が考えられる。つまり、互いに混じり合うことがない水のような重液と、重液より比重が小さな油のような軽液とを、それぞれ接触させる。そして、界面の上側に位置する軽液（油）に含まれる抽出対象の物質を、界面の下側に位置する重液（水）に移動させ、抽出対象の物質が溶け込んだ水を取り出すような装置が、本発明の処理装置１として挙げられる。この処理装置１は、一般に「液液抽出装置」と呼ばれている。また、本発明の処理装置１は、液液界面で化学合成など化学反応を行わせる装置（液液反応装置）にも適用することができる。

【0016】

なお、以降の説明では、液液抽出方式で抽出を行う抽出装置を例に挙げて、本発明の処理装置１を説明する。
図１及び図２に示すように、第１実施形態の抽出装置１（処理装置１）は、２種類の原料流体２ａ、２ｂを上下２層に分離させた状態で収容する分離槽５を備えている。この分離槽５の内部には多流路部材６が原料流体２ａ、２ｂに浸漬した状態で収容されており、多流路部材６の内部で２種類の原料流体２ａ、２ｂを接触させて抽出を行う構成となっている。

【0017】

具体的には、多流路部材６の内部には複数の微細流路７が設けられている。これらの微細流路７は、分離槽５の上層の原料流体２ａと下層の原料流体２ｂとを流路内に取り入れ
、取り入れた２種類の原料流体２ａ、２ｂを流路内で互いに接触させて、一方の原料流体から他方の原料流体に抽出対象の物質を移動させ、物質の移動が終了した原料流体を混合状態で分離槽５に帰還させる構成となっている。

【0018】

原料流体２ａ、２ｂは、互いに混じり合うことがなく、且つ、比重が異なる２種類の流体が用いられる。つまり、２種類の原料流体２ａ、２ｂには、水と有機溶剤のように、互いに相溶性がない流体であって、比重が異なる２種類の流体が用いられる。このような原料流体２ａ、２ｂを用いれば、抽出後に原料流体２ａ、２ｂ同士が再び単一の物質に分離することが可能となり、抽出対象の物質３を原料流体に溶け込んだ状態で簡単に取り出すことが可能となる。

【0019】

具体的な例を挙げれば、２種類の原料流体２ａ、２ｂには、フェノールのように水溶性の有機化合物が溶け込んだドデカンなどの無極性溶液と、水などの極性溶液とを用いることができる。これらの原料流体２ａ、２ｂは互いに混じり合うことがなく、比重が小さな無極性溶液が軽液として分離槽５の上側に浮き上がり、比重が大きな極性溶液が重液として分離槽５の下側に沈み込んで、液液間で抽出操作を簡便に行うことが可能となる。

【0020】

なお、原料流体２ａ、２ｂに用いられる流体は液体に限られない。例えば、後述する分離槽５に蓋などを設けて容器内の気密性を確保する場合には、２種類の原料流体２ａ、２ｂに気体と液体とを選択することもできる。
分離槽５は、上方に向かって開口した有底円筒状の容器であり、内部に原料流体２ａ、２ｂを貯留できるようになっている。具体的には、分離槽５内に２種類の原料流体２ａ、２ｂを入れると、分離槽５の下側に重液が沈み、分離槽５の上側に軽液が浮かび上がって、軽液と重液とを２層に分かれた状態で収容可能となっている。

【0021】

一方、分離槽５の内部に重液と軽液とを入れると、上側の軽液と下側の重液との間には液液境界の境界面３が形成される。つまり、分離槽５は、この境界面３が後述の多流路部材６の上下方向中途側を水平に横切る位置に形成されるように、重液と軽液とを貯留する構成とされている。それゆえ、分離槽５の内部では、境界面３よりも上方に多流路部材６（多流路部材６の本体８）の上端が位置するようになり、境界面３の下方に多流路部材６（多流路部材６の本体８）の下端が位置するようになる。

【0022】

ところで、本発明の処理装置１では、分離槽５の内部に上述した多流路部材６が設けられており、この多流路部材６は分離槽５に貯留された軽液と重液とに浸漬した状態で配備されている。そして、多流路部材６には複数の微細流路７が設けられており、これら複数の微細流路７の内部で軽液と重液とが接触可能になっている。具体的には、複数の微細流路７のそれぞれは、多流路部材６の下側から取り入れた下層の原料流体２ｂを多流路部材６の上側に案内する第１流路９と、上層の原料流体２ａを取り入れて第１流路９内へ導入させる第２流路１０とを備えており、この第１流路９と第２流路１０とで構成された微細流路７が多流路部材６に形成されている。

【0023】

次に、本発明の処理装置１の多流路部材６について説明する。
図３及び図４に示すように、多流路部材６は、重液と軽液とを接触させて抽出対象の物質の抽出を行うものであり、上下方向に沿って長尺な板状の本体８と、本体８の側面に設けられた分流ヘッダ１１とを備えている。
多流路部材６の本体８は、原料流体２ａ、２ｂに対して耐食性や耐熱性を備えた金属、合成樹脂、またはセラミックスなどで形成されており、板厚方向に厚みを持った厚板形状の外観を備えている。多流路部材６の本体８の内部には、この本体８を上下方向または水平方向に貫通するように複数本の微細流路７が形成されており、微細流路７の内部で重液と軽液とを接触させて抽出を行うことができる構成となっている。具体的には、それぞれの微細流路７は、多流路部材６の本体８を上下に貫通するように形成された第１流路９と、本体８内を水平方向に伸びる第２流路１０とを組み合わせたものとなっている。

【0024】

図２及び図３に点線で示すように、第１流路９は、本体８の底面に半円状に開口した第１取入口１２を備えており、第１取入口１２から取り入れた重液（下層の原料流体２ｂ）を本体８の内部を通って上方に向かって案内できるようになっている。また、第１流路９は、上述した境界面３を超えてさらに上方に伸びていて、本体８の上面に第１取入口１２
と同様に半円状に開口した取出口１３を備えており、多流路部材６の上側に案内された重液を分離槽５の上側に導出している。

【0025】

一方、第２流路１０は、分離槽５の上側から取り入れられた軽液を、第１流路９を流れる重液に合流させるものである。具体的には、分液ヘッダ１１が設けられた側面には第２取入口１４が開口しており、この第２取入口１４から本体８内を水平方向に伸びるように第２流路１０は形成されている。第２取入口１４は、第１取入口１２と同様に半円状に開口しており、後述する分液ヘッダ１１の内部に向かって開口していて、分液ヘッダ１１の内部に導入された軽液（上層の原料流体２ａ）を取り入れることができるようになっている。また、第２流路１０は、第１流路９の上下方向の中途側、正確には上述した第１取入口１２よりも上方であって、境界面３よりも下方の第１流路９に合流口１５を備えていて、取り入れた軽液を合流口１５から第１流路９に合流させている。

【0026】

上述した第１流路９や第２流路１０を多流路部材６の内部に複数形成する場合には、次のような方法を採用することができる。
すなわち、図５に示すように、水平方向の幅に比べて上下方向の高さの方が大きい長方形の単板部材１６を複数枚用意し、複数の単板部材１６を板厚方向に積層して多流路部材６を形成する。具体的には、複数の単板部材１６には、厚みがやや厚い第１単板部材１７と、厚みが薄い第２単板部材１８とがあり、第１単板部材１７の側方に隣接して第２単板部材１８、さらに第２単板部材１８の側方に隣接して第１単板部材１７というように、第１単板部材１７と第２単板部材１８とを板厚方向に交互に積層して多流路部材６を形成するとよい。

【0027】

また、多流路部材６を構成する第１単板部材１７は、この第１単板部材１７のおもて面（表面）に、第１流路９を形成するための第１溝１９が、上下方向に沿って複数条に亘って形成されている。この第１溝１９は、水平方向に所定の間隔をあけて複数条に亘って形成されており、断面の形状が半円状に窪んだ溝として形成されていて、窪んだ部分を通って原料流体（重液）を上下方向に案内できるようになっている。

【0028】

また、第１単板部材１７の裏面には、第２流路１０を形成するための第２溝２０が、水平方向に沿って複数条に亘って形成されている。この第２溝２０は、第１溝１９とは直交するように水平方向に沿って形成されており、上下方向に所定の間隔をあけて複数条に亘って形成されている。この第２溝２０も、断面の形状が半円状に形成されていて、凹状に窪んだ部分を通って原料流体２ａ（軽液）を水平方向に沿って案内できるようになっている。また、第２溝２０は、下側に位置するものより上側に位置するものの方が短く形成されており、設置位置が上側になればなるほど分液ヘッダ１１から近い位置にある第１流路９に原料流体２ａを案内できるようになっている。なお、第２溝２０の高さについては、最も上側に位置するものの場合でも、多流路部材６が内部に設置された分離槽５中に原料流体２ａ（軽液）及び原料流体２ｂ（重液）を入れた状態で、分離槽５での重液２ｂと軽液２ａの界面より常に下側になるような位置に第２溝２０が配備されるようになっている。

【0029】

さらに、第１単板部材１７の内部には、おもて面の第１溝１９と、裏面の第２溝２０とを結ぶ貫通孔２１が形成されており、貫通孔２１を介して第２溝２０を流れる原料流体２ａを第１溝１９に合流できるようになっている。つまり、第１溝１９における、貫通孔２１の開口が上述した「第１流路９に対する第２流路１０の合流口１５」とされている。
上述した構成を備える第１単板部材１７に対して、第２単板部材１８は、おもて面とも裏面とも溝が形成されていない平板であり、第１単板部材１７のおもて面や裏面に積層されることで溝の開口を閉鎖して上述した第１流路９や第２流路１０を形成できるようになっている。つまり、第１単板部材１７のおもて面に第２単板部材１８を積層すれば、第２単板部材１８により第１溝１９の開口が閉鎖され、第１溝１９を第１流路９として利用できるようになる。また、第１単板部材１７の裏面に第２単板部材１８を積層すれば、第２単板部材１８により第２溝２０の開口が閉鎖され、第２溝２０を第２流路１０として利用できるようになる。それゆえ、第１単板部材１７と第２単板部材１８とを板厚方向に交互に積層すれば、第１単板部材１７と第２単板部材１８との貼り合わせ部分に第１流路９や
第２流路１０が複数設けられた多流路部材６を容易に形成することが可能となる。

【0030】

分液ヘッダ１１は、上述した本体８に比べて上下方向の高さが低い筺状の部材であり、本体８の側面に沿うように設けられている。また、分液ヘッダ１１は、分液ヘッダ１１の下面が本体８の下面と面一となるように、本体８の側面の下側に設けられている。さらに、分液ヘッダ１１の内部は空洞とされていて、後述するポンプ４により取り入れられた軽液を収容可能となっている。

【0031】

また、分液ヘッダ１１は、本体８に面する側が大きく開口しており、壁面が設けられていない。そして、この開口した分液ヘッダ１１の側面に対応した本体８の側面に、上述した複数の第２取入口１４が形成されている。それゆえ、分液ヘッダ１１に一時的に貯留された原料流体２ａ（軽液）は、分液ヘッダ１１から複数の第２取入口１４に分かれて供給され、複数の第２取入口１４に均等に分かれた原料流体２ａ（軽液）をそれぞれの第１流路９に均等に分けて供給できるようになっている。

【0032】

また、上述した分液ヘッダ１１の側面のうち、分液ヘッダ１１の中心を挟んで、開口した側と反対側の側面には、ポンプ４を用いて取り入れられた軽液を分液ヘッダ１１内に取り入れる供給口２２が形成されている。
ポンプ４は、分離槽５の上側に貯留された軽液を吸い込んで、上述した分液ヘッダ１１に軽液を吐出するものであり、第２流路１０に軽液を供給している。具体的には、このポンプ４は、分離槽５の上側と、分液ヘッダ１１の供給口２２との間を連結する吸込配管２３に取り付けられている。この吸込配管２３は、分液ヘッダ１１の供給口２２から分離槽５の外側を通って分離槽５の上端付近まで伸び、分離槽５の上端付近で下方に向かって逆Ｕ字状に曲がり、曲げられた先端が分離槽５の内部に位置するように設けられていて、上側の原料流体２ａ（軽液）に先端を浸漬した状態で配備されている。また、吸込配管２３の経路途中には原料流体を圧送するポンプ４が設けられており、ポンプ４を駆動させれば上側の原料流体２ａ（軽液）を吸込配管２３に吸い込んで、上側の原料流体２ａを分液ヘッダ１１に送ることができるようになっている。

【0033】

それゆえ、ポンプ４を用いて上側の原料流体２ａを分液ヘッダ１１まで引き込めば、上側の原料流体２ａを第１流路９に流れる下側の原料流体２ｂへ合流させることが可能となっている。
次に、上述した抽出装置（処理装置１）を用いて抽出操作を行う方法、言い換えれば本発明の抽出方法（処理方法）について説明する。

【0034】

例えば、分離槽５の下側に重液として水が貯留されており、分離槽５の上側に軽液として有機溶剤のドデカンが貯留されており、軽液のドデカンに含まれる水溶性のフェノールを重液に移動させて抽出する場合を考える。
図１に示すように、まず分離槽５の内部に多流路部材６を収容する。この多流路部材６は、第１流路９が上下方向を向くように分離槽５の内部に配備されており、第１流路９の第１取入口１２が分離槽５の下側に位置すると共に、第１流路９の取出口１３が分離槽５の上側に位置している。

【0035】

このように多流路部材６が収容された分離槽５の内部に、軽液のドデカンと、重液の水とを流し入れる。このとき、比重が小さなドデカンは分離槽５の上側に浮かび、比重が大きな水は分離槽５の下側に沈む。それゆえ、ドデカンと水とは、分離槽５の内部で上下２層に分かれた状態で貯留される。
また、２層に分かれたドデカンと水との間には、両原料流体２ａ、２ｂを隔てる境界面３が形成される。この境界面３の高さが上述した多流路部材６の合流口１５よりも上方に位置するように、分離槽５の内部に軽液と重液とを流し入れる。

【0036】

この状態で、上述したポンプ４を駆動させれば、上側のドデカンが吸込配管２３に吸い込まれ、吸込配管２３内を経由して分液ヘッダ１１に送られる。そして、分液ヘッダ１１においてドデカンはそれぞれの第２流路１０に分岐され、合流口１５から第１流路９を流れる水に合流させられ、それぞれの微細流路７内で軽液のドデカンと重液の水とが２相流状態で接触する。

【0037】

具体的には、合流口１５より上方の第１流路９内では、軽液のドデカンと重液の水とが
それぞれ小さな容積の液滴に分かれ、ドデカンの液滴と水の液滴とが上下方向に交互に並んで配管内を上方に移動するため、上方移動の際に軽液のドデカンから重液の水にフェノールが移動して、水へのフェノールの抽出が行われる。
また、この液滴に分かれた状態では、第１流路９の内部と外部の密度差により軽液のドデカンに上方に向かって大きな浮力が作用する。それゆえ、軽液のドデカンが第１流路９内を上方に向かって勢いよく上昇し、この軽液の上昇に合わせて比重が大きな重液の水も上昇しやすくなる。それゆえ、液滴に分かれた状態では、微細流路７内で２種類の原料流体２ａ、２ｂが停滞することが全くなく、微細流路７を短時間で通過させて抽出操作を効率的に進めることが可能となる。

【0038】

なお、例えば、第１流路９や第２流路１０の内部に、空気や不活性ガスなどの気泡を意図的に発生させれば、微細流路７を上昇する液滴状態の原料流体２ａ、２ｂの速度をさらに速くすることが可能となる。それゆえ、例えば、第１流路９や第２流路１０に空気や不活性ガスなどの気泡を発生させる部材（バブル発生器など）を設けるのが好ましい。
また、合流口１５より下側の第１流路９の流路径が大きいと、合流口１５から合流した第２流路１０の軽液が下方に向かって逆流する可能性がある。このような場合は、合流口１５より下側の第１流路９に、上層の原料流体２ａが下方に逆流することを防止する逆流防止手段を設けるのが好ましい。このような逆流防止手段には逆止弁を用いても良いし、合流口１５より上側の第１流路９の流路径に比して、合流口１５より下側の第１流路９の流路径を小さく形成して、原料流体２ａの逆流を防止しても良い。

【0039】

上述のようにして第１流路９に沿って軽液と重液とを液滴状態で上昇させつつ接触させれば、軽液に含まれるフェノールを重液に効率的に移動させることができる。そして、フェノールが取り除かれた軽液のドデカンは、第１流路９の取出口１３から分離槽５の上側に排出され、分離槽５の上側に位置するドデカンの液層に帰還する。それゆえ、ポンプ４を用いて連続して軽液を微細流路７内に循環させつつ処理を行えば、ドデカンからフェノールを短時間で確実に取り除くことが可能となる。

【0040】

一方、微細流路７内でフェノールが移動した水は、第１流路９の取出口１３から分離槽５の上側に排出される。しかし、ドデカンに比べて比重が大きいため、ドデカンの液層より下方に沈降し、上下２層に分かれた原料流体２ａ、２ｂのうち下側の水の液層に帰還する。それゆえ、ポンプ４を用いて連続して重液を微細流路７内に循環させれば、抽出対象のフェノール（抽出対象の物質３）が微細流路７内でドデカンから移動し、フェノールを水溶状態で取り出すことが可能となる。

【0041】

例えば、２種類の原料流体２ａ、２ｂを攪拌翼などを用いてすべて混合するミキサーセトラー型の抽出装置であれば、攪拌を強くすると原料流体２ａ、２ｂ同士の細分化が過度に進んで抽出などの化学的操作の効率を高めることができない。しかし、上述した多流路部材６を用いた抽出装置（処理装置１）であれば、２種類の原料流体２ａ、２ｂの一部を微細流路７に導入して微細流路７内で抽出などの操作を行うことができるので、すべての原料流体２ａ、２ｂを混合する必要はなく、大部分の原料流体２ａ、２ｂは単一物質として分離した状態のままとなっている。それゆえ、従来の装置であればセトラー槽などで行われる分離操作、つまり一旦混合された原料流体を再び単独の原料流体に分離する操作に多大な時間を要することがなく、抽出、分離、反応などの化学的な操作を極めて短時間で効率的に行うことができる。

【0042】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

【符号の説明】

【0043】

１ 処理装置
２ａ 上側の原料流体
２ｂ 下側の原料流体
３ 境界面
４ ポンプ
５ 分離槽
６ 多流路部材
７ 微細流路
８ 多流路部材の本体
９ 第１流路
１０ 第２流路
１１ 分流ヘッダ
１２ 第１取入口
１３ 取出口
１４ 第２取入口
１５ 合流口
１６ 単板部材
１７ 第１単板部材
１８ 第２単板部材
１９ 第１溝
２０ 第２溝
２１ 貫通孔
２２ 供給口
２３ 吸込配管

【図4】

【図5】

【図1】

【図2】

【図3】