JP4908662B2 - 液体を分液する方法並びに分液装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は液体物質を連続的に複数に分液する方法並びに分液する装置に関するものであり、更に詳しくは液導入口から各分液出口までの滞留時間が極端に短く、しかも全ての分液出口の流出量を等しく、あるいは自由の値に設定できる分液方法並びに分液装置に関するものである。
また特に反応性液体を反応が起きるまでに短時間内に容易に分液する方法並びに装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来一般に液体を連続的に分液する方法としては図１、図２並びに図３の装置が用いられてきた。
図１の方法は液体を液導入口１より導入し、分液パイプ２にて導入液体を各分液出口４ａ、４ｂ、４ｃ並びに４ｄに分液する方法がとられている。
図２の方法は液体を液導入口１より導入し、分液パイプ２にて２分液し、更に分液パイプ３を用いて各分液出口４ｇ並びに４ｈに分液する方法がとられている。図３の方法は液体を液導入口１より導入し、分液パイプ２にて各分液出口４ｉ、４ｊ、４ｋ並びに４ｌに分液するのであるが途中配管に定量ポンプを使用して分液する方法がとられている。
【０００３】
しかしながらこれらの方法にはそれぞれ欠点を有している。
図１の方法は液体の導入から各分液出口までの滞留時間は全体として短い利点を有しているが各分液出口での流出量は一定とならず、両末端の分液出口ほど流出量が少ないと云う欠点を有している。
また滞留時間も一定とならず、両末端の分液出口ほど滞留時間が長い欠点を有している。従って分液数が多くなればなるほど中央部分液出口での流出量及び滞留時間と、両末端分液出口での流出量及び滞留時間の差は大きなものとなる。
図２の方法は各分液出口までの距離が等しく、かつ配管抵抗が等しくなるように複数個の経路に分液するのであるので各分液出口４ｅ、４ｆ、４ｇ及び４ｈまでの各滞留時間の差は大幅には異なわず、また流出量にも大差はないように思われるが液体は少なくとも配管抵抗が少ない方に多く流れる性質を有しているので滞留時間並びに流出量も差を生じ、更に分液数が多くなればなるほど流路が長くなることから滞留時間は非常に長くなる欠点を有している。
図３は定量ポンプ５ａ、５ｂ、５ｃ並びに５ｄを用いているため分液出口４ｉ、４ｊ、４ｋ並びに４ｌの流出量は大差なくなるが、滞留時間は両末端の分液出口４ｉの方が分液出口４ｊよりも長くなると共にポンプを使用するため経路が長くなること並びにポンプ体積が加わるため滞留時間は非常に長くなる欠点を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって液導入口から各分液出口までの滞留時間が短く、しかも液導入口から各分液出口までの滞留時間が等しく、かつ流出量が等しい分液方法並びにその装置を提供するものである。
また同時に各分液出口までの滞留時間は等しくして、しかも自由に流出量を設定できる分液方法並びにその装置を提供することである。
更に本発明は分液数が多くなっても滞留時間が長くならない分液方法並びに分液装置を提供することである。
更に本発明は分液数を容易に変えられる分液方法並びに分液装置を提供することである。
更に本発明は流体の死角部をつくらない分液方法並びに分液装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は液体を搬送する手段を用いて連続的にコートハンガー形ダイに液体を導入した後、該ダイのダイランド以降に液仕切板を設置して分液化することによって本目的である短い滞留時間に各分液出口までの滞留時間を等しくして、しかも流出量を同じくすることができることを見出し本目的を達成した。
更に本発明は同時に液仕切板の分液間隔を変え、各分液出口幅を変更することによって滞留時間を同じくして、容易に各分液出口での流出量をそれぞれ自由に変えることができる。
本発明の液仕切板とはコートハンガー形ダイ内でフィルム状乃至板状となって平行して流れてきた液体を分液するものであって、コートハンガー形ダイのダイ出口に接触あるいは非接触で接近した状態で単数枚から複数枚設け液体を複数に分液するものである。
本液仕切板はダイの液流れ方向にほぼ平行して設けられ、具体的にはマニホールドの中央、即ち液導入口に於けるマニホールド接線に対してほぼ直角方向に平行してダイランド以降に設けるのが好ましいが、更に好ましくはマニホールド両端部位置よりも後方のダイリップに設けるのが良い。ここでダイランドとは図４の１３を指す。またダイランドとダイリップ区分線１７以降出口までをダイリップと規定する。
これはコートハンガー形ダイを用いて薄く広げ、しかもダイ幅方向全幅に渡って一定量、一定速度で流れる液体とした後、液を分液させるためである。ここで使用する液仕切板は薄い板状であってもブロック状であっても、図４の例の様に三角形であっても良いが、液仕切板の液流れ方向の中心線がダイ流れ方向にほぼ平行であれば良い。またこれら液仕切板は図４並びに図５の様にダイ６本体に組込まれ一体化されたものであっても、図６の様に本体とは別に製作されダイ６本体の出口に密着して使用されるか、あるいはダイ６本体と大幅に離れずにある間隔を開けてダイ出口からカーテン状に流出し液体を分液する形で使用しても良い。但し本体と一体化乃至密着して使用した場合には液体の流れに対して死角部分を生じ難いため、液体が反応性液体であってもダイ内部で固化するなどの問題は生じ難い。
【０００６】
また液仕切板が本体と分離している場合には分液数等の変更時に本体全体を解体して行う必要がないため、段取り工程が少なくなる等のメリットもある。
本発明で云うコートハンガー形ダイとは図４、図５及び図６に示した形状のダイであり、通常原料の流入する液導入口８、液体が横に広げられるマニホールド７及び出口方向に平行して流れるダイランド１３、均一に広げられた液体が液導入口からの滞留時間並びに流出量ともにダイ幅方向全てに渡って等しくなって流れる整流部であるダイリップ１４、並びにダイリップ隙間１５の開きを微調整するダイリップ間隔調整ボルト１０、また必要に応じてダイ内の液体の流れを均一にする溝９から成り立っている。
但し溝９は幅方向の流出量をより均一化するものであるが必ずしも必要でない。
【０００７】
本発明の分液装置はコートハンガー形ダイと分液板からなりたち、コートハンガー形ダイの原料導入口に於けるマニホールドの開き角度θが１２０度から１７５度未満になるように形成されている（図４）。またマニホールドを除くダイ内容積とマニホールド容積との比が１：０．１乃至１：１０、好ましくは１：０．２から１：５になるように構成されている。
ダイ内に於けるマニホールドを除く内容積がマニホールド容積に比べて上記範囲よりも大きい場合にはダイ側部の滞留時間は平均滞留時間の数倍乃至数十倍に達し、液体が反応性液体の場合にはダイ側部の反応液がダイ内部で反応を起こす。逆に小さい場合ダイランド中央部の流速が低下して滞留時間が大きくなって反応を起し易い。
【０００８】
図４及び図５は本発明の液体分液装置の例であり、しかも液仕切板をダイ６本体と一体化させた液仕切板一体形分液装置の一部切断正面図、図５は同Ａ−Ａ’縦断側面図である。
液体は液導入口８から注入され、マニホールド７を経てダイ幅方向に広げられダイランド１３にて整流となって流れる。このダイリップ１４に於いてはダイ幅方向に対して液導入口８からの滞留時間はすべての点で同一時間であり、しかも液流出量は等しくなるようにマニホールドの形状、角度並びにダイ間隔が設定できる。
ダイランド１３を経た流体はダイリップ１４を経た後、液仕切板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ及び１１ｅで分液されダイ分液出口１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄとなる。
本発明の分液方法及び装置での液仕切板はできる限り流れ抵抗並びに死角を作らないように設計されなければならない。ダイリップ１４はダイリップ間隔調整ボルト１０によりダイランド隙間１５が微調整され、各分液出口での流出量が微調整される。
【０００９】
図６は本発明の別の液体分液方法並びに分液装置を説明する縦断側面図であり、ダイ６本体と分液ユニット１６とは分離可能なものであり、ダイ６本体のダイリップ１４に接している。
この場合分液ユニット１６はダイ６本体とは分離しているため容易に分液数や液仕切板間隔を変えて各分液出口での流出量を自由に変更することができる。
また別に分液ユニット１６が本体と分離しており、しかも使用時に於いてもダイ６本体の分液出口と離れて流出す液体を分液する方法も可能であり、本発明の範囲に含まれる。
【００１０】
【作用】
本発明は一つの流れる液体を２以上に分液するに当たり、非常に短い滞留時間内に液導入口から各分液出口までの滞留時間を等しくして、各分液出口の液流出量を全て等しくすることを含めて液流出量を自由に設定することができる分液方法並びに分液装置をも提供するものである。
本発明は液体を搬送する手段を用いて連続的にコートハンガー形ダイに液体を導入した後、該ダイのダイランド以降に液仕切板を設置して分液化することを特徴とする液体を運続的に複数に分液化する方法、並びにコートハンガー形ダイの分液出口に液仕切板を一体化させた液体分液装置である。
【００１１】
通常これまで連続的に液体を分液する方法としては図１、図２並びに図３の方法等がとられている。しかしながら図１の方法は各分液出口の滞留時間並びに流出量は全く異なるものであり、両側にいくにつれて滞留時間は大きく流出量は少ないものであった。
図２は特に分液数が多くなると分岐を多く繰り返すため流体の流路が長くなって結果として滞留時間が特に長くなるものであった。
更に図１並びに図２の方法は分液後の各分液出口の流出量が異なる場合には流出量の微調整がきかず、その調整も試行錯誤を繰り返してパイプの太さ並びに長さ等を変えるほか方法はなかった。
またバルブ等の調整装置を用いて流出量を調整する方法もあるが、この場合調整部に死角部を生じその部分の滞留時間が大きくなって、特に液体が反応性液体の場合には反応が起きる等の問題があった。
図３の方法は各流路に設けられた定量ポンプを調整することによって各分液出口の流出量は一致させることができるが、液導入口から各分液出口までの滞留時間は一致させることはできず、特に両側部に行くほど滞留時間が長くなると共にポンプ等を使用するために全体として滞留時間が長く、しかもポンプ接続部等に死角部を生じるなどの問題を有していた。
【００１２】
本発明の分液方法はコートハンガー形ダイを使用することによってマニホールドを通りすぎダイリップに達した液体はダイ全幅に渡ってダイ出口に向かって平行に流れ、その量と滞留時間はダイ全幅に渡ってどの部分もほぼ等しくなる。
ダイ幅全域に渡って短い滞留時間で同一流出量並びに同一滞留時間を達成した液体を液仕切板を自由に設定することによって、他の部分の分液に大きく影響を及ぼさずに、また死角部をつくらず前述の短い同一滞留時間内に同一流出量を含めて各分液出口の液流出量を自由に設定できること、並びに液仕切板の数を自由に設定することによって分液数を自由に増減できることを見出し本発明を完成した。これはこれまでの分液技術である直接一本の流れる液体を複数に直接分液するのではなく、コートハンガー形ダイを用いて幅方向に広がりを持つフィルム状乃至板状の定速度整流体に変えたのち、液仕切板を用いて分液を行う２段階方式に特徴がある。
本発明は液仕切板の枚数を多くしても滞留時間を大きくせず容易に数多くの同一滞留時間の分液が可能であると共に、液仕切板の各間隔をすべて一定でなく自由に変えることによって同一滞留時間で複数の異なる流出量の分液も可能である。具体的には図４に於いて液仕切板１１ａ、１１ｂ、１１ｃ並びに１１ｄを間隔を変えることで自由に各分液出口の流出量を変えることができると共に、液仕切板の数を変えることによって自由に分液数を変えることができる。
【００１３】
本発明は短い同一滞留時間内で分液が可能なため、特に短い同一滞留時間内に同一流出量、あるいは異なる流出量の分液が必要な反応性を有する液体を複数に分液する化学プラント、あるいは２液を混合すると反応が早期に起こる反応性樹脂を含める反応性液体の分液等に有効である。
【００１４】
【実施例】
実施例１、図４の形状で本発明の分液装置を作成した。
実質ダイ幅は２００ｍｍ、ダイランド間隔は０．５ｍｍ、マニホールドの開き角度は１４８．３度、マニホールドを除くダイランド内容積とマニホールド容積との比は１：０．５６６６で構成されている。またダイ出口を等間隔で１０等分するため液仕切板をダイリップ部に液出口まで設けた。
本装置に分子量４５０ｃｐｓのポリエチレングリコールを１分間に３００ｇ吐出する定量ポンプを使用してダイ液導入口より３００ｇ／分の割合で導入した後、導入途中で赤色顔料で赤く染めてあるポリエチレングリコールに切り変えて液の滞留時間を観察した結果、ダイ液導入口からダイ分液出口までの滞留時間は中心部で約１．２０秒、両末端で１．８秒であった。
また各分液出口の流出量を測定し表１に示した。
【００１５】
【表１】

表１から分かるように各１０等分の分液精度は非常に高いものであった。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は分液数を自由に設定でき、しかも部分的な滞留部をつくらず短い同一滞留時間で等しい同一流出量で分液することが可能であると共に、分液のそれぞれの流出量を滞留時間を同一にして自由に設定することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の液分液装置の縦断正面図
【図２】 従来の別の液分液装置の縦断正面図
【図３】 従来の別の液分液装置の縦断正面図
【図４】 本発明に係わる分液装置の一部切断正面図
【図５】 本発明に係わる図４の分液装置のＡ−Ａ’断面の縦断側面図
【図６】 本発明に係わる別の分液装置の縦断側面図
【符号の説明】
１ 液導入口
２ 分液パイプ
３ 分液パイプ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ：分液出口
４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊ、４ｋ、４ｌ：分液出口
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ：定量パイプ
６ ダイ
６ａ ダイの上面
６ｂ ダイの下面
７ マニホールド
８ 液導入口
９ 溝
１０ ダイリップ間隔調整ボルト
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ：液仕切板
１２ ダイリップ出口
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ：分液出口
１３ ダイランド
１４ ダイリップ
１５ ダイリップ隙間
１６ 分液ユニット
１７ ダイランドとダイリップ区分線

Claims (2)

1. コートハンガー形ダイの液導入口に於けるマニホールドの開き角度θが１２０度から１７５度未満となるように形成され、また、マニホールドを除くダイ内容積とマニホールド容積との比が１：０．１乃至１：１０となるように構成され、
   かつ、該コートハンガー形ダイ内のダイランド以降に少なくとも１枚以上の三角形状液仕切板を設け、該液仕切板の液流れ方向の中心線は前記液導入口に於けるマニホールド接線に対して直角方向に平行して設定され、
   該コートハンガー形ダイに反応性樹脂からなる反応性液体を導入してこれを薄く拡げ、あわせてダイ幅方向の全幅に亘って一定量、一定速度で流れる液体とした後、前記液仕切板によって反応性樹脂からなる反応性液体を分液する方法。
2. コートハンガー形ダイの液導入口に於けるマニホールドの開き角度θが１２０度から１７５度未満となるように形成され、また、マニホールドを除くダイ内容積とマニホールド容積との比が１：０．１乃至１：１０となるように構成され、
   かつ、該コートハンガー形ダイ内のダイランド以降に少なくとも１枚以上の三角形状液仕切板を設け、該液仕切板の液流れ方向の中心線は前記液導入口に於けるマニホールド接線に対して直角方向に平行して設定されたことを特徴とする反応性樹脂からなる反応性液体の分液装置。

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