JP2017177018A - エマルジョン破壊装置、エマルジョン破壊方法、及び油分分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡易で小型かつ安価な装置を用いて遠心力を作用させることにより、疎水性の液体と水との界面に微細粒子が介在することで安定化したエマルジョンを効率的に破壊する。
【解決手段】エマルジョン破壊装置１０は、疎水性の液体と水と粒子とが懸濁したエマルジョン１を貯留する容器６と、エマルジョン１に浸漬され、円筒軸が鉛直方向になるように配置される円筒状の胴体７１を有する回転体７と、回転体７に連結され、円筒軸を中心に回転体７を回転させる回転機構８と、を備え、回転体７の胴体７１の下端には、胴体７１の下側の開口部７２を絞る絞り部７３が周方向に沿って設けられることを特徴とする。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、水と疎水性の液体と微細粒子との混合液の撹拌により生成されるエマルジョンを、遠心力を用いて破壊（解乳化）するためのエマルジョン破壊装置、エマルジョン破壊方法、及び油分分離装置に関する。

例えば、鉄鋼業においては、鋼材の製造中に鋼材の冷却に用いる直接冷却水等の処理設備より多量のミルスケールが発生する。このようなスケール類は、鋼材より発生する酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３）が主体であり、油分を含まないスケール類については、製銑、製鋼工程等において再利用される有用な資源となる。しかし、圧延工程中に、圧延油や圧延機等の製造用機械に用いられる潤滑油が、スケール類を含む冷却水に混入するため、発生するスケール類も多くの場合、５〜５０質量％の水分と共に、平均的には数質量％の油分を含有することになる。その上、圧延ロールの組換え等の作業時に不可避的に油分が混入する場合がある。このような作業を実施するたびに、スケール中の油分濃度が大きく変動し、具体的には１〜１０数質量％の範囲で変動することがある。

このように、工業生産に際して不可避的に発生する油分および水分を含有するスケール類（以下、含油スケールという。）から油分を分離するために、例えば、特許文献１には、含油スケールに抽出剤として有機溶剤を混合して強撹拌して、含有スケールから油分を有機溶剤に抽出する方法が開示されている。

かかる油分分離方法では、有機溶剤と含有スケールの混合液を強撹拌後に静置すると、混合液の一部が、水又は有機溶剤のいずれか一方の液滴が他方の液体に分散したエマルジョン（乳濁液）となる。例えば、抽出剤として水より比重が小さい有機溶剤（例えば、ノルマル−ヘキサン［比重：０．６６］）を使用した場合には、密度が相対的に小さい軽液が有機溶剤となり、密度が相対的に大きい重液が水となるため、油中水滴（Ｗ／Ｏ型）エマルジョンが生成される。一方、抽出剤として水より比重が大きい有機溶剤（例えば、１−ブロモプロパン［比重：１．３５］）を使用した場合には、軽液が水となり、重液が有機溶剤となるため、水中油滴（Ｏ／Ｗ型）エマルジョンが生成される。

一般には、疎水性の液体（有機溶剤、油等）と水の混合液を強撹拌して静置すると、エマルジョンが一時的には生じるが、短時間でエマルジョン状態が解消することが多い。しかし、上述した含油スケールと有機溶剤との混合液のように、親水性（ぬれ性）が高い微細粒子（スケールの微細粒子）を含有する混合液を強撹拌して静置すると、エマルジョンが容易に破壊されずに安定化してしまうことがある。これは、固形分である微細粒子が乳化剤として機能して、微細な水滴と有機溶剤相との界面、若しくは、微細な有機溶剤滴と水相との界面に微細粒子が介在することで、エマルジョンが安定化するからである。エマルジョンが安定化すると、疎水性の液体（有機溶剤、油等）と水とを好適に分離できなくなってしまうので、エマルジョンを破壊する必要がある。

かかるエマルジョンを破壊する方法として、エマルジョンの分散質（水滴又は有機溶剤滴）と分散媒（有機溶剤又は水）の界面に介在する比重の大きい微細粒子に遠心力を作用させる方法が考えられる。この遠心力により、水滴と有機溶剤との界面、若しくは有機溶剤滴と水の界面に介在する微細粒子は、当該界面から除去されるため、水と有機溶剤のみからなるエマルジョンとなる。この結果、水滴、若しくは有機溶剤滴は、合一して大きくなり、短時間でエマルジョンは解消（解乳化）される。

従来、混合液に遠心力を作用させる装置としては、種々の遠心分離機が提案されている。例えば、特許文献２には、回転体内で遠心力により固液分離若しくは液液分離を行うスクリューデカンター型の遠心分離機が開示されている。また、特許文献２には、多重板からなる回転体内にスラリーを投入し、遠心力を作用させる多重円盤型の遠心分離機が開示されている。

特開２０１５−１３２０１１号公報 特開平３−２３８０５９号公報 特開２００５−３４９３７１号公報

しかしながら、上記従来の遠心分離機はいずれも、固形物と液体を分離し、若しくは軽液と重液を分離し、かつ、それぞれを遠心分離機から別々に回収することを目的に作られている。このため、遠心分離機の構造が複雑であり、装置が大きく、かつ、高価であるという問題があった。

上記のように、２つの液体の界面に微細粒子が介在して安定化しているエマルジョンを破壊するという目的のためには、遠心力により微細粒子を当該界面から除外するだけでよく、従来の遠心分離機のように分離した後に、微細粒子と液体それぞれを別々に回収する必要はない。また、界面に介在している微細粒子を除去するだけで、エマルジョンが破壊されるので、エマルジョン破壊後の混合液を静置すると、混合液は比重の差異により２つの液相に自然に分離する。例えば、有機溶剤の比重が１未満の時は、下から微細粒子、水相、有機溶剤相の順に分離され、有機溶剤の比重が１〜１．８の時は、下から微細粒子、有機溶剤相、水相の順に分離される。

なお、上記では、スケールの微細粒子による有機溶剤と水のエマルジョンの例について説明したが、その他の微細粒子とその他の疎水性の液体と水との組み合わせでも、同様なエマルジョンの問題が起こりうる。例えば、原油の採掘時には、原油及び水とともに、微細な土砂又は粘土成分も混入するため、微細な土砂等により原油と水がエマルジョン化している場合も考えられる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、構造が簡易で小型かつ安価な装置を用いて遠心力を作用させることにより、疎水性の液体と水との界面に微細粒子が介在することで安定化したエマルジョンを効率的に破壊することにある。

（１）上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、
疎水性の液体と水と粒子とが懸濁したエマルジョンを貯留する容器と、
前記エマルジョンに浸漬され、円筒軸が鉛直方向になるように配置される円筒状の胴体を有する回転体と、
前記回転体に連結され、前記円筒軸を中心に前記回転体を回転させる回転機構と、
を備え、
前記回転体の前記胴体の下端には、前記胴体の下側の開口部を絞る絞り部が周方向に沿って設けられることを特徴とする、エマルジョン破壊装置が提供される。

（２）前記絞り部には、少なくとも１つの第１の貫通孔が形成されているようにしてもよい。

（３）前記回転機構は、前記回転体の回転数を制御する制御部を有し、
前記回転体の回転により生じる遠心力で前記エマルジョンを破壊するときには、前記制御部は、所定の回転数で前記回転体を回転させ、
前記回転体の内部に堆積した前記粒子を前記第１の貫通孔から下方に排出するときには、前記制御部は、前記回転体の回転数を前記所定の回転数未満に低下させるようにしてもよい。

（４）前記回転体は、前記回転体の前記胴体の上側の開口部を塞ぐ蓋部を有し、前記蓋部を介して前記回転機構の回転軸と前記回転体とが連結されており、
前記蓋部には、少なくとも１つの第２の貫通孔が形成されているようにしてもよい。

（５）前記回転体の前記胴体の内周面には、環状堰が周方向に沿って設けられるようにしてもよい。

（６）前記回転体の外周と前記容器との間には、前記容器内の前記エマルジョンを上下に仕切る仕切板が設けられ、
前記仕切板は、前記容器の側壁から前記回転体に向かって下るように傾斜しているようにしてもよい。

（７）前記仕切板の前記容器側には、少なくとも１つの第３の貫通孔が形成されているようにしてもよい。

（８）前記仕切板の前記回転体側には、前記回転体の前記胴体の外周を取り囲む円筒状の外筒壁が設けられるようにしてもよい。

（９）前記容器に対して配管を介して接続され、前記容器から前記配管を通じて導入された前記エマルジョンを含む液体を、該液体の比重差を用いて分離するセトラーをさらに備えるようにしてもよい。

（１０）また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、
疎水性の液体と水と粒子とが懸濁したエマルジョンを破壊するエマルジョン破壊方法において、
前記エマルジョンを破壊するために必要な遠心力の遠心加速度が１００Ｇ未満である場合には、前記（１）に記載のエマルジョン破壊装置を用いて前記エマルジョンを破壊し、
前記エマルジョンを破壊するために必要な遠心力の遠心加速度が１００Ｇ以上である場合には、前記（２）〜（８）のいずれか一項に記載のエマルジョン破壊装置を用いて前記エマルジョンを破壊することを特徴とする、エマルジョン破壊方法が提供される。

（１１）また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、
油分及びスケールを含有する含油スケールから前記油分を分離する油分分離装置であって、
前記含油スケールと水とを混合して第１のスラリーを生成するスラリー化槽と、
前記スラリー化槽から前記第１のスラリーが導入され、前記第１のスラリーと、抽出剤である親油性有機溶剤とを撹拌することにより、前記油分を前記親油性有機溶剤中に抽出する抽出槽と、
前記抽出槽から前記親油性有機溶剤と前記第１のスラリーとの混合物が導入され、当該混合物を、比重差を利用して、前記油分及び前記水を含有する前記親油性有機溶剤と、前記スケールを含有する第２のスラリーとに分離する固液分離装置と、
前記固液分離装置から前記油分及び前記水を含有する前記親油性有機溶剤が導入され、当該親油性有機溶剤中に含まれる、前記水と前記親油性有機溶剤とのエマルジョンを破壊し、前記油分を含有する前記親油性有機溶剤と、前記水とに分離するエマルジョン破壊装置と、
前記エマルジョン破壊装置から前記油分を含有する前記親油性有機溶剤が導入され、当該親油性有機溶剤を蒸留して、前記親油性有機溶剤と前記油分とに分離する蒸留装置と、
前記固液分離装置から前記スケールを含有する前記第２のスラリーが導入され、当該第２のスラリー中に残存する前記親油性有機溶剤を加温して揮発させる有機溶剤除去装置と、
を備え、
前記エマルジョン破壊装置は、前記（１）〜（９）のいずれか一項に記載のエマルジョン破壊装置で構成され、前記油分及び前記水を含有する前記親油性有機溶剤中で回転体を回転させることにより、前記水と前記親油性有機溶剤とのエマルジョンを破壊することを特徴とする、油分分離装置が提供される。

以上説明したように本発明によれば、構造が簡易で、小型かつ安価なエマルジョン破壊装置を用いて遠心力を作用させることにより、疎水性の液体と水との界面に微細粒子が介在することで安定化したエマルジョンを効率的に破壊することができる。

エマルジョンを示す模式図である。 本発明の第１の実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 同実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 同実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 同実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 同実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 同実施形態に係るエマルジョン破壊装置の回転体を示す斜視図である。 同実施形態に係るエマルジョン破壊装置を用いて遠心力によりエマルジョンを破壊する原理を示す模式図である。 遠心分離機により分離された液相を示す模式図である。 遠心加速度と作用力との関係を示すグラフである。 遠心加速度とエマルジョン相率との関係を示すグラフである。 遠沈時間とエマルジョン相率との関係を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 本発明の第３の実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 本発明の第４の実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 同実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 同実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 同実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 本発明の第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 同実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 同実施形態に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る油分分離装置を示す模式図である。 比較例に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 比較例に係るエマルジョン破壊装置を示す模式図である。 撹拌レイノルズ数を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

［１．第１の実施形態］
最初に、本発明の第１の実施形態に係るエマルジョン破壊装置と、該装置を用いたエマルジョン破壊方法について説明する。

［１．１．エマルジョンの構成］
まず、図１を参照して、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置による処理対象であるエマルジョンについて説明する。図１は、本実施形態に係るエマルジョンを示す模式図である。

一般に、エマルジョン（Ｅｍｕｌｓｉｏｎ）は、相互に混じり合わない２種の液体であって、一方の液体中に他方の液体が微細な液滴となって分散している分散系溶液を意味し、乳濁液とも称される。本実施形態に係るエマルジョンは、比重の異なる２種の液体（以下、比重が大きい方の液体を「重液」、比重が小さい方の液体を「軽液」という。）と、固形分の微細粒子が懸濁した分散系溶液を意味する。本実施形態に係るエマルジョンでは、重液又は軽液のいずれか一方が水であり、他方が疎水性の液体（例えば、有機溶剤、油など）である。

ここで、疎水性の液体とは、例えば、２０℃の水に対する溶解度が０ｇ／リットル超、５．０ｇ／リットル以下の液体であり、例えば、以下の表１に示すような、該溶解度が５．０ｇ／リットル以下の疎水性の有機溶剤である。疎水性の液体は、水に対して溶解しにくいので、両者を混合して撹拌すると、疎水性の液体と水とのエマルジョンが生成され易い。

図１に示すように、本実施形態に係るエマルジョン１は、重液２と軽液３と微細粒子４とが懸濁した分散系溶液である。例えば、重液２は水［比重：１］であり、軽液３は比重が１未満の有機溶剤（例えば、ｎ−ヘキサン［比重：０．６６］）であり、微細粒子４は含油スケールに含まれる微細スケール（粒子径：５０μｍ以下）である。

かかるエマルジョン１では、分散媒である軽液３（例えば有機溶剤）中に、分散質である重液２の微細な液滴（例えば水滴）が分散している。ここで、軽液３と重液２の液滴との界面には、親水性（ぬれ性）が高い微細粒子４が多数介在しており、当該微細粒子４が乳化剤として機能する。このため、エマルジョン１が安定化するので、エマルジョン１が解消され難く、重液２と軽液３の相分離系に移行させ難い。このように、本実施形態では、疎水性の液体と水と固形物の微細粒子４とが懸濁し、疎水性の液体と水との界面間に微細粒子４が介在し、安定化したエマルジョンを対象としている。

ここで、上記のエマルジョン１の具体例を例示する。エマルジョン１は、例えば、油分を含んだスケールの微細粒子（鉄鋼業において、鋼材の製造中に鋼材を水冷する際に発生する微細なミルスケール等）と、水と、有機溶剤とを混合及び撹拌した懸濁液であってもよい。この懸濁液は、後述する油分分離装置において、水と油分を含んだスケールから有機溶剤中に油分を抽出するために、当該スケールと、抽出剤である有機溶剤とを混合及び撹拌することで生じる。また、エマルジョン１は、例えば、原油採掘時に生じる、原油（比重０．８〜０．９８；軽液３に相当する。）と水（重液２に相当する。）と微細な土砂又は粘土（微細粒子４）との懸濁液であってもよい。なお、かかる有機溶剤又は油等の疎水性の液体の比重は、例えば０．５〜１．８であり、微細粒子の真比重は、例えば２．０〜６．０である。

また、図１に示したように、水よりも比重が小さい有機溶剤（例えば、ノルマル−ヘキサン［比重：０．６６］）と水とのエマルジョン１では、分散質である重液２が水となり、分散媒である軽液３が有機溶剤になるが、かかる例に限定されない。例えば、水よりも比重が大きい有機溶剤（例えば、１−ブロモプロパン［比重：１．３５］）と水とのエマルジョン１では、分散質である重液２が有機溶剤となり、分散媒である軽液３が水になる。かかるエマルジョン１も、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置の処理対象となりうる。

上記のようなエマルジョン１は、軽液３と重液２の液滴との界面に介在する微細粒子４によりエマルジョン１の分散系が安定化し、軽液３と重液２の二相に分離しにくい。しかし、エマルジョン１中の微細粒子４に遠心力を作用させれば、当該微細粒子４が軽液３と重液２の液滴との界面から除去され、軽液３中に重液２の液滴が混在したエマルジョンとなるため、短時間でエマルジョンを解消できる。

そこで、本実施形態では、エマルジョン破壊装置を用いて、エマルジョン１中の微細粒子４に遠心力を作用させて、重液２と軽液３との界面から微細粒子４を除去することで、エマルジョン１を破壊（即ち、解乳化：ｄｅｍｕｌｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ）する。これにより、エマルジョン１として安定している分散系を積極的に破壊して、比重の異なる２種の液体（即ち、水と疎水性の液体）の相分離系へ移行させ、両液体を好適に分離することができる。

［１．２．エマルジョン破壊装置の構成］
次に、図２Ａ及び図３を参照して、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置の構成について説明する。図２Ａは、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０を示す模式図である。図３は、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０の回転体７を示す斜視図である。なお、図２Ａ中の実線矢印は、回転体７の回転に伴う重液２と軽液３の混合液（エマルジョン１）の流れを示し、点線矢印は、回転体７の回転に伴う軽液３の流れを示している。これは、後述する他の図２Ｂ〜図２Ｅ等でも同様である。

図２Ａに示すように、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、エマルジョン１を貯留する容器６と、エマルジョン１に浸漬される円筒状の回転体７と、回転体７の上部に連結される回転軸８１を中心に回転体７を回転させる回転機構８とを備える。

容器６は、エマルジョン１を貯留するための貯留槽である。容器６は、外部から供給されたエマルジョン１を貯留し、エマルジョン１の破壊処理後に処理液を外部に排出する。容器６は、エマルジョン１を貯留可能であれば、円形、角形など任意の形状、大きさの槽で構成することができる。回転体７の外側で、かつ、容器６内の領域において発生する乱流条件下では、再エマルジョン化が発生しやすいことを後述するが、再エマルジョン化を抑制するには、乱流状態が発生しにくい円形が好ましい。容器６の側壁には、必要に応じて、エマルジョン１の供給口（図示せず。）と、処理液の排出口（図示せず。）が設けられる。

回転体７は、エマルジョン１に遠心力を作用させてエマルジョン１を破壊するための回転部材である。回転体７は、全体として円筒状を有し、容器６に貯留されたエマルジョン１中に浸漬して配置される。この際、回転体７の全体がエマルジョン１中に浸漬されるように配置されてもよいし（図２Ｂ参照。）、或いは、回転体７の下部側が部分的にエマルジョン１中に浸漬されるように配置されてもよい（図２Ａ参照。）。また、回転体７の円筒軸が鉛直方向になるようにして、回転体７がエマルジョン１中に配置される。

図２Ａ及び図３に示すように、回転体７は、円筒状の胴体７１と、胴体７１の下側の円形の開口部７２を絞る絞り部７３と、胴体７１の上側の円形の開口部を塞ぐ蓋部７４とを備える。図２Ａ及び図３に示す絞り部７３は、胴体７１の下端に周方向に沿って設けられ、該下端から斜め下方に張り出した逆テーパ形状を有する。絞り部７３の肉厚は、胴体７１の肉厚と同一である。この絞り部７３により、回転体７の胴体７１の下側の開口部７２は下方に向かうにつれて絞られる、即ち、当該開口部７２の開口面積は下方に向かうにつれて縮小される。

蓋部７４は、胴体７１の上端に設けられる円盤状の部材であり、回転体７の胴体７１の上側の円形の開口部を塞ぐ。この蓋部７４は、回転体７と回転軸８１を連結する連結部材としても機能し、円盤状の蓋部７４の中心に回転軸８１が連結される。また、蓋部７４には、空気孔として機能する複数の貫通孔７５が上下方向に貫通形成されている。回転体７を下方に移動させてエマルジョン１に浸漬するとき、又は外部から容器６にエマルジョン１を供給するときには、当該貫通孔７５を通じて回転体７の内部の空気が回転体７の外部に抜けるため、回転体７の内部空間にエマルジョン１が容易に浸入できる。

回転体７の内径をｄ_１、容器６の内径をＤ_１とすると、通常、ｄ_１／Ｄ_１が、０．０８〜０．３となるように回転体７と容器６を設計することが好ましい。ｄ_１／Ｄ_１が０．０８未満であると、エマルジョン１を破壊するのに時間がかかり、容器６の容量も大きくなる。ｄ_１／Ｄ_１が０．３を超えると、回転体７の外側で、かつ、容器６内の領域において発生する乱流が強くなり、再エマルジョン化が発生しやすくなる。従って、回転体７の外側での再エマルジョン化を抑制しつつ、回転体７によりエマルジョン１を効率的に破壊するためには、ｄ_１／Ｄ_１が０．０８〜０．３であることが好ましい。

回転機構８は、回転軸と８１と、制御部８２と、モータ等の駆動装置（図示せず。）とを備える。回転軸８１は、上記回転体７の上端に連結され、駆動装置の回転力を回転体７に伝達する。上記円筒状の回転体７の胴体７１の円筒軸と回転軸８１は同一の軸線上にあり、両者はともに鉛直方向に延びる。かかる回転機構８は、回転軸８１を中心に（即ち、胴体７１の円筒軸を中心に）、回転体７を所定の回転数で回転させる。

制御部８２は、オペレータによる入力指示に基づいて、又は予め設定されたプログラムに従って、上記駆動装置を制御することで、回転体７の回転数を制御する。かかる制御部８２により、回転体７の回転数が可変となる。制御部８２により回転体７の回転数を制御することで、回転体７の回転により回転体７内のエマルジョン１に作用させる遠心力の大きさ（遠心加速度）を調整できる。例えば、回転体７の回転により生じる遠心力でエマルジョン１を破壊する場合には、制御部８２は、回転体７の回転数を上昇させて、エマルジョン１に作用させる遠心力を高める。一方、エマルジョン１の破壊に伴い回転体７の内部に堆積した微細粒子４を回転体７の下側の開口部７２から下方に排出する場合には、制御部８２は、回転体７の回転数を低下させる。

以上の構成のエマルジョン破壊装置１０は、容器６に貯留された重液２と軽液３のエマルジョン１中に回転体７を浸漬し、回転機構８により回転軸８１を中心として回転体７を回転させる。これにより、回転体７の内部のエマルジョン１を回転させて、回転体７の内周面付近で該エマルジョン１に対して遠心力を作用させる。この結果、当該遠心力により重液２と軽液３の界面に介在する固形物の微細粒子４を当該界面から除外することで、エマルジョン１を破壊（解乳化）して、重液２と軽液３に分離する。このように、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０では、回転体７の回転により回転体７内のエマルジョン１に遠心力を作用させて、エマルジョン１を破壊する。

以上のように、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、容器６内のエマルジョン１に浸漬された回転体７を回転機構８により回転させるだけの比較的シンプルな装置構成である。従って、本実施形態にエマルジョン破壊装置１０は、従来の遠心分離機と比べて、構造が簡易で小型かつ安価でありながら、エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力をエマルジョン１に的確に作用させることができるという利点を有する。

［１．３．エマルジョンの破壊原理］
次に、図４を参照して、上記構成のエマルジョン破壊装置１０を用いて遠心力によりエマルジョン１を破壊する原理について説明する。

図４に示すように、重液２（例えば水）と軽液３（例えば有機溶剤）の界面に微細粒子４が介在するため安定化しているエマルジョン１中に、回転体７を浸漬して回転させると、回転体７の内部のエマルジョン１は、回転体７と共に回転して遠心力を受ける。この際、回転体７の胴体７１の内周面付近の領域７６では、中心領域よりも回転径及び回転速度が大きいので、当該領域７６に位置するエマルジョン１が最大の遠心力を受ける。

上記のように回転体７を回転させて、回転体７内のエマルジョン１に遠心力を与えることで、重液２と軽液３の界面に介在する微細粒子４を当該界面から除外できる。この結果、微細粒子４が除去された重液２と軽液３のみからなるエマルジョンを、攪拌すれば、比較的容易にエマルジョン状態を解消して、重液２と軽液３の相分離系に分離できる。このように回転体７により生じる遠心力でエマルジョン１を破壊する場合、上記回転体７の胴体７１の内周面付近の領域７６で、エマルジョン１に最も遠心力が作用するため、当該領域７６において微細粒子４が除外されて、エマルジョン１が破壊され易い。

ここで、回転体７の回転中のエマルジョン１の流動について説明する。回転体７の回転中には、図４及び図２Ａに示すように、回転体７の回転に伴って、容器６中のエマルジョン１は流動する。詳細には、容器６内のエマルジョン１は、回転体７の下側の開口部７２の中心領域（円筒軸上及びその周辺）から回転体７内に流入する。そして、回転体７内のエマルジョン１は、回転体７の回転力により、回転体７の中心領域から上記回転体７の内周面付近の領域７６に流動し、当該領域７６に滞留している間に強い遠心力を受ける。この結果、当該領域７６において微細粒子４が重液２と軽液３の界面から除去されるため、エマルジョン１が破壊され易くなる。その後、当該界面から微細粒子４が除去されたエマルジョン１は、回転体７の下側に流動し、絞り部７３を乗り越えて下側の開口部７２から回転体７外に流出する。そして、回転体７の外側において、回転体７の回転力により撹拌されることで、エマルジョン１は、分散系から重液２と軽液３の相分離系への移行が促進される。この結果、回転体７の外側の領域では、比重の小さい軽液３が浮上して、比重の大きい重液２が沈降するため、両液体が２相に分離される。

［１．４．回転体の絞り部］
次に、図２Ａ及び図３を参照して、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０の特徴である回転体７の絞り部７３の構成と機能についてより詳細に説明する。

上記のようにして、回転体７の回転力を用いてエマルジョン１を破壊するためには、大きな遠心力が作用する回転体７の内周面付近の領域７６に、所定時間以上（例えば１秒以上）に渡ってエマルジョン１を滞留させることが重要である。このためには、回転体７内のエマルジョン１が回転体７の胴体７１の内周面に沿って上下方向に流動する速度を抑制し、できるだけ長い時間、当該領域７６にエマルジョン１を滞留させることが好ましい。

そこで、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０では、図２Ａ及び図３に示すように、回転体７の下端に絞り部７３を設けて、回転体７の下側の開口部７２を絞るような構造を採用している。かかる絞り部７３により回転体７の下側の開口部７２を狭くしているので、回転体７の内部のエマルジョン１が開口部７２から流出することを抑制し、回転体７内でのエマルジョン１の流速を低減できる。これにより、回転体７の内周面付近の領域７６にエマルジョン１を長時間滞留させて、該エマルジョン１に対して遠心力を十分に作用させることができる。

絞り部７３を設けない場合には、回転体７の下側の開口部７２からエマルジョン１がすぐに排出されてしまい、回転体７内のエマルジョン１に遠心力が作用する時間が非常に短くなり（例えば１秒未満）、エマルジョン１の破壊には至らない。一方、絞り部７３により開口部７２を狭くすることにより、回転体７内のエマルジョン１に対して遠心力が作用する時間が長くなり（例えば１秒以上）、エマルジョン１を好適に破壊できるようになる。

ここで、上記絞り部７３による開口部７２の絞り度合いの適正量を説明するために、回転体７の絞り部７３の高さｈと、胴体７１の高さＨとの関係について説明する。図２Ａ及び図３に示すように、絞り部７３の高さｈは、絞り部７３の先端と胴体７１の内周面との間の水平方向の高低差であり、絞り部７３による開口部７２の絞り量を表す。また、胴体７１の高さＨは、胴体７１の鉛直方向の長さである。

絞り部７３の高さｈは、胴体７１の高さＨの３％以上であることが好ましく（ｈ≧０．０３＊Ｈ）、Ｈの５．７％以上であることがより好ましく（ｈ≧０．０５７＊Ｈ）、Ｈの９．６％以上であることが更に好ましい（ｈ≧０．０９６＊Ｈ）。例えば、Ｈ＝３００ｍｍである場合、ｈは、９ｍｍ以上であることが好ましく（ｈ≧０．０３＊Ｈ）、１７ｍｍ以上であることがより好ましく（ｈ≧０．０５７＊Ｈ）、２９ｍｍ以上であることが更に好ましい（ｈ≧０．０９６＊Ｈ）。

ｈがＨの３．０％未満であると、絞り部７３が小さすぎるため、回転体７の内部のエマルジョン１が、回転体７の内周面に沿って上下方向に高速（＋０．２ｍ／秒超、又は−０．２ｍ／秒未満）で移動し、絞り部７３を乗り越えて、回転体７の下側の開口部７２から容易に流出してしまう。このため、回転体７の内部でエマルジョン１に対して、必要な大きさの遠心力を十分な時間に渡って作用させることができないので、エマルジョン１を好適に破壊できなくなってしまう。

これに対し、ｈがＨの３．０％以上であれば、回転体７の内周面付近に、回転体７の内部のエマルジョン１の流速が例えば上下方向に−０．２〜＋０．２ｍ／秒となる緩速領域を維持することができるので、エマルジョン１を好適に破壊できる。つまり、ｈがＨの３．０％以上であれば、絞り部７３が堰として機能し、回転体７の内部のエマルジョン１が絞り部７３を乗り越えて下側の開口部７２から流出することを抑制できる。これにより、回転体７の内部のエマルジョン１を回転体７の内周面付近に長く滞留させ、エマルジョン１の破壊に必要な大きさの遠心力を、十分な時間（例えば１秒以上）に渡ってエマルジョン１に対して作用させることができる。従って、回転体７によりエマルジョン１を好適に破壊できる。Ｈに対するｈの比（＝ｈ／Ｈ）が大きいほど、この破壊効果は高くなる。

［１．５．エマルジョン破壊装置の変更例］
次に、図２Ｂ〜図２Ｅを参照して、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０の変更例について説明する。図２Ｂ〜図２Ｅは、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０の変更例を示す模式図である。

まず、図２Ｂの変更例について説明する。図２Ｂの変更例のエマルジョン破壊装置１０は、上述した図２Ａの例のエマルジョン破壊装置１０と比べて、回転体７の配置が異なる。

図２Ａの例のエマルジョン破壊装置１０では、回転体７の一部だけをエマルジョン１に浸漬した状態で、回転体７を回転させている。しかし、かかる例に限定されず、図２Ｂに示すように、回転体７の全体をエマルジョン１に浸漬した状態で、回転体７を回転させてもよい。この図２Ｂの構成でも、回転体７の内部でエマルジョン１に遠心力を作用させて、エマルジョン１を好適に破壊できる。この際、回転体７の回転中に、エマルジョン１の破壊により分離された軽液３が、回転体７の上部の蓋部７４に設けられた貫通孔７５から回転体７の内部に流入するようになる。

次に、図２Ｃ〜図２Ｅの変更例について説明する。図２Ｃ〜図２Ｅの変更例のエマルジョン破壊装置１０は、上述した図２Ａの例のエマルジョン破壊装置１０と比べて、回転体７の絞り部７３の形状が異なる。回転体７の絞り部７３は、回転体７の下側の開口部７２を絞ることが可能な形状であれば、例えば、図２Ｃ〜図２Ｅに示すような多様な形状に変更することができる。

図２Ｃの例の絞り部７３Ｃは、回転体７の胴体７１の下端に周方向に沿って設けられ、該下端から斜め上方に張り出した順テーパ形状を有する。また、図２Ｄの例の絞り部７３Ｄは、回転体７の胴体７１の下端に周方向に沿って設けられ、該下端から水平方向内側に張り出した平坦なリング形状を有する。また、図２Ｅの例の絞り部７３Ｅは、回転体７の胴体７１の下端に周方向に沿って設けられ、該下端から内側に張り出し、垂直断面が略三角形となるリング形状を有する。

これら図２Ｃ〜図２Ｅの変更例の回転体７であっても、回転体７の回転中に、回転体７の内部のエマルジョン１が下側の開口部７２から排出し難くなり、該回転体７の内周面付近の領域７６に該エマルジョン１を滞留させることができる。従って、該エマルジョン１に、必要な大きさの遠心力を適切な長い時間作用させることができるので、エマルジョン１を好適に破壊できる。

［１．６．エマルジョンの破壊に必要な遠心力］
次に、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０の回転体７によりエマルジョン１を破壊するために必要な遠心力について説明する。

まず、図５を参照して、以下の説明で用いる「エマルジョン相率」について説明する。重液２、軽液３及び微細粒子４を含むエマルジョン１を遠沈管に入れて、遠心分離機で遠心力をエマルジョン１に作用させると、図５に示すように４相に分離される。この４相は、上部から、軽液相１０１、残存したエマルジョン相１０２、重液相１０３、沈殿した微細粒子相１０４である。また、図５に示すｄ_Ａは軽液相１０１及び残存したエマルジョン相１０２の厚さであり、ｄ_Ｂは重液相１０３及び沈殿した微細粒子相１０４の厚さであり、ｄ_Ｃは残存したエマルジョン相１０２の厚さであり、ｄ_Ｄは沈殿した微細粒子相１０４の厚さである。

ここで、エマルジョン相率Ｅとは、次の（１）式に示すように、上記ｄ_Ｃをｄ_Ａで除算した値の百分率（Ｖｏｌ−％）である。
エマルジョン相率Ｅ＝ｄ_Ｃ／ｄ_Ａ （１）

上記エマルジョン１に遠心力を作用させる前、つまり、重液２、軽液３及び微細粒子４の混合液を強攪拌した後は、通常、軽液相全体がエマルジョン１になっていることが多く、エマルジョン相率Ｅは、ほぼ１００Ｖｏｌ−％である。一方、遠心力を作用させてエマルジョン１を破壊した後は、図５に示すように、エマルジョン相率Ｅは低下し、例えば５０Ｖｏｌ−％以下となる。このように、エマルジョン相率Ｅは、エマルジョン破壊装置１０又は遠心分離機等により、エマルジョン１を破壊して軽液３の相と重液２の相とに分離できる度合いを表す指標となる。

次に、図４及び図６〜図８を参照して、回転体７によりエマルジョン１を破壊するために必要な遠心力の大きさ（遠心加速度）と、該遠心力の作用時間について詳細に説明する。

図４の中の拡大図に示すように、回転体７の内部のエマルジョン１中の微細粒子４に対しては、遠心力と、浮力と、重力と、該遠心力に対する反力である抵抗力とが作用する。ここで、回転体７内においては、浮力と重力は小さいので無視できる。抵抗力は、微細粒子４の親水性（ぬれ性）や粒子形状、粒子径等の影響を受ける。微細粒子４の親水性が大きい場合、微細粒子４は、重液２の液滴の表面から表面張力を受けると考えられ、この表面張力も抵抗力の一因となる。上記回転体７の回転によりエマルジョン１中の微細粒子４に作用する遠心力が、抵抗力に打ち勝つことで、重液２と軽液３の界面から微細粒子４が除外されて、エマルジョン１が破壊される。

エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力は、微細粒子４の親水性（ぬれ性）や、粒子の形状、粒子径、軽液３と重液２の比重差などの影響を受ける。このため、回転体７の回転によりエマルジョン１に作用させる遠心力を、処理対象のエマルジョン１中に含まれる微細粒子４の特性、又は軽液３と重液２の比重差などに応じて変化させることが好ましい。

図６は、微細粒子４の単位粒子径における遠心加速度（＝ｒω^２）と作用力（微細粒子４に作用する遠心力と抵抗力）との関係を示すグラフである。

回転体７の回転数の上昇に伴って、微細粒子４に作用する遠心力の大きさ、即ち、遠心加速度が上昇する。図６に示すように、遠心加速度が上昇して、反力である抵抗力が遠心力に対抗できなくなったときに、微細粒子４は重液２と軽液３の界面から除去される。エマルジョン１は破壊される微細粒子４の粒子径が小さいほど、また、微細粒子４の親水性（ぬれ性）が大きいほど、エマルジョン１を破壊するために必要な加速度は上昇する。

図７は、微細粒子４が含油スケール又は酸化アルミニウム粉である場合の遠心加速度［単位：Ｇ］とエマルジョン相率Ｅとの関係を示すグラフである。

上記のように、エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力は、エマルジョン１中に含まれる微細粒子４の特性（例えば、親水性や、粒子の形状、粒子径等）によって変化する。例えば、図７に示すように、エマルジョン相率Ｅが５０Ｖｏｌ−％以下となるまでエマルジョン１を破壊するためには、微細粒子４が酸化アルミニウム粉（平均粒子径：４１μｍ）である場合には、１８Ｇ以上の遠心加速度の遠心力が必要であり、微細粒子４が含油スケ−ル（平均粒子径：２９μｍ）である場合には、３００Ｇ以上の遠心加速度の遠心力が必要である。

図８は、エマルジョン破壊装置１０を用いて遠心加速度：２２８５Ｇの遠心力をエマルジョン１中の微細粒子４に作用させた場合の遠沈時間とエマルジョン相率Ｅとの関係を示すグラフである。

図８に示すように、エマルジョン相率Ｅが６０Ｖｏｌ−％以下となるまでエマルジョン１を破壊するためには、遠心力の作用時間は１秒以上必要であり、Ｅが４０Ｖｏｌ−％以下となるまでエマルジョン１を破壊するためには、遠心力の作用時間は２秒以上必要である。

以上のように、回転体７によりエマルジョン１を破壊するために必要な遠心力の大きさ（即ち、遠心加速度）や、該遠心力の作用時間は、エマルジョン１に含まれる微細粒子４の特性（粒度分布又は親水性等）等によって変化する。このため、エマルジョン破壊装置１０を用いてエマルジョン１を破壊する場合には、微細粒子４の特性や、軽液３と重液２の比重差に応じて、上記遠心加速度や作用時間を適切な値に設定する必要がある。

例えば、図６に示した関係から分かるように、微細粒子４の粒子径が小さい場合には、回転体７の回転数若しくは半径（回転体７の胴体７１の内周面の半径）を大きくすることにより、回転体７の内周面付近の領域７６（図４参照。）で生じる遠心加速度を大きくする必要がある。また、微細粒子４の親水性（微細粒子４の表面のぬれ性）によって、遠心力に対抗する最大抵抗力が変化する。このため、微細粒子４の親水性が高い場合にも、回転体７の回転数若しくは半径を大きくすることにより、当該領域７６で生じる遠心加速度を大きくする必要がある。

そこで、本実施形態に係る回転機構８の制御部８２は、微細粒子４の粒径又は親水性などの特性に応じて、回転体７の回転数を増加又は減少させる。これにより、回転体７内でエマルジョン１を破壊するために必要な遠心力を、該エマルジョン１に作用させて、重液２と軽液３の界面から微細粒子４を除去し、該エマルジョン１を好適に破壊できる。

［１．７．エマルジョンの破壊に必要な遠心力が大きい場合の課題］
上述したように、エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力が小さい場合（例えば、エマルジョン１の破壊に必要な遠心加速度が１００Ｇ未満である場合）には、上記第１の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０の構成（図２Ａ〜図２Ｅを参照。）であっても、特段の問題は生じない。

一方、エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力が大きい場合（例えば、エマルジョン１の破壊に必要な遠心加速度が１００Ｇ以上である場合）、回転体７の回転数若しくは半径を大きくする必要がある。この場合には、以下の２つの課題が生じる。

（課題１）回転体７の内周面付近に、分離された微細粒子４が堆積しやすくなるため、該堆積した微細粒子４により回転体７が重くなり、回転動力が大きくなってしまう。
（課題２）回転体７の外側の領域において液体が強撹拌されて、回転体７を浸漬している容器６内の液体の乱流状態が強くなり、回転体７の外側の領域でエマルジョン１が再生成されてしまう。

上記（課題２）について詳述する。１００Ｇ以上の大きな遠心加速度を得るために回転体７の回転数若しくは半径を大きくした場合、容器６内の液体（エマルジョン１又は分離された重液２と軽液３等）が該回転体７により大きな撹拌力で撹拌され、該液体の流動が速くなる。特に、容器６内の回転体７の外側の領域で、液体の乱流状態が激しくなる。この結果、回転体７内で遠心力を用いてエマルジョン１を破壊して重液２と軽液３と微細粒子４に分離したとしても、該重液２と軽液３と微細粒子４が、強い乱流状態となっている回転体７の外側の領域において激しく撹拌・混合されて、エマルジョン１が再生成されてしまうことになる。

従って、エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力が大きい場合、上記微細粒子４が堆積する問題（課題１）と、エマルジョン１が再生成する問題（課題２）を解決するために、上記第１の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０の構成（図２Ａ〜図２Ｅを参照。）に、種々の工夫を加えることが好ましい。

例えば、後述する第２及び第３の実施形態のように、回転体７内においてエマルジョン１の破壊により生じた軽液３と、微細粒子４を含んだ重液２とがそれぞれ、回転体７の上部孔と下部孔から回転体７の外部へ排出されるようにしてもよい。これにより、微細粒子４を含んだ重液２と、軽液３とが混在する領域を減少させて、エマルジョン１の再生成を防止できるとともに、回転体７内に堆積した微細粒子４を回転体７の外部に好適に排出できる。

また、後述する第４の実施形態のように、回転体７の外側の領域において容器６内の液体を上下に区切る仕切板を設置し、回転体７により生じる流れを旋回流に変化させ、乱流状態を緩和するようにしてもよい。これにより、主に容器６内の上部に存在する軽液３と、主に下部に存在する重液２及び微細粒子４とに分離し、軽液３と重液２及び微細粒子４とが再度混合する確率を低減できるので、回転体７の外側の領域においてエマルジョン１が再生成することを防止できる。

このように、回転体７の外部の領域におけるエマルジョン１の再生成を抑制することで、回転体７の内部で生じるエマルジョン１の破壊が優勢になり、全体としてエマルジョン１が消失していく。以下に、上記第１の実施形態で生じ得る課題１及び課題２を解決するための第２〜第４の実施形態係について詳述する。

［２．第２の実施形態］
次に、図９を参照して、本発明の第２の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０について説明する。図９は、第２の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０を示す模式図である。第２の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、上記第１の実施形態と比べて、回転体７の上部及び下部に、回転体７の内部の液体又は微細粒子４を外部に排出させるための貫通孔７７、７８（上部孔と下部孔）が追加で設置されている点で相違する。

図９に示すように、第２の実施形態では、回転体７の下部の絞り部７３に複数の貫通孔７７（「第１の貫通孔」に相当する。）が形成され、回転体７の上部の蓋部７４に複数の貫通孔７８（「第２の貫通孔」に相当する。）が形成されている。以下では、説明の便宜上、絞り部７３に形成された貫通孔７７を「下部孔７７」、蓋部７４に形成された貫通孔７８を「上部孔７８」と称する。

下部孔７７は、回転体７の下部の絞り部７３を鉛直方向に貫通するように形成される。下部孔７７は、回転体７の内部の重液２、軽液３及び微細粒子４を、特に、比重の大きい重液２及び微細粒子４を、回転体７の外部に排出する排出孔として機能する。下部孔７７の設置数は、図９の例では２個であるが、１個又は３個以上設けられてもよい。下部孔７７を複数設ける場合には、絞り部７３の周方向に沿って等間隔に配置することが好ましい。

かかる下部孔７７は、絞り部７３の外周部分（回転体７の胴体７１の側壁に近い側）に設けられることが好ましい。これにより、回転体７の回転時に、遠心力により回転体７の内周面付近の領域７６に堆積する微細粒子４を、下部孔７７から効率的に外部に排出できる。

一方、上部孔７８は、回転体７の上部の蓋部７４を鉛直方向に貫通するように形成される。上部孔７８は、回転体７の内部の重液２、軽液３及び微細粒子４を、特に、特に、比重の小さい軽液３を、回転体７の外部に排出する排出孔として機能する。上部孔７８の設置数は、図９の例では２個であるが、１個又は３個以上設けられてもよい。上部孔７８を複数設ける場合には、蓋部７４の周方向に沿って等間隔に配置することが好ましい。

上部孔７８も、蓋部７４の外周部分（回転体７の胴体７１の側壁に近い側）に設けられることが好ましい。これにより、回転体７の回転時に、遠心力により回転体７の内周面付近の領域７６に堆積する微細粒子４を、上部孔７８から効率的に外部に排出できる。

上述したように、第１の実施形態の回転体７の内部では、絞り部７３により回転体７の内周面付近の領域７６にエマルジョン１を滞留させて、遠心力によりエマルジョン１を破壊する。この破壊により、微細粒子４が重液２と軽液３の界面から分離される。このため、エマルジョン１の破壊処理が継続するにつれ、内周面付近の領域７６には遠心力により微細粒子４が堆積していき、蓋部７４と絞り部７３により外部への排出が阻害される。

しかし、第２の実施形態では、内周面付近の領域７６に堆積した微細粒子４が下部孔７７及び上部孔７８から回転体７の外部に適度に排出されるので、該領域７６に多量の微細粒子４が堆積することを防止できる。従って、回転体７に下部孔７７及び上部孔７８を設置することで、エマルジョン１の破壊に必要な遠心力の作用時間を維持しながら、回転体７内に微細粒子４が過度に堆積することを抑制できる。よって、回転体７内の微細粒子４の堆積による回転体７の重量及び回転動力の増加という問題（上記課題１）を解決できる。

さらに、下部孔７７及び上部孔７８からの微細粒子４の排出を更に促進するために、回転機構８の制御部８２により回転体７の回転数を変化させてもよい。

詳細には、回転体７の回転により生じる遠心力でエマルジョン１を破壊するときには、制御部８２は、所定の高遠心加速度（例えば、５００〜２０００Ｇ）が発生するように、高回転数で回転体７を回転させる。一方、回転体７の内部に堆積した微細粒子４を下部孔７７から下方に排出するときには、制御部８２は、回転体７の回転数を低下させ、上記所定の高遠心加速度よりも大幅に小さい低遠心加速度（例えば、１００Ｇ未満）にまで低下させる。

このように、回転体７によるエマルジョン１の破壊処理途中に、制御部８２により、回転体７の回転数を一時的に低下させ、回転体７内のエマルジョン１に作用する遠心力を低下させる。これにより、回転体７の内周面付近の領域７６に堆積している微細粒子４を自重により下部孔７７から好適に下方に排出することができる。従って、回転体７内の微細粒子４の堆積という問題（上記課題１）をより確実に防止できる。

さらに、第２の実施形態によれば、回転体７の下部孔７７から主に重液２及び微細粒子４が排出されやすく、回転体７の上部孔７８から主に軽液３が排出されやすい。これにより、回転体７の外側の領域において、軽液３は上部側に浮上し、重液２及び微細粒子４は下部側に沈降して、両者が分離されやすい。従って、微細粒子４を含んだ重液２と、軽液３とが混在する領域を減少させて、エマルジョン１の再生成を防止できる（上記課題２）。

［３．第３の実施形態］
次に、図１０を参照して、本発明の第３の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０について説明する。図１０は、第３の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０を示す模式図である。第３の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、上記第２の実施形態と比べて、回転体７の内周面に、液体の流れを阻害する環状堰７９が追加で設置されている点で相違する。

図１０に示すように、第３の実施形態に係る回転体７の胴体７１の内周面には、環状堰７９が周方向に沿って設けられる。この環状堰７９は、回転体７の中心に向かって水平に張り出した平坦な環状部材であり、環状堰７９の外周は胴体７１の内周面に接続されている。環状堰７９の張り出し高さは、例えば、胴体７１の半径の半分程度であるが、かかる例に限定されない。

この環状堰７９は、回転体７の回転中に、回転体７内のエマルジョン１の流動を制御して、軽液３を上方に、重液２及び微細粒子４を下方に流動させるための越流堰として機能する。即ち、図１０中の矢印で示すように、回転体７の回転によりエマルジョン１を破壊しているときには、回転体７内のエマルジョン１は遠心力により、回転体７内の中心領域から内周面付近の領域７６に流動した後、該内周面に沿って上下に流動し、遠心力により破壊される。この結果、比較的比重の大きい重液２及び微細粒子４は、環状堰７９により上方への流動を阻害されるため、主に下方に向けて流動し、回転体７の下部の下部孔７７又は開口部７２から排出される。一方、比較的比重の小さい軽液３は、環状堰７９を乗り越えて更に上方に流動し、回転体７の上部の上部孔７８から排出される。

このようにして、回転体７内に環状堰７９を設置することにより、回転体７の上方に流れる液体を軽液３のみとし、上部孔７８から回転体７の外部へ放出させる一方、微細粒子４及び重液２と一部の軽液３を下部孔７７又は開口部７２から回転体７の外部へ放出させる。これにより、回転体７の外側の領域において、上部孔７８から放出された軽液３と、下部から放出された微細粒子４及び重液２とを大きく離隔させることができる。従って、エマルジョン１を再生成するために必要な、重液２、軽液３、微細粒子４が狭い同一領域に同時に存在する確率を低下させることができる。よって、エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力が大きい場合であっても、高速回転する回転体７の外側の領域において、重液２及び微細粒子４と、軽液３とを好適に分離して、エマルジョン１の再生成を防止できる（上記課題２）。

［４．第４の実施形態］
次に、図１１Ａ〜図１１Ｄを参照して、本発明の第４の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０について説明する。図１１Ａ〜図１１Ｄは、第４の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０を示す模式図である。第４の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、上記第１〜３の実施形態と比べて、回転体７の外側に、重液２及び微細粒子４と軽液３とを区分するための仕切板９が追加で設置されている点で相違する。

図１１Ａ〜図１１Ｄに示すように、第４の実施形態では、回転体７の外側の領域において、容器６内のエマルジョン１を上下に仕切る仕切板９が設けられている。仕切板９は、回転体７を取り囲む板状部材であり、回転体７と容器６の側壁との間のスペースに、回転体７の胴体７１の全外周を取り囲むようにして配置される。仕切板９の外縁は容器６の側壁に接続され、仕切板９の内縁は回転体７の胴体７１の外周面に離隔して配置される。仕切板９の内縁と回転体７の胴体７１の外周面との間には、若干の隙間９１が存在する。

かかる仕切板９を設けることにより、回転体７の外側の領域において、容器６内に貯留されるエマルジョン１を上下に仕切ることができる。これにより、回転体７の内部でエマルジョン１を破壊して重液２と軽液３と微細粒子４とに分離したときに、比重の小さい軽液３が、仕切板９の上側の領域に滞留しやすくなる一方、比重の大きい重液２及び微細粒子４が、仕切板９の下側の領域に滞留しやすくなる。そして、仕切板９の上側に存在する軽液３と、主に下側に存在する重液２及び微細粒子４とが混合して、エマルジョン１が再生成されることを抑制できる。即ち、回転体７の回転により、回転体７の外側の液体は攪拌されて流動するが、仕切板９が存在することにより、当該撹拌による液体の流動を、容器６内の上下方向の流動を含む乱流ではなく、回転体７の外周を旋回する旋回流に変化させやすい。従って、エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力が大きい場合であっても、高速回転する回転体７の外側の領域で、仕切板９の上下に区分された軽液３と重液２及び微細粒子４とが再度混合されて、エマルジョン１が再生成される確率を低減できる（上記課題２）。

また、図１１Ａに示す例では、仕切板９は水平に配置されている。この場合でも、図１１Ａに示すように、回転体７の上部孔７８から放出された軽液３が仕切板９の上側の領域に滞留し、下部孔７７から放出された重液２及び微細粒子４が仕切板９の下側の領域に滞留しやすいので、仕切板９により軽液３と重液２及び微細粒子４を区切ることは可能である。

しかし、仕切板９を水平に配置するよりも、図１１Ｂ〜図１１Ｄに示すように、仕切板９をすり鉢状又は逆テーパ状として、仕切板９を容器６の側壁から回転体７に向かって下るように傾斜して配置することが好ましい。さらに、この仕切板９の傾斜角は例えば１５°以上であることがより好ましい。このように、仕切板９を傾斜配置することで、仕切板９の上側に存在する微細粒子４は仕切板９の傾斜に沿って滑動し、仕切板９の内縁の隙間９１から仕切板９の下方に沈降するので、仕切板９上に微細粒子４が堆積することを防止できる。

さらに、図１１Ｂ〜図１１Ｄに示すように、傾斜した仕切板９の外縁部（容器６の側壁側）には、複数の貫通孔９２（「第３の貫通孔」に相当する。）が形成されている。貫通孔９２は、仕切板９の外縁部を鉛直方向に貫通するように形成され、仕切板９の下側に溜まった軽液３を仕切板９の上側に逃がすための排出孔として機能する。貫通孔９２の設置数は、図１１Ａ〜図１１Ｄの例では２個であるが、１個又は３個以上設けられてもよい。貫通孔９２を複数設ける場合には、仕切板９の外縁に沿って等間隔に配置することが好ましい。

かかる貫通孔９２を設けることで、軽液３と重液２及び微細粒子４との分離をさらに促進できる。つまり、図１１Ｂ〜図１１Ｄに示すように、仕切板９の下側の領域で重液２から分離された軽液３は、浮上して、傾斜した仕切板９の外縁部と容器６の側壁との間の鋭角領域に滞留しやすい。このため、仕切板９の外縁部に貫通孔９２を設けることで、当該滞留した軽液３を、貫通孔９２を通じて仕切板９の上部に逃がしつつ、仕切板９によりその上下の液体の混合を抑制できる。よって、軽液３と重液２とをより効果的に区分して、エマルジョン１の再生成を抑制できる。

また、図１１Ｄに示すように、仕切板９の回転体７側（即ち、仕切板９の内縁）に、回転体７の胴体７１の外周を取り囲む円筒状の外筒壁９３を設けてもよい。外筒壁９３は、回転体７の胴体７１よりも大きい半径を有する円筒体であり、回転体７の胴体７１との間に所定の隙間９４を空けて配置される。外筒壁９３の円筒軸は、回転体７の円筒軸と同一である。図１１Ｄの例の外筒壁９３の上端は、上記の仕切板９の内縁に接続されており、外筒壁９３は仕切板９により回転体７の外周に位置するように支持されている。しかし、かかる例に限定されず、仕切板９と外筒壁９３を非接続にし、別途の支持部材を用いて、外筒壁９３を回転体７の外周に位置するように支持してもよい。

かかる外筒壁９３による回転体７を覆うことにより、高速回転する回転体７の回転力により、回転体７の外側の領域の液体が強攪拌されて乱流状態になることを大幅に抑制できる。従って、エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力が大きい場合であっても、高速回転する回転体７の外側の領域でエマルジョン１が再生成されてしまうことを、より効果的に抑制できる（上記課題２）。

［５．第５の実施形態］
次に、図１２Ａ〜図１２Ｃを参照して、本発明の第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０について説明する。図１２Ａ〜図１２Ｃは、第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０を示す模式図である。第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、上記第１〜３の実施形態と比べて、上記破壊処理後のエマルジョン１の処理液を比重分離するセトラーが追加で設置されている点で相違する。

図１２Ａ〜図１２Ｃに示すように、第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、上述した容器６、回転体７及び回転機構８に加えて、セトラー２０をさらに備える。セトラー２０は、複数の液体の混合液を静置して、比重差を用いて該液体を分離する分離装置であり、容器６に対して配管２４（又は配管２５、２６）を介して接続される。セトラー２０は、該容器６から配管２４（又は配管２５、２６）を通じて導入されたエマルジョン１の破壊処理後の処理液を、比重差を利用して、軽液３とエマルジョン１と重液２及び微細粒子４とに分離する。かかるセトラー２０は、上述した回転体７を用いたエマルジョン１の破壊処理を連続処理で行う場合に有用である。

回転体７を用いたエマルジョン１の破壊処理を回分処理で行う場合には、処理終了時に回転体７の回転を停止するため、回転体７が浸漬された容器６内の処理液の流動はほぼ停止する。従って、エマルジョン１の破壊によって生じた軽液相は容器６内の最上相にあり、微細粒子４や重液２、エマルジョン１を含まないので、当該軽液相から軽液３のみを適切に回収することができる。

しかしながら、回転体７を用いたエマルジョン１の破壊処理を連続処理で行う場合には、回転体７の回転を停止しないため、容器６内の処理液は流動したままとなる。従って、比重が大きい微細粒子４や重液２、エマルジョン１が、最上相の軽液相に混入することがある。このため、容器６から単に軽液相を抽出しても、微細粒子４や重液２、エマルジョン１が含まれない軽液３を得ることは困難である。

そこで、第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０では、エマルジョン１の破壊処理を連続処理で行うために、図１２Ａ〜図１２Ｃに示すように、上記容器６及び回転体７及び回転機構８を備えた装置の後段に、セトラー２０を設置する。このセトラー２０内で、比重差を用いて、エマルジョン１、微細粒子４及び重液２と軽液３とを分離することで、軽液３を連続的に回収することが可能となる。

以下に、図１２Ａ〜図１２Ｃに示す例についてそれぞれ詳細する。まず、図１２Ａに示す例では、容器６内のエマルジョン１には、上記第１の実施形態と同様な構成の回転体７（図２Ａ参照。）が設置されている。そして、容器６とセトラー２０とが１本の配管２４で接続されている。配管２４の両端はそれぞれ、容器６の側壁の中央部と、セトラー２０の側壁の中央部とに接続されている。また、容器６の側壁の下部には、外部から容器６内にエマルジョン１を導入するための供給口２１設けられる。セトラー２０の側壁の上部には、比重の小さい軽液３を排出するための上部排出口２２が設けられ、セトラー２０の側壁の下部には、比重の大きい重液２、微細粒子４及びエマルジョン１を排出するための下部排出口２３が設けられている。

かかる図１２Ａに示すエマルジョン破壊装置１０の動作を説明する。容器６内でエマルジョン１に浸漬された回転体７を回転させることにより、回転体７内でエマルジョン１に遠心力が作用して、エマルジョン１中の微細粒子４が重液２と軽液３の界面から除外される。このように微細粒子４が界面から除去されたエマルジョン１の処理液は、容器６から配管２４を通じてセトラー２０に導入される。

そして、セトラー２０内で、該処理液を静置することにより、比重の大きい微細粒子４、重液２及びエマルジョン１を沈降させ、これらを含まない軽液３を浮上させる。これにより、処理液が相分離されて、上から順に、軽液３を含む軽液相、残存したエマルジョン１を含むエマルジョン相、微細粒子４及び重液２を含む重液相の３相に分離される。上部排出口２２は、セトラー２０の上部の軽液相に対応する位置に設けられているので、該上部排出口２２から軽液３が外部に排出される。一方、下部排出口２３は、セトラー２０の下部の重液相に対応する位置に設けられているので、該下部排出口２３から軽液３、微細粒子４及び残存したエマルジョン１の混合液が外部に排出される。

次に、図１２Ｂに示す例では、容器６内のエマルジョン１には、上記第４の実施形態と同様な構成の回転体７（図１１Ｄ参照。）が設置されている。そして、容器６とセトラー２０とが２本の配管（上部配管２５、下部配管２６）で接続されている。上部配管２５の両端はそれぞれ、容器６の側壁の上部と、セトラー２０の側壁の上部とに接続され、下部配管２６の両端はそれぞれ、容器６の側壁の下部と、セトラー２０の側壁の下部とに接続されている。

かかる図１２Ｂに示すエマルジョン破壊装置１０の動作を説明する。容器６内でエマルジョン１に浸漬された回転体７を回転させることにより、回転体７内でエマルジョン１に遠心力が作用して、エマルジョン１中の微細粒子４が重液２と軽液３の界面から除外される。図１２Ｂに示す例の回転体７及び仕切板９等は、図２Ａの者と比べて、容器６内で重液２と軽液３を分離する能力が高いので、微細粒子４が界面から除去されたエマルジョン１の処理液は、容器６内の主に上部領域に滞留する軽液３と、主に中央及び下部領域に滞留する重液２、微細粒子４及び残存したエマルジョン１とに大まかに分離される。そして、容器６の上部領域の軽液３は、上部配管２５を通じてセトラー２０の上部に導入される。一方、容器６の中央及び下部領域の重液２、微細粒子４及び残存したエマルジョン１は、下部配管２６を通じてセトラー２０の下部に導入される。

そして、セトラー２０内で、該処理液を静置することにより、比重の大きい微細粒子４、重液２は沈降し、残存したエマルジョン１は若干浮上し、軽液３は最上相まで浮上する。この結果、処理液が相分離されて、上記の軽液相、エマルジョン相、重液相の３相に分離される。そして、上部排出口２２から軽液３が外部に排出され、下部排出口２３から軽液３、微細粒子４及びエマルジョン１の混合液が外部に排出される。

最後に、図１２Ｃに示す例では、上記図１２Ｂに示す例と比べて、回転体７及び仕切板９等の構成と配置が相違しており、図１２Ｃに示す例の容器６内で重液２と軽液３を分離する能力は、上記図１２Ｂに示す例よりも低いものの、上記図１２Ａに示す例よりも高い。この図１２Ｃに示す例でも、図１２Ｂに示す例と同様に、エマルジョン１の処理液が、容器６内の主に上部領域に滞留する軽液３と、主に中央及び下部領域に滞留する重液２、微細粒子４及び残存したエマルジョン１とに大まかに分離される。そして、該軽液３が上部配管２５を通じてセトラー２０の上部に導入され、該重液２、微細粒子４及び残存したエマルジョン１が、下部配管２６を通じてセトラー２０の下部に導入される。これにより、これら処理液は、セトラー２０内で、上記１２Ｂに示す例と同様に、上記の軽液相、エマルジョン相、重液相の３相に分離される。

以上、図１２Ａ〜図１２Ｃを参照して説明したように、第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、容器６内で回転体７の回転によりエマルジョン１の処理液が流動していたとしても、後段のセトラー２０を用いて処理液を軽液３と重液２に安定的に分離できる。従って、容器６内における回転体７によるエマルジョン１の破壊処理と、セトラー２０での分離処理とを同時並行して連続的に遂行できる。このような連続処理により、回分処理の場合よりも、軽液３と重液２の分離処理の効率を大幅に向上できる。

また、図１２Ｃに示す例で、エマルジョン１の破壊処理と、回転体７内からの微細粒子４の排出処理を回分処理で行ってもよい。上述したように、回転機構８の制御部８２により、回転体７の回転数は可変である。この制御部８２により、高回転数（例えば５６５０ｒｐｍ）と低回転数（例えば９８０ｒｐｍ）の間で、回転体７の回転数を定期的に増減させる。これにより、回転体７の回転により生じる遠心加速度を、高遠心加速度（例えば１０００Ｇ）と低遠心加速度（例えば３０Ｇ）の間で、増減させる。これにより、高回転数及び高遠心加速度のときには、回転体７によりエマルジョン１の破壊処理を行いつつ、低回転数及び低遠心加速度のときには、回転体７の内周面付近の領域７６に堆積した微細粒子４を、回転体７の下部の開口部７２から回転体７外に排出できる。これによって、図１２Ｃに示すシンプルな構造の回転体７を用いた場合でも、微細粒子４の堆積の問題を解決しながら、エマルジョン１の破壊処理を継続できる。

［６．エマルジョン破壊方法］
次に、本発明の好適な実施形態に係るエマルジョン破壊方法について説明する。

上述したように、エマルジョン破壊装置１０によるエマルジョン１の破壊は、特に、回転体７内の内周面付近の領域７６で生じる。一方、エマルジョン１の再生成は、回転体７の外側の領域で生じる。そして、回転体７内でエマルジョン１を破壊するために必要な遠心力は、微細粒子４の特性（粒子形状、粒子径、親水性等）や、軽液３と重液２の比重差などに依存して変化する。エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力が大きい場合には、回転体７の回転数若しくは半径を大きくして、回転体７内で大きな遠心加速度をエマルジョン１に作用させる必要がある。しかし、この場合には、上述した回転体７内に微細粒子４が堆積する問題（課題１）と、回転体７外でエマルジョン１が再生成する問題（課題２）が生じてしまう。

従って、エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力が大きい場合、例えば、エマルジョン１の破壊に必要な遠心加速度が１００Ｇ以上である場合には、必要な遠心加速度が大きく、回転体７の回転数を大きくする必要があるので、回転体７の外側において、回転体７による撹拌力が強くなり、乱流やエマルジョン１の再生成が生じやすく、回転体７内に微細粒子４が堆積しやすい。従って、この場合には、上記第２の実施形態（図９）、第３の実施形態（図１０）、又は第４の実施形態（図１１Ａ〜図１１Ｄ）、第５の実施形態（図１２Ｂ、図１２Ｃ）に係る特別な構造（上部孔７７、下部孔７８、環状堰７９、仕切板９等）を具備するエマルジョン破壊装置１０を使用することが好ましい。

一方、エマルジョン１を破壊するために必要な遠心力が小さい場合、例えば、エマルジョン１の破壊に必要な遠心加速度が１００Ｇ未満である場合には、必要な遠心加速度が小さく、回転体７の回転数は小さくて済むので、回転体７による撹拌力が弱いので、回転体７の外側におけるエマルジョン１の再生成は生じにくく、回転体７内の微細粒子４の堆積も生じにくい。従って、この場合には、上記第１の実施形態（図２Ａ〜図２Ｅ）又は第５の実施形態（図１２Ａ）に係るシンプルな構造（主として回転体７）を具備するエマルジョン破壊装置１０を用いれば、十分である。

そこで、本実施形態に係るエマルジョン破壊方法では、エマルジョン１の破壊に必要な遠心加速度が１００Ｇ以上であるか否かに基づいて、上記第１〜第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０を使い分ける。

即ち、エマルジョン１の破壊に必要な遠心加速度が１００Ｇ以上、４０００Ｇ以下である場合には、上記第２の実施形態（図９）、第３の実施形態（図１０）、又は第４の実施形態（図１１Ａ〜図１１Ｄ）、第５の実施形態（図１２Ｂ、図１２Ｃ）に係るエマルジョン破壊装置１０を用いて、エマルジョン１の破壊処理を行う。これにより、回転体７の外側におけるエマルジョン１の再生成（課題１）や、回転体７の内部における微細粒子４の堆積（課題２）を抑制しつつ、回転体７内で大きい遠心加速度の遠心力をエマルジョン１に作用させて、エマルジョン１を好適に破壊できる。なお、遠心加速度の上限を４０００Ｇとすることにより、回転体７を上方で１点支持する回転軸８１のシャフト径を抑えて、回転機構８を安価にすることができる。

一方、エマルジョン１の破壊に必要な遠心加速度が５Ｇ以上、１００Ｇ未満である場合には、上記第１の実施形態（図２Ａ〜図２Ｅ）又は第５の実施形態（図１２Ａ）に係るシンプルな構造のエマルジョン破壊装置１０を用いて、エマルジョン１の破壊処理を行う。これにより、よりシンプル、小型かつ安価な構造のエマルジョン破壊装置１０を用いて、回転体７の外側におけるエマルジョン１の再生成や、回転体７の内部における微細粒子４の堆積を生じさせることなく、回転体７内で小さい遠心加速度の遠心力をエマルジョン１に作用させて、エマルジョン１を好適に破壊できる。

このように、本実施形態に係るエマルジョン破壊方法では、エマルジョン１の破壊に必要な遠心加速度を判断基準として、エマルジョン破壊装置１０を使い分けることを特徴とする。これにより、必要十分な構成のエマルジョン破壊装置１０を用いて、効率的にエマルジョン１を破壊できる。

なお、本実施形態では、エマルジョン破壊装置１０を使い分ける判断基準となる遠心加速度の基準値を１００Ｇに設定している。この理由は、次の通りである。本発明者は、エマルジョン破壊装置１０の回転体７の回転数を多段階で変化させ（即ち、遠心加速度を多段階で変化させ）、回転体７の外側の領域における液体の乱れを測定する試験を行った。その結果、遠心加速度が１００Ｇ以上になると、回転体７の外側の液体の流動が乱流化して、エマルジョン１の再生成が生じやすくなることが分かった。そこで、本実施形態に係るエマルジョン破壊方法では、上記遠心加速度の基準値を１００Ｇとして、エマルジョン破壊装置１０を使い分けている。

以上、本実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０を用いたエマルジョン破壊方法に説明した。本実施形態によれば、重液２と軽液３の界面に微細粒子４が介在することで安定化したエマルジョン１を含む液体に対して、高速回転する回転体７により遠心力を作用させることで、微細粒子４を該界面から除去し、エマルジョン１を破壊（解乳化）することができる。さらに、エマルジョン破壊装置１０により、重液２（例えば水）及び微細粒子４（例えば含油スケール）の含有率が少ない軽液３（例えば、有機溶剤）と、軽液３をほとんど含まない重液２及び微細粒子４とを分離して回収することができる。

［７．油分分離装置］
次に、図１３を参照して、上記のエマルジョン破壊装置１０が適用された油分分離装置について説明する。図１３は、本実施形態に係る油分分離装置を示す模式図である。

本実施形態に係る油分分離装置は、油分および水分を含有するスケール類（含油スケール）から油分を分離するための装置である。この油分分離装置では、含油スケール中の油分を抽出剤である有機溶剤に抽出するときに、該有機溶剤と水とのエマルジョン１が生成される。このエマルジョン１は、有機溶剤と水の界面にスケールの微細粒子４（微細スケール）が介在しているため安定化しており、破壊されにくい。そこで、本実施形態に係る油分分離装置は、上記エマルジョン破壊装置１０を利用して、該エマルジョン１を効果的に破壊して、水と有機溶剤と微細スケールと油分を適切に分離することを目的としている。以下に、油分分離装置とこれを用いた油分分離方法について詳述する。

なお、以下では、油分分離装置の処理対象として、上記の重液２が水であり、軽液３が親油性の有機溶剤であり、微細粒子４が微細スケールである例について説明するが、油分分離装置の処理対象は、かかる例に限定されるものではない。ここで、親油性の有機溶媒は、常圧での沸点が１００℃未満であり、常温常圧で液体であり、例えば、例えば、ジエチルエーテル、ペンタン、ヘキサン、ギ酸エチル、酢酸エチル及びベンゼンからなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましく、特に、ペンタン又はヘキサンがより好ましい。以下では、親油性の有機溶剤として、ノルマル−ヘキサン（ｎ−ヘキサン）を用いる例について説明する。油分分離装置は、抽出剤として親油性の有機溶剤（ｎ−ヘキサン）を用いて含油スケールから油分を抽出しつつ、この抽出処理により生じた水とｎ−ヘキサンと微細スケールとが懸濁したエマルジョン１を破壊して、水とｎ−ヘキサンと微細スケールを分離する。

図１３に示すように、油分分離装置１００は、スラリー化槽１１０と、抽出槽１２０と、固液分離装置１３０と、エマルジョン破壊装置１０と、蒸留装置１４０と、有機溶剤除去装置１５０とを備える。

スラリー化槽１１０は、モータ１１１と撹拌部材１１２を有する攪拌機を備える。スラリー化槽１１０は、後段の抽出槽１２０に対して配管１１３を介して接続されている。配管１１３には、スラリーを送出するためのポンプ１１４が設けられている。スラリー化槽１１０には、外部から含油スケールと水が投入される。スラリー化槽１１０は、モータ１１１により撹拌部材１１２を回転させることにより、含油スケールと水とを混合して第１のスラリー（含油スケールと水の混合物）を生成する。

抽出槽１２０は、モータ１２１と撹拌翼１２２を有する攪拌機を備える。抽出槽１２０は、後段の固液分離装置１３０に対して配管１２３を介して接続されている。配管１２３には、油分を含む有機溶剤と第１のスラリーとの混合物を送出するためのポンプ１１４が設けられている。抽出槽１２０には、スラリー化槽１１０から配管１１３を介して第１のスラリーが導入され、蒸留装置１４０から配管１４６を介して再生された有機溶剤が導入され、エマルジョン破壊装置１０から配管１３３を介して水が導入される。有機溶剤は、ｎ−ヘキサン（比重：０．６６）などの親油性有機溶剤で構成され、含有スケールから油分を抽出するための抽出剤として機能する。抽出槽１２０は、モータ１２１により撹拌翼１２２を回転させることにより、第１のスラリーと有機溶剤とを撹拌して、混合する。これにより、第１のスラリー中の含油スケールに含まれる油分が有機溶剤中に抽出される。

かかる抽出槽１２０では、微細スケールと水と有機溶剤が強攪拌されるため、上述したエマルジョン１が生成される。即ち、抽出槽１２０では、油分の抽出剤として、有機溶剤として例えばｎ−ヘキサンを使用して、含油スケールから油分を抽出する。ｎ−ヘキサンは疎水性で親油性の液体であり、その比重は０．６６ｇ／ｃｍ^３と水より小さく、沸点は６９℃である。含油スケールに水分を添加して、スラリー状にし、このスラリーにｎ−ヘキサンを添加して、強撹拌すると、含油スケールの表面に付着している油分は、ｎ−ヘキサン中に抽出される。かかる抽出後に、これら混合物を静置すると、下からスケール相、水相、ヘキサン相に分離されるが、このヘキサン相は、水（重液２）とヘキサン（軽液３）のＷ／Ｏ型エマルジョンからなる状態となり、水滴とヘキサンの界面に微細スケールが介在することにより、該Ｗ／Ｏ型エマルジョンは安定化してしまう。

また、抽出槽１２０において、含油スケールと水とが混合された第１のスラリーと、上記有機溶剤とを含む混合物を撹拌するときに、当該混合物の撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）を、５００〜４００００の範囲内とすることが好ましい。これにより、含油スケールの分散が十分に進み、効果的に油分を有機溶媒に抽出して、スケールから除去できる。撹拌レイノルズ数が５００未満であれば、スケールからの油分除去率が低くなる。一方、撹拌レイノルズ数１００００以上では、油分除去率の効果の上昇は小さくなる。

なお、図１５に示すように、抽出槽１２０の撹拌機の回転数をｎ［ｓ^−１］，当該撹拌機の幾何学的形状を、槽１２５の径Ｄ_２［ｍ］，槽１２５内の液体の深さＨ_２［ｍ］，撹拌翼１２２の径ｄ_２［ｍ］，当該撹拌翼１２２の幅ｂ［ｍ］であらわすと、撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）は、（２）式のようにあらわされる。

撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）＝（ｎ×ｄ_２ ^２×ρ）／μ （２）
ただし、ρ：混合液の密度（ｋｇ／ｍ^３）、μ：混合液の粘度（Ｐａ・ｓ）

固液分離装置１３０は、例えば液体サイクロンで構成され、処理対象物を固体と液体に分離する。固液分離装置１３０は、後段のエマルジョン破壊装置１０に対して配管１３１を介して接続され、後段の有機溶剤除去装置１５０に対して配管１３２を介して接続されている。固液分離装置１３０には、抽出槽１２０から、上記油分を含む有機溶剤と第１のスラリーとの混合物が導入される。固液分離装置１３０は、比重差を利用して、当該混合物を、油分及び水を含有する有機溶剤（主に液体）と、スケールを含有する第２のスラリー（主に固体）とに分離する。

エマルジョン破壊装置１０は、上述した各実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０で構成することができる。図１３の例では、第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０（図１２Ｂ参照。）が適用されているが、上述した第２〜第４の実施形態に係るエマルジョン１を適用してもよい。また、エマルジョン破壊装置１０は、後段の蒸留装置１４０に対して配管１３３を介して接続され、前述の抽出槽１２０に対して配管１３４を介して接続されている。

エマルジョン破壊装置１０は、固液分離装置１３０から、油分及び水を含有する有機溶剤（即ち、Ｗ／Ｏ型エマルジョン）が導入される。エマルジョン破壊装置１０は、遠心力を用いて、当該有機溶剤中に含まれる水と有機溶剤とのエマルジョン１を破壊し、油分を含有する有機溶剤と、水とに分離する。詳細には、エマルジョン破壊装置１０は、上述した回転体７の回転力により、回転体７内の水とヘキサンのＷ／Ｏ型エマルジョンに対して遠心力を作用させる。このとき、回転体７内で作用させる遠心力の遠心加速度を５００Ｇ以上とすることが好ましい。

これにより、水滴とｎ−ヘキサンの界面に介在している微細スケールが好適に分離されるため、Ｗ／Ｏ型エマルジョンが破壊され、油分を含むヘキサン（軽液３）と、微細スケールを含む水（重液２）とに分離される。油分を含有する有機溶剤は、エマルジョン破壊装置１０のセトラー２０の上部排出口２２から配管１３３を通じて蒸留装置１４０に排出される。一方、微細スケールを含む水は、エマルジョン破壊装置１０のセトラー２０の下部排出口２３から配管１３４を通じて抽出槽１２０に排出される。

蒸留装置１４０は、モータ１４１と撹拌部材１４２を有する攪拌機を備える。蒸留装置１４０は、前述の抽出槽１２０に対して配管１４３、コンデンサー１４５及び配管１４６を介して接続されている。また、蒸留装置１４０の下端には、油分を排出するための配管１４４が接続されている。蒸留装置１４０には、エマルジョン破壊装置１０から油分を含有する有機溶剤が導入される。蒸留装置１４０は、当該含油有機溶剤を蒸留して、有機溶剤（ｎ−ヘキサン）と油分とに分離する。

コンデンサー１４５は、蒸留装置１４０の上部から配管１４３を通じて排出された有機溶剤（ｎ−ヘキサン）を凝縮して液化する。このようにして回収及び再生された有機溶剤（ｎ−ヘキサン）は配管１４６を通じて抽出槽１２０に供給されて、上記含油スケールから油分を抽出する抽出剤として再利用される。一方、蒸留装置１４０で分離された油分は、配管１４３を通じて外部に排出、回収される。

有機溶剤除去装置１５０は、モータ１５１と撹拌部材１５２を有する攪拌機を備える。蒸留装置１４０は、前述のコンデンサー１４５に対して配管１５４を介して接続されている。また、有機溶剤除去装置１５０の下端には、スケールを含有する第２のスラリーを排出するための配管１４４が接続されている。

有機溶剤除去装置１５０には、固液分離装置１３０から、スケールを含有する第２のスラリーが導入される。この第２のスラリーには、有機溶剤（ｎ−ヘキサン）が例えば１〜５質量％含まれている。有機溶剤除去装置１５０は、当該第２のスラリー中に残存する有機溶剤を加温して揮発させ、配管１５４を通じてコンデンサー１４５に排出する。また、一方、有機溶剤除去装置１５０で有機溶剤が揮発された後の第２のスラリーに含まれるスケールは、スラリー状態のまま配管１５３を通じて外部に排出、回収される。このように有機溶剤除去装置１５０により有機溶剤（ｎ−ヘキサン）を揮発分離した後のスケール中の油分は、初期の含油スケールと比べて大幅に低減されている。

以上、本実施形態に係る油分分離装置１００と、これを用いて含油スケールから油分を分離する油分分離方法について説明した。

本実施形態によれば、抽出槽１２０による油分の抽出工程において、微細スケールの介在により安定化した水と親油性有機溶剤のエマルジョン１が生成される。このエマルジョン１を抽出槽１２０からエマルジョン破壊装置１０に導入して、高速回転する回転体７の回転力により、例えば５００Ｇ以上の遠心加速度を該エマルジョン１に作用させる。これにより、水と親油性有機溶剤の界面から微細スケールを除去して、効果的にエマルジョン１を破壊し、水と親油性有機溶剤に分離できる。さらに、エマルジョン破壊装置１０により、エマルジョン１を、微細スケール及び水をほとんど含まない有機溶剤と、有機溶剤をほとんど含まない微細スケール及び水とに分離して排出できる。従って、当該有機溶剤と、微細スケール及び水とを好適に分離回収できる。

また、本実施形態に係る油分分離装置１００に適用されたエマルジョン破壊装置１０は、従来の遠心分離機と比べて、シンプルな装置構成であり、小型かつ安価である。従って、エマルジョン破壊装置１０を適用することで、遠心分離機等の他の分離装置を用いる場合よりも、油分分離装置１００の装置構成を簡素化、小型化及び安価にできる。

なお、油分分離装置１００において上記水と親油性有機溶剤のエマルジョン１を破壊する際には、低遠心加速度（例えば１００Ｇ未満）でも破壊可能である場合もある。従って、この場合には、上記第１の実施形態（図２Ａ〜図２Ｅ）又は第５の実施形態（図１２Ａ）に係るシンプルな構造（主として回転体７）を具備するエマルジョン破壊装置１０を用いることもできる。しかし、実際には、例えば１００Ｇ以上の高遠心加速度が必要な場合が多い。この場合には、上記第２の実施形態（図９）、第３の実施形態（図１０）、又は第４の実施形態（図１１Ａ〜図１１Ｄ）、第５の実施形態（図１２Ｂ、図１２Ｃ）に係る特別な構造（上部孔７７、下部孔７８、環状堰７９、仕切板９等）を具備するエマルジョン破壊装置１０を使用することが好ましい。

また、従来の遠心分離機で処理対象物を遠心分離した場合、遠心分離機から排出される固形物（脱水ケーキ）はケーキ状になる。従って、上記油分分離装置１００のエマルジョン破壊装置１０に代えて遠心分離機を用いた場合、遠心分離機から排出されるスケールの脱水ケーキ中に残存する微量の有機溶剤を回収するためには、油分抽出プロセスにおいて、該脱水ケーキを再度スラリー化し、加熱する必要がある。従って、該スラリー化及び加熱処理の分だけ、処理工程数と、処理コスト及び装置コストが増加してしまう。これに対し、本実施形態に係る油分分離装置１００では、有機溶剤除去装置１５０において、スケール及び微量の有機溶剤を含有する第２のスラリーを加熱して、有機溶剤を揮発させて除去し、スラリー状態のスケールを排出する。従って、上記脱水ケーキのような固体状のスケールではなく、スラリー状のスケールを回収することができる。

以下、本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
実施例１では、上述した第１の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０（図２Ａ参照。）を用いて、エマルジョン１を破壊する試験を行った。本試験の条件と結果を表２に示す。

本試験では、回転体７の内径ｄ_１を５６ｍｍ、回転体７の胴体７１の高さＨを１００ｍｍ、回転体７の絞り部７３の高さｈを６ｍｍとし、容器６内のエマルジョン１の容量を５０リットルとした。かかるエマルジョン破壊装置１０を用いて、エマルジョン破壊処理を回分処理で行った。まず、容器６内にエマルジョン１を投入した後に、回転体７を２０秒回転させて、遠心力によるエマルジョン１の破壊処理を行った。その後、処理液を３０秒間静置して相分離させ、容器６内のエマルジョン相率Ｅを測定した。エマルジョン相率Ｅが小さいほど、分散系液体のエマルジョン１を好適に破壊して、軽液３と重液２の相分離系液体に分離できたことになる。

表２に示すように、微細粒子４として酸化アルミニウム粉を用いた場合（実施例１−１、２）、１０００ｒｐｍ以下の低回転数であってもエマルジョン１を破壊でき、このときの遠心加速度は３０Ｇであり、上記基準値である１００Ｇ未満であった。これに対し、微細粒子４として含油スケールを用いた場合（実施例１−３〜７）、回転数を２０００ｒｐｍ以上の高回転数とすれば、エマルジョン１を破壊でき、このときの遠心加速度は２５０〜２０００Ｇであり、上記基準値である１００Ｇ以上であった。

実施例１−３と１−４の比較結果から分かるように、回転体７の回転数が大きいほど、つまり、遠心加速度が大きいほど、エマルジョン相率Ｅが小さくなり、エマルジョン１を効果的に破壊できるといえる。しかし、実施例１−４と１−５の比較結果や、実施例１−６と１−７の比較結果から分かるように、回転体７の回転数及び遠心加速度が大きすぎると、回転体７の外側でエマルジョン１の再生成が生じるため、却ってエマルジョン相率Ｅが小さくなるといえる。

［実施例２］
実施例２では、上述した第２の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０（図９参照。）を用いて、エマルジョン１を破壊する試験を行った。第２の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、回転体７に上部孔７８と下部孔７７を設けたことを特徴としている。本試験の条件と結果を表３に示す。なお、実施例２のその他の試験条件については、上記実施例１と同様である。

表３に示す実施例２−１〜５と、上記表２に示す実施例１−１〜５との比較結果から分かるように、実施例２において回転体７に上部孔７８と下部孔７７を設けることにより、実施例１よりもエマルジョン相率Ｅが低下しており、エマルジョン１の破壊効果がさらに向上されている。これにより、上部孔７８と下部孔７７により回転体７内の重液２と軽液３を分離して回転体７外に排出する効果が実証されたといえる。

［実施例３］
実施例３では、上述した第３の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０（図１０参照。）を用いて、エマルジョン１を破壊する試験を行った。第３の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、回転体７に上部孔７８と下部孔７７に加えて環状堰７９を設けたことを特徴としている。本試験の条件と結果を表４に示す。なお、実施例３のその他の試験条件については、上記実施例１と同様である。

表４に示す実施例３−１〜５と、上記表３に示す実施例２−１〜５との比較結果から分かるように、実施例３において回転体７に上部孔７８と下部孔７７に加えて環状堰７９を設けることにより、実施例２よりもさらにエマルジョン相率Ｅが低下しており、エマルジョン１の破壊効果がさらに向上されている。これにより、環状堰７９により回転体７内の重液２と軽液３を分離して上部孔７８と下部孔７７から回転体７外に排出する効果が実証されたといえる。

［実施例４］
実施例４では、上述した第４の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０（図１１Ａ参照。）を用いて、エマルジョン１を破壊する試験を行った。図１１Ａに示す第４の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、上記第３の実施形態（図１０参照。）の構成に加え、さらに、回転体７の外側に水平な仕切板９を設けたことを特徴としている。本試験の条件と結果を表５に示す。なお、実施例４のその他の試験条件については、上記実施例１と同様である。

表５に示す実施例４−１〜５と、上記表４に示す実施例３−１〜５との比較結果から分かるように、実施例４において回転体７の外側に水平な仕切板９を設けることにより、実施例３よりもエマルジョン相率Ｅが低下しており、エマルジョン１の破壊効果がさらに向上されている。これにより、水平な仕切板９により回転体７の外部の領域の重液２と軽液３を区分して、エマルジョン１の再生成を防止する効果が実証されたといえる。

［実施例５］
実施例５では、上述した第４の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０（図１１Ｂ参照。）を用いて、エマルジョン１を破壊する試験を行った。図１１Ｂに示す第４の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、上記第３の実施形態（図１０参照。）の構成に加え、さらに、回転体７の外側に、傾斜した仕切板９を設けたことを特徴としている。本試験の条件と結果を表６に示す。なお、実施例５のその他の試験条件については、上記実施例１と同様である。

表６に示す実施例５−１、５−３〜５と、上記表５に示す実施例４−１、４−３〜５との比較結果から分かるように、実施例５において回転体７の外側に水平な仕切板９を設けることにより、実施例４よりもエマルジョン相率Ｅが低下しており、エマルジョン１の破壊効果がさらに向上されている。これにより、仕切板９を傾斜配置することにより、回転体７の外部の領域の重液２と軽液３を区分して、エマルジョン１の再生成を防止する効果が実証されたといえる。

［実施例６］
実施例６では、上述した第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０（図１２Ｂ参照。）を用いて、エマルジョン１を破壊する試験を行った。図１２Ｂに示す第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、上記第４の実施形態（図１１Ｄ参照。）の構成に加え、さらに、セトラー２０を設けたことを特徴としている。本試験の条件と結果を表７に示す。

本試験では、回転体７の内径ｄ_１を５６ｍｍ、回転体７の胴体７１の高さＨを１００ｍｍ、回転体７の絞り部７３の高さｈを６ｍｍとし、容器６内のエマルジョン１の容量を５０リットルとした。また、セトラー２０の直径を３００ｍｍ、高さを６００ｍｍとした。かかるエマルジョン破壊装置１０を用いて、エマルジョン破壊処理を連続処理で行った。

まず、容器６内にエマルジョン１を連続投入（１０リットル/分）し、回転体７を連続回転させて、遠心力によるエマルジョン１の破壊処理を行った。その後、処理液をセトラー２０に投入し、比重差を用いて処理液を分離した。セトラー内のサンプルを採取し、セトラー２０内のエマルジョン相率Ｅを測定した。また、セトラー２０から排出された軽液３中のＳＳ濃度（浮遊物質濃度）を測定した。なお、実施例６−１〜５において、セトラーから排出された軽液３中のＳＳ濃度は、ほぼゼロであり、透明であった。

表７に示すように、実施例６に係るエマルジョン破壊装置１０（図１２Ｂ参照。）を用いて、エマルジョン１を連続的に破壊する処理を行った場合でも、エマルジョン１を好適に破壊して、エマルジョン相率Ｅを低減できた。実施例６−１〜５と、上記表６に示す実施例５−１〜５等との比較結果から分かるように、実施例６において連続処理を行うためにセトラー２０を用いることにより、回分処理の実施例５と同定若しくはそれ以上にエマルジョン相率Ｅが低下している。これにより、エマルジョン破壊装置１０により連続的にエマルジョン１を破壊する場合でも、セトラー２０により処理液を重液２と軽液３に分離する効果が実証されたといえる。

［実施例７］
実施例７では、上述した第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０（図１２Ｃ参照。）を用いて、エマルジョン１を破壊する試験を行った。図１２Ｃに示す第５の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０は、上記第４の実施形態（図１１Ｂ参照。）の構成に加え、さらに、セトラー２０を設けたことを特徴としている。本試験の条件と結果を表８に示す。

本試験では、回転体７の内径ｄ_１を５６ｍｍ、回転体７の胴体７１の高さＨを１００ｍｍ、回転体７の絞り部７３の高さｈを６ｍｍとし、容器６内のエマルジョン１の容量を５０リットルとした。また、セトラー２０の直径を３００ｍｍ、高さを６００ｍｍとした。かかるエマルジョン破壊装置１０を用いて、エマルジョン破壊処理を回分処理で行った。

まず、容器６内にエマルジョン１を連続投入（１０リットル/分）しながら、回転体７により生じる遠心加速度が１０００Ｇとなるように回転数を制御して、回転体７を３０秒間に渡って回転させることにより、１０００Ｇの遠心加速度の遠心力を作用させてエマルジョン１の破壊処理を行った。その後、回転体７の回転数を低下させ、遠心加速度を３０Ｇまで低下させた後に、再度、回転体７の回転数を上昇させ、遠心加速度を１０００Ｇに到達させた。このような回転数及び遠心加速度の増減制御を繰り返し行った。かかるエマルジョン１の破壊処理中は、容器６内の処理液をセトラー２０に投入し、比重差を用いて処理液を分離した。

そして、セトラー２０内のサンプルを採取し、セトラー２０内のエマルジョン相率Ｅを測定した。また、セトラー２０から排出された軽液３中のＳＳ濃度を測定した。なお、実施例７−１において、セトラーから排出された軽液３中のＳＳ濃度は、ほぼゼロであり、透明であった。

表８に示すように、実施例７に係るエマルジョン破壊装置１０（図１２Ｃ参照。）を用いて、回転体７の回転数を定期的に増減させながら、回分処理でエマルジョン１を破壊する処理を行った場合でも、エマルジョン１を好適に破壊して、エマルジョン相率Ｅを十分に低減できる効果と、セトラー２０により処理液を重液２と軽液３に分離する効果が実証されたといえる。また、回転体７の回転数を低下させたときには、回転体７の内周面付近の領域７６に堆積した微細粒子４を回転体７外に排出することが可能であった。

［比較例］
前述した実施例１〜７の比較例として、図１４Ａ又は図１４Ｂに示すエマルジョン破壊装置１０を用いて、エマルジョン１を破壊する試験を行った。比較例に係るエマルジョン破壊装置１０は、絞り部７３が設けられていない回転体７０を使用し、回転体７０の内周面付近の領域７６にエマルジョン１を保持しにくい構造となっている。なお、比較例のその他の試験条件については、上記実施例１と同様である。

表９に示す比較例８−１〜５と、上記表２に示す実施例１−１〜５との比較結果から分かるように、比較例では、エマルジョン相率Ｅが９３Ｖｏｌ−％と非常に高く、エマルジョン１をほとんど破壊できていない。この理由は、比較例の回転体７０に絞り部７３が設けられていないため、回転体７０の内周面付近の領域７６にエマルジョン１を保持しにくく、該領域７６にエマルジョン１を必要な作用時間（例えば１秒以上）だけ滞留させることができないからでると考えられる。これに対し、実施例１では、比較例よりもエマルジョン相率Ｅが大幅に低下しており、回転体７に絞り部７３を設けることで、エマルジョン１の破壊効果に優れることが実証されたといえる。他の実施例２〜７についても同様である。

［実施例８］
実施例８では、上述した油分分離装置１００（図１３参照。）を用いて、含油スケールから油分を分離する試験を行った。

油分を分離する際には、まず、スラリー化槽１１０により予めスラリー化した含油スケール（表１０参照。）を、約８リットル／分で抽出槽１２０（容量；５０リットル）に連続投入した。抽出槽１２０では、油分の抽出剤（親油性有機溶剤）としてｎ−ヘキサンを使用し、含油スケールと水とが混合されたスラリーと、ｎ−ヘキサンとを含む混合物を撹拌した。このときの混合物の撹拌レイノルズ数（Ｒｅ）は約３２００であり、抽出槽１２０における含油スケールのスラリーの滞留時間は、約３分であった。

次いで、抽出槽１２０で強撹拌された、含油スケールとｎ−ヘキサンの混合物は、液体サイクロン（固液分離装置１３０）に導入した。液体サイクロンでは、遠心力により、ｎ−ヘキサンと第１のスラリーとの混合物を分離した。このとき、混合物に作用する遠心力の遠心加速度が約２５０Ｇになるように、液体サイクロンのサイズを選択した。そして、液体サイクロン下部からスケールと水と少量のｎ−ヘキサンが混合した第２のスラリーを回収し、液体サイクロン上部からｎ−ヘキサンと水と微細スケールからなるエマルジョン１を回収した。

次いで、当該エマルジョン１をエマルジョンブレイカーに送液し、回転体７内で発生する遠心力により、ｎ−ヘキサン相中に浮遊している微細スケールを分離し、エマルジョン１を破壊（解乳化）した。このとき、エマルジョン破壊装置１０の回転体７内で発生する遠心力の遠心加速度は、１８００Ｇであった。この結果、エマルジョン破壊装置１０のセトラー２０で分離した含油ｎ−ヘキサン相中には、ほとんどＳＳ成分は含まれていなかった。

エマルジョン破壊装置１０により分離された含油ｎ−ヘキサンを回収し、蒸留装置１４０に送液した。蒸留装置１４０では、含油ｎ−ヘキサンを９８℃に加熱し、ｎ−ヘキサン成分を揮発させ、油分とｎ−ヘキサンを分離した。そして、蒸留装置１４０で揮発したｎ−ヘキサンを、コンデンサー１４５により液化した後に、抽出槽１２０に再度投入した。一方、蒸留装置１４０で分離された油分は系外へ排出した。上記セトラー２０でＳＳ成分をほとんど分離しているため、蒸留装置１４０で分離回収された油分中にもほとんどＳＳ成分は含まれておらず、別のプラントで該油分を燃料代替として十分に使用することができた。

一方、上記の液体サイクロンの下部から回収した第２のスラリーを、有機溶剤除去装置１５０に送液した。該有機溶剤除去装置１５０内で第２のスラリーを９８℃まで加温し、スラリー中に約２質量％で含有されているｎ−ヘキサンを蒸発させて除去した。ｎ−ヘキサンが除去されたスラリーは、系外へ排出され、不図示の脱水機で脱水して、脱油スケールを得た。

上記の油分抽出プロセスにおいて、エマルジョン破壊装置１０内の処理液を採取し、エマルジョン相率Ｅを測定したところ、２６ｖｏｌ−％であり、十分にエマルジョン１を破壊できていた。また、有機溶剤除去装置１５０から回収された脱油スケール中の油分の濃度を測定したところ、平均で０．３９質量％であり、スケールから油分を十分に除去できていた。

［実施例９］
実施例９では、上記第１の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０（図２Ｂ参照。）を用いて、回転体７の絞り部７３の高さｈを変化させたときの、回転体７の内周面付近の領域７６における液体の流速を、流体シミュレーションによって計算し、緩速領域（鉛直方向の流速が０．２ｍ／秒以下）の有無を調べた。回転体７の内径ｄ_１を２００ｍｍ、回転体７の回転数を３８２０ｒｐｍ、容器６内のエマルジョン１の容量を７８５リットルとした。また、軽液３としてｎ−ヘキサン、重液２として水、微細粒子４として実施例１で用いた含油スケールを激しく混合して生じるエマルジョン１をエマルジョン破壊装置１０の処理対象とした。本試験の条件と結果を表１１に示す。

表１１に示すように、ｈ／Ｈが５．７％以上であれば、回転体７の内周面付近の領域７６において、液体の鉛直方向の流速が−０．２〜＋０．２ｍ／秒となる緩速領域が生成されることが分かった。従って、ｈ／Ｈが、少なくとも３．０％以上でないと、回転体７の内周面付近の領域７６に、エマルジョン１を破壊するために必要な緩速領域を維持できないことが実証されたといえる。

［実施例１０］
実施例１０では、上記第１の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０（図２Ｂ参照。）を用いて、エマルジョン１を破壊する回分試験を行ない、回転体７の回転数及び遠心加速度と、エマルジョン相率Ｅとの関係を求めた。まず、容器６内にエマルジョン１を投入した後に、回転体７を２０秒回転させて、遠心力によるエマルジョン１の破壊処理を行った。その後、処理液を３０秒間静置して相分離させ、容器６内のエマルジョン相率Ｅを測定した。回転体７の内径ｄ_１を２００ｍｍ、回転体７の胴体７１の高さＨを３００ｍｍ、回転体７の絞り部７３の高さｈを４０ｍｍとし、容器６内のエマルジョン１の容量を７８５リットルとした。本試験の条件と結果を表１１に示す。

表１２に示すように、回転体７により発生する遠心加速度が、１０２Ｇ以上になると、高速回転する回転体７の外側の領域で、エマルジョン１が激しく流動して、乱流となり、エマルジョン相率が上昇することが分かった。従って、回転体７により発生する遠心加速度が１００Ｇ以上である場合には、前述した第２〜第４の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０のように、回転体７の外側の領域において乱流によるエマルジョン１の再生成を抑制するための手段を講じる必要があることが実証されたといえる。また、該遠心加速度が少なくとも８３Ｇ以下である場合には、前述した第１の実施形態に係るエマルジョン破壊装置１０のように、シンプルな構造の回転体７を使用したとしても、回転体７の外側の領域において乱流やエマルジョン１の再生成が生じ難いことが実証されたともいえる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ エマルジョン
２ 重液
３ 軽液
４ 微細粒子
６ 容器
７ 回転体
８ 回転機構
９ 仕切板
１０ エマルジョン破壊装置
２０ セトラー
２４、２５、２６ 配管
７１ 胴体
７２ 開口部
７３ 絞り部
７４ 蓋部
７６ 内周面付近の領域
７７ 下部孔
７８ 上部孔
７９ 環状堰
８１ 回転軸
８２ 制御部
９３ 外筒壁
１００ 油分分離装置
１１０ スラリー化槽
１２０ 抽出槽
１３０ 固液分離装置
１４０ 蒸留装置
１５０ 有機溶剤除去装置

Claims (11)

1. 疎水性の液体と水と粒子とが懸濁したエマルジョンを貯留する容器と、
   前記エマルジョンに浸漬され、円筒軸が鉛直方向になるように配置される円筒状の胴体を有する回転体と、
   前記回転体に連結され、前記円筒軸を中心に前記回転体を回転させる回転機構と、
   を備え、
   前記回転体の前記胴体の下端には、前記胴体の下側の開口部を絞る絞り部が周方向に沿って設けられることを特徴とする、エマルジョン破壊装置。
2. 前記絞り部には、少なくとも１つの第１の貫通孔が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のエマルジョン破壊装置。
3. 前記回転機構は、前記回転体の回転数を制御する制御部を有し、
   前記回転体の回転により生じる遠心力で前記エマルジョンを破壊するときには、前記制御部は、所定の回転数で前記回転体を回転させ、
   前記回転体の内部に堆積した前記粒子を前記第１の貫通孔から下方に排出するときには、前記制御部は、前記回転体の回転数を前記所定の回転数未満に低下させることを特徴とする、請求項２に記載のエマルジョン破壊装置。
4. 前記回転体は、前記回転体の前記胴体の上側の開口部を塞ぐ蓋部を有し、前記蓋部を介して前記回転機構の回転軸と前記回転体とが連結されており、
   前記蓋部には、少なくとも１つの第２の貫通孔が形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエマルジョン破壊装置。
5. 前記回転体の前記胴体の内周面には、環状堰が周方向に沿って設けられることを特徴とする、請求項４に記載のエマルジョン破壊装置。
6. 前記回転体の外周と前記容器との間には、前記容器内の前記エマルジョンを上下に仕切る仕切板が設けられ、
   前記仕切板は、前記容器の側壁から前記回転体に向かって下るように傾斜していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエマルジョン破壊装置。
7. 前記仕切板の前記容器側には、少なくとも１つの第３の貫通孔が形成されていることを特徴とする、請求項６に記載のエマルジョン破壊装置。
8. 前記仕切板の前記回転体側には、前記回転体の前記胴体の外周を取り囲む円筒状の外筒壁が設けられることを特徴とする、請求項６又は７に記載のエマルジョン破壊装置。
9. 前記容器に対して配管を介して接続され、前記容器から前記配管を通じて導入された前記エマルジョンを含む液体を、該液体の比重差を用いて分離するセトラーをさらに備えることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載のエマルジョン破壊装置。
10. 疎水性の液体と水と粒子とが懸濁したエマルジョンを破壊するエマルジョン破壊方法において、
    前記エマルジョンを破壊するために必要な遠心力の遠心加速度が１００Ｇ未満である場合には、請求項１に記載のエマルジョン破壊装置を用いて前記エマルジョンを破壊し、
    前記エマルジョンを破壊するために必要な遠心力の遠心加速度が１００Ｇ以上である場合には、請求項２〜８のいずれか一項に記載のエマルジョン破壊装置を用いて前記エマルジョンを破壊することを特徴とする、エマルジョン破壊方法。
11. 油分及びスケールを含有する含油スケールから前記油分を分離する油分分離装置であって、
    前記含油スケールと水とを混合して第１のスラリーを生成するスラリー化槽と、
    前記スラリー化槽から前記第１のスラリーが導入され、前記第１のスラリーと、抽出剤である親油性有機溶剤とを撹拌することにより、前記油分を前記親油性有機溶剤中に抽出する抽出槽と、
    前記抽出槽から前記親油性有機溶剤と前記第１のスラリーとの混合物が導入され、当該混合物を、比重差を利用して、前記油分及び前記水を含有する前記親油性有機溶剤と、前記スケールを含有する第２のスラリーとに分離する固液分離装置と、
    前記固液分離装置から前記油分及び前記水を含有する前記親油性有機溶剤が導入され、当該親油性有機溶剤中に含まれる、前記水と前記親油性有機溶剤とのエマルジョンを破壊し、前記油分を含有する前記親油性有機溶剤と、前記水とに分離するエマルジョン破壊装置と、
    前記エマルジョン破壊装置から前記油分を含有する前記親油性有機溶剤が導入され、当該親油性有機溶剤を蒸留して、前記親油性有機溶剤と前記油分とに分離する蒸留装置と、
    前記固液分離装置から前記スケールを含有する前記第２のスラリーが導入され、当該第２のスラリー中に残存する前記親油性有機溶剤を加温して揮発させる有機溶剤除去装置と、
    を備え、
    前記エマルジョン破壊装置は、請求項１〜９のいずれか一項に記載のエマルジョン破壊装置で構成され、前記油分及び前記水を含有する前記親油性有機溶剤中で回転体を回転させることにより、前記水と前記親油性有機溶剤とのエマルジョンを破壊することを特徴とする、油分分離装置。
    

Images