(57)【要約】【課題】  気体と液体との混合物を気体成分と液体成分とに気液分離して回収する際に、混合物の表面に生じるスカムが回収する気体成分に混入することがない気液分離装置を提供する。【解決手段】  気体と液体との混合物２６を気体成分と液体成分とに分離する気液分離装置１であって、前記混合物２６を貯留させる第１室５と、前記第１室５内の前記混合物２６の表面に生じたスカム２７を回収して貯留させる第２室１０とに区画された容器２と、前記第２室１０内に消泡剤２０を供給して、前記第２室１０内のスカム２６の泡分を消泡させる消泡剤供給手段１６とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体と液体との混合物を気体成分と液体成分とに分離する気液分離装置であって、
前記混合物を貯留させる第１室と、前記第１室内の前記混合物の表面に生じたスカムを回収して貯留させる第２室とに区画された容器と、前記第２室内に消泡剤を供給して、前記第２室内のスカムの泡分を消泡させる消泡剤供給手段とを備えることを特徴とする気液分離装置。
【請求項２】
前記消泡剤供給手段は、前記第２室との間で消泡剤を循環させる循環系統を備えていることを特徴とする請求項１に記載の気液分離装置。
【請求項３】
前記容器には、前記第１室内の混合物の表面に生じたスカムを前記第２室の方向に送る送泡手段が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の気液分離装置。
【請求項４】
前記消泡剤は、油又は界面活性剤であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の気液分離装置。
【請求項５】
前記混合物は、バイオマスに非金属系触媒を混合して所定の条件下で熱水処理を行うことにより得られたスラリー体を、所定の条件下で熱水処理することにより生成されたガス成分と液体成分との混合物の燃料ガスであることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の気液分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体と液体との混合物を気体成分と液体成分とに分離して回収する気液分離装置に関し、特に、混合物の表面に生じるスカムが回収する気体成分に混入するのを防止する機能を備えた気液分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体と液体との混合物を気体成分と液体成分とに分離して回収する気液分離装置には種々のタイプのものであり、例えば、気体と液体との混合物を貯留させる容器と、容器内に貯留される混合物のレベルを検出するセンサと、センサが検出した信号により容器の底部を開閉するバルブとを備えた気液分離装置が知られている。
【０００３】
このような構成の気液分離装置は、例えば、家畜排泄物、生ゴミ、食品廃棄物、下水汚泥等のバイオマスから燃料ガスを生成する技術（バイオマスガス化システム）に適用され、生成した燃料ガスをガス成分と液体成分とに分離する際に使用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このバイオマスガス化システムは、バイオマス及び非金属系触媒を攪拌混合する攪拌機、攪拌機によって攪拌混合された混合物中のバイオマスを混合物中の非金属系触媒を利用して所定の条件下で熱水処理することによりバイオマスのスラリー体を形成する第１の加圧熱水処理装置、第１の加圧熱水処理装置で熱水処理を行うことにより得られたバイオマスのスラリー体を非金属系触媒を利用して所定の条件下で熱水処理することにより燃料ガスを生成する第２の加圧熱水処理装置、第２の加圧熱水処理装置から排出されるガスを冷却する冷却装置、冷却装置によって冷却された排出ガスをガス成分と液体成分（水、非金属系触媒等）とを分離する分離器等を備えたものであって、分離器に上記の気液分離装置が使用されている。
【０００５】
このバイオマスガス化システムは、第１の加圧熱水処理装置において、非金属系触媒の存在下でバイオマスに対して、１００〜２５０℃の範囲内の温度、及び０．１〜４ＭＰａの範囲内の圧力の条件下で熱水処理を行い、第２の加圧熱水処理装置において、第１の加圧熱水処理装置による熱水処理により得られた非金属系触媒を含むスラリー体に対して、３７４℃以上の温度、及び２２．１ＭＰａ以上の圧力の条件下で熱水処理を行っている。
【０００６】
また、第２の加熱熱水処理装置による熱水処理によって得られた燃料ガス（ガス成分と液体成分（水、非金属系触媒等）との混合物）は、気液分離装置の容器内に貯留され、容器内で周知の気液分離技術により、ガス成分と液体成分とに分離され、それぞれ別系統で回収されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２７４０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記のような構成の気液分離装置にあっては、容器内に貯留される混合物のレベルをセンサで検出し、センサからの検出信号に応じてバルブを開閉させることにより容器内の混合物のレベルを一定に保っているが、容器内に貯留される混合物の表面に泡状のスカムが生じた場合、このスカムがセンサに付着することによりセンサが誤作動を起こすことがある。このような場合に、容器内の混合物のレベルを一定に保つことができなくなるため、混合物の表面のスカムがガス成分の回収系統に流入してしまい、回収するガス成分にスカムが混入し、回収するガス成分の品質が低下する虞がある。
【０００９】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、気体と液体との混合物を気体成分と液体成分とに分離して回収する際に、混合物の表面に発生するスカムが回収する気体成分に混入する虞がない気液分離器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、気体と液体との混合物を気体成分と液体成分とに分離する気液分離装置であって、前記混合物を貯留させる第１室と、前記第１室内の前記混合物の表面に生じたスカムを回収して貯留させる第２室とに区画された容器と、前記第２室内に消泡剤を供給して、前記第２室内のスカムの泡分を消泡させる消泡剤供給手段とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の気液分離装置によれば、容器の第１室内に気体と液体との混合物が貯留され、この混合物の表面に生じたスカムは、第２室内に回収されて貯留され、第２室内で消泡手段から供給される消泡剤により泡分が消泡される。従って、回収する気体成分にスカムの泡分が混入することはなく、回収する気体成分の品質を高めることができる。
【００１２】
また、本発明は、前記消泡剤供給手段は、前記第２室との間で消泡剤を循環させる循環系統を備えていることを特徴とすることとしてもよい。
【００１３】
本発明の気液分離装置によれば、消泡手段によって第２室内に供給される消泡剤は、消泡剤供給手段の循環系統によって第２室との間で循環されることになるので、第２室内のスカムの泡分の消泡に消泡剤を繰り返し使用することができる。
【００１４】
さらに、本発明は、前記容器には、前記第１室内の混合物の表面に生じたスカムを前記第２室の方向に送る送泡手段が設けられていることを特徴とすることとしてもよい。
【００１５】
本発明の気液分離装置によれば、第１室内に貯留される気体と液体との混合物の表面に生じたスカムは、送泡手段によって第２室の方向に送られることになるので、第１室内で発生するスカムを効率良く第２室内に回収することができる。
【００１６】
さらに、本発明は、前記消泡剤は、油又は界面活性剤であることを特徴とすることとしてもよい。
【００１７】
本発明の気液分離装置によれば、第２室内に回収したスカムに、油又は界面活性剤からなる消泡剤を供給することにより、スカムの泡分が消泡されることになる。
【００１８】
さらに、本発明は、前記混合物は、バイオマスに非金属系触媒を混合して所定の条件下で熱水処理を行うことにより得られたスラリー体を、所定の条件下で熱水処理することにより生成されたガス成分と液体成分との混合物の燃料ガスであることを特徴とすることとしてもよい。
【００１９】
本発明の気液分離装置によれば、バイオマスのスラリー体を所定の条件下で熱水処理することにより生成された燃料ガス（ガス成分と液体成分との混合物）を第１室内に貯留させ、この際に燃料ガスの表面に生じたスカムは、第２室内内に回収されて消泡剤によって泡分が消泡される。従って、回収するガス成分にスカムの泡分が混入するようなことはなく、高品質のガス成分を回収することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上、説明したように、本発明の気液分離装置によれば、気体と液体との混合物を気液分離技術によって気体成分と液体成分とに分離する際に、混合物の表面に生じたスカムの泡分を消泡させることができるので、回収する気体成分にスカムの泡分が混入することはなく、高品質の気体成分を回収することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による気液分離装置を適用したバイオマスガス化システムの全体を示した概略図である。
【図２】本発明による気液分離装置の一実施の形態の全体を示した概略図である。
【図３】気液分離装置の変形例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図３には、本発明による気液分離装置の一実施の形態が示されている。図１はバイオマスガス化システムの全体を示す概略図、図２は気液分離装置の全体を示す概略図、図３は気液分離装置の変形例を示す概略図である。
【００２３】
すなわち、本実施の形態の気液分離装置１は、家畜排泄物、生ゴミ、食品廃棄物、下水汚泥のバイオマスから燃料ガスを生成する技術（バイオマスガス化システム）に適用したものであって、バイオマスガス化システムで生成した燃料ガスをガス成分と液体成分とに分離するに有効なものである。
【００２４】
バイオマスガス化システム３０は、例えば、図１に示すように、バイオマスをガス化処理して燃料ガスを生成するガス化処理手段３２と、ガス化処理手段３２に原料としてのバイオマスを供給する原料供給手段３１とを備えている。
【００２５】
ガス化処理手段３２は、原料供給手段３１から供給されるバイオマスと非金属系触媒（活性炭、ゼオライト等）とを一緒に攪拌混合する攪拌機３３、攪拌機３３によって攪拌混合された混合物中のバイオマスを混合物中の非金属系触媒を利用して所定の条件下で熱水処理することによりバイオマスのスラリー体を形成する第１の加圧熱水処理装置３８、第１の加圧熱水処理装置３８で熱水処理を行うことにより得られたバイオマスのスラリー体を非金属系触媒を利用して所定の条件下で熱水処理することにより燃料ガスを生成する第２の加圧熱水処理装置４０、第２の加圧熱水処理装置４０から排出される燃料ガスを冷却する冷却装置４１、冷却装置４１によって冷却された排出ガスをガス成分と液体成分（水、非金属系触媒等）とに分離する本発明の気液分離装置１等を備えている。
【００２６】
上記のような構成のバイオマスガス化システム３０の原料供給手段３１からガス化処理手段３２の攪拌機３３にバイオマスを供給し、攪拌機３３によってバイオマスと非金属系触媒とを一緒に攪拌混合し、この混合物を供給ポンプ３４によって攪拌機３３から熱交換機３５、３６を介して第１の加圧熱水処理装置３８に供給し、第１の加圧熱水処理装置３８において非金属系触媒の存在下で所定の条件下で熱水処理することにより、バイオマスのスラリー体が形成される。
【００２７】
そして、第１の加圧熱水処理装置３８で得られた非金属系触媒を含むバイオマスのスラリー体を高圧ポンプ３９で圧力をかけながら熱交換機３７及び加熱装置４２を介して第２の加圧熱水処理装置４０に供給し、第２の加圧熱水処理装置４０において非金属系触媒の存在下で所定の条件下で熱水処理することにより、燃料ガスが生成される。
【００２８】
第２の加圧熱水処理装置４０で生成された燃料ガスは、熱交換機３７、３６、及び冷却装置４１を介して気液分離装置１に供給され、ガス成分（水素、メタン、エタン等の燃料ガス）と液体成分（水、非金属系触媒等）とに分離される。
【００２９】
気液分離装置１は、第２の加圧熱水処理装置４０によって生成され、冷却装置４１によって冷却された燃料ガス（ガス成分と液体成分（水、非金属系触媒等）との混合物、以下、「混合物」という。）を、周知の気液分離技術によってガス成分と液体成分とに分離するものであって、図２に示すように、内部に混合物２６を貯留させる密閉された容器２と、容器２に連設される消泡剤供給手段１６とを備えている。
【００３０】
容器２は、内部が第１室５と第２室１０の２室に区画され、第１室５と第２室１０とは、容器２の内部で上端同士が互いに連通している。第１室５内には冷却装置４１からの混合物２６が貯留され、第２室１０内には第１室５内の混合物２６の表面に生じたスカム２７が回収されて貯留される。
【００３１】
容器２内の所定の位置（第１室５の上端部近傍）には、第１室５内に貯留される混合物２６のレベルを検出するセンサ９が設けられ、このセンサ９の検出信号に応じて制御部１５を介して後述する第１開閉弁７及び第２開閉弁８の開閉動作が制御される。センサ９には、電気抵抗式、光学式、液圧式等の各種のセンサが用いられる。なお、図３中の９ａはセンサ９の周囲を覆うカバーである。
【００３２】
容器２の上部の第１室５に対応する部分には、容器２内外を連通する混合物２６の供給管３とガスの回収管４とが設けられ、供給管３を介して冷却装置４１からの混合物２６が第１室５内に供給され、回収管４を介して第１室５内で混合物２６を気液分離することによって得られた気体成分がガスタンク等（図示せず）に回収される。
【００３３】
容器２の第１室５の底部に対応する部分には、第１室５の内外を連通する第１排出管６が設けられ、第１室５内で混合物２６を気液分離することによって得られた液体成分（水、非金属系触媒等）が第１排出管６を介して第１室５外に排出され、固液分離装置等（図示せず）に回収される。
【００３４】
第１排出管６には、第１開閉弁７及び第２開閉弁８が直列に設けられ、この第１開閉弁７及び第２開閉弁８は、センサ９の検出信号に応じて制御部１５を介して開閉動作が制御される。
【００３５】
例えば、センサ９が第１室５内の混合物２６のレベルが設定値以下を検出した場合には、センサ９からの検出信号によって制御部１５を介して第１開閉弁７及び第２開閉弁８が「閉」状態に制御される。
【００３６】
また、センサ９が第１室５内の混合物２６のレベルが設定値以上を検出した場合には、センサ９からの信号によって制御部１５を介して第２開閉弁８が「閉」状態のまま、第１開閉弁７が「開」状態に制御され、第１室５内の液体成分が第１室５内から第１排出管６内に排出される。この後に、第１開閉弁７が「閉」状態に制御され、この後に、第２開閉弁８が「開」状態に制御され、第１開閉弁７と第２開閉弁８との間の液体成分が第１排出管６を介して排出される。そして、液体成分の排出が完了した後に、第１開閉弁７、及び第２開閉弁８は共に「閉」状態に制御される。このような第１開閉弁７及び第２開閉弁８の開閉動作は、センサ９からの検出信号によって繰り返し行われる。
【００３７】
このように、下流側の第２開閉弁８を閉じた状態で上流側の第１開閉弁７を開き、この後に第１開閉弁７を閉じて第２開閉弁８を開いて第１排出管６を介して液体成分を排出させることにより、容器２内を所定の圧力に保持することができるとともに、第１排出管６を介して容器２内に外部から空気等が流入するのを防止することができる。
【００３８】
容器２の第２室１０の底部に対応する部分には、第２室１０内外を連通する第２排出管１１が設けられ、第２室１０内に回収して循環するように消泡させたスカム２７の固形分が第２排出管１１を介して第２室１０外に排出され、回収される。
【００３９】
第２排出管１１には、第３開閉弁１２及び第４開閉弁１３が直列に設けられ、この第３開閉弁１２及び第４開閉弁１３は、タイマー１４及び制御部１５を介して開閉動作が制御される。
【００４０】
例えば、最初に第３開閉弁１２及び第４開閉弁１４を「閉」状態としておき、タイマー１４からの信号により一定時間経過後に、第４開閉弁１４が「閉」状態のまま、第３開閉弁１３を「開」状態に制御し、第２室１０内のスカム２７の固形分を第２室１０内から第２排出管１１内に排出する。この後、一定時間経過後に第３開閉弁１２を「閉」状態とし、この後、一定時間経過後に第４開閉弁１３を「開」状態に制御し、第３開閉弁１２と第４開閉弁１４との間のスカム２７の固形分を第２排出管１１を介して排出する。そして、スカム２７の固形分の排出が完了した後に、第３開閉弁１２、及び第４開閉弁１４を共に「閉」状態に制御する。
【００４１】
消泡剤供給手段１６は、容器２の第２室１０内に消泡剤２０（油、界面活性剤等）を供給することにより、容器２内の第２室１０内のスカム２７の泡分を消泡させるものであって、消泡剤２０を第２室１０内に供給し、第２室１０内のスカム２７の泡分を消泡させた後に、第２室１０内から排出して回収し、再び第２室１０内に供給する循環系統１７を備えている。スカム２７は、消泡剤２０によって泡分が消泡された後に、第２室１０の底部に固形分が沈殿する。
【００４２】
循環系統１７は、例えば、容器２の第２室１０の上端部と下端部との間を相互に連通する循環配管１８と、循環配管１８の途中に設けられる循環ポンプ１９とを備え、循環ポンプ１９の作動によって循環配管１８を介して消泡剤２０を第２室１０内に供給し、第２室１０内から排出して回収し、再び第２室１０内に供給することを繰り返し行うことができる。
【００４３】
なお、消泡剤２０は、循環系統１７によって循環させずに、第２室１０内に供給した後に、スカム２７の固形分と一緒に排出して廃棄し、又はスカム２７の固形分と一緒に排出して回収し、図示しない分離装置によって消泡剤２０とスカム２７の固形分とを分離し、消泡剤２０を再度利用するように構成してもよい。
【００４４】
また、循環配管１８の第２室１０の上端部への連通部に、消泡剤２０をシャワー状に噴霧するシャワー部（図示せず）を設け、このシャワー部を介して第２室１０のスカム２７の全体に消泡剤２０を噴霧することにより、スカム２７の泡分の消泡効率を高めるように構成してもよい。
【００４５】
容器２の上部には、第１室５内の混合物２６の表面に生じたスカム２７を第２室１０の方向に送泡する送泡手段２１が設けられ、この送泡手段２１によって第１室５内に生じたスカム２７を第２室１０内に効率良く回収して貯留させることができる。
【００４６】
送泡手段２１は、例えば、図２に示すように、空気の流れにより、第１室５内のスカム２７を第２室１０の方向に送泡する送風ファン２２であってもよいし、あるいは、図３に示すように、回転軸２４と、回転軸２４の周囲に一体に設けたフィン２５とを備え、回転軸２４と一体にフィン２５を回転させることにより、第１室５内のスカム２７を第２室１０の方向に送泡する掻き寄せ部材２３であってもよい。
【００４７】
そして、上記のように構成した本実施の形態による気液分離装置１の容器２内の第１室５内に冷却装置４１から供給された混合物２６を貯留させ、混合物２６に対して気液分離処理を行うことにより、混合物２６が気体成分と液体成分とに分離され、気体成分は回収管４を介して容器２外に排出されてガスタンク等に回収され、液体成分は第１排出管６を介して容器２外に排出されて固液分離装置等に回収される。
【００４８】
この場合、第１室５内に貯留される混合物２６の表面に泡状のスカム２７が生じるが、このスカム２７は、第１室５内から溢れ出て第２室１０内に回収されて貯留されるとともに、消泡剤供給手段１６から第２室１０内に供給される消泡剤２０によって泡分が消泡される。従って、回収管４を介して回収する気体成分にスカム２７の泡分が混入するようなことはなく、高品質のガス成分を回収することができる。
【００４９】
また、第１室５内の混合物２６の表面に生じるスカム２７は、送泡手段２１によって第２室１０の方向に送泡することができるので、第１室５内で生じたスカム２７を第２室１０内に効率良く回収して貯留させることができる。
【００５０】
さらに、第１室５内に生じたスカム２７がセンサ９の表面に付着するのを防止できるので、スカム２７の付着によってセンサ９が誤動作を起こすようなことはなく、第１室５内に貯留される混合物２６が所定のレベルを超えて、スカム２７の泡分が回収する気体成分に混入するようなことはなく、高品質の気体成分を回収することができる。
【００５１】
さらに、第２室１０内に貯留されるスカム２７の固形分は、消泡剤２０よりも比重が大きいので、消泡剤２０によって泡分を消泡させた後に第２室１０内の底部に沈殿し、その上部に消泡剤２０が貯留されることになるので、第２排出管１１を介して第２室１０内からスカム２７の固形分を排出させる際に、スカム２７の固形分と一緒に排出される消泡剤２０の量を少なくすることができる。また、消泡剤２０を循環系統１７によって循環させて繰り返し使用することができるので、消泡剤２０の消費量を削減することができ、ランニングコストを低減させることもできる。
【００５２】
なお、前記の説明においては、本発明による気液分離装置１をバイオマスガス化システム３０により生成された燃料ガスを気体成分と液体成分とに分離する分離装置に適用したが、これに限定することなく、気体と液体との混合物を気体成分と液体成分とに分離する各種の分離装置に適用してもよいのは勿論のことである。
【００５３】
また、前記の説明においては、容器２の内部を第１室５と第２室１０とに区画したが、２つの容器の上端部を相互に連通して、一方の容器によって混合物を貯留させる第１室を構成し、他方の容器によって第１の室からのスカムを回収して貯留させる第２室を構成してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１  気液分離装置
２  容器
３  供給管
４  回収管
５  第１室
６  第１排出管
７  第１開閉弁
８  第２開閉弁
９  センサ
１０  第２室
１１  第２排出管
１２  第３開閉弁
１３  第４開閉弁
１４  タイマー
１５  制御部
１６  消泡剤供給手段
１７  循環系統
１８  循環配管
１９  循環ポンプ
２０  消泡剤
２１  送泡手段
２２  送風ファン
２３  掻き寄せ部材
２４  回転軸
２５  フィン
２６  混合物
２７  スカム
３０  バイオマスガス化システム
３１  原料供給手段
３２  ガス化処理手段
３３  攪拌機
３４  供給ポンプ
３５  熱交換機
３６  熱交換機
３７  熱交換機
３８  第１の加圧熱水処理装置
３９  高圧ポンプ
４０  第２の加圧熱水処理装置
４１  冷却装置
４２  加熱装置
【図１】
2011206657.tif 000003
【図２】
2011206657.tif 000004
【図３】
2011206657.tif 000005