(57)【要約】【課題】より簡単な装置構成によって、副生溶媒を燃焼させ得る方法、そのための燃焼装置、および該燃焼装置を用いたボイラを提供すること。【解決手段】第１の燃焼用ノズル１から重油を燃焼可能に噴射させ、かつ、第２の燃焼用ノズル２から可燃性の副生溶媒を燃焼可能に噴射させ、重油と副生溶媒とを１つの炎Ｆとして同時に燃焼させる。これによって、副生溶媒は完全に燃焼し、しかも重油の消費の一部が副生溶媒に置き換わる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の燃焼用ノズルから重油を噴射させ、かつ、前記第１の燃焼用ノズルとは別個に設けた第２の燃焼用ノズルから可燃性の副生溶媒を噴射させ、該重油と該副生溶媒とを１つの炎として同時に燃焼させることを特徴とする、副生溶媒の燃焼方法。
【請求項２】
副生溶媒が、燃焼カロリー６０００〜１００００ｋｃａｌ／ｋｇの溶媒である、請求項１記載の燃焼方法。
【請求項３】
副生溶媒が、トルエン、酢酸エチル、ヘプタン、またはヘキサンを主成分とするものである、請求項１または２記載の燃焼方法。
【請求項４】
重油がＡ重油である、請求項１〜３のいずれかに記載の燃焼方法。
【請求項５】
重油を燃焼可能に噴射し得るよう該重油の供給管路が接続された第１の燃焼用ノズルと、可燃性の副生溶媒を燃焼可能に噴射し得るよう該副生溶媒の供給管路が接続された第２の燃焼用ノズルとを有し、
前記両ノズルから噴射される重油と副生溶媒とが１つの炎として同時に燃焼することが可能なように、第１、第２の燃焼用ノズルのそれぞれの噴射方向および互いの配置距離が設定されていることを特徴とする、燃焼装置。
【請求項６】
副生溶媒が、燃焼カロリー６０００〜１００００ｋｃａｌ／ｋｇである、請求項５記載の燃焼装置。
【請求項７】
副生溶媒が、トルエン、酢酸エチル、またはヘプタンを主成分とするものである、請求項５または６記載の燃焼装置。
【請求項８】
さらに、第１の燃焼用ノズルから噴射される重油の流量が６０リットル／ｈ〜７０リットル／ｈであり、第２の燃焼用ノズルから噴射される副生溶媒の流量が５０リットル／ｈ〜７５リットル／ｈであるように、それぞれの燃焼用ノズルへ供給される重油および副生溶媒の流量、または、それぞれの燃焼用ノズルの吐出量が設定されている、請求項５記載の燃焼装置。
【請求項９】
上記重油がＡ重油であって、第１の燃焼用ノズルの吐出量と、第２の燃焼用ノズルの吐出量との比が、（１：０．８）〜（１：１．１）である、請求項５または６記載の燃焼装置。
【請求項１０】
第１の燃焼用ノズルと、第２の燃焼用ノズルとが、互いのノズル口の中心間距離が１８ｍｍ〜２５ｍｍとなるように並列配置されている、請求項５記載の燃焼装置。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれかに記載の燃焼装置を有してなるボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学工業のプロセスにおいて生じる副生溶媒を、効果的に燃焼させるための燃焼方法とその用途に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
化学工業の製造プロセスにおいては、種々の溶媒が使用され、回収されて、副生溶媒となる。副生溶媒は、分液、濃縮、蒸留などによって精製され、必要に応じて分析などによる品質確認がなされ、もとの製造プロセスに再利用される。
【０００３】
化学工業のなかでも、特に、医薬品原体の製造では、厳しい工程管理や品質管理が求められ、ＧＭＰ（ｇｏｏｄ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｐｒａｃｔｉｃｅ：医薬品の製造および品質管理に関する規準）も定められている。従って、医薬品原体の製造において回収された副生溶媒は、たとえ分液、濃縮、蒸留などの一般的な精製がなされていても、品質上の問題があるために、そのままでは医薬品原体の製造には再利用することができない。
【０００４】
副生溶媒を医薬品原体の製造に再利用するためには、副生溶媒に、洗浄、抽出などの前処理を施して精密蒸留し、さらにＧＣ（ガスクロマトグラフ）分析などの種々の定量分析を行い、医薬品原体の製造に使用可能な高い品質であることを保証しなくてはならない。
【０００５】
上記のように副生溶媒に対して、前処理、精製、分析確認、品質保証を実施すると、必要以上の経費が発生し、副生溶媒を再利用する場合と、新しい溶媒を購入する場合とで、コスト面での大差が無くなる。
【０００６】
従って、医薬品原体の製造では、発生した副生溶媒は焼却される場合が多く、その量は膨大である。また、医薬品原体の製造のみならず、広く化学工業においても、異物を含むなどの不純な副生溶媒が、廃油として焼却される場合がある。
【０００７】
副生溶媒を焼却するためには、専用の焼却設備が必要であり、整備や維持費も必要となる。副生溶媒と重油とを混合した上で燃焼させることは知られていたが、副生溶媒と重油とを混合するためには、両者を加熱し昇温する装置や、両者を混合する装置が別途必要となる。また、副生溶媒と重油との混合では、装置上、また取り扱い上、種々の問題が生じる。
【０００８】
また、特許文献１、２にそれぞれ記載された「廃油混合型液体燃料燃焼用ノズル及び燃焼方法」では、食用油や潤滑油などの廃油を対象としているが、廃油を重油と共に燃焼させるための特殊な混合燃焼用ノズルが開示されている。これら特許文献１、２に記載されたノズルの基本的な作用は、１つのノズル内で廃油と重油とを混合し、空中に噴射し燃焼させることである。
また、特許文献３の「廃液混焼方法」では、燃料ガス、空気、廃液、蒸気を、１つのノズルの先端から同時に噴射させ得る構造が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−９９７２９号公報
【特許文献２】
特開平１０−９９７３０号公報
【特許文献３】
特開平１０−９５４９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、可燃性の副生溶媒を焼却するには、専用の設備や特殊なノズルが必要となっていた。
本発明の課題は、上記問題を解決し、より簡単な装置構成によって、副生溶媒を燃焼させ得る方法、そのための燃焼装置、および該燃焼装置を用いたボイラを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の特徴を有するものである。
（１）第１の燃焼用ノズルから重油を噴射させ、かつ、前記第１の燃焼用ノズルとは別個に設けた第２の燃焼用ノズルから可燃性の副生溶媒を噴射させ、該重油と該副生溶媒とを１つの炎として同時に燃焼させることを特徴とする、副生溶媒の燃焼方法。
【００１２】
（２）副生溶媒が、燃焼カロリー６０００〜１００００ｋｃａｌ／ｋｇの溶媒である、上記（１）記載の燃焼方法。
【００１３】
（３）副生溶媒が、トルエン、酢酸エチル、ヘプタン、またはヘキサンを主成分とするものである、上記（１）または（２）記載の燃焼方法。
【００１４】
（４）重油がＡ重油である、上記（１）〜（３）のいずれかに記載の燃焼方法。
【００１５】
（５）重油を燃焼可能に噴射し得るよう該重油の供給管路が接続された第１の燃焼用ノズルと、可燃性の副生溶媒を燃焼可能に噴射し得るよう該副生溶媒の供給管路が接続された第２の燃焼用ノズルとを有し、前記両ノズルから噴射される重油と副生溶媒とが１つの炎として同時に燃焼することが可能なように、第１、第２の燃焼用ノズルのそれぞれの噴射方向および互いの配置距離が設定されていることを特徴とする、燃焼装置。
【００１６】
（６）副生溶媒が、燃焼カロリー６０００〜１００００ｋｃａｌ／ｋｇである、上記（５）記載の燃焼装置。
【００１７】
（７）副生溶媒が、トルエン、酢酸エチル、またはヘプタンを主成分とするものである、上記（５）または（６）記載の燃焼装置。
【００１８】
（８）さらに、第１の燃焼用ノズルから噴射される重油の流量が６０リットル／ｈ〜７０リットル／ｈであり、第２の燃焼用ノズルから噴射される副生溶媒の流量が５０リットル／ｈ〜７５リットル／ｈであるように、それぞれの燃焼用ノズルへ供給される重油および副生溶媒の流量、または、それぞれの燃焼用ノズルの吐出量が設定されている、上記（５）記載の燃焼装置。
【００１９】
（９）上記重油がＡ重油であって、第１の燃焼用ノズルの吐出量と、第２の燃焼用ノズルの吐出量との比が、（１：０．８）〜（１：１．１）である、上記（５）または（６）記載の燃焼装置。
【００２０】
（１０）第１の燃焼用ノズルと、第２の燃焼用ノズルとが、互いのノズル口の中心間距離が１８ｍｍ〜２５ｍｍとなるように並列配置されている、上記（５）記載の燃焼装置。
【００２１】
（１１）上記（５）〜（１０）のいずれかに記載の燃焼装置を有してなるボイラ。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の燃焼装置の構成を説明しながら、同時に本発明による燃焼方法の説明を行なう。
図１は、本発明の燃焼装置のうちの燃焼用ノズルの部分だけを拡大した模式図である。当該燃焼装置は、重油の供給管路１１が接続された第１の燃焼用ノズル（以下、「第１ノズル」とも呼ぶ）１と、可燃性の副生溶媒の供給管路１２が接続された第２の燃焼用ノズル（以下、「第２ノズル」とも呼ぶ）２とを有している。第１ノズル１と、第２ノズル２とは、互いに独立した別の燃焼用ノズルであって、それぞれのノズル単体としての形態に着目すると、従来公知のノズルであってもよい。しかし、並列配置された２つの燃焼用ノズルのうち、一方には重油供給管路が接続され、他方には副生溶媒供給管路が接続され、第１ノズル１から噴射される重油と、第２ノズル２から噴射される副生溶媒とが、１つの炎Ｆとして同時に燃焼することが可能なように、各ノズルの噴射角度および互いの配置距離が決定されていることが重要である。図１の例では、第１ノズル１、第２ノズル２は、前記条件を満足するように位置決めされ、ノズル先端部で１つのブロック３によって固定されている。
【００２３】
上記構成とした燃焼装置によって、本発明による燃焼方法の実施が可能となる。即ち、図１に示すように、第１ノズル１から重油を燃焼可能に噴射し、第２ノズル２から副生溶媒を燃焼可能に噴射し、重油と副生溶媒とを１つの炎Ｆとして同時に燃焼させることが可能となる。
【００２４】
当該燃焼装置および燃焼方法のように、２つの燃焼用ノズルを単純に並列配置した簡単な装置構成であっても、それぞれから噴射される重油と副生溶媒とを空中でオーバラップさせながら１つの炎Ｆとして同時に燃焼させることによって、副生溶媒を重油と共に安全かつ完全に燃焼させることができる。これによって、副生溶媒を容易に処分しながら燃料として活用することができる。この燃焼装置をボイラ等に適用することによって、重油の使用量を削減することが可能となる。
【００２５】
本発明の燃焼装置に用いられる燃焼用ノズルは、第１、第２ノズル共に、それぞれ重油、副生溶媒を燃焼可能に噴射し得るものであればよく、従来公知のノズルの構成を参照してもよい。例えば、圧力噴射式のもの、蒸気または空気噴射式のもの、ロータリー式のものなどが挙げられる。特に、図１に示すような、第１ノズルと第２ノズルとが１つのブロックとして固定されたものは、取り扱いが容易であり、好ましい。そのような２連のノズルは、従来では、両方のノズルから重油を吐出し燃焼させるものとして用いられているが、吐出量の条件さえ合致すれば、本発明における燃焼用ノズルとして転用してもよい。
【００２６】
本発明において燃焼させるべき副生溶媒は、化学工業の製造プロセスにおいて用いられ、分液、濃縮、蒸留などの手法によって回収された、可燃性の溶媒であればよい。特に、医薬品原体の製造で生じる可燃性の溶媒は、比較的不純物を含まず、しかも再利用ができないという問題を含んでいるので、本発明の有用性が特に顕著になる。
【００２７】
副生溶媒は、第１ノズルと第２ノズルとを並列配置するという構成の点からは、燃焼カロリーが６０００〜１００００ｋｃａｌ／ｋｇであるもの、特に７０００〜９０００ｋｃａｌ／ｋｇであるものが好ましい。
燃焼カロリーが前記範囲であれば、通常のボイラ等への適用の際にも、燃焼空気供給量が許容範囲内となる。即ち、燃焼カロリーが前記範囲でありさえすれば、副生溶媒の組成が大幅に変化してもよく、第１ノズル、第２ノズルの、それぞれの吐出量を後述の特定の比率として固定することができる。
【００２８】
上記の点から、本発明において燃焼の対象とすべき好ましい副生溶媒としては、トルエン、酢酸エチル、ヘプタン、ヘキサンなどが挙げられる。これらはいずれも主成分であって、使用済みであること等に起因する不純物が含まれていてもよいが、主成分の含有量は９０重量％以上であることが好ましい。
【００２９】
副生溶媒は、透明で結晶析出しておらず、クロル系溶媒、ベンゼン、硫黄分を含まないものが好ましい。
透明性については、ノズルの詰りやノズル周囲へのタレを抑制するという点から、ＡＰＨＡ５０以下が好ましい。
結晶析出したものは、ノズルの詰りが生じ易いという問題を有する。
クロル系溶媒（例えば、ＥＤＣ（二塩化エチレン）、ＤＣＭ（ジクロロメタン）、クロロホルムなど）や、ベンゼン、硫黄分を含むと、排ガス中にダイオキシンが含まれていたり、当該燃焼装置の鉄製部分が腐食するという問題を生じる。クロル系溶媒、ベンゼン、硫黄分などは、０．２重量％以下であることが好ましい。
【００３０】
本発明に用いられる重油は、燃料として利用可能なものであればよい。重油は、密度、流動点、引火点、総発熱量、硫黄分、残留炭素分などの点から、Ａ重油、Ｂ重油、Ｃ重油に分けることができるが、適度な流動性を有し、硫黄分が少なく、取り扱い易い点から、Ａ重油が特に好ましい。
【００３１】
重油としてＡ重油を用い、副生溶媒として燃焼カロリー６０００〜１００００ｋｃａｌ／ｋｇのものを用いる場合、第１ノズルから噴射される重油の流量を、６０リットル／ｈ〜７０リットル／ｈとし、第２ノズルから噴射される副生溶媒の流量を、５０リットル／ｈ〜７５リットル／ｈとすることによって、副生溶媒を完全燃焼させることができ、重油の燃料費を削減し、安全に完全燃焼させることができる。単位〔／ｈ〕は、〔毎時〕を意味する。
【００３２】
第１ノズル、第２ノズルの吐出量の互いの比が、第１ノズルの吐出量を１として、（第１ノズル：第２ノズル）＝〔１：（０．８〜１．１）〕程度となるように、各ノズルの調整、供給源の圧力調整などを行なえばよい。。
燃焼用ノズルの口径は、吐出量に応じて決定される。例えば、第１ノズルを１４ＵＳガロン、第２ノズルを１５ＵＳガロンとする調整が挙げられる。
【００３３】
第１ノズルと第２ノズルは、両ノズルからそれぞれ同時に噴射される重油と副生溶媒とが１つの炎となって燃焼し得るように、互いに接近させるかあるいは噴射の向きを調整して配置すべきである。
ここでいう「１つの炎となって燃焼」とは、両ノズルからそれぞれ同時に噴射される重油と副生溶媒とが、噴射先の空間で混じり合って燃焼することを意味するが、必ずしも両者が完全に混じり合う必要はなく、噴射された重油と副生溶媒の一部がオーバラップするような噴射であれば、１つの炎となっての燃焼が可能となる。
【００３４】
第１ノズルと第２ノズルの噴射の中心方向を互いに平行として両者を並列配置する場合、両ノズル口の中心間距離は、１８ｍｍ〜２４ｍｍ、特に２０ｍｍ〜２２ｍｍとするのが好ましい。これによって、両ノズルからそれぞれ同時に噴射される重油と副生溶媒とが１つの炎となって燃焼し、副生溶媒が完全燃焼する。
【００３５】
第１ノズルから重油を噴射しかつ第２ノズルから副生溶媒を噴射し、燃焼させるに際しては、先に、第１ノズルから重油を噴射し、重油だけが単独に燃焼する状態（低燃焼状態）としておき、その低燃焼状態が十分に安定した状態となってから、第２ノズルから副生溶媒を噴射し、重油と共に１つの炎として燃焼する状態（高燃焼状態）とする手順が好ましい。この手順によって、副生溶媒の着火時に、着火操作や着火確認などの煩雑な作業が不要になり、副生溶媒の供給バルブを単純に開いて供給するだけの操作で定常燃焼が可能になる。
第１ノズルだけの燃焼と第２ノズルだけの燃焼の発熱量を、それぞれ５０００００ｋｃａｌ／ｈ〜６０００００ｋｃａｌ／ｈとするのが標準的な２Ｔ／Ｈのボイラの運転には好ましい設定である。
【００３６】
本発明の燃焼装置の用途に限定はないが、重油を燃料として消費するボイラのバーナ部分として適用するのが最も好ましい態様である。特に、医薬品原体の製造工場においては、上記したようにトルエンのような可燃性の副生溶媒が大量に生じ、比較的純度が高いにもかかわらず再利用ができない。しかも、このような医薬品原体の製造工場では、常時、ボイラが必要であって、前記副生溶媒を燃焼させるシステムも確立されていない。したがって、当該燃焼装置は、医薬品原体の製造工場のボイラのバーナ部分として用い、医薬品原体の製造において生じる可燃性の副生溶媒を重油と共に燃焼させてボイラを稼動させる態様とすることによって、最も有用性を発揮する。
【００３７】
重油と副生溶媒とを同時に燃焼させる高燃焼状態での熱量が１１３４０００ｋｃａｌ／ｈ程度の燃焼装置を備えたボイラを構成する場合、重油を第１ノズルから噴射させるためのフィードポンプの圧力は約１．３〜１．５ＭＰａ程度が好ましい。また、副生溶媒を第２ノズルから噴射させるためのフィードポンプの圧力は約０．７〜１．３ＭＰａ程度が好ましい。
【００３８】
その他の付帯的な設計数値例を挙げる。
蒸気圧力は、約０．７ＭＰａでインターロックが掛かり、副生溶媒の供給が停止し低燃焼状態となるよう、供給用バルブが遮断するかフィードポンプが停止する態様が好ましい。
燃焼室内への送風量は燃焼カロリーにあわせてダンパ調整すればよい。
重油、副生溶媒の逆流防止のために、逆止弁の配置や、フィードポンプ内への圧力スイッチの配置を行なうことが好ましい。
また、ポンプ側配管にリリーフ弁を取り付け、１．３ＭＰａで該リリーフ弁が開き、副生溶媒を供給タンクに戻すシステムとしてもよい。
【００３９】
【実施例】
本実施例では、副生溶媒としてトルエンを選択し、重油としてＡ重油を選択し、両者を同時に燃焼させることが可能な図１の燃焼装置を実際に製作し、これをボイラのバーナとして用いた。
第１ノズル、第２ノズルの各仕様は次の通りである。
第１ノズル：ノズル口径約０．５ｍｍ、フィードポンプ圧力１．３ＭＰａ、Ａ重油の流量約６５．４リットル／ｈ、熱量（低位発熱量）８６７０ｋｃａｌ／ｋｇ。
第２ノズル：ノズル口径約０．７ｍｍ、フィードポンプ圧力１ＭＰａ、副生溶媒の流量約７０リットル／ｈ、熱量８０００ｋｃａｌ／ｋｇ。
第１、第２ノズルの中心間ピッチ２１ｍｍ
【００４０】
第１ノズルからＡ重油を噴射させて燃焼させ、約２分間経過した後、第２ノズルからトルエンを噴射したところ、Ａ重油の燃焼によって着火し、１つの炎となって完全燃焼した。これによって、副生溶媒を完全に焼却しながら工場用ボイラとしても十分に機能させ得ることがわかった。また、副生溶媒を燃料として利用したことによって、第１、第２ノズルの両方共からＡ重油を噴射する態様に比べて、Ａ重油を１時間当たり、６５．４リットル削減できるようになった。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明による燃焼方法およびそのための燃焼装置は、重油と副生溶媒とをそれぞれ燃焼用ノズルから単独に噴射させ１つの炎として燃焼させるという、従来には無い簡単なものであり、ボイラのバーナとして最適である。本発明によって、副生溶媒の焼却が容易になっただけでなく、ボイラの主燃料として用いていた重油を節約できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃焼方法、燃焼装置を示す模式図である。重油、副生溶媒を供給するための供給源タンク、供給用ポンプ、バルブなどは図示していない。
【符号の説明】
１    第１の燃焼用ノズル
２    第２の燃焼用ノズル
３    ブロック
１１  重油の供給管路
１２  副生溶媒の供給管路
Ｆ    炎
【図１】
2004245468.tif 000003