分液を化学プラントで行う場合の装置構成は、結構複雑になります。
1回分液でも設備数は増えてきますが、2回分液を実施するとなると結構大変。
分液効率を重視するために仕方ないとはいえ、何とかできないものかと考えることはたまにあります。
手動分液と自動分液の2パターンについて、2回分液の基本を考えてみましょう。
手動分液
手動分液では、撹拌機付き容器を使った分液で撹拌や静置による抽出を行います。
設備構成のフローとしては以下のような形になります。
1回目の分液はシンプルです。
1つ目の撹拌機で水と油を混ぜて、静置します。
別に2つの撹拌機を準備して、水と油をそれぞれ分けて送ります。
これが1回目の分液。
2回目の分液では、目的物が油側の方に多く溶けていて、水側にも多少溶けている目的物を、油でもう一度取り出そうとします。
水側の撹拌機内に油を投入して、撹拌静置をします。
2回目の分液で得られる油は目的物となるので、1回目の分液で得られた油が入っている撹拌機に送ります。
2回目の分液で得られる水は、目的物はもうほとんど残っていないので、後は廃棄なり再利用なりの別の用途に使います。
1回の分液をするだけで撹拌機が3つ・ポンプは最低1つ必要となり、2回目の分液をするためには合計で撹拌機が4つ・ポンプが2つは必要となります。
付帯設備として熱交換器やシールポットも必要になるので、設備は複雑になっていきますね。
自動分液
自動分液では、撹拌やポンプなどの動力は使わず、自重だけで分液しようとします。
設備構成フローは例えば以下のようなものになります。
1回目の分液では、1つ目のタンク内に入っている水と油を自重で分離させて、上層と下層からそれぞれ配管で別のタンクに導きます。
水が下層、油が上層というよくあるケースを想定しています。
水側には手動分液と同じで目的物が一部残っています。
2回目の分液として、手動分液と同じように油を足して、再度分液します。
油は1回目と2回目の両方を受け入れるタンクを設けます。
この例ではタンク5個の構成にしていますが、手動分液と同じで4つのタンクにすることは可能です。
すなわち、1回目の分液の油と、2回目の分液の油を同じタンクに集めてしまうという方法です。
分液のタンクは縦型で書いていますが、実際には横型の方が多いです。
というのも分液速度とタンク長さは関係があるからですね。
2回目の油を足しながら分液するというのは少し難しく、2回目の油を入れた後に、横型タンクを足してそこで分液する方が良いかもしれません。
タンク数は5個・ポンプは不要・シールポットは1個にまとめることが可能、と設備構成が楽になります。
代わりに自重で落とすための設備高さが必要になるので、投資としては手動でも自動でも変わらない可能性があります。
それでもポンプが少ない分だけメンテナンスが少なくて、自動分液の方が楽だと思います。
参考
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最後に
2回分液を行う時の、手動と自働の2パターンの設備構成を考えました。
目的物を効率的に得るために2回分液をするときに、分液回数が増えるほど撹拌機・タンク・ポンプなどの設備が多くなってきます。
設備の構成はプラント建設そのものにも関係します。
特に分液関係の構成はバッチだと大きな変更要素となるでしょう。
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