(57)【要約】      （修正有）【課題】油分含有粒子からの油分の回収率が高く、少ないエネルギ消費で油分を取り出すことができる油分分離装置及び油分分離方法を提供する。【解決手段】油分含有粒子３１に過熱水蒸気２１を供給して油分含有粒子３１から油分を分離する油分分離装置１１において、前記油分含有粒子３１が供給される供給漕３と、供給漕内で回転自在に設置される回転体４と、回転体４の内部に過熱水蒸気２１を供給する過熱水蒸気発生装置２とを備え、前記回転体４の回転軸心には、一方に過熱水蒸気の供給路２２が接続され他方に油分含有粒子３１の吸込口４５が開口され、前記回転体４には回転外周面４６に放出口４７が開口されて前記吸込口４５まで連通する流動路４２が内設されるとともに、流動路４２には前記回転軸心から離間して過熱水蒸気２１の噴出口４９が設けられる構成であることを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油分含有粒子に過熱水蒸気を供給して油分含有粒子から油分を分離する油分分離装置において、
前記油分含有粒子が供給される供給漕と、供給漕内で回転自在に設置される回転体と、回転体の内部に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気発生装置とを備え、
前記回転体の回転軸心には、一方に過熱水蒸気の供給路が接続され他方に油分含有粒子の吸込口が開口され、
前記回転体には回転外周面に放出口が開口されて前記吸込口まで連通する流動路が内設されるとともに、流動路には前記回転軸心から離間して過熱水蒸気の噴出口が設けられる構成であることを特徴とする油分分離装置。
【請求項２】
前記回転体は回転軸心に回転軸を備え、この回転軸を介して過熱水蒸気の供給路が構成されていることを特徴とする請求項１に記載の油分分離装置。
【請求項３】
前記回転軸は軸心に過熱水蒸気の供給路を有するパイプ状に構成されていることを特徴とする請求項２に記載の油分分離装置。
【請求項４】
前記流動路内には内径を絞った径小部が設けられ、径小部の手前ないし径小部の油分含有粒子に向けて過熱水蒸気の噴射口が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の油分分離装置。
【請求項５】
前記過熱水蒸気の噴射口は流動路内で放出口側に向けて開口されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の油分分離装置。
【請求項６】
油分含有粒子に過熱水蒸気を供給して油分含有粒子から油分を分離する油分分離方法において、
前記油分含有粒子の供給漕内に回転体を回転自在に設置し、前記回転体の回転軸心には一方に過熱水蒸気の供給路を接続して他方に油分含有粒子の吸込口を開口し、前記回転体には回転外周面に放出口が開口されて前記吸込口まで連通する流動路を内設するとともに、流動路には前記回転軸心から離間して過熱水蒸気の噴出口を設け、
前記回転体の回転時において、前記過熱水蒸気が噴射口から前記流動路内の油分含有粒子に噴射されるとともに前記回転体の回転による遠心力が前記流動路内の油分含有粒子に付与されることを特徴とする油分分離方法。
【請求項７】
前記流動路内には内径を絞った径小部が設けられ、過熱水蒸気が径小部の手前ないし径小部の油分含有粒子に向けて噴射されることを特徴とする請求項６に記載の油分分離方法。
【請求項８】
前記過熱水蒸気が前記流動路内で放出口側に向けて開口され油分含有粒子に向けて噴射されることを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の油分分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油分含有粒子から油分を取り出すための油分分離に関し、主としてオイルスラッジやオイルサンドからの油分分離に係る。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油資源として油分含有粒子が注目されている。油分含有粒子は砂や粘土のような粒子と油分との混合物で、例えば原油の産生や運搬の際に産生するオイルスラッジや、天然資源として埋蔵されているオイルサンドが知られている。
【０００３】
オイルスラッジ又はオイルサンド（以下、単にオイルスラッジという）は、砂や粘土等の粒子の表面が油分であるビチューメンで被覆されてなるものである。ビチューメンは、高分子と低分子の成分が混合したアスファルトに近い成分で、粘性の高い非流動性の重質油であって、その粘性により粒子に付着している。オイルスラッジから油分を分離するには、粒子表層側に付着したビチューメンを粒子スラッジから剥離しなければならない。
【０００４】
特許文献１は、球形熱風炉とロータリーキルンとサイクロンとを横長に組み付けて旋回させる構造を開示している。球形熱風炉には、過熱水蒸気の噴出口とこの噴出口に向けてオイルスラッジを送り込むスクリューコンベアとヒーター等を備える構成が開示されている。よって、球形熱風炉は内部がバーナーとヒーターで加熱されると同時に旋回しており、その内部にはコンベアでオイルスラッジが供給されたときに過熱水蒸気によって油分が気化して分離されるようになっている。砂などの粒子スラッジはバーナーの風力で隣接するキルンに送られ、ロータリーキルン内で乾燥させられ、ロータリーキルン末端においてローターリーバルブを経て回収される。気体は油分分離漕に送られる工程を経ている。
【０００５】
本発明者は特許文献２の分離技術を提供している。この分離技術は、含油性物質と過熱水蒸気とを互いに相対する方向から供給して衝突させることで、油分を気化させ、すり鉢形の処理漕の回転によって外周側への遠心力を付加させて粒子スラッジ等の物質を区分けしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−４０９８６号公報
【特許文献２】国際公開番号２０１１／００４５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の分離装置では、ロータリーキルンを用いることから装置全体が大規模となる。一般にロータリーキルンは径が数ｍ、長さが数十〜１００ｍに及ぶうえに、球形熱風炉と球形サイクロンを横長に付設してなる大型構造体を呈している。しかも、ロータリーキルンの他に球形熱風炉等が横長方向に交差旋回するので、大型構造体の旋回構造とその支持構造とが必須となって、大型プラントとならざるを得ない。
【０００８】
また、オイルスラッジは球形熱風炉においてコンベア終端で過熱水蒸気と接触するので、処理のエネルギ効率が悪く、油分の回収率も低下すると認められる。
【０００９】
特許文献２によれば、オイルスラッジと過熱水蒸気とを衝突させることで、ビチューメンを気化させ、すり鉢形の処理漕の回転による遠心力により粒子スラッジを分離する技術を得た。さらなる用途拡大のためには、装置を小型化し、気化せずに油分を分離回収できるようにすることなどが望まれていた。
【００１０】
そこで、本発明者は、上記課題を解決するために研究を重ねた。まずは、小型化を達成するためには特許文献１の送り機構などやロータリーキルンなどを省略化する必要がある。また、特許文献２においても、すり鉢形の装置や含油性物質の噴出機構などを省略化し、さらなる小型化を図る必要がある。
【００１１】
一般にビチューメンは、粒子スラッジの表層に高粘度で付着している表層部分の他に、粒子スラッジの表面凹部等に固着している基層部分も存在しているが、基層部分からの分離は全く考慮されていなかった。油分含有粒子は、過熱水蒸気に均等に接触させると、表層部分の付着が解けて粘度の低い分離状態のままで維持していた。換言すると、油分含有粒子の表層に付着していたビチューメンは、過熱水蒸気との接触後には油分が表層から分離して低粘度状態ないし液体状態を保持しており、油分分離のためには高温下での油分の気化が必須でないことが判明した。上記低粘度状態の粘度は過熱水蒸気の供給量に応じて調整でき、限定空間への供給によって効率化が可能であった。限定空間は物体に孔ないし通路（以下、通路という）を穿設することで達成できることが判った。また、上記粘度は通路の容量にも関連するものであった。
【００１２】
次に、上記した限定空間の通路を回転体自体に設ければ、回転半径方向での通路の位置を利用できることを見出した。すなわち、回転体の回転外周側に通路を開口すると、油分含有粒子は角速度の大きい外周側から外方に向けて放出できるようになる。これに対して、回転軸心側では角速度が押さえられているので、軸心側に開口を設けて回転外周側の通路に連通されることで、回転外周側からの放出力に伴う負圧状態が回転軸心側に生じ、軸心側の開口からの油分含有粒子の吸込力が発生する。
【００１３】
しかも、過熱水蒸気の噴射口を通路において開口することで、限定空間内での高効率的な供給ができるようになる。併せて、回転体の回転に伴う遠心力によって過熱水蒸気の噴射口からの噴射が倍加される。過熱水蒸気は油分含有粒子への噴射によって気液混合を生じ、遠心力に伴って方向性が決定付けられる。
【００１４】
さらに、過熱水蒸気は回転軸心から離間した位置の通路において開口されているので、限定された通路内での合流分離を実現することとなる。
【００１５】
本発明は、上述したような研究の積み重ねによる背景に基づいて完成されたものであって、その目的は、超小型化を達成しつつ、油分含有粒子からの油分の回収率が高く、少ないエネルギ消費で油分を取り出すことができる油分分離装置と油分分離方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の油分分離装置は、油分含有粒子に過熱水蒸気を供給して油分含有粒子から油分を分離する油分分離装置において、前記油分含有粒子が供給される供給漕と、供給漕内で回転自在に設置される回転体と、回転体の内部に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気発生装置とを備え、前記回転体の回転軸心には、一方に過熱水蒸気の供給路が接続され他方に油分含有粒子の吸込口が開口され、前記回転体には回転外周面に放出口が開口されて前記吸込口まで連通する流動路が内設されるとともに、流動路には前記回転軸心から離間して過熱水蒸気の噴出口が設けられる構成であることを特徴とする。
【００１７】
油分含有粒子は集合して所定粘度状（以下、粘性体という）を呈して供給漕に供給されているので、供給漕に回転体を回転自在に設置できる。粘性体中において回転体を回転させるとともに過熱水蒸気の供給路に過熱水蒸気供給装置を接続すると、放出口側での遠心力の負圧が作用して回転軸心側の吸込口から油分含有粒子が吸引され、流動路に入り込む。過熱水蒸気は一方の回転軸心から供給されて回転軸心から離間した位置から回転体内に供給され、噴射口から流動路の油分含有粒子に噴射されると同時に、この過熱水蒸気が流動路を通って放出口に向かう流れが回転体の回転による遠心力で加速される。回転体の回転による遠心力は、回転軸心よりも回転体外周面の放出口において大きくなるので、油分含有粒子の粘性体は吸込口から吸い込まれ放出口から油分と粒子とに分離可能な状態で放出される流動ルートとなる。
【００１８】
また、本発明の油分分離方法は、油分含有粒子に過熱水蒸気を供給して油分含有粒子から油分を分離する油分分離方法において、前記油分含有粒子の供給漕内に回転体を回転自在に設置し、前記回転体の回転軸心には一方に過熱水蒸気の供給路を接続して他方に油分含有粒子の吸込口を開口し、前記回転体には回転外周面に放出口が開口されて前記吸込口まで連通する流動路を内設するとともに、流動路には前記回転軸心から離間して過熱水蒸気の噴出口を設け、前記回転体の回転時において、前記過熱水蒸気が噴射口から前記流動路内の油分含有粒子に噴射されるとともに前記回転体の回転による遠心力が前記流動路内の油分含有粒子に付与されることを特徴とする。以下、本発明の油分分離装置と油分分離方法の作用が共通する箇所は併せて説明する。
【００１９】
流動路内では、回転体の回転によって放出口側への遠心力が付与されているうえに、油分含有粒子の粘性体に対して回転軸心から離間した位置から過熱水蒸気が合流しているので、油分含有粒子は過熱水蒸気の噴射にさらされて気液混合しつつ加速を受ける。油分含有粒子は、過熱水蒸気による低湿度、温度及び圧力を受けて表層部分が低粘化され、油分含有粒子の表面から低粘化した油分と粒子との分離が促進される。油分含有粒子は、流動路内において流動しつつ低粘化されつつ物理的な摩擦剪断力が付加され、粒子スラッジから油分が有効に分離される。
【００２０】
流動路には回転軸心から離間する位置（回転軸心近傍）が設定される。回転軸心から離間する位置は、流動路の孔径や内形状あるいは過熱水蒸気の噴出口の形状や向きなどで選択するが、回転軸心から離間して特許文献２の衝突剥離を回避できればよい。説明の便宜上、放出路と吸込路とに区分けする。回転軸心から離間する位置を基準として、流動路は吸込口から吸込路として機能し、放出口まで放出路として機能する。過熱水蒸気の噴射口は放出路にあるいは手前から放出路に向けて設けられている。油分含有粒子は吸込口から吸入路へと吸い上げられ、放出路へと供給される。放出路では噴射口から過熱水蒸気が噴射され、放出路に過熱水蒸気の流れが形成される。油分含有粒子は、過熱水蒸気の流れに巻き込まれて放出路において流動し、油分と粒子が遠心力により回転軸心近傍の方向から放出口に向かって加速される。これらの作用により、粒子と油分と過熱水蒸気の流れとが衝突して剪断作用が生じ、互いに接触する時間及び面積が大きくなって油分の分離が一層促進される。
【００２１】
供給漕では、放出された粒子スラッジは自重で下降して沈殿し、油分は比重で上昇してオーバーフローとなり、自動的に油分分離がなされる。
【００２２】
本発明の油分分離装置では、回転体は回転軸心に回転軸を備え、この回転軸を介して過熱水蒸気の供給路が形成されていることを特徴とする。また、回転軸は軸心に過熱水蒸気の供給路を有するパイプ状に構成されていることが好ましい。
【００２３】
過熱水蒸気は回転軸を介しての供給路が構成され、角速度も押さえられて供給される。この場合に、回転軸を中空パイプ状とすることで回転軸を通じて過熱水蒸気の供給路を形成可能となる。
【００２４】
また、本発明では、前記流動路内には内径を絞った径小部が設けられ、径小部の手前ないし径小部に向け過熱水蒸気の噴射口が配置されていることを特徴とする。
【００２５】
油分含有粒子は、吸込口を通って径小部に移動する際に過熱水蒸気の噴射口から噴射され、径小部において流速が早くなるうえに、油分含有粒子の接触摩擦と剪断作用が生じる。
【００２６】
さらに、本発明では、前記過熱水蒸気の噴射口は流動路内で放出口側に向けて開口されていることを特徴とする。
【００２７】
過熱水蒸気の噴射口が流動路内で放出口側に向けて開口されているために、回転時の遠心力との相乗作用が発揮され、外方への吐出力を増加可能となる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、回転体を用いて過熱水蒸気の供給と油分含有粒子の吸込みを可能とし、回転体内の流動路への過熱水蒸気の噴射と回転時の遠心力によって油分含有粒子の油分分離を連続的に処理することができた。油分分離装置を供給漕と回転体と過熱水蒸気発生装置とから構成することができ、超小型化に成功した。その結果、タンカー停泊や貯蔵タンク等の各所において必要に応じて提供することができ、油分を無駄なく回収することができる。
【００２９】
また、本発明によれば、供給漕内で回転体を用いて過熱水蒸気を限定空間内に供給する構成としたので、従来の各種付属設備を全て省略することができ、簡易構造に成功して安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１の実施形態の油分分離装置の一部を断面して示す概略図である。
【図２】図１の油分分離装置の回転体の一部を断面して示す平面図である。
【図３】図１の油分分離装置の回転体による油分分離方法を説明するために要部を拡大断面して示す概略正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の油分分離装置の回転体による油分分離方法を説明するために要部を拡大断面して示す概略正面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の油分分離装置の回転体による油分分離方法を説明するために要部を拡大断面して示す概略正面図である。
【図６】本発明の第４の実施形態の油分分離装置を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態の油分分離装置１は、油分含有粒子３１が集合して粘性体３２となって供給される供給漕３と、供給漕３の内部で回転自在に設置される回転体４と、回転体４の内部に過熱水蒸気２１を供給する過熱水蒸気発生装置２とを備えて基本的に構成される。前記回転体４の回転軸心ｄには、一方面４３に過熱水蒸気の供給路２２が接続されているとともに他方面４４には油分含有粒子３１の吸込口４５が開口されている。前記回転体４には回転外周面４６に放出口４７が開口されて前記吸込口４５まで連通する流動路４２が内設されるとともに、流動路４２には前記回転軸心ｄから離間して過熱水蒸気の噴射口４８が設けられて構成される。
【００３２】
前記回転体４は、本体４０と回転軸４１とを備えている。本体４０は回転軸心ｄが回転しやすい形状に構成され、例えば上下厚みを有して外周が略円形状となる円盤形を有する。ここでの円盤形は、半径を大きくすることで流動路４２を長く設定でき、遠心力を大きくして気液混合領域ないしは剪断領域を長くしている。前記本体４０は合成樹脂材又は金属材で成形あるいは加工されて構成される。
【００３３】
前記回転軸４１は、図示しない支持機構を介して回転自在に吊り下げられ、本体４０が回転可能に構成されている。回転軸４１は軸中心が本体４０の軸心ｄと一致するよう本体４０に嵌合して取付けされている。回転軸４１はモータ５により回転駆動され、この実施形態では２２が中空パイプ状に形成されて過熱水蒸気供給装置２に接続されている。
【００３４】
前記回転体４は、回転軸心ｄの一方面４３と他方面４４とに過熱水蒸気の供給路２２と吸込口４５とが対向方向から内部へと配置されているが、直線接続することなく回転軸心ｄから離間する位置で合流点が構成されている。すなわち、回転軸４１は、パイプ部分の先端をノズル４８として各放出口側へ向けて曲げられ、先端面に噴射口４９が構成されている。その結果、合流点が直線接続されることでの過熱水蒸気と油分含有粒子との衝突が回避され、回転軸心ｄから離間して噴射口４９が配置される。この実施形態では流動路４２が四方へ配置され、噴射口４９も四方へ配置されている。
【００３５】
前記流動路４２は、半径が長い距離を有して軸心側から外周側へ向けて略直線状に配置され、穴断面が油分含有粒子の流動と剪断摩擦を促進できる円形に形成されている。穴断面は楕円形あるいは渦巻形に構成してもよい。
前記流動路４２には、内径を絞った径小部４９を設けることができる。径小部５０は、上述した回転軸心ｄから離間する位置から放出口側の位置であればよく、この実施形態では、流動路４２の長さ方向の略中間に設けられている。径小部５０は、軸心側で徐々に内径を狭める案内面部５１と、放出口側で内径を広くする開放面部５２とを備えている。
【００３６】
前記流動路４２の径小部５０の手前又は径小部５０には過熱水蒸気の供給路２２の噴射口４９が配置されている。図１に示すように、径小部５０の手前に噴射口４９が配置される場合には、噴射口形状を径小部５０に向かう斜め切口とする。  
【００３７】
前記吸込口４５は、他方面４４の回転軸心ｄに開口され、油分含有粒子３１を回転体４の下方から内部に吸込みできるように垂直状に設けられ、その後に放射方向の流動路４２に接続され、全体として流動路として構成されている。吸込口４５は、流動路４２と略同径であるが、吸込み始端を案内面としてラッパ状に拡径してもよい。
【００３８】
前記過熱水蒸気発生装置２は、例えばコイルの誘導加熱方式等により過熱水蒸気２１を発生可能な手段を採用しているが、１５０〜７００℃の温度範囲の過熱水蒸気を発生可能となっている。過熱水蒸気２１は過熱水蒸気発生装置２から配管２２を介して回転軸４１の中空パイプに供給され、噴射口４９から噴射される。この実施形態では、限定空間である流動路４２への供給であるために、１５０℃から２００℃前後で実施可能である。なお、図中５はモータである。
【００３９】
さらに、供給漕３は回転体４及び油分含有粒子３１を収容可能なタンク漕構造であればよく、貯蔵漕６からポンプ６１を介して油分含有粒子３１が供給されている。供給漕３は必要に応じた大小寸法に構成できるが、最少では１ｍ〜数ｍ四方で実施可能である。また、供給漕３には配管８を介して油分分離器９を備えてもよい。
【００４０】
次に、第１の実施形態の油分分離装置１の作用について説明する。
【００４１】
供給漕３には、油分含有粒子３１の粘性体３２が貯留されている。モータ５の作動により回転軸４１は回転体４を回転させ、過熱水蒸気発生装置２は過熱水蒸気２１を発生させて供給路２２に送り込む。回転体４が回転すると、本体４０には回転軸心ｄから円周方向に向けての遠心力が生じる。回転体４の回転数は粘性体３２の粘度を考慮して選択されるが、１００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍで実施する。遠心力は中心軸心ｄからの距離に比例して放出口４７で強い遠心力が働き、吸込口４５では負圧状態を呈する。そのために吸込口４５からは油分含有粒子３１の粘性体３２が吸込みされ、流動路４２から放出口４７側に向かって粘性体３２が流動する。
【００４２】
過熱水蒸気２１は、噴射口４９から放出口４７側に向けて噴射されるので、径小部５０の案内面部５１にある油分含有粒子３１との急激な気液混合が起こる。油分含有粒子３１は表層部分の被覆層にあるビチューメン３３が過熱水蒸気２１と混合することで軟化した油分層３３ａに覆われた状態に変化する（図３（ａ））。その際、気液混合に伴って発生する気泡によって、油分含有粒子３１の油分層３３ａは容易に剥離可能な状態ないしは剥離開始状態となっている。前記した状態と同時に、遠心力との相乗により放出口４７側への流動が起こっている。
【００４３】
油分層３３ａに覆われた油分含有粒子３１は、案内面部５１に沿って強制的に集められて密集度を高められるので、油分層３３ａ，３３ａの相互接触に伴って押圧除去された状態に移行し、粒子スラッジ３４が表出する（図３（ｂ））。  
【００４４】
次に、油分含有粒子３１の粒子スラッジ３４は、径小部５０で流速を速められつつ相互衝突させられ、相互での剪断作用が発揮されることとなる。併せて、流速の上昇に伴って圧力が低下し、粒子スラッジ３４の凹部油分層３３ｂに対して引圧が生じる。これらの相乗作用に伴って。粒子スラッジ３４の表面凹部３５に残存していた凹部油分層３３ｂまで除去可能となる（図３（ｃ））。
【００４５】
さらに、粒子スラッジ３４は径小部５０の圧力低下と、開放面部５２の内径の広さに伴う圧力上昇とによって開放面部５２から隣接する流動路４２との間においてキャビテーション状態となる。キャビテーションは粒子スラッジ３４の凹部３５から凹部油分層３３ｂまでを剥離させ、油分の完全なる分離回収が可能となる。
【００４６】
油分層３３ａと凹部油分層３３ｂ及び粒子スラッジ３４は放出口から供給漕３に放出される。油分層３３ａと凹部油分層３３ｂ（以下、油分３３ａ，３３ｂという）は比重で上昇して主に流体領域を形成し（図１のａ３）、粒子スラッジ３４は自重で沈降して滞留領域を形成し（図１のａ１）、供給漕３の内部で上下に分離される。
【００４７】
中間の浮遊領域（図１のａ２）には主に比重が重い油分含有粒子３１が存在しているので、再度、吸込口４５から吸入され、油分３３ａ，３３ｂの剥離が行われる。繰り返しに伴って、供給油分槽３の油分含有粒子３１は、粒子スラッジ３４と油分３３ａ，３３ｂとに置き換えられる。上昇した油分３３ａ，３３ｂは配管８を介して油水分離器９に供給される。  
【００４８】
第１の実施形態によれば、回転体４を回転させるとともに流動路４２という限定空間に過熱水蒸気２１を供給することで、オイルサンドやオイルスラッジ等の油分含有粒子３１からビチューメン３３を剥離する油分分離の超小型化を実現できた。特に、過熱水蒸気２１を回転軸心ｄから離間した位置で流動路４２に噴射させたので、回転体４の遠心力と過熱水蒸気２１の気液混合力との相乗作用が得られ、油分分離を高効率的に実施できる。
その際に、径小部５０の手前から放出口側に向けて過熱水蒸気２１の噴射口４９を設けたので、上記した相乗作用を倍加することができる。また、案内面部５１に集合している油分分離粒子３１への効率的な気液分離と、径小部５０でのオリフィス作用と、開放面部５１での剥離作用とを同時に得ることができる。
【００４９】
（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態の油分分離装置１の回転体とその回転体による油分分離方法を説明するために要部を拡大断面して示す。なお、第１の実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
【００５０】
第２の実施形態では、回転体４は回転軸５３を介して図示しない供給漕３に回転自在に取り付けされ、回転軸５３にはその外周に沿って過熱水蒸気の供給パイプ５４が複数添設され、回転軸心ｄから離間するがより近い位置の流動路５７に先端のノズル５５が設けられている。回転軸５３は中実とすることができ、ノズル５５は短寸に構成し、噴射口５６が流動路５７の全域に向けられている。
【００５１】
前記流動路５７は、吸込口５８と放出口５９とに連なる広い穴径で構成され、径小部６０が回転外周側に移動して配置されている。径小部６０は案内面部６１が長く設定され、径小部６０から開放面部６２で急激に穴径が広く戻されている。また、ノズル５５が回転軸心ｄの近い位置となっているので、流動路５７には広い容量が確保されている。
【００５２】
第２の実施形態によれば、広い穴径の吸込口５８から油分含有粒子３１の粘性体３２が吸込みされるうえに、流動路５７の穴径内に回転外周側にある径小部６０の案内面部６１まで充満されるので、回転軸心ｄに近い位置の噴射口５６から全域にわたって噴射されると、気液混合が全域にわたって起こると同時に、遠心力との相乗により放出口５９側への流動が加速される。過熱水蒸気の供給パイプ５４は個別配置されているので、任意に過熱水蒸気を調整可能となっている。油分含有粒子３１は過熱水蒸気２１と接触時間が長くなるので、油分層３６に厚みがあっても油分軟化状態に変化する。
【００５３】
次に、油分含有粒子３１は案内面部６１に沿って長く接触摩擦されるうえに、径小部６０での流速変化が得られ、その後に開放面部６２による圧力変化が付与されることとなるので、油分分離処理量を高められる。
【００５４】
第２の実施形態によれば、流動路５７での油分分離処理量を高めることができる。また、流動路５７での長い油分化が得られるうえに径小部６０には回転外周側での強い遠心力が付加された流速を得ることができるので、重質ビチューメンを適切に処理できる。
【００５５】
（第３の実施形態）
図５は本発明の第３の実施形態の油分分離装置１の回転体とその回転体による油分分離方法を説明するために要部を拡大断面して示す。なお、第１の実施形態と同様の構成については、同符号を付して説明を省略する。
【００５６】
第３の実施形態では、中空パイプ状の回転軸６３が本体４０に嵌め込み固設され、本体４０には回転軸心ｄから離間する位置に斜めに供給孔６４が設けられて流動路６６に臨んで噴射口６５が開口されている。よって、噴射口６５は放出口側に向けられて開口している。
【００５７】
流動路６６は回転軸心側から放射状に配置され、径小部を介在しない略同一穴径で構成する。この実施形態においては、回転体４はその本体４０の半径を大きくして流動路６６を長く形成することができる。また、吸込口６７は他方面４４をラッパ状の拡開部６８に形成することができる。
【００５８】
第３の実施形態によれば、拡開部６８を介して油分含有粒子３１の粘性体３２が吸込みされ、回転体４の回転に伴って流動路６６から遠心力を付与される。これに前後して、過熱水蒸気２１が噴射口６５から流動路６６の油分含有粒子３１に噴射されて気液混合が起こる。流動路６６では、回転軸心ｄから離間するにつれて遠心力が強くなると同時に回転方向後側の内壁面に押圧されつつ旋回させられることでの剪断作用が発生しているので、油分層３３ａは除去されつつ凹部油分層３３ｂも除去される。換言すると、流動路６６においは、放出口６９側に向かって軟化する油分層形成領域と遠心力が付加される剪断形成領域とが形成されているので、ビチューメンが完全に剥離除去される。
【００５９】
（第４の実施形態）
図６には大型化した油分分離装置を示す概略図である。油分分離装置１Ａは、供給漕３Ａを大型化し、漕内には回転体４〜４Ｎを複数基設置し、上部材７０に回転軸４１〜４１Ｎを取り付けして構成することが可能である。上部材７０は蓋体に構成してもよい。各回転体４〜４Ｎは過熱水蒸気発生装置２に接続されている。
この第４実施形態によれば、既存構造を変更することなく、必要に応じて台数を追加して要望に対応することができる。
【００６０】
以上述べたように、第１ないし第４の各実施形態の各構成要素は、構成要素毎に適宜組み合わせて実施できるものである。
【００６１】
以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の油分分離装置と油分分離方法は、従来廃棄されたままあるいは放置されたままの油分含有粒子から油分を有効に抽出するもので、極めて簡略化且つ小型化した装置で簡単にして何処でも利用できるようにしたものである。
【符号の説明】
【００６３】
１，１Ａ          油分分離装置
２                過熱水蒸気発生装置
３                供給槽
４，４Ｎ          回転体
５                モータ
６                貯蔵槽
７                ポンプ
８                配管
９                油水分離器
２１              過熱水蒸気
２２              過熱水蒸気の供給路
３１              油分含有粒子
３２              粘性体
３３              ビチューメン
３３ａ            油分層
３３ｂ            凹部油分層
３４              粒子スラッジ
３５              粒子の凹部
３６              油分層
４１，５３，６３  回転軸
４２，５７，６６  流動路
４３              一方面
４４              他方面
４５，５８，６７  吸込口
４６              回転外周面
４７，５９，６９  放出口
４８，５５        ノズル
４９，５６，６５  噴射口
５０，６０        径小部
５１，６１        案内面部
５２，６２        開放面部
６４              （過熱水蒸気の）供給孔
７０              上部材
ａ１              滞留領域
ａ２              浮遊領域
ａ３              流体領域
ｄ                回転軸心 
【図１】
2014129492.tif 000003
【図２】
2014129492.tif 000004
【図３】
2014129492.tif 000005
【図４】
2014129492.tif 000006
【図５】
2014129492.tif 000007
【図６】
2014129492.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成25年12月27日(2013.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
一般にビチューメンは、粒子スラッジの表層に高粘度で付着している表層部分の他に、粒子スラッジの表面凹部等に固着している基層部分も存在しているが、基層部分の分離は全く考慮されていなかった。油分含有粒子は、過熱水蒸気に均等に接触させると、表層部分の付着が解けて粘度の低い分離状態のままで維持していた。換言すると、油分含有粒子の表層に付着していたビチューメンは、過熱水蒸気との接触後には油分が表層から分離して低粘度状態ないし液体状態を保持しており、油分分離のためには高温下での油分の気化が必須でないことが判明した。上記低粘度状態の粘度は過熱水蒸気の供給量に応じて調整でき、限定空間への供給によって効率化が可能であった。限定空間は物体に孔ないし通路（以下、通路という）を穿設することで達成できることが判った。また、上記粘度は通路の容量にも関連するものであった。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
油分含有粒子は集合して所定粘度状（以下、粘性体という）を呈して供給漕に供給されているので、供給漕に回転体を回転自在に設置できる。粘性体中において回転体を回転させるとともに過熱水蒸気の供給路に過熱水蒸気供給装置を接続すると、放出口側での遠心力が作用して回転軸心側での負圧により吸込口から油分含有粒子が吸引され、流動路に入り込む。過熱水蒸気は一方の回転軸心から供給されて回転軸心から離間した位置から回転体内に供給され、噴射口から流動路の油分含有粒子に噴射されると同時に、この過熱水蒸気が流動路を通って放出口に向かう流れが回転体の回転による遠心力で加速される。回転体の回転による遠心力は、回転軸心よりも回転体外周面の放出口において大きくなるので、油分含有粒子の粘性体は吸込口から吸い込まれ放出口から油分と粒子とに分離可能な状態で放出される流動ルートとなる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
流動路内では、回転体の回転によって放出口側への遠心力が付与されているうえに、油分含有粒子の粘性体に対して回転軸心から離間した位置から過熱水蒸気が合流しているので、油分含有粒子は過熱水蒸気の噴射にさらされて気液混合しつつ加速を受ける。油分含有粒子は、過熱水蒸気による低湿度、高温度及び圧力を受けてビチューメンの表層部分が低粘化され、油分含有粒子の表面から低粘化した油分と粒子との分離が促進される。油分含有粒子は、流動路内において流動しつつ低粘化されつつ物理的な摩擦剪断力が付加され、粒子スラッジから油分が有効に分離される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
前記回転軸４１は、図示しない支持機構を介して回転自在に吊り下げられ、本体４０が回転可能に構成されている。回転軸４１は軸中心が本体４０の軸心ｄと一致するよう本体４０に嵌合して取付けされている。回転軸４１はモータ５により回転駆動され、この実施形態では供給路２２が中空パイプ状に形成されて過熱水蒸気発生装置２に接続されている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
前記流動路４２は、半径が長い距離を有して軸心側から外周側へ向けて略直線状に配置され、穴断面が油分含有粒子の流動と剪断摩擦を促進できる円形に形成されている。穴断面は楕円形あるいは渦巻形に構成してもよい。
前記流動路４２には、内径を絞った径小部５０を設けることができる。径小部５０は、上述した回転軸心ｄから離間する位置から放出口側の位置であればよく、この実施形態では、流動路４２の長さ方向の略中間に設けられている。径小部５０は、軸心側で徐々に内径を狭める案内面部５１と、放出口側で内径を広くする開放面部５２とを備えている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
さらに、供給漕３は回転体４及び油分含有粒子３１を収容可能なタンク漕構造であればよく、貯蔵漕６からポンプ７を介して油分含有粒子３１が供給されている。供給漕３は必要に応じた大小寸法に構成できるが、最少では１ｍ〜数ｍ四方で実施可能である。また、供給漕３には配管８を介して油分分離器９を備えてもよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
過熱水蒸気２１は、噴射口４９から放出口４７側に向けて噴射されるので、径小部５０の案内面部５１にある油分含有粒子３１との急激な気液混合が起こる。油分含有粒子３１は表層部分の被覆層にあるビチューメン３３が過熱水蒸気２１と混合することで軟化した油分層（表層部分）３３ａに覆われた状態に変化する（図３（ａ））。その際、気液混合に伴って発生する気泡によって、油分含有粒子３１の油分層３３ａは容易に剥離可能な状態ないしは剥離開始状態となっている。前記した状態と同時に、遠心力との相乗により放出口４７側への流動が起こっている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
次に、油分含有粒子３１の粒子スラッジ３４は、径小部５０で流速を速められつつ相互衝突させられ、相互での剪断作用が発揮されることとなる。併せて、流速の上昇に伴って圧力が低下し、粒子スラッジ３４の凹部油分層（基層部分）３３ｂに対して引圧が生じる。これらの相乗作用に伴って。粒子スラッジ３４の表面凹部３５に残存していた凹部油分層３３ｂまで除去可能となる（図３（ｃ））。
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2014129492.tif 000009
【手続補正１０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2014129492.tif 000010