JP2021195585A - Lithium recovery system and construction method of lithium recovery system - Google Patents

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直樹 大川
Naoki Okawa
敏記 大谷
Toshiki Otani
敏 中西
Satoshi Nakanishi
泰久 服部
Yasuhisa Hattori
和治 吉塚
Kazuharu Yoshizuka
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Kyushu University NUC
JX Nippon Oil and Gas Exploration Corp
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Abstract

To provide a lithium recovery system capable of effectively utilizing separated water separated from fossil fuel, and a construction method of a lithium recovery system.SOLUTION: In a lithium recovery system 100, a separation unit 20 separates a raw material recovered from the ground into fossil fuel and separated water. Therefore, the separation unit 20 can recover the fossil fuel in a state where the separated water has been removed from a fluid recovered from the ground. On the other hand, a lithium recovery unit 30 recovers lithium from the separated water separated by the separation unit 20. As a result, the lithium recovery unit 30 can recover lithium, which is a substance having a wide range of industrial use and high value, before discarding the separated water.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、分離水からリチウムを回収するリチウム回収システム、及びリチウム回収システムの構築方法に関する。 The present invention relates to a lithium recovery system that recovers lithium from separated water, and a method for constructing the lithium recovery system.

従来、特許文献1に示すように、地中から流体を汲み上げる汲上部と、流体を化石燃料と分離水とに分離する分離部と、分離水を廃棄する水廃棄部と、を備える化石燃料回収システムが知られている。 Conventionally, as shown in Patent Document 1, fossil fuel recovery is provided with a pumping portion that pumps fluid from the ground, a separation unit that separates the fluid into fossil fuel and separated water, and a water disposal unit that discards the separated water. The system is known.

特開2018−43221号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-43221

ここで、上述の化石燃料回収システムでは、分離部での分離によって、化石燃料を得ることができる。そして、当該化石燃料から分離した分離水は、水廃棄部で廃棄される。このとき、分離水は、有効に活用されることなく、水廃棄部で廃棄されていた。当該状況に対し、化石燃料から分離した分離水を有効に活用することが求められていた。 Here, in the above-mentioned fossil fuel recovery system, fossil fuel can be obtained by separation at the separation portion. Then, the separated water separated from the fossil fuel is discarded at the water disposal department. At this time, the separated water was discarded at the Water Disposal Department without being effectively utilized. In response to this situation, it was required to effectively utilize the separated water separated from fossil fuels.

本発明は、化石燃料から分離した分離水を有効に活用することができるリチウム回収システム、及びリチウム回収システムの構築方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a lithium recovery system capable of effectively utilizing separated water separated from fossil fuel, and a method for constructing the lithium recovery system.

上記課題の解決のため、本発明に係るリチウム回収システムは、地中から回収した原料を化石燃料と分離水とに分離する分離部と、分離部で分離された分離水からリチウムを回収するリチウム回収部と、を備える。 In order to solve the above problems, the lithium recovery system according to the present invention has a separation part that separates the raw material recovered from the ground into fossil fuel and separated water, and lithium that recovers lithium from the separated water separated by the separation part. It is equipped with a collection unit.

リチウム回収システムでは、分離部が、地中から回収した原料を化石燃料と分離水とに分離する。従って、分離部は、地中から回収した流体から分離水を取り除いた状態の化石燃料を回収することができる。その一方、リチウム回収部は、分離部で分離された分離水からリチウムを回収する。これにより、リチウム回収部は、分離水を廃棄する前段階において、産業上の利用範囲が広く価値が高い物質であるリチウムを回収することができる。以上により、化石燃料から分離した分離水を有効に活用することができる。 In the lithium recovery system, the separation unit separates the raw material recovered from the ground into fossil fuel and separated water. Therefore, the separation unit can recover the fossil fuel in a state where the separated water is removed from the fluid recovered from the ground. On the other hand, the lithium recovery unit recovers lithium from the separated water separated by the separation unit. As a result, the lithium recovery unit can recover lithium, which is a highly valuable substance with a wide range of industrial use, before the separated water is discarded. From the above, the separated water separated from the fossil fuel can be effectively utilized.

システム内の流体輸送する輸送系は、地中から噴出した原料の圧力を利用して、分離水をリチウム回収部へ輸送してよい。これにより、輸送系からポンプなどの圧送部を省略、あるいは圧送部のエネルギーを低減することができる。 The fluid transport system in the system may use the pressure of the raw material ejected from the ground to transport the separated water to the lithium recovery unit. As a result, the pumping unit such as a pump can be omitted from the transport system, or the energy of the pumping unit can be reduced.

リチウム回収部は、リチウムを吸着する吸着剤を収容する収容部と、吸着剤からリチウムを脱着させる脱着液を収容部に供給し、リチウムを含む濃縮液を取得する濃縮部と、を備えてよい。この場合、濃縮部は、システム内でその場で吸着剤を再生させることができる。この場合、リチウム回収部は、再生後の吸着剤にて、再び分離水からリチウムを回収することができる。従って、吸着剤を交換するなどの手間を省略することができる。 The lithium recovery unit may include an accommodating unit for accommodating an adsorbent that adsorbs lithium, and a concentrating unit that supplies a desorbing liquid that desorbs lithium from the adsorbent to the accommodating unit and acquires a concentrated liquid containing lithium. .. In this case, the enrichment unit can regenerate the adsorbent on the spot in the system. In this case, the lithium recovery unit can recover lithium from the separated water again with the adsorbent after regeneration. Therefore, it is possible to save the trouble of exchanging the adsorbent.

システム内の流体を輸送する輸送系は、リチウム回収部でリチウムを回収した後の分離水を廃棄するための水廃棄部へ分離水を圧送する圧送部を有してよい。この場合、輸送系は、リチウム回収部へ分離水を輸送するために、圧送部の圧力を流用することができる。 The transport system that transports the fluid in the system may have a pumping unit that pumps the separated water to a water disposal unit for discarding the separated water after lithium is recovered by the lithium recovery unit. In this case, the transport system can divert the pressure of the pumping section to transport the separated water to the lithium recovery section.

システム内の流体を輸送する輸送系は、分離部よりもリチウム回収部が低い位置に配置されるように高低差を形成する高低差形成部を有してよい。この場合、輸送系は、リチウム回収部へ分離水を輸送するために、重力の力を流用することができる。 The transport system that transports the fluid in the system may have a height difference forming part that forms a height difference so that the lithium recovery part is located at a lower position than the separation part. In this case, the transport system can divert the force of gravity to transport the separated water to the lithium recovery unit.

リチウム回収システムの構築方法は、地中から原料を汲み上げる汲上部と、原料を化石燃料と分離水とに分離する分離部と、分離水を廃棄する水廃棄部と、を備える化石燃料回収システムに対して、分離部と水廃棄部との間に、分離水からリチウムを回収するリチウム回収部を追加することで、リチウム回収システムを構築する。 The method of constructing the lithium recovery system is a fossil fuel recovery system that includes a pumping top that pumps raw materials from the ground, a separation unit that separates the raw materials into fossil fuel and separated water, and a water disposal unit that disposes of the separated water. On the other hand, a lithium recovery system is constructed by adding a lithium recovery section that recovers lithium from the separated water between the separation section and the water disposal section.

このリチウム回収システムの構築方法によれば、既存の化石燃料回収システムを用いて、容易にリチウム回収システムを構築することができる。このように構築したリチウム回収システムにて、化石燃料から分離した分離水を有効に活用することができる。 According to this method for constructing a lithium recovery system, it is possible to easily construct a lithium recovery system using an existing fossil fuel recovery system. In the lithium recovery system constructed in this way, the separated water separated from the fossil fuel can be effectively utilized.

本発明によれば、化石燃料から分離した分離水を有効に活用することができるリチウム回収システム、及びリチウム回収システムの構築方法を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a lithium recovery system capable of effectively utilizing the separated water separated from fossil fuel, and a method for constructing the lithium recovery system.

本発明の実施形態に係るリチウム回収システムの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the lithium recovery system which concerns on embodiment of this invention. リチウム回収部、及びその周辺の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of a lithium recovery part and its surroundings. リチウム回収の手順を示す工程図である。It is a process drawing which shows the procedure of lithium recovery. 変形例に係るリチウム回収システムの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the lithium recovery system which concerns on the modification. 変形例に係るリチウム回収システムの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the lithium recovery system which concerns on the modification. 変形例に係るリチウム回収システムの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the lithium recovery system which concerns on the modification. 変形例に係るリチウム回収システムの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the lithium recovery system which concerns on the modification. 変形例に係るリチウム回収システムの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the lithium recovery system which concerns on the modification. 変形例に係るリチウム回収システムの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the lithium recovery system which concerns on the modification. 変形例に係るリチウム回収システムの構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the lithium recovery system which concerns on the modification.

以下、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する。以下の説明において、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding parts will be designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

図1は、本発明の実施形態に係るリチウム回収システム100の構成を示す概略構成図である。なお、リチウム回収システム100は、化石燃料を回収する化石燃料回収システム150としても同時に機能する。本実施形態では、リチウム回収システム100は、油田110の地面の上に設けられているものとする。なお、リチウム回収システムが設けられる場所は、油田に限定されず、化石燃料を地中から回収可能な場所であればどこに設けられてもよく、後述の変形例で説明するように、ガス田などに設けられてもよい。また、リチウム回収システムは、陸地の油田やガス田のみならず、海底の油田やガス田に対して設けられてもよい。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a lithium recovery system 100 according to an embodiment of the present invention. The lithium recovery system 100 also functions as a fossil fuel recovery system 150 for recovering fossil fuels at the same time. In the present embodiment, it is assumed that the lithium recovery system 100 is provided on the ground of the oil field 110. The place where the lithium recovery system is installed is not limited to the oil field, and may be installed anywhere as long as the fossil fuel can be recovered from the ground. It may be provided in. Further, the lithium recovery system may be provided not only in the oil and gas fields on land but also in the oil and gas fields on the seabed.

図1に示すように、リチウム回収システム100は、汲上部10と、分離部20と、リチウム回収部30と、圧送部40と、水廃棄部50と、を備える。 As shown in FIG. 1, the lithium recovery system 100 includes a pumping top 10, a separation section 20, a lithium recovery section 30, a pumping section 40, and a water disposal section 50.

汲上部10は、地中から原料を汲み上げる部分である。原料とは、少なくとも化石燃料を含む流体であって、油田110の地中に形成された油層120に存在する流体である。本実施形態では、原料は、油、ガス、及び水を含む。水は、化石燃料に随伴する随伴水である。汲上部10は、ラインL1と、生産井11と、によって構成される。ラインL1は、地上から地中へ向かって延び、油層120まで到達している流路である。生産井11は、ラインL1を介して油層120から原料を汲み上げる井戸である。生産井11は、汲み上げた原料をラインL2を介して分離部20へ供給する。 The pumping upper portion 10 is a portion for pumping raw materials from the ground. The raw material is a fluid containing at least fossil fuel and is a fluid existing in the oil layer 120 formed in the ground of the oil field 110. In this embodiment, the raw materials include oil, gas, and water. Water is the adjoint water that accompanies fossil fuels. The pumping upper portion 10 is composed of a line L1 and a production well 11. Line L1 is a flow path extending from the ground toward the ground and reaching the oil layer 120. The production well 11 is a well that pumps raw materials from the oil reservoir 120 via the line L1. The production well 11 supplies the pumped raw material to the separation unit 20 via the line L2.

分離部20は、原料を化石燃料と分離水とに分離する。分離部20は、ガスと油と水とを分離するセパレータによって構成される。このようなセパレータは、内部空間に汲上部10で汲み上げた原料を貯留しておくことで、重力の作用によって、比重が互いに異なるガス、油、及び水を分離する。なお、以降の説明では、分離部20にてガス及び油の化石燃料から分離された水を分離水と称する。分離部20は、ラインL3を介して、図示されないタンクなどへガスを供給する。分離部20は、ラインL4を介して、図示されないタンクなどへ油を供給する。分離部20は、ラインL6を介して、リチウム回収部30へ分離水を供給する。 The separation unit 20 separates the raw material into fossil fuel and separated water. The separation unit 20 is composed of a separator that separates gas, oil, and water. Such a separator stores the raw material pumped by the pumping upper portion 10 in the internal space, and separates gas, oil, and water having different specific densities by the action of gravity. In the following description, the water separated from the fossil fuels of gas and oil by the separation unit 20 will be referred to as separated water. The separation unit 20 supplies gas to a tank or the like (not shown) via the line L3. The separation unit 20 supplies oil to a tank or the like (not shown) via the line L4. The separation unit 20 supplies the separation water to the lithium recovery unit 30 via the line L6.

リチウム回収部30は、分離部20で分離された分離水からリチウムを回収する。リチウム回収部30は、ラインL6を介して供給される分離水からリチウムを回収する。また、リチウム回収部30は、リチウムを回収した後の分離水をラインL7を介して水廃棄部50へ供給する。 The lithium recovery unit 30 recovers lithium from the separated water separated by the separation unit 20. The lithium recovery unit 30 recovers lithium from the separated water supplied via the line L6. Further, the lithium recovery unit 30 supplies the separated water after recovering lithium to the water disposal unit 50 via the line L7.

ここで、図2を参照して、リチウム回収部30、及び当該リチウム回収部30の周辺構造について詳細に説明する。図2は、リチウム回収部30、及びその周辺の構成を示す概略構成図である。図2に示すように、リチウム回収部30は、カラム31(収容部)と、濃縮部70と、を備える。 Here, with reference to FIG. 2, the lithium recovery unit 30 and the peripheral structure of the lithium recovery unit 30 will be described in detail. FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the configuration of the lithium recovery unit 30 and its surroundings. As shown in FIG. 2, the lithium recovery unit 30 includes a column 31 (accommodation unit) and a concentration unit 70.

カラム31は、リチウムを吸着する吸着剤32を収容する容器である。カラム31は、長手方向に延びる筒状の部材である。カラム31の長手方向の一端側には分離部20からのラインL6が接続され、カラム31の長手方向の他端側には水廃棄部50へ延びるラインL7が接続される。カラム31内には、リチウムを吸着する吸着剤32が充填されている。なお、カラム31の内部空間のうち、長手方向の両端側には、シリカビーズ34が充填されている。なお、シリカビーズ34が充填される領域と、吸着剤32が充填される領域とは、メッシュ部材33で仕切られている。 The column 31 is a container that houses the adsorbent 32 that adsorbs lithium. The column 31 is a cylindrical member extending in the longitudinal direction. A line L6 from the separating portion 20 is connected to one end side in the longitudinal direction of the column 31, and a line L7 extending to the water disposal portion 50 is connected to the other end side in the longitudinal direction of the column 31. The column 31 is filled with an adsorbent 32 that adsorbs lithium. In the internal space of the column 31, silica beads 34 are filled on both ends in the longitudinal direction. The region filled with the silica beads 34 and the region filled with the adsorbent 32 are separated by a mesh member 33.

濃縮部70は、吸着剤32からリチウムを脱着させる脱着液をカラム31に供給し、リチウムを含む濃縮液を取得する。具体的に、濃縮部70は、ラインL10を介してカラム31に脱着液を供給する脱着液供給部71と、ラインL11を介してカラム31を通過した濃縮液を回収する濃縮液回収部72と、を備える。なお、脱着液としては、塩酸、硫酸、硝酸などを採用してよい。脱着液は、吸着剤の材質などに応じて、適宜変更されてよい。 The concentrating unit 70 supplies the desorption liquid for desorbing lithium from the adsorbent 32 to the column 31, and obtains the concentrating liquid containing lithium. Specifically, the concentration unit 70 includes a desorption liquid supply unit 71 that supplies the desorption liquid to the column 31 via the line L10, and a concentrate collection unit 72 that collects the concentrate that has passed through the column 31 via the line L11. , Equipped with. As the desorption liquid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid or the like may be adopted. The desorbing liquid may be appropriately changed depending on the material of the adsorbent and the like.

本実施形態では、吸着剤32として、リチウムイオンに対して選択吸着性を持つスピネル型マンガン酸化物が採用される。油層120の随伴水には、リチウムのみならず、他の物質も多く含まれるが、スピネル型マンガン酸化物はLiのみを選択的に吸着する、いわゆる選択吸着性を持つために、吸着法によるリチウムの吸着回収を可能にする。マンガン酸化物によるリチウムの吸着・脱着過程は下記の式(1)(2)に示される。

1.6Mn1.6(吸着剤) + Li(分離水) → Li1.6Mn1.6(吸着剤) + H(分離水) …(1)

Li1.6Mn1.6(吸着剤) + H(脱着液) → H1.6Mn1.6(吸着剤) + Li(分離水) …(2)
In the present embodiment, as the adsorbent 32, a spinel-type manganese oxide having selective adsorption property for lithium ions is adopted. The accompanying water of the oil layer 120 contains not only lithium but also many other substances, but the spinel-type manganese oxide selectively adsorbs only Li +, that is, it has a so-called selective adsorption property. Enables adsorption and recovery of lithium. The process of adsorption / desorption of lithium by manganese oxide is represented by the following equations (1) and (2).

H 1.6 Mn 1.6 O 4 (adsorbent) + Li + (separated water) → Li 1.6 Mn 1.6 O 4 (adsorbent) + H + (separated water)… (1)

Li 1.6 Mn 1.6 O 4 (adsorbent) + H + (desorption liquid) → H 1.6 Mn 1.6 O 4 (adsorbent) + Li + (separated water)… (2)

上述のように、Li1.6Mn1.6を酸処理して生成するH1.6Mn1.6(吸着剤)を分離水と接触させることで、式(1)の反応が進行し、分離水中のLiが選択的に吸着剤32に吸着される。その後、適量の酸を用いて式(2)の反応を進行させると、吸着剤32からリチウムが脱着され、Liが濃縮された濃縮液が得られる。式(1)(2)の反応を交互に進行させることにより、リチウムの回収と吸着剤の再生を一つのカラム31で繰り返し行うことができる。例えば、図示されない制御部が、リチウム回収時にはラインL6,L7のバルブ(不図示)を開くと共に、濃縮部70のラインL10,L11のバルブ(不図示)を閉じる。これにより、吸着剤32がリチウムを吸着する。制御部は、吸着剤32の吸着能力が低下したことを検知したり、予め定めた流量の分離水を流したり、予め定めた時間が経過した場合などに、ラインL6,L7のバルブを閉めてラインL10,L11のバルブを開く。これにより、吸着剤32からリチウムを脱着させて濃縮液を得る。制御部は、吸着剤32に吸着されたリチウムがなくなったことを検知し、予め定めた脱着液を流したり、予め定めた時間が経過した場合などに、再びラインL6,L7のバルブを開いてラインL10,L11のバルブを閉める。これにより、再び吸着剤32でリチウムを吸着する。なお、上述の操作は、制御部が自動的に行っているが、作業者が手動で行ってもよい。 As described above, H 1.6 Mn 1.6 O 4 (adsorbent) produced by acid treatment of Li 1.6 Mn 1.6 O 4 is brought into contact with the separated water to form the formula (1). The reaction proceeds, and Li + in the separated water is selectively adsorbed on the adsorbent 32. Then, when the reaction of the formula (2) is allowed to proceed with an appropriate amount of acid, lithium is desorbed from the adsorbent 32 to obtain a concentrated liquid in which Li + is concentrated. By alternately proceeding the reactions of the formulas (1) and (2), the recovery of lithium and the regeneration of the adsorbent can be repeated in one column 31. For example, a control unit (not shown) opens the valves (not shown) of the lines L6 and L7 and closes the valves (not shown) of the lines L10 and L11 of the enrichment unit 70 at the time of lithium recovery. As a result, the adsorbent 32 adsorbs lithium. The control unit closes the valves of the lines L6 and L7 when it detects that the adsorption capacity of the adsorbent 32 has decreased, flows a predetermined flow rate of separated water, or when a predetermined time has elapsed. Open the valves of lines L10 and L11. As a result, lithium is desorbed from the adsorbent 32 to obtain a concentrated liquid. The control unit detects that the lithium adsorbed on the adsorbent 32 has disappeared, and opens the valves of the lines L6 and L7 again when a predetermined desorbing liquid is poured or when a predetermined time has elapsed. Close the valves on the lines L10 and L11. As a result, lithium is adsorbed again by the adsorbent 32. Although the control unit automatically performs the above-mentioned operation, the operator may manually perform the operation.

なお、本実施形態では、吸着剤32としてスピネル型マンガン酸化物が採用された。しかし、吸着剤32の材質は特に限定されるものではなく、リチウムを回収できるものであれば、他の材質を採用してもよい。例えば、吸着剤32の材質として、ニッケル・コバルト・マンガン三元型酸化物、アルミナ系吸着剤などを採用してもよい。また、リチウム回収部30のリチウム回収方法は、必ずしも吸着剤32を用いた方法に限定されず、溶媒抽出、アルミナ系吸着剤などの他の方法も用いてよい。 In this embodiment, a spinel-type manganese oxide was adopted as the adsorbent 32. However, the material of the adsorbent 32 is not particularly limited, and other materials may be adopted as long as lithium can be recovered. For example, as the material of the adsorbent 32, nickel, cobalt, manganese ternary oxide, alumina-based adsorbent, or the like may be adopted. Further, the lithium recovery method of the lithium recovery unit 30 is not necessarily limited to the method using the adsorbent 32, and other methods such as solvent extraction and an alumina-based adsorbent may also be used.

図1に戻り、圧送部40は、リチウム回収部30でリチウムを回収した後の分離水を廃棄するための水廃棄部50へ分離水を圧送する。本実施形態では、圧送部40は、リチウム回収部30と水廃棄部50との間のラインL7に設けられている。圧送部40は、ポンプなどによって構成される。 Returning to FIG. 1, the pumping unit 40 pumps the separated water to the water disposal unit 50 for discarding the separated water after the lithium is recovered by the lithium recovery unit 30. In the present embodiment, the pumping unit 40 is provided on the line L7 between the lithium recovery unit 30 and the water disposal unit 50. The pumping unit 40 is configured by a pump or the like.

水廃棄部50は、リチウム回収部30でリチウムを回収した後の分離水を廃棄する。水廃棄部50は、水廃棄井51と、ラインL8と、によって構成される。水廃棄井51は、ラインL7を介して供給されたリチウム回収後の分離水を廃棄する井戸である。ラインL8は、地上の水廃棄井51から地中へ向かって下方へ延びる。これにより、水廃棄部50は、ラインL8を介してリチウム回収後の分離水を地中へ廃棄する。 The water disposal unit 50 discards the separated water after the lithium is recovered by the lithium recovery unit 30. The water disposal unit 50 is composed of a water disposal well 51 and a line L8. The water waste well 51 is a well that discharges the separated water after lithium recovery supplied via the line L7. The line L8 extends downward from the water waste well 51 on the ground toward the ground. As a result, the water disposal unit 50 disposes of the separated water after lithium recovery into the ground via the line L8.

輸送系60は、リチウム回収システム100内において流体(原料及び分離水)を輸送する系統である。輸送系60は、ラインL1,L2,L6,L7,L8を含んで構成される。また、輸送系60は、生産井11、分離部20、リチウム回収部30、圧送部40、及び水廃棄井51内の流路や内部空間も含んで構成される。 The transport system 60 is a system for transporting a fluid (raw material and separated water) in the lithium recovery system 100. The transportation system 60 includes lines L1, L2, L6, L7, and L8. Further, the transportation system 60 includes a production well 11, a separation unit 20, a lithium recovery unit 30, a pumping unit 40, and a flow path and an internal space in the water waste well 51.

輸送系60は、地中から噴出した原料の圧力を利用して、分離水をリチウム回収部30へ輸送する。すなわち、油層120内の原料は高圧な状態で存在しているため、原料は、ラインL1を上昇して地上で噴射(自噴)するような態様で回収可能である。従って、輸送系60内では、噴射による圧力の影響で、原料は自然に絶えず流れていくような挙動を示す。輸送系60は、このような流れを有効に利用して、リチウム回収部30へ分離水を輸送することができる。具体的には、輸送系60は、油層120とリチウム回収部30との間で、原料の圧力をなるべく開放させないように構成される。すなわち、輸送系60は、油層120とリチウム回収部30との間で、流体が大気開放されるような箇所を有していない。なお、分離部20を構成するセパレータは、ガスや液体が外部に漏れないように気密性及び水密性が確保されている容器であり、外部につながる配管などもバルブが設けられている。従って、分離部20のセパレータは、油層120から噴射した圧力が自然に抜けないように構成されているため、地中から噴出した原料の圧力を利用して、下流側に分離水を供給可能な構成に該当する。 The transport system 60 uses the pressure of the raw material ejected from the ground to transport the separated water to the lithium recovery unit 30. That is, since the raw material in the oil layer 120 exists in a high pressure state, the raw material can be recovered in such a manner that the line L1 is ascended and injected (self-injected) on the ground. Therefore, in the transport system 60, the raw material behaves as if it naturally and constantly flows due to the influence of the pressure due to the injection. The transport system 60 can effectively utilize such a flow to transport the separated water to the lithium recovery unit 30. Specifically, the transportation system 60 is configured so as not to release the pressure of the raw material between the oil layer 120 and the lithium recovery unit 30 as much as possible. That is, the transport system 60 does not have a place where the fluid is released to the atmosphere between the oil layer 120 and the lithium recovery unit 30. The separator constituting the separation unit 20 is a container whose airtightness and watertightness are ensured so that gas or liquid does not leak to the outside, and a valve is also provided for a pipe or the like connected to the outside. Therefore, since the separator of the separation unit 20 is configured so that the pressure ejected from the oil layer 120 does not naturally escape, the separation water can be supplied to the downstream side by utilizing the pressure of the raw material ejected from the ground. Corresponds to the configuration.

次に、上述のようなリチウム回収システム100の構築方法について説明する。上述のリチウム回収システム100は、既存の化石燃料回収システムに、リチウム回収部30を追加することによって構築可能である。すなわち、既存の化石燃料回収システムとして、図1に示す化石燃料回収システム150からリチウム回収部30を除いたものが存在する。このような既存の化石燃料回収システムに対し、分離部20と水廃棄部50との間に、リチウム回収部30を追加することで、リチウム回収システム100を構築することができる。なお、このように既設のシステムにリチウム回収部30を追加するのみならず、リチウム回収システム100全体を新規で構築してもよい。 Next, a method for constructing the lithium recovery system 100 as described above will be described. The above-mentioned lithium recovery system 100 can be constructed by adding the lithium recovery unit 30 to the existing fossil fuel recovery system. That is, as an existing fossil fuel recovery system, there is a fossil fuel recovery system 150 shown in FIG. 1 excluding the lithium recovery unit 30. A lithium recovery system 100 can be constructed by adding a lithium recovery unit 30 between the separation unit 20 and the water disposal unit 50 to such an existing fossil fuel recovery system. In addition to adding the lithium recovery unit 30 to the existing system in this way, the entire lithium recovery system 100 may be newly constructed.

次に、図3を参照して、リチウム回収方法について説明する図3は、リチウム回収の手順を示す工程図である。図3に示すように、リチウム回収方法は、リチウム吸着工程S10と、一次濃縮工程S20と、二次濃縮工程S30と、精製工程S40と、を備える。 Next, with reference to FIG. 3, FIG. 3 for explaining the lithium recovery method is a process diagram showing a procedure for lithium recovery. As shown in FIG. 3, the lithium recovery method includes a lithium adsorption step S10, a primary concentration step S20, a secondary concentration step S30, and a purification step S40.

リチウム吸着工程S10では、図2に示すように、ラインL6がリチウム回収部30に分離水を供給することで、吸着剤32が分離水中のリチウムを吸着する。次に、一次濃縮工程S20では、図2に示すように、脱着液供給部71がリチウム回収部30に塩酸などの脱着液を供給することで、吸着剤32に吸着剤に吸着された水素を脱着する。これにより、濃縮液回収部72は、リチウムが濃縮された濃縮液を回収する。 In the lithium adsorption step S10, as shown in FIG. 2, the line L6 supplies the separated water to the lithium recovery unit 30, and the adsorbent 32 adsorbs lithium in the separated water. Next, in the primary concentration step S20, as shown in FIG. 2, the desorption liquid supply unit 71 supplies the desorption liquid such as hydrochloric acid to the lithium recovery unit 30, so that the adsorbent 32 is charged with hydrogen adsorbed by the adsorbent. Detachable. As a result, the concentrated liquid recovery unit 72 collects the concentrated liquid in which lithium is concentrated.

二次濃縮工程S30では、図2の濃縮液回収部72で回収された濃縮液が、二次濃縮装置へ輸送され、当該二次濃縮装置にて、リチウムの二次濃縮が行われる。なお、二次濃縮装置は、リチウム回収システム100とは異なる場所に設けられてもよく、その場合は、輸送車などによって濃縮液が輸送される。二次濃縮の方法は特に限定されず、公知のリチウムの濃縮方法が採用されてよい。例えば、蒸発法が採用されてよい。当該蒸発法では、濃縮液中の水を蒸発させることで濃縮液を物理的に濃縮する方法である。また、電気透析法が採用されてもよい。第1の電気透析法は、電気透析を用いて濃縮液を純粋濃縮する方法であり、生成物として例えば塩化リチウム濃縮液が得られる。あるいは、第2の電気透析法は、バイポーラーで選択的濃縮を行うことで塩素を分離する方法であり、生成物として例えば水酸化リチウム水溶液、及び塩化水素が得られる。また、イオン伝導体リチウム分離法が採用されてよい。この方法では、水素も副次的に回収できる。 In the secondary concentration step S30, the concentrate recovered by the concentrate collection unit 72 of FIG. 2 is transported to the secondary concentration device, and the secondary concentration of lithium is performed by the secondary concentration device. The secondary concentrator may be provided at a location different from that of the lithium recovery system 100, in which case the concentrator is transported by a transport vehicle or the like. The method of secondary concentration is not particularly limited, and a known method for concentrating lithium may be adopted. For example, the evaporation method may be adopted. The evaporation method is a method of physically concentrating the concentrate by evaporating the water in the concentrate. Moreover, the electrodialysis method may be adopted. The first electrodialysis method is a method of purely concentrating a concentrated solution using electrodialysis, and for example, a lithium chloride concentrated solution is obtained as a product. Alternatively, the second electrodialysis method is a method of separating chlorine by selective concentration in bipolar, and as products, for example, an aqueous solution of lithium hydroxide and hydrogen chloride can be obtained. Further, the ion conductor lithium separation method may be adopted. In this method, hydrogen can also be recovered as a secondary effect.

精製工程S40では、二次濃縮工程S30で得られた濃縮液からリチウムが精製される。具体的に、二次濃縮工程S30において蒸発法、または第1の電気透析法が採用された場合、濃縮液にソーダ灰を投入して、乾燥・粉砕することによって、炭酸リチウム(LiCO)を精製する。また、二次濃縮工程S30において第2の電気透析法、またはイオン伝導体リチウム分離法が採用された場合、濃縮液に二酸化炭素を吹き込み、乾燥・粉砕することによって、炭酸リチウム(LiCO)を精製する。 In the purification step S40, lithium is purified from the concentrate obtained in the secondary concentration step S30. Specifically, when the evaporation method or the first electrodialysis method is adopted in the secondary concentration step S30, lithium carbonate (Li 2 CO 3) is added to the concentrate, dried and pulverized. ) Is purified. When the second electrodialysis method or the ionic conductor lithium separation method is adopted in the secondary concentration step S30, carbon dioxide is blown into the concentrated solution, dried and pulverized to cause lithium carbonate (Li 2 CO 3). ) Is purified.

次に、本実施形態に係るリチウム回収システム100の作用・効果について説明する。 Next, the operation / effect of the lithium recovery system 100 according to the present embodiment will be described.

リチウム回収システム100では、分離部20が、地中から回収した原料を化石燃料と分離水とに分離する。従って、分離部20は、地中から回収した流体から分離水を取り除いた状態の化石燃料を回収することができる。その一方、リチウム回収部30は、分離部20で分離された分離水からリチウムを回収する。これにより、リチウム回収部30は、分離水を廃棄する前段階において、産業上の利用範囲が広く価値が高い物質であるリチウムを回収することができる。以上により、化石燃料から分離した分離水を有効に活用することができる。 In the lithium recovery system 100, the separation unit 20 separates the raw material recovered from the ground into fossil fuel and separated water. Therefore, the separation unit 20 can recover the fossil fuel in a state where the separated water is removed from the fluid recovered from the ground. On the other hand, the lithium recovery unit 30 recovers lithium from the separated water separated by the separation unit 20. As a result, the lithium recovery unit 30 can recover lithium, which is a substance having a wide range of industrial use and high value, before discarding the separated water. From the above, the separated water separated from the fossil fuel can be effectively utilized.

システム内の流体輸送する輸送系60は、地中から噴出した原料の圧力を利用して、分離水をリチウム回収部30へ輸送してよい。これにより、圧送部40のエネルギーを低減することができる。あるいは、輸送系60から圧送部40を省略することも可能となる(例えば、図8参照)。ここで、比較構造として、例えば、輸送系60が、完全に大気開放された状態の貯留槽に分離水を貯め、当該貯留槽に貯めた分離水をリチウム回収部30に供給する構造を考慮する。このような貯留槽に分離水を貯めた場合、油層120から噴射した原料の圧力は、完全に開放される。従って、貯留槽からリチウム回収部30へ分離水を供給する場合は、圧送部40の出力を大きく設定したり、貯留槽とリチウム回収部30との間に高低差を別途設けて重力の力を利用して、供給を行う必要が生じる。なお、このような貯留槽を用いる形態は、本発明の権利範囲から除外されるものではない。 The fluid transporting system 60 in the system may transport the separated water to the lithium recovery unit 30 by utilizing the pressure of the raw material ejected from the ground. As a result, the energy of the pumping unit 40 can be reduced. Alternatively, the pumping section 40 can be omitted from the transport system 60 (see, for example, FIG. 8). Here, as a comparative structure, for example, a structure in which the transport system 60 stores the separated water in a storage tank completely open to the atmosphere and supplies the separated water stored in the storage tank to the lithium recovery unit 30 is considered. .. When the separated water is stored in such a storage tank, the pressure of the raw material injected from the oil layer 120 is completely released. Therefore, when supplying the separated water from the storage tank to the lithium recovery unit 30, the output of the pumping unit 40 may be set large, or a height difference may be separately provided between the storage tank and the lithium recovery unit 30 to apply the force of gravity. It will be necessary to utilize and supply. It should be noted that the form of using such a storage tank is not excluded from the scope of rights of the present invention.

リチウム回収部30は、リチウムを吸着する吸着剤32を収容するカラム31と、吸着剤32からリチウムを脱着させる脱着液をカラム31に供給し、リチウムを含む濃縮液を取得する濃縮部70と、を備えてよい。この場合、濃縮部70は、システム内でその場で吸着剤32を再生させることができる。この場合、リチウム回収部30は、再生後の吸着剤32にて、再び分離水からリチウムを回収することができる。従って、吸着剤32を交換するなどの手間を省略することができる。ただし、濃縮部70を省略し、吸着剤32の吸着が飽和したら吸着剤32、またはカラム31自体を新たなものに交換してもよい。この場合、取り替えた吸着剤32またはカラム31を他の処理所へ搬送し、当該処理所でリチウムの回収及び吸着剤32の再生を行ってよい。 The lithium recovery unit 30 includes a column 31 containing an adsorbent 32 for adsorbing lithium, a concentrating unit 70 for supplying a desorption liquid for desorbing lithium from the adsorbent 32 to the column 31, and acquiring a concentrated liquid containing lithium. May be equipped. In this case, the concentrator 70 can regenerate the adsorbent 32 on the spot in the system. In this case, the lithium recovery unit 30 can recover lithium from the separated water again with the adsorbent 32 after regeneration. Therefore, it is possible to save time and effort such as replacing the adsorbent 32. However, the concentrating unit 70 may be omitted, and the adsorbent 32 or the column 31 itself may be replaced with a new one when the adsorption of the adsorbent 32 is saturated. In this case, the replaced adsorbent 32 or column 31 may be transported to another treatment plant, where the lithium may be recovered and the adsorbent 32 may be regenerated.

輸送系60は、リチウム回収部30でリチウムを回収した後の分離水を廃棄するための水廃棄部50へ分離水を圧送する圧送部40を有してよい。この場合、輸送系60は、リチウム回収部30へ分離水を輸送するために、圧送部40の圧力を流用することができる。 The transport system 60 may have a pumping unit 40 that pumps the separated water to the water disposal unit 50 for discarding the separated water after lithium is recovered by the lithium recovery unit 30. In this case, the transport system 60 can divert the pressure of the pumping section 40 to transport the separated water to the lithium recovery section 30.

リチウム回収システム100の構築方法は、地中から原料を汲み上げる汲上部10と、原料を化石燃料と分離水とに分離する分離部20と、分離水を廃棄する水廃棄部50と、を備える既存の化石燃料回収システムに対して、分離部20と水廃棄部50との間に、分離水からリチウムを回収するリチウム回収部30を追加することで、リチウム回収システム100を構築する。 The method for constructing the lithium recovery system 100 is an existing method including a pumping upper portion 10 for pumping raw materials from the ground, a separation unit 20 for separating the raw materials into fossil fuel and separated water, and a water disposal unit 50 for discarding the separated water. A lithium recovery system 100 is constructed by adding a lithium recovery section 30 that recovers lithium from the separated water between the separation section 20 and the water disposal section 50 to the fossil fuel recovery system of the above.

このリチウム回収システム100の構築方法によれば、既存の化石燃料回収システムを用いて、容易にリチウム回収システム100を構築することができる。このように構築したリチウム回収システム100にて、化石燃料から分離した分離水を有効に活用することができる。 According to this method for constructing the lithium recovery system 100, the lithium recovery system 100 can be easily constructed by using the existing fossil fuel recovery system. In the lithium recovery system 100 constructed in this way, the separated water separated from the fossil fuel can be effectively utilized.

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。 The present invention is not limited to the above-described embodiment.

例えば、図4に示す構成が採用されてもよい。図4に示すリチウム回収システム100では、図1においてリチウム回収部30と水廃棄部50との間のラインL7に圧送部40が設けられていたことに代えて、分離部20とリチウム回収部30との間のラインL6に圧送部40を設けている。 For example, the configuration shown in FIG. 4 may be adopted. In the lithium recovery system 100 shown in FIG. 4, instead of the pumping section 40 being provided on the line L7 between the lithium recovery section 30 and the water disposal section 50 in FIG. 1, the separation section 20 and the lithium recovery section 30 are provided. A pumping unit 40 is provided on the line L6 between the and.

また、図5に示す構成が採用されてもよい。図5に示すリチウム回収システム100では、輸送系60が、分離部20よりもリチウム回収部30が低い位置に配置されるように高低差を形成する高低差形成部65を有する点で、図1に示すリチウム回収システム100と相違している。この場合、輸送系60は、リチウム回収部30へ分離水を輸送するために、重力の力を流用することができる。そのため、圧送部40が省略されている。具体的には、水廃棄部50が、油田110において汲上部10が形成されている位置よりも低い低地111に設けられている。従って、分離部20から延びるラインL6が下方へ屈曲するように延び、当該屈曲した箇所にリチウム回収部30が設けられる。そして、ラインL7は、リチウム回収部30から下方へ延びて、屈曲して水平方向に延びて水廃棄部50に接続される。 Further, the configuration shown in FIG. 5 may be adopted. In the lithium recovery system 100 shown in FIG. 5, the transport system 60 has a height difference forming portion 65 that forms a height difference so that the lithium recovery portion 30 is arranged at a position lower than that of the separating portion 20. It is different from the lithium recovery system 100 shown in 1. In this case, the transport system 60 can divert the force of gravity to transport the separated water to the lithium recovery unit 30. Therefore, the pumping unit 40 is omitted. Specifically, the water disposal unit 50 is provided in the lowland 111, which is lower than the position where the pumping upper portion 10 is formed in the oil field 110. Therefore, the line L6 extending from the separation portion 20 extends so as to bend downward, and the lithium recovery portion 30 is provided at the bent portion. Then, the line L7 extends downward from the lithium recovery unit 30, bends and extends horizontally, and is connected to the water disposal unit 50.

また、図6に示す構成が採用されてもよい。図6に示すリチウム回収システム100は、油田110に変えて、ガス田310に設けられている点で、図1に示すリチウム回収システム100と相違している。ガス田310では主に水溶性ガスを回収することができる。従って、汲上部210は、ラインL1のみによって構成され、生産井が省略されている。また、分離部220は、水溶性ガスと分離水とを分離するセパレータによって構成される。ラインL1は、分離部220の内部に直接差し込まれている。なお、圧送部40は、分離部220とリチウム回収部30との間のラインL6に設けられている。 Further, the configuration shown in FIG. 6 may be adopted. The lithium recovery system 100 shown in FIG. 6 is different from the lithium recovery system 100 shown in FIG. 1 in that the lithium recovery system 100 is provided in the gas field 310 instead of the oil field 110. In the gas field 310, mainly water-soluble gas can be recovered. Therefore, the pumping upper part 210 is composed of only the line L1 and the production well is omitted. Further, the separation unit 220 is composed of a separator that separates the water-soluble gas and the separated water. The line L1 is directly inserted into the separation portion 220. The pumping section 40 is provided on the line L6 between the separating section 220 and the lithium recovery section 30.

また、図7に示す構成が採用されてもよい。図7に示すリチウム回収システム100は、圧送部40がリチウム回収部30と水廃棄部50との間のラインL7に設けられている点で、図6に示すリチウム回収システム100と相違している。 Further, the configuration shown in FIG. 7 may be adopted. The lithium recovery system 100 shown in FIG. 7 is different from the lithium recovery system 100 shown in FIG. 6 in that the pumping unit 40 is provided on the line L7 between the lithium recovery unit 30 and the water disposal unit 50. ..

また、図8に示す構成が採用されてもよい。図8に示すリチウム回収システム100は、ラインL6及びラインL7から圧送部40が省略されている点で図1に示すリチウム回収システム100と相違している。図8に示すリチウム回収システム100の輸送系60は、地中から噴出した原料の圧力のみによって、分離水をリチウム回収部30へ輸送している。 Further, the configuration shown in FIG. 8 may be adopted. The lithium recovery system 100 shown in FIG. 8 is different from the lithium recovery system 100 shown in FIG. 1 in that the pumping unit 40 is omitted from the lines L6 and L7. The transport system 60 of the lithium recovery system 100 shown in FIG. 8 transports the separated water to the lithium recovery unit 30 only by the pressure of the raw material ejected from the ground.

また、図9に示す構成が採用されてもよい。図9に示すリチウム回収システム100は、ラインL6及びラインL7から圧送部40が省略されている点で図6に示すリチウム回収システム100と相違している。図9に示すリチウム回収システム100の輸送系60は、地中から噴出した原料の圧力のみによって、分離水をリチウム回収部30へ輸送している。 Further, the configuration shown in FIG. 9 may be adopted. The lithium recovery system 100 shown in FIG. 9 is different from the lithium recovery system 100 shown in FIG. 6 in that the pumping unit 40 is omitted from the lines L6 and L7. The transport system 60 of the lithium recovery system 100 shown in FIG. 9 transports the separated water to the lithium recovery unit 30 only by the pressure of the raw material ejected from the ground.

また、図10に示す構成が採用されてもよい。図10に示すリチウム回収システム100では、輸送系60が、分離部20よりもリチウム回収部30が低い位置に配置されるように高低差を形成する高低差形成部65を有する点で、図6に示すリチウム回収システム100と相違している。この場合、輸送系60は、リチウム回収部30へ分離水を輸送するために、重力の力を流用することができる。そのため、圧送部40が省略されている。高低差形成部65における具体的な構成は、図5と同様である。 Further, the configuration shown in FIG. 10 may be adopted. In the lithium recovery system 100 shown in FIG. 10, the transport system 60 has a height difference forming unit 65 that forms a height difference so that the lithium recovery unit 30 is arranged at a position lower than the separation unit 20. It is different from the lithium recovery system 100 shown in 1. In this case, the transport system 60 can divert the force of gravity to transport the separated water to the lithium recovery unit 30. Therefore, the pumping unit 40 is omitted. The specific configuration of the height difference forming portion 65 is the same as that in FIG.

10,210…汲上部、20,220…分離部、30…リチウム回収部、31…カラム(収容部)、32…吸着剤、40…圧送部、50…水廃棄部、60…輸送系、65…高低差形成部、70…濃縮部、100…リチウム回収システム。 10,210 ... Pumping top, 20,220 ... Separation section, 30 ... Lithium recovery section, 31 ... Column (containment section), 32 ... Adsorbent, 40 ... Pumping section, 50 ... Water disposal section, 60 ... Transport system, 65 ... Height difference forming part, 70 ... Concentrating part, 100 ... Lithium recovery system.

Claims (6)

地中から回収した原料を化石燃料と分離水とに分離する分離部と、
前記分離部で分離された前記分離水からリチウムを回収するリチウム回収部と、を備えるリチウム回収システム。
A separation part that separates raw materials recovered from the ground into fossil fuel and separated water,
A lithium recovery system including a lithium recovery unit that recovers lithium from the separated water separated by the separation unit.
システム内の流体を輸送する輸送系は、地中から噴出した前記原料の圧力を利用して、前記分離水を前記リチウム回収部へ輸送する、請求項1に記載のリチウム回収システム。 The lithium recovery system according to claim 1, wherein the transport system for transporting the fluid in the system uses the pressure of the raw material ejected from the ground to transport the separated water to the lithium recovery unit. 前記リチウム回収部は、
前記リチウムを吸着する吸着剤を収容する収容部と、
前記吸着剤から前記リチウムを脱着させる脱着液を前記収容部に供給し、前記リチウムを含む濃縮液を取得する濃縮部と、を備える、請求項1又は2に記載のリチウム回収システム。
The lithium recovery unit is
A housing unit that houses the adsorbent that adsorbs lithium,
The lithium recovery system according to claim 1 or 2, further comprising a concentrating unit for supplying a desorbing liquid for desorbing the lithium from the adsorbent to the accommodating unit and acquiring the concentrated liquid containing the lithium.
システム内の流体を輸送する輸送系は、前記リチウム回収部で前記リチウムを回収した後の前記分離水を廃棄するための水廃棄部へ前記分離水を圧送する圧送部を有する、請求項1〜3の何れか一項に記載のリチウム回収システム。 A transportation system for transporting a fluid in a system has a pumping unit for pumping the separated water to a water disposal unit for discarding the separated water after the lithium is recovered by the lithium recovery unit, claim 1 to 1. The lithium recovery system according to any one of 3. システム内の流体を輸送する輸送系は、前記分離部よりも前記リチウム回収部が低い位置に配置されるように高低差を形成する高低差形成部を有する、請求項1〜4の何れか一項に記載のリチウム回収システム。 Any one of claims 1 to 4, wherein the transport system for transporting the fluid in the system has a height difference forming portion that forms a height difference so that the lithium recovery portion is arranged at a position lower than the separation portion. Lithium recovery system as described in section. 地中から原料を汲み上げる汲上部と、
前記原料を化石燃料と分離水とに分離する分離部と、
前記分離水を廃棄する水廃棄部と、を備える化石燃料回収システムに対して、
前記分離部と前記水廃棄部との間に、前記分離水からリチウムを回収するリチウム回収部を追加することで、リチウム回収システムを構築する、リチウム回収システムの構築方法。
The pumping top that pumps raw materials from the ground,
A separation part that separates the raw material into fossil fuel and separated water,
For a fossil fuel recovery system including a water disposal unit that disposes of the separated water.
A method for constructing a lithium recovery system, which constructs a lithium recovery system by adding a lithium recovery section for recovering lithium from the separated water between the separation section and the water disposal section.
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