ロバテル遠心抽出機の特性
Chc(rcICl.erisl.its

ROBATEL.

ofCenl･rifugcd

Ex†rc[c†or技術開発本部川測

啓司

Kei]'i KawabtlChi

Extracting
is widely
operationfine chemical,
tical, chemical,
now.
field is increasmg
ROBATEL
extractor
centrifugal
fugal force which
has a highin manyindustrial
fields.
This paperintroduces
the tests of various

まえがthekinds

toappliedistheousperfume,separation

andforandfats

purification
metalindustries,

andthe pharmaceu‑
the applicableandliquid‑liquidonecountercurrent
multistage
using
centri‑is widelytime,
effectinshortretention
andusedaextraction

characteristics
of liquids.

of this equlPment

FXF十SXs

き抽出換作ほ医薬品,化学,ファインケミカル,香料,油has been

Which‑EIYl

ⅩhIFXF‑＋RnXn

confirmed‑MX砿
FXF＋SXs＋SXs
M

脂,金属などの高付加価値物質の分離･精製の分野で幅広

through

F＋S

く適用されており,今後ともその適用分野は増加すると期待される｡
当社は,フランスのロバテル社との業務提携忙より一昨

さらに,各度の物質収支から
F‑El‑Ri̲1‑El‑Rn‑S‑0

年よりロバテル遠心抽出機の販売を開始したo現在までWL̲

FXF

社内テスT･,社外テストを多数行い,納入の実績も増加し‑Rl11Ⅹi̲1‑EIYl(i‑2, 3, 4,‑EIYin)‑,‑RnXn‑SXs‑0Ⅹo(i‑2, 3, 4,‑･,つつある.これらのテスト結果を基に本装置の特性を報告する｡

n)

これらの式から,第2囲のようにEi十1とRlとを結ぶ直線は全て0点で交わることがわかる｡この点を操作点と1.装置概要
本遠心抽出機は,一般の向流多度ミキサ‑セトラ‑忙遠心力を加えることにより,非常に短時間で効率良く混合･分離を行う原理である｡一つのローター内に多段ケこ組込んいう｡
Ri̲1Ⅹi̲1だタイプがLXタイプであり,各段を横に並列にならべたRト1̲

タイプがBXPタイプである1)oEI

Xi̲12.向流多段抽出の考え方2)3)
本装置の量的計算方法は,ミキサ‑セトラ‑の向流多顔あるいは‑EiYi‑0Ⅹ｡
Yi‑Ⅹ｡

紘,振作簸である｡‑Ⅹ｡

Ⅹ‑Y曲線とこの操作線から作図法により段数を求める抽出の考え方が適用される｡この連続操作の概念図は第1ことができる｡

因のように示されるo

原料中の溶媒と抽剤がまったく溶解しない場合は,原料中の溶媒量FO[kg],抽剤量SO[kg]とすると,全体の物

全体の物質収支は,質収支から,F＋S‑El＋Rn‑M

FOXF'‑FOX｡′＋SOYl′

溶質R:ついては,F

Ri̲1Rn̲1

アiYnEl

YI

F̲2

Y2

F:

Quantity

extracted
S : Quantity
R: Qllantity
E : Quantity

第1園
Fig.

of feedConcentrationof solute
infeed〔kg/kg〕
Ⅹs : Concentrationof solvent [kg^]of solutein solvent 〔近g/kg⊃
of raffinate ⊂kgAl〕
Xi : Concentrationof extract 〔kg/b〕
of solutein raffinate 〔kgAig〕
Yi : Concentrationof solute
inextract〔kg仲g〕tobe

XF:〔kgnュ〕

VTol. 88

Schematic

diagram

No.

(1989/8)

2of counter･current

罰1

Rm
Arn X2

multistage

XIXl:

AB

X

第2国Fig.

向流多段抽出の概念図
1

ゝ1

三角座標およぴⅩ‑Y図による囲計算
2extraction

神鋼ファウドラー技報Graphical
line

calculation

bytemary

diagramandeqtlilibrium

YI
Equilibrium
line

Additio†lalinletatstageNo.3

l

Addidonalin]etatstageNo.2

I

Y2i

臥第3図
Y3

Operatingline

Slope‑E:
SoFig.

7Ieavyphaseoutle

vent問
F

lⅩ′‑Y′囲による向流
多段抽出の図計算
3こ3三】
･一7･1

ー.1L.‑〜う>･･ユ.}L

GraphicalX'D

Xらcalculation

A/･ミ￣f.:,I.,.

■′▲●′J‑:L'of countercnrrent

X'L..

XI

r./

X'･･.‑･J･･I::tJ

1f＋･..L':Istages
Ir‑〜

ミ■1

撃てち･ヽ■￣/.I

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I‑=AI‑1t′1‑

写真1
パイロブ7.テスト用
LX
Photo.
Pilot

204
1testing LX

E

I‑f,''F〒̀(:.i/匡ヨRota血gp□Fixedp

S去111.::‑:I/‑‑‑‑r･･･‑‑‑⊥1
血Ⅷng[冨LHl'egahLp:;≡

Bowl

204

団Emulsiotl

第4図FO̲Yl′SO

XF′‑Ⅹn′Fig･Ⅹ′=̲呈̲

パイロワTlテスト用LX204の断面図
4

Cross

sectionsketchof pilot testing LX

204y′=エ1‑Y11X,1.5kW

モ‑ク動力:

全処理量(2相合計):最大250β/也(比重比1.25,洗量比1の場合)

材質:

Ⅹ′‑Y′線図でほ直線とな
この式ほ振作線を表す式で,るo第1磨から第i段までについては次式のようになるoSロS316相当

FOSO

̲Yl′一Yi＋1′XF′‑玉i′

3.

1定常状態までの立ち上がり時間
本装置は,2相の比重比から適正な重液相のオーバーフ

これを第3図に示すが,平衡線が与えられ操作線が決まれば,その間で階段作図を行うことケこより所要段数nや,各顔の抽出相･抽残相の濃度などが決まり,また最大,最ローの堰を予めセッ†しておけは,液を通液させるのみでそのまま抽出運転に入ることが可能である.
運転の開始は,装置を回転させた後,重液相,軽液相の′J＼液量比なども求められる｡

順紅通液させるが,唾液相が装置から吐出されてからの抽3.装置の特性

出相･抽残相の時間変化を第5図紅示す.各相での溶質濃度及び分離性能が安定化するまでの時間は約10分以内と非抽出機の性能は,定常状態までの立ち上がり時間,抽出率･穀効率,処理量,分離性能,運転操作性などにより決常紅短い時間で定常状態紅蓮することがわかる.各液の性定される｡本装置の各瞳特性をパイロッヤテスト装置LX状により若干の差はあるが,一般にほ約10‑15分程度で204(写真1 )を使い各種の液でテストを行い確認したので次忙説明する｡装置の断面構造図は第4図忙示す.

あるo

これは,各段毎に混合と分離が行われ,また2相の界面が重液相のオーバーフローの堰の高さにより容易にコントロ‑ルされるためであるoL

X204の仕様
抽出段数

3. 24段(2‑4投の抽出が可能): ￠200mm

堰の高さと界面位置の関係
角速度wで回転する流体中の回転中.bから半径rの位置:

ロータ径
ロータ内液容量:1.8e(インバークにより回転数:最高3500rpm(通常3 000rpm)可変)での流体に働く遠心加速度は,a‑r(り2神鋼ファウドラー技報

Vol.

88

No.

2(1989/8)

40

Extract

Ligl止phase‑■■･■･ヽ̲b一ユA

書drL

Water phase 60りh ＋BuOIi
phase72月/h(10Ic)Åー‑‑L>‑‑‑‑〜‑‑‑△̲̲‑‑1‑‑‑‑△1‑‑‑I‑‑一也
Water phase 110 A/h＋BuOfl phase 144 A/h (15℃)

30･害
IG

Light phase∠PllβL
ri==さ20く=〉

く=〉⊂=lizrd10

亡Raf丘naterll

也

一=⊂)U京
鳶
き一+lち

3Ls呂ヱ

2

第6囲

A‑一首‑‑△‑‑1‑I‑‑一心1‑‑‑‑‑‑L>‑‑‑‑‑‑‑一也

Fig.

T: Heavy phaseフ

ヨeavy phase

遠心抽出機の分離部及び堰
Separating

6sectionandextractorof centrifugalweir;くq)⊂:聖喜･∈1巴 5i

表音oEqt)ilibritlmlhe

書芸誓20.15

Concentration￣■■￣￣､ち.≡bo1盲琶≡.≡

9f soldte̲b;＼bL)

さ0':EC賀占息

510Time15(20‑n)>】n

第5図

Succinic: Water:

第7園

Operati ngo.o5(Co‑50g/めacid

e:＼tracto.10】jr】eSolute
Diluent
Solvent
Rotat ion speed
OperatingtemperatⅦ･e30℃Cor)cer)tration

LX204

of soltlte
in feed

段効率Fig.

/:n‑Butyl alcohol: 2 800 rpm: 10, 15￣oc

0/ 0.05
Concezltrationof solutein raffinate

0.1
X一0.150.2(kg/kg)の7Stageefficiency
204of LX運転立ち上り時における溶質濃度及び分離性能の時間変化

Fig.

5Change
atof solutestart･up

concentration

andseparatlng

effectロバテ/レ遠心抽出機では,軽液相の堰の高さは一定にし,比重比により重故相の堰の高さを内径の違う数種類のof operation

ディスクを選定することにより界面の位置の調整が行われる｡そのため,予め適切な堰を選定しておけは,流量や流量比の変化R:対し特に調整を必要としないo

比重をβとして,微小幅drでの圧力差は,

3. 3dp‑apdr‑

酉己率で分離していくものであり,抽料と抽剤の量が決まれは,目的の抽出率を得るための必要な理論段数は必然的にこれを積分すると,
p2‑Pl(%)pw2r22‑‑I::pw2rdr‑

第6国のようK:,重液相･軽液相の液面をrE,の位置をri,重液相･軽液相の比重をpE,両相の圧力のバランスより,(%)pw2r12rL,界面PLとすると,

ri乞‑

pErf12￣PH両相の比重比を,ri=p=IL2‑I)I,エソ(抽剤)の系でのテス†を行い,その抽出結果より第3図を使い本装置

7.ラ‑での比較テストでは,同じ装置段数で同番度ないとなる｡

し,遠心式が若干良い抽出率となっており,段効率はほぼ同じという結果になっているo
3. 4
抽出率

Ⅹ(pfL/pL)とすると,

Ⅹr且之‑rL2きる装置が望まれる｡
水(溶媒)‑アセトン(溶質)なると考えられる｡金属抽出での遠心抽出機とミキサーセP1･

I Ⅹ‑1決まる.この理論段数にできるだけ近い装置度数で抽出での段効率を計算したo4段の装置での結果を第7国に示すが,段効率は100%であった.対象液vLよりこの数値は異pL(ri2‑rI.2) ‑pE(ri乞‑rH2)‑

段効率

抽出は,溶質の2相への溶解度の差を利用して一定の分

pa'2rdr

抽出率は,装置段数･処理量･2相の流量比･回転数･運転温度などにより変化する｡抽出率と処理量･回転数･となる｡

抽剤比とのそれぞれの関係を第8,9,10図に示す｡
処理量との関係では,処理量が増加するほど抽出率は若堰上のオーバーフローの厚さを無視すると,界面の位置干低下する傾向があると考えられるが,分離性が良好な範は比重比と重液相･軽液相の堰の高さで決定されることに囲ではほとんど差がないといえる｡
1500rpm付近を境にそれ以下で回転数との関係では,なる｡

VTol. 83

No.

2(1989/8)

神鋼ファウドラ‑技報

100Washir)g

垂†of80q}yPerfurn'eStlCCinicacid

phosphoric

50

E!amnioneitロー芯蒜ペく13⊂ゴ: LX204◆.∃三3呈 40

0/A‑1･邑(･B30鳶l,5i
声60てづ.とコ

Retention time
103

E;

fi]

40

50

100200150

see/stage

真書;:
Retention thTLe
14.4

250

Allowablesee/stage

･
第8国

(A/h)

Tota一 flowrate

08

Relation

betweenFlowrate

tot?I flowrate

andof water

rate

extraction

第11囲

100phase(A/h)

金属抽出での処理量と分離性の相関

ll

Fig.

(10muB)50

会処理量と抽出率との相関

Fig.

volume level

Relation

betweenflowrateandseparating

effect din metalextraction

100/蛋

Succinicacidacid､一80

言20

Washing ofphosphoric componndq)
a‑E=.≡

召､.､

雲量

吉名

60

第12図
金属抽出におIj‑る回転数が分離性に及ぼ苛巴.ら>く
Fit‑:選101≦
Dl

くU

2000

3000

4￣000

す効果

喜l喜tTSfa%e.xftr慧1
Fig. 12'bSきa.≡(rpm)

Rotation speedu≡‑≡phase..70 A/A

第9園.申転数と抽出率との相関
Fig.

9Relation

betweenrotation

2000

speedandEffect

3000

speed

4 000

effectrate

extraction

Rotatiol一Speed (rpm)T

I.0
4 stages.

(勺er邑

3;

o.9

2es【agesextraction

1日

10召
召

solvent

o.8

義0.5

40

1.O

15

Sollでnt(kg/kg)ratio'(So一vent/Feed)rateofphospboricacid邑

and=コ▼￣l=l⊂=
く=〉

30
∽
こ10ト+q)Entrainment bf
in raffinate

く寸10
毒害記喜は抽出率が低下し,それ以上ではほぼ一定となっている｡
抽剤比との関係では,当然のことではあるが抽剤比が大

処理量‑滞留時間L)I.̲

○った.金属抽出での処理量と分離性の相関を第11図紅示すが,同条件でのミキサ‑セ†ラーの結果及び有機相中の水相の許容量範囲内での遠心抽出機の1段当りの滞留時間10.3′‑14.4秒となり,ミキサーセーラーの滞留時間

一=q)

/≡

.■lll･喜llaze∈:

ofextract

【土】

1 000

2 000.

3 000(rplll)ポ1)マ‑溶液中の塩の抽出における回転数が抽出性能に及ぼす効果

Fig.

13

Effectof rotation

extraction

3.

較すると遠心抽出機の滞留時間は約1/30という結果であater

く⊃Rotation speed

2相合計の全処

水‑アセトン一丁)I/エソの系で,ミキサーセーラーと比aロコ至∃ 0

第13国

理量は,約100‑25Oe/hで滞留時間は1穀当り6′‑15秒(流量比1として)と非常に短い時間となっている｡

く>4)
̲b
N
U
くく】 U

きいほど抽出率は高くなる.実装置の場合は目標抽出率に対する最少の抽剤使用量の選択が必要となる｡

紘,.E;(てJ処≡哩量は, 2相の比重比･流量比･粁度･界面張力･回転数･運転温度などにより異なるoconductivityof ralfinate

dhd

毒 20

a‑a

LX204での今までのテス†結果では,ElectroぐdaU

岩⊂〉

3. 5i,/

ol extractq}

ratio inextraction

Electro conductivity

京ト･+号

betweenextraction⊂=.!≧H1⊃一Retation

(=〉

A′′′′

U
Fq

⊂〉

Fig.

extractionq

リン酸抽出での抽剤比と抽出率の関係e)こtraCtion.営⊂〉

separating
in metal

50

∽

第10Ⅰ乳

召of Total:ionon

6speed on extractionof salt in polymer
solution

effectin

分離性

2液の比重比が′トさい液液系の場合やエマ/レジョン化慎向のある液液系の場合ほ,遠心力の作用により短時間で分離が可能であるo

しかし,本装置ほ混合と分離を同じ回転数で行う機構になっているため,エマ)I/ジョン化傾向が非常に大きい場合ほ,第12,13園紅も示されるように,回転数を高くすることFL̲より高遠心力で分離するよりも,回転の10分に対し約1/40‑1/60であったo数を低くすること紅より混合の強さを小さくし,また必要

一般的中こ,本遠心抽出磯の1段当りの滞留時間ほ,ミキサーセ†ラーの約1/30′‑1/60樫度と考えられる｡
処理量は,回転数にほほ比例する.

が効果がある場合が多い｡その場合の回転数は,分離性･抽出率の面から1500‑2300rpm程度が適している｡

であれば処理量も少なくし滞留時間を長くして抽出する方

神鋼ファウドラー技報

VTol.

88

No.

2(1989/8)

￣右負.≡

霊曇

flIEl
S5

ダf≡,^･ナ.I≡/,apそ＼＼r石.′tしノJIA■∃:l::≡:I′▼

メ
3j.

㌔.●

>レ

Z

転義‑I〜..

罪ヾJ<人事.
･.T1‑‑L;ちI‑

声争L,7// <:ム.も･vLp,'>〜̲P′

牽●￣丁=1'

写真,2

ゑ:,1妄▲､:L･<11‑

PVDF製B.XPタイプ

Photo.

2 BXP

type

madeof PVDF

≠こ粁忘.

良.

I.l￣￣◆ヽ′▼ゝ;=l::

I

lg･5:

潔

od2=z
I
Iu'
第14図
Fig.

改良型装置(2段抽出＋1顔′重液分離＋lip Modifiedfor heavy

typephase

1段軽液分離)with2stages

extraction,

1 stageand1 stageseparationforseparation
light phase

3

写真

204

PVDF製LX
Photo.

また,このパイロッド装置では,予備として第2度目,第3段目の王昆合部vL̲も液を供給･できる構造匠なっており,

3

LX204

madeof PV工)Fこれらを使うことにより4.段を抽出度と重液相または梅毒夜相の分離穀として使うことも可能である｡この抽出結果から,第14図のような改良型装置も製作することが可能であ

省エネルギ‑化,デッドスT･ツクの減少ということが,よる｡

り以上に要求されてくると考えられる.当社の遠心抽出機

4.フッ素樹脂製遠心抽出装置

はこのような要求に十分対応できるものと考えているo今

SUS製のLXタイプを中心紅その特性を説明したが,後共,一層の技術向上をはかり,ユ‑ザのニーズR:より対ロバテル遠心抽出機としては,そのはかに耐薬品性Ft̲優れたフッ素樹脂のPVDF(ポリビニリデンフルオライド)輿応していく所存である｡のBXPタイプ(写真2)も製作しており,金属･貴金属

BXP(PVDF製)の精製,腐蝕隆幸夜を使用する医薬品･化学の分野忙広く使用されているo
また,新製品として,LXタイプで接液部(写真3)も開発されている｡
が全てPVDF製のLX204(PVDF製)を準備しておりますのでご利用ください｡

む

すび

これからの抽出機は,コンパクト化･連携化･省力化･I(ol. B8No.

2(1989/8)

なお,当社ではテスト用装置として遠心抽出機LX204,130×4段,実験用ミキサーセトラー〔参考文献〕
1)神鋼ファウドラー技#Vol,
2)藤田重文ほか:化学=学Ⅱ,
3)藤田重文:化学工学演習,

神鋼ファウドラー技報

31, No.

2 (1987) p.
(1980),東京化学同人(1984),東京化学同人

7