JP4581054B2 - 固形分の回収システム及び固形分の回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、固形分の回収システム及び固形分の回収方法に関し、更に詳しくは、例えば結晶等の固形分を含むスラリーを加圧、濾過して得られた固形分を、加圧、濾過環境から大気圧環境下に円滑に取り出すことができる固形分の回収システム及び固形分の回収方法に関する。

従来のこの種の技術としては、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載の技術は、スラリーからの結晶回収方法及び装置に関するもので、その主要部は概ね図２に示すように構成されている。

従来の結晶回収装置は、図３に示すように、スラリーＳを加圧、濾過して結晶（固形分）を含むウエットケーキ（図示せず）を得る加圧式濾過機１と、加圧式濾過機からウエットケーキを下流の大気圧側に取り出すロータリバルブ２と、ロータリバルブ２の下流側の大気圧下でウエットケーキを乾燥する乾燥器（図示せず）とを備えている。また、ロータリバルブに代えて、例えば２個のボール弁をシャッターとして設け、圧力差と自重とによりウエットケーキを取り出す方法もある。

加圧式濾過機１は、同図に示すように、スラリーの供給管１Ａに接続されたスラリー貯留部１Ｂと、このスラリー貯留部１Ｂに一部が浸漬された、全周面に濾材を有する回転ドラム１Ｃと、回転ドラム１Ｃを囲んでスラリー貯留部１Ｂとで加圧空間を形成するハウジング１Ｄと、ハウジング１Ｄに接続され且つ加圧ガス（窒素等の不活性ガス）をハウジング１Ｄ内に供給するガス供給管１Ｅと、ガス供給管１Ｅからの加圧ガスによってスラリー貯留部１Ｂ内のスラリーＳを加圧、濾過し、回転ドラム１Ｃ表面に形成されたウエットケーキを剥離する剥離手段（図示せず）と、を備え、ハウジング１Ｄに連設されたケーキ排出路１Ｆからロータリバルブ２へウエットケーキを白抜き矢印で示すように排出する。また、図示してないが、加圧式濾過機は、回転ドラム１Ｃ内の濾液を回収する配管と、回転ドラム１Ｃの表面のウエットケーキを洗浄する洗浄手段と、を備えている。尚、加圧式濾過機１は、加圧下で回転ドラム１Ｃの濾材表面においてスラリーを濾過するため、ロータリ式加圧式濾過機とも称される。

而して、ロータリバルブ２は、上述したように、加圧式濾過機１と大気圧下の乾燥器との間に配置され、加圧式濾過機１のハウジング１Ｃ内の気密を保持したまま加圧式濾過機１からウエットケーキを大気圧側に取り出すようにしている。

特開平１１−１７９１１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の結晶回収方法及び結晶回収装置の場合には、ロータリバルブ２は小型プラントでは加圧式濾過機１の気密を保持した状態でウエットケーキを効率良く取り出すことができるが、プラントが大型化するとロータリバルブ２も大型化し、ロータリバルブ２の空間遮断機能が低下し、加圧式濾過機１からウエットケーキを取り出す際にハウジング１Ｃ内の加圧ガスが漏洩し、漏洩ガスが下流側の乾燥器等の種々の機器に悪影響を及ぼすことが判った。また、加圧式濾過機１からガスが漏洩するため、加圧用のガスのロスも大きくなるという課題もあった。また、２個のボール弁をシャッターとして設ける方法の場合にも上述の場合と同様に加圧式濾過機からのガス漏洩を防止することはできなかった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、加圧式濾過機から低圧側へのガスの漏洩を防止し、加圧式濾過機の下流側に配置された種々の機器への悪影響を防止することができる固形分の回収システム及び固形分の回収方法を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載の固形分の回収システムは、加圧下で全周面に濾材を有する回転ドラムを回転させ、上記濾材によってスラリーを濾過して固形分と液分とを分離するロータリ式加圧式濾過機と、このロータリ式加圧式濾過機において分離された固形分を連続的に取り出す第１ロータリバルブと、この第１ロータリバルブで取り出された上記固形分を一時的に溜める容器と、この容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段の検出値に基づいて上記容器内の上記第１ロータリバルブから漏洩するガスを上記ロータリ式加圧式濾過機内の圧力まで昇圧しながら上記ロータリ式加圧式濾過機側へ戻すと共に上記容器内の圧力を大気圧に近い圧力まで減圧調整する圧力調整手段と、この圧力調整手段によって圧力が減圧調整された上記容器から固形分を連続的に取り出す第２ロータリバルブと、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載の固形分の回収システムは、請求項１に記載の発明において、上上記ロータリ式加圧式濾過機から上記第１ロータリバルブに上記固形分を搬送する手段を設けると共に、上記第２ロータリバルブから下流側に上記固形分を搬送する手段を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載の固形分の回収システムは、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記固形分を搬送する手段として、スクリューコンベアを設けたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載の固形分の回収方法は、ロータリ式加圧式濾過機を用いて加圧下で全周面に濾材を有する回転ドラムを回転させ、上記濾材によってスラリーを濾過して固形分と液分とを分離する工程と、第１ロータリバルブを用いて上記ロータリ式加圧式濾過機において分離された上記固形分を取り出す工程と、上記第１ロータリバルブから取り出された固形分を容器内に一時的に溜める工程と、上記容器内の圧力を圧力検出手段で検出する工程と、上記圧力検出手段の検出値に基づいて上記容器内の上記第１ロータリバルブから漏洩するガスを上記ロータリ式加圧式濾過機内の圧力まで昇圧しながら上記ロータリ式加圧式濾過機側へ戻すと共に上記容器内の圧力を大気圧に近い圧力まで減圧調整する工程と、第２ロータリバルブを用いて減圧調整された上記容器内の固形分を取り出す工程と、を備えたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載の固形分の回収方法は、請求項４に記載の発明において、上記ロータリ式加圧式濾過機から上記第１ロータリバルブに上記固形分を搬送する工程と、上記第２ロータリバルブから下流側へ固形分を搬送する工程と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、ロータリ式加圧式濾過機から大気圧側へのガスの漏洩を防止し、ロータリ式加圧式濾過機の下流側に配置された種々の機器への悪影響を防止することができると共に、ロータリ式加圧式濾過機に用いられる加圧用のガスをロータリ式加圧式濾過機側へ戻して循環使用することができる固形分の回収システム及び固形分の回収方法を提供することができる。

以下、図１及び図２に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、図１は本発明の固形分の回収装置の一実施形態を示す図で、（ａ）はその側面を示す模式図、（ｂ）はその正面を示す模式図で、図２は本発明の固形分の回収装置の他の実施形態を示す図で、（ａ）はその側面を示す模式図、（ｂ）はその正面を示す模式図である。

本実施形態の固形分の回収システム１０は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、スラリーＳを加圧下で全周面に濾材を有する回転ドラムを回転させ、回転ドラムの濾材によって濾過して固形分をウエットケーキとして濾液から分離するロータリ式加圧式濾過機（以下、単に「加圧式濾過機」と称す。）１１と、この加圧式濾過機１１からウエットケーキを取り出す第１ロータリバルブ１２と、この第１ロータリバルブ１２を介して低圧側（大気圧側）に取り出したウエットケーキを一時的に溜めるバッファタンク１３と、このバッファタンク１３内の圧力を大気圧に調整する圧力調整手段（ブースタ）１４と、このブースタ１４によって大気圧に調整されたバッファタンク１３から下流側の大気圧下に設置された乾燥器（図示せず）等の機器へウエットケーキを取り出す第２ロータリバルブ１５と、を備えている。

加圧式濾過機１１は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、スラリーの供給管１１Ａ、スラリー貯留部１１Ｂ、回転ドラム１１Ｃ、ハウジング１１Ｄ、ガス供給管１１Ｅ及びケーキ排出路１１Ｆを備え、ケーキ排出路１１Ｆから大気側へウエットケーキを白抜きの矢印で示す方向に排出する。尚、図１の（ａ）において、１１Ｇはスラリー貯留部１１Ｂからスラリーがオーバーフローする配管である。

また、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、加圧式濾過機１１と第１ロータリバルブ１２の間には第１スクリューコンベア１６が配設され、このスクリューコンベア１６を介して加圧式濾過機１１から排出されたウエットケーキを第１ロータリバルブ１２まで搬送する。第１スクリューコンベア１６は、互いに逆向きの螺旋形状に形成された左右のスクリュー１６Ａ、１６Ｂを有し、ケーキ排出路１１Ｆから排出されたウエットケーキをケーキ排出路１１Ｆの中央から左右の出口１６Ｃ、１６Ｄに振り分けるようにしてある。

第１スクリューコンベア１６の左右の出口１６Ｃ、１６Ｄにはそれぞれ二系統の第１ロータリバルブ１２、１２が接続され、これらのロータリバルブ１２、１２によって加圧状態の第１スクリューバルブ１６からウエットケーキを取り出し、各ロータリバルブ１２、１２にそれぞれ接続された大気圧側のバッファタンク１３、１３へウエットケーキを供給する。第１ロータリバルブ１２は、前述したように大型になると気密性が必ずしも完全ではなく、第１スクリューコンベア１６からウエットケーキを取り出す際に第１スクリューコンベア１６内の加圧ガスがバッファタンク１３、１３内へ漏洩する。

バッファタンク１３は、第１スクリューコンベア１６からの漏洩ガスをウエットケーキと一緒に一時的に貯留する密閉容器で、密閉容器内は漏洩ガスによって加圧状態になる。そこで、このバッファタンク１３にはブースタ１４が設けられ、このブースタ１４が配管１７を介して加圧式濾過機１１のハウジング１１Ｄに接続されている。そして、ブースタ１４は、バッファタンク１３内の漏洩ガス（但し、第１スクリューコンベア１６側より低圧になっている）を吸引して所定の圧力（例えば、加圧式濾過機１１内の圧力）まで昇圧させて加圧式濾過機１１のハウジング１１Ｄ内へ戻すと共に、バッファタンク１３内の漏洩ガスの圧力を低下させて徐々に大気圧と略等しい圧力に減圧調整する。尚、図１の（ｂ）ではブースタ１４及び配管１７を省略してある。

また、バッファタンク１３には圧力センサ（図示せず）が取り付けられ、この圧力センサはバッファタンク１３内の圧力を検出し、検出値が所定値を超えた時にブースタ１４を駆動させるようにしてある。尚、バッファタンク１３内のガスはハウジング１１Ｄ以外の場所に供給するようにしても良い。また、配管１７はガス供給管１１Ｅに接続しても良い。

更に、各バッファタンク１３、１３それぞれには第２ロータリバルブ１５、１５を介して第２スクリューコンベア１８が接続され、第２ロータリバルブ１５、１５によって取り出されたウエットケーキを第２スクリューコンベア１８へ供給する。第２ロータリバルブ１５は、バッファタンク１３の圧力センサが略大気圧に等しい圧力を検出した時に駆動するようにしてある。このように第２ロータリバルブ１５は、略大気圧に調整されたバッファタンク１３内から大気側の第２スクリューコンベア１８側へウエットケーキを取り出すようにしてあるため、バッファタンク１３から大気圧下の第２スクリューコンベア１８へガスが漏洩することはない。

第２スクリューコンベア１８は、ウエットケーキを一方向（図１の（ｂ）では左側から右側）に搬送するスクリュー１８Ａと、ウエットケーキを受給する左右の入口１８Ｂ、１８Ｃと、ウエットケーキの出口１８Ｄとを有し、第２ロータリバルブ１５、１５によって出されたウエットケーキを出口１８Ｄから大気圧下の乾燥器等の機器側へ供給する。

次に、本実施形態の固形分の回収システム１０を用いた固形分の回収方法について図１の（ａ）、（ｂ）を参照しながら説明する。固形分の回収システム１０が駆動し、ガス供給管１１Ｅからハウジング１１Ｄ内に窒素ガス等の不活性ガスを供給してハウジング１１Ｅ内を加圧する。この状態でスラリー供給管１１ＡからスラリーＳを供給すると、回転ドラム１１Ｃの一部がスラリー貯留部１Ｂ内のスラリーＳの液面内に浸漬する。

回転ドラム１１Ｃの一部がスラリーＳの液面に浸漬すると、回転ドラム１１Ｃが矢印方向に回転する間に加圧ガスによって回転ドラム１１ＣにおいてスラリーＳを濾過し、回転ドラム１１Ｃ表面で固形分をウエットケーキとして回収する。回転ドラム１１Ｃが回転する間に洗浄領域でウエットケーキを洗浄した後、剥離領域に達し、剥離手段によってウエットケーキを回転ドラム１１Ｃから剥離する。ウエットケーキが剥離された回転ドラム１１Ｃは、スラリーＳの液面に達し、上述の加圧濾過及び洗浄を繰り返す。一方、回転ドラム１１Ｃ内の濾液を回転ドラム１１外へ排出する。

回転ドラム１１Ｃから剥離したウエットケーキはケーキ排出路１１から第１スクリューコンベア１６内に供給される。第１スクリューコンベア１６は、ウエットケーキを左右のスクリュー１６Ａ、１６Ｂによって中央から左右に振り分け、左右の出口１６Ｃ、１６Ｄから第１ロータリバルブ１２、１２へ供給する。第１ロータリバルブ１２、１２は、第１スクリューコンベア１６の出口１６Ｃ、１６Ｄからバッファタンク１３、１３内へウエットケーキを徐々に取り出す。バッファタンク１３、１３は第１ロータリバルブ１２、１２を介して第１スクリューコンベア１６から空間的に遮断されているが、第１ロータリバルブ１３、１３の気密性は必ずしも完全でないため、第１スクリューコンベア１６内の加圧ガスが第１ロータリバルブ１２、１２を介してバッファタンク１３、１３内へ漏洩し、バッファタンク１３、１３内が漏洩ガスによって加圧気味になる。

ウエットケーキがバッファタンク１３、１３内に蓄積すると、バッファタンク１３、１３内の圧力は漏洩ガスによって上昇する。この際、圧力センサがバッファタンク１３内の圧力を検出し、所定時間経過して検出値が所定値に達すると、ブースタ１４が自動的に駆動してバッファタンク１３内のガスを昇圧しながら加圧式濾過機１１内へ配管１７を介して供給すると共に、バッファタンク１３内の圧力を略大気圧に戻す。バッファタンク１３、１３内の圧力が略大気圧に戻ると、圧力センサが大気圧を検出して第２ロータリバルブ１５、１５を駆動させる。第２ロータリバルブ１５、１５はバッファタンク１３、１３内のウエットケーキを取り出して第２スクリューコンベア１８へ供給する。この際、バッファタンク１３、１３内の圧力は下流側の第２スクリューコンベア１８と同様に大気圧になっているため、バッファタンク１３、１３から第２スクリューコンベア１８へガスが漏洩することはない。

第２スクリューコンベア１８は、第２ロータリバルブ１５、１５によって取り出されたウエットケーキをスクリュー１５Ａによって一箇所（図１の（ｂ）では右側）の出口１８Ｄまで搬送し、この出口１８Ｄから下流側の乾燥器等の機器へ供給する。この際、第２スクリューコンベア１８には加圧式濾過機１１からの漏洩ガスを含んでいないため、下流側の乾燥器等の機器に悪影響を及ぼす虞はない。

以上説明したように本実施形態によれば、加圧式濾過機１１を用いてスラリーＳを加圧下で濾過して濾液から回転ドラム１１Ｃ表面にウエットケーキを分離した後、回転ドラム１１Ｃからウエットケーキを剥離し、更に第１ロータリバルブ１２、１２を用いてウエットケーキを加圧式濾過機１１側から取り出し、バッファタンク１３、１３内に一時的に溜め、この際にバッファタンク１３、１３内に溜まった加圧式濾過機１１からの漏洩ガスをブースタ１４の働きによって加圧式濾過機１１内へ戻してバッファタンク１３、１３内の圧力を略大気圧に調整した後、第２ロータリバルブ１５、１５を用いてバッファタンク１３、１３内のウエットケーキを取り出すようにしたため、加圧式濾過機１１内のガスが第２ロータリバルブ１５、１５の下流側へ漏洩することがなく、下流側に設置された乾燥器等の機器に悪影響を及ぼす虞がない。また、漏洩ガスを再使用するため、加圧用の不活性ガスの使用量を節約することができる。

また、本実施形態によれば、第１スクリューコンベア１６を介して加圧式濾過機１１から第１ロータリバルブ１２、１２にウエットケーキを搬送し、また、第２スクリューコンベア１８を介して第２ロータリバルブ１５、１５から下流側へウエットケーキを搬送するようにしたため、加圧式濾過機１１において回収されたウエットケーキを下流側の乾燥器等の機器へ円滑に搬送し、供給することができる。

図２は本発明の他の実施形態の固形分の回収システムを示す図である。そこで、図１と同一部分また相当部分には同一符号を付して本実施形態の回収システムの特徴について説明する。本実施形態の回収システム１０は、図２に示すように、ブースタ１４と加圧式濾過機１１のハウジング１１Ｄとを接続する配管１７の途中に配設された濾液タンク１９を備えている。この濾液タンク１９は、加圧式濾過機１１からの濾液と加圧ガスを分離すると共に、バッファタンク１３からの漏洩ガスを一時的に貯留するタンクである。尚、図２において、１１Ｈはセンタパイプ、１１Ｉは濾液管で、濾液管１１Ｉに回転ドラム１１Ｃ内の濾液を、後述のようにセンタパイプ１１Ｈを介して濾液タンク１９へ供給する。また、１１Ｊはバルブシューで、このバルブシュー１１Ｊから窒素ガス等の不活性ガスを矢印方向に噴出して回転ドラム１１Ｃからウエットケーキを剥離させる。

而して、濾液タンク１９は、図２に示すように、回転ドラム１１Ｃ内のセンタパイプ１１Ｈに対して配管２０を介して接続され、加圧式濾過機１１から排出された濾液を配管２０から受給し、濾液と加圧ガスを分離する。この濾液タンク１９には液面センサ（図示せず）が取り付けられ、この液面センサによって濾液が所定量溜まった時点で濾液を排出するようにしている。

また、濾液タンク１９は、ブースタ１４によって昇圧された漏洩ガスを受給した後、漏洩ガスを加圧ガスと共に排出する。濾液タンクより排出するガスは、除湿手段及び圧力調整手段を介して加圧用のガスとして再使用することもできる。

本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果を期することができる。

尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではないことは云うまでもない。例えば、本実施形態では二系列の第１、第２ロータリバルブ及びバッファタンクを用いているが、一系列でも良いことは云うまでもない。ウエットケーキの取り出しラインを二系列とするのは、一系列とすると加圧式濾過機の大型化に伴ってロータリバルブが大型化するためであり、要は、加圧式濾過機と下流側の乾燥器等の機器との間に、第１、第２のロータリバルブを介在させると共に、第１、第２ロータリバルブ間にバッファタンク（容器）を介在させ、加圧式濾過機のガスが下流側の乾燥器等の機器に漏洩しないようにしたものであれば、本発明に包含される。また、容器内の圧力を調整する手段としてブースタ１４を用いたが、その他の機器を用いても良い。

本発明は、スラリーを濾過して固形分を回収する一般化学工業、肥料工業、金属工業あるいは食品工業等の分野で利用することができる。

本発明の固形分の回収システムの一実施形態を示す図で、（ａ）は側面の断面構造を示す模式図、（ｂ）は（ａ）と直交する方向の断面構造を示す模式図である。 本発明の固形分の回収システムの他の実施形態を示す図で、（ａ）は側面の断面構造を示す模式図、（ｂ）は（ａ）と直交する方向の断面構造を示す模式図である。 従来の固形分の回収システムの要部を示す模式図である。

符号の説明

１０ 固形分の回収システム
１１ 加圧式濾過機
１２ 第１ロータリバルブ
１３ バッファタンク（容器）
１４ ブースタ（圧力調整手段）
１５ 第２ロータリバルブ
１６ 第１スクリューコンベア（搬送する手段）
１８ 第２スクリューコンベア（搬送する手段）

Claims (5)

1. 加圧下で全周面に濾材を有する回転ドラムを回転させ、上記濾材によってスラリーを濾過して固形分と液分とを分離するロータリ式加圧式濾過機と、このロータリ式加圧式濾過機において分離された固形分を連続的に取り出す第１ロータリバルブと、この第１ロータリバルブで取り出された上記固形分を一時的に溜める容器と、この容器内の圧力を検出する圧力検出手段と、この圧力検出手段の検出値に基づいて上記容器内の上記第１ロータリバルブから漏洩するガスを上記ロータリ式加圧式濾過機内の圧力まで昇圧しながら上記ロータリ式加圧式濾過機側へ戻すと共に上記容器内の圧力を大気圧に近い圧力まで減圧調整する圧力調整手段と、この圧力調整手段によって圧力が減圧調整された上記容器から固形分を連続的に取り出す第２ロータリバルブと、を備えたことを特徴とする固形分の回収システム。
2. 上記ロータリ式加圧式濾過機から上記第１ロータリバルブに上記固形分を搬送する手段を設けると共に、上記第２ロータリバルブから下流側に上記固形分を搬送する手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の固形分の回収システム。
3. 上記固形分を搬送する手段として、スクリューコンベアを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固形分の回収システム。
4. ロータリ式加圧式濾過機を用いて加圧下で全周面に濾材を有する回転ドラムを回転させ、上記濾材によってスラリーを濾過して固形分と液分とを分離する工程と、第１ロータリバルブを用いて上記ロータリ式加圧式濾過機において分離された上記固形分を取り出す工程と、上記第１ロータリバルブから取り出された固形分を容器内に一時的に溜める工程と、上記容器内の圧力を圧力検出手段で検出する工程と、上記圧力検出手段の検出値に基づいて上記容器内の上記第１ロータリバルブから漏洩するガスを上記ロータリ式加圧式濾過機内の圧力まで昇圧しながら上記ロータリ式加圧式濾過機側へ戻すと共に上記容器内の圧力を大気圧に近い圧力まで減圧調整する工程と、第２ロータリバルブを用いて減圧調整された上記容器内の固形分を取り出す工程と、を備えたことを特徴とする固形分の回収方法。
5. 上記ロータリ式加圧式濾過機から上記第１ロータリバルブに上記固形分を搬送する工程と、上記第２ロータリバルブから下流側へ固形分を搬送する工程と、を備えたことを特徴とする請求項４に記載の固形分の回収方法。

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