(57)【要約】【課題】安全に効率よく含油性物質から油分を回収することができ、生産性を向上することができる含油性物質の油分分離装置及びその方法を提供する。【解決手段】  材料送り装置９及び内筒１８ａと外筒１８ｂとの間隙を通過して供給口４２から重力方向下方に供給される含油性物質を過熱蒸気噴射口４１から超音速の過熱蒸気を噴射することによって吸引し、その含油性物質に対して超音速流の過熱蒸気を強制衝突させることによって処理槽１０に供給された含油性物質を解砕、撹拌しつつ油分を気化させる。その際、供給口４２からの含油性物質の供給方向は、過熱蒸気噴射口４１からの過熱蒸気噴射方向と同様に処理槽１０の上部から重力方向下方とされているので、含油性物質の自重による重力方向への移動に過熱蒸気を噴射することによって生じる吸引力が加わり、含油性物質の供給が円滑に進行する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部より供給される含油性物質に対して超音速の過熱蒸気を噴射する噴射空間を有する処理槽と、前記噴射空間での噴射により得られた気化物質と固形物質とを分離する分離手段と、前記気化物質を凝縮して油分を回収する凝縮手段とを含み、前記超音速の過熱蒸気の噴射口は、前記処理槽の上部から重力方向下方に向けて過熱蒸気を供給し、かつ前記含油性物質の供給口は前記処理槽の上部から重力方向下方に向けて含油性物質を供給することを特徴とする含油性物質の油分分離装置。
【請求項２】
前記含油性物質の供給口は、前記超音速の過熱蒸気の噴射口から噴射される蒸気により前記含油性物質を吸引して供給する請求項１記載の含油性物質の油分分離装置。
【請求項３】
前記処理槽は少なくとも底部内側面が曲面状にされ、上部に排出口を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の含油性物質の油分分離装置。
【請求項４】
前記処理槽が球状にされる請求項１〜請求項３いずれか一記載の含油性物質の油分分離装置。
【請求項５】
外部より供給される含油性物質に対して超音速の過熱蒸気を噴射空間に噴射する噴射ステップと、前記噴射空間での噴射により得られた気化物質と固形物質とを分離する分離ステップと、前記気化物質を凝縮して油分を回収する凝縮ステップとを含み、前記噴射ステップで前記過熱蒸気及び前記含油性物質を前記噴射空間に重力方向上方から下方に向けて噴射することを特徴とする含油性物質の油分分離方法。
【請求項６】
前記噴射ステップで前記超音速で噴射される過熱蒸気により前記含油性物質を吸引して供給する請求項５記載の含油性物質の油分分離装置。
【請求項７】
前記噴射空間の少なくとも底部内側面を曲面状に形成し、前記噴射ステップにおいて、前記噴射空間での噴射により得られた気化物質と固形物質とを前記噴射空間上部から排気する請求項５又は請求項６記載の含油性物質の油分分離方法。
【請求項８】
前記過熱蒸気と、前記含油性物質とを前記噴射空間に重力方向上方から下方に向けて噴射する位置を前記噴射空間の中央部近傍領域とする請求項５〜請求項７のいずれか一に記載の含油性物質の油分分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は含油性物質からそれに含まれる油分と固形物質とを分離捕集するための油分分離装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
含油性物質であるオイルサンドは膨大な埋蔵量が自然界に存在しており、このオイルサンドから石油精製を行って、石油を分離捕集する要求がある。また、その他に含油性物質としてはシリコンインゴットのスライス切断時に生ずるシリコンスラッジや、更には自動車製造工程において生ずる含油研磨スラッジ等がある。このシリコンスラッジや含油研磨スラッジ等から油分と固形物とを分離し、油分を再利用することは、環境保護の観点から極めて重要である。
かかる含油性物質の乾燥処理か分溜処理のためには気化処理が行われる。しかし、この気化処理においては引火性の問題があり、またオイルサンドから、原油分を分離するためには採算ベースラインを下げたローコストでかつ高効率の設備やプロセスが必要となる。
【０００３】
特許文献１には、引火性の問題を解消し、極めて簡単でかつローコストで油分と固形物とを分離することが可能な含油性物質の油分分離装置として外部より供給される含油性物質に対して超音速の過熱蒸気を噴射する噴射空間を有する処理槽と、前記噴射空間での噴射により得られた気化物質と固形物質とを分離する分離手段と、前記気化物質を凝縮して油分を回収する凝縮手段とを含むことを特徴とする含油性物質の油分分離装置及びその方法が開示された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１４９７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の含油性物質の油分分離装置及びその方法では、方形の処理槽の下部領域において外部より供給される含油性物質に超音速の過熱蒸気を噴射しても必ずしも効率的に固液分離が得られず、処理量に限界があり生産性の向上を図ることが困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑み、安全に効率よく含油性物質から油分を回収することができ、生産性を向上することができる含油性物質の油分分離装置及びその方法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】
【０００７】
本発明の含油性物質の油分分離装置は、外部より供給される含油性物質に対して超音速の過熱蒸気を噴射する噴射空間を有する処理槽と、前記噴射空間での噴射により得られた気化物質と固形物質とを分離する分離手段と、前記気化物質を凝縮して油分を回収する凝縮手段とを含み、前記超音速の過熱蒸気の噴射口は、前記処理槽の上部から重力方向下方に向けて過熱蒸気を供給し、かつ前記含油性物質の供給口は前記処理槽の上部から重力方向下方に向けて含油性物質を供給することを特徴とする。
【０００８】
本発明の含油性物質の油分分離方法は、外部より供給される含油性物質に対して超音速の過熱蒸気を噴射空間に噴射する噴射ステップと、前記噴射空間での噴射により得られた気化物質と固形物質とを分離する分離ステップと、前記気化物質を凝縮して油分を回収する凝縮ステップとを含み、前記噴射ステップで前記過熱蒸気及び前記含油性物質を前記噴射空間に重力方向上方から下方に向けて噴射することを特徴とする。
【０００９】
前記噴射ステップで前記含油性物質の供給口が、前記超音速の過熱蒸気の噴射口から噴射される蒸気により前記含油性物質を吸引して供給するようにすることができる。
【００１０】
前記処理槽は少なくとも底部内側面が曲面状にされ、上部に排出口を有するようにして、前記噴射ステップにおいて、前記噴射空間での噴射により得られた気化物質と固形物質とを前記噴射空間上部から排気することができる。また前記処理槽を球状にしてもよい。
【００１１】
前記過熱蒸気と、前記含油性物質とを前記噴射空間に重力方向上方から下方に向けて噴射する位置を前記噴射空間の中央部近傍領域とすることができる。
【００１２】
本発明によれば高温高圧の過熱蒸気をスロート形状のノズルを通して超音速流としてイチジク形状又は茄子形状又はフラスコ状等の球状噴射空間の重力方向上方から下方に向けて噴射すると共に、含油性物質を前記過熱蒸気と同様に球状噴射空間の重力方向上方から下方に向けて噴射する。従って、球状噴射空間の底部球状曲面方向に超高速流の過熱蒸気が噴射されて含油性物質に対する強制衝突が行われる。
それによって含油性物質が瞬間的に解砕されて生じた固形物及び気化した油分は球状噴射空間内側において球状曲面に倣う方向に底部から上方に吹き上げられ、重力によって落下して球状噴射空間内側に回動し、その過程で固形物は相互間の接触によって微細化されて、一定程度微細化された状態で、気化した油分と共に噴射空間上部から排出され遠心分離等により分離され、気化された油分は冷却液化される。
【００１３】
その様に球状噴射空間の底部球状曲面方向に超高速流の過熱蒸気が噴射されて含油性物質に対する強制衝突が行われるので、球状噴射空間を形成する処理槽底部内面の摩擦による損耗は防止され、処理量を格段に向上することができる。
【００１４】
含油性物質を前記過熱蒸気と同様に球状噴射空間の重力方向上方から下方に向けて噴射するので、含油性物質及び過熱蒸気の球状噴射空間における運動の障害となる内部夾雑物を少なくし、含油性物質及び過熱蒸気のの回転運動を円滑にし、処理効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高温高圧の過熱蒸気を超音速流で噴射することで含油性物質を吸引して瞬時に解砕気化するようにしているので、油分の引火による爆発等の問題がなく、また、小型軽量でかつ効率の良い油分の分離が可能となるという効果がある。
【００１６】
また、安全に効率よく含油性物質から油分を回収する処理量の向上が可能であり、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態の含油性物質の油分分離装置の全体構成を示す模式的ブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態の含油性物質の油分分離装置の要部拡大模式図である。
【図３】本発明の実施の形態の含油性物質の油分分離装置の他の要部拡大模式図である。
【図４】本発明の含油性物質の油分分離装置と比較するために示す比較例としての油分分離装置の要部拡大模式図である。
【図５】本発明の実施の形態の含油性物質の油分分離装置の動作を示す処理フローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳述する。
図１は本発明の含油性物質の油分分離装置１の全体構成を示す模式的ブロック図である。
図１に示すように油分分離装置１は蒸気ボイラ２及び電源装置３及び冷却水源４及び燃料５等の所要のエネルギー源を備える。また処理する材料（汚泥）を供給するホッパー６内側には処理する材料の送り込みを容易にするためのブリッジ・ブレーカー７が配置され、ブリッジ・ブレーカー７はブリッジ・ブレーカーモーター８によって駆動される。ホッパー６内側の材料は材料送り装置９によって処理槽１０に供給される。この材料送り装置９は材料送りモーター１１によって駆動される。
【００１９】
過熱炉１２へ蒸気を送給する蒸気ボイラ２からの蒸気圧力は圧力センサ１３によって検知される。その蒸気ボイラ２からの蒸気はモーターバルブ１４を介して過熱炉１２に送給される。過熱炉１２では蒸気ボイラ２から送給された蒸気を過熱蒸気に変換する。バーナー１５ａ、１５ｂは過熱炉の熱源であり、入力温度センサー１６は過熱炉１２で過熱された蒸気温度を検知する。
【００２０】
過熱炉１２はドレインバルブ１７を備え、このドレインバルブ１７を介して過熱炉１２からの排水を排出する。ジェットノズル（ラバルノズル）１８は過熱蒸気の噴射ノズルであり、ジェットノズル１８から処理槽１０内に過熱蒸気を噴射することによって処理材料の固液分離が行われる。ジェットノズル１８には消火用水バルブ１９が取り付けられ、この消火用水バルブ１９によって処理槽１０内の急激な温度上昇を防ぐことができるようにされている。
【００２１】
処理槽１０にはドレインバルブ（図示せず）が設けられており、このドレインバルブを介して処理槽１０内の排水を排出する。
処理槽１０の排出口２０はサイクロン２１と連結されており、サイクロン２１によって、処理槽１０から排出され気化された水分、油分及び粉状の固形成分の内、粉状の固形分を捕集する。
【００２２】
このサイクロン２１のガス排出口２１ａには出力温度センサー２２が設けられ、出力温度センサー２２によってガス排出口２１ａから排出される排出ガスの出口温度の検知が行われる。サイクロン２１のガス排出口２１ａからの排出ガスはバグフィルタ２３を通過してサイクロンで捕集しきれなかった超微粉を捕集し、ガス状の水分、油分を液化する水槽スクラバー２４に導かれる。スクラバー２４には液化促進装置２５及びウオーターハンマー防止用水バルブ２６が取り付けられている。またこのスクラバー２４に隣接して水位差によるオーバーフローを利用してスクラバー２４から油分を回収する油槽２７が配置される。
【００２３】
液化促進装置２５には運転停止時スクラバー水逆流防止バルブ２８が取り付けられ、この運転停止時スクラバー水逆流防止バルブ２８によって運転停止時の温度の急激な低下による油分分離装置１内圧力の低下によるスクラバー水の油分分離装置１への吸引を防止するための吸気を行う。さらにスクラバー２４にはスクラバー２４内側における水レベルのコントロールを行うための水位センサー２９、スクラバー２４内の水位の調整を行う水放流ポンプ３０、水位センサー２９からの信号で開閉してスクラバー水の排出を行うモーターバルブ３１、スクラバー２４に隣接して配置された油槽２７に回収した油レベルのコントロールを行うための油レベルセンサー３２、油レベルセンサーからの信号によってＯＮ／ＯＦＦし、油槽２７に回収した油の放出を行うオイル排出ポンプ３３が装備される。さらに処理後のスクラバー２４内側のスチーム及び蒸気化油は排気ダクト３４から排出される。
【００２４】
一方、サイクロン２１で分離された固形成分は残渣タンク３５に収納される。残渣タンク３５には固形成分の収納量を検知するパドル・センサー３６が設けられ、パドル・センサー３６で一定以上の固形成分の収納量を検知すると残渣送りモーター３７が駆動し、残渣送りモーター３７によって駆動される残渣フィーダー冷却装置３８によって固形成分の冷却が行われる。
【００２５】
油分分離装置１は各機器や各システム制御に対し電力を配布するコントロールボード３９を有し、コントロールボード３９によって上述の油分分離装置１各部の駆動状態の検知及び駆動制御が行われる。
【００２６】
図２及び図３は本発明の含油性物質の油分分離装置１の要部拡大模式図である。
図２に示すように処理槽１０はその本体がイチジク形状又は茄子形状又はフラスコ状等の球状にされてなり、その球状本体内側に噴射空間４０を有する。また球状本体はその一側部の上部にサイクロン２１に連通する排出口２０を有する。
【００２７】
処理槽１０は球状にされてなるので底部内側面１０ａ及び天地方向側部１０ｂ内側面が曲面状となる。この処理槽１０の噴射空間４０には、ジェットノズル１８から処理槽１０内に過熱蒸気を噴射する過熱蒸気噴射口４１が開口する。過熱蒸気噴射口４１の開口位置は処理槽１０内側すなわち球状本体噴射空間４０の中央部近傍領域とされる。過熱蒸気噴射口４１の開口方向すなわち過熱蒸気噴射方向は処理槽１０の上部から重力方向下方とされる。図２及び図３に示すように過熱蒸気噴射口４１を有するジェットノズル１８は過熱蒸気が流通する内筒１８ａとその内筒１８ａの外側を囲繞する外筒１８ｂとにより構成される。
【００２８】
さらにジェットノズル１８の内筒１８ａの外側を囲繞する外筒１８ｂには含油性物質を供給するスクリューフィーダーを用いた材料送り装置９が連通する。したがって球状本体噴射空間４０の中央部近傍領域にはジェットノズル１８の内筒１８ａの外側を囲繞する外筒１８ｂの開口部である含油性物質の供給口４２が配置される。したがって斯かる供給口４２からの含油性物質の供給方向は、噴射空間４０に向けての過熱蒸気噴射口４１からの過熱蒸気噴射方向と同様に処理槽１０の上部から重力方向下方とされる。
【００２９】
なお材料送り装置９はホッパー６から重力方向に一段上げて切り離し処理槽１０に材料を送り込む様に曲折させることによって、ペースト状化した原料の処理槽１０からホッパー６への逆流を防止する様にされている。
【００３０】
材料送り装置９及び内筒１８ａと外筒１８ｂとの間隙を通過して供給口４２から重力方向下方に供給される含油性物質を過熱蒸気噴射口４１から超音速の過熱蒸気を噴射することによって吸引し、その含油性物質に対して超音速流の過熱蒸気を強制衝突させることによって処理槽１０に供給された含油性物質を解砕、撹拌しつつ油分を気化させる。その際、供給口４２からの含油性物質の供給方向は、過熱蒸気噴射口４１からの過熱蒸気噴射方向と同様に処理槽１０の上部から重力方向下方とされているので、含油性物質の自重による重力方向への移動に過熱蒸気を噴射することによって生じる吸引力が加わり、含油性物質の供給が円滑に進行する。なおジェットノズル１８で発生しうる超音速流は１０〜１５ｃｍ位であり、その１０〜１５ｃｍ間に発生する衝撃波によって処理物の解砕が行われる。したがってジェットノズル１８の位置はほぼ中央とし、その高さは可動式にして、一番処理効率の良い位置（高さ）を決める様にするのが望ましい。
【００３１】
図４は本発明の含油性物質の油分分離装置１と比較するために示す比較例としての油分分離装置１００の要部拡大模式図である。
図４に示すように処理槽１０１はその本体が円筒状にされてなり、その円筒状本体内側に噴射空間１０２を有する。また円筒状本体はその一側部の円筒軸位置にサイクロン１０３に連通する排出口１０４を有する。この処理槽１０１は円筒軸方向が天地方向と直交するように配置されている。
【００３２】
また処理槽１０１の噴射空間１０２には、ジェットノズル１０５から処理槽１０１内に過熱蒸気を噴射する過熱蒸気噴射口１０６が開口する。過熱蒸気噴射口１０６の開口位置は円筒状本体の天地方向底部１０１ａとされる。また過熱蒸気噴射口１０６は過熱蒸気噴射方向が円筒状本体の円筒曲面１０７内側円周方向に倣う方向となるように配置される。
【００３３】
さらに処理槽１０１の天地方向側部１０１ｂには含油性物質を供給するスクリューフィーダーを用いた材料送り装置１０８の供給口１０９が設けられる。この供給口１０９を介して外部より供給される含油性物質に対して過熱蒸気噴射口１０６から超音速の過熱蒸気を噴射する。この様に過熱蒸気を超音速流として、供給されている含油性物質に対して強制衝突させることによって処理槽１０１に供給された含油性物質を解砕、撹拌しつつ油分を気化させる。
【００３４】
この比較例の油分分離装置１００では、円筒状噴射空間１０２の天地方向底部１０１ａにおいて含油性物質に過熱蒸気を噴射することによって、含油性物質が解砕されて生じた固形物及び気化した油分は円筒状噴射空間１０２内側において円筒曲面１０７によって形成される円周方向に倣う方向に上方に吹き上げられ、天地方向上部１０１ｃに至った後、重力によって落下する円運動を行いその過程で含油性物質が解砕されて生じた固形物は微細化される。
【００３５】
この比較例の油分分離装置１００で処理量を増やし生産性を向上しようとする場合、処理槽１０１の体積を大きくする必要があり、不可避的に円筒形の処理槽１０１の円筒曲面１０７を有する円筒の横断面の円の直径を大きくする必要が生じる。しかしその場合には、過熱蒸気噴射口１０６から噴射する過熱蒸気をを増やしても、含油性物質が解砕されて生じた固形物及び気化した油分が上方へ這い上がる十分な力を加えることはできず、円滑な攪拌を行うことはできない。したがって円筒形の処理槽１０１の円筒曲面１０７の円の直径には限界があり、生産性の向上にも限界がある。
【００３６】
これに対し本発明の含油性物質の油分分離装置１では図２に示すように処理槽１０は球状にされてなり、球状の処理槽１０上部からジェットノズル１８によって重力方向下方に過熱蒸気及び含油性物質を噴出すると、重力も加えられることによって処理槽１０内部は嵐の様な乱流が生じた状態になる。そのため、含油性物質を解砕して得られた気化された油分及び微細化され軽量乾燥化された固形分は円滑にサイクロン２１に連通する上部の排出口２０から排出される。しかも斯かる運動は蒸気量を増やすことによって阻害されることなくむしろ促進され、処理槽１０における処理量の増量を容易に行うことができる。
【００３７】
図５は本発明の実施の形態の動作を示す処理フローチャートである。
過熱蒸気を球状噴射空間４０に重力方向上方から球状噴射空間４０の曲面状底部内側面１０ａに向けて過熱蒸気噴射口４１から超音速流で噴射し（ステップＳ１）、材料送り装置９及び内筒１８ａと外筒１８ｂとの間隙を通過して供給口４２から重力方向下方に供給される含油性物質を過熱蒸気噴射口４１から超音速の過熱蒸気を噴射することによって球状噴射空間４０に吸引する（ステップＳ２）。
【００３８】
供給口４２から供給される含油性物質を過熱蒸気噴射口４１から超音速の過熱蒸気を噴射することによって球状噴射空間４０に吸引する過程で超音速流の過熱蒸気を含油性物質に強制的に衝突させることにより（ステップＳ３）、含油性物質は瞬間的に解砕され油分は気化される（ステップＳ４）。
【００３９】
含油性物質に過熱蒸気を噴射することによって、含油性物質が瞬間的に解砕されて生じた固形物及び気化した油分は球状噴射空間４０内側において曲面状底部内側面１０ａ及び球状噴射空間４０内側面に倣う方向に上方に吹き上げられ、天地方向上部１０ｃに至った後、重力によって落下する（ステップＳ５）。さらに重力によって落下した固形物及び気化した油分は熱蒸気噴射口４１から噴射空間４０へ噴射される超音速流の過熱蒸気の推力によって曲面状底部内側面１０ａ及び球状噴射空間４０内側面に倣う方向に再度上方に吹き上げられる（ステップＳ６）。
【００４０】
その結果、含油性物質が瞬間的に解砕されて生じた固形物及び気化した油分は曲面状底部内側面１０ａ及び球状噴射空間４０内側面に倣う方向に回動し、曲面状底部内側面１０ａと天地方向上部１０ｂとの間の移動を反復する（ステップＳ７）。その過程で含油性物質が瞬間的に解砕されて生じた固形物は相互間の接触及び球状噴射空間４０内側への接触によって微細化されて（ステップＳ８）、一定程度微細化された状態で、気化した油分と共に排出口２０からサイクロン２１に向けて排出される。
【００４１】
処理槽１０からは気化された油分と微粉末がサイクロン２１へ供給され、サイクロン２１において遠心分離、衝突分離等により気体と固体との分離が行われる（ステップＳ９）。分離された気体はサイクロン２１からバグフィルタ２３を介してスクラバー２４へ導出され、バグフィルタ２３においてサイクロンで捕集しきれなかった超微粉を捕集する（ステップＳ１０）。一方、固形物はサイクロン２１から残渣タンク３５へ排出される（ステップＳ１１）。スクラバー２４では、気化した油や水が液体に戻される（ステップＳ１２）。さらにスクラバー２４から分離排水された温水を浄化処理した後、排水する（ステップＳ１３〜Ｓ１５）。
また水と分離された油分の回収が行われる（ステップＳ１６）。
【符号の説明】
【００４２】
１０・・・処理槽、１０ａ・・・曲面状底部内側面、４０・・・球状噴射空間、４１・・・過熱蒸気噴射口、９・・・材料送り装置、２１・・・サイクロン、２４・・・スクラバー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012101200.tif 000005
【図４】
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【図５】
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