JP4774369B2 - 固体材料を加圧パイプラインへ供給するためのシステム - Google Patents

固体材料を加圧パイプラインへ供給するためのシステム Download PDF

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Description

本発明は、広く固体材料をパイプラインへ添加するための装置のシステム及び該システムの使用方法に関する。
材料を取り扱う技術の中で、加圧されたパイプラインに材料を添加する装置としては様々なものが知られている。その中のいくつかの装置は商業的に入手可能であるが、その他の装置は研究所やパイロットプラント工程に存在するのみである。
米国特許第3,353,723号には、内部圧力の加圧下で、例えば粒状、チップ状、又は粉砕した状態の物質等の粘着性のない材料を計量して容器に添加するための回転バルブが説明及び権利請求されている。
また、米国特許第4,828,145号には、取り扱いが困難な細かい粒子からなる粒状物質を分配することができる回転型計測装置が説明及び権利請求されている。該測定装置は、水平な軸の周りを回転する球状のコアを有し、該コアは、供給口及び排出口を有する容器の中に入っている。
また、米国特許第4,687,381号には、触媒作用を有する粉を流動層重合反応装置へ移入するための装置及び方法が説明及び権利請求されている。
加圧液が圧縮空気である場合には、米国特許第4,058,240号が自動排水系統を開示しており、加圧空気のロスをなくし、堆積した液体やスラリーの堆積物が詰まらない、圧縮空気装置、空気乾燥機、後冷却装置、分離器等のための自動排水系統が記載されている。
固体材料をパイプラインに添加するための装置のシステム、また、該パイプライン中の液体に固体材料を最適に接触させるため及び所定量の固体材料を加圧パイプラインに添加するための装置のシステムを有することが望ましい。
本発明の第1の態様は、固体材料を加圧パイプラインに添加する装置のシステムであって、該固体材料が該パイプライン中で液体により容易に溶解されるように搬送され、該パイプラインが、
(a)固体材料供給機と連結した固体材料貯蔵容器、
(b)該固体材料を該固体材料供給機から固体材料移送装置へと搬送する固体材料供給管、
(c)該プロセスパイプラインから該固体材料供給機の中の該固体材料に液体を接近させることなく、該固体材料供給管から該プロセスパイプラインの取入口のポイントまで該固体材料を移送するために用いる固体材料移送装置、及び
(d)該プロセスパイプラインの取入口のポイントに対する下流側において、該プロセスパイプライン内の該液体を該固体材料に接触させ溶解することができるように、十分な時間、適当な位置に該固体材料を保持する手段
を備えることを特徴とする。
本発明の第2の態様は、ペレットが、
a)約1〜約40wt%のレサズリン、
b)約0〜約30wt%の無水硫酸ナトリウム、
c)約15〜約60wt%の1−ヒドロキシエチリデン ビフォスフォネート、四ナトリウム塩、及び
(d)約0.0〜約4.0wt%のステアレート
を含むことを特徴とする。
本発明は、固体材料を加圧パイプラインに添加する装置のシステムであって、該固体材料が、該パイプライン中で液体により容易に溶解されるように搬送され、該パイプラインが、
(a)固体材料供給機と連結した固体材料貯蔵容器、
(b)該固体材料を該固体材料供給機から固体材料移送装置へと搬送する固体材料供給管、
(c)該プロセスパイプラインから該固体材料供給機の中の該固体材料に液体を接近させることなく、該固体材料供給管から該プロセスパイプラインの取入口のポイントまで該固体材料を移送するために用いる固体材料移送装置、及び
(d)該プロセスパイプラインの取入口のポイントに対する下流側において、該プロセスパイプライン内の該液体を該固体材料に接触させ溶解することができるように、十分な時間、適当な位置(in place)に該固体材料を保持する手段
を備えることを特徴とする。
固体材料を加圧パイプラインへ供給するための装置のシステム10は、顆粒状又は粉状の固体材料というよりも円形状のほとんどの種類の固体材料の取り扱いに便利である。該装置の一態様を図1に示す。本願において、「ペレット」という単語と、「固体材料」というフレーズとは、同意義の言葉である。ペレットには多くの形状があるが、しばしば円形又は球形であり、又は、例えば先端の丸い円筒などの円形と真直ぐな表面形状との組み合わせが用いられる。本装置のシステムに用いる場合には、ペレットは円形又は球形又は先端の丸い円筒状であっても、そうでなくてもよい。レサズリンを水に添加する用途のためのペレットとしては、円筒状の本体で先端が丸いものが好ましい。ペレット36は直径約1/16インチ(約0.2cm)〜約5インチ(約13cm)であり、好ましくは直径約1インチの7/16(約1cm)である。
上記システムに使用するパイプは、産業用パイプの建設に適する材料であれば、硬質の金属又はプラスチックのパイプから柔軟なプラスチック又はゴムのホースのいずれであってもよい。好ましい形態は硬質の金属又はプラスチックのパイプである。好適な金属のパイプとしては、ステンレス鋼製、真鍮製、銅製、アルミ製、及び鋼鉄製のパイプ、亜鉛メッキした及び黒色のパイプが挙げられる。好適なプラスチックのパイプとしては、EPDM(エチレン−プロピレン−ジエン−メチレン)コポリマー、PVC(ポリ塩化ビニル)、CPVC(塩素化ポリ塩化ビニル)、ポリプロピレン、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、TFE(テトラフルオロエチレン)及びTFE PFA(テトラフルオロエチレン パーフルオロアルコキシ)が挙げられる。本装置のシステムに用いるパイプの材料としては、PVCが好ましい。PVCのパイプは、ライアン−ヘルコ社(所在地:1155 フロンテナック ロード,ネーパヴィル,イリノイ 60563;電話番号:(630)369−1141)など種々の出所から商業的に入手可能である。
固体材料貯蔵容器12は、選択した固体材料を保持及び分配するという条件を満たす、商業的に入手可能な容器であればよい。固体材料貯蔵容器12は、パイプの片端に上蓋が固定され、ペレットを固体材料ペレット供給機に供給する手段をパイプの下端に備えたPVCパイプのような入手可能な材料で作製することができる。ペレット36を固体材料供給機22へ、該固体材料供給機22から固体材料供給管24へ供給する好適な手段の一例は、手動又はある種の機械又は電気のコントローラによって中継された指示に対応して所定数の孔が同時に回転する、孔を有する回転板(図示せず)である。該板は、固体材料貯蔵容器12の底端に設けることができる。また、各ペレット36が、透明な排出管21を通って降下するように該板の位置を調整することができる。図1には、該排出管21の輪郭及び目に見える端部が示されている。
固体材料36が湿気に弱い場合に有用とされる好適な固体材料貯蔵容器12は以下の特徴を有する。
色:灰色の筐体、ポリカーボネートの透明なカバー
材料:ポリカーボネートで覆ったPVC
耐腐食性:HO、塩水、「潮風」
紫外線抵抗性:直射日光に対する露出に耐え得る程度
乾燥剤保持器:1袋以上の乾燥剤を固体材料の近くに保持するために備えられる。乾燥剤保持器は、ステンレス鋼など製造に好適な材料からなり、固体材料貯蔵容器12のカバーの中に位置する。一般的に商業的に入手可能な乾燥剤の袋を該保持器に挿入し、ホッパー中のペレットの周囲の雰囲気から湿気を除去する。乾燥剤保持器の使用は任意であるが、湿気に弱いペレットには望ましい。
環境作動温度:約4℃〜約49℃(約40°F〜約120°F)
湿度:5〜100%(結露なしで)
地球型惑星上の標準重力と同等の重力を要する。
好適な固体材料貯蔵容器は、ライアン−ヘルコ社(所在地:1155 フロンテナック ロード,ネーパヴィル,イリノイ 60563;電話番号:(630)369−1141)、ユナイテッド ステート プラスチック社(所在地:1390 ニューブレヘト ロード,リマ,オハイオ 45801−3196、電話番号:(800)854−5498)等の部品製造業者から入手可能である。
固体材料供給機22は、通常の固定技術によって固体材料貯蔵容器12に固定されている。固体材料供給機を別途有する代わりに、固体材料貯蔵容器12の底部に仕切りを設けて固体材料供給機として用いることができる。
固体材料供給機22の機能としては、固体材料貯蔵容器12から固体材料供給管24を経由して固体材料移送装置26へ固体材料36を通過させる速度を調整できなければならない。化学工学ハンドブック(ペリー著、第7版、マグローヒル)に、固体材料容器及び供給機についての説明、及び、当業者が固体材料貯蔵容器及び固体材料供給機を選択及び導入する場合の情報が記載されている。
ペレット36は固体材料供給機22から排出され、各ペレット36を固体材料移送装置26に搬送する固体材料供給管24に送入される。固体材料供給管24に好適な管は、いかなる商業的に入手可能な管であってもよい。好適な管の例は上述したとおりである。好ましい管としては、可能な箇所で溶剤接合され、最大圧力75psi(140°F(60℃))及び100psi(100°F(38℃))に耐久性を有するPVC SCH80パイプが挙げられる。
固体材料供給機22の底部と固体材料移送装置26の最上部との間の固体材料供給管24に、水平排水管38(「水平ティー」、「越流ティー」、「越流ホース」、又は単に「ホース」ともいう)が設けられる。水平排水管38は、もし加圧プロセスパイプライン30からの流体32が固体材料移送装置26を通過して固体材料供給管24に流入した場合には、そのような流体32が固体材料供給機22に達する前に、水平排出管38を通じて排出されるように形成されている。
水平排出管38に好適な材料は、いかなる硬質の又は柔軟な管であってもよい。水平排出管38に好ましい管としては、硬質のPVC管が挙げられる。前記ティーの側面には長さ5インチの3/4インチ管が溶接されている。該3/4インチ管は、角度90度のエルボーと3/4インチNPT(全国標準管用ねじ)によって、排水管へ接続するための1/2インチホースアダプターに接続されている。
一態様としては、固体材料供給管24の最上部には、透明なPVCで二重の(溶接されていない)SCH40であり、長さ2 3/4インチの3/4インチ管が備えられる。該透明なPVC管は、図示されておらず、任意である。該透明なPVC管によって、出口管21の検査及び保守が容易になる。
ペレット36は、固体材料供給管24を落下して、固体材料移送装置26に至る。固体材料移送装置26の一態様の断面図を図4、5、6及び7に示す。
図4、5、6及び7において、モータハウジング52は、回転分配ボール62を反転させる結合器シャフト54を作動させるために用いられる歯車モータ50を覆う。位置センサ56は、回転分配ボール62の方向を定めるために用いられる。
固体材料貯蔵容器12及び固体材料供給機22は、「入力オーダー」に基づいて適切な量のペレットが供給されるように設計され作動する。該入力オーダーは固体材料供給機の手動又は機械による操作(ボタンを押すと、1ペレットが落下する)であっても、加圧パイプラインに固体材料を追加する必要があるといったことを含めて全面的に工業用水システムを監視しているコントローラからの電子信号による精巧な操作であってもよい。
固体材料貯蔵容器12の底部又は固体材料供給機22の最上部に、出口管21を通じて移送される1ペレットを選択するように作用し、1以上の孔を有する板を回転させる電動回転子(図示せず)が設けられている。発光ダイオード71など好適な光源から出口管21の一側面に放射された光の光路が、ペレットが出口管21を通過するという行為によって遮断されるため、出口管21は透明でなければならない。このような光路の中断は、該出口管21の反対側において、フォトダイオード73など好適な検出器によって検知される。図1に示すように、発光ダイオード71及びフォトダイオード73のいずれもが固体材料供給機22に設けられている。フォトダイオード73が光路の遮断を検知した時には、所定の期間待機した後、固体材料移送装置26に回転分配ボール62を反転するよう信号を送信する。
図4において、ペレット36は、回転分配ボール62の最上部60にある加圧されていない投入口61から固体材料移送装置26に投入される。
図5において、ペレット36は、回転分配ボール62の端に示されている。固体材料移送装置26がフォトダイオード73から信号を受信すると、該固体材料移送装置26はバルブハウジング64の回転分配ボール62を反転させる。
図6において、固体ペレット36は、回転分配ボール62の端に示されており、該回転分配ボール62は、開口部が加圧された排出口66に続くように下方に向けて反転されたところである。
図7においては、ペレット36が、固体材料移送装置26の加圧された排出口66の底部から排出されるところが示されている。
固体材料移送装置26の使用によって、漏洩することなくペレット36を加圧ラインへ供給することができる。固体材料移送装置26は、以下の特徴を有していれば、いかなる移送装置であってもよい。
・漏洩することなく固体を加圧ラインへ供給することができること。
・固定されたケーシング又はハウシングの中に回転する回収又は分配ボールを有し、該ボールをモータで操作することができること。該モータは、手動又は、各ペレットの落下を検知するフォトダイオードからの信号を受信することによって作動する。
・投入及び排出開口部が円形であり、正反対に位置すること。
・開口部の直径が、好ましくは該ボールの孔の直径と同一であること。
・充填及び排出作業に、重力を利用していること。
・封止のために、回転分配ボール及び開口部の周囲にガスケットを有すること。
好適なハウジングは、ヘイワード インダストリー プロダクト社(所在地:1 ヘイワード インダストリアル ドライブ、クレモンズ、ノースカロライナ 27012;電話番号:1−888−429−4635)より入手可能である。固体材料移送装置のその他の部品は、業務用機械工場にて注文生産することができる。
プロセスパイプラインの取入口のポイントに対する下流において、該プロセスパイプライン内の該液体を該固体材料に接触させ溶解することができるように、十分な時間、所定の位置に該固体材料を保持する手段として、図1にY型ストレーナー34が示されている。2つの異なるY型ストレーナー34の態様が図2及び図3に示されている。
図2においては、第1のY型ストレーナー40は、特定の直径を有する固体を留めながら液体32を透過させるストレーナーバスケット70を有する。このようなY型ストレーナー40における液体32の流動様式によって、第1のY型ストレーナー40の底部の網46ではペレット36が回収される。図2において、ペレット36は、底部の網46に置かれているように示されており、液体32の流れによって溶解されている。溶解された固体材料は、第1のY型ストレーナー40に対する下流へ続くプロセスパイプライン31を通って前方へ移送されるため、下流の液体44は溶解された固体材料を含有する。第1のY型ストレーナー40は、底部74を外し、ストレーナーバスケット70を除去して洗浄することができる。
図3において、第2のY型ストレーナー42には、特定の直径を有する固体を留めながら液体32を透過させるトレーナーバスケット70が備えられている。第2のY型ストレーナー42には、ストレーナーバスケット70の中央にロッド72が備えられている。ロッド72は、底部74に固定されている。このような第2のY型ストレーナー42における液体32の流動様式によって、ロッド72の最上部48でペレット36が回収される。液体32は、ペレット36を溶解した後、液体44として、第2のY型ストレーナー42に対する下流へ続くプロセスパイプ31へ進む。
実施態様の一例としては、長さ6インチ、内径3/4インチのY型ストレーナー42が挙げられる。ストレーナーバスケット70は長さ4インチ、内径3/4インチである。Y型の最長側面は、長さ4 3/8インチ、内径1 1/4であり、#20メッシュスクリーンを有する。ロッド72は、直径1/2インチ、長さ3 7/8インチである。
図1、2及び3に示されたY型ストレーナーは、下方に傾斜したY型ストレーナーである。本発明は、いかなる方向へ向いたY型ストレーナーにおいても作用させ得ることが分かっている。しかしながら、本発明の一態様として好ましい方向は、ロッド72がなくY型が上方に傾斜したY型ストレーナー40である。本発明に好適なY型ストレーナーは、透明なPVC製で、20メッシュスクリーン及びユニオンフィッティングを有する。Y型ストレーナーは、マクマスター−カール サプライ社(所在地:P.O.Box 4355、シカゴ、イリノイ 60680−4355;電話番号:(630)833−0300)より商業的に入手可能である。
ここで、説明し権利請求している装置のシステムには、導入、作業、維持及び移動を容易にするために、裏当て板が設けられていることが好ましい。本発明の裏当て板の一態様としては、供給機用の2つの機械加工のPVCハードウェアの取り付け具、及びステンレス鋼のハードウェアと配管するための3つのPVCの取り付け具を有する2フィート×2フィートで厚さ3/8インチのPVC製の裏当て板が挙げられる。
本システムの任意の部分としては、バスケットストレーナー68が挙げられ、もし設けるのであれば、ペレット36がプロセスパイプライン30に流入するポイント28に対して上流に設けられる。バスケットストレーナー68が設けられている場合には、バスケットストレーナー68の中の網の孔のサイズは、Y型ストレーナーの中の網の孔よりも小さくなるように選択される。
本発明は、特に、米国特許第6,329,165号(発明の名称:工業用水システム中の固着性及びプランクトン様の微生物活動の測定及び管理;参照されそのまま本明細書の一部とされる)において説明され、権利請求された方法の実施に有用であることが分かった。
米国特許第6,329,165号に記載の方法の実施において好ましい蛍光試薬はレサズリンであるが、固体材料がレサズリンである場合には、公知のペレット化用の原料によって、レサズリンがペレット状に形成されていることが好ましい。ペレットのレサズリンに加えて、他のペレット化用の原料としては、無水硫酸ナトリウム、HEDP(1−ヒドロキシエチリデン ビフォスフォネート、四ナトリウム塩)、及び好適な商業的に入手可能なステアレート材料、例えばこれに限定されないが、マグネシウム ステアレート、リチウム ステアレート、カルシウム ステアレートからなる群より選択することができる。全ての該ペレットの原料は、公知の化学用品の会社から商業的に入手可能である。
本発明の装置のシステムに好適なレサズリンのペレットは、
a)約1〜約40wt%のレサズリン、
b)約0〜約30wt%の無水硫酸ナトリウム、
c)約15〜約60wt%の1−ヒドロキシエチリデン ビフォスフォネート、四ナトリウム塩、及び
d)約0.0〜約4.0wt%のステアレート
を含む。
現今、好ましいレサズリンのペレットは、
a)約15〜約25wt%のレサズリン、
b)約20〜約30wt%の無水硫酸ナトリウム、
c)約50〜約60wt%の1−ヒドロキシエチリデン ビフォスフォネート、四ナトリウム塩、及び
d)約0.3〜約0.7wt%のステアレート
を含む。
現今、最も好ましいレサズリンのペレットは、
a)約20wt%のレサズリン、
b)約25wt%の無水硫酸ナトリウム、
c)約54.5wt%の1−ヒドロキシエチリデン ビフォスフォネート、四ナトリウム塩、及び
d)約0.5wt%のステアレートであるマグネシウム ステアレート
を含む。
これらのペレットを調製する際には、通常、原料として使用する時に100%活性の状態のレサズリンを入手できないことを考慮しなければならない。通常、レサズリンは、約75%〜約85%活性状態で入手可能であることが多い。これらの調製物における全てのレサズリンの重量パーセントは、このように「活性な」レサズリンとして示されている。
上記レサズリンのペレットは、直径約7/16インチの丸い形状である。現時点において、好ましいレサズリンのペレットは、先端の丸い円筒状である。レサズリンのペレットの質感は、滑らかな感触である。該ペレットは、いかなる一般的なペレット化の手順によって作製することができる。
上述した権利請求する装置のシステムでレサズリンのペレットを用いる場合には、現時点では、妥当な長さの時間でペレットを溶解する流量は、少なくとも約1ガロン/分〜多くても約200ガロン/分、好ましくは少なくとも約2ガロン/分〜多くても約50ガロン/分、最も好ましくは少なくとも約5ガロン/分〜多くても約10ガロン/分である。
上述したように、本発明は好ましい又は図示した態様を用いて説明されているが、該態様は、本発明の全てではなく、本発明を限定するものではない。むしろ、本発明は、添付した特許請求の範囲で規定した思想及び範囲内において、全ての代替物、変形物、及び同等物を包含する。
図1は、システムの各素子の形態の一例を示すペレット供給システム及びパイプラインの全体図である。 図2は、前記適当な位置に固体材料を保持する手段である素子の第1の態様を示す断面図である。 図3は、前記適当な位置に固体材料を保持する手段である素子の第2の態様を示す断面図である。 図4は、装置の最上部から固体材料が投入されようとしている固体材料移送装置を示す断面図である。 図5は、固体材料が回転分配ボールの端にあり、該回転分配ボールの開口端が、前記固体材料供給管に向かって上向きである固体材料移送装置を示す断面図である。 図6は、固体材料が回転分配ボールの端にあり、該回転分配ボールの開口端が、前記プロセスパイプラインの取入口のポイントに向かって下向きである固体材料移送装置を示す断面図である。 図7は、固体材料が前記固体材料移送装置から排出され、前記プロセスパイプラインの取入口のポイントに投入されるところを示す断面図である。

Claims (9)

  1. 固体材料を加圧パイプラインに添加する装置のシステムであって、該システムは該固体材料が該加圧パイプライン中で液体により溶解されるシステムであって、
    (a)固体材料供給機と連結した固体材料貯蔵容器、
    (b)該固体材料を該固体材料供給機から固体材料移送装置へと搬送する固体材料供給管、
    (c)該加圧パイプラインから液体が該固体材料供給機の中の該固体材料から分離した状態を維持したまま、該固体材料供給管から該加圧パイプラインの取入口のポイントまで該固体材料を移送するために用いる固体材料移送装置、及び
    (d)該加圧パイプラインの取入口のポイントに対する下流側において、該加圧パイプライン内の該液体を該固体材料に接触させ溶解することができるように、十分な時間、適当な位置に該固体材料を保持する手段を備えることを特徴とするシステム。
  2. 前記固体材料を保持する手段がY型ストレーナーであることを特徴とする、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記固体材料が、レサズリンを含むペレットであることを特徴とする、請求項1に記載のシステム。
  4. 前記レサズリンのペレットが、
    a)1〜40wt%のレサズリン、
    b)0〜30wt%の無水硫酸ナトリウム、
    c)15〜60wt%の1−ヒドロキシエチリデン ビフォスフォネート、四ナトリウム塩、及び
    d)0.0〜4.0wt%のステアレート
    を含むことを特徴とする、請求項3に記載のシステム。
  5. 前記レサズリンのペレットが、
    a)15〜25wt%のレサズリン、
    b)20〜30wt%の無水硫酸ナトリウム、
    c)50〜60wt%の1−ヒドロキシエチリデン ビフォスフォネート、四ナトリウム塩、及び
    d)0.3〜0.7wt%のステアレート
    を含むことを特徴とする、請求項に記載のシステム。
  6. 前記レサズリンのペレットが、
    a)20wt%のレサズリン、
    b)25wt%の無水硫酸ナトリウム、
    c)54.5wt%の1−ヒドロキシエチリデン ビフォスフォネート、四ナトリウム塩、及び
    d)0.5wt%のステアレートであるマグネシウム ステアレート
    を含むことを特徴とする、請求項に記載のシステム。
  7. 前記請求項1乃至6のいずれか一項に記載のシステムにおいて前記固体材料として用いられるペレットであって、
    a)1〜40wt%のレサズリン、
    b)0〜30wt%の無水硫酸ナトリウム、
    c)15〜60wt%の1−ヒドロキシエチリデン ビフォスフォネート、四ナトリウム塩、及び
    d)0.0〜4.0wt%のステアレート
    を含むことを特徴とするペレット。
  8. a)15〜25wt%のレサズリン、
    b)20〜30wt%の無水硫酸ナトリウム、
    c)50〜60wt%の1−ヒドロキシエチリデン ビフォスフォネート、四ナトリウム塩、及び
    d)0.3〜0.7wt%のステアレート
    を含むことを特徴とする、請求項7に記載のペレット。
  9. a)20wt%のレサズリン、
    b)25wt%の無水硫酸ナトリウム、
    c)54.5wt%の1−ヒドロキシエチリデン ビフォスフォネート、四ナトリウム塩、及び
    d)0.5wt%のステアレートであるマグネシウム ステアレート
    を含むことを特徴とする、請求項8に記載のペレット。
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