JP2006035146A

JP2006035146A - 噴射ノズル構造及びそれを用いた油分分離装置

Info

Publication number: JP2006035146A
Application number: JP2004221008A
Authority: JP
Inventors: Hajime Yamauchi; 肇山内
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-09
Also published as: CN1727076B; CN1727076A

Abstract

【課題】含油性物質の油分分離装置において、処理槽内で発生する陽圧をなくして、原料の逆流防止をなすこと。
【解決手段】高温高圧の超音速流蒸気を噴射する噴射ノズル６１の先端部分に、エジェクター６２を取付ける。このエジェクター６２の吸引口６３から含油性物質である原料を吸引させてエジェクター６２の排出口から処理槽６内へ導出する構造とする。これにより、超音速流の噴射蒸気によって、エジェクター６２の内部、すなわち原料噴射口の部分は、陽圧ではなく負圧になる。よって、原料の逆流はなくなり、原料供給の制御も正確に行える。
【選択図】図２

Description

本発明は噴射ノズル構造及びそれを用いた油分分離装置に関し、特に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するための油分分離装置における改良に関するものである。

含油性物質の代表例としてオイルサンドがあり、また、半導体製造技術分野において、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、更には自動車製造技術分野において生ずる含油研磨スラッジ等がある。前者の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、後者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り、産業界からも強い要望がある。しかしながら、現実には燃焼により油分を飛ばし、固形物を廃棄するという時代に逆行するものであり、特に燃塵ＮＯｘ，ＳＯｘ等社会問題にまでなっているのが現状である。

そこで、含油性物質から油分と固形物とを分離することが試みられているが、この場合、乾燥処理か分溜処理を行う手法が一般的である。

かかる含油性物質の乾燥や分溜のためには気化処理が行われるが、この気化処理においては引火性の問題がある。また、地球上には、原油埋蔵量とほぼ同じ量が存在すると推定されているオイルサンドから、原油分を分離するための設備や手法も、上記引火性の問題点の他に、採算ベースラインを下げたローコストでかつ高効率のものが要求される。

このような要求に適した油分分離装置の例が、特許文献１に開示されている。図３は本発明の概要構成を示す模式的ブロック図である。本図を参照すると、蒸気ボイラー１は水蒸気（圧力ガス体）を得るものである。バーナー２は蒸気ボイラー１から得られた水蒸気を加熱するためのものであって、その燃料は油、ガス、電気等が用いられる。熱交換機３はバーナー２の熱を水蒸気へ移すための装置である。

原料供給機４は含油性物質（原料）をスクリューフィーダーやポンプ（図示せず）を用いて次段の処理槽６内へ順次供給するものであり、モーター５はスクリューフィーダーやポンプを駆動するものである。なお、原料としての含油性物質としては、ガソリンと固形物（レジンや砂等）との混合物を仮定している。処理槽６は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ものであり、蒸気ボイラー１及び熱交換機３により高温高圧とされた蒸気を、スロート形状の噴射ノズル６１を介することにより超音速流として、処理槽内の噴射空間において、供給されている含油性物質に対して強制衝突させるものである。

サイクロン７は処理槽内で得られる気化物資と固形物資とを分離するためのものであり、遠心分離機、重力分離機、衝突物離機、バグフィルター等を用いることができる。コンデンサー８はサイクロン７により分離された気化物質、すなわち水蒸気と油蒸気分とを熱交換処理により冷却分溜をなすものである。クーリングタワー９はコンデンサー８から分離されて排水される温水を冷却して、冷却水として循環再利用することができる。

分離槽１０はコンデンサー８からの排水液を水と油とに分離して出力するものであり、分離槽１０から油が再生される。なお、レジンや砂などの粉状物はサイクロン７から排出されることになる。蒸気のコンデンサー８からの排出温水はコンデンサー８の冷却水のみならず、上記ボイラー１に供給してこれまた再利用することができる。

図４は図３に示した装置の動作を示す処理フローチャートである。蒸気ボイラー１により、例えば０．２７ＭＰａ以上の飽和蒸気が生成され（ステップＳ１）、熱交換機３において、バーナー２よりの熱によって更に加熱され（ステップＳ２）、７００℃以上の高温高圧の過熱蒸気となる（ステップＳ３）。なお、このとき、熱交換機３より、排ガスが出力される（ステップＳ４）。

この過熱蒸気は処理槽６へ導入されるが、このとき、先端部が細くなったスロート状の噴射ノズル６１を通すことにより、超音速流となってノズルから噴射空間へ噴射されることになる。この噴射空間において原料供給機４から供給される含油性物質にこの超音速流の過熱蒸気を強制的に衝突させることにより、瞬間的に解砕気化される（ステップＳ６）。

処理槽６の出力はサイクロン７へ供給され、遠心分離や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Ｓ７）。このとき、気体はサイクロンにおいて拡散され、コンデンサー８へ導出されるが、固形物であるレジンや砂などの粉状物はそのまま排出される（ステップＳ８）。コンデンサー８では、気体である気化した油や水が液体に戻される（ステップＳ９）。

このとき、クーリングタワー９により、コンデンサー８から分離排水された温水を冷却して、コンデンサー８の冷却水として用いれば、循環再利用が可能となる（ステップＳ１０〜Ｓ１２）。また、コンデンサー８からの温排水を、蒸気ボイラー１へ帰還してこれまた再利用することもできる。

最終的に、分離槽１０において、水と油とが分離され、油分の回収が可能となる（ステップＳ１３）。尚、コンデンサー８における熱交換処理による冷却分溜の温度によっては、コンデンサー８において、直接水と油とが分離可能となるので、この場合には、分離槽１０は不要である。
特開２００１−１４９７２２

上述した特許文献１に開示の油分分離装置においては、処理槽６において、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ものであり、そのために、蒸気ボイラー１及び熱交換機３によって高温高圧とされた蒸気を、図５に示す如く、ストロー形状の噴射ノズル６１を通すことにより、超音速流として、処理槽６内の噴射空間において、供給されている含油性物質（原料）に対して強制衝突させるようになっている。

この処理槽６の空間は、後段のサイクロン７などの負荷のために圧力損失が発生することから、陽圧（正の圧力）となる。従って、原料の量が少ないときに、原料供給用のフィーダー６５側へ、原料が吹き出すことがある。すなわち、原料の逆流が発生して、原料供給機４における原料供給の制御が困難になり、熱せられた原料や熱ガスが吹き出し危険であるという欠点がある。

本発明の目的は、原料フィーダー側への陽圧の発生をなくして、原料の逆流を防止可能とした噴射ノズル構造及びそれを用いた油分分離装置を提供することである。

本発明による噴射ノズル構造は、含油性物質に対して超音速の過熱蒸気を噴射することにより得られた気化物質と固形物質とを分離するようにした油分分離装置における噴射ノズル構造であって、前記過熱蒸気を噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルの先端に取付けられ前記噴射ノズルから噴射された蒸気により前記含油性物質を吸引する吸引口を有するエジェクターとを含むことを特徴とする。

そして、前記エジェクターは、前記噴射ノズルから噴射された蒸気を前記含油性物質に噴射した後に排出する排出口を有することを特徴とする。

本発明による油分分離装置は、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処理槽と、前記処理槽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コンデンサーとを含む油分分離装置であって、上記の噴射ノズル構造を有することを特徴とする。

本発明によれば、噴射ノズルの先端にエジェクターを取付け、ノズルからの超音速の蒸気により供給原料を吸引して、この吸引した原料に超音速の蒸気を吹き付け、処理槽内へ排出するようにしたので、原料供給口が常圧または負圧とすることができ、原料の逆流を防止することができ、よって原料供給の制御が正確に行え、また安全に運転ができるという効果がある。

以下に、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態を示す図であり、図３，５と同等部分は同一符号により示している。図１において、噴射ノズル６１の先端部分に、エジェクター６２を取付け、このエジェクター６２の吸引口６３から原料である含油性物質を供給して、エジェクター６２の排出口から処理槽６内へ排出するよう構成している。

図２は図１の一部拡大模式図であり、エジェクター６２には、噴射ノズル６１からの高温高圧の超音速噴射蒸気によって、原料供給機４から供給される原料を吸引する吸引口６３が設けられている。このエジェクター６２においては、噴射ノズル６１からの超音速蒸気の噴射によって原料である含油性物質が吸引される。このとき、この蒸気は高温高圧であるために、含油性物質は瞬時に解砕気化されることは、図３の従来例と同じである。

エジェクター６２内の噴射ノズル６１の噴射口の部分、すなわち原料の噴射口の部分は、負圧となるので、従来例において説明したように、原料の量が少ないときに生ずる原料のフィーダー側への逆流は防止できることになる。

本発明の実施の形態を示す概略図である。図１の一部拡大模式図である。従来の油分分離装置の全体構成を示す概略図である。図３の装置の処理の流れを示す概略フローチャートである。図３の噴射ノズルと処理槽との一部拡大模式図である。

符号の説明

４原料供給機
６処理槽
６１噴射ノズル
６２エジェクター
６３原料吸引口

Claims

含油性物質に対して超音速の過熱蒸気を噴射することにより得られた気化物質と固形物質とを分離するようにした油分分離装置における噴射ノズル構造であって、前記過熱蒸気を噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルの先端に取付けられ前記噴射ノズルから噴射された蒸気により前記含油性物質を吸引する吸引口を有するエジェクターとを含むことを特徴とする噴射ノズル構造。
前記エジェクターは、前記噴射ノズルから噴射された蒸気を前記含油性物質に噴射した後に排出する排出口を有することを特徴とする請求項１記載の噴射ノズル構造。
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処理槽と、前記処理槽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コンデンサーとを含む油分分離装置であって、前記処理槽は、請求項１または２記載の噴射ノズル構造を有することを特徴とする油分分離装置。