JP4734406B2 - Method for removing ice from ice-containing material using liquefied material - Google Patents
Method for removing ice from ice-containing material using liquefied material Download PDFInfo
- Publication number
- JP4734406B2 JP4734406B2 JP2008507475A JP2008507475A JP4734406B2 JP 4734406 B2 JP4734406 B2 JP 4734406B2 JP 2008507475 A JP2008507475 A JP 2008507475A JP 2008507475 A JP2008507475 A JP 2008507475A JP 4734406 B2 JP4734406 B2 JP 4734406B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ice
- substance
- gas
- liquefied
- liquefied product
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 60
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 298
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 206
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 133
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims description 22
- 235000013305 food Nutrition 0.000 claims description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 6
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 6
- IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N Acetaldehyde Chemical compound CC=O IKHGUXGNUITLKF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XOBKSJJDNFUZPF-UHFFFAOYSA-N Methoxyethane Chemical compound CCOC XOBKSJJDNFUZPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- CCGKOQOJPYTBIH-UHFFFAOYSA-N ethenone Chemical compound C=C=O CCGKOQOJPYTBIH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 79
- 208000005156 Dehydration Diseases 0.000 description 22
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 22
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 17
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 15
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 14
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 13
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 12
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 11
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 10
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 6
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 4
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000003476 subbituminous coal Substances 0.000 description 2
- 239000013526 supercooled liquid Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 2
- 239000012494 Quartz wool Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N acetaldehyde Chemical compound [14CH]([14CH3])=O IKHGUXGNUITLKF-XPULMUKRSA-N 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000001273 butane Substances 0.000 description 1
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000010828 elution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- DQYBDCGIPTYXML-UHFFFAOYSA-N ethoxyethane;hydrate Chemical compound O.CCOCC DQYBDCGIPTYXML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 239000008236 heating water Substances 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N n-butane Chemical compound CCCC IJDNQMDRQITEOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N n-pentane Natural products CCCCC OFBQJSOFQDEBGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 organism Substances 0.000 description 1
- 239000003415 peat Substances 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000010875 treated wood Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F26—DRYING
- F26B—DRYING SOLID MATERIALS OR OBJECTS BY REMOVING LIQUID THEREFROM
- F26B5/00—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat
- F26B5/005—Drying solid materials or objects by processes not involving the application of heat by dipping them into or mixing them with a chemical liquid, e.g. organic; chemical, e.g. organic, dewatering aids
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
- Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
Description
本発明は、液化物を用いた氷含有物質の氷除去方法に関するものであり、さらに詳しくは、外気温度に近い操作温度で、かつ少ない所要動力で氷を効率よく除去でき、しかも氷含量や種類を問わず幅広い分野の氷含有物質に適用可能な氷除去方法並びに氷除去システムに関するものである。 The present invention relates to a method for removing ice from an ice-containing substance using a liquefied material, and more specifically, it can efficiently remove ice at an operating temperature close to the outside air temperature and with a small amount of required power, and also the ice content and type. The present invention relates to an ice removal method and an ice removal system that can be applied to ice-containing materials in a wide range of fields.
物質中に含まれる氷を除去する方法としては、加温してふき取る或いは凍結乾燥させる等の方法が考えられるほか、物質表面の氷の場合は物理的に破壊する方法が考えられる。 As a method for removing the ice contained in the substance, a method such as heating and wiping or freeze-drying can be considered, and in the case of ice on the substance surface, a method of physically destroying it can be considered.
しかしながら、上述の方法では、人手が要るほか物質に損傷を与えるおそれがあった。また、物質によっては加温が困難な物質もあり、このような物質の場合には凍結乾燥が用いられるが、凍結乾燥では減圧によって氷を昇華させるので、多くのエネルギーを要したり、コストがかかることから、医薬品や食品や高空隙な多孔体等の高付加価値な対象物の製造用途に限られており、氷を除去することが極めて困難であった。 However, in the above-described method, manpower is required and there is a risk of damaging the substance. In addition, some substances are difficult to heat, and in such cases, freeze-drying is used. However, freeze-drying sublimes ice by reducing the pressure, which requires a lot of energy and costs. For this reason, it is limited to the production of high-value-added objects such as pharmaceuticals, foods, and high porosity porous bodies, and it has been extremely difficult to remove ice.
本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、含有される氷の態様や含有量を問わず、様々な氷含有物質に適用でき、かつ、氷除去を短時間でかつ高回収率にて効率良く行うことのできる氷除去方法および氷除去システムを提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and can be applied to various ice-containing materials regardless of the form and content of ice contained, and can remove ice in a short time. An object of the present invention is to provide an ice removal method and an ice removal system that can be efficiently performed with a recovery rate.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物の液化、気化現象を利用することにより、凍結した木片から木片を損傷せずに高効率で氷のみの回収が可能であることを見出し、更に様々な氷含有物質に応用可能であることを確認し、本発明に到達した。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have used a liquefaction and vaporization phenomenon of a liquefied substance of a substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions to remove a piece of wood from a frozen piece of wood. The present inventors have found that it is possible to recover only ice with high efficiency without being damaged, and have confirmed that the present invention can be applied to various kinds of ice-containing substances, and have reached the present invention.
本発明は、以下の発明を提供するものである。
〔1〕 常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を氷含有物質に接触させ、該液化物に該氷含有物質中の氷を溶解させて水分高含有の液化物を得る工程(1)、および、該水分高含有の液化物中の常温常圧の条件下で気体である物質を気化させることにより気体として水分から分離する工程(2)を含むことを特徴とする液化物を用いた氷含有物質の氷除去方法。
〔2〕 前記工程(2)において気化され分離された常温常圧の条件下で気体である物質の気体を回収し、該気体を液化させて液化物を得る工程(3)をさらに含み、該工程(3)で得られる液化物を前記工程(1)において再び使用することを特徴とする上記〔1〕に記載の氷除去方法。
〔3〕 常温常圧の条件下で気体である物質は、25℃および1気圧において気体である物質であることを特徴とする上記〔1〕または〔2〕に記載の氷除去方法。
〔4〕 常温常圧の条件下で気体である物質は、ジメチルエーテル、エチルメチルエーテル、ホルムアルデヒド、ケテン、およびアセトアルデヒドから選ばれる1種または2種以上の混合物であることを特徴とする上記〔1〕〜〔3〕のいずれか一つに記載の氷除去方法。
〔5〕 氷含有物質が、石炭、食品、多孔体、生物、バイオマス原料、又は医薬用化合物であることを特徴とする上記〔1〕〜〔4〕のいずれか一つに記載の氷除去方法。
〔6〕 前記工程(1)における接触は、前記液化物と前記氷含有物質とが向流接触させるようにして行うことを特徴とする上記〔1〕〜〔5〕のいずれか一つに記載の氷除去方法。
〔7〕 前記工程(1)における氷含有物質と接触させる液化物の量は、氷含有物質に含まれる氷の水分換算量あたり0.1L/kg〜1000L/kgであることを特徴とする上記〔1〕〜〔6〕のいずれか一つに記載の氷除去方法。
〔8〕 一連の氷除去操作を、−50℃〜25℃の温度範囲で行うことを特徴とする〔1〕〜〔7〕のいずれか一つに記載の氷除去方法。
〔9〕 上記〔1〕〜〔8〕のいずれか一つに記載の氷除去方法により得られる氷が除去された物質。
〔10〕 常温常圧の条件下で気体である物質の気体を加圧する圧縮機と、加圧された前記気体を凝縮して液化物とする凝縮器と、前記液化物を氷含有物質と接触させ該氷含有物質中の氷を溶解させ水分高含有の液化物とする脱水器と、該水分高含有の液化物中の常温常圧の条件下で気体である物質を気化させる蒸発器と、気化した前記物質の気体と水分とを分離する分離器とが、直列に連結して構成されることを特徴とする氷含有物質の氷除去システム。
〔11〕 前記凝縮器と前記蒸発器とが、熱交換器で接続されて構成されることを特徴とする上記〔10〕に記載の氷除去システム。
〔12〕 さらに、前記気化した常温常圧の条件下で気体である物質の気体を膨張させる膨張機が前記圧縮機に直列に連結して構成され、該膨張機の外界に行う仕事が回収され、該仕事が前記圧縮機の動力の一部として投入されるように構成されていることを特徴とする上記〔10〕または〔11〕に記載の氷除去システム。
〔13〕 前記圧縮機、凝縮器、脱水器、蒸発器および膨張機は回路を形成し、該回路を、常温常圧の条件下で気体である物質が循環するように構成されることを特徴とする上記〔10〕〜〔12〕のいずれか一つに記載の氷除去システム。
〔14〕 前記分離器で分離された常温常圧の条件下で気体である物質の気体を脱気し回収するための脱気塔が前記分離器に連結され、脱気された気体を回収し回路に戻されるように構成されていることを特徴とする上記〔10〕〜〔13〕のいずれか一つに記載の氷除去システム。
〔15〕 前記脱水器は、前記液化物と前記氷含有物質とを向流接触させることを特徴とする上記〔10〕〜〔14〕のいずれか一つに記載の氷除去システム。The present invention provides the following inventions.
[1] A step of bringing a liquefied substance of a substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions into contact with an ice-containing substance, and dissolving ice in the ice-containing substance in the liquefied substance to obtain a liquefied substance having a high water content ( 1) and a liquefied product comprising the step (2) of separating the gas as a gas by evaporating a gas substance under normal temperature and normal pressure conditions in the hydrated product containing a high amount of water. A method for removing ice from an ice-containing material used.
[2] The method further includes a step (3) of recovering a gas of a substance that is vaporized and separated in the step (2) under normal temperature and normal pressure conditions, and liquefying the gas to obtain a liquefied product, The method of removing ice as described in [1] above, wherein the liquefied product obtained in the step (3) is used again in the step (1).
[3] The method for removing ice as described in [1] or [2] above, wherein the substance that is gaseous at normal temperature and pressure is a substance that is gaseous at 25 ° C. and 1 atm.
[4] The above-mentioned [1], wherein the substance that is a gas at normal temperature and pressure is one or a mixture of two or more selected from dimethyl ether, ethyl methyl ether, formaldehyde, ketene, and acetaldehyde -The ice removal method as described in any one of [3].
[5] The ice removing method according to any one of the above [1] to [4], wherein the ice-containing substance is coal, food, porous material, organism, biomass material, or pharmaceutical compound. .
[6] The contact according to any one of [1] to [5], wherein the contact in the step (1) is performed such that the liquefied product and the ice-containing material are brought into countercurrent contact. Ice removal method.
[7] The amount of the liquefied product brought into contact with the ice-containing material in the step (1) is from 0.1 L / kg to 1000 L / kg per amount of water converted to ice contained in the ice-containing material. The ice removing method according to any one of [1] to [6].
[8] The ice removing method according to any one of [1] to [7], wherein the series of ice removing operations is performed in a temperature range of −50 ° C. to 25 ° C.
[9] A substance obtained by removing ice obtained by the ice removing method according to any one of [1] to [8].
[10] A compressor that pressurizes a gaseous substance under normal temperature and normal pressure conditions, a condenser that condenses the pressurized gas into a liquefied product, and contacts the liquefied product with an ice-containing material. A dehydrator that dissolves ice in the ice-containing material to form a liquefied product with a high moisture content, and an evaporator that vaporizes the gaseous material under normal temperature and normal pressure conditions in the liquefied product with a high moisture content. An ice removing system for an ice-containing material, wherein a separator for separating the vaporized gas and moisture of the material is connected in series.
[11] The ice removal system according to [10], wherein the condenser and the evaporator are connected by a heat exchanger.
[12] Further, an expander that expands the gas of the gas substance under the condition of the vaporized normal temperature and normal pressure is connected in series to the compressor, and the work to be performed to the outside of the expander is recovered. The ice removing system according to [10] or [11], wherein the work is input as a part of power of the compressor.
[13] The compressor, the condenser, the dehydrator, the evaporator, and the expander form a circuit, and the circuit is configured to circulate a gaseous substance under normal temperature and normal pressure conditions. The ice removal system according to any one of [10] to [12] above.
[14] A degassing tower is connected to the separator for degassing and recovering a gaseous substance separated under the normal temperature and pressure conditions separated by the separator, and the degassed gas is recovered. The ice removing system according to any one of [10] to [13], wherein the ice removing system is configured to be returned to the circuit.
[15] The ice removal system according to any one of [10] to [14], wherein the dehydrator causes the liquefied product and the ice-containing material to contact in countercurrent.
本発明によれば、含有される氷の態様、含有量の多少を問わず、様々な氷含有物質に適用でき、しかも効率よく氷を除去することができ、氷含有物質の再利用や廃棄を促進し資源保護のために有用な氷除去方法、ならびに、該方法を効率良く実施するための氷除去システムが提供される。
本発明の氷除去方法においては、氷除去の媒体として、常温常圧で気体である物質、すなわち、氷との相互溶解性が高く、かつ、大気圧下、外気温度に近い温度で気体である物質の液化物を用いるので、氷との接触および氷との分離に際し過酷な条件を必要とせず、外気温度に近い操作温度で氷除去ができる。また、氷と液化物の分離の際、氷側を蒸発させる必要がなく、氷の蒸発潜熱の回収が全く不要であり、省エネルギーでの氷除去が可能である。According to the present invention, it can be applied to various ice-containing materials regardless of the form and content of ice contained, and can be removed efficiently, and reuse and disposal of ice-containing materials can be achieved. An ice removal method useful for promoting and conserving resources is provided, as well as an ice removal system for efficiently performing the method.
In the ice removal method of the present invention, as a medium for removing ice, a substance that is a gas at normal temperature and normal pressure, that is, a gas that has high mutual solubility with ice and is close to the outside air temperature under atmospheric pressure. Since a liquefied substance is used, it is possible to remove ice at an operating temperature close to the outside air temperature without requiring severe conditions for contact with ice and separation from ice. Further, it is not necessary to evaporate the ice side at the time of separating the ice and the liquefied material, and there is no need to collect the latent heat of vaporization of the ice, and the ice can be removed with energy saving.
さらに、氷由来の水分から分離された常温常圧で気体である物質の気体は、回収も容易である。回収された気体は、再び液化することにより循環して使用することができるので、エネルギー効率の点でも優れている。そして、分離された排水を脱気処理することにより、液化物が簡単に取り除かれ、環境への負荷も軽減できる。 Furthermore, the gas of the substance which is a gas at normal temperature and pressure separated from the water derived from ice can be easily recovered. Since the recovered gas can be circulated and used by liquefying again, it is also excellent in terms of energy efficiency. Then, by degassing the separated waste water, the liquefied material can be easily removed and the burden on the environment can be reduced.
さらに、本発明の氷除去システムによれば、常温常圧で気体である物質を用いた氷除去をより効率よく進めることができる。
また、熱交換器を接続することにより、蒸発潜熱を回収し有効利用することができる。さらに、膨張機において、膨張による仕事を回収することにより、さらなる省エネルギーが達成できる。Furthermore, according to the ice removal system of the present invention, it is possible to more efficiently proceed with ice removal using a substance that is gaseous at normal temperature and pressure.
Further, by connecting a heat exchanger, latent heat of vaporization can be recovered and used effectively. Furthermore, in the expander, further energy saving can be achieved by collecting work due to expansion.
従って、本発明は、物質から氷を除去するための処理に広く応用することができる。例えば、加熱乾燥により破損するおそれのある食品等の物質を0℃以下に保持したまま乾燥させるための手段、氷塊中に閉じ込められた物質を加温等せずに取り出すための手段、永久凍土に埋もれた物質を0℃以下に保持したまま取り出す方法、加熱に弱く熱して乾燥させることができない医薬用等の化合物、組成物やタンパク質等を一旦凍らせて0℃以下に保持したまま水分を除去するための手段に応用することができる。特に、凍結乾燥の代替技術としての利用が期待される。また、バイオマス資源に適用することにより、再利用が容易となり、一方、氷を除去した分減量され廃棄が容易となることから、資源保護の点で好ましいものと期待される。また、特開2004−307294号公報に示されているような、シリカゲル等の多孔体の製造工程における凍結乾燥に代わる、水分除去のための手段として期待される。 Therefore, the present invention can be widely applied to a process for removing ice from a substance. For example, means for drying a substance such as food that may be damaged by heat drying while keeping it at 0 ° C. or lower, means for removing a substance trapped in an ice block without heating, etc., on permafrost A method of removing buried substances while keeping them below 0 ° C, and removing moisture while keeping them below 0 ° C by freezing pharmaceutical compounds, compositions, proteins, etc. that are weak to heat and cannot be dried by heating It can be applied to the means for doing. In particular, it is expected to be used as an alternative technique for lyophilization. In addition, it can be reused easily by applying it to biomass resources. On the other hand, it is expected to be preferable in terms of resource protection because it is reduced by removing the ice to facilitate disposal. Further, it is expected as a means for removing moisture in place of freeze-drying in the production process of a porous material such as silica gel as disclosed in JP 2000-307294A.
1、1’ 圧縮機
2 凝縮器
3 脱水器
4 蒸発器
4’ 冷却器
4” 減圧弁
5 熱交換器
6 分離器
7 膨張機
8 脱気塔
8’ 保圧弁
8a 加熱缶
9 電動機
10 加温器
21 ステンレス容器
22 密閉容器
23 脱水器
24 エタノール槽DESCRIPTION OF
本発明は、氷含有物質の氷除去に関するものであり、最大の特徴は、常温常圧で気体である物質の気液相転移現象を利用して、氷の溶解度を著しく変化させることに特徴がある。即ち、常温常圧で気体である物質に加圧、冷却等の処理を施して液体状態とし、得られる液化物に、該氷含有物質中の氷を溶解させた後、温度と圧力を僅かに変化させると、溶剤だけが選択的に蒸発し、水と溶剤の気体が容易に分離されるのである。 The present invention relates to ice removal of ice-containing substances, and the greatest feature is that the solubility of ice is remarkably changed by utilizing a gas-liquid phase transition phenomenon of a substance that is a gas at normal temperature and pressure. is there. That is, a substance that is gaseous at normal temperature and normal pressure is subjected to treatment such as pressurization and cooling to form a liquid state. After the ice in the ice-containing substance is dissolved in the resulting liquefied product, the temperature and pressure are slightly changed. When changed, only the solvent selectively evaporates and the water and solvent gases are easily separated.
このような本発明の対象となる氷含有物質としては、氷を含有する物質であれば特に制限はない。
「氷」とは、凍結した水又は水溶液を意味し、その組成、由来等は特に問わない。また雪等の氷晶も含む意味である。
「含有する」とは、上述の氷が何らかの物質の表面、内部、或いはそれらの両方に含まれていることを意味する。何らかの物質としてはサイズ、成分共に特に限定されないが、氷含有物質として固体やスラリー状の形態となることが好ましい。The ice-containing substance that is the subject of the present invention is not particularly limited as long as it is a substance containing ice.
“Ice” means frozen water or aqueous solution, and its composition, origin, etc. are not particularly limited. It also includes ice crystals such as snow.
“Contains” means that the above-mentioned ice is contained in the surface of any substance, inside, or both. There are no particular limitations on the size and components of any substance, but the ice-containing substance is preferably in the form of a solid or slurry.
氷含有物質中における氷の存在態様についても特に限定されず、内部に包接されている氷や外表面に、固体粒子間、場合によっては固体粒子の内側にある細孔に存在するものであっても良い。そして、氷含有物質中における氷の含有割合についても限定されない。
このような氷含有物質としては、具体的には例えば、石炭、食品、多孔体、生物、バイオマス原料(木片など)、医薬用等の化合物、組成物やタンパク質を挙げることができる。本発明は、これらの物質のうち、高温で脆弱となる等の理由により加熱乾燥が困難な物質に対しても適用することが可能である。石炭とは、採掘後のものそのままであっても、また、その後何らかの脱水処理(例えば、油中改質法(特開2000−290673号公報参照)、乾燥不活性気体を用いた脱水手法(特開平10−338653号公報参照))がなされたものであっても、本発明の対象とすることができる。石炭の種類としては、亜瀝青炭、褐炭、亜炭、泥炭を挙げることができる。There is no particular limitation on the form of ice in the ice-containing substance, and it is present on the ice or outer surface enclosed inside, between the solid particles, and in some cases, in the pores inside the solid particles. May be. Further, the content ratio of ice in the ice-containing material is not limited.
Specific examples of such ice-containing substances include coal, food, porous bodies, organisms, biomass raw materials (such as wood chips), pharmaceutical compounds, compositions, and proteins. The present invention can also be applied to a material that is difficult to dry by heating because it becomes brittle at high temperatures. Coal can be used as it is after mining, or after that some dehydration treatment (for example, reforming in oil (see JP 2000-290673 A), dehydration method using dry inert gas (special Even if it is made by Kaihei 10-338653)), it can be the subject of the present invention. Examples of types of coal include subbituminous coal, lignite, lignite, and peat.
以下に、本発明の氷除去方法、および氷除去システムについて説明する。
A.本発明の氷除去方法
本発明の液化物を用いた氷含有物質の氷除去方法は、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を氷含有物質に接触させ、該液化物に該氷含有物質中の氷を溶解させて水分高含有の液化物を得る工程(1)、および、該水分高含有の液化物中の常温常圧の条件下で気体である物質を気化させることにより気体として水分から分離する工程(2)を含むことを特徴とする。以下、工程(1)および(2)について説明する。The ice removing method and ice removing system of the present invention will be described below.
A. Ice removal method of the present invention An ice removal method of an ice-containing material using the liquefied material of the present invention is a method in which a liquefied material of a gas is brought into contact with an ice-containing material under normal temperature and normal pressure conditions, A step (1) of obtaining a liquefied product containing a high amount of water by dissolving ice in the ice-containing material, and evaporating a substance which is a gas under normal temperature and pressure conditions in the liquefied product containing a high amount of water It includes a step (2) of separating from moisture as a gas. Hereinafter, steps (1) and (2) will be described.
まず、工程(1)では、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を氷含有物質に接触させて、該液化物に該氷含有物質中の氷を溶解させて水分高含有の液化物を得る。 First, in the step (1), a liquefied substance of a substance that is a gas under normal temperature and pressure conditions is brought into contact with an ice-containing substance, and the ice in the ice-containing substance is dissolved in the liquefied substance to contain a high moisture content A liquefied product is obtained.
常温常圧の条件下で気体である物質とは、常温かつ常圧の範囲内に含まれる任意の温度および圧力条件下において少なくとも気体状態で存在する物質を意味する。すなわち、常温かつ常圧の範囲内に含まれる温度Aおよび圧力Bの条件下において気体状態を示す物質であれば、常温常圧の条件下で含まれる温度A以外の温度および圧力B以外の圧力においては気体状態を示さないものであっても良い。 A substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions means a substance that exists in a gaseous state at least under any temperature and pressure conditions within the range of normal temperature and normal pressure. That is, if it is a substance that shows a gaseous state under conditions of temperature A and pressure B included in the range of normal temperature and normal pressure, a temperature other than temperature A and a pressure other than pressure B included under the condition of normal temperature and normal pressure May not show a gas state.
ここで常温とは寒冷地における外気温に近い温度を意味し、一般には−50℃〜25℃、特に−25℃〜10℃の範囲を意味する。また、常圧とは外気圧に近い圧力を意味し、一般に1気圧前後の範囲を意味する。
常温常圧の条件下で気体である物質としては、具体的には、25℃および1気圧の条件下で気体である物質、0℃および1気圧の条件下で気体である物質が好ましく、特に、25℃および1気圧の条件下で気体状態であり、かつ0℃および1気圧の条件下でも気体である物質がもっとも好ましい。Here, normal temperature means a temperature close to the outside air temperature in a cold region, and generally means a range of -50 ° C to 25 ° C, particularly -25 ° C to 10 ° C. The normal pressure means a pressure close to the external atmospheric pressure, and generally means a range around 1 atm.
As the substance that is gaseous under normal temperature and normal pressure conditions, specifically, a substance that is gaseous under the conditions of 25 ° C. and 1 atm, and a substance that is gaseous under the conditions of 0 ° C. and 1 atm are particularly preferable. Most preferred are substances that are in a gaseous state at 25 ° C. and 1 atm and in a gas state at 0 ° C. and 1 atm.
常温常圧の条件下で気体である物質は、少ない所要エネルギーでの氷除去を可能とする観点から、沸点が常温付近またはそれ以下である物質であることが好ましい。特に沸点が25℃以下、中でも10℃以下、さらに−5℃以下が好ましい。沸点が常温を超える物質であると、後述の工程(2)において該物質を気化させるために高温のエネルギー源が必要となり、氷除去に要するエネルギーが増大することが予想されるので、好ましくない。また、常温常圧の条件下で気体である物質は、酸性雨の原因となる環境負荷物質である硫黄を分子構造に含まないものであることが好ましい。 The substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions is preferably a substance having a boiling point near or below normal temperature from the viewpoint of enabling ice removal with a small required energy. In particular, the boiling point is 25 ° C. or less, preferably 10 ° C. or less, and more preferably −5 ° C. or less. A substance having a boiling point exceeding room temperature is not preferable because a high-temperature energy source is required to vaporize the substance in the step (2) described later, and the energy required for removing ice is expected to increase. Moreover, it is preferable that the substance that is a gas under normal temperature and pressure conditions does not contain sulfur, which is an environmentally hazardous substance that causes acid rain, in its molecular structure.
常温常圧の条件下で気体である物質として、具体的には、ジメチルエーテル、エチルメチルエーテル、ホルムアルデヒド、ケテン、アセトアルデヒド、ブタン、プロパンなどが挙げられる。これらは1種で用いても、または2種以上混合して用いてもよい。中でも好ましいのは、ジメチルエーテル単独、およびジメチルエーテルと具体例として上述した他の物質との混合物である。
ジメチルエーテルは、1気圧における沸点が−24.8℃であり、−10℃〜50℃の大気圧において気体である。高効率なジメチルエーテルの製造方法および製造装置は、例えば特開平11−130714号公報、特開平10−195009号公報、特開平10−195008号公報、特開平10−182527号〜特開平10−182535号の各公報、特開平09−309850号〜特開平09−309852号の各公報、特開平09−286754号公報、特開平09−173863号公報、特開平09−173848号公報、特開平09−173845号公報などに開示されており、これらに開示された技術に従い容易に得ることができる。
一方、本発明において、液化物とは、後述する液化により気体から得られる液体を意味する。すなわち、本発明においては、上述した常温常圧の条件下で気体である物質を液体状態にて利用する。Specific examples of substances that are gaseous under normal temperature and normal pressure include dimethyl ether, ethyl methyl ether, formaldehyde, ketene, acetaldehyde, butane, propane, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, dimethyl ether alone or a mixture of dimethyl ether and other substances described above as specific examples is preferable.
Dimethyl ether has a boiling point of −24.8 ° C. at 1 atmosphere and is a gas at atmospheric pressure of −10 ° C. to 50 ° C. For example, JP-A-11-130714, JP-A-10-195090, JP-A-10-195008, JP-A-10-182527 to JP-A-10-182535 are examples of high-efficiency dimethyl ether manufacturing methods and apparatuses. JP-A 09-309850 to JP-A 09-309852, JP-A 09-286754, JP-A 09-173863, JP-A 09-173848, JP-A 09-173845. And can be easily obtained according to the techniques disclosed therein.
On the other hand, in this invention, a liquefied material means the liquid obtained from gas by the liquefaction mentioned later. That is, in the present invention, a substance that is a gas under the above-described conditions of normal temperature and pressure is used in a liquid state.
本工程(1)では、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を氷含有物質に接触させて該液化物に該氷含有物質中の氷を溶解させて水分高含有の液化物を得る。
すなわち、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を氷含有物質に含まれる氷、すなわち、氷含有物質の外表面や内部に存在する氷に接触させることにより、氷含有物質中の氷を液化物に液体として溶解させ、氷を高濃度で含有する液化物とさせる。
ここで、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を、氷含有物質に接触させるには、該物質を液体状態のまま維持する必要がある。液化状態のまま維持するための方法は、特に限定されないが、液化物を飽和蒸気圧で維持することが望ましい。特に、工程(1)の温度条件は、−50℃〜25℃、中でも−25℃〜10℃の範囲で適宜設定することが望ましい。In this step (1), a liquefied product of a substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions is brought into contact with an ice-containing material, and the ice contained in the ice-containing material is dissolved in the liquefied product, whereby a liquefied product containing a high amount of water. Get.
That is, by bringing a liquefied substance of a substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions into contact with ice contained in the ice-containing substance, that is, ice existing on the outer surface or inside of the ice-containing substance, Ice is dissolved as a liquid in the liquefied product to form a liquefied product containing ice at a high concentration.
Here, in order to bring a liquefied substance of a substance that is a gas under normal temperature and pressure conditions into contact with an ice-containing substance, it is necessary to maintain the substance in a liquid state. The method for maintaining the liquefied state is not particularly limited, but it is desirable to maintain the liquefied product at a saturated vapor pressure. In particular, the temperature condition in the step (1) is desirably set as appropriate in the range of −50 ° C. to 25 ° C., particularly in the range of −25 ° C. to 10 ° C.
氷含有物質に対する常温常圧の条件下で気体である物質の液化物の接触方式、液化物の接触量、接触時間等の温度及び圧力以外の条件は、氷含有物質中の氷が該液化物に溶解するような条件を適宜設定することができる。
接触方式は、氷含有物質を液化物に浸漬する、氷含有物質に液化物を流通させるなど通常の氷除去法で採られるどのような方法でもよいが、向流接触とすることが望ましい。すなわち、氷含有物質に対し、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を向流的に接触させることが好ましい。また、向流接触後、氷含有物質を液化物に浸漬してから、再び向流接触を行なうなど、向流接触を他の接触方式と適宜組み合わせて実施することも可能である。Conditions other than temperature and pressure such as contact method, contact amount of liquefied material, contact time, etc. of the liquefied substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions with respect to the ice-containing substance, the ice in the ice-containing substance is liquefied It is possible to appropriately set conditions that dissolve in the solution.
The contact method may be any method employed in a normal ice removal method, such as immersing an ice-containing material in a liquefied material, or circulating the liquefied material in an ice-containing material, but is preferably countercurrent contact. That is, it is preferable that the liquefied substance of the substance that is a gas is brought into contact with the ice-containing substance countercurrently under normal temperature and pressure conditions. Further, after the countercurrent contact, the countercurrent contact may be appropriately combined with other contact methods, for example, by immersing the ice-containing substance in the liquefied material and then performing the countercurrent contact again.
また、氷含有物質と接触させる液化物の量は、適宜定めることができる。本発明においては、氷含有物質中に含まれる氷の水分換算量に対する液化物の接触量が、下記液化物の理論量以上の量、特に理論量以上かつ理論量の2倍量以下の量、中でも理論量以上かつ理論量の1.5倍量以下の量となるような少量であっても目的を達成することができる。しかし実際の処理においては、液化物と氷含有物質に含まれる氷とが十分に接触する量を設定することが望ましく、通常は氷含有物質に含まれる氷の水分換算量(氷が融解して水となったときの水の量)あたり0.1L/kg〜1000L/kg、好ましくは0.5L/g〜900L/kg、より好ましくは1.0L/g〜800L/kgの範囲とすることができる。
ここで液化物の理論量とは、氷含有物質中の氷を溶解させて水分高含有の液化物を得るのに少なくとも必要とされる理論量を意味する。すなわち、氷含有物質と液化物とを接触させる際の温度下において、水分1g分の氷を溶解するために必要な最低限の液化物の量を意味し、前記温度下における液化物の飽和蒸気圧の逆数でも表され得る。例えば、常温常圧の条件下で気体である物質としてジメチルエーテルを用い、氷が水1gを凍結させたものである場合、この凍結した水1g分の氷の溶解に必要な理論量の液化ジメチルエーテルは、−10℃におけるジメチルエーテルの飽和蒸気圧は0.18Mpa、−10℃における液化DMEに対する水の飽和溶解度は5.1wt%であるから、19.6gである。
接触時間(氷除去時間)は、氷含有物質や液化物の種類や量、接触方式等の条件に左右され、一義的に規定することは困難であるが、氷含有物質中の氷が液化物に十分に溶解する時間を適宜設定することができる。Moreover, the quantity of the liquefied material made to contact with an ice-containing substance can be determined suitably. In the present invention, the contact amount of the liquefied product with respect to the amount of water converted to ice contained in the ice-containing material is an amount that is greater than or equal to the theoretical amount of the following liquefied product, particularly an amount that is greater than or equal to the theoretical amount and less than or equal to twice the theoretical amount In particular, the object can be achieved even with a small amount that is not less than the theoretical amount and not more than 1.5 times the theoretical amount. However, in actual processing, it is desirable to set the amount of sufficient contact between the liquefied product and the ice contained in the ice-containing material. 0.1L / kg to 1000L / kg, preferably 0.5L / g to 900L / kg, more preferably 1.0L / g to 800L / kg. Can do.
Here, the theoretical amount of the liquefied product means a theoretical amount at least required for dissolving the ice in the ice-containing material to obtain a liquefied product having a high water content. That is, it means the minimum amount of liquefied material necessary for melting 1 g of water at a temperature at which the ice-containing substance and the liquefied material are brought into contact with each other. It can also be expressed as the reciprocal of pressure. For example, when dimethyl ether is used as a substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions, and ice is one obtained by freezing 1 g of water, the theoretical amount of liquefied dimethyl ether necessary for dissolving ice for 1 g of frozen water is The saturated vapor pressure of dimethyl ether at −10 ° C. is 0.18 Mpa, and the saturated solubility of water in liquefied DME at −10 ° C. is 5.1 wt%, so 19.6 g.
The contact time (ice removal time) depends on conditions such as the type and amount of ice-containing substances and liquefied substances, the contact method, etc., and it is difficult to define uniquely, but the ice in the ice-containing substances is liquefied. The time for sufficient dissolution can be set as appropriate.
向流接触の場合の一般的な条件を示すと、液化物の流速を10L/時間以上、好ましくは30L/時間以上、更に好ましくは50L/時間以上とすることができ、上限は一般には400L/時間以下、好ましくは100L/時間以下とすることができる。また、接触時間は、5分以上、好ましくは8分以上、より好ましくは10分〜5時間とすることができる。
また、浸漬接触の場合の一般的な条件を示すと、氷含有物質85gに対し、液化物10Lを1〜3時間接触させることができる。The general conditions in the case of countercurrent contact are as follows: the flow rate of the liquefied product can be 10 L / hour or more, preferably 30 L / hour or more, more preferably 50 L / hour or more, and the upper limit is generally 400 L / hour. It can be set to not more than time, preferably not more than 100 L / hour. The contact time can be 5 minutes or longer, preferably 8 minutes or longer, more preferably 10 minutes to 5 hours.
Moreover, when the general conditions in the case of immersion contact are shown, the liquefied product 10L can be brought into contact with the ice-containing material 85 g for 1 to 3 hours.
このようにして、工程(1)では、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物を氷含有物質に接触させて、該液化物に該氷含有物質中の氷を溶解させて水分高含有の液化物を得ることができ、同時に、氷含有物質中に含まれていた氷は除去される。 In this way, in the step (1), a liquefied substance of a substance that is a gas under normal temperature and pressure conditions is brought into contact with the ice-containing substance, and the ice in the ice-containing substance is dissolved in the liquefied substance so that moisture is contained. A highly liquefied product can be obtained and at the same time the ice contained in the ice-containing material is removed.
次に、工程(2)においては、前記(1)で得られる水分高含有の液化物中の常温常圧の条件下で気体である物質を気化させることにより気体として氷由来の水分から分離する。すなわち、工程(1)で得られる水分高含有の液化物は、常温常圧の条件下で気体である物質の液化物と氷含有物質に由来する水分とが混合した状態にあるが、その中から常温常圧の条件下で気体である物質の液化物のみを選択的に気化させることにより、氷含有物質に由来する水分から分離することができる。 Next, in the step (2), a gas substance is vaporized under normal temperature and normal pressure conditions in the high-moisture content liquefied product obtained in the above (1) to separate it from water derived from ice as a gas. . That is, the high moisture content liquefied product obtained in the step (1) is in a state where a liquefied product of a substance which is a gas under normal temperature and normal pressure conditions and moisture derived from an ice containing material are mixed. By selectively vaporizing only a liquefied substance of a substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions, it can be separated from water derived from the ice-containing substance.
気化とは、液体(液化物)を気体に変化させることを意味する。水分高含有の液化物中の常温常圧の条件下で気体である物質の気化は、温度条件および/または圧力条件を、工程(1)における各条件よりも上昇させることにより行うことができる。
温度条件を上げる場合は、常温常圧の条件下で気体である物質の沸点を超える温度まで上昇させることが好ましいが、本発明では、常温常圧の条件下で気体である物質を利用するので、通常は、常温付近、すなわち外気温に近い温度条件で気化することができる。つまり、加熱よりむしろ工程(1)の冷却状態から常温状態に戻すだけで気化することが可能である。気化の温度条件としては、使用する液化物や圧力条件にもよるが、常温状態、−50℃〜25℃、特に−25℃〜10℃とすることが好ましい。工程(2)において圧力条件を低下させる場合、その条件は飽和蒸気圧未満であり、温度条件に応じて適宜定めることができる。Vaporization means changing a liquid (liquefied material) into a gas. Vaporization of a substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions in a liquefied product containing a high amount of water can be performed by raising the temperature condition and / or pressure condition above each condition in step (1).
When raising the temperature conditions, it is preferable to raise the temperature to a temperature exceeding the boiling point of the substance that is gaseous under normal temperature and normal pressure conditions.However, in the present invention, a substance that is gaseous under normal temperature and normal pressure conditions is used. Usually, it can be vaporized under normal temperature, that is, near the outside temperature. That is, it is possible to vaporize only by returning from the cooling state of step (1) to the room temperature state rather than heating. The temperature condition for vaporization depends on the liquefied material to be used and the pressure condition, but it is preferably at room temperature, −50 ° C. to 25 ° C., particularly −25 ° C. to 10 ° C. When the pressure condition is lowered in the step (2), the condition is less than the saturated vapor pressure, and can be appropriately determined according to the temperature condition.
このようにして、工程(2)においては常温常圧の条件下で気体である物質を過酷な条件とすることなく、容易に気化して液体(液化物)から気体へと変換させることができ、同時に、この気体を氷含有物質に由来する氷もしくは水から容易に分離することができる。 In this way, in the step (2), a substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions can be easily vaporized and converted from a liquid (liquefied product) to a gas without making it a severe condition. At the same time, this gas can be easily separated from ice or water derived from ice-containing materials.
以上説明したように、本発明の氷除去方法では、上記工程(1)および(2)により、氷含有物質から氷を除去することができるが、さらに、工程(2)において気化され分離された常温常圧の条件下で気体である物質の気体を回収し、該気体を液化させて液化物を得る工程(3)を含めることもできる。 As described above, in the ice removal method of the present invention, ice can be removed from the ice-containing material by the above steps (1) and (2), but further, the ice is vaporized and separated in step (2). A step (3) of collecting a gas, which is a gas under normal temperature and pressure conditions, and liquefying the gas to obtain a liquefied product may be included.
液化は、常温常圧の条件下で気体である物質の気体を液体に変換することを意味する。常温常圧の条件下で気体である物質の液化は、加圧および/または冷却、すなわち、加圧、または冷却、あるいは加圧と冷却との併用により行うことができ、具体的な実施条件は、使用する物質の標準沸点などを考慮して、適宜有利な条件を選択することができる。特に冷却を採用する場合は、冷却温度は、標準沸点に留めることが好ましく、また、氷除去を簡便に行う観点から、常温、すなわち外気温の範囲、例えば−50℃〜25℃、特に−25℃〜10℃の範囲で設定することが好ましい。
また、1気圧での沸点が0℃を超える物質を用いる場合は、沸点以上での冷却により液化を行うことが好ましい。これは、標準沸点以下では物質の飽和蒸気圧が1気圧未満であり、これが原因で装置の内部圧力が1気圧未満となるため、装置の製造コストの増大や、ハンドリングが困難になるためである。
加圧の条件については、一般化することは困難であるが、加圧下の沸点が常温、すなわち外気温の範囲、例えば−50℃〜25℃、特に−25℃〜10℃の範囲で設定することが好ましい。冷却と併用する場合には冷却温度に応じて、定めることができる。Liquefaction means converting the gas of a substance, which is a gas, under a normal temperature and normal pressure condition into a liquid. Liquefaction of a substance that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions can be performed by pressurization and / or cooling, that is, pressurization, or cooling, or a combination of pressurization and cooling. Considering the standard boiling point of the substance used, advantageous conditions can be selected as appropriate. In particular, when cooling is employed, the cooling temperature is preferably kept at the normal boiling point, and from the viewpoint of easily removing ice, it is within a range of room temperature, that is, outside air temperature, for example, −50 ° C. to 25 ° C., particularly −25. It is preferable to set in the range of 10 ° C to 10 ° C.
Moreover, when using the substance whose boiling point in 1 atmosphere exceeds 0 degreeC, it is preferable to liquefy by cooling above a boiling point. This is because the saturated vapor pressure of the material is less than 1 atm below the normal boiling point, and this causes the internal pressure of the device to be less than 1 atm, which increases the manufacturing cost of the device and makes handling difficult. .
Although it is difficult to generalize the conditions for pressurization, the boiling point under pressurization is set at room temperature, that is, in the range of outside air temperature, for example, in the range of −50 ° C. to 25 ° C., particularly in the range of −25 ° C. to 10 ° C. It is preferable. When used together with cooling, it can be determined according to the cooling temperature.
このような工程(3)において得られる液化物は、前記工程(1)において再び使用することにより、本発明の氷除去方法において追加すべきDME量を減少すると同時に廃棄量を減らすことができるので、資源保護の点で好ましい。 By reusing the liquefied product obtained in the step (3) in the step (1), the amount of DME to be added in the ice removing method of the present invention can be reduced and the amount of waste can be reduced at the same time. From the viewpoint of resource protection.
尚、加熱乾燥により破損するおそれのある食品、化合物等の物質など、凍結した状態のまま氷除去を進める必要がある場合には、上記工程(1)及び(2)、或いは必要に応じて含める工程(3)の温度条件が、0℃以下、特に−25〜0℃の範囲で実施することが好ましい。このような温度範囲で処理を行うことにより、得られる氷由来の排水を、氷として析出させることもできる。 In addition, when it is necessary to proceed with ice removal in a frozen state, such as foods, compounds, etc. that may be damaged by heat drying, include the above steps (1) and (2), or as necessary It is preferable that the temperature condition in the step (3) is 0 ° C. or less, particularly −25 to 0 ° C. By performing the treatment in such a temperature range, the obtained ice-derived waste water can be deposited as ice.
本発明の氷除去方法では、氷除去の媒体として液体を使用するので、液化物への氷の飽和溶解度と、液化物中の氷濃度の差が氷除去のドライビングフォースとなる。そして、液化物中に溶解しうる氷量の理論最大値は、氷の飽和溶解度・液化物の重量に比例する。これを、従来石炭の氷除去に用いられていた乾燥不活性気体中に蒸発しうる氷量の理論最大値と比較すると、氷の飽和溶解度は−10℃近辺でおよそ5.1%であり、同温度での空気中の水蒸気の飽和蒸気圧分圧(およそ0.26%)に対して非常に高い。このような極めて高い混合比率は気体では不可能であるとともに、液体を氷除去の媒体として用いる特色がここにある。また、水の密度は水蒸気の密度に対して非常に大きいので、少量の液化物での氷除去が可能となる。 In the ice removal method of the present invention, since a liquid is used as an ice removal medium, the difference between the saturated solubility of ice in the liquefied product and the ice concentration in the liquefied product becomes the driving force for removing ice. The theoretical maximum amount of ice that can be dissolved in the liquefied product is proportional to the saturation solubility of ice and the weight of the liquefied product. When this is compared with the theoretical maximum value of the amount of ice that can evaporate in the dry inert gas conventionally used for removing ice from coal, the saturation solubility of ice is about 5.1% around -10 ° C. Very high with respect to the saturated vapor pressure partial pressure (approximately 0.26%) of water vapor in air at the same temperature. Such extremely high mixing ratios are not possible with gases, and here are the features that use liquids as the media for ice removal. Moreover, since the density of water is very large with respect to the density of water vapor, it is possible to remove ice with a small amount of liquefied material.
一方、凍結乾燥で氷を除去する場合、氷の飽和蒸気圧未満に減圧されて氷が昇華する。氷の飽和蒸気圧は極めて低いので、水蒸気の蒸発潜熱の密度が小さくなり、蒸発潜熱を回収することが困難になる。
これに対し、本発明の氷除去方法のように、氷除去の媒体として液体を用いると、氷を蒸発させることなく除去可能となり、蒸発潜熱の回収自体が全く不要となる。また、液体として、常温常圧、すなわち、外気条件で気体の物質の液化物を用いるので、外気条件、すなわち、−50℃〜25℃位の温度範囲で、必要に応じて1気圧前後で調整することにより一連の氷除去操作をすることができ、省エネルギーでの氷除去が可能である。On the other hand, when removing ice by lyophilization, the pressure is reduced below the saturated vapor pressure of ice and the ice is sublimated. Since the saturated vapor pressure of ice is extremely low, the density of the latent heat of vaporization of water vapor is reduced, making it difficult to recover the latent heat of vaporization.
On the other hand, when a liquid is used as an ice removing medium as in the ice removing method of the present invention, the ice can be removed without evaporating, and the recovery of latent heat of vaporization is completely unnecessary. Moreover, since a liquefied substance of a gaseous substance is used as a liquid at normal temperature and normal pressure, that is, outside air conditions, it is adjusted to around 1 atm as necessary under the outside air conditions, that is, a temperature range of about −50 ° C. to 25 ° C. By doing so, a series of ice removal operations can be performed, and ice removal with energy saving is possible.
本発明の氷除去方法により氷が除去された物質は、素材として再利用することができ、特に凍結乾燥の代替技術としての利用が期待される。例えば、加熱乾燥により破損するおそれのある食品等の物質を0℃以下に保持したまま乾燥させるための手段、氷塊中に閉じ込められた物質を加温等せずに取り出すための手段、永久凍土に埋もれた物質を0℃以下に保持したまま取り出す方法、加熱に弱く熱して乾燥させることができない医薬用等の化合物、組成物やタンパク質等を一旦凍らせて0℃以下に保持したまま水分を除去するための手段に応用することができる。
また、バイオマス資源に適用することにより、再利用が容易となり、一方、氷を除去した分減量され廃棄が容易となることから、資源保護の点で好ましいものと期待される。特に、凍結乾燥の代替技術としての利用が期待される。A substance from which ice has been removed by the ice removal method of the present invention can be reused as a raw material, and is expected to be used as an alternative technique for freeze-drying. For example, means for drying a substance such as food that may be damaged by heat drying while keeping it at 0 ° C. or lower, means for removing a substance trapped in an ice block without heating, etc., on permafrost A method of removing buried substances while keeping them below 0 ° C, and removing moisture while keeping them below 0 ° C by freezing pharmaceutical compounds, compositions, proteins, etc. that are weak to heat and cannot be dried by heating It can be applied to the means for doing.
In addition, it can be reused easily by applying it to biomass resources. On the other hand, it is expected to be preferable in terms of resource protection because it is reduced by removing the ice to facilitate disposal. In particular, it is expected to be used as an alternative technique for lyophilization.
B.本発明の氷除去システム
本発明は、液化物を用いた氷除去システムをも提供するものである。
本発明の氷除去システムは、常温常圧の条件下で気体である物質の気体を加圧する圧縮機と、加圧された前記気体を凝縮して液化物とする凝縮器と、前記液化物を氷含有物質と接触させ該氷含有物質中の氷を溶解させ水分高含有の液化物とする脱水器と、該水分高含有の液化物中の常温常圧の条件下で気体である物質を気化させる蒸発器と、気化した前記物質の気体と水分とを分離する分離器とが、直列に連結して構成されることを特徴とする。
このような本発明の氷除去システムは、上記(A)にて説明した本発明の氷除去方法を実践するのに適しており、本システムを利用することにより、上記本発明の氷除去方法を効率よく進めることができる。B. Ice removal system of the present invention The present invention also provides an ice removal system using a liquefied product.
The ice removal system of the present invention includes a compressor that pressurizes a gas that is a gas under normal temperature and normal pressure conditions, a condenser that condenses the pressurized gas into a liquefied product, and the liquefied product. A dehydrator that is brought into contact with an ice-containing material to dissolve the ice in the ice-containing material to form a liquefied product with a high moisture content, and vaporizes a gas substance under conditions of normal temperature and normal pressure in the liquefied product with a high moisture content The evaporator is configured to be connected in series with a separator that separates the vaporized gas and moisture of the substance.
Such an ice removal system of the present invention is suitable for practicing the ice removal method of the present invention described in (A) above, and by using this system, the ice removal method of the present invention described above is used. It can proceed efficiently.
本発明の氷除去システムの構成の一例の概略を、図1に示す。
本例では、常温常圧の条件下で気体である物質としてジメチルエーテルを用いた場合を想定しているが、本発明のシステムはこれに限定されるものではない。ジメチルエーテルは、前記(A)にて説明したように、1気圧における沸点がおよそ−25℃であり、−25℃〜10℃の大気圧において気体であることから、液体状態のジメチルエーテル(ジメチルエーテルの液化物)を常温にて得るためには、加圧下での操作が必要である。An example of the configuration of the ice removal system of the present invention is schematically shown in FIG.
In this example, it is assumed that dimethyl ether is used as a substance that is a gas under normal temperature and pressure conditions, but the system of the present invention is not limited to this. As described in (A) above, dimethyl ether has a boiling point of approximately −25 ° C. at 1 atmosphere and is a gas at atmospheric pressure of −25 ° C. to 10 ° C. Therefore, dimethyl ether in a liquid state (liquefaction of dimethyl ether) In order to obtain a product at room temperature, an operation under pressure is required.
図1に示す氷除去システムは、ジメチルエーテル蒸気を加圧するための圧縮機1、1’、加圧された蒸気を液化するための凝縮器2、液化されたジメチルエーテル(液化ジメチルエーテル)を氷含有物質と接触させ、氷を溶解させ水分高含有の液化物(氷由来の水を含有した液化ジメチルエーテル)とすることによって氷除去を行う脱水器3、および、氷除去の結果得られた氷由来の水分を含有した液化ジメチルエーテルからジメチルエーテルを選択的に気化させる蒸発器4が、この順序で配管により直列に連結されたものである。このうち、凝縮器2と蒸発器4は、熱交換器5で接続されている。
The ice removal system shown in FIG. 1 includes
図1に示すシステムにおいては、さらに蒸発器4において気化されて得られたジメチルエーテル蒸気と水もしくは氷とを分離する分離器(気液分離器もしくは気固分離器)6、および、分離器6で分離されたジメチルエーテル蒸気を断熱膨張させる膨張機7が、この順序で、蒸発器4に隣接して配管により直列に連結されている。膨張機7は、更に圧縮機1に連結され、システム全体として閉回路(循環路)を形成している。この回路を、ジメチルエーテルが、気体−液体の状態変化をしながら循環し、氷との分離及び接触を繰り返している。
また、冷却器4’およびは減圧弁4”が、脱水器3に隣接して直列に連結されている。これらは、液化ジメチルエーテルを気化させる際の温度、圧力を調整するものであり、蒸発器4の一部と位置づけられ得る。In the system shown in FIG. 1, a separator (gas-liquid separator or gas-solid separator) 6 that separates dimethyl ether vapor obtained by vaporization in the
Further, a
さらに図1に示すシステムにおいては、脱気塔8が分離器6に連結されている。脱気塔8は、分離器6でジメチルエーテルから分離された氷もしくは水に溶存するジメチルエーテルを脱気するためのものであり、具体的には、保圧弁8’で脱気塔内部の圧力を下げ、ジメチルエーテルを気化させ回収している。分離器6の内部の圧力を大気圧よりも高圧とした場合、分離器6で分離した水(氷)にはジメチルエーテルガスが溶存する。よって、この水(氷)をそのまま排出すると環境への負荷が大きく、さらにジメチルエーテルの損失量を大きくする。そこで、脱気塔8においては、水(氷)に溶存するジメチルエーテルを回収し、環境への負荷並びにジメチルエーテルの損失量を最小限にするものである。
脱気塔8は、前記の回路に連結されており、塔内で脱気され回収されたジメチルエーテルは、図示していない配管により再び回路に戻される。
なお、脱気塔8の下部には、氷を加熱するための加熱缶8aを設けることにより、氷からのジメチルエーテルの分離を促進し、ジメチルエーテルの回収率を向上させることもできる。Further, in the system shown in FIG. 1, a
The
In addition, by providing the
膨張機7においては、ここで外界に行う仕事が回収され、この仕事は、ジメチルエーテルを加圧する圧縮機1の動力の一部として投入され利用される。また、圧縮機1は、第1圧縮機1および第2圧縮機1’の2段とし、第1圧縮機1には膨張機7と連結し、膨張機7で行われた仕事が回収され、第1圧縮機1の動力として利用される。膨張機7において外界に行う仕事とは、ジメチルエーテルガスが体積膨張に伴って行うものを主に指す。また、蒸発機4を出たジメチルエーテルの過熱ガスには、過熱ガスの流れに巻き込まれた飛沫の混入があり得ることから、膨張機7では、混入した飛沫の気化による仕事が得られる場合もあり、これも外界に行う仕事として含まれる。
また、凝縮器2と蒸発器4は熱交換器5で接続されているので、液化ジメチルエーテルの蒸発潜熱が回収され有効利用されている。
一方、第2圧縮機1’は、電動機9により動力を供給されており、外部から仕事の投入はこの第2圧縮機1’に対してのみ行われることとなる。In the
Further, since the
On the other hand, the
また、図1のシステムには、加温器10が設置されている。加温器10は、膨張機7から出た気体温度を圧縮機1の入口の最適温度に調整するものであり、液化ジメチルエーテルの利用条件等により必要に応じて設置されるものである。
Moreover, the
図1のシステムには、氷含有物質、該物質に含まれる氷、および液化ジメチルエーテルの3つが関与する。各物質に着目して、本システムのフローを説明する。
まず、氷含有物質は、図1中に点線で示されている通り、脱水器3に充填され、液化ジメチルエーテルと接触することにより氷除去された後、容器から取り出されて処理を終了する。The system of FIG. 1 involves three things: an ice-containing material, the ice contained in the material, and liquefied dimethyl ether. The flow of this system will be explained focusing on each substance.
First, as shown by the dotted line in FIG. 1, the ice-containing material is filled in the
次に、図1のシステムにおける氷含有物質に含まれる氷のフローについて、以下説明する。図1において、氷含有物質に含まれる氷のフローは、二重線で示されている。
氷は、氷含有物質に含有される氷として、脱水器3からシステムに供給される。まず、脱水器3で氷含有物質から液化ジメチルエーテル中に溶出した後、液化ジメチルエーテル中に水として溶存する形態で蒸発器4に到達する。蒸発器4で大部分の液化ジメチルエーテルが気化し、液化ジメチルエーテル中に溶存していた水が分離され、分離器6に到達する。さらに、分離器6において、ジメチルエーテル蒸気と水に分けられる。
続いて、氷は脱気塔8に導入される。脱気塔8に氷が導入されると、入口の保圧弁8’により脱気塔8の内部の圧力が低下し、ジメチルエーテルが回収され、分離器6で分離された氷をそのまま排出することによる環境への負荷並びにジメチルエーテルの損失を最小限にすることができる。なお、脱気塔8の下部に設けた加熱缶8aで水を加熱することにより、ジメチルエーテルの回収率を向上させることもできる。
脱気された氷は、缶出液として排出されるが、この排水から分離器6において分離されたジメチルエーテル蒸気は、再び、氷除去システムの回路内に戻し使用することができる。Next, the flow of ice contained in the ice-containing material in the system of FIG. 1 will be described below. In FIG. 1, the flow of ice contained in the ice-containing material is indicated by a double line.
Ice is supplied to the system from the
Subsequently, the ice is introduced into the
The deaerated ice is discharged as a bottoms, and the dimethyl ether vapor separated from the waste water in the
次に、図1のシステムにおけるジメチルエーテルのフローについて、説明する。図1において、ジメチルエーテルのフローは実線で示されている。
ジメチルエーテルガスは圧縮機1、1’で加圧されて過熱ガスになった後、凝縮器2で過冷却液になる。液化ジメチルエーテルの過冷却液は脱水器3に供給されて氷含有物質と接触し、その氷を水として溶解し、蒸発器4へと向かう。蒸発器4で液化ジメチルエーテルは水と分離され再び過熱ガスとなる。この際、凝縮器2と蒸発器4は熱交換器5で連結されているので、液化ジメチルエーテルの蒸発潜熱が回収され有効利用される。蒸発器4を出たジメチルエーテルの過熱ガスは膨張機7にて仕事をし、圧縮機動力の一部として回収される。膨張機7を出たジメチルエーテルガスは再び圧縮機1へと送られ、システム内を循環する。Next, the flow of dimethyl ether in the system of FIG. 1 will be described. In FIG. 1, the flow of dimethyl ether is indicated by a solid line.
Dimethyl ether gas is pressurized by the
尚、加熱乾燥により破損するおそれのある食品、化合物等の物質など、凍結した状態のまま氷除去を進める必要がある場合には、本発明のシステムの温度条件が、0℃以下、好ましくは−25〜0℃の範囲で実施することが好ましい。このような温度範囲で処理を行うことにより、得られる氷由来の排水を、氷として析出させることもできる。 In addition, when it is necessary to proceed with ice removal in a frozen state, such as a food or a compound that may be damaged by heat drying, the temperature condition of the system of the present invention is 0 ° C. or less, preferably − It is preferable to implement in the range of 25-0 degreeC. By performing the treatment in such a temperature range, the obtained ice-derived waste water can be deposited as ice.
図2に、本発明のシステムの1例における、ジメチルエーテルを用いた場合の相状態、圧力、温度、飽和温度の設定例を示す。圧力と温度の設計を簡便化するため、水からのジメチルエーテルガスの脱気塔8を省略し、分離器6で水とジメチルエーテルとが完全に分離できると仮定した。また、脱水器3で処理された氷含有物質はジメチルエーテルを含まないと仮定した。さらに、氷含有物質は、氷として不純物を含まないものと仮定した。
FIG. 2 shows a setting example of the phase state, pressure, temperature, and saturation temperature when dimethyl ether is used in one example of the system of the present invention. In order to simplify the design of pressure and temperature, it was assumed that the
まず、第1圧縮機1の入口での温度を起点として、温度、圧力条件を設定した。第1圧縮機1入口(1)での温度が−15℃で、飽和温度より10℃過熱された時、圧力は0.10MPaとなる。過熱度が小さいほど第1圧縮機1での圧力が上がるため、圧縮機1の動力が減少するが、その反面、圧縮機入口より前の段階で、外気によってジメチルエーテルガスが冷やされて凝縮する危険性が増す。また、ジメチルエーテルの熱容量比は1.11と小さいので、断熱圧縮時に温度が上昇しにくい。このため、第1圧縮機1および第2圧縮機1’でのそれぞれの圧縮機出口(2)、(3)における過熱度は、圧縮機入口の過熱度よりも小さくなる。本システムにおいては、圧縮機入口の過熱度を決める際には、圧縮機出口における過熱度にも注意する必要がある。
First, temperature and pressure conditions were set starting from the temperature at the inlet of the
第2圧縮機1’の出口(3)の圧力は、蒸発器4の手前の冷却器4’に用いられる冷却水の温度から決まる。ここで、外気温を−15℃とし、冷却水の温度が外気温に等しいとする。冷却器4’でのアプローチ温度を5℃とすると、冷却器4’の出口(蒸発器入口)(6)での液化ジメチルエーテルの温度は−10℃となる。さらに凝縮器2と蒸発器4とのアプローチ温度を5℃とすると、凝縮器2の出口(4)での温度は−5℃となる。脱水器3内でジメチルエーテルが飽和温度の液体として存在すると仮定すると、凝縮器2の操作圧力(圧縮機出口の圧力)が決まる。この場合、飽和温度が−5℃なので、凝縮器2の出口(4)および圧縮機1’の出口(凝縮器入口)(3)は0.22MPaとなる。また、断熱圧縮を仮定すると、第2圧縮機1’の出口(3)の温度は6℃となり、圧縮機出口でジメチルエーテルの飽和温度を上回る過熱ガスとなる。
The pressure at the outlet (3) of the
蒸発器4の飽和温度は−10℃であるので、蒸発器4の入口(6)で−10℃における飽和圧力まで減圧する必要がある。ここでの飽和圧力とは、氷が溶け込んだ水分と液化ジメチルエーテルの混合液の飽和圧力であるが、ここでは蒸気圧が大きなジメチルエーテルの飽和圧力で近似して0.18MPaとする。また、凝縮器2と蒸発器4の温度差が5℃であるので、蒸発器4の出口(膨張機入口)(7)の温度は1℃である。ここでの過熱度は11℃であるので、ジメチルエーテルガスを11℃加熱するのに要するエネルギーの範囲内での熱損失を第2圧縮機1’の出口以降、膨張機7の入口手前の範囲で許容できる。
Since the saturation temperature of the
分離器6でジメチルエーテルガスを水から分離した後、膨張機7で断熱膨張する。膨張機7の出口(8)の圧力は、第1圧縮機1入口での圧力に等しい。断熱膨張によりジメチルエーテルガスは−16℃に冷却される。第1圧縮機1の入口に比して1℃温度が低いため、加熱が必要である。膨張機7ではエネルギーが回収されて、第1圧縮機1の動力として用いられる。膨張機7と第1圧縮機1における断熱効率を80%と仮定すると、第1圧縮機出口の温度は−5℃、圧力は0.15MPaと定まる。
After separating the dimethyl ether gas from the water by the
さらに、すでに定めた温度圧力設定に従い、膨張機7と2つの圧縮機1,1’における機械的な効率を0.8と仮定して、第2圧縮機1’における所要動力を計算する。
まず、2つの圧縮機1,1’が必要とする仕事の合計は(2つの圧縮機1,1’が要する理論仕事)÷0.8である。一方、膨張機7が回収し、第1圧縮機1の動力として投入される仕事は、(膨張が行う理論仕事)×0.8である。従って、第2圧縮機1’に要する仕事は、(2つの圧縮機1,1’が要する理論仕事)÷0.8−膨張が行う理論仕事)×0.8である。更に、この仕事は動力の形で導入する必要があるので、その変換効率を0.35とすると、第2圧縮機1’が必要とする仕事)÷0.35が第2圧縮機1’が必要とする総エネルギーとなる。なお、この変換率は、油中改質法の動力推算で用いられた、水蒸気の潜熱回収のための圧縮動力の変換効率と同じ値である。Further, the required power in the
First, the total work required by the two
ここでジメチルエーテルを理想気体と近似し、断熱圧縮を仮定するとともに、−5℃における氷の液化ジメチルエーテルへの飽和溶解度を、5.4wt%と仮定すると氷を除去するために、本システムの所要動力は1383kJ/kg−水となる。
この推算結果から、本発明の氷除去システムによれば、少ない所要エネルギーで氷除去が達成できることを理論的に確認できた。Here, dimethyl ether is approximated to an ideal gas, adiabatic compression is assumed, and the saturation power of ice at -5 ° C. in liquefied dimethyl ether is assumed to be 5.4 wt%. Is 1383 kJ / kg-water.
From this estimation result, it was theoretically confirmed that the ice removal system of the present invention can achieve ice removal with a small amount of required energy.
以下、実施例に基づき、本発明についてさらに詳細に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. In addition, this invention is not limited to the following Example.
実施例1(凍結した木片の脱水試験)
太さ1〜3mm、長さ1cm程度に粗粉砕した乾燥木片を水に浸して(乾燥重量0.9345g、湿潤重量3.0006g)、内容積約14ccの硝子製カラムに入れた後に、冷凍庫に1昼夜冷却して凍結させ、これを1バッチとして試験に供した。Example 1 (Dehydration test of frozen wood pieces)
A dry wood piece coarsely crushed to a thickness of 1 to 3 mm and a length of about 1 cm is immersed in water (dry weight 0.9345 g, wet weight 3.0006 g) and placed in a glass column having an internal volume of about 14 cc. It was cooled by freezing for one day and night, and this was used as a batch for the test.
上記のようにして調製された凍結状態の木片を、図3に示す装置により純度99%以上の液化ジメチルエーテル(DME)を用いて脱水した。
すなわち、図1の脱水器3に相当する硝子製カラムに充填した凍結状態の木片を、図3のステンレス容器21に飽和蒸気圧の液化DMEを充填し、窒素で押し出して、脱水器23に流通させた。そして液化DMEを溜める空の密閉容器22で液化DMEを回収した。また、これらの装置を丸ごと、−23℃に保たれたエタノール槽24の中に投入し、−23℃の温度で木片を凍結したまま、脱水試験を行った。
なお、液化DMEの流量は、毎分10ccであり、10分間流通させた。尚、脱水対象物の含有水分0.0020661kgに対する液化DMEの流量0.01Lの比率は、毎分4.84L/kgである。−19.45℃における液化DMEに対する水の飽和溶解度は4.3wt%であり、1gの水を飽和濃度で溶解するのに必要なDMEは23.3gである。
脱水処理終了後、密閉容器22を装置から取り外し、常温で密閉容器22のバルブを開けてDMEを蒸発させることで、DMEと水を分離した。DMEが蒸発した後に、密閉容器22の底に残留した水分を排水とした。The frozen piece of wood prepared as described above was dehydrated using liquefied dimethyl ether (DME) having a purity of 99% or more with the apparatus shown in FIG.
That is, the frozen wood pieces packed in the glass column corresponding to the
The flow rate of liquefied DME was 10 cc per minute, and was circulated for 10 minutes. In addition, the ratio of the flow rate of 0.01L of liquefied DME with respect to 0.0020661kg of moisture content of the object to be dehydrated is 4.84L / kg per minute. The saturated solubility of water in liquefied DME at −19.45 ° C. is 4.3 wt%, and the DME required to dissolve 1 g of water at a saturated concentration is 23.3 g.
After completion of the dehydration treatment, the sealed
脱水処理終了後、木片の脱水前重量および脱水後重量、脱水処理前後で減少した分の重量(減量)、並びに排水の重量を測定した。表1に結果を示す。 After completion of the dehydration treatment, the weight of the wood pieces before and after dehydration, the weight reduced before and after the dehydration treatment (weight reduction), and the weight of the waste water were measured. Table 1 shows the results.
表1から明らかなように、処理後の木片の重量は処理前に比べて著しく減少した。また、処理後の木片は、液化DMEの流入口であるカラム左側を中心に脱水されている一方で、液化DMEの排出口であるカラム右側で水分を保持した状態となっていた。これは、液化DMEが木片中を流れる過程で、凍結した木片の水分を溶かしだすのに時間を要するとともに、処理の初期に、カラム左側において水分で飽和して既に脱水する能力を失った液化DMEがカラム右側に流れ込み、カラム左側の脱水が進んだ後で、カラム右側での脱水が始まるためである。
このことから、本発明によれば、凍結した状態の含水(含氷)木片から、短時間に、氷点下の温度で容易に多量の凍結した水分を除去できることが確認できた。As is apparent from Table 1, the weight of the wood pieces after the treatment was significantly reduced as compared with that before the treatment. Further, the treated wood pieces were dehydrated around the left side of the column, which is the inlet of the liquefied DME, while retaining moisture on the right side of the column, which is the outlet of the liquefied DME. This is because liquefied DME is a process in which liquefied DME flows through the wood pieces, and it takes time to dissolve the water of the frozen wood pieces. This is because dehydration on the right side of the column starts after dehydration on the right side of the column proceeds.
From this, according to the present invention, it was confirmed that a large amount of frozen water could be easily removed from a frozen (hydrated) wood piece in a frozen state at a temperature below freezing point in a short time.
実施例2(凍結した石炭の脱水試験)
粗粉砕した後、4mmの篩目の篩と8mmの篩目の篩を用いて、粒子径を4〜8mmに揃えた、ワラ炭(インドネシア産の亜瀝青炭)を、底部に真水を溜めて湿度100%の状態で1年間静置させて石炭(湿潤重量2.397g)を得た。この石炭を、内径11mm、長さ42mm(容積約4ml)の硝子製カラムの一部に充填した。硝子製カラムの残りの空隙部分には不活性な石英ウールを充填した。冷凍庫に1昼夜冷却して凍結させ、これを1バッチとして試験に供した。Example 2 (Dehydration test of frozen coal)
After coarsely pulverizing, using a 4 mm sieve mesh and an 8 mm sieve sieve, the wallet charcoal (Indonesian subbituminous coal) with a particle size of 4-8 mm is collected, and fresh water is accumulated at the bottom to maintain humidity. The coal (wet weight 2.397 g) was obtained by allowing it to stand at 100% for 1 year. This coal was packed in a part of a glass column having an inner diameter of 11 mm and a length of 42 mm (volume: about 4 ml). The remaining void of the glass column was filled with inert quartz wool. The sample was cooled in a freezer for one day and frozen to be used as a batch.
上記のようにして調製された凍結状態の木片を、図3に示す装置により純度99%以上の液化ジメチルエーテル(DME)を用いて脱水した。
すなわち、図3の脱水器23に相当する硝子製カラムに充填した凍結状態の石炭を、図3の圧縮機に相当するステンレス容器21に飽和蒸気圧の液化DMEを充填し、窒素で押し出して、脱水器23に流通させた。そして液化DMEを溜める空の密閉容器22で液化DMEを回収した。また、これらの装置を丸ごと、−10℃に保たれたエタノール槽24の中に投入し、−10℃の温度で石炭を凍結させたまま、脱水試験を行った。The frozen piece of wood prepared as described above was dehydrated using liquefied dimethyl ether (DME) having a purity of 99% or more with the apparatus shown in FIG.
That is, frozen coal packed in a glass column corresponding to the
なお、液化DMEの流量は、毎分5ccであり、13分間流通させた。なお、−9.5℃における液化DMEに対する水の飽和溶解度は5.1重量%であり、1gの水を飽和濃度で溶解するのに必要なDMEは19.6gである。 The flow rate of liquefied DME was 5 cc per minute and was circulated for 13 minutes. The saturated solubility of water in liquefied DME at −9.5 ° C. is 5.1% by weight, and 19.6 g of DME is required to dissolve 1 g of water at a saturated concentration.
脱水処理終了後、密閉容器22を装置から取り外し、常温で密閉容器22のバルブを開けてDMEを蒸発させることで、DMEと水を分離した。DMEが蒸発した後に、密閉容器22の底に残留した水分を排水とした。
After completion of the dehydration treatment, the sealed
脱水処理終了後、石炭の脱水前重量および脱水後重量、脱水処理前後で減少した分の重量(減量)、並びに排水の重量を測定した。表2に結果を示す。 After completion of the dehydration treatment, the weight of coal before and after dehydration, the weight reduced before and after the dehydration treatment (weight reduction), and the weight of waste water were measured. Table 2 shows the results.
表2から明らかなように、処理後の石炭の重量は処理前に比べて著しく減少した。 As is apparent from Table 2, the weight of coal after treatment was significantly reduced compared to that before treatment.
実施例3
実施例2において、脱水処理前後の石炭を、それぞれ107℃で3時間静置して、水分を蒸発させたほかは同様の脱水処理を行い、脱水試験前後における石炭の水分量を測定した。表3に結果を示す。Example 3
In Example 2, the coal before and after the dehydration treatment was allowed to stand at 107 ° C. for 3 hours, and the same dehydration treatment was performed except that the moisture was evaporated. The moisture content of the coal before and after the dehydration test was measured. Table 3 shows the results.
表3から明らかなように、脱水前石炭の水分は(0.815÷1.921=)42.4重量%であったのに対して、脱水後石炭の水分は(0.593÷1.922=)30.9重量%であった。言い方を変えれば、石炭の可燃分重量1(すなわち、加熱後の石炭重量を1とした場合)に対して、脱水前石炭は0.736の重量の水分を含有していたのに対して、脱水後石炭は0.447の重量の水分を含有するのみである。このように本発明によれば、凍結した状態の含水石炭から、短時間に、氷点下の温度で容易に多量の凍結した水分を除去できることが確認できた。 As is apparent from Table 3, the moisture of the coal before dehydration was (0.815 ÷ 1.921 =) 42.4% by weight, whereas the moisture of the coal after dehydration was (0.593 ÷ 1. 922 =) 30.9% by weight. In other words, the coal before dehydration contained 0.736 weight of water, whereas the weight of the combustible component of coal was 1 (that is, when the weight of coal after heating was 1), After dewatering, the coal only contains 0.447 weight of water. As described above, according to the present invention, it was confirmed that a large amount of frozen water can be easily removed from frozen hydrous coal in a short time at a temperature below freezing point.
以上のように、本発明にかかる氷除去方法は、多様な氷含有物質に適用でき、どのような氷含有物質であっても低動力で短時間に簡便に氷を除去することができる。
従って、本発明は、様々な氷含有物質から氷を除去することにより軽量化を図り、廃棄物としての処理、再利用、バイオマスとしての資源利用等を容易にするものである。As described above, the ice removing method according to the present invention can be applied to various ice-containing materials, and any ice-containing material can easily remove ice in a short time with low power.
Therefore, the present invention aims to reduce the weight by removing ice from various ice-containing materials, and facilitates processing as waste, reuse, use of resources as biomass, and the like.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008507475A JP4734406B2 (en) | 2006-03-24 | 2007-03-23 | Method for removing ice from ice-containing material using liquefied material |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006083571 | 2006-03-24 | ||
JP2006083571 | 2006-03-24 | ||
PCT/JP2007/056089 WO2007111269A1 (en) | 2006-03-24 | 2007-03-23 | Method of removing ice from ice-containing material with use of liquefied substance |
JP2008507475A JP4734406B2 (en) | 2006-03-24 | 2007-03-23 | Method for removing ice from ice-containing material using liquefied material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2007111269A1 JPWO2007111269A1 (en) | 2009-08-13 |
JP4734406B2 true JP4734406B2 (en) | 2011-07-27 |
Family
ID=38541186
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008507475A Expired - Fee Related JP4734406B2 (en) | 2006-03-24 | 2007-03-23 | Method for removing ice from ice-containing material using liquefied material |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4734406B2 (en) |
CN (1) | CN101405064B (en) |
CA (1) | CA2646660C (en) |
RU (1) | RU2392029C1 (en) |
WO (1) | WO2007111269A1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03104225A (en) * | 1989-09-19 | 1991-05-01 | Taiyo Sanso Co Ltd | Method of cleaning and drying solid surface |
JPH04331956A (en) * | 1991-05-07 | 1992-11-19 | Fuji Electric Co Ltd | Substrate drying method |
JPH05267269A (en) * | 1992-03-18 | 1993-10-15 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for vacuum drying |
JP2004137373A (en) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Basara:Kk | Method for converting inflammable waste material into solid fuel |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
AU2003241902B2 (en) * | 2002-06-03 | 2008-08-28 | Central Research Institute Of Electric Power Industry | Method for removing water contained in solid using liquid material |
-
2007
- 2007-03-23 CA CA2646660A patent/CA2646660C/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-03-23 CN CN2007800102431A patent/CN101405064B/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-03-23 WO PCT/JP2007/056089 patent/WO2007111269A1/en active Application Filing
- 2007-03-23 RU RU2008142111/15A patent/RU2392029C1/en not_active IP Right Cessation
- 2007-03-23 JP JP2008507475A patent/JP4734406B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03104225A (en) * | 1989-09-19 | 1991-05-01 | Taiyo Sanso Co Ltd | Method of cleaning and drying solid surface |
JPH04331956A (en) * | 1991-05-07 | 1992-11-19 | Fuji Electric Co Ltd | Substrate drying method |
JPH05267269A (en) * | 1992-03-18 | 1993-10-15 | Hitachi Ltd | Method and apparatus for vacuum drying |
JP2004137373A (en) * | 2002-10-17 | 2004-05-13 | Basara:Kk | Method for converting inflammable waste material into solid fuel |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2646660C (en) | 2011-01-18 |
JPWO2007111269A1 (en) | 2009-08-13 |
WO2007111269A1 (en) | 2007-10-04 |
RU2008142111A (en) | 2010-04-27 |
CN101405064B (en) | 2012-04-04 |
CA2646660A1 (en) | 2007-10-04 |
RU2392029C1 (en) | 2010-06-20 |
CN101405064A (en) | 2009-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4291772B2 (en) | Method for removing moisture contained in solid using liquefied substance | |
JP4971356B2 (en) | Method and system for collecting carbon dioxide from combustion gases | |
JP5319371B2 (en) | Oil component extraction method and method for producing oily material | |
JP5607884B2 (en) | Treatment method for hydrous substances | |
US7803253B2 (en) | Method for dehydrating water-containing substance using liquefied matter | |
JP2011529843A (en) | Extraction of carbon dioxide by anti-sublimation at high pressure | |
MXPA02003946A (en) | Methods and apparatus for high propane recovery. | |
WO2014011903A1 (en) | Configurations and methods of co2 capture from flue gas by cryogenic desublimation | |
JP7074428B2 (en) | Solid-liquid separation system and solid-liquid separation method | |
JP4542517B2 (en) | Deoiling method of oil-containing substance using liquefied product | |
JP5731733B2 (en) | Sludge treatment method | |
WO2016121012A1 (en) | Liquid solid separating device | |
WO2016117100A1 (en) | Liquid solid separating device | |
JP4734406B2 (en) | Method for removing ice from ice-containing material using liquefied material | |
JP6708363B2 (en) | Dehydration method of hydrous material | |
RU2428375C1 (en) | Method of preparing sulphur dioxide for pumping into formation through injection well | |
Nawel et al. | Proposition of a new adsorption refrigeration system using activated carbon prepared from olive stones | |
RU2099401C1 (en) | Method of running installation for producing co2 extracts | |
JPS6328403A (en) | High-pressure carbon dioxide extractor | |
Black | Cool storage of fruit in New Zealand |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110419 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110425 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140428 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |