JP2012245459A - 水分含有油の脱水処理装置及び方法 - Google Patents

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部分を噴霧手段３１により霧化油１１Ｃとして投入すると共に、該霧化油１１Ｃと対向する乾燥ガス１４により接触させつつ、霧化油１１Ｃ中に溶解する溶解水分を脱水処理する脱水装置１３とを具備する。
【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、過熱処理方法、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おいては、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噴霧手段により霧化油として投入すると共に、該霧化油に対向させる乾燥ガスを接触させつつ脱水処理する脱水装置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、脱水処理油の水分含有量を計測し、所定水分以上の場合に、脱水処理油を、噴霧手段に供給する循環ライン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２の発明において、前記噴霧手段を２台設け、前記油水分離装置で分離した油を第１の噴霧手段により霧化油として投入すると共に、脱水装置の底部より脱水処理油の一部を抜出し、抜き出した脱水処理油を第１の噴霧手段の下方側に設けた第２の噴霧手段により霧化状態で噴霧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１乃至３のいずれか一つの発明において、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５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記脱水装置本体内に導入する乾燥ガスを旋回流と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乃至５のいずれか一つの発明において、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７の発明は、第１乃至６のいずれか一つにおいて、前記脱水装置を複数台設け、脱水処理油を順次脱水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、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霧化状態投入し、投入された霧化油に対向する乾燥ガスと接触させ、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。

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）を霧化油状態で噴霧し、乾燥ガスと接触させて、脱水除去することで、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３に係る水分含有油の脱水処理装置の概略図である。 図４は、実施例４に係る水分含有油の脱水処理装置の概略図である。 図５は、実施例５に係る水分含有油の脱水処理装置の概略図である。 図６は、実施例５に係る他の水分含有油の脱水処理装置の概略図である。 図７は、霧化油の粒径を変化させると共に、加温の有無を変化させた場合による、脱水処理時間と水分含有量との関係を示す図である。

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、この実施例により本発明が限定されるものではなく、また、実施例が複数ある場合には、各実施例を組み合わせて構成するものも含むものである。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水分含有油の脱水処理装置及び方法について、図面を参照して説明する。図１は、水分含有油の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「脱水処理装置」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部分を噴霧手段３１により霧化油１１Ｃとして投入すると共に、該霧化油１１Ｃに対向させる乾燥ガス１４を接触させつつ、霧化油１１Ｃ中に溶解する溶解水分を脱水処理する脱水装置１３とを具備するものである。

また、本実施例では、脱水装置１３は、油水分離装置１２で分離した油１１Ａを霧化油１１Ｃとして噴霧する噴霧手段３１と、霧化油１１Ｃと対向するように導入される乾燥ガス１４を供給するガスノズル３２とを具備しており、供給される乾燥ガス１４により霧化油１１Ｃ中の水分（溶解水分）を加熱除去するようにしている。

本実施例では、噴霧手段３１は脱水装置１３内部の上方側に設けられ、霧化油１１Ｃは上方から下方に向かって、降下している。これに対して乾燥ガス１４は脱水装置１３の底部側寄りに設けたガスノズル３２から上方に向かって噴出するようにしている。
この結果、脱水装置１３内においては、霧化油１１Ｃと乾燥ガス１４とが対向接触する際に、霧化油１１Ｃの油中に含まれる水分が脱水されることとなる。

ここで、脱水された脱水処理油１１Ｄは、脱水装置１３の底部の脱水処理油溜に一時的に貯留され、その後、脱水処理油槽３３にて貯留される。
なお、図１中、符号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及びＬ₅は脱水処理油排出ライン、Ｌ₆は脱水処理油１１Ｄの循環ライン、Ｌ₇及びＬ₈は排気ライン、Ｖ₁〜Ｖ₄は開閉バルブ、Ｐ₁〜Ｐ₃は供給ポンプを各々図示する。

また、本実施例では、脱水処理油槽３３に貯留された脱水処理油１１Ｄは、水分測定計４１によりその水分含有量が測定され、所定含有量以下であれば、そのままラインＬ₅を介して、例えば燃料油、潤滑油等として用いられる。

これに対し、水分測定計４１の測定の結果、所定含有量以上の水分が含まれており、脱水が不十分な状態である場合には、制御手段４２により供給ポンプＰ₂を駆動し、循環ラインＬ₆を介して、再度、噴霧手段３１に供給し、この噴霧手段３１から再度噴霧して、乾燥ガス１４で乾燥処理するようにしている。

ここで、本実施例では、脱水装置１３に投入する前処理として、先ず油水分離装置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）を噴霧手段３１で霧化油１１Ｃとし、対向する乾燥ガス１４により乾燥除去することで、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。

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又は水分が混入した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、噴霧手段３１により上方から供給される霧化油１１Ｃは上方から下方に向かって、降下し、これに対向するように乾燥ガス１４がガスノズル３２により上方に向かって供給しているので、霧化油１１Ｃと乾燥ガス１４とが効率的に接触し、油中の水分が脱水されることとなる。

なお、脱水装置１３で脱水に寄与した乾燥ガス１４の排気ガス１４Ａは、排気ラインＬ₇を介して排気処理手段３５に供給され、ここで浄化処理されて、浄化ガス１４Ｂとして、排気ラインＬ₈を介して外部に放出される。

また、乾燥気体１４は、田窒素ガス（Ｎ₂）、アルゴン（Ａｒ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）、乾燥空気等を用いるようにしている。なお、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。
また、脱水装置１３内に導入する以前に加温手段を設け、乾燥気体１４を加温した後に導入するようにしてもよい。

また、噴霧手段３１としては、油を霧状に噴霧するものであれば、いずれでもよく、スプレー形状に限定されるものではない。
また、噴霧手段３１に超音波振動手段を設け、噴霧する霧化油１１Ｃの微細化を促進させるようにしてもよい。

霧化油１１Ｃの油滴粒径は特に限定されるものではないが、１００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下とするのが良い。

以上、本実施例によれば、事前に油分離槽１２で水１１Ｂを除去し、分離された油１１Ａを脱水装置１３内において噴霧手段３１により霧化油１１Ｃとして噴霧し、これと対向するように乾燥ガス１４をガスノズル３２から噴出し、両者が対向接触混合する際、細かい油滴中に含有する水分が脱水されることとなる。

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の周囲を加熱するヒータ５２を有する保温ジャケットの加熱手段５１を有している。

この加熱手段５１により、脱水装置１３の内部を例えば５０℃程度まで加熱することで、乾燥気体１４を温めることとなり、油の粘性が下がり、脱水効率を増大させることができる。なお、加熱温度は脱水する対象の油の劣化が無い温度とするのが好ましい。

図７は、霧化油の油滴粒径を変化させると共に、加温の有無を変化させた場合による、脱水処理時間と水分含有量との関係を示す図である。
本試験例では、霧化油１１Ｃの油滴粒径を５０μｍと１００μｍのものを用いて、脱水装置１３を加熱手段５１で加熱した場合と、加熱しない場合とについて試験した。
なお、試験に用いた油は３５ｋｇとし、図１に示す構成の小型の脱水装置内に噴霧手段により霧化油として噴霧した。この際のガス流速は１０Ｌ／分とした。

図７に示すように、油滴粒径が５０μｍで、加熱手段が無いものの場合には、約３時間で水分含有量が０．１％以下となった。
また、油滴粒径が１００μｍで加熱手段を設けた用い場合には、約３時間で水分含有量が０．１％以下となった。
これに対し、油滴粒径が１００μｍで、加熱手段が無いものの場合では、水分含有量が０．１％以下となるには、約４時間脱水処理に時間を要した。

これにより、粒径が大きい場合には、脱水装置を加熱手段５１で加温しつつ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。

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３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３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の内部に投入する乾燥気体１４を導入する際、旋回流として導入するようにしている。

本実施例では、ガスノズル３２Ａ、３２Ｂを円筒状の脱水装置の側壁に対向するように設け、接線方向からに乾燥ガスを導入することで、装置本体内部において旋回流を発生させて、霧化油１１Ｃが乾燥気体の旋回流１４Ａにより攪拌混合を激しくすることで、接触効率を向上させるようにしている。
これにより、霧化油の脱水効率を増大させることができる。

また、実施例２のように、周囲を加熱手段５１により加熱することで、さらに脱水効率を向上させるようにしてもよい。

また、ガスノズルは乾燥装置の内部に斜め上方に向けて、２方向又は４方向から導入して旋回流を形成するとより好ましい。

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４は、実施例４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４に示すように、実施例４に係る脱水処理装置１０Ｄは、実施例１に係る脱水処理装置１０Ａにおいて、噴霧手段を２台３１−１、３１−２鉛直軸方向に設け、第１の噴霧手段３１Ａで噴霧して脱水処理し、この脱水処理された脱水処理油１１Ｄを循環ラインＬ₉により、第１の噴霧手段３１−１の下方側に設けた第２の噴霧手段３１−２に供給ポンプＰ₄を介して供給して再度循環噴霧して、脱水処理するようにしている。

この際の循環量としては、脱水処理油全体の１／３〜１／２とするのが好ましい。
なお、水分含有率を０．１％以下の中度脱水（例えば水分含有量０．０１％）とする場合には、２／３程度循環するようにするのが好ましい。さらに、第１及び第２の噴霧手段３１−１、３１−２で脱水処理して脱水処理油槽３３に貯留した脱水処理油１１Ｄを再度循環ラインＬ₆により、バッチ処理で脱水処理を行うようにすればより脱水効率が向上する。

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５に係る脱水処理装置の概略図である。図６は、実施例５に係る他の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５に係る脱水処理装置１０Ｅは、実施例１に係る脱水処理装置１０Ａで用いた脱水装置を２台１３−１、１３−２設けている。

そして、第１の脱水装置１３−１で、分含有率が０．１％以下の粗脱水を行い、次いで脱水処理油１１Ｄを供給ラインＬ₅に介装した供給ポンプＰ₅を介して第２の脱水装置１３−２に導入し、ここで再度噴霧手段３１により霧化油１１Ｃとして噴霧し、乾燥ガス１４と接触させ、中度脱水（例えば水分含有量０．０１％以下）の脱水処理油１１Ｅとしている。

また、図６に示す実施例５の変形例係る脱水処理装置１０Ｆに示すように、さらに第３の脱水装置１３−３を設け、中度脱水した脱水処理油１１Ｅを供給ラインＬ₁₀に介装した供給ポンプＰ₆を介して第３の脱水装置１３−３に導入し、ここで再度噴霧手段３１により霧化油１１Ｃとして噴霧し、乾燥ガス１４と接触させ、高度脱水（例えば水分含有量０．００１％以下）の脱水処理油１１Ｆとしている。
この高度脱水した油は、例えばコンデンサの絶縁油等に適用することが可能となる。
なお、脱水の程度は脱水する対象の油に応じて適宜設定すればよく、本実施例での粗脱水（（例えば水分含有量０．１％以下）、中度脱水（（例えば水分含有量０．０１％以下）、高度脱水（例えば水分含有量０．０１％以下）の脱水割合は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。

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。さらに、脱水効率を向上させることで、例えば絶縁油に適用することも可能となる。

１０Ａ〜１０Ｆ 水分含有油の脱水処理装置
１１ 水分含有油
１１Ａ 油
１１Ｂ 水
１１Ｃ 霧化油
１１Ｄ〜１１Ｆ 脱水処理油
１２ 油水分離装置
１３、１３−１〜１３−３ 脱水装置

Claims (8)

1. 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噴霧手段により霧化油として投入すると共に、該霧化油に対向させる乾燥ガスを接触させつつ脱水処理する脱水装置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。
2. 請求項１において、
   脱水処理油の水分含有量を計測し、所定水分以上の場合に、脱水処理油を、噴霧手段に供給する循環ラインを有することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
3. 請求項２において、
   前記噴霧手段を２台設け、
   前記油水分離装置で分離した油を第１の噴霧手段により霧化油として投入すると共に、
   脱水装置の底部より脱水処理油の一部を抜出し、抜き出した脱水処理油を第１の噴霧手段の下方側に設けた第２の噴霧手段により霧化状態で噴霧することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一つにおいて、
   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。
5. 請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
   前記脱水装置本体内に導入する乾燥ガスを旋回流とすることを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
   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。
7. 請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
   前記脱水装置を複数台設け、脱水処理油を順次脱水することを特徴とする水分含有油の脱水処理装置。
8. 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霧化状態投入し、投入された霧化油に対向する乾燥ガスと接触させ、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。

Images