JPS6032482B2 - 擬似移動床の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は擬似移動床の制御方法に関するものである。

詳しくは本発明は擬似移動床内の最高圧力が最も低くな
るように、擬似移動床に導入され又はこれから抜出され
る流体の流量を制御する方法に関するものである。固体
収着剤が充填されていて且つ直列に配列されている４個
以上の単位充填床から成っており、前端と後端とが流体
通路で連絡されていて無機状になっている充填床内に流
体を一方向に循環させ、この循環している流体に原料流
体及び脱着剤流体を導入し、同時にこれから非収着質に
富む流体及び収着質に富む流体（床内に導入され又はこ
れから抜出される上記４種の流体を以下の説明では側流
と称する）を抜き出し、側流の導入口及び抜出口を循環
している流体の流れ方向に沿って交互に配置し、且つこ
れらを循環している流体の流れ方向にその位置を間欠的
に移動させるいわゆる擬似移動床を用いて物質の分離を
行なうことは公知である。

擬似移動床においては、循環流路に流体輸送手段（以下
、循環ポンプという）が設置されていて、流体が床内を
循環する際に生ずる圧力損失を補償するようになってい
る。

擬似移動床には前述の如く、２種類の側流が導入され、
同時に２種類の側流が抜出されている。

これら４種類の側流の流量の制御は、通常、いずれか３
種類については流量制御器等を用いて流量を設定値に制
御し、残る１種類については床内の圧力を一定に維持す
るように流量弁を制御するいわゆる圧力制御方式で行な
われている。周知の擬似移動床のように循環流路に設け
られている循環ポンプが１台の場合には、循環ポンプの
吸入側の圧力、即ち背圧が床内の最も低い圧力であり、
通常はこの背圧が一定となるように上述の残る一種の側
流の制御が行なわれる。ところで循環ポンプの役割は、
前述のように、床内の圧力損失を補償することであるか
ら、循環ポンプが１台しか設置されていない場合には、
循環ポンプの吐出圧は、背圧と床内の圧力損失との和に
等しい。擬似移動床はこの吐出圧に対応する圧力容器と
することが必要であり、圧力損失が大きい場合には、そ
の設備は高価なものとなる。擬似移動床に要求される耐
圧力を低下させるには、循環ポンプを複数個設置して、
床内の圧力損失を各循環ポンプで均等に分担して補償す
ることが必要である。各単位充填床間に循環ポンプを設
置して床内の圧力損失を均等に分担して補償する場合に
、擬似移動床に要求される耐圧力は最も低くなる。この
ような複数の循環ポンプを有する擬似移動床においても
、側流のうちの１種については前述の圧力制御を行なう
ことが好ましい。これは複数の循環ポンプのうち特定の
ものの背圧が一定となるように制御することが容易に行
ない得る。しかしながら擬似移動床においては、同一時
点において各単位充填床を流れる流体の物性及び流量は
一様ではない。

また特定の単位充填床に着目するならば、この単位充填
床を流れる流体の物性及び流量は周期的に変化している
。従って各単位充填床における圧力損失は同一ではなく
、しかも周期的に変化している。従って複数の循環ポン
プを設置して圧力損失を均等に分担する場合でも、その
内の特定の循環ポンプの背圧を一定となるように制御す
るならば、残余の循環ポンプの背圧は周期的に変化し、
従ってその吐出圧も周期的に変化する。例えば第１図に
示す如き１０１〜１０４の４個の単位充填床よりなり、
Ａ、Ｂ２個の循環ポンプを有する擬似移動床において、
Ａの背圧を一定とした場合に各単位充填床に導入され又
はこれから抜出される側流の種類と、各単位充填床にお
ける圧力損失と、Ｂの背圧及び吐出圧との関係は第１表
のようになる（但し、第１図の状態における各単位充填
床１０１〜１０４の圧力損失をＰ，〜Ｐ４とする）。

第 １ 表 ａ：原料流体（単位充填床の頂部に導入）ｂ：非収着質
流体（単位充填床の末端から抜出し）ｃ：脱着剤流体（
単位充填床の頂部に導入）ｄ：収着質流体（単位充填床
の末端から抜出し）ｏ：Ａの背圧循環ポンプの背圧は、
キヤビテーションを起さないようにする為に一定値より
低下させることはできないので、Ｐ，〜Ｐ４の値の如何
によっては循環ポンプＢの背圧を一定値以上に維持する
ために循環ポンプＡの背圧（Ｑ）の大きな値に認定する
ことが必要となる。

このことは循環ポンプＢの吐出圧の増加、従って擬似移
動床の耐圧力の増加を招くことになる。例えば高濃度の
異性化糖水溶液を原料体とし、水を脱着剤として、異性
化糖を果糖とぶどう糖とに分離する場合のように、原料
流体の粘度と脱着剤流体の粘度が大きく異なるときには
、各側流の流量によってはＰ，及びＰ４が大きく、Ｐ２
及びＰ３が小さくなる。従ってかかる場合には、第１表
において循環ポンプＢの背圧は位相（１｝において最高
となり位相‘３’において最低となる。従って位相｛洲
こおいて循環ポンプＢがキャビテーションを起さないよ
うに循環ポンプＡの背圧（Ｑ）を定める必要がある。本
発明者らは複数の循環ポンプを有する擬似移動床の側流
を圧力制御するに際し、各循環ポンプの吐出圧の最高値
を低下させる方法について検討した結果、特定の循環ポ
ンプの背圧を一定に維持する代りに、各位相において系
内の各循環ポンプの背圧又は吐出圧のうち最も４・さし
、値又は最も大きい値を示す背圧又は吐出圧を一定に維
持するように側流を制御することにより目的を達し得る
ことを知得し、本発明を完成した。

すなわち本発明は大きな耐圧力を必要としないような擬
似移動床の制御方法を提供することを目的とするもので
あり、しかしてこの目的は固体収着剤が充填されていて
且つ直列に配列されている４個以上の単位充填床から成
っており、前端と後端とが流体通路で連絡されていて無
端状になっている充填床内に流体を一方向に循環させ、
この循環している流体に原料流体及び脱着剤流体を導入
し、同時にこれから非収着質に富む流体及び収着質に富
む流体を抜き出し、原料流体導入口、非収看費に富む流
体の抜出口、脱着剤流体導入口及び収着質に富む流体の
抜出口を循環している流体の流れ方向に沿って順次配置
し、且つこれらを循環している流体の流れ方向にその位
置を間欠的に移動させる擬似移動床において、２個所以
上の単位充填床間に循環ポンプを設置し、各循環ポンプ
に圧力検出器を設置し、床内に導入される上記２種の流
体及び床内から抜出される上記２種の流体のうち３個の
流量を設定値に制御し、残る１個の流量を上記各圧力検
出器のうちで最低又は最高の圧力を示す圧力検出器を選
択してその圧力が常に一定となるように制御することに
より容易に達成される。

本発明を更に詳細に説明するに、本発明は擬似移動床に
要求される耐圧力が小さくなるように擬似移動床の側流
を制御する方法に関するものである。

本発明においては、２個所以上の単位充填床間に循環ポ
ンプを設置する。

特に各単位充填床間に循環ポンプを設置するのが好まし
く、このようにすると擬似移動床に要求される耐圧力を
最も小さくすることができる。これら複数の循環ポンプ
は床内の全圧力損失を均等に分担して補償する。各循環
ポンプの吸入側又は吐出側には圧力検出器が設けられて
おり、床内を循環する流体の圧力を検出する。これら各
圧力検出器は選択装置を介して側流の圧力制御弁と連絡
している。選択装置では各圧力検出器のうち最も低い圧
力又は最も高い圧力を示す検出器を選択してこれと側流
の圧力制御弁とを連絡し、この検出器が予じめ定められ
た一定圧力を維持するように圧力制御弁を開閉する。最
も低い圧力又は最も高い圧力を示す検出器の選択は、公
３和の方法により各圧力検出器の示す圧力に基づいて、
例えば圧力を相互に比較することにより行なうことがで
きる。また擬似移動床の運転の変動幅を小さくすること
により側流の位置、すなわち位相により各単位充填床の
圧力損失が正確に予測できる場合には、最も低い圧力又
は最も高い圧力を示す圧力検出器が予知できるので、側
流の位置により最も低い圧力又は最も高い圧力を示す圧
力検出器を選択することもできる。この場合には側流の
位置により圧力検出器を選択するプログラムを作成して
おき、このプログラムに基づいて圧力検出器を選択すれ
ばよい。擬似移動床においては、側流の導入又は抜出し
位簿が一定の間は各単位充填床の圧力損失はほぼ一定な
ので、側流の位置を切替えたときにのみ圧力検出器の選
択を行なえばよい。

本発明方法では、各圧力検出器のうち最低の圧力を示す
圧力検出器を選択してその圧力が一定となるように側流
を制御してもよく、又は最高の圧力検出器を選択してそ
の圧力が一定となるように側流を制御してもよい。

最低圧力が一定となるように制御する場合には、擬似移
動床内の最高圧力は一定範囲で周期的に変化する。一方
、最高圧力が一定となるように制御する場合には、擬似
移動床内の最低圧力は一定範囲で周期的に変化する。い
ずれを制御する場合にも、循環ポンプがキャビテーショ
ンを起さない限度内で、最低圧力をできるだけ低くする
のが好ましい。床内に許容される最低圧力を同一とすれ
ば、上記し、ずれの制御方法によっても、床内の最高圧
力は同一となる。しかしながら、運転条件の変動による
床内の圧力損失の変化を考慮するならば、最低圧力が一
定となるように側流を制御するのが安全性がより大きい
。本発明を模式的擬似移動床について数値をもって説明
するに、第２図は８個の単位充填床よりなる擬似移動床
であり、側流の導入又は抜出される位置と各単位充填床
の圧力損失とが第２表に示す如き関係にある。これは異
性化糖水溶液を水を脱着剤として果糖とぶどう糖とに分
離する場合の如く、原料流体が高粘度であり、脱着剤流
体が低粘度であり、収着質流体と非収着質流体がその中
間の粘度のときに表われる圧力損失分布の模型である。
第 ２ 表 ａ：原料流体（単位充填床の頂部に導入）ｂ：非収肴質
流体（単位充填床の末端から抜出し）ｃ：脱着剤流体（
単位充填床の頂部に導入）ｄ：収箸質流体（単位充填床
の末端から抜出し）第２図の擬似移動床において、床内
の最低圧力を０．５とした場合、循環ポンプの運転台数
と最高吐出圧との関係は第３表の如くなる。

第３表 （＊１） Ａ，の背圧を一定とした （＊２） Ａ，の背圧は３．８ （＊３） Ａ，，Ａ５を運転 （＊４） Ａ，，Ａ３，Ａ５，Ａ７を運転第３表より明
らかな如く、擬似移動床内の特定の一点の圧力を検出し
、この値が一定に維持されるように側流を制御する方法
では、循環ポンプがキャビテーションを起さないように
、床内の最低圧力を一定水準以上に維持する必要上、側
流の制御圧が高くなって、循環ポンプの台数をふやして
も循環ポンプの最高吐出圧、従って装置の耐圧力はあま
り低下しない。

しかるに本発明方法により、最も低い背圧を有する循環
ポンプ又は最も高い吐出圧を有する循環ポンプを検出し
て、その背圧又は吐出圧を一定に維持するように側流を
制御する場合には、循環ポンプの台数の増加により装置
の耐圧力を大きく低下させることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は４個の単位充填床よりなり２個の循環ポンプを
有する擬似移動床の模式図であり、第１表の位相｛１｝
の状態を示す。 １０１〜１０４：単位充填床、Ａ，Ｂ：循環ポンプ、ａ
：原料流体、ｂ：非収着質流体、ｃ：脱看剤流体、ｄ：
収着費流体、第２図は８個の単位充填床よりなる擬似移
動床の模式図であり、第２表の位相‘１｝の状態を示す
。 ２０１〜２０８：単位充填床、Ａ，〜Ａ８：循環ポンプ
、ｃｖ：循環流量制御弁、ａ：原料流体、ｂ：非収着質
流体、ｃ：脱着剤流体、ｄ：収着質流体。 オ／図 オ２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 固体収着剤が充填されていて且つ直列に配列されて
   いる４個以上の単位充填床からなつており、前端と後端
   とが流体通路で連絡されていて無端状になつている充填
   床内に流体を一方向に循環させ、この循環している流体
   に原料流体及び脱着剤流体を導入し、同時にこれから非
   収着質に富む流体及び収着質に富む流体を抜き出し、原
   料流体導入口、非収着質に富む流体の抜出口、脱着剤流
   体導入口及び収着剤に富む流体の抜出口を循環している
   流体の流れ方向に沿つて順次配置し、且つこれらを循環
   している流体の流れ方向にその位置を間欠的に移動させ
   る擬似移動床において、２個所以上の単位充填床間に流
   体輸送手段を設置し、各流体輸送手段に圧力検出器を設
   置し、床内に導入される上記２種の流体及び床内から抜
   出される上記２種の流体のうち３個の流量を設定値に制
   御し、残る１個の流量を上記各圧力検出器のうちで最低
   又は最高の圧力を示す圧力検出器を選択してその圧力が
   常に一定となるように制御することを特徴とする擬似移
   動床の制御方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の擬似移動床の制御方法
   において、各単位充填床間に流体輸送手段が設置されて
   いることを特徴とする方法。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の擬似移動
   床の制御方法において、最低又は最高の圧力を示す圧力
   検出器の選択が圧力検出器の示す圧力に基づいて行なわ
   れることを特徴とする方法。 ４ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の擬似移動
   床の制御方法において、最低又は最高の圧力を示す圧力
   検出器の選択が床内への流体導入口の位置及び床内から
   の流体抜出し口の位置に基づいて行なわれることを特徴
   とする方法。 ５ 特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記
   載の擬似移動床の制御方法において、擬似移動床が８個
   の単位充填床から成つていることを特徴とする方法。 ６ 特許請求の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記
   載の擬似移動床の制御方法において、原料流体が異性化
   糖化水溶液であり、脱着剤流体が水であることを特徴と
   する方法。