JP2006035148A - 油分分離構造及びそれを用いた油分分離システム - Google Patents

Abstract

【課題】 熱効率の向上を図り、かつウォーターハンマー現象の発生をなくすことが可能な油分分離システムを提供する。
【解決手段】 サイクロンから排出される水蒸気と油分とを含む気化物質を、水のシャワーが供給されている導管８２へ導入して、冷却されている水槽１０内へ散気管８３を介して放出するように構成する。気化物質は、導管８２内のシャワーと水槽１０内の冷却されている水とにより、一気に冷却されて水と油とにそれぞれ液化する。分離槽１０内では、水と油の比重の相違により、両者の分離が可能となる。
【選択図】 図１

Description

本発明は油分分離構造及びそれを用いた油分分離システムに関し、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システム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システムの例が、特許文献１に開示されている。図２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３は図２に示したシステム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に開示の油分分離システムにおけるコンデンサー８と分離槽１０との構成は図４に示す如くなっている。図４を参照すると、サイクロン７からの気化物質（水蒸気と油分）は、コンデンサー８内へ導入される。コンデンサー８内には、冷却水が供給されている冷却管８１が配設されており、この冷却管によって気化物質は冷却されて液体となり、コンデンサー８の下部より排出され、分離槽１０へと出力される。

分離槽１０においては、水と油の比重の違いを利用して分離が行われるようになっている。すなわち、比重がより大きい水に対して、油は上面に浮くことになるので、上面の油を水に対して分離できるのである。

この様な従来の油分分離システムにおけるコンデンサー８及び分離槽１０とによる分離方式では、コンデンサー８内の冷却管８１の外周面にワックスが付着して、熱効率が著しく悪化するという問題がある。また、このために、長時間使用すると、気化物質は全量が液化せず、コンデンサー下部出口よりガスが吹き出すという欠点もある。

本発明の目的は、熱効率の向上を図りかつウォーターハンマー現象の発生をもなくすことが可能な油分分離構造及びそれを用いた油分分離システムを提供することである。

本発明による油分分離構造は、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システムにおける油分分離構造であって、前記気化物質を導入すると共にシャワー状の水が供給された導管と、前記導管の出力部に設けられた散気管と、前記散気管からの排出物を収容する槽とを含むことを特徴とする。そして、前記槽は冷却機構を有することを特徴とする。

本発明による油分分離システムは、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、この処理槽から排出される気化物質と固形物質とを分離する分離手段とを含む油分分離システムであって、前記分離手段は、請求項１または２記載の油分分離構造であることを特徴とする。

本発明によれば、サイクロンにおいて固形物質と分離された気化物質を、水のシャワーが供給されている導管へ導いて、冷却されている水槽内へ散気する構成とすることにより、ワックスの付着の問題やウォーターハンマー現象が発生する問題を全て解消可能となるという効果がある。

以下に本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の実施の形態を示す模式図であり、図４と同等部分は同一符号により示している。図１において、サイクロン７よりの気化物質（水蒸気＋油分）は導管８２の入口へ供給される。この導管８２には、水がシャワー状に供給されているものとする。そして、この導管８２の出口部分には、散気管８３が設けられており、この散気管８３は分離槽（水槽）１０内に配置されている。

この分離槽１０は２重構造となっており、内側の槽、すなわち内槽２０と、外側の槽、すなわち外槽３０とからなる。内槽２０はクーリングタワー９からの冷却水により冷却されており、そのための冷却管１１が配設されている。この内槽２０に、導管８２からのシャワーと共に供給される気化物質が散気管８３から放出されるようになっている。なお、冷却管１２は内槽２０内の水を５０℃以上にコントロールした場合、内槽より再気化した軽質油分を再液化回収するためのものである。

かかる構成において、サイクロン７よりの気化物質は、導管８２へ導入され、水のシャワーにより冷却が行われつつ散気管８３を介して分離槽１０の内槽２０へ放出される。この内槽２０には、水が溜り、この水は冷却管１１により冷却されているので、散気管８３からシャワーと共に放出された油分を含む気化物質は瞬時に冷却されて液化し、内槽２０の上面に浮くことになる。こうして得られた油分は外槽３０内へと溢れて水と油分との分離が可能となるのである。

導管８２におけるシャワーによって、気化物質は冷却されることになり、よって体積が減少して結果的に圧力が減少するので、ウォーターハンマー現象も発生せず、また図４の従来例における冷却管８１に付着するスラッジによる熱効率の低下もない。

本発明の実施の形態を示す概略模式図である。 従来の油分分離システムの全体模式図である。 図２の油分分離システムの処理動作を示すフローチャートである。 図２のコンデンサー８と分離槽１０との詳細を示す模式図である。

符号の説明

９ クーリングタワー
１０ 分離槽（水槽）
１１，１２ 冷却管
２０ 内槽
３０ 外槽
８２ 導管
８３ 散気管

Claims (3)

1. 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システムにおける油分分離構造であって、前記気化物質を導入すると共にシャワー状の水が供給された導管と、前記導管の出力部に設けられた散気管と、前記散気管からの排出物を収容する槽とを含むことを特徴とする油分分離構造。
2. 前記槽は冷却機構を有することを特徴とする請求項１記載の油分分離構造。
3. 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、この処理槽から排出される気化物質と固形物質とを分離する分離手段とを含む油分分離システムであって、前記分離手段は、請求項１または２記載の油分分離構造であることを特徴とする油分分離システム。

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