JP2015501776A - カリ化合物を精製および回収する相互接続システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、好ましくは農業廃棄物の灰から、より好ましくはカカオの実の皮、プランテイン(およびバナナ)の皮およびコーラの実の皮の灰から、カリ化合物を製造および精製するシステムおよび方法は、浸出タンク500(ブロックA)を含む。浸出タンクは、蒸気スパージャー(図示せず)を備える。好ましい実施形態において、浸出タンク500は、灰導入ライン501、水入口ライン503、蒸気散布管入口ライン505、および第1の濃縮槽502(ブロックB)に通じるカリ化合物スラッジ出口ライン507を含む。第1の濃縮槽502は、低濃度のカリ化合物溶液を蒸発器508(ブロックC)に案内するためのオーバーフローライン509を備える。
これらの図に示すように、農業廃棄物の灰からカリ化合物を製造および精製する方法およびシステムのプロセスフロー図は、浸出タンク500(ブロックA)、第1の濃縮槽502(ブロックB)、蒸発器508(ブロックC)、第2の濃縮槽504(ブロックD)、第3の濃縮槽506(ブロックE)、ボイラー510(ブロックF)、凝縮器/エコノマイザー512(ブロックG)、吸着塔516(ブロックH)、第1のフィルター518(ブロックI)、炭酸塩化塔520(ブロックJ)、圧縮器514(ブロックK)、晶析装置タンク522(ブロックL)、第2のフィルター524(ブロックM)、炉526(ブロックN)、凝縮器558(ブロックO)、粉砕機528(ブロックP)および包装機530(ブロックQ)の各々を特定し、これらは「600」シリーズおよび「700」シリーズにおける参照番号によって更に特定されるだろう。また、好ましい操作条件が特定されるだろう。
ここで、図2A、2Bおよび2Cに示すように、示されるプロセスフロー図は、農業廃棄物の灰からカリ化合物を製造および精製する方法およびシステムのためのものである。プロセスは、概括的な番号「600」によって特定される。好ましい実施形態において、農業廃棄物の灰は、好ましくは4,500kg/時の速度で約25℃の温度にて、漏斗(funnel)602を通じてスクリューコンベヤ604の中に投入され、スクリューコンベヤ604から出口601を介して、入口手段603を通じて、内部撹拌器608を備える浸出タンク606(ブロックA)中に排出される。水は、上方の水入口管683を通じて、上方の入口管635およびバルブVIを通って浸出タンク606に導入される。蒸気は、下方の蒸気スパージャー入口管607を通って浸出タンク606に導入されて、浸出タンク606の底部においてスパージャー611に流入する。
図1、2A、2Bおよび2Cにおいて前述したように、カリ化合物(好ましくは、農業廃棄物の制御燃焼、好ましくはカカオの実の皮、プランテイン(およびバナナ)の皮およびコーラの実の皮の灰により製造される有機カリ化合物)の抽出/精製における第1の工程は、通常約77%のカリ化合物を含有する灰を、好ましくは1以上の直列接続されたステンレス鋼のCSTR型浸出タンク(浸出タンクの各々は蒸気スパージャーを備える)内の水中に排出することで構成される。羽根車(またはインペラ、impeller)の速度は、所定のrpmに設定される。浸出の温度は90℃〜100℃に設定される。
本願発明は以下の態様を含む。
(態様1)
任意の発生源、例えば農業廃棄物の制御燃焼、好ましくはカカオの実の皮、プランテイン(およびバナナ)の皮およびコーラの実の皮の灰からの不純なカリ化合物を精製する方法であって:
水性温水溶液中の不純なカリ化合物を、不純なカリ化合物からカリ化合物を浸出させるための、蒸気スパージャーを備える浸出ゾーン中に排出すること;
浸出されたカリ化合物スラリーを少なくとも1つの濃縮ゾーンに通して、濃縮カリ化合物溶液を得ること;
濃縮カリ化合物溶液を蒸発ゾーンにおいて部分的に蒸発させて、高濃度濃縮カリ化合物溶液を得ること;
高濃度濃縮カリ化合物溶液を吸着ゾーンに通して、重金属イオン錯体を吸着させ、それにより、浄化された高濃度濃縮カリ化合物溶液を得ること;
浄化された高濃度濃縮カリ化合物溶液を第1のフィルターゾーンに通して、固体粒子を濾して取り除き、高濃度カリ化合物溶液を得ること;
炭化ゾーンにおいて高濃度カリ化合物溶液を炭酸塩化して、カリ化合物を炭酸水素カリウムに転化すること;
炭酸水素カリウムを結晶化させること;
炭酸水素カリウムの結晶を、第2のフィルターゾーンにおいて母液から分離すること;および
加熱ゾーンにおいて炭酸水素カリウムから炭酸カリウムを再生し、それにより、純度が約99%のカリ化合物を生成すること
を含む、方法。
(態様2)
水が約90℃〜約100℃の温度である、態様1に記載の方法。
(態様3)
高濃度カリ化合物溶液が約60%のカリ化合物濃度を有する、態様1または2に記載の方法。
(態様4)
結晶化ゾーンが、約30℃の最低温度から約90℃の最高温度である、態様1〜3のいずれか1つに記載の方法。
(態様5)
農業廃棄物の灰を、カリ化合物を実質的に含まなくなるまで十分に洗浄し、そのような洗浄水を、浸出ゾーンに導入される水と組み合わせる工程を含む、態様1〜4のいずれか1つに記載の方法。
(態様6)
少なくとも1つの濃縮ゾーンが、直列接続される複数の濃縮ゾーンのカスケードを含む、態様1〜5のいずれか1つに記載の方法。
(態様7)
複数の濃縮ゾーンの第3のゾーンから、複数の濃縮ゾーンの第2のゾーンへのリサイクルストリーム;または複数の濃縮ゾーンの第2のゾーンから、浸出ゾーンへのリサイクルストリーム;または複数の濃縮ゾーンの第3のゾーンから埋め立て地へのスラッジの排出ゾーン
の少なくとも1つを含む、態様6に記載の方法。
(態様8)
蒸発ゾーンからの廃液を二酸化炭素、窒素および蒸気を含む燃焼排ガスに転化し、燃焼排ガスを凝縮して、炭酸塩化ゾーンに導入するための圧縮二酸化炭素をもたらすために圧縮された二酸化炭素を提供する、蒸発器ゾーンに接続されたボイラーゾーンを含む、態様1〜7のいずれか1つに記載の方法。
(態様9)
炭酸水素カリウムの結晶の濾過分離の間にもたらされる母液が、蒸発ゾーンに戻される、態様1〜8のいずれか1つに記載の方法。
(態様10)
加熱ゾーンにおける炭酸水素カリウムからの炭酸カリウムの再生が、同時に、炭酸塩化ゾーンに追加の二酸化炭素を供給するために圧縮器ゾーンの中に満たされる二酸化炭素を生成する、態様1〜9のいずれか1つに記載の方法。
(態様11)
そのようにして生成される炭酸カリウムを粉砕して、純度が約99%の粉砕されたカリ化合物をもたらす工程を含む、態様1〜10のいずれか1つに記載の方法。
(態様12)
カリ化合物が、カカオの実の灰からの農業廃棄物の灰に含まれ、約77%のカリ化合物含有量を有する、態様1〜11のいずれか1つに記載の方法。
(態様13)
不純なカリ化合物を精製する相互接続システムであって:
精製すべき不純なカリ化合物を入れる浸出タンクであって、下方のスパージャーを含む、浸出タンク;
精製すべき不純なカリ化合物を浸出タンクに導入するための固体入口;
浸出タンクに水を導入するための水入口ライン;
散布する蒸気を、浸出タンク中のスパージャーに導入するための蒸気入口ライン;
濃縮タンク;
不純なカリ化合物のスラッジを浸出タンクから濃縮タンクへと案内するための導管;
オーバーフローした低濃度のカリ化合物溶液を受け取って高濃度カリ化合物の廃液をもたらすための蒸発器;
濃縮タンクから蒸発器タンクへの入口ライン;
カリ化合物溶液から金属錯体を吸着するために活性炭または類似の吸着剤で充填される吸着塔;
金属錯体を実質的に含まない高濃度炭酸カリウムの廃液をもたらすために、高濃度カリ化合物廃液を濃縮タンクから吸着塔へと案内するための導管;
金属錯体を実質的に含まない高濃度カリ化合物溶液から固体粒子を濾して取り除き、それにより、金属錯体を実質的に含まず且つ固体粒子も実質的に含まない高濃度カリ化合物溶液をもたらすための第1のフィルター;
カリ化合物廃液の高濃度スラリーを吸着塔から第1のフィルターへと案内するための導管;
金属錯体を実質的に含まず且つ固体粒子も実質的に含まない高濃度カリ化合物溶液を、炭酸水素カリウムの高濃度溶液に転化するための炭酸塩化塔;
金属錯体を実質的に含まず且つ固体粒子も実質的に含まない高濃度カリ化合物溶液を第1のフィルターから炭酸塩化塔へと案内するための導管;
晶析装置;
炭酸水素カリウムの高濃度溶液を炭酸塩化塔から晶析装置へと案内するための導管;
第2のフィルター;
母液を実質的に含まない結晶化された炭酸水素カリウムをもたらすために、結晶化された炭酸水素カリウムのスラリーを第2のフィルターへと案内するための導管;
結晶化された炭酸水素カリウムを結晶化された炭酸カリウムに転化するための炉;ならびに
結晶化された炭酸水素カリウムを炉の中に運び、それにより結晶化されたカリ化合物を生成するためのコンベヤ
を含む、相互接続システム。
(態様14)
少なくとも1つの濃縮槽;
濃縮槽から浸出タンクに戻るリサイクルライン;および
埋め立て地に使用するための、濃縮槽からのスラッジ排出ライン
を含む、態様13に記載の相互接続システム。
(態様15)
少なくとも1つの濃縮槽が、カスケード状に連続して接続される複数の濃縮槽を含む、態様13または14に記載の相互接続システム。
(態様16)
蒸発器からボイラーへの凝縮物ライン;および
ボイラーから、浸出タンクに対する蒸気入口散布ラインへの蒸気ライン
を更に含む、態様13〜15のいずれか1つに記載の相互接続システム。
(態様17)
二酸化炭素、窒素および蒸気を含む廃液ガスを受け取るため、ならびに二酸化炭素および窒素をボイラーから圧縮器に運ぶための凝縮器/エコノマイザー;ならびに
炭酸カリウムをカリ化合物に転化するために、圧縮された二酸化炭素を炭酸塩化塔に案内するための圧縮二酸化炭素ライン
を更に含む、態様13〜16のいずれか1つに記載の相互接続システム。
(態様18)
二酸化炭素、窒素および蒸気を含む廃液ガスを炉から受け取るための凝縮器;ならびに
二酸化炭素および窒素を凝縮器から炭酸塩化塔に運ぶためのライン
を更に含む、態様13〜17のいずれか1つに記載の相互接続システム。
(態様19)
結晶化されたカリ化合物を粉砕するための粉砕機を更に含む、態様13〜17のいずれか1つに記載の相互接続システム。
(態様20)
粉砕された炭酸カリウムを包装するための包装機を更に含み、粉砕された炭酸カリウムを機械に運ぶためのコンベヤを含む、態様11、12または13に記載の相互接続システム。
Claims (20)
- 任意の発生源、例えば農業廃棄物の制御燃焼、好ましくはカカオの実の皮、プランテイン(およびバナナ)の皮およびコーラの実の皮の灰からの不純なカリ化合物を精製する方法であって:
水性温水溶液中の不純なカリ化合物を、不純なカリ化合物からカリ化合物を浸出させるための、蒸気スパージャーを備える浸出ゾーン中に排出すること;
浸出されたカリ化合物スラリーを少なくとも1つの濃縮ゾーンに通して、濃縮カリ化合物溶液を得ること;
濃縮カリ化合物溶液を蒸発ゾーンにおいて部分的に蒸発させて、高濃度濃縮カリ化合物溶液を得ること;
高濃度濃縮カリ化合物溶液を吸着ゾーンに通して、重金属イオン錯体を吸着させ、それにより、浄化された高濃度濃縮カリ化合物溶液を得ること;
浄化された高濃度濃縮カリ化合物溶液を第1のフィルターゾーンに通して、固体粒子を濾して取り除き、高濃度カリ化合物溶液を得ること;
炭化ゾーンにおいて高濃度カリ化合物溶液を炭酸塩化して、カリ化合物を炭酸水素カリウムに転化すること;
炭酸水素カリウムを結晶化させること;
炭酸水素カリウムの結晶を、第2のフィルターゾーンにおいて母液から分離すること;および
加熱ゾーンにおいて炭酸水素カリウムから炭酸カリウムを再生し、それにより、純度が約99%のカリ化合物を生成すること
を含む、方法。 - 水が約90℃〜約100℃の温度である、請求項1に記載の方法。
- 高濃度カリ化合物溶液が約60%のカリ化合物濃度を有する、請求項1または2に記載の方法。
- 結晶化ゾーンが、約30℃の最低温度から約90℃の最高温度である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- 農業廃棄物の灰を、カリ化合物を実質的に含まなくなるまで十分に洗浄し、そのような洗浄水を、浸出ゾーンに導入される水と組み合わせる工程を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 少なくとも1つの濃縮ゾーンが、直列接続される複数の濃縮ゾーンのカスケードを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 複数の濃縮ゾーンの第3のゾーンから、複数の濃縮ゾーンの第2のゾーンへのリサイクルストリーム;または複数の濃縮ゾーンの第2のゾーンから、浸出ゾーンへのリサイクルストリーム;または複数の濃縮ゾーンの第3のゾーンから埋め立て地へのスラッジの排出ゾーン
の少なくとも1つを含む、請求項6に記載の方法。 - 蒸発ゾーンからの廃液を二酸化炭素、窒素および蒸気を含む燃焼排ガスに転化し、燃焼排ガスを凝縮して、炭酸塩化ゾーンに導入するための圧縮二酸化炭素をもたらすために圧縮された二酸化炭素を提供する、蒸発器ゾーンに接続されたボイラーゾーンを含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 炭酸水素カリウムの結晶の濾過分離の間にもたらされる母液が、蒸発ゾーンに戻される、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 加熱ゾーンにおける炭酸水素カリウムからの炭酸カリウムの再生が、同時に、炭酸塩化ゾーンに追加の二酸化炭素を供給するために圧縮器ゾーンの中に満たされる二酸化炭素を生成する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
- そのようにして生成される炭酸カリウムを粉砕して、純度が約99%の粉砕されたカリ化合物をもたらす工程を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
- カリ化合物が、カカオの実の灰からの農業廃棄物の灰に含まれ、約77%のカリ化合物含有量を有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 不純なカリ化合物を精製する相互接続システムであって:
精製すべき不純なカリ化合物を入れる浸出タンクであって、下方のスパージャーを含む、浸出タンク;
精製すべき不純なカリ化合物を浸出タンクに導入するための固体入口;
浸出タンクに水を導入するための水入口ライン;
散布する蒸気を、浸出タンク中のスパージャーに導入するための蒸気入口ライン;
濃縮タンク;
不純なカリ化合物のスラッジを浸出タンクから濃縮タンクへと案内するための導管;
オーバーフローした低濃度のカリ化合物溶液を受け取って高濃度カリ化合物の廃液をもたらすための蒸発器;
濃縮タンクから蒸発器タンクへの入口ライン;
カリ化合物溶液から金属錯体を吸着するために活性炭または類似の吸着剤で充填される吸着塔;
金属錯体を実質的に含まない高濃度炭酸カリウムの廃液をもたらすために、高濃度カリ化合物廃液を濃縮タンクから吸着塔へと案内するための導管;
金属錯体を実質的に含まない高濃度カリ化合物溶液から固体粒子を濾して取り除き、それにより、金属錯体を実質的に含まず且つ固体粒子も実質的に含まない高濃度カリ化合物溶液をもたらすための第1のフィルター;
カリ化合物廃液の高濃度スラリーを吸着塔から第1のフィルターへと案内するための導管;
金属錯体を実質的に含まず且つ固体粒子も実質的に含まない高濃度カリ化合物溶液を、炭酸水素カリウムの高濃度溶液に転化するための炭酸塩化塔;
金属錯体を実質的に含まず且つ固体粒子も実質的に含まない高濃度カリ化合物溶液を第1のフィルターから炭酸塩化塔へと案内するための導管;
晶析装置;
炭酸水素カリウムの高濃度溶液を炭酸塩化塔から晶析装置へと案内するための導管;
第2のフィルター;
母液を実質的に含まない結晶化された炭酸水素カリウムをもたらすために、結晶化された炭酸水素カリウムのスラリーを第2のフィルターへと案内するための導管;
結晶化された炭酸水素カリウムを結晶化された炭酸カリウムに転化するための炉;ならびに
結晶化された炭酸水素カリウムを炉の中に運び、それにより結晶化されたカリ化合物を生成するためのコンベヤ
を含む、相互接続システム。 - 少なくとも1つの濃縮槽;
濃縮槽から浸出タンクに戻るリサイクルライン;および
埋め立て地に使用するための、濃縮槽からのスラッジ排出ライン
を含む、請求項13に記載の相互接続システム。 - 少なくとも1つの濃縮槽が、カスケード状に連続して接続される複数の濃縮槽を含む、請求項13または14に記載の相互接続システム。
- 蒸発器からボイラーへの凝縮物ライン;および
ボイラーから、浸出タンクに対する蒸気入口散布ラインへの蒸気ライン
を更に含む、請求項13〜15のいずれか1項に記載の相互接続システム。 - 二酸化炭素、窒素および蒸気を含む廃液ガスを受け取るため、ならびに二酸化炭素および窒素をボイラーから圧縮器に運ぶための凝縮器/エコノマイザー;ならびに
炭酸カリウムをカリ化合物に転化するために、圧縮された二酸化炭素を炭酸塩化塔に案内するための圧縮二酸化炭素ライン
を更に含む、請求項13〜16のいずれか1項に記載の相互接続システム。 - 二酸化炭素、窒素および蒸気を含む廃液ガスを炉から受け取るための凝縮器;ならびに
二酸化炭素および窒素を凝縮器から炭酸塩化塔に運ぶためのライン
を更に含む、請求項13〜17のいずれか1項に記載の相互接続システム。 - 結晶化されたカリ化合物を粉砕するための粉砕機を更に含む、請求項13〜17のいずれか1項に記載の相互接続システム。
- 粉砕された炭酸カリウムを包装するための包装機を更に含み、粉砕された炭酸カリウムを機械に運ぶためのコンベヤを含む、請求項11、12または13に記載の相互接続システム。
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