JP4868770B2 - 油ベーパーの脱臭処理装置 - Google Patents

Description

本発明は油ベーパーの脱臭処理装置に関する。さらに詳しくは、貯油タンク、タンクローリ、オイルタンカー等に油を充填するとき、また、油の貯蔵中に外部からの入熱によってこの油が気化するとき、外部に出てくるこれらの油べーパーを脱臭処理するための脱臭処理装置に関する。

アスファルト、重油、ガソリンなどを取り扱う石油貯蔵搬送設備において、貯油タンク、タンクローリ、タンカー等に重油を充填する際には、それらの貯油タンクの気相部の油べーパーが系外に押し出される（パージされる）。また、貯蔵中にタンクの外部からの入熱によってこの油が気化することもある。このような場合、油べーパーをそのまま大気へ放出することもあるが、この油べーパーは臭気が強いため脱臭処理するのが好ましい。

たとえば図３に示すような脱臭装置５１を用いることにより、発生した油べーパーから油分を回収し、および、脱臭して排出することがなされている。この脱臭装置５１は活性炭からなる吸着材５２を内蔵したものである。ハウジング５３内に衝突板５４が設置され、この衝突板の上に吸着材５２が設置されている。油べーパーを含む被処理べーパーは集められたうえで、配管５５を通してハウジング５３内に導かれて衝突板５４に衝突する。その結果、油べーパーの一部が凝縮して液化する。残りの部分は吸着材を通過する際にそこに吸着される。このように処理された気体は、油分のいくらかの部分が除去されて排気される。しかしながらこの効果は不十分である。

なぜなら、一般の吸着材では短時間の使用によって吸着飽和の状態に達してしまうからであり、さらに、油べーパーは一般に高温であるため吸着材がその性能を十分に発揮し得ないからである。一般に、油分の吸着はべーパーの温度によってその効率が支配される。べーパー温度が高ければ吸着材の表面が油によってコーティングされる等によって吸着効率が低くなり、べーパー温度が低ければ吸着効率が高くなる。かかる原因から油べーパーの回収や脱臭処理は満足のいくものではない。

さらに、アスファルト、重油、ガソリンなどを取り扱う現場は防爆区域であるため、油べーパーを脱臭装置５１まで導くための吸引手段として通常の電動モータ等を使用することができない。防爆仕様の電動機器を設置するにはコストが高くつく。

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、油べーパーを含む被処理流体を効果的に脱臭処理することはもとより、長期間にわたって脱臭効果を維持し得る油ベーパーの脱臭処理装置を提供することを目的とする。

本発明に係る油ベーパーの脱臭処理装置は、
油べーパーを脱臭処理する脱臭材と、
油べーパーを上記脱臭材に導く吸引通路と、
この吸引通路に対する油べーパーの導入と空気の導入とを切り替え制御することができる制御装置とを備えており、
上記脱臭材が、アルミナおよびシリカを主成分とし、三次元立体構造を有していて、湿分を含んだ空気の供給下で加熱することなく、吸着した臭気成分を分解可能な自己再生型セラミックス触媒を含んでいる。

また、上記吸引通路における脱臭材の上流側には、油べーパーを吸引通路内に吸引する手段として、例えばユーティリティの圧縮空気を用いるエゼクタ装置が設けられており、、電動機器を使用しなくて済むので好ましい。

さらに、上記吸引通路における上記エゼクタ装置の上流側には、油べーパーを冷却するための冷却用チャンバが設けられており、これにより、脱臭処理される前の油べーパーの一部が冷却されて液化されるので、その回収が容易となるうえ、脱臭材も冷却されるためにその脱臭効果の低下が抑制される。冷却チャンバには、上記のエゼクタ装置に圧縮空気を供給する空気供給配管が通過しているとともに、この冷却チャンバ内において空気供給配管には、その内部を流通する圧縮空気を減圧する減圧部が設けられている。

すなわち、油べーパーを吸引通路に吸引する手段としてエゼクタ装置を用いるとともに、冷却用チャンバ内を通ってエゼクタ装置に圧縮空気流を供給する空気供給配管を配設し、この空気供給配管の上記冷却用チャンバ内における部分に供給空気を減圧させる減圧部を形成することで、減圧によって空気が膨張するときに周囲の熱を奪うので、とくに冷媒を供給するための新たなラインを増設する必要がない。

本発明によれば、脱臭材として自己再生型セラミックス触媒がその機能を発揮するので、油べーパーをセラミックスの内部にまで吸着し、並行してその臭気成分を分解する。したがって、従来に比較してより多くの油べーパーを脱臭処理することができる。さらに、たとえば脱臭処理運転をしないときに、制御装置が空気を脱臭材に供給するように制御することができるので、脱臭材は吸着している臭気成分の分解をその空気中の湿分によって促進する。この作用によって脱臭材が自己再生するので長期間にわたって脱臭効果が維持される。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態に係る油ベーパーの脱臭処理装置を説明する。

図１は本発明の油ベーパーの脱臭処理装置の一実施形態を示す概略図である。この脱臭処理装置１は、貯油タンクやタンカーの油槽から排出される油べーパーを吸引して脱臭材に接触させることによって脱臭処理するものである。図示のごとくこの装置１は、吸引された油べーパーを処理しつつ搬送する吸引通路としての吸引ダクト２から構成されている。この吸引ダクト２には、油べーパーの吸引駆動源としてのエゼクタ装置４と、エゼクタ装置４の上流に配置された油べーパーの冷却チャンバ３と、エゼクタ装置４の下流に配置された脱臭チャンバ６とを備えている。

吸引駆動源としてエゼクタ装置を用いているので、後述するように、エゼクタ装置に供給する空気を冷却チャンバ３において油べーパーを冷却するための冷媒として用いることができる。

脱臭チャンバ６には自己再生型の多孔質セラミックス触媒を有する脱臭材２０が充填されている。この多孔質セラミックス触媒は、アルミナ（Al2O3）および シリカ（SiO2）を主成分とし、酸化マグネシウム（MgO ）を基体とした三次元立体構造を有している。そして、連続気泡から形成された多数の空隙部を有しており、多孔質セラミックスの表面に付着した臭気成分を毛細管現象によってこの空隙のおくまで引き込んで吸着、吸収する。そして、並行して吸着、吸収された臭気成分を分解する。したがって、多孔質セラミックス触媒の表面は次の臭気成分の付着に備えることができる。すなわち、自己再生型の多孔質セラミックス触媒は、その内部にまで大量の被処理物を吸着、吸収し、これらを徐々に分解していくものである。

このように、脱臭処理対象をセラミックスの内部まで吸引して吸着分解するため、他の脱臭材に比べて重量当たりの処理量が大幅に増大している。したがって、多孔質セラミックス触媒は、従来の吸着剤と比較した場合には高性能を発揮することになる。また、後述するように、湿分を含んだ空気を供給することによって脱臭機能のいわゆる自己再生が可能となる。

エゼクタ装置４と脱臭チャンバ６との間には第一ミストセパレータ５が設置され、脱臭チャンバ６の下流側には第二ミストセパレータ７が設置されている。冷却チャンバ３および両ミストセパレータ５、７には凝縮油を回収するための油回収配管８が接続されている。

貯油タンクやタンカーの油槽から排出され、エゼクタ装置４によって吸引された油べーパーは、吸引ダクト２の入口２ａから冷却チャンバ３を通り、エゼクタ装置４を通り、第一ミストセパレータ５、脱臭チャンバ６および第二ミストセパレータ７を通ることによって処理され、ダクト出口２ｂから放散される。この過程で油べーパーは主に冷却チャンバ３において冷却され、次いでエゼクタ装置４においても冷却される。

吸引ダクト２の冷却チャンバ３の上流側部分には、吸引ダクト２を閉止することができる閉止弁１５と、吸引する外気の量を調整する空気量調整ダンパ１９と、吸引ダクト２内を流れる気体の流量を計測するためのマノメータ型流速計１６とが設けられている。空気量調整ダンパ１９は、空気吸入口９を開閉するためのものである。油べーパーの脱臭処理を行っている最中であっても、脱臭処理を行っていないときであっても、空気吸入口９を開いてエゼクタ装置４を運転すれば外部の空気が空気吸入口９から吸い込まれて脱臭チャンバ６を通過する。

したがって、脱臭処理装置１の運転休止中（すなわち、油べーパーが脱臭処理装置１に送られていない状態）に、上記閉止弁１５を全閉とし、空気量調整ダンパ１９を開いて空気吸入口９から空気を吸引してダクト出口２ｂへ流すことにより、ダクト２中に付着した油分が分解して浄化される。加えて、運転休止中の脱臭チャンバ６に新鮮な空気が供給されることにより、運転中に多孔質セラミックス触媒の内部に吸着、吸収されている臭気成分の分解を空気中の湿分が促進する。すなわち、臭気成分の炭素、水素、酸素等の成分を無臭無害の二酸化炭素ガスと水蒸気にして排出する。この作用によって多孔質セラミックス触媒の自己再生が促進される。

このように、脱臭チャンバ６の運転休止中に閉止弁１５を閉止して空気量調整ダンパ１９を開放し、外気を所定時間吸引して脱臭チャンバ６に送るような触媒再生動作を行うように運転制御する制御装置２１が設置されている。この制御装置２１には脱臭処理装置１の種々の運転パターンがプログラミングされている。たとえば、脱臭チャンバ６の運転が休止された後、脱臭チャンバ６による脱臭処理運転時間に応じて、空気を吸引して行う触媒再生のためのエゼクタ装置４の運転時間が設定される。同様に、空気量調整ダンパ１９の開度も上記条件に応じて調整される。また、たとえば、処理されるべき油べーパーの濃度が比較的高いときには、図示しない濃度計の検出信号に基づいて空気量調整ダンパ１９を開くことによって脱臭処理に好適となるように濃度調整を行う。

また、エゼクタ装置４にはユーティリティとしての圧縮空気が利用されている。タンクヤードやタンカー接岸地点はいわゆる防爆区画であるため電気機器は防爆仕様のものを使用しなければならず高コストとなるので、そこでの駆動源としては空気を用いることが多い。すなわち、エゼクタ装置４には空気流によってエゼクタ効果を発生させるための圧縮空気を供給する圧縮空気供給配管（以下、単に空気配管という）１０が接続されている。エゼクタ装置４はこの空気配管１０からの空気流によって生じる負圧（エゼクタ効果）により油べーパーを吸引する。

この空気配管１０は、エゼクタ装置４に至る前に上記冷却チャンバ３内を通過するように配管されている。空気配管１０のこの冷却チャンバ３内の部分は、通過する圧縮空気を減圧するための減圧部１１として構成されている。減圧部１１の構成としては種々のものを採用し得るが、本実施形態では減圧弁１３を用いて空気流を減圧している。すなわち、冷却チャンバ３に入る直前の空気配管１０部分に上記減圧弁１３が設置されている。そして、この減圧弁１３を調整することによって減圧部１１内の空気圧力を下げることによりこの空気を断熱膨張させて温度降下を生じさせる。

この冷却チャンバ３は一種の熱交換器を構成しているので、この冷却チャンバ３を通過する油べーパーは空気流によって吸熱され、温度降下する。ここで油分が凝縮して液化し、油回収配管８を通して回収される。したがって、冷却チャンバを通過する空気配管１０がいわば冷媒供給配管であり、この中を膨張して通過する空気が冷媒といえる。この実施形態では圧縮空気を減圧する手段として減圧弁を用いたが、かかる構成に限定されない。たとえば、空気配管１０の冷却チャンバ３を通過する部分およびその近傍について、その容積が拡大するように構成してもよい。それによっても通過空気流は膨張して減圧される。

このように、冷却チャンバ３における冷媒としてエゼクタ装置４用の圧縮空気を用いているので、特別の冷媒循環装置を必要とする冷媒供給装置を設ける必要がない。冷却チャンバ３内の減圧部１１より下流部分、並びに第一および第二のミストセパレータ５、７内には、ルーバ状の衝突板１２が装備されており、油分の除去を促進している。

冷却チャンバ３内の空気配管（減圧部１１）１０の形状は種々のものを採用しうる。図示のごとく蛇管としてもよく、また、図２に示すように、減圧部１１における空気配管１０を複数本にすることにより油べーパーとの接触面積を増大した多管式減圧部を採用してもよい。すなわち、冷却チャンバ３内において、油べーパーの流れ方向に垂直な方向に複数本の空気配管１０ａを平行に配管し、この複数本の空気配管１０ａの両端部には全空気配管１０ａが連通するチャンバ１４が形成されたものである。

本実施形態では、空気配管１０を通して約０．６ＭＰａの圧縮空気が供給され、減圧部１１では約０．３ＭＰａまで減圧される。そして、この約０．３ＭＰａの圧縮空気がエゼクタ装置４において使用される。冷却チャンバ３において、空気の０．６ＭＰａから０．３ＭＰａへの減圧過程のエンタルピ変化を利用して油べーパーを凝縮させるのである。たとえば、圧力が０．６ＭＰａで温度が２５゜Ｃの圧縮空気の比エンタルピは３．２４４Ｊ／ｋｇである。この空気が膨張して０．３ＭＰａで２５゜Ｃとなると比エンタルピは４．１３６Ｊ／ｋｇに上昇する。理論的にはこのエンタルピ差０．９１２Ｊ／ｋｇが冷却熱量となる。もちろんこれは一例であり、上記減圧弁１３を調整することにより減圧程度は変更可能である。

油べーパーは冷却チャンバ３において凝縮され、多くの部分がミストとなって回収される。このように、下流のエゼクタ装置４に至った油べーパーは濃度が大幅に低下している。すなわち、油分は大幅に減少している。したがって、エゼクタ装置４においても空気が膨張して温度降下することにより油べーパーが冷却されるが、従来に比べてエゼクタ装置４で液化する油分ははるかに少ない。その結果、下流の脱臭チャンバ６に至るミストも従来に比べてはるかに少なく、脱臭材２０の長期使用に伴う機能低下が大幅に抑制される。

一般に油べーパーは高温であるが、以上説明したように、本装置１においては油べーパーは冷却チャンバ３で冷却された後さらにエゼクタ装置４においても冷却されるため、脱臭チャンバに至ったときにはその温度が大幅に低下している。したがって、脱臭材の温度上昇も抑制されるため、脱臭材２０の機能低下がさらに抑制されることになる。

以上説明した脱臭処理装置（図１、図２）はいわば固定設置型のものであり、脱臭処理運転および脱臭材再生運転を切り替えるときのために閉止弁１５や空気吸入口９を備えている。しかし、本発明はかかる構成に限定されない。たとえば、処理対象の貯油タンク等に常時接続しておらず、必要時に移動させて貯油タンク等に接続するいわば可動配管接続の脱臭処理装置としてもよい。この場合にはとくに閉止弁１５や空気吸入口９を備える必要がない。貯油タンク等から接続を解いたときに外気を吸引して脱臭チャンバに送ればよい。

本発明によれば、脱臭材として自己再生型セラミックス触媒がその機能を発揮するので、従来の装置に比べて長期間の連続的な処理が可能となり、運転コストが大幅に低下する。また、セラミックス触媒がいわゆる自己再生型であるため、メンテナンスが容易となる。

本発明の油ベーパーの脱臭処理装置の一実施形態を示す概略図である。 図１の脱臭処理装置における冷却チャンバの他の例を概略的に示す断面図で ある。 従来の油ベーパーの脱臭処理装置の一実施形態を示す概略図である。

１ 油ベーパーの脱臭処理装置
２ 吸引ダクト
２ａ （吸引ダクトの）入口
２ｂ （吸引ダクトの）出口
３ 冷却チャンバ
４ エゼクタ装置
５ 第一ミストセパレータ
６ 脱臭チャンバ
７ 第二ミストセパレータ
８ 油回収配管
９ 空気吸入口
１０ 空気配管
１１ 減圧部
１２ 衝突板
１３ 減圧弁
１４ チャンバ
１５ 閉止弁
１６ 流速計
１９ 空気量調整ダンパ
２０ 脱臭材
２１ 制御装置

Claims (1)

1. 油べーパーを脱臭処理する脱臭材と、
   油べーパーを上記脱臭材に導く吸引通路と、
   該吸引通路に対する油べーパーの導入と空気の導入とを切り替え制御することができる制御装置とを備えており、
   上記脱臭材が、アルミナおよびシリカを主成分とし、三次元立体構造を有していて、湿分を含んだ空気の供給下で加熱することなく、吸着した臭気成分を分解可能な自己再生型の多孔質セラミックス触媒を含んでなり、
   上記吸引通路における脱臭材の上流側には、油ベーパーを吸引するためのエゼクタ装置が設けられるとともに、このエゼクタ装置の上流側には油べーパーを冷却するための冷却用チャンバが設けられ、
   上記エゼクタ装置に圧縮空気を供給する空気供給配管が、上記冷却用チャンバを通過するように配管されるとともに、この冷却チャンバ内において流通する圧縮空気を減圧する減圧部を有する、油ベーパーの脱臭処理装置。

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