JP2005523802A - 液分を含有する固体材料から液分を分離する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
【解決手段】 液分を多量に含んだ固体材料から液分を分離するための振動装置は、第一端部と第一端部より上方にある第二端部とを備えたベースを有する傾斜したトラフを含んでいる。デッキがこのトラフベースに取り付けられており、このデッキが上記ベースの上方に位置する支持点と流路とを形成しており、この支持点がデッキ上の個体材料を支持するに十分な距離だけ互いに離間しており、上記流路が支持点同士の間に配置されて液体がデッキへ流れるようにされている。振動駆動機が上記トラフに取り付けられてトラフの第二端部に向かう搬送力成分を発生している。デッキ上に載置された固体材料は搬送動作によって第二端部に向けて前進させられ、液体は重力の作用によりトラフに沿って第一端部に向けて流れる。液分を含有する固体材料から液分を分離する方法は、支持面とこの支持面を通って延びる流路とが形成されたデッキを有するトラフを用意することを含んでいる。液分含有個体材料が上記支持面に支持されるようにこの支持面の上に液分含有個体材料が載置される。この液分含有個体材料からかなりの量の液分を分離するためにデッキに振動力が加えられる。液分含有個体材料から分離された液体が重力の作用によって、支持面を通って延びる上記流路を通って送られる。個体材料は振動力により支持面を通って個体排出点に搬送される。

Description

本発明は、概して固体を脱水する方法および装置に関し、さらに詳しくは、液分を多く含有する固体材料から液分を分離するために振動力を使用することに関する。

液分を多く含有する固体材料から液分を分離する必要性は様々な分野で生じる。たとえば、原油を精製すると石油コークスのような残留物が生じる。石油コークスは粒状で且つ可燃性を有している。これは典型的には端部キャップを有したコークス化ドラムの中に生じ、そこでは石油コークスの一個の固まりがこのドラムの中に留まっている。ドラムからこの石油コークスを取り除くには、まず上記端部キャップを取り外し、石油コークスの固まりの中心に水圧ドリルを挿入する。この水圧ドリルは最初にドラムの軸方向に通過して石油コークスの中心を通る２／３フィートの孔を形成する。ついで、このドリルはドラムの軸に対して放射方向（半径方向）にドリルヘッドが向くように揺動する。そして、ドリルは回転して切り通し、ドラム近傍に位置する石油コークス材料を取り除く。孔開けおよび切削の工程の間、典型的にはドラムからのコークスの除去を補助するために水が用いられる。結局のところ、全ての石油コークスと水とはドラムの底から落下する。

石油コークスおよび水のさらなる処理は、典型的にはこれら材料をスクリーン（篩）を通してピットに投入することを含む。その後、石油コークスおよび水はピットから取り出され、蒸発場へ排出される。一旦水分含有率が十分に減少させられると、石油コークスは軌道車両に搭載され、最終的にこの軌道車両がコークスをコンベヤに排出する。このように、石油コークスは、ピットから蒸発場へ、および、蒸発場からコンベヤへというように、分離受け渡し点においても取り扱い作業が必要となる。さらに、このような取扱い作業はしばしば、非常に高価で時間を消費する軌道車両を使用しなければならない。加えて、さらなる取扱い、搬送および／または使用のために十分なほど石油コークスの水分含有率を蒸発ピットによって低下させようとすれば、かなり長い時間を必要とする。

固体材料を留めておいて液分を通過させるためのスクリーン用いたいくらかの石油コークス脱水プロセスが知られている。このようなシステムは従来型のスクリーン、または、振動式のスクリーンを採用している。このようなスクリーンの一般的は問題点は、従来式であろうと振動式であろうと、液中に漂う固体がスクリーンの目を詰まらせてしまうことであり、それによって脱水プロセスが中断させられる。

図１に示すように、液分を含む個体材料から液分を分離するための振動装置が参照符号１０を付記して示されている。この振動分離装置１０は、ここでは石油コークス脱水プロセスにおいて使用されるものとして述べられている。しかしながら、これは一つの適用例であり、振動分離装置１０は液分を含む個体材料からの効率的な液分分離によって益を得るプロセスであればいかなるものにも適用することができる。

図１に示すように、振動分離装置１０はフレーム１６によって支持されたトラフ１４を有する第一分離ユニット１２を含んでいる。トラフ１４には起振機１８が取り付けられており、この起振機１８は一般に公知な振動を生じさせるための不平衡回転駆動機２０を含んでいる。これに代えて、第一分離ユニット１２は図１１に示すような偏心回転駆動機２１を含んでいてもよい。

上記トラフ１４は、その第一端部２２が第二端部２４より下になるように傾斜して配置されている。以下に詳細に説明するように、典型的には個体材料は上記傾斜路を上昇しつつ前進するが、その必要がないときにはトラフは下方に傾斜するか水平となる。傾斜路を個体材料が上昇することにより、個体材料がこの装置１０内に滞留する時間（「滞留時間」として知られている）が増加する。起振機１８は、その駆動機２０が発生させた振動から、上方に位置する第二端部２４に向かう搬送力成分が生じるように構成されている。トラフ１４の中央部の上方にはホッパ２６が配置されており、そこから液分を含む個体材料がトラフに送られる。たとえば、その中に石油コークスが収容されたコークス化ドラムが上記ホッパ２６の上に配置され、それによりこのドラムから取り除かれた石油コークス片がトラフ１４の中央部に落下する。トラフ１４の第一端部２２にはさらに、排液貯槽２５に液を送るためのシュート２３が備えられている。

図示された実施形態では、振動分離装置１０が第一分離ユニット１２と実質的に同一の第二分離ユニット２８を含んでいる。したがって、この第二分離ユニット２８はフレーム３２によって支持されたトラフ３０を含んでいる。このトラフ３０には起振機３４が動作可能に連結されており、この起振機３４は振動を発生させる駆動機３６を含んでいる。このトラフ３０もまた、その第一端部３８が第二端部４０より下になるように傾斜して配置されている。起振機３４は、トラフ３０内の材料が第一端部３８から上にある第二端部４０へ向けて前進するような搬送力を与える。そのような振動搬送動作を発生する装置は一般的に公知であるから、ここでは詳細な説明はしない。このトラフ３０の第一端部３８にも液を排液貯槽４１に送るためのシュート３９が備えられている。

このトラフ３０の第一端部３８は前述のトラフ１４の第二端部２４より下方に位置しており、それにより、材料は上記トラフ１４の第二端部２４を越えて前進し、第二分離ユニット２８のトラフ３０に落下する。図示された実施形態では、一方のトラフ１４の第二端部２４は他方のトラフ３０の第一端部３８のわずかに上流に位置している。他方のトラフ３０の第二端部４０は、この個体材料をさらに処理するための容器やコンベヤ等の他の搬送装置よりも上に位置する。第二ユニット２８が液分含有個体材料からさらに液分を分離することは評価すべき点である。しかし、単一の分離ユニット１２によっても十分な分離が可能であるから、全ての適用においてこの第二分離ユニット２８を必要とするわけではない。

両起振機１８、３４はそのトラフ１４、３０の下に配置された状態で示されているが、起振機はトラフより上方に配置されてもよく、また、公知のいかなる配置であってもよいことは理解されるであろう。

図２はトラフ１４の端部を示している。このトラフ１４はベース４４によって連結された対向する側壁４２、４３を含んでいる。多数のＶ字状のアングル材４６が、トラフ１４の長手方向に沿って延びるようにベース４４に取り付けられている。各Ｖ字状アングル材４６は一つの頂部４８を持つことにより、一またはそれ以上の支持点５０を構成する。Ｖ字状アングル材４６がトラフ１４の長手方向に沿って連続して延設されたこの実施形態において、上記支持点５０は支持線の形態を構成する。支持点５０は、ベース４４の上方に位置し、ベース４４上の実質的に全ての個体材料と接してこれを支持するに十分な距離だけ離間している。隣接するＶ字状アングル材４６の端縁同士が通路４５を形成し、この通路が材料に含まれている液分をベース４４に至らしめる。したがって、Ｖ字状アングル材４６は個体材料をベース４４の上方に保留することにより、個体材料から液分が重力によって排出される。

図示された実施形態におけるトラフ１４は傾斜しているので、上記液分は第一端部２２に向かって流れ、シュート２３を通って排液貯槽２５に排出される。これに対して、Ｖ字状アングル材４６に支持された個体材料は、起振機１８によって発生された振動搬送動作の結果としてトラフ１４の第二端部２４に向けて搬送される。個体材料はついに、上記と同様のベース構造を有する第二分離ユニット２８のトラフ３０上に排出される。したがって、個体材料から余分の液分が除去され、これが上記第一端部３８に向かって流れ、シュート３９を通って排液貯槽４１に排出される。一方で個体材料はトラフ３０の第二端部４０に向けて搬送される。

図２には個体材料と液分とが互いに反対方向に流れる（すなわち、向流配置）装置が示されているが、分離ユニット１２、２８は他の流れパターンとなるように構成されてもよい。たとえば、個体材料が傾斜したトラフ上を下方へ搬送されることによって個体材料と液分とが同一方向流となり、液分の排出点が個体材料の排出点よりも上流側に位置するようにである。さらに、向流または同一方向流に拘わらずトラフは水平にしてもよい。さらに、個体材料の排出点をトラフの第一端部に形成する一方で、液分の排出点をベースに形成された出口としてもよい。

図３および図４に示されているトラフの他の実施形態では、支持点５０がトラフベース４４に対してさらに上方に位置している。この実施形態では、トラフベース４４の長手方向に沿ってスペーサ棒５２が介装されている。このスペーサ棒５２の頂部には横木５３が取り付けられており、この横木５３はトラフ１４を横切る方向に延びている。そして、Ｖ字状アングル材４６はこの横木５３に取り付けられる。液分は隣接するアングル材４６同士の間の通路４５と、スペーサ５２と横木５３との間のギャップとを流れることにより、個体材料から排出される。スペーサ５２と横木５３とがトラフベース４４に対する支持点５０の高さを高くし、これにより分離ユニットの液分分離能力を向上させている。これに代えて、トラフベース４４を除去し、個体材料から分離された液分をトラフ１４の下方に位置させた排液貯槽に集めるようにしてもよい。

上記実施形態ではＶ字状アングル材を使用しているが、ベース４４の上方に支持点が生じ、個体材料を支持するに十分な距離離間しておれば、いかなるデッキをも使用できることは理解できるであろう。したがって、デッキは、多数のグラウサー棒６３（図５）、円形断面棒５４（図６）、テーパ状棒５５（図７）、半円形断面棒５６（図８）、半楕円形断面棒５７（図９）、または支持点を形成しうる他のいかなる構造をも採用することができる。図５〜９の実施形態において示されたスペーサ５２および横木５３は、本発明の教示から離れない範囲で除去されてもよい。

図１０に示す他の実施形態においては、振動分離装置６０は自動車移送に適したものとして示されている。図１の実施形態と同様に、この振動分離装置６０は第一および第二の分離ユニット６２、６４を含んでいる。第一分離ユニット６２に対して第二分離ユニット６４が横方向に配置されている以外は、これらユニット６２、６４は前述した実施形態の第一および第二の分離ユニット１２、２８と実質的に同一に構成されている。さらに、第一および第二の分離ユニット６２、６４は、車輪７０を有するフレーム６６、６８に組み付けられている。図１０に示すように、この車輪７０は振動分離装置６０を他の位置へ移動させるためにレール７２上で使用するものである。この構成は、たとえば一つのサイトに複数のコークス化ドラムが配置されている場合に特にその利点が発揮される。結果として、多くのコークス化ドラムの石油コークスを脱水するために単一の振動分離装置６０が使用されうる。

運転に際しては、石油コークス化ドラムは振動分離装置１０のホッパ２６の上方に配置してもよい。ホッパ２６は、水分を含む石油コークスを第一分離ユニット１２のトラフ１４の中央部に向けるための補助となる。Ｖ字状アングル材４６はトラフ１４のベース４４の上方で石油コークスと接してこれを支持し、これにより水分がコークスから排出されて通路４５を通ってトラフベース４４に至る。傾斜したトラフ１４により、水は重力の作用下でトラフの端部２２に向かって流れ、シュート２３を通って排液貯槽２５内に排出される。一方、Ｖ字状アングル材４６によって支持された石油コークスは、起振機１８によって発生させられた振動の結果、トラフの第二端部２４に向かって前進する。石油コークスは、最終的にトラフ１４の第二端部２４から第二分離ユニット２８のトラフ３０の中に排出される。同様のプロセスが第二分離ユニット２８内でも継続し、そこではさらに液分がトラフの第一端部３８に向かって流れ、シュート３９を通って排液貯槽４１に排出される。起振機３４によって発生した振動は石油コークスをトラフの第二端部４０に向けて前進させる。石油コークスは、さらなる処理を施すためにトラフの第二端部４０から振動コンベア、容器、または他の搬送手段に排出される。

図１０には車輪７０を備えたフレーム６６、６８が示されているが、たとえば回転式または平行移動式のフレームなど、他の形式の移動式フレームを本発明の範囲から離れることなく適用することができる。

液分を含んだ個体材料から液分を分離する方法が提供される。液分を含んだ個体材料が支持面上に載置される。この支持面は、たとえば、そこを流路が延設された多数の支持点のようなものである。振動力は、液分を含む個体材料からかなり量の液分を分離するために支持面に作用させられる。ここでいうかなりの量とは、個体材料の液分含有率が少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７５〜８０％である。液分を含む個体材料から分離された液分は、重力の作用によって支持面を通って延びる流路を流れる。固体材料は支持面を伝わる振動力によって固体材料排出点へと運ばれる。

前述のプロセスと装置においては、支持面に振動力を加えることにより、液分を含む個体材料から液分を分離する重力を支援する力となっていることが判る。さらに、本発明の装置および方法において用いられる振動力は、液体に漂い且つその液体とともに排出される微粒子の量を減少させる。この振動力は液体に漂う微粒子を、液分を含む固体材料を通過して下流へと運ぶ。微粒子は下流に運ばれるので、それらは互いにくっつき合ってより大きな固体材料を形成し、この大きな固体材料は流路を流れずに他の固体材料とともに運ばれることになる。加えて、スクリーンの使用を避けることにより、このプロセスおよび装置は孔が詰まったりすることが無く、他の取扱い装置や処理装置と連続的にまたは一列に並べて使用することができ、この点でバッチ処理が求められる従来の装置や方法とは異なる。

以上、装置と方法とを説明したが、この発明がカバーする範囲はこれら装置および方法に限定されない。それどころか、この特許は添付のクレームと文言上同一および均等論の範囲に完全に含まれる発明の示唆による全ての実施形態をカバーする。

本発明の示唆による振動分離装置を示す側面図である。 図１の装置に用いられるトラフを示す概略端面図である。 上昇した支持ベッドを有する他のトラフを示す端面図である。 図３における４−４線断面を示す側面断面図である。 グラウサー棒からなるデッキを有するさらに他のトラフを示す端面図である。 円形断面棒から形成されたデッキを有するさらに他のトラフを示す端面図である。 テーパ状棒から形成されたデッキを有するさらに他のトラフを示す端面図である。 半円形断面棒から形成されたデッキを有するさらに他のトラフを示す端面図である。 半楕円形断面棒から形成されたデッキを有するさらに他のトラフを示す端面図である。 自動車移送に適した他の振動分離装置を示す側面図である。 他の駆動による振動分離装置を示す側面図である。

Claims (26)

1. 液分を含有する固体材料から液分を分離する振動装置であって、
   ベースを有し、固体排出点および液体排出点を形成したトラフと、
   上記トラフベースに取り付けられたデッキであって、このデッキが上記ベースの上方に位置する支持点と流路とを形成しており、この支持点がベース上の個体材料を支持するに十分な距離だけ互いに離間しており、上記流路が支持点同士の間に配置されてそこを液体が流れるように構成されたデッキと、
   上記トラフに取り付けられて、固体排出点に向かう搬送力成分を生じるように構成された振動駆動機とを備えており、
   デッキ上に載置された固体材料が搬送動作によって固体排出点に向けて前進させられ、液体は重力の作用によりトラフに沿って液体排出点に向けて流れるように構成されてなる振動装置。
2. 上記トラフの中央部に向けて液分含有固体材料を送るために、トラフの上に配置されたホッパをさらに備えてなる請求項１記載の装置。
3. 上記デッキが多数のＶ字状アングル材を備えており、各Ｖ字状アングル材が少なくとも一つの支持点を構成する頂部を有し、且つ、トラフベースの長手方向に沿って延設されてなる請求項１記載の装置。
4. 隣接するＶ字状アングル材の端縁同士が通路を形成してなる請求項３記載の装置。
5. 上記デッキとトラフベースとの間に配置されたスペーサをさらに備えてなる請求項１記載の装置。
6. 上記個体が石油コークスからなる請求項１記載の装置。
7. 上記トラフが移動式フレームに取り付けられてなる請求項１記載の装置。
8. 上記フレームが、軌道にそって移動するように構成された車輪を備えてなる請求項７記載の装置。
9. 上記振動駆動機が偏心回転駆動機を備えてなる請求項１記載の装置。
10. 上記振動駆動機が不平衡回転駆動機を備えてなる請求項１記載の装置。
11. 上記トラフが第一端部および第二端部を有しており、第二端部が第一端部より高い位置に上げられてなる請求項１記載の装置。
12. 上記第二端部が個体排出点を構成し、第一端部が液体排出点を構成してなる請求項１１記載の装置。
13. 液分を含有する固体材料から液分を分離する方法であって、
    支持面と該支持面を通って延びる流路とが形成されたデッキを有するトラフを用意し、
    液分含有個体材料が上記支持面に支持されるように、該支持面の上に液分含有個体材料を載置し、
    上記液分含有個体材料からかなりの量の液分を分離するためにデッキに振動力を加え、
    液分含有個体材料から分離された液体を、重力の作用により、支持面を通って延びる上記流路を通して送り、
    振動力により、支持面を通って個体材料を個体排出点に搬送する、分離方法。
14. 上記トラフが、支持面の下方に位置するとともに支持面を通って延びる上記流路と連通したベース表面をさらに有しており、
    この方法が、上記ベース表面を通って液体を液体排出点へ搬送するステップをさらに含んでいる請求項１３記載の方法。
15. 上記ベース表面に沿って液体が第一の方向に搬送され、上記支持面に沿って個体が第二の方向に搬送される請求項１４記載の方法。
16. 上記第一の方向が第二の方向と反対の方向である請求項１５記載の方法。
17. 個体材料が上記支持面に沿って鉛直上方に搬送されるように、上記デッキの支持面が傾斜させる請求項１３記載の方法。
18. 液体が上記ベース表面に沿って液体が鉛直下方に搬送されるように、ベース表面が下向きに傾斜される請求項１７記載の方法。
19. 上記支持面を、ベース表面に反転して接続された多数のＶ字状アングル材によって形成し、このＶ字状アングル材をベース表面に沿って長手方向に延設し、且つ、それらの間に流路を形成するように互いに離間させる請求項１４記載の方法。
20. 上記ベース表面とＶ字状アングル材との間にスペーサを配置する請求項１９記載の方法。
21. ベース表面に接続された多数のグラウサー棒から上記支持面を形成し、このグラウサー棒がベース表面に沿って長手方向に延び、グラウサー棒が、それらの間に流路を形成するために相互に離間している請求項１４記載の方法。
22. ベース表面に接続された多数の円形断面棒から上記支持面を形成し、この円形断面棒がベース表面に沿って長手方向に延び、円形断面棒が、それらの間に流路を形成するために相互に離間している請求項１４記載の方法。
23. ベース表面に接続された多数の半円形断面棒から上記支持面を形成し、この半円形断面棒がベース表面に沿って長手方向に延び、半円形断面棒が、それらの間に流路を形成するために相互に離間している請求項１４記載の方法。
24. ベース表面に接続された多数の半楕円形断面棒から上記支持面を形成し、この半楕円形断面棒がベース表面に沿って長手方向に延び、半楕円形断面棒が、それらの間に流路を形成するために相互に離間している請求項１４記載の方法。
25. 上記デッキに振動力を加えるために振動駆動機を上記トラフに連結する請求項１３記載の方法。
26. 上記液分含有固体材料が水分含有石油コークスからなる請求項１３記載の方法。
    

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