JP2014113578A

JP2014113578A - 水分含有油の脱水処理装置及び方法、風力発電装置

Info

Publication number: JP2014113578A
Application number: JP2012271585A
Authority: JP
Inventors: Chisato Tsukahara; 千幸人塚原; Ayako Ureshino; 絢子嬉野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-12-12
Filing date: 2012-12-12
Publication date: 2014-06-26

Abstract

【課題】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、風力発電装置を提供する。
【解決手段】水分含有油１１を所定量投入し、加圧状態とする加圧型脱水器（脱水器）１２と、前記加圧型脱水器１２内に液化吸湿性溶剤である液化ジメチルエーテル（液化ＤＭＥ）１３を底部から導入する圧力タンク１４ａと加圧ポンプ１４ｂとを有する吸湿剤供給手段１４と、を具備し、前記液化吸湿性溶剤である液化ＤＭＥ１３側に水分を取り込み、脱水する。
【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、風力発電装置に関する。

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、加熱処理方法は、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、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、風力発電装置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、水分含有油を所定量投入し、加圧状態とする加圧型脱水器と、前記加圧型脱水器内に液化吸湿性溶剤を導入する圧力タンクと加圧ポンプとを有する吸湿剤供給手段と、を具備し、前記加圧型脱水器内に供給された前記液化吸湿性溶剤側に水分を取り込み、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２の発明は、第１の発明において、前記加圧型脱水器で脱水に供し前記た液化吸湿性溶剤を再生する気化器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、前記加圧型脱水器内を攪拌する攪拌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、加圧型脱水器に水分含有油を導入した後、液化吸湿性溶剤を供給し、前記液化吸湿性溶剤中へ油中の水分を移行させ、脱水処理油を得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５の発明は、第４の発明において、前記脱水に用いた前記液化吸湿性溶剤を気化して再生し、再利用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。

第６の発明は、油圧モータ型の風車と、第１乃至３のいずれか一つの発明の水分含有油の脱水処理装置とを備え、前記油圧モータ型風車の油圧モータに用いる油圧オイルを、前記水分含有油の脱水処理装置により脱水することを特徴とする風力発電装置にある。

本発明によれば、水分含有油を入れた脱水器内に、塩化カルシウム溶液又は塩化マグネシウム溶液の脱水液を噴霧しつつ攪拌し、脱水液側に塩析作用により移行させ、水分を含む油からの脱水処理を簡易に行うことができる。

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に係る脱水処理装置を備えた風車の概略図である。図３は、油圧ドライブユニットの構成図である。

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施例を詳細に説明する。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。

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。
ここで、本実施例では、液化吸湿性溶剤としてジメチルエーテル（ＤＭＥ）を用いている。
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。）１０は、水分含有油１１を所定量投入し、加圧状態とする加圧型脱水器（以下「脱水器」という。）１２と、加圧型脱水器１２内に液化吸湿性溶剤である液化ジメチルエーテル（液化ＤＭＥ）１３を底部から導入する圧力タンク１４ａと加圧ポンプ１４ｂとを有する吸湿剤供給手段１４と、を具備し、液化吸湿性溶剤である液化ＤＭＥ１３側に水分を取り込み、脱水するものである。
図１中、符号１９は加圧ポンプ、２１は油タンク、２２は脱水処理油タンク、Ｌ₀は水分含有油１１を脱水器１２に供給する供給ライン、Ｌ₁は液化ＤＭＥ１３を供給する供給ライン、Ｌ₂は液化ＤＭＥを排出する排出供給ライン、Ｌ₃は気化ＤＭＥを送給する送給ライン、Ｖ₀、Ｖ₄弁は開閉弁、Ｖ₁、Ｖ₃排出弁、Ｖ₂は圧力調節弁を各々図示する。

ここで、本発明で液化吸湿性溶剤として用いるジメチルエーテル（ＤＭＥ）は、例えば８ａｔａ以上の高い圧力で液化し、例えば５ａｔａの圧力で気化するものである。
これは、吸湿剤として高圧の液化状態で水分を吸湿し、その後低圧側にしてフラッシュさせることで気液分離し、例えば蒸留等の操作等を不要として、水分除去操作及び回収操作の簡略化を図るようにしている。
本発明で液化吸湿性溶剤としては、ジメチルエーテル以外には、例えばメチルエーテル、フロンガス、代替フロンガス、イソブタンガス、ノルマルペンタン等を挙げることができる。

本実施例では、液化ＤＭＥ１３を脱水器１２の本体底部側から徐々に供給し、供給された液化ＤＭＥ１３が頂部側に向かって上昇し、液化ＤＭＥ１３の層を油層の上側に形成する。
この液化ＤＭＥ１３が上昇する際に、油中に浮遊する水分と接触し、液化ＤＭＥ１３の吸湿作用により、油中の水分が移行され、液化ＤＭＥ１３側に溶け込むこととなる。

なお、液化ＤＭＥ１３と油との接触効率を向上させるために、内部を攪拌する攪拌手段を設けるようにしても良い。そして、一度液化ＤＭＥ１３内に取り込まれた水分は、油側に戻ることはないので、水分除去が確実となる。

水分を取り込んだ液化ＤＭＥ１３は、比重が軽いので油の上に供給した分だけ溜まり、水分を取り込んだ液化ＤＭＥ１３の層（上層）と、油１１の層（下層）とに分離される。

また、撹拌手段を用いる場合には、その攪拌を停止し、静置させることで、水分を取り込んだ液化ＤＭＥ１３の層（上層）と、油１１の層（下層）とに分離される。

脱水の完了は、油層に設けた水分計４０により計測している。
ここで、水分計４０としては、例えば近赤外線水分計、静電容量水分計等の公知の水分計を用いることができる。

また、脱水器１２の後流側の液化ＤＭＥ１３を排出する排出供給ラインＬ₂に気化器１６が介装されている。そして、水分を取り込んだ液化ＤＭＥ１３は、静置分離した後、排出弁Ｖ₁を開いて抜出し、気化器（圧力：５ａｔａ）１６においてフラッシュさせて、気液分離している。

ここで、気化器１６側の圧力を５ａｔａと低圧側に操作することで、高圧（８ａｔａ）での脱水器１２から抜出された水分を含む液化ＤＭＥ１３が気化し、分離水３０と気化ＤＭＥとに気液分離される。なお、気化器１６の調圧ラインＬ₆には圧力調節弁Ｖ₂を設け、圧力を例えば５ａｔａ程度と調節している。

前記気化器１６で気化した気化ＤＭＥは、送給ラインＬ₃に介装した加圧ポンプ１９を介して気化ＤＭＥを液化しつつ、圧力タンク１４ａ側に送液し、再利用するようにしている。

気化器１６で分離された分離水３０は、抜出しラインＬ₄に介装された排出弁Ｖ₃を開いて分離水タンク３１に抜出し、ここで分離水３０を保管している。

脱水完了後、静置して二層とし、下層側の脱水処理油を脱水器１２の底部から抜出しラインＬ₅に介装された開閉弁Ｖ₄を開いて脱水処理油タンク２２に抜出し、ここで保管される。
なお、連続で油の脱水処理をする場合には、油タンク２１に戻すようにしても良い。

本発明によれば、液化吸湿性溶剤としてジメチルエーテル（ＤＭＥ）を用い、これを液化した液化ＤＭＥを接触させて、油中に含まれる水分を、簡易な構成で除去することができる。また、脱水操作に伴う消費物質がない、サイクル方式での脱水が可能となる。
脱水効果においては、液化ＤＭＥを等量用いることで、水分を０．３〜数％程度含有する油から水分を除去して、０．１％以下の含水率とすることが可能となる。

よって、高度の脱水をする必要がない油や、温度処理により劣化が激しい生物分解性油に対しての粗脱水（例えば水分含有量０．１％以下）に適用することとなる。

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、水分を含む油から溶解水を簡易な設備で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。

脱水処理としては、１日に１回、水分除去の為の脱水処理装置への脱水処理運転を行うことで、常に所定水分量以下の油を維持することができる。
例えば１００Ｌの油を処理する場合でも１００Ｌ用いることがなく、２０〜３０Ｌの液化ＤＭＥの使用量で済むこととなる。

また、液化ＤＭＥは寒冷地でも高温地でも使用できるので、水分含有油の脱水処理に適用場所を選ぶ必要がない。

本発明による実施例に係る脱水処理装置を備えた風車について、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を備えた風車の概略図である。図３は、油圧ドライブユニットの構成図である。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、本実施例に係る風力発電装置１００は、風車翼１０１を取り付けたロータヘッド（ハブ）１０２と、ロータヘッド１０２を軸支するナセル１０４と、ナセル１０４を支持する支柱（タワー）１０５と、タワー１０５を設置するための基台１０６とから構成されている。

ロータヘッド１０２は、主軸１１０に連結されて回転するロータヘッド鋳物１１１と、ロータヘッド鋳物１１１の外周に所定の空間を形成してロータヘッド鋳物１１１を覆うロータヘッドカバー１１２とにより構成されている。ロータヘッド鋳物１１１に回転軸方向に対して放射状に複数の風車翼１０１が取り付けられている。この風車翼１０１には外風により揚力が発生し、この発生した揚力がロータヘッド１０２を回転軸方向に対して周方向に回転させる動力となる。

また、ロータヘッド鋳物１１１の内部には、例えば風車翼１０１のピッチ制御を行う油圧機器類やコントロールパネル等の制御機器類（不図示）およびその電源が収納設置されている。

また、ナセル１０４の内部には、例えばロータヘッド１０２と同軸の油圧ポンプ１１３と油圧ポンプ１１３からの油圧によりモータを回転させる油圧モータ１１４と、油圧モータ１１４の回転により発電する同期発電機１１５を具備してなる油圧・発電機構が収納設置されている。そして、ロータヘッド１０２の回転を油圧ポンプ１１３の油に圧力をかけ、その圧力で油圧モータ１１４を回して同期発電機１１５を駆動させることにより、該発電機１１５より発電機出力が得られる。油圧をかけるために、油圧ポンプ１１３と油圧モータ１１４との間には油圧配管１１６が配され、図示しない制御手段により油圧を制御することで、同期発電機１１５の回転数を一定に制御している。

また、図３に示すように、油圧ドライブユニット１２０は、ロータヘッド１０２の回転により油に圧力をかける油圧ポンプ１１３と、その圧力がかけられた油を送給する油圧配管１１６と、圧力がかけられた油により回転する油圧モータ１１４と、油圧モータ１１４の回転により発電する同期発電機１１５と、油圧モータ１１４からの戻り油を冷却する冷却手段１２１と、油を補給する油タンク１２２と、油タンク１２２から供給される油圧オイル１２３を脱水する水分含有油の脱水処理装置１０とを具備してなる。

本実施例の風力発電装置１００は、実施例１の水分含有油の脱水処理装置１０を備えていることにより、長期間に亙って風車を運転する際において、油圧ドライブユニット１２０で用いる油圧オイル１２３を脱水することができる。

１０水分含有油の脱水処理装置（脱水処理装置）
１１水分含有油
１２加圧型脱水器（脱水器）
１３液化ジメチルエーテル（液化ＤＭＥ）
１４ａ圧力タンク
１４ｂ加圧ポンプ
１４吸湿剤供給手段
１６気化器
３０分離水

Claims

水分含有油を所定量投入し、加圧状態とする加圧型脱水器と、
前記加圧型脱水器内に液化吸湿性溶剤を導入する圧力タンクと加圧ポンプとを有する吸湿剤供給手段と、を具備し、
前記加圧型脱水器内に供給された前記液化吸湿性溶剤側に水分を取り込み、脱水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、
前記加圧型脱水器で脱水に供した前記液化吸湿性溶剤を再生する気化器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、
前記加圧型脱水器内を攪拌する攪拌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。
加圧型脱水器に水分含有油を導入した後、液化吸湿性溶剤を供給し、前記液化吸湿性溶剤中へ油中の水分を移行させ、脱水処理油を得ることを特徴とする水分含有油の脱水処理方法。
請求項４において、
脱水に用いた前記液化吸湿性溶剤を気化して再生し、再利用することを特徴とする水分含有油の脱水処理方法。
油圧モータ型の風車と、
請求項１乃至３のいずれか一つの水分含有油の脱水処理装置とを備え、
前記油圧モータ型風車の油圧モータに用いる油圧オイルを、前記水分含有油の脱水処理装置により脱水することを特徴とする風力発電装置。