JPH0338897B2

JPH0338897B2 -

Info

Publication number: JPH0338897B2
Application number: JP60111390A
Authority: JP
Inventors: Uesu Berii Daburyu; An Shumeda Rae; Esu Kiburaa Horii
Original assignee: ADOBANSUDO SEPAREISHON TEKUNOROJIIZU Inc
Current assignee: ADOBANSUDO SEPAREISHON TEKUNOROJIIZU Inc
Priority date: 1984-07-30
Filing date: 1985-05-25
Publication date: 1991-06-12
Also published as: JPS6146253A; IN163266B; US4522726A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、液体−固体接触装置として用いる流
体接触装置、そして液体−固体接触操作によつて
物理的及び化学的処理を行う方法、なかんずくイ
オン交換処理方法に関する。

イオン交換装置およびそれに類似の装置はほと
んど例外なく固定床（または固定層）もしくは半
連続床（または半連続層）をもつて操作される。
固定床の標準的設計は、底部に樹脂支持−液捕集
系統を備え、そして樹脂水準上に分配系統を装備
した直立型円筒形タンクである。床水準を撹乱す
ることになるような下部方向への噴射を行わず
に、液体を樹脂床の表面全体にわたつて一様に送
り出さなければならない一方で、樹脂の底層を去
る液体は床全体で均一に捕集しなければならない
ために、該分配・捕集系統は臨界的な設計特色を
有している。

そのために固定床系統が最も広く使用されてい
るけれども、それらは幾つかの重大な欠点をもつ
ている。その一つは、イオン交換反応がイオン交
換領域内の樹脂塊においてのみ生ずるという点で
ある。かくして、イオン交換領域上の樹脂は使い
果たされ不活性化する一方、イオン交換領域下方
の樹脂は使用されてさえもいない。従つて、固定
床カラム内の全樹脂残留量が任意のある時点で必
要とされるよりも必然的に相当多くならざるを得
ないということは驚くべきことではない。更に、
カラム内の樹脂は周期的に清浄化し再生されなけ
ればならないために、相当の待ち時間が浪費され
ることになる。最後に、処理が施こされる流体
は、それがカラムを下るさいに、樹脂と交換され
るべきイオンの濃度を累進的に低下させてしまう
であろうから、濃度勾配も同様の態様で低下し、
反応は効率的ではなくなるという欠点がある。

かかる固定床によるイオン交換処理は、幾つか
の固定床カラムを並列に接続し、一方のカラム内
で再生が行われる一方、一つもしくはそれ以上の
追加的カラム内で反応を進行することによつて連
続的に行うことができるけれども、かかる系統は
それ自体では完全に満足のゆくものとはいえな
い。殊に、一群の固定床カラムは、現実のイオン
交換領域の大きさが限られていることや任意の一
時点で実際に必要とされるよりもずつと多い樹脂
量が存在することになるなど、単一の固定床カラ
ムに固有な多くの欠点を依然有している。更に、
濃度勾配を下げる問題は、二つ以上の固定床カラ
ムを直列に配置し、新鮮なイオン交換流体をこれ
らのカラムのそれぞれに供給することによつて、
たとえ或る程度まで緩和することができるにして
も、それにもかかわらず任意の所定時点において
必要とされるよりもはるかに多くの樹脂量をカラ
ム内に含ませる上述の必要性があるために、各カ
ラム内には依然として大きく減つた反応推進力が
存在することになる。

従来の固定床による樹脂交換系統によるもう一
つの重大な欠点は、かかる系統を、更に複雑なイ
オン交換処理に適応させることが困難であるとい
う点である。殊に、単一カラムを現存のイオン交
換カラム群に追加するには新鮮な材料から構成さ
れることのある系統外部からの供給材料、すでに
系統内にある一もしくはそれ以上のカラムからの
流出液、新鮮な還流した材料の混合物または供給
材料が全然ない場合に、適当に混合を行うことの
できる比較的複雑なバルブ機構を取りつける必要
がある。同様に、カラムの排出端には、カラム流
出液を系統からパージし、それを一つもしくはそ
れ以上のカラムに直接再循環させ、それを一つも
しくはそれ以上の他の供給材料もしくは再循還し
た流れと混合してもう一つのカラム内に進入させ
たり、もしくは上記操作のいずれかを組み合わせ
たものを行うことのできるようなバルブを設けな
ければならない。当業者であれば、10個のカラム
から構成され、そのカラムのおのおのが残りの他
のカラムに関して特定の供給と排出の関係を有し
ているような系統のばあいには、極端にこみ入つ
たバルブ系統が必要になるということがすぐに理
解できるものと考える。試料10カラム処理におけ
る作業条件の任意の１つについての比較的些細な
変化であつても、そのことによつてバルブ機構を
相当複雑に操作することが必要にならざるを得な
いということもまた理解されるであろう。

上述の問題点の幾つかを解決する連続的（もし
くは事実上半連続的）接触器が開発されたわけで
ある。かかる系統においては、樹脂と溶液とが互
いに向流し、消費および再生および必要な中間の
すすぎ洗いに必要とされる定常状態領域を設定す
ることができる。樹脂量は、かくして使用量と相
互接続樹脂移動系統との和に減らすことができ
る。しかしながら、このように改良された方法を
もつてしても、流れは周期的に中断されなければ
ならないため真に連続的な供給と排出は得られな
い。すなわち真の定常状態の態様は達成されない
わけである。

連続接触器は、一般に脈動（パルス）カラムか
流動床か何れか一方の形態を取る。脈動カラムの
ばあい、樹脂は、周期的に圧力もしくは真空を加
えることによつて、接触領域中を上下運動させら
れる。溶液は各脈動間に樹脂を貫通する。流動床
系統においては、イオン交換は、非圧縮樹脂によ
つて行われる。樹脂は上向き流に対抗してじやま
板カラムを通つて下落することができるか、イオ
ン交換はそこで樹脂が溶液の流れに対して機械的
に前進させられる撹拌室もしくはトラフ内で行わ
れることがある。

連続接触器は固定床形式のものにまさる多くの
利点を与えてくれるが、そのうちで重要なものの
一つは樹脂をより効率的に利用できることであ
る。更に、固定床反応器を使用したばあいに可能
である量よりもはるかに大きな量の高濃度溶液を
連続接触器内で処理することができる。固定溶液
の連続接触器内への均一な分布状態を維持しそし
て生成溶液を該連続接触器から捕集する必要があ
ることは、かかる系統の潜在的な大きな欠点の一
つである。多数の機械的バルブが必要なことと並
んで樹脂の機械的破損が脈動床系統を使用するば
あいにしばしば問題となる。

連続接触系統によつて、より効率的な樹脂の利
用を達成することができるけれども、にもかかわ
らず相当程度の非効率が存在する。殊に、例えば
脈動床における樹脂の増加は、必然的に有限量で
あるから、これらの樹脂増加のいずれかに存在す
る反応平衡は必ずしもそれ程有利なものとはなら
ないであろう。化学的効率におけるかかる損失
は、各パルス間に生ずる樹脂の部分的再分画によ
るものが一部である。もちろん、樹脂の増加を非
常に少なくすることは非現実的であろう。

従来技術による処理法と装置が抱える上述の限
界と欠点ならびに特に前記では述べなかつたその
他の欠点を考慮すると、最小量の下層で高い程度
の化学反応効率を達成するような連続接触装置の
必要性が当該技術分野においても依然存在すると
いうことが明らかになるはずである。

それ故、一連の回転反応器内へ定常供給流を向
けることによつて可動樹脂系統を模擬するような
連続接触処理法と装置を提供することによつてそ
の必要を満たすことが本発明の第１の目的であ
る。

本発明のもう一つの目的は、実質的な作業を可
能にし、複雑なバルブ機構を使用する必要なし
に、全供給材料、ドレン流、再生流および水洗流
が中断されずに流れることを可能にする液体−固
体接触方法ならびに装置を提供することである。

本発明の更なる目的は、装置を広範に分解する
ことなしに、各種の処理を行うために容易に改変
することのできる液体−固体接触方法と装置を提
供することである。

しかし、本発明による別の目的は、新鮮な樹脂
に溶液をさらす作用を最大にし、樹脂を消費する
曝路を最小にするような液体−固体接触方法と装
置を提供することである。

本発明のもう一つの目的はカラム下層と相互作
用を行うための新鮮な液体が段間式に導入するこ
とのできる液体−固体接触方法ならびに装置を提
供することである。

本発明の更なる目的は、排出移動反応が最大に
されるイオン交換もしくは吸着系統を提供するこ
とである。

以上の目的は、中心軸のまわりに回転するよう
に取り付けられた複数の容器を含んだ液体−固体
接触装置による、本発明の好ましい実施態様によ
つて達成される。上記容器は、イオン交換樹脂の
ような固体粒子状材料を受容するように適合され
ている。液体は、容器上のバルブアセンブリと接
続した導管を経て、これらの容器の頂部に個別的
に供給される。同様にして、導管は、各コンパー
トメントの下端と容器下方の類似のバルブアセン
ブリとを結合する。バルブアセンブリはスロツト
付きの可動板を含み、該スロツトは、可動板が回
転体と共に回転する際に、入口孔をおおつたりま
たは開いたりする。可動板内のスロツトのサイズ
と該スロツトの位置とを変化させることによつ
て、供給導管から容器内へ至る流れと容器から排
出導管へ至る流れとは、所定の態様で制御するこ
とができる。液体が容器内へ流れ込みかつ容器か
ら流れ出る間の時間は、中心軸のまわりを容器が
回転する速度の関数である。

複数の液体流の連続的処理を行う方法は、本体
の回転によつて可能になる所定の態様で、個々の
容器内へおよび容器外へ流体の流れを導入するこ
とから成る処理工程によつて、同様に特徴づけら
れる。従つて、複数の流れを処理することがで
き、個々の処理工程を連続的に遂行することがで
きる。

要するに、本発明は、その１つの面において、
垂直軸の周囲を回転可能に取り付けられた回転体
（カローセル）と該回転体上に取り付けられた複
数の室（チヤンバ）とを有し、前記の室がそれぞ
れイオン交換媒質、各室への流体の流動を制御す
る分配弁配置及び各室からの流体の流動を調節す
る捕集弁配置を有しており、その際、前記分配弁
配置は前記捕集弁配置よりも高位置にあつて前記
室内を通る重力による流体の流動が可能なような
タイプの流体接触装置であつて、前記回転体をほぼ一定の速度で回転させるモー
タを有しており、前記分配弁配置は複数の供給ス
ロツトを有する調時板（タイミングプレート）を
有しており、該調時板は回転に対して静止して保
持されるものであり、前記分配弁はまた前記回転
体上の室のそれぞれに対応する複数のスロツトの
付いた分配板を有しており、該分配板は前記垂直
軸に固定的に取り付けられていてその軸とともに
回転可能であり、前記捕集弁配置は前記の室のそ
れぞれに対応する複数のスロツトの付いた排出板
を有しており、該排出板は前記垂直軸に固定的に
取り付けられていてその軸とともに回転可能であ
り、かつ前記捕集弁は複数のスロツトを有する調
時板を有しており、該調時板は前記垂直軸ともど
も回転に対して静止して保持されるものであり、
前記分配調時板及び前記排出調時板のスロツト
は、前記回転体が連続して回転する時、前記それ
ぞれの調時板のスロツトが前記分配板又は排出板
のスロツトの１つにあわさつている限りに前記流
体の流動が連続してなされるアーチ形の長さを有
しており、よつて、前記のそれぞれの調時板のス
ロツトのアーチ形の長さを調節することによつ
て、前記のそれぞれの室に入りかつ室から出る流
体の流動期間を変更することが可能である、こと
を特徴とする流体接触装置にある。

また、本発明は、そのもう１つの面において、
流体流をイオン交換処理するためのものであつ
て、処理流体を室内の固体粒子状材料と接触さ
せ、前記固体粒子状材料を再生流体と接触させて
その材料を再生させ、そして前記材料を洗浄流体
と接触させることによつてその材料を洗浄するこ
とによつて前記イオン交換処理を行う方法であつ
て、固体粒子状材料が少くとも部分的に充填せしめ
られた複数の室を用意し、これらの室を回転体の
周囲に配置し、前記回転体を一定の速度で連続回
転させ、前記処理流体、再生流体及び洗浄流体
を、重力によつて、前記した室のいずれか異なる
ものに順番でかつ予め定められた時間にわたつ
て、前記回転体の回転を中断させることなく供給
すること、を特徴とするイオン交換処理方法にあ
る。

本発明による好ましい実施態様を以下添付図面
に即して説明する。

図面はすべて説明のためだけに示したもので、
この基本的な着想に対して広範な数の各種形状も
くは変更が可能であり、それらは本発明の一般的
範囲内にあるものと理解されたい。

第１図に示した装置と、第２図に示した装置
と、第４図ないし第９図に示した装置との三つの
望ましい実施態様に従つて本発明を説明する。

第３図の略図を利用して本発明による装置が使
用されるばあいの典型的な処理法を説明する。

本発明の第一番目の実施態様は、より広範な応
用分野を有しているけれども、高級（進歩した）
分離装置としてここに一般的に言及する。にもか
かわらず単純化するためにこの望ましい実施態様
は、高級分離装置として言及し、第１図の斜視図
に参照番号１０で一般的に示してある。また、こ
こでいう高級分離装置は、出願人自身が自社製品
に付与した商品名Advanced Separation Device
（ASD）に由来するものであり、したがつて、以
下「ASD系統」、「ASD型」、「ASD回路」、「ASD
装置」等として記載されるものも同義である。高
級分離装置１０もしくは少なくともその諸部分は
駆動モータ１２と減速機１４によつて矢印Ａ方向
へ回転させられる。モータ１２をシヤフト１６に
よつて減速機１４に接続し、駆動出力軸１８は減
速機１４から延びる。第１図にも示されている通
り、駆動出力軸１８はカツプリング手段２２によ
り主駆動軸２０と接続される。しかしながら、他
の手段を使用して装置１０の回転を惹き起こすこ
とができるということを理解すべきである。例え
ば、それに限定されるわけではないけれども、本
実施態様に示したシヤフト形式の駆動よりもむし
ろ円周駆動や歯車形式の駆動方法を選択して使用
することができる。本発明の範囲は、駆動手段の
何れの特定の構造にも限定されるものではない。
更に、回転方向は特定の作業条件に応じて時計廻
り方向でも時計廻りと反対方向の何れであつても
差し支えない。

更に第１図に関して述べると、本発明による高
級分離装置は、その下流に固定した上方調時王冠
〔上方タイミングクラウン〕２６を備えた供給箱
２４から構成されていることが判る。上方分配王
冠２８は上方調時王冠２６の並列下流内に可動的
に配置され、分配箱３０の頂部に取りつけられ
る。

該分配箱３０の下流には分離器本体３２が配置
され、分離器本体３２は複数の上部導管３４によ
つて分配箱３０と流体連通関係にある。分離器本
体３２の下流には、該分離器本体３２を捕集箱３
８に対して流体連通関係に接続する複数の下方導
管３６がある。下方分配王冠４０が捕集箱３８の
下流側に固定され、下方調時王冠４２に並列して
可動的に配置される。下方調時王冠４２の下流側
に固定して取りつけられるのは排出箱４４であ
る。

上方調時王冠２６の上方分配王冠２８に対する
相対的位置と、下方分配王冠４０の下方調時王冠
４２に対する相対的位置とを維持するために、複
数のクランプ４６が使用されるということも判
る。固体カラー体の如きクランプ４６に代る他の
機械的等価物を使用することもできるが、本発明
の範囲はこの点で制約を受けるべきものではない
という点を理解すべきである。必要なことは、た
だ、クランプ手段４６もしくはそれらの機械的等
価物が、並列した構造要素の相対的位置を維持す
る一方で、上方分配王冠２８と下方分配王冠４
０、ならびに装置１０の残部に関してその間に差
し込んだ構造要素全ての回転を可能にすることが
必要とされるという点だけである。下方分配王冠
４０と下方調時王冠４２の対応面と共に、上方調
時王冠２６と上方分配王冠２８の接触面を、その
間の摩擦および摩耗を減らす手段と共に、設ける
ことが望ましいということもまた見出された。例
えば、これらの接触面をポリプロピレンのような
ポリマー化合物により被覆するか、それとも摩擦
を減少させる摩耗シールを設けることができる。
更に、板材の一つは、完全にポリマー材料により
構成し、一方、該ポリマー材料と接触する他の板
材はステンレス鋼やその他の金属材の如き堅固な
材質により構成することができる。上方分配王冠
２８、下方分配王冠４０およびその間の全構造要
素は回転するので、それらの要素は、当業者の知
識の範囲内にある適当な機械的手段によつて駆動
主軸２０と駆動関係にあるように配置されること
はいうまでもない。同様にして、供給箱２４、上
方調時王冠２６、下方調時王冠４２および排出箱
４４は固定されているために、それらは駆動主軸
２０に対して被駆動関係には連結されない。同様
にして明らかに、高級分離装置１０の支持構造も
しくはフレームが必要となろうが、支持構造自体
は本発明の範囲にはいらないという理由で図示し
ていない。

最後に、特に第１図に関して述べると、処理の
ために流体の流れを装置１０内に導入するため
に、供給箱２４の頂部に複数の導入管４８が設け
られ、処理済みの流体の流れを除去するために、
排出箱４４の底部にはそれに対応する複数の導出
管５０が設けられる。後に更に詳細に説明するよ
うに、装置１０は４本の導入管４８と４本の導出
管５０から構成されるものとして示されている
が、本発明の範囲は正確に４本の導入流と４本の
導出流に制限されるものではなく、多数の導入
流、排出流その他を本基本発明の変形物に統合す
ることができるということが明らかであろう。以
上の通り、高級分離装置１０の望ましい一般的構
造を説明した後で、今度は個々の構造要素を一層
詳しく説明した第２図の分解図に注意を向けるこ
とにする。

供給箱２４は、その内部が４つの供給箱区分５
２，５４，５６，５８を規定するような、ほぼ円
筒形をしている。これら供給箱区分５２−５８
は、それぞれ供給箱２４の壁と供給箱仕切り６０
によつて限定される。入口ニツプル６２は、供給
箱区画のそれぞれと流体連通関係にあり、各供給
箱区分の底部は開放している。第１図に示した導
入管４８は、それぞれ入口ニツプル６２の対応す
る一つに接続される。

供給箱２４の底部には上方調時王冠２６が取り
付けられる。第２図に明瞭に示されている通り、
上方調時王冠２６は、それを貫通して供給箱区分
５２，５４，５６，５８とそれぞれ対応して流体
連通関係にあるように形成した複数の供給スロツ
ト６４，６６，６８，７０から構成される。

上方調時王冠２６の下流には上方分配王冠２８
が可動的に配置される。この望ましい態様に描か
れている通り、上方分配王冠２８は、それを貫通
して形成された複数の上方分配スロツト７２から
構成される。上方分配王冠２８は回転のために駆
動主軸２０に取りつけられるため、上方分配スロ
ツト７２の少なくとも一つは、供給スロツト６
４，６６，６８，７０の少なくとも一つと流体連
通関係にあるよう配置することができるというこ
とが判る。分配箱３０は、上方分配王冠２８の下
流側に取り付けられ、そして複数の分配コンパー
トメント７４を規定してあり、その各々の一つが
それぞれそれに対応する上方分配スロツト７２に
対して流体連通関係にある。

供給箱２４の構造に似た態様で、分配コンパー
トメント７４が分配箱仕切り７６によつて規定さ
れる。分配室３０の下流側から分配コンパートメ
ント７４のそれぞれと流体連通関係にあるように
延びるのは、出口ニツプル７８である。更に、他
に適宜の方法を使用して、分配スロツト７２から
流体を捕集し、それを装置の次の部分に向けるこ
とも可能である点を理解されたい。

分離器本体３２も同様に円筒形をしており、複
数の作業コンパートメント８０を規定しており、
その各々の一つがそれぞれ分配コンパートメント
７４の一つに対応している。

該作業コンパートメント８０は部分的に分離器
本体仕切り８２により規定されている。複数の受
容ニツプル８４を分離器本体３２の頂部に設け
て、該受容ニツプル８４のそれぞれが作業コンパ
ートメント８０の対応するニツプルと流体連通関
係にあるようにする。対応する排出ニツプル８６
を分離器本体３２の底部に設ける。この点で、上
方導管３４を、操作上、対応する対の受容ニツプ
ル８４と出口ニツプル７８間に配置して、流体を
分配箱３０から分離器本体３２へ移動させること
ができるようにする点に注意されたい。

分離器本体３２は一連の仕切り８２を含む円筒
形容器として描かれているけれども、それぞれの
仕切り区分の代わりに個々の円筒形チユーブを使
用するか、もしくは分離器領域にほぼ三角形の形
状の区画室を独立に使用することも可能であると
いう点を理解されたい。

分離器本体３２の下流には、その構造が分配箱
３０の実質的な鏡像である捕集箱３８が配置され
る。従つて、捕集箱３８はその中に複数の捕集コ
ンパートメント８８を規定し、その各々がそれぞ
れ捕集箱仕切り９０によつて少なくとも部分的に
規定される。捕集箱３８の頂部には複数の捕集ニ
ツプル９２が設けられ、該ニツプル９２のそれぞ
れが捕集コンパートメント８８の対応する一つと
それぞれ流体連通関係にあるようにする。第１図
を参照して述べると、排出ニツプル８６が下方導
管３６により捕集ニツプル９２の対応する一つの
流体連通関係にあるように接続される。

捕集箱３８が分配箱３０の実質的な鏡像形であ
るのと同様に、下方分配王冠４０，下方調時王冠
４２および排出箱４４もそれぞれ上方分配王冠２
８、上方調時王冠２６および供給箱２４のほぼ鏡
像形である。捕集箱３８の下流端には下方分配王
冠４０が取り付けられ、それはそれを貫通して形
成した複数の下方分配スロツト９４から構成さ
れ、該複数の下方分配スロツト９４のそれぞれは
捕集コンパートメント８８の対応する一つの流体
連通関係にある。下方調時王冠４２も同様にそこ
を貫通して形成された下方排出スロツト９６，９
８，１００および１０２から構成され、これによ
つて該排出スロツト９６，９８，１００および１
０２の少なくとも一つが該下方分配スロツト９４
の少なくとも一つと流体連通関係になるように配
置される。

下方調時王冠４２の下流側には排出箱４４が取
り付けられ、これは、排出箱４４の壁と排出箱仕
切り１１２とによつて規定された複数の排出区分
１０４，１０６，１０８および１１０によつて規
定される。最後に、排出区分１０４，１０６，１
０８および１１０のそれぞれは排出ニツプル１１
４を備えており、そこから処理済みの流体を第１
図に示した導出管５０を経て撤去することができ
る。

下方分配王冠４０と下方調時王冠４２との間、
ならびに上方調時王冠２６と上方分配王冠２８と
の間の密封装置は、被処理流体の性質に応じて、
炭素、ポリプロピレンもしくはその他の材質のＯ
リングおよび（もしくは）ストリツプから構成す
ることができる。分離器本体３２の作業コンパー
トメント８０は所望の分離もしくは濾過を行うた
めにイオン交換樹脂もしくはその他の適当な媒質
により満たされている。多孔板、布もしくは
過ふるいが分離器媒質の流出を防ぐために、通常
は各作業コンパートメント８０の頂部と底部とに
配置されることになろう。例えばグラスビーズの
如きその他の材料も樹脂を更に支持するために使
用することができる。

上方分配王冠２８と下方分配王冠４０とにより
各端で規定された装置１０のそれらの要素の回転
の効果は、供給溶液、スラリもしくはガスを、順
に分離器本体３２の種々の作業コンパートメント
８０へ分配することである。装置１０の回転速度
は、分離器本体３２内に含まれた処理流体、分離
媒質の性質および装置全体の圧力降下値によつて
決定されることになろう。高レベルの加圧を行う
と流体の流れを加速化し、低いもしくは周囲加圧
と比較して増大したスピードで装置１０が回転さ
れるようになる。前記の高級分離装置１０は、普
通毎時１〜30回転の範囲で回転することが予定さ
れようが、処理条件に応じてもつと広い範囲の回
転速度も可能である。かくして、本発明による高
級分離装置１０は、パージング用流体だけでなく
全処理流体を連続的に供給しそして抽出すること
が可能なので、真に連続的な分離作業を提供する
ということをはつきりと理解することができるも
のと考える。

第１図の装置は、導入管４８と導出管５０との
間の外部接続を変化させ、そして適当な上方調時
王冠２６と上方分配王冠２８ならびに下方分配王
冠４０と下方調時王冠４２を設けることによつて
各種処理を行うことを可能にする。上に示した通
り、本体３２内のコンパートメントの数は、特定
の処理条件に従つて増やしたり減らしたりするこ
とができる。第３図には、本発明による新規な着
想を説明するために理論的な処理系統の概念が示
されている。第３図に示した装置は、10個の固定
した供給孔と14個のイオン交換含有コンパートメ
ントを含んでいるASD系統の概念を視覚化する
ばあいには、回転する個々のコンパートメントと
無限のイオン交換樹脂供給源としての分離器本体
の像を無視することが有益である。処理の観点か
らの分析は、取り付けた供給口または供給孔と排
出口（排出孔）にもとづいている。注意を取り付
け孔に集中し、可動樹脂室がこの無限の新吸着剤
供給源を提供するということを認識することによ
つて、工程の概念化は単純化される。

第３図に即して述べると、化合物“Ａ”を含む
供給液が“3T”位置（頂部）にある供給箱に供
給される。この例でいうと、目的は供給液から
“Ａ”を取り除き、それを“Ｂ”と置き代えるこ
とである。

供給液は、供給箱を通過し調時王冠および分配
王冠インターフエイス１２６，１２８を経て分配
箱内へはいる。溶液、供給点“3T”から流体を
受け取つている。分離器本体の樹脂を通過する。
予め樹脂に装填しておいた化合物“Ｂ”による、
化合物“Ａ”の交換が行われる。工程の多様性を
簡単に示すために、向流による方法が使用する。
この接触段階を去る溶液は、孔３Ｂ（底部）を経
て、流れ（）として排出される。かかる系統内
の駆動力を最大にするために、向流による方法を
使用することができる。流れ（）は、位置
“4T”へ向かつて供給することができ、そこで、
供給される新鮮なもしくは再生された樹脂と接触
する。そのような接触方法を使用すると、イオン
交換がその他の処理法にまさる熱力学的利点を増
やすことができるということは明らかである。

溶液は、位置“4T”から分離器本体を通過し、
位置“4B”から処理済み液、流れ（）として
排出する。この処理済み液は、今や、化合物
“Ｂ”を含有し、今や樹脂に付着した化合物“Ａ”
は殆んど含んでいない。

典型的な系統においては、供給液は水洗するこ
とによつて保存されることになろう。流れ（）
は、存在することのある残留供給液を「押し出
す」ために使用することができ、その供給液は供
給箱系統下に回転するときに樹脂内に連行され
る。洗浄水は、典型的なばあいとしては参照番号
５を経て向流に加えるか、それとも洗浄水を別個
に処理することができよう。

分離器本体が回転しつづけ、問題の樹脂室が位
置１の下にあるから、洗浄液は排水することがで
き、洗浄水系統（流れ）に回帰する。

分離器本体は回転しつづけ、一定の樹脂団が再
生系統に入る。ここで、樹脂団は化合物“Ｂ”を
含有する再生流体の流れ（）と接触させられ
る。この化合物は、樹脂上の化合物“Ａ”に取つ
て代わるために使用され、かくしてイオン交換工
程は完了することになる。流れ（）は位置
“8T”を進入通過し、向流的に消費樹脂を通過す
る。向流接触の三段階は図解目的のためだけに示
したものであるが、ASD系統と共に達成できる
高い水準の融通性を示している。更に、再生流体
を回収するために水洗流（流れ）が使用され
る。

本例においては、排水と洗水（流れおよび
XI）と一次再生流体供給区分（流れ）からの排
出を結合して、位置“9T”に入る流れ（XII）と
して向流的に前方に供給される。

この接触段階から排出孔（9B）を出る流体は、
再び流れ（）として位置“10T”に向かつて
供給される。この最終的な接触によつて最大駆動
力が保証され、従つて、消費された再生液（流れ
）が殆んど化合物“Ｂ”を含まないようにな
る。

分離器本体は分離したイオン交換樹脂室から構
成されており、しかも流れはすべて真に連続的で
あるので、樹脂のほぼ全部が常に一定の処理機能
を遂行することになる。すなわち「未使用の」樹
脂は殆んど存在しないことになる。樹脂は洗われ
るか、再生されるか装填されるか、排水されるか
等の何れかである。このためASD系統の樹脂条
件は合計すると、同等な脈動床もしくは固定床回
路に必要とされるものより相当少ない。

創業者には、上述の処理概念は、説明目的のた
めだけに提示されたものであるということが理解
できるはずである。ASD系統に関しては極端に
複雑な処理配列を想像することができずすこぶる
直接的な方法で達成することができる。それ故、
ASD型の処理方法の重要な局面は、系統の複雑
度がイオン交換処理に関してはもはや制約要因と
なることはないということである。

基本的な処理作業は連続的であるから、増大す
る処理の複雑さは単にポンプと若干の追加的な配
管を更に付加するという問題であるにすぎない。

前記の点は、固定床による系統や脈動床による
系統のばあいに採用される方法とは根本的に異な
るものである。これらの系統においては、プロセ
スが複雑になるにつれ、設備系統の複雑さもまた
同様に増し、実際、設備の複雑さの増加度は直線
的ではない。このため、従来の固定床もしくは脈
動床による系統においては、プロセスの複雑度が
２倍になると、実際の設備系統の複雑度は２倍以
上になる。かかる事態は、ASD回路においては
あてはまらない。

第４図ないし第９図に、本発明の第二番目の望
ましい実施態様が示されている。第４図、第５図
および第６図に示した通り、装置は直立駆動軸１
４６を支持する矩形フレーム１４４を含んでい
る。駆動軸上で回転するための回転体１４８が取
り付けられる。該回転体は駆動軸に取り付けら
れ、該軸はフレーム１４４上に取り付けたモータ
１５０によつて駆動される。複数の円筒形容器１
５２が回転体１４８上に垂直に取り付けられる。
第６図に示す通り、容器は回転体の円周のまわり
に交互に配置されることになるが、本態様では30
個の容器が存在する。円筒形室の他に他の幾何学
的形状、例えば三角形、台形等の形のものを使用
して、寸法等の事情に応じて収着剤を保蔵するこ
とができるようになつている点に注目されたい。
容器はそれぞれ特定の処理が行われるに応じて、
樹脂やその他の適当な固体材料で充たされる。第
５図の左側に断面図で示したように、固体材料１
５４は容器の高さのほぼ２分の１まで充たされ
る。各容器上には、固体材料を該容器の頂部を経
て挿入し取り除くための配置が設けられる。パイ
プ取付具１５６，１５８が各容器１５２の頂部と
底部とにそれぞれ設けられる。駆動軸１４６上に
は上方バルブ体１６０と下方バルブ体１６２とが
取り付けられる。個々の導管１６４，１６６によ
つて、バルブ本体１６０，１６２とそれぞれの上
方ならびに下方パイプ取付具１５６，１５８とを
接続する。フレーム１４４の頂部内には供給導管
１６８が取り付けられ、これはバルブ本体１６０
から上部方向へ延びる。同様にして、排出導管１
７０が下方向へ、下方バルブ本体１６２からフレ
ーム１４４へと延びる。

第４図に示す如く、導管１６８，１７０が所定
の流れ順序を確保するために、従来の方法で相互
に連結されている。第４図中に参照番号１７１で
示したポンプが設けられる。これらのポンプは、
第３図に示したポンプ１２５に対応するものであ
る。溶液Ａとして示す被処理液が、第４図に模式
的に示した供給源から供給され、溶液Ｂとして示
す処理材料再生用溶液は第４図中に模式に示す
供給源から供給される。図示していないが適当な
制御バルブを必要に応じて設けることができる。

第７図について述べると、上方バルブ本体１６
０は軸１４６と同じ円状になつた扁平リングの形
をした静止ヘツド（以下、固定ヘツド；１７２）
を含んでいる。該ヘツド１７２は、フレーム１４
４から下方向に延びる取付ブラケツト１７４上
に、軸１４６と係合するベアリング１７６によつ
て支持される。パイプ取付具１７７がヘツド１７
２の円周に沿つて等間隔箇所に取り付けられる。
第２図の上方調時王冠２６に対応し、ポリプロピ
レンの如き適当なプラスチツク材質から構成され
た取り外し可能な摩耗板１７８が、固定ヘツド１
７２の下方に取り付けられる。第８図に示す通
り、該摩耗板は固定ヘツド１７２内のパイプ取付
具１７７と整合した開口１９９を有している。内
部の保持フランジ１８０と外側の保持フランジ１
８２が、ボルト１８４により固定ヘツドに取付け
られる。

第２図の上方分配箱２８に対する回転ヘツド１
８６が、ロールベアリング１８８により、保持リ
ング１８２間に支持される。回転ヘツドは、液体
を容器１５２の一つに搬送する導管１６４が取付
けられているパイプ取付具１９０を含んでいる。
回転ヘツドと駆動軸１４６上に取り付けられそし
て軸と共に回転する駆動板１９４とを連結する駆
動ピン１９２によつて、回転が回転ヘツド１８６
に付与される。回転ヘツド１８６と摩耗板１７８
との間には、バルブ封止板１９６が配置される。
該摩耗板１９６は回転ヘツド１８６と共に回転す
るように回転ヘツド１８６に取り付けられる。バ
ルブ板１９６は、特定の処理が行われるに応じて
固定供給導管１６８を該バルブ板を経て容器１５
２へ液体を供給するために必要とされるような形
式に配置された開口１９８を備えている。

摩耗板１７８とバルブ封止板１９６の典型的な
形式は、第８図と第９図にそれぞれ示されている
通りである。処理中に固定されたままになつてい
る摩耗板１７８は、20個の同一の開口もしくは窓
１９８を備えていて、その各々は第６図に示した
固定供給導管１６８の一つに対応しているという
ことを理解されたい。もちろん、行われる処理の
特定の要求に応じて、それ以上もしくはそれ以下
の数の窓を設けることができる。樹脂によつて充
たされた部屋がサイクルの一部分の期間に排水す
ることができることが望ましいばあいには、流体
が窓１９８の一つもしくはそれ以上に供給されな
いということもまた可能である。

第９図に示した回転バルブ封止板１９６は30個
のスロツト１９０を備えていて、その各々は特定
の樹脂充填室１５２に対応している。そこを経由
して供給材料が供給される窓１９８が20個しかな
いために、各窓を経由する流体は中断されない。
即ち、ある与えられた時点で窓の下には、１もし
くはそれ以上のスロツト（従つて部屋）数が常に
存在することになろう。更に、スロツト１９０と
窓１９８との相対的形状から明らかな通り、各ス
ロツトは、それが流体連通関係になくなる一つの
時間インクレメントに続く二つの時間インクレメ
ントについて、窓と流体連通関係にあることにな
るだろう。このパターンは、バルブ封止板１９６
の回転速度が一定であるかぎり、ASD装置の作
業中全体にわたつて反復されることになる。

もちろん、それほど多くの部屋が、どの時点に
おいても供給導管と流体連通関係になくなるとい
う必要はない。従つて、先に説明した第３図の
Ａ／Ｂイオン交換処理においては、10個の供給箱
１Ｔ〜１０Ｔが設けられているために、14個の樹
脂充填室３２のうち10個が、任意の一時点におい
て活動していることになる。

窓の相対的寸法は一定である必要はなく、個々
の窓は処理条件に応じて寸法を変化させることが
できるということが一層明らかとなる。窓、スロ
ツトおよび部屋の寸法と数が、特定の処理法に依
存することはいうまでもない。更に、それぞれの
窓に至る流体の流れ速度は変化させることができ
る。このように各種直径のカラムを模擬すること
ができる。

固定ヘツド１７２と摩耗板との間に液体が漏れ
ることを防ぐために、適当なガスケツト材が設け
られる。

同様にして、保持フランジ１８０，１８２と固
定摩耗板１７８との間にはガスケツトが設けられ
る。回転バルブ板１９６と摩耗板１７８との間に
も適当な密封材を設けることができる。従来の封
止材に加えて、もしくは従来の封止材の代りに、
固定ヘツド１７２内には真空孔２００を設ける。
これらの孔は、回転バルブ板と固定摩耗板との間
の継手内に漏れる傾向のある液体を排水するため
に、真空源２０２（第４図）と連通している。

下方分配弁アセンブリ１６２は、下方弁アセン
ブリ１６２が第６図に示したものからさかさまに
回転させたという点を除いては、上述の上方バル
ブアセンブリ１６０と同じ構造を有しており、回
転ヘツド下方に配置した固定ヘツドを備えてい
る。その他すべての点で、下方バルブアセンブリ
は、第６図に示したバルブアセンブリと同じ構造
を有している。しかしながら、底部バルブアセン
ブリの相対的角度位置は、樹脂室の回転を可能に
し、該部屋内で液体の僅かに持ち上げることがで
きるように上記アセンブリから若干ずれているの
が典型的なばあいである。

作業にあたつては第４図ないし第８図の装置は
行われるべき特定の処理に従つて、適当な洗液と
反応液の供給源と連結された個々の供給管１６８
を有している。同様にして排出導管１７０は処理
の条件に応じて排水管もしくは循環路と接続され
る。モータ１５０が作動して回転体１４８を回転
させる。

本明細書においては望ましい実施態様だけを特
に図解、説明したけれども、本発明の精神と意図
した範囲より逸脱しないで上記技術に照らしまた
前記特許請求の範囲の範囲内で本発明による多く
の変更を加えることができるということが理解さ
れるはずである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、液体・固体接触装置の、本発明によ
る第一番目の実施態様の斜視図である。第２図
は、第１図に示した装置の分解図である。第３図
は、理論的な処理を行うために設計した修正装置
の説明図である。第４図は、本発明による装置の
第三番目の実施態様の側面の部分断面図である。
第５図は、第４図の装置の拡大した側面を示す部
分断面図である。第６図は、第４図に示す装置の
部分平面図である。第７図は、第４図の装置の入
口ブルブアセンブリの拡大した正面を示す部分断
面図である。第８図は、第７図中の８−８線に沿
つて第４図の装置の平面図である。第９図は、第
７図中の９−９線に沿つて示す、第４図の装置の
バルブアセンブリの平面図である。１０……分離装置；１２……駆動モータ；１４
……減速機；１６……シヤフト；１８……駆動出
力軸；２２……カツプリング手段；２０……主駆
動軸；２６……上方調時王冠；２４……供給箱；
２８……上方分配王冠；３２……分離器本体；３
４……上部導管；３０……分配管；３８……捕集
箱；３６……下方導管；４２……下方調時王冠；
４４……排出箱；４６……クランプ；４０……下
方分配王冠；５２，５４，５６，５８……供給箱
区分；６４，６６，６８，７０……供給スロツ
ト；７４……分配室；８０……作業室；８４……
受容ニツプル；７８……出口ニツプル。

Claims

【特許請求の範囲】１垂直軸の周囲を回転可能に取り付けられた回
転体と該回転体上に取り付けられた複数の室とを
有し、前記の室がそれぞれイオン交換媒質、各室
への流体の流動を制御する分配弁配置及び各室か
らの流体の流動を調節する捕集弁配置を有してお
り、その際、前記分配弁配置は前記捕集弁配置よ
りも高位置にあつて前記室内を通る重力による流
体の流動が可能なようなタイプの流体接触装置で
あつて、前記回転体をほぼ一定の速度で回転させるモー
タを有しており、前記分配弁配置は複数の供給ス
ロツトを有する調時板を有しており、該調時板は
回転に対して静止して保持されるものであり、前
記分配弁はまた前記回転体上の室のそれぞれに対
応する複数のスロツトの付いた分配板を有してお
り、該分配板は前記垂直軸に固定的に取り付けら
れていてその軸とともに回転可能であり、前記捕
集弁配置は前記の室のそれぞれに対応する複数の
スロツトの付いた排出板を有しており、該排出板
は前記垂直軸に固定的に取り付けられていてその
軸とともに回転可能であり、かつ前記捕集弁は複
数のスロツトを有する調時板を有しており、該調
時板は前記垂直軸ともども回転に対して静止して
保持されるものであり、前記分配調時板及び前記
排出調時板のスロツトは、前記回転体が連続して
回転する時、前記それぞれの調時板のスロツトが
前記分配板又は排出板のスロツトの１つにあわさ
つている限りに前記流体の流動が連続してなされ
るアーチ形の長さを有しており、よつて、前記の
それぞれの調時板のスロツトのアーチ形の長さを
調節することによつて、前記のそれぞれの室に入
りかつ室から出る流体の流動期間を変更すること
が可能である、ことを特徴とする流体接触装置。２前記回転体が少くとも５つの室を有してい
る、特許請求の範囲第１項に記載の装置。３前記分配弁配置が静止ヘツド及び回転ヘツド
を有しており、前記調時板が前記静止ヘツドに固
定されており、そして前記分配板が前記垂直軸と
ともに回転する回転ヘツドに固定されている、特
許請求の範囲第１項に記載の装置。４前記捕集弁配置が静止ヘツド及び回転ヘツド
を有しており、前記調時板が前記静止ヘツドに固
定されており、そして前記分配板が前記垂直軸と
ともに回転する回転ヘツドに固定されている、特
許請求の範囲第１項に記載の装置。５前記分配弁配置が、前記調時板の供給スロツ
トに流体を導くための複数の供給口を有する静止
供給箱、及び前記分配板のスロツトからの流体を
受容するための回転分配箱を有している、特許請
求の範囲第１項に記載の装置。６前記捕集弁配置が、前記調時板のスロツトへ
流体を導くための複数の供給口を有する回転供給
箱、及び前記排出板のスロツトからの流体を受容
するための静止排出箱を有している、特許請求の
範囲第１項に記載の装置。７前記の箱がほぼ円筒形であり、そして前記弁
配置内を貫流する流体の流れを分離するために半
径方向の仕切りを有している、特許請求の範囲第
５項又は第６項に記載の装置。８流体流をイオン交換処理するためのものであ
つて、処理流体を室内の固体粒子状材料と接触さ
せ、前記固体粒子状材料を再生流体と接触させて
その材料を再生させ、そして前記材料を洗浄流体
と接触させることによつてその材料を洗浄するこ
とによつて前記イオン交換処理を行う方法であつ
て、固体粒子状材料が少くとも部分的に充填せしめ
られた複数の室を用意し、これらの室を回転体の
周囲に配置し、前記回転体を一定の速度で連続回
転させ、前記処理流体、再生流体及び洗浄流体
を、重力によつて、前記した室のいずれか異なる
ものに順番でかつ予め定められた時間にわたつ
て、前記回転体の回転を中断させることなく供給
すること、を特徴とするイオン交換処理方法。９前記した流体の最低２種類を同時に、前記し
た室のいずれか独立のものに供給する、特許請求
の範囲第８項に記載の方法。１０前記した室の最低２つが同じ流体を同時に
受容する、特許請求の範囲第８項に記載の方法。１１１つの室から排出された流体をその後続の
室に導く、特許請求の範囲第８項に記載の方法。１２流体流を互いに分離して保持する一方、前
記した室からの流体を同時に捕集することを含
む、特許請求の範囲第８項に記載の方法。