JP3557588B2

JP3557588B2 - 超・亜臨界流体処理システム及び装置

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Publication number: JP3557588B2
Application number: JP2001329638A
Authority: JP
Inventors: 邦夫新井; 宏猪股; リースミスジュニアリチャード
Original assignee: Tohoku Techno Arch Co Ltd
Current assignee: Tohoku Techno Arch Co Ltd
Priority date: 2001-10-26
Filing date: 2001-10-26
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2021-10-26
Also published as: US20040232072A1; DE10297192T5; US7335296B2; WO2003035240A1; JP2003126673A

Description

【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界あるいは亜臨界流体を用いて抽出分離、反応合成、晶析などを進行させるにあたり、高圧ポンプや圧縮機等の可動機械を不要とする各種高圧流体利用プロセスに高圧場を提供する超・亜臨界流体処理システム及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超臨界あるいは亜臨界流体を利用する抽出プロセスおよび反応などのプロセスにおいて、流体を超臨界あるいは亜臨界状態の高圧場とするためにポンプ、コンプレッサーなどの各種高圧発生機械が使用される。このような高圧機械の使用に際しては、高圧流体の漏れ、可動部分からの塵埃の発生、騒音等の問題を有する。特に高圧機械類のメンテナンスは高度な専門知識を必要とすることから、高圧プロセスの種々の操作への利用の障害となっている。
【０００３】
二酸化炭素や水は流体としては極めて安全な物で、環境適合物質として、抽出や洗浄、廃棄物処理等の汎用的な操作の応用が期待されているが、高圧発生機械類の使用がそれら超臨界流体プロセスの普及の大きな障害となっている。さらには、超臨界流体中での種々の反応の有効性が見出されつつあるが、実験室的にも、これら高圧発生機械の使用が障害となり、研究分野の広がりを阻害している。
【０００４】
さらには、操作や実験の圧力条件が高圧発生機械の仕様により、制限され、最適な条件選定を多くの面で困難としている。例えば、超臨界二酸化炭素抽出においては、その操作条件は高圧化が進行しており、現在では５００気圧での抽出操作が主流となりつつあるが、実験室的には殆どこの圧力よりも低い装置が用いられている。しかも、この圧力はさらに高圧化が望まれており、７００気圧、１，０００気圧での操作も要求されつつある。
【０００５】
高圧操作に供する圧縮機の選定において、操作圧力範囲、流体流量などによって圧縮機の型式などが決められるのが一般的である。しかしながら、超臨界または亜臨界流体プロセスにおいては通常の化学プロセスとは流体の種類、流量、圧力などが異なることが多く、そのため圧縮機の選定は容易ではない。また、前述のようにさらなる高圧化が進む超臨界利用プロセスにおいては、圧縮機自体も特殊なものとなることがあり、その選定は経済性検討において大きな要因の一つとなる。
【０００６】
一方、上記、超臨界あるいは亜臨界流体を利用する抽出プロセスおよび他プロセスにおいてポンプを用いない方法が提案されている（特許３０７９１５７：超臨界流体を溶媒とする抽出および洗浄システム）。しかしながら、この方法は流体輸送の駆動を密度差に求めるものであり、流体輸送に際しての差圧の付与に限界が生じる。例えば、凝縮器、蒸発器を設置し、気液の密度差を利用して差圧を発生させる場合、凝縮器と蒸発器の高低差でヘッドを付与するため、相当な高低差を取らなければならず、設置場所が制限される。しかも輸送のための配管の径やバルブ等のフィッテング類も圧力損失を考慮して決定しなければならず、大流量処理にはそれ相当の工夫を要する。
【０００７】
さらに、最近、超臨界水中での瞬間反応によりカプロラクタムなど各種化学物質合成などの開発も進められている。しかしながら、反応器内滞在時間が数秒以下であること、反応終了後、瞬時に１００℃程度に冷却することなどが要求されており、これを実現させるためには予め反応温度以上に加熱された高圧水を大過剰に反応器に供給し、しかもさらに大過剰の冷却水を反応後期に供給するなど経済性をほとんど無視した操作がなされており、これが工業化の弊害となっている。
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、熱エネルギーのみの授受による流体の状態量変化で、実質的に圧力差を付与させ、これによって特段の圧縮装置を用いることなく、超臨界あるいは亜臨界流体などの高圧流体利用プロセスに効率良く高圧場を形成できる超・亜臨界流体処理システム及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の超・亜臨界流体処理システムは、流路内に形成された少なくとも１個の処理容器内を超または亜臨界状態の高圧場とするためのシステムであり、プロセス流体に熱操作を施し、流体に熱膨張を与えて前記処理容器と外部との間に圧力差を生じせしめることにより、前記処理容器内において超または亜臨界流体の処理に適した所望の温度と高圧場とを得るようにしたことを特徴とする。
この特徴によれば、熱エネルギーによる高圧流体の温度・圧力・体積変化（ＰＶＴ変化）を積極的に利用しており、実質的に流体の状態量の変化、すなわち熱エネルギーのみで圧力差を付与させ、これによって特段の圧縮装置を用いることなく、超臨界あるいは亜臨界流体などの高圧流体利用プロセスに効率良く高圧場を提供できることになる。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の超・亜臨界流体処理システムは、前記処理容器と流路で接続された高圧器に充填された流体を加温せしめ、この高圧器内に熱膨張を発生させ、熱膨張により生じた自己の圧力を利用して所定の温度と圧力状態の流体が前記処理容器内に送出されるようになっている。
この特徴によれば、熱膨張により生じた高圧器内の自己の圧力で、所定の温度と圧力状態の流体を高圧器内から前記処理容器内に送出されるようになるため、送り出しポンプ装置を備える必要がない。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の超・亜臨界流体処理システムは、少なくとも２個以上の前記高圧器が、前記処理容器と流路で接続され、少なくとも１の高圧器が前記処理容器内に流体を供給時、他の高圧器は高圧器内で熱膨張過程もしくは流体送出待機状態にある。
この特徴によれば、複数の高圧器（シリンダー）が順次処理容器内に連続・定常的に高圧流体を送出できるようになるため、処理容器内を所望の圧力、流量状態に安定的に維持できることが可能となる。
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の超・亜臨界流体処理システムは、前記処理容器及び高圧器を含む流路は基本的に循環流路を構成しており、少なくとも前記処理容器及び高圧器を通過した流体は凝縮器に戻され、再度高圧器内に再充填されるように流体が循環するようになっている。
この特徴によれば、使用流体を再利用できるため、省資源化が達成できると共に、エネルギーロスも少なくできる。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の超・亜臨界流体処理システムは、高圧器には、凝縮器から流体を充填される流路と、処理容器に繋がる流路と、更に凝縮器に繋がる流路とが設けられ、それぞれ制御用のバルブ装置でその開閉タイミングがコントロールされている。
この特徴によれば、前記制御用の両バルブ装置を閉塞状態にしておき、高圧器を加熱し、所望の圧力に達した段階で処理容器側のバルブ装置を解放するため、所定の圧力まで十分に上昇した流体が処理容器内に送出されることになり、前記処理容器内を常に安定した圧力と温度に維持できることになる。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の超・亜臨界流体処理装置は、流路内に形成された少なくとも１個の処理容器内を超または亜臨界状態の高圧場とするための装置であり、少なくとも２個以上の加熱可能な前記高圧器が前記処理容器と流路で接続され、それぞれの流路にはバルブ装置が設けられ、少なくとも１の高圧器が前記処理容器内に流体を供給時、他の高圧器は高圧器内で熱膨張過程もしくは流体送出待機状態になるように、前記バルブ装置の開閉タイミングがコントロールされるようになっている。
この特徴によれば、前記バルブ装置の開閉タイミングをコントロールすることによって、複数の高圧器（シリンダー）が順次処理容器内に連続・定常的に高圧流体を送出できるようになるため、処理容器内を所望の圧力、流量状態に安定的に維持できることが可能となる。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の超・亜臨界流体処理装置は、少なくも高圧器の上流側には液体貯留部がバルブ装置を介して接続され、かつ下流側にはバルブ装置を介して処理容器が接続されており、前記高圧器の加熱時に少なくとも一時的に両バルブ装置を閉塞し、高圧器内の圧力を所定圧まで高められるようになっている
この特徴によれば、前記制御用の両バルブ装置を閉塞状態にしておき、高圧器を加熱し、所望の圧力に達した段階で処理容器側のバルブ装置を解放するため、所定の圧力まで十分に上昇した流体が処理容器内に送出されることになり、前記処理容器内を常に安定した圧力と温度に維持できることになる。
【００１５】
上記目的を達成するために、本発明の超・亜臨界流体処理装置は、処理容器が、抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などとして利用されるか、もしくは前記処理容器に抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などを付帯させるようになっている。
この特徴によれば、前記処理容器で得られる高圧場を、反応器、抽出器、洗浄器等として利用するため、処理容器内において流体の流動状態、温度分布を自由にコントロール可能であり、その処理作業が迅速かつ効能率で可能となる。
【００１６】
上記目的を達成するために、本発明の超・亜臨界流体処理装置は、前記処理容器及び高圧器を含む流路が、蒸発器、凝縮器を含む循環流路として構成されており、少なくとも前記処理容器及び高圧器を通過した流体が蒸発器および凝縮容器に戻され、再度高圧器内に再充填されるように流体が循環するようになっている。
この特徴によれば、蒸発器、凝縮器等の組み合わせにより流体環流が発生し、ポンプを不要とし、使用流体の再利用で省資源化が達成できると共に、エネルギーロスも少なくできる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、図１は循環型の超・亜臨界流体処理装置の基本的例であり、図２ないし図７には一部抽象化した処理工程（システムフロー）が示され、図８ないし図１３にはワンウェイ型の超・亜臨界流体処理装置における一部抽象化した処理工程（システムフロー）が示されている。
【００１８】
本例の超・亜臨界流体処理システムに使用される流体、すなわち溶媒は、水、メタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、パラフィン、オレフィンなどの炭化水素類および二酸化炭素、アンモニアなどの液化ガスおよびこれらの混合物である。
【００１９】
図１の装置は、循環流路を構成する閉回路になっており、プロセス場に寄与する抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などして機能する処理容器１、及び高圧発生装置としての４気筒シリンダーのように機能する高圧器３（３１，３２，３３，３４）、さらに蒸発器５、凝縮器４、そして高圧器３と処理容器１間に配置された予熱予冷器２を含む循環流路として構成され、それぞれが閉流路で連絡されている。
【００２０】
前記高圧器３（３１，３２，３３，３４）および高圧流体利用処理を実施する処理容器１としての抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などの内部は断熱処理されており、この断熱材には、ポリマー，セラミックスなどが使用されている。
【００２１】
さらに高圧器３（３１，３２，３３，３４）は、その内部に加熱部が設けられ、これら加熱源として電熱ヒーター、温水、スチーム、熱媒、高周波などが使用される。少なくとも前記高圧器３及び処理容器１を通過した流体が蒸発器５および凝縮器４に戻され、再度高圧器３内に再充填されるように流体が循環するようになっており、高圧発生装置の熱エネルギーを有効利用に加熱器で回収するため、図２に示されるように蒸発器内に伝熱管１４１が設置されている。
【００２２】
より詳しく説明すると、蒸発器５から流路１２で戻された流体を貯留しておく凝縮器４からは、管路１３を介して本実施例では４個の高圧器（第１高圧器３１、第２高圧器３２、第３高圧器３３、第４高圧器３４）へ流路が形成され、それぞれバルブ１１１、１１２、１１３、１１４が設けられている。なお凝縮器４には適宜冷却装置が設けられ、蒸発器５から環流される高温の流体を所定の温度まで冷却するようにしても良い。この蒸発器５と凝縮器４の相互機能によって流体が自動環流され、ポンプなどの駆動装置を省略できることになる。
【００２３】
さらに、第１高圧器３１、第２高圧器３２、第３高圧器３３、第４高圧器３４から処理容器１に繋がる流路と、直接蒸発器に繋がる流路１４とがそれぞれ設けられ、処理容器１に繋がる流路には、圧力制御弁９１、９２、９３、９４が、また直接蒸発器に繋がる流路１４には、バルブ１０１、１０２、１０３、１０４が設けられている。さらに圧力制御弁９１、９２、９３、９４の下流には、圧力調整弁８を介して予熱予冷器２が設けられ、この予熱予冷器２は圧力調整弁７を介して処理容器１に繋がっている。前記処理容器１は圧力調整弁６を介して前記蒸発器５に繋がっている。
【００２４】
ここで図２から図７に基づいて、二酸化炭素をプロセス溶媒として用いる超臨界二酸化炭素処理実施例について説明する。ここで高温高圧場に供する反応器等の後段容器に閉流路である高圧流体供給ラインのほかに少なくとも一つ以上の原料供給ラインなどが備えられている。
【００２５】
【表１】

【００２６】
操作例が表１に示され、まず、運転準備として全系に液化二酸化炭素を供給する（サイクル１）。この時点で、図２に示されるように全バルブは開となっており、全系は連通している。ここで本実施例では、バルブ１０１、１０２、１０３、１０４さらにバルブ１１１、１１２、１１３、１１４は全てコンピュータ制御されており、開閉タイミングが制御されている。なお、一部のバルブをマニュアル操作にしても良いことは明らかである。この実施例では、圧力制御弁９１、９２、９３、９４および圧力調整弁６は一次圧、すなわち上流側の圧が設定圧に到達すると自動的に流体を二次側すなわち下流側に解放する機能を有する自動圧力制御弁である。図において、白抜きのバルブは開状態、塗りつぶしで表現されているバルブは閉状態を表現することとする。
【００２７】
この図２の状態で、各構成機器内の二酸化炭素の温度、圧力はそれぞれ１５℃、５．０８７ＭＰａであった。次いで、第１高圧器３１の加温を開始する（サイクル２）。この場合、第１高圧器３１と凝縮器との間のバルブ１１１は閉とし、第２高圧器３２、第３高圧器３３および第４高圧器３４と凝縮器４との間のバルブ１１２，１１３，１１４は開である。また、圧力制御弁９１、９２、９３、９４、バルブ１０１、１０２、１０３、１０４も閉状態にしている。第１高圧器３１は断熱容器内加温されるため瞬時に所定の圧力となる。この場合、圧力制御弁９１によって設定した圧力（一次圧解放圧力）２１ＭＰａ到達までの加温は４５℃であった。すなわち図４に示されるように第１高圧器が２１ＭＰａ到達すると、これに付帯する圧力制御弁９１が作動し、第１高圧器３１内の二酸化炭素（超臨界二酸化炭素）は４０℃に温度設定がなされている処理容器１である反応器に断熱的に供給される（サイクル３）。また、このサイクル３段階で第１高圧器３１は反応器１へ超臨界二酸化炭素供給のための吐出状態にあり、第１高圧器３１の設定温度である１５０℃まで、その操作は続けられる。同時にこの工程においてバルブ１１２が閉まり、第２高圧器３２が加温状態移行している。
【００２８】
一方、第１高圧器３１の設定温度である１５０℃に到達後、バルブ１０１が解放され、図５に示されるように第１高圧器３１内の流体を流路１４と蒸発器５を介するように凝縮器４へ流れ、凝縮器４と同圧となるように降圧操作が実施される（サイクル４）。このサイクル４段階終了時点において、第１高圧器３１内の二酸化炭素の温度、圧力は３１℃、５．０８７Ｍｐａに戻る。このサイクル４段階において、圧力制御弁９２が開き反応器１への二酸化炭素供給は、所定圧力に達した第２高圧器３２へと切り替えられている。
【００２９】
第１高圧器３１が凝縮器４と同圧となると図６に示されるように、バルブ１１１が開放され、凝縮器４と連結し、液化二酸化炭素が第１高圧器３１に供給される（サイクル５）。このサイクル５段階において、反応器１への二酸化炭素供給は第３高圧器３３へと切り替えられており、第２高圧器３２は先の第１高圧器３１同様、降圧操作へ移行している。
【００３０】
第１高圧器３１はその後、図７に示されるように再び加温操作（サイクル６）に入り、第２高圧器３２は凝縮器４との連結による液化二酸化炭素供給状態、第３高圧器３３は降圧操作へと移行している。このサイクル６段階において、反応器１への二酸化炭素供給は第４高圧器３４へと切り替えられている。
【００３１】
以降、上記操作が繰り替えされることで、反応器１には連続的に超臨界二酸化炭素が供給された。
【００３２】
次に、水をプロセス溶媒として用いる超臨界水処理実施例について説明する。ここで高温高圧場に供する反応器等の後段容器に閉流路である高圧流体供給ラインのほかに少なくとも一つ以上の原料供給ラインなどが備えられている。
【００３３】
このプロセスは前述の超臨界二酸化炭素実施例と同様に高圧発生装置としての４気筒シリンダー（高圧器）、プロセス場に寄与する反応器１および水の循環使用に供する蒸発器５および凝縮器４によって構成される。また、本実施例においても高圧発生装置の熱エネルギーを有効利用に加熱器で回収すべく伝熱管１４１を設置した。
【００３４】
【表２】

【００３５】
操作例が表２に示され、まず、運転準備として全系にまず圧力１．５５５ＭＰａにおける飽和水を供給する（サイクル１）。この時点で、全バルブは開となっており、全系は連通している。なお、この時、各構成機器内の水の温度、圧力はそれぞれ２００℃、１．５５５ＭＰａであった。次いで、第１高圧器３１の加温を開始する（サイクル２）。この場合、第１高圧器３１と凝縮器との間のバルブ１１１は閉とし、第２高圧器３２、第３高圧器３３および第４高圧器３４と凝縮器４との間のバルブ１１２，１１３，１１４は開である。また、圧力制御弁９１、９２、９３、９４、バルブ１０１、１０２、１０３、１０４も閉状態にしている。第１高圧器３１は断熱容器内加温されるため瞬時に所定の圧力となる。この場合、圧力制御弁９１によって設定した圧力（一次圧解放圧力）３１ＭＰａ到達までの加温は４０２℃であった。すなわち図４に示されるように第１高圧器が３１ＭＰａ到達すると、これに付帯する圧力制御弁９１が作動し、第１高圧器３１内の水（超臨界水）は４００℃に温度設定がなされている処理容器１である反応器に断熱的に供給される（サイクル３）。また、このサイクル３段階で第１高圧器３１は反応器１へ超臨界水供給のための吐出状態にあり、第１高圧器３１の設定温度である５００℃まで、その操作は続けられる。同時にこの工程においてバルブ１１２が閉まり、第２高圧器３２が加温状態移行している。
【００３６】
一方、第１高圧器３１の設定温度である５００℃に到達後、バルブ１０１が解放され、図５に示されるように第１高圧器３１内の流体を流路１４と蒸発器５を介するように凝縮器４へ流れ、凝縮器４と同圧となるように降圧操作が実施される（サイクル４）。このサイクル４段階終了時点において、第１高圧器３１内の水の温度、圧力は２０３℃、１．６５５Ｍｐａに戻る。このサイクル４段階において、圧力制御弁９２が開き反応器１への水供給は、所定圧力に達した第２高圧器３２へと切り替えられている。
【００３７】
第１高圧器３１が凝縮器４と同圧となると図６に示されるように、バルブ１１１が開放され、凝縮器４と連結し、水が第１高圧器３１に供給される（サイクル５）。このサイクル５段階において、反応器１への水供給は第３高圧器３３へと切り替えられており、第２高圧器３２は先の第１高圧器３１同様、降圧操作へ移行している。
【００３８】
第１高圧器３１はその後、図７に示されるように再び加温操作（サイクル６）に入り、第２高圧器３２は凝縮器４との連結による飽和水供給状態、第３高圧器３３は降圧操作へと移行している。このサイクル６段階において、反応器１への水供給は第４高圧器３４へと切り替えられている。
【００３９】
以降、上記操作が繰り替えされることで、反応器１には連続的に超臨界水が供給された。
【００４０】
次に、水をプロセス溶媒として用い、かつ０．１ｃｃのマイクロリアクターに超臨界水を供給する超臨界水マイクロリアクター実施例について図８ないし図１３に基づいて説明する。プロセスは前述の実施例と同様に高圧発生装置としての４気筒シリンダー（高圧器）のほか、処理容器としての反応管１、受液槽１６および予熱管２によって構成される。また、本実施例においては、循環系の構造は採らず、水の流れをはワンスルーとした構造になっている。
【００４１】
【表３】

【００４２】
操作例が表３に示され、まず、図８に示されるように、運転準備として全系に温度２０℃の水を供給する（サイクル１）。この時点で、全バルブは開となっており、全系は連通している。次いで、図９に示されるように第１高圧器３１の加温を開始する（サイクル２）。この場合、第１高圧器３１と反応水貯槽１５との間のバルブ１０１，１１１は閉とし、第２高圧器３２、第３高圧器３３および第４高圧器３４と反応水貯槽と１５の間のバルブ１０２，１１２，１０３，１１３，１０４，１１４は開である。
【００４３】
第１高圧器３１は断熱容器内加温のため瞬時に所定の圧力となる。この場合、圧力制御弁９１によって設定した３１ＭＰａ到達までの加温は５６℃であった。第１高圧器３１が３１ＭＰａ到達すると、図１０に示されるように、これに付帯する圧力制御弁９１が作動し、第１高圧器３１内の水（超臨界水）は４００℃に温度設定がなされている予熱管２および反応管１に断熱的に供給される（サイクル３）。また、このサイクル３段階で第１高圧器３１は予熱管２および反応管１へ高圧水供給のための吐出状態にあり、第１高圧器３１の設定温度である５００℃まで、その操作は続けられる。同時にこの工程において第２高圧器３２が加温状態となる。
【００４４】
第１高圧器３１が、その設定温度である５００℃に到達すると、図１１に示されるように、バルブ１０１が開放され降圧操作が開始される（サイクル４）。このサイクル４段階において、予熱管２および反応管１への水供給は第２高圧器３２へと切り替えられている。
【００４５】
第１高圧器３１が反応水貯槽１５と同圧となったのち、図１２に示されるように２０℃の水が反応水貯槽１５から第１高圧器３１に供給される（サイクル５）。このサイクル５段階において、予熱管２および反応管１への水供給は第３高圧器３３へと切り替えられており、第２高圧器３２はバルブ１０２が開放され、降圧操作へ移行している。
【００４６】
図１３に示されるように、第１高圧器３１はその後、再び加温操作（サイクル６）に入り、第２高圧器３２は反応水貯槽１５との連結による水供給状態、第３高圧器３３は降圧操作へと移行している。このサイクル６段階において、予熱管２および反応管１への水供給は第４高圧器３４へと切り替えられている。
【００４７】
以降、上記操作が繰り替えされることで、予熱管２および反応管１には連続的に超臨界水が供給された。また、反応器出口の減圧後の水は約１００℃であった。
【００４８】
本発明は以上のように構成されており、超臨界あるいは亜臨界流体を各種プロセス溶媒として使用するにおいて、ポンプなどの従来の圧縮機を使用することなく、しかも極めて効率的に処理が実施できるようになった。このような発明は今後、環境問題などから期待されている超臨界流体利用プロセスの工業化において、プロセスの効率化およびこれに伴う装置コストの低減などを可能とし、またこれまで各種法規的な制約から製作困難であった特殊高圧装置の製作も可能とする。さらに、マイクロリアクター利用の各種合成プロセスの開発を具体化させる有効な手段にもなりうる。
【発明の効果】
本発明は次の効果を奏する
【００４９】
請求項１の発明によれば、熱エネルギーによる高圧流体の温度・圧力・体積変化（ＰＶＴ変化）を積極的に利用しており、実質的に流体の状態量の変化、すなわち熱エネルギーのみで圧力差を付与させ、これによって特段の圧縮装置を用いることなく、超臨界あるいは亜臨界流体などの高圧流体利用プロセスに効率良く高圧場を提供できることになる。
【００５０】
請求項２の発明によれば、熱膨張により生じた高圧器内の自己の圧力で、所定の温度と圧力状態の流体を高圧器内から前記処理容器内に送出されるようになるため、送り出しポンプ装置を備える必要がない。
【００５１】
請求項３の発明によれば、複数の高圧器（シリンダー）が順次処理容器内に連続・定常的に高圧流体を送出できるようになるため、処理容器内を所望の圧力、流量状態に安定的に維持できることが可能となる。
【００５２】
請求項４の発明によれば、使用流体を再利用できるため、省資源化が達成できると共に、エネルギーロスも少なくできる。
【００５３】
請求項５の発明によれば、前記制御用の両バルブ装置を閉塞状態にしておき、高圧器を加熱し、所望の圧力に達した段階で処理容器側のバルブ装置を解放するため、所定の圧力まで十分に上昇した流体が処理容器内に送出されることになり、前記処理容器内を常に安定した圧力と温度に維持できることになる。
【００５４】
請求項７の発明によれば、前記バルブ装置の開閉タイミングをコントロールすることによって、複数の高圧器（シリンダー）が順次処理容器内に連続・定常的に高圧流体を送出できるようになるため、処理容器内を所望の圧力、流量状態に安定的に維持できることが可能となる。
【００５５】
請求項８の発明によれば、前記制御用の両バルブ装置を閉塞状態にしておき、高圧器を加熱し、所望の圧力に達した段階で処理容器側のバルブ装置を解放するため、所定の圧力まで十分に上昇した流体が処理容器内に送出されることになり、前記処理容器内を常に安定した圧力と温度に維持できることになる。
【００５６】
請求項９の発明によれば、前記処理容器で得られる高圧場を、反応器、抽出器、洗浄器等として利用するため、処理容器内において流体の流動状態、温度分布を自由にコントロール可能であり、その処理作業が迅速かつ効能率で可能となる。
【００５７】
請求項１０の発明によれば、蒸発器、凝縮器等の組み合わせにより流体環流が発生し、ポンプを不要とし、使用流体の再利用で省資源化が達成できると共に、エネルギーロスも少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】循環型の超・亜臨界流体処理装置の基本的例を示すブロック図である。
【図２】図１の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【図３】図１の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【図４】図１の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【図５】図１の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【図６】図１の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【図７】図１の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【図８】ワンウェイ型の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【図９】ワンウェイ型の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【図１０】ワンウェイ型の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【図１１】ワンウェイ型の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【図１２】ワンウェイ型の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【図１３】ワンウェイ型の超・亜臨界流体処理装置における処理工程図（システムフロー）である。
【符号の説明】
１反応器、反応管（処理容器）
２予熱予冷器、予熱管
３高圧器
３１第１高圧器
３２第２高圧器
３３第３高圧器
３４第４高圧器
４凝縮器
５蒸発器
６、７，８圧力調整弁
９１、９２，９３，９４圧力調整弁
１０１，１０２，１０３，１０４バルブ
１１１，１１２，１１３，１１４バルブ
１２、１３、１４流路
１５反応水貯槽
１６圧力調整弁

Claims

流路内に形成された少なくとも１個の処理容器内において超または亜臨界流体を用いた処理を行う超・亜臨界流体処理システムであって、プロセス流体を加温せしめて熱膨張を発生させることにより、前記処理容器内における処理に適した所望の温度と圧力状態の流体を得るようにしたことを特徴とする超・亜臨界流体処理システム。
前記処理容器と流路で接続された高圧器に充填された流体を加温せしめ、この高圧容器内で熱膨張を発生させ、熱膨張により生じた自己の圧力を利用して所定の温度と圧力状態の流体が前記処理容器内に送出されるようになっている請求項１に記載の超・亜臨界流体処理システム。
少なくとも２個の前記高圧器が、前記処理容器と流路で接続され、少なくとも１の高圧器が前記処理容器内に流体を供給時、他の高圧器は高圧器内で熱膨張過程もしくは流体送出待機状態にある請求項２に記載の超・亜臨界流体処理システム。
流体が、水、およびメタノール、エタノール、プロパノールなどのアルコール類、およびパラフィン、オレフィンなどの炭化水素類、および二酸化炭素、アンモニアなどの液化ガス、およびこれらの混合物のいずれかである請求項１ないし３のいずれかに記載の超・亜臨界流体処理システム。
流路内に形成された少なくとも１個の処理容器内において超または亜臨界流体を用いた処理を行う超・亜臨界流体処理装置であって、充填されたプロセス流体を加温せしめて熱膨張を発生させ、熱膨張により生じた自己の圧力を利用して所望の温度と圧力状態の流体を前記処理容器内に送出する少なくとも２個の高圧器が前記処理容器と流路で接続され、それぞれの流路にはバルブ装置が設けられ、少なくとも１の高圧器が前記処理容器内に流体を供給時、他の高圧器は高圧器内で熱膨張過程もしくは流体送出待機状態になるように、前記バルブ装置の開閉タイミングがコントロールされるようになっていることを特徴とする超・亜臨界流体処理装置。
高圧器の上流側には液体貯留部がバルブ装置を介して接続され、かつ下流側にはバルブ装置を介して処理容器が接続されており、前記高圧器の加熱時に少なくとも一時的に両バルブ装置を閉塞し、高圧器内の圧力を所定圧まで高められるようになっている請求項５に記載の超・亜臨界流体処理装置。
処理容器が、抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などとして利用されるか、もしくは前記処理容器に抽出器、反応器、洗浄器、染色機、晶析機などを付帯させるようにした請求項５または６に記載の超・亜臨界流体処理装置。