JP2012130862A

JP2012130862A - 水分含有油の脱水処理装置及び方法

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Publication number: JP2012130862A
Application number: JP2010285191A
Authority: JP
Inventors: Ayako Ureshino; 絢子嬉野; Chisato Tsukahara; 千幸人塚原; Atsushi Ikuta; 篤史生田; Fumito Kuzushima; 文人葛島; Tadatsugu Fukuzumi; 忠継福住
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; MHI Oceanincs Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; MHI Oceanincs Co Ltd
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-07-12
Anticipated expiration: 2030-12-21
Also published as: JP5409593B2

Abstract

【課題】大量の水分を含む油から効率よく水分を処理できる水分含有油の脱水処理装置及び方法を提供する。
【解決手段】水分含有油の脱水処理装置１０Ａは、水分含有油１１を導入した後静置し、油１１Ａと水１１Ｂとに分離する油水分離装置１２と、該油水分離装置１２で分離した油１１Ａ部分を別途投入して脱水処理する脱水装置１３と、該脱水装置１３に投入された油１１Ａ内に気泡１４を発生する気泡発生手段１５とを具備し、前記油水分離装置１２の静置処理により油と水とを分離することができ、その後、油中にのみ溶解する水（溶解水分）を脱水装置で除去することで、大量に水分を含む油から水分を除去する脱水時間の短縮を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水分含有油の脱水処理装置及び方法に関する。

水分を含む燃料油、潤滑油から水分を除去する脱水方法として、例えば沈殿分離方法、加熱処理方法、フィルタ濾過（吸着）方法、遠心分離方法等が存在する。

沈殿分離方法、遠心分離方法等は、分離水の除去は可能であるが、油中に溶解する溶解水の除去ができないという、問題がある。
また、過熱処理方法は、油の劣化を加速するので、好ましくないという問題がある。

溶解水を除去することができるフィルタ濾過法として、原油中に含まれる水分を除去する中空糸膜ユニットを用いた方法が提案されている（特許文献１）。

特開平１１−２４４６６８号公報

しかしながら、フィルタ濾過方法は、水分を多量に含むような油を処理する場合には、ランニングコストが多大となる、という問題がある。

そこで、水分を多量に含む油から溶解水を効率よく処理することができる、水分含有油の脱水処理装置及び方法の出現が切望されている。

本発明は、前記問題に鑑み、大量の水分を含む油から効率よく水分を処理できる水分含有油の脱水処理装置及び方法を提供することを課題とする。

上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、水分含有油を導入した後静置し、油と水とに分離する油水分離装置と、該油水分離装置で分離した油部分を投入する脱水装置と、該脱水装置に投入された油内に気泡を発生する気泡発生手段とを具備することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置にある。

第２の発明は、第１の発明において、前記脱水装置本体を加温する加温手段を有することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置にある。

第３の発明は、第１又は２の発明において、前記油水分離装置を冷却する冷却手段を有することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置にある。

第４の発明は、第３の発明において、前記冷却手段の排熱を加温手段に供給することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置にある。

第５の発明は、第１の発明において、前記気泡発生手段に供給する気体が空気の場合、空気を除湿する除湿手段を有することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置にある。

第６の発明は、第１の発明において、前記気泡発生手段に供給する気体を循環させる気体循環手段を有することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置にある。

第７の発明は、第６の発明において、前記気体循環手段に気体中に含まれる水分及び油分を除去する水・油除去手段を有することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置にある。

第８の発明は、第１乃至７のいずれか一つの発明において、前記脱水装置本体の油層から油の一部を外部に抜出し、抜出した油を脱水装置本体の油層の上方に供給し、気泡と対向接触させることを特徴とする水分含有油の脱水処理装置にある。

第９の発明は、油水分離装置に、水分含有油を導入した後静置し、油と水とに分離した後、該分離した油部分を脱水装置に投入し、投入された油内に気泡を導入して、油に溶解する溶解水分を除去し、脱水処理を行うことを特徴とする水分含有油の脱水処理方法にある。

第１０の発明は、第９の発明において、前記脱水に用いた気体を循環させることを特徴とする水分含有油の脱水処理方法にある。

第１１の発明は、第９又は１０の発明において、前記脱水装置本体の油層から油の一部を外部に抜出し、抜出した油を脱水装置本体の油層の上方に供給し、気泡と対向接触させつつ脱水することを特徴とする水分含有油の脱水処理方法にある。

本発明によれば、先ず、多量に水分が存在する場合の大部分の分離水をこの油水分離装置の静置処理により分離する。その後、油中にのみ溶解する水（溶解水分）を脱水装置で除去することで、大量に水分を含む油から水分を除去する脱水時間の短縮を図ることができる。

図１は、実施例１に係る水分含有油の脱水処理装置の概略図である。図２は、実施例２に係る水分含有油の脱水処理装置の概略図である。図３は、実施例２に係る気体処理装置の概略図である。図４は、脱水装置１３での脱水処理時間と油中の水分量との関係を示す図である。図５は、実施例３に係る水分含有油の脱水処理装置の概略図である。

以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本発明による実施例に係る脱水処理装置について、図面を参照して説明する。図１は、実施例１に係る脱水処理装置の概略図である。
図１に示すように、水分含有油の脱水処理装置（以下「脱水装置」という）１０Ａは、水分含有油１１を導入した後静置し、油１１Ａと水１１Ｂとに分離する油水分離装置１２と、該油水分離装置１２で分離した油１１Ａ部分を別途投入して脱水処理する脱水装置１３と、該脱水装置１３に投入された油１１Ａ内に気泡１４を発生する気泡発生手段１５とを具備するものである。

また、本実施例では、脱水装置１３の内部を加温する加温手段１６を設け、油１１Ａを加温するようにしている。
図１中、符号１３ａは蓋、１３ｂは本体、１８は乾燥気体、１９は脱水処理油、Ｌ₁は水含有油導入ライン、Ｌ₂は分離油供給ライン、Ｌ₃は乾燥気体供給ライン、Ｌ₄は排気ライン、Ｖ₁〜Ｖ₂は開閉バルブ、Ｐは乾燥気体供給ポンプを各々図示する。

そして、油水分離装置１２に水含有油１１を水含有油導入ラインＬ₁により導入し、所定時間静置させることで、油１１Ａと水１１Ｂとにその比重差により分離するようにしている。

所定時間静置後、分離した油１１Ａのみを、分離油供給ラインＬ₂を介して脱水装置１３に供給するようにしている。
静置する時間は、少なくとも５時間以上静置することが好ましい。これは、水分含有油１１が懸濁状態の場合、少なくとも５時間以上静置することで、分離水がわかれるからである。なお、静置時間は長いほど好ましい。

油１１Ａと水１１Ｂとの分離は、比重差により分離しており、バルブＶ₁、Ｖ₂のいずれかを操作して、下層部分から外部に抜き出している。

なお、油１１Ａと水１１Ｂとの分離のバルブの切替えには、配管の内部が確認できるような例えばカラーセンサ、紫外線センサ等を用いて、油１１Ａと水１１Ｂとを判別して、バルブＶ₁、Ｖ₂の切替え操作の自動化を図るようにしてもよい。

これにより、脱水装置１３には油１１Ａのみが分離油供給ラインＬ₂を介して供給されることとなり、脱水装置１３においては、分離水の除去が不要となる。
この結果、多量に水分が存在する場合の大部分の分離水をこの油水分離装置１２の静置処理により分離することができる。
すなわち、油水分離装置１２を設けない場合には、水分を含む油に単に気泡を長時間に亙って発生させ、水分を脱気するような場合では、長時間の時間を要する。
これに対し、本発明のように、油水分離装置１２を設け、分離水である水１１Ｂを予め除去し、油１１Ａ部分のみを分離し、油中にのみ溶解する水（溶解水分）を除去することで、脱水時間の短縮が可能となる。
本発明における水分の含有量は限定されるものではないが、数％から数１０％程度の水を含有する場合においても、本発明の脱水装置で迅速に処理することができる。

ここで、本実施例では、油水分離装置１２の周囲を冷却する冷却手段２１が設けられている。
これは、油の温度が低い場合には、油１１Ａ側への水分の溶解量が小さくなるからである。

図４は脱水装置１３での脱水処理時間と油中の水分量との関係を示す図である。
図４では、試験例として脱水装置を加温し、そこに窒素ガスを導入した。
比較例１は脱水装置を加温したのみである。比較例２は窒素ガスを導入したのみである。
図４に示すように、脱水装置を加温しつつ窒素ガスを導入して脱水処理することで、水分除去率が大幅に向上するのが確認された。

また、例えば、油と水とを５：１の割合（容量）で混合し、所定時間（１２時間）静置後、油を分離し、油中の水分をカールフィッシャー法測定器により計測した一例を、「表１」に示す。

下記「表１」に示すように、２８℃の場合では、溶解水分量が０．３６％であったものが、冷却手段で冷却して５℃の場合では、溶解水分量が０．２３％と、０．１３％も少ないことが判明した。

よって、水含有油１１を油水分離装置１２に投入後、冷却手段２１により冷却することで、溶解水分量を１／３程度減らすことが可能となる。

よって、静置する間に冷却手段２１で冷却することで、油中に溶解する水（溶解水分）を低減させることができ、脱水装置１３での溶解水分量を減らすようにしている。

本発明で処理する油の一例としては、燃料油、作動油、潤滑油等を挙げることができるが、水分が混入しやすい油であればいずれをも対象とすることができる。

また、脱水装置１３においては、加温手段１６で加温することが、脱水効率を向上するので好ましい。
なお、加温手段１６での好適な加温温度としては、例えば３０℃以上に加温すればよく、対象とする油の耐熱温度以下とすることが必要である。これは、水分を除去するための、油自体が劣化するのを防止するためである。

ここで、加温手段１６としては、本実施例のようにヒータを用いても良いが、冷却手段２１で用いる冷却装置から発生する廃熱を加温の熱源に用いるようにしてもよい。

また、気泡発生手段１５に供給する気体として、空気を用いる場合には、供給する空気に含まれる水分を除湿する除湿手段を有するようにしてもよい。

本発明による実施例に係る脱水処理装置について、図面を参照して説明する。図２は、実施例２に係る脱水処理装置の概略図である。なお、実施例１の脱水処理装置の構成部材と同一の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図２に示すように、実施例２に係る脱水処理装置１０Ｂは、実施例１に係る脱水処理装置１０Ａにおいて、さらに脱水装置１３の気泡発生手段１５で発生させた気体を再循環する気体循環手段を有している。

本実施例の気体循環手段は、蓋１３ａから発生した気泡１４を集めて循環させる気体循環ラインＬ₅と、循環気体１８ａに同伴される水分及び油を分離処理する気体処理装置３１と、気体処理装置３１の前後に設けられ、循環気体１８ａ中の水分及び油分を計測するガス測定手段３２Ａ、３２Ｂとを具備するものである。
図２中、Ｖ₁₁〜Ｖ₁₃は開閉バルブを図示する。

気体処理装置３１は、循環気体１８ａを冷却して、脱水処理で同伴される水分及び油分を回収するものである。
図３は、気体処理装置の一例を示す図である。
図３に示すように、循環気体１８ａを導入する気体処理装置本体３１ａと、導入された循環気体１８ａを冷却する冷却手段２１と、気体処理装置本体３１ａの下側に設けられ、ガスから分離された水分及び油分を静置分離する分離装置３３とを具備するものである。図３中、符号Ｖ₂₁〜Ｖ₂₂は開閉バルブを各々図示する。
分離装置３３で分離された油１１Ａは、分離油供給ラインＬ₂に供給して脱水装置１３に戻し、再度脱水処理を行い、乾燥気体１８ｂとするようにしている。

本実施例によれば、実施例１のように、脱水装置１３内に導入する乾燥気体１８を外部から連続して供給する必要がなくなる。

また、気体処理装置３１で冷却の際に発生する排熱は、実施例１と同様に脱水装置１３の加温手段１６に利用することができる。

ガス測定手段３２Ａ、３２Ｂは、循環気体１８ａの性状を監視するものであり、気体処理装置３１での冷却能力の調整を行うようにしている。
すなわち、ガス測定手段３２Ａにおいて測定した結果、脱水装置１３から抜出した循環気体１８ａ中の水分含有量が高い場合には、気体処理装置３１での冷却手段２１の冷却効率を向上させて、より低温での水分分離を行うようにしている。

また、ガス測定手段３２Ｂにおいて、処理後の乾燥気体１８ｂのガス性状を計測した結果、水分が規定値よりも高い場合には、バルブＶ₁₁を閉じると共に、バルブＶ₁₂を開けて、再度気体処理装置３１で処理を行うようにして、所定値以下の水分量の乾燥気体１８ｂとなるように再度脱水処理するようにしている。
なお、この再度脱水処理する場合においては、乾燥気体１８を乾燥気体供給ラインＬ₃から脱水処置１３に導入して、脱水処理を継続するようにしている。

本発明による実施例に係る脱水処理装置について、図面を参照して説明する。図５は、実施例３に係る脱水処理装置の概略図である。なお、実施例１の脱水処理装置の構成部材と同一の部材については、同一符号を付してその説明は省略する。
図５に示すように、実施例３に係る脱水処理装置１０Ｃは、実施例１に係る脱水処理装置１０Ａにおいて、さらに脱水装置１３の下端側から油１１Ａを抜出し、脱水装置１３の上方から再循環する油循環ラインＬ₆を有している。
また、油循環ラインＬ₆の導入側には、油をシャワー状に流すノズル４１が装着されている。

このノズル４１を利用して脱水装置１３の上部から油１１Ａを導入することで、気泡発生手段１５から発生した気泡１４と対向接触するようにしている。この結果、気泡１４は、上方から導入される油１１Ａに押されながら上昇することとなるので、脱水装置１３内部での滞留時間が増加し、さらに脱水処理能力の向上を図ることができる。

以上のように、本発明に係る水分含有油の脱水処理装置及び方法によれば、水分を多量に含む油から溶解水を効率よく処理することができ、例えば燃料油、潤滑油の処理が簡易になる。

１０Ａ〜１０Ｃ水分含有油の脱水処理装置
１１水分含有油
１１Ａ油
１１Ｂ水
１２油水分離装置
１３脱水装置
１４気泡
１５気泡発生手段

Claims

水分含有油を導入した後静置し、油と水とに分離する油水分離装置と、
該油水分離装置で分離した油部分を投入する脱水装置と、
該脱水装置に投入された油内に気泡を発生する気泡発生手段とを具備することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
請求項１において、
前記脱水装置本体を加温する加温手段を有することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
請求項１又は２において、
前記油水分離装置を冷却する冷却手段を有することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
請求項３において、
前記冷却手段の排熱を加温手段に供給することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
請求項１において、
前記気泡発生手段に供給する気体が空気の場合、空気を除湿する除湿手段を有することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
請求項１において、
前記気泡発生手段に供給する気体を循環させる気体循環手段を有することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
請求項６において、
前記気体循環手段に気体中に含まれる水分及び油分を除去する水・油除去手段を有することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
請求項１乃至７のいずれか一つにおいて、
前記脱水装置本体の油層から油の一部を外部に抜出し、抜出した油を脱水装置本体の油層の上方に供給し、気泡と対向接触させることを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
水分含有油を導入した後静置し、油と水とに分離した後、該分離した油部分を脱水装置に投入し、投入された油内に気泡を導入して、油に溶解する溶解水分を除去し、脱水処理を行うことを特徴とする水分含有油の脱水処理方法。
請求項９において、
前記脱水に用いた気体を循環させることを特徴とする水分含有油の脱水処理方法。
請求項９又は１０において、
前記脱水装置本体の油層から油の一部を外部に抜出し、抜出した油を脱水装置本体の油層の上方に供給し、気泡と対向接触させつつ脱水することを特徴とする水分含有油の脱水処理方法。