JP5319927B2 - 沈降型液液分離器 - Google Patents

Description

本発明は、沈降型液液分離器に関する。さらに詳しくは、油と水のように、比重の異なる液体が界面を形成して混合した混合液体を各液体に分離する沈降型液液分離器に関する。

従来から、水と油などのように比重の異なる液体が界面を形成して混合した混合液体を、各液体に分離する装置として、比重差を利用した重力沈降操作を行う装置が開発されている（例えば特許文献１）。

特許文献１には、廃油から水を分離する処理を連続的に行う油水分離装置が開示されている。この油水分離装置は、廃油の流入口に連通する流入室と、この流入室の下流側に連通する油水分離室と、この分離室の上部に連通しかつ回収油の流出口に連通する流出室を備えており、流入室に供給された廃油は油水分離室内で分離され、水分等が除去された油が流出室を通って排出されるように構成されている。そして、分離された油が分離室の上側に位置する流出口から排出されるようにしているので、油より比重の大きい水などが流出口から排出しにくい構成となっている。しかも、整流板を設けることによって一旦沈降した水等が上昇することを防ぐことができる旨も記載されている。

しかるに、特許文献１の技術では、流出口が分離室の上側にあるので水等の比重の大きい流体は流出口から直接流出することは生じにくいが、分離室の流れの状況により沈降した水等が壁面をつたって上昇し流出口まで到達すれば、かかる水等が油とともに排出されてしまう。
整流板を設けることによってある程度水等の流れを抑制することはできるものの、整流板はそもそも液体を通す構造を有している。すると、壁面をつたって上昇する水等の流れが強い場合やその量が多い場合には、水等は整流板を通過するので、整流板を設けても流出口から水等が漏洩することを防ぐことは難しい。

特開平８−２９４６０２号

本発明は上記事情に鑑み、主液体から分離された比重の大きい液体等が主液体とともに流出することを防ぐことができる沈降型液液分離器を提供することを目的とする。

第１発明の沈降型液液分離器は、比重の小さい主液体に該主液体よりも比重の大きい液体が界面を形成して混合した混合液体から比重の大きい液体を沈降分離する装置であって、内部に流体通路を有する中空な筒状の胴部と、該胴部の前端に設けられ該胴部の流体通路に対し混合液体を供給する流入通路と、前記胴部の後端に設けられ分離された液体を該胴部から排出する排出通路とを有する本体部を備えており、前記排出通路は、前記胴部の後端上部に設けられ、該胴部の流体通路において分離された主液体を排出する上部排出通路と、前記胴部の後端下部に設けられ、該胴部の流体通路において分離された比重の大きい液体を排出する下部排出通路とからなり、前記本体部後端内壁には、流体を透過しない遮断壁が前記上部排出通路より下方に立設されており、該遮断壁は、少なくとも前記上部排出通路の開口部の下部を囲み、かつ、前記本体部後端内壁からの突出量が該本体部後端内壁に沿って流れる沈降液体の厚さよりも長くなるように設けられていることを特徴とする。
第２発明の沈降型液液分離器は、第１発明において、前記上部排出通路は、前記本体部の内部に突出した筒状の突出部を備えており、該突出部が、前記遮断壁として機能することを特徴とする。

第１発明によれば、本体部内で分離沈降された比重の大きい液体が本体部内面に沿って移動して上部排出通路に向かって流れても、その流れを遮断壁によって遮ることができるので、比重の大きい液体が主液体とともに上部排出通路から流出することを防ぐことができる。
第２発明によれば、筒状の突出部が遮断壁として機能するので、比重の大きい液体が遮断壁を回りこんで上部排出通路に流入することを防ぐことができる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本実施形態の沈降型液液分離器は、油等の比重の軽い主液体に水やアルコール等の主液体よりも比重の大きい液体（以下、沈降液体という）が界面を形成して混合した混合液体を各液体に分離する装置であって、化学プラントや処理装置等のように混合液体を連続処理する必要がある設備に適した装置である。

図１は本実施形態の沈降型液液分離器１の概略断面図である。図１において、符号１０は本実施形態の沈降型液液分離器１（以下、単に分離器１という）の本体部を示している。この本体部１０は中空な円筒状の胴部１１と、この胴部１１の軸方向の両端に設けられた鏡板１２，１３とからなる中空な容器である。この本体部１０は、例えば、本実施形態の分離器１が化学プラントにおいて使用される場合であれば、胴部１１の内径、つまり、液体通路10hの径が数ｍ程度、軸方向の長さが胴部１１の内径に対し数倍程度のものが使用されるが、本体部１０は上記のごとき大きさに特に限定されず、処理する液体の量や物性等によって自由に決定できる。

図１に示すように、前記胴部１１の左端（前端）に設けられている鏡板１２（以下、前端鏡板１２という）の下部には、本体部１０内の液体通路10hに混合液体を供給する流入通路12aが設けられている。この流入通路12aは、その内径が前記胴部１１の直径よりも小さく、胴部１１の内径の約１／３以下となるように形成されている。
なお、胴部１１の前端部上方には、気体排出部11bが設けられている。この気体排出部11bには、本体部１０内部と外部との間を連通遮断し得る器具（例えば、バルブ等）が設けられており、本体部１０内に溜まった気体を適宜排出することができるように構成されている。

また、図１に示すように、液体通路10h内には、流入通路12aから流入した混合液体を層流状態に近づける整流部材２２と、比重の大きい沈降液体の沈降を促進させる沈降部材２１が設けられている。
これらの部材は必ずしも設ける必要はないが、整流部材２２と沈降部材２１の両方、または、いずれか一方でも設けておけば、主液体と沈降液体の分離が促進される。すると、混合液体中の沈降液体が沈降せずに、主液体に混合したままの沈降液体が、主液体とともに後述する上部排出通路13aから排出される可能性を低くすることができるので、好適である。

そして、図１に示すように、本体部１０の右端部には、本体部１０内から外部に液体を排出する排出通路11a，13aが設けられている。

図１に示すように、前記胴部１１の右端（後端）に設けられている鏡板１３（以下、後端鏡板１３という）の上部には、上部排出通路13aが配設されている。この上部排出通路13aは、混合液体に含まれる比重の軽い主液体を排出する通路であり、常時主液体が外部に排出されている。
この上部排出通路13aは筒状の部材によって形成されている。この上部排出通路13aは、その一端が後端鏡板１３の内面から突出するように配設されており、この一端によって突出部13pを形成している。

一方、胴部１１の右端（後端）下部には、下部排出通路11aが設けられている。この下部排出通路11aは、主液体から分離された沈降流体を外部に排出する通路である。この下部排出通路11aには、本体部１０内部と外部との間を連通遮断し得る器具（例えば、バルブ等）が設けられており、所定の期間毎に下部排出通路11aから沈降流体を排出するようになっている。言い換えれば、沈降液体は、液体通路10h下部にある程度の量が溜まったときに下部排出通路11aから外部に排出されるようになっている。

以上のごとき構成であるから、本体部１０前端の流入通路12aから混合液体を供給すれば、本体部１０内の液体通路10hを前端から後端に向かって混合液体が流れる間に沈降液体が沈降するから、主液体から沈降液体を分離することができる。そして、上部排出通路13aは後端鏡板１３上部に設けられているから、沈降した沈降液体が上部排出通路13a内に直接流入することを防ぐことができ、主液体だけを上部排出通路13aから排出することができる。

一方、主液体から分離された比重の大きい沈降液体は本体部１０の内面に沈降し本体部１０後端底部に溜まる。すると、胴部１１の後端下部に下部排出通路11aが設けられているから、液体通路10h下部に溜まった沈降液体を下部排出通路11aから外部に排出することができる。しかも、沈降液体は液体通路10h下部にある程度の量が溜まったときに下部排出通路11aから外部に排出されるようになっているから、主液体が直接下部排出通路11aに流入することを防ぐことができ、下部排出通路11aから主液体が流出する可能性を低くすることができる。

ここで、主液体から分離された沈降液体は本体部１０の内面に沈降し本体部１０後端底部に溜まるのであるが、この沈降液体は上部排出通路13aに向かう主液体の流れに追従して移動し、後端鏡板１３の内面に沿って上部排出通路13aに向かって流れる可能性がある。
しかし、本実施形態の分離器１は上部排出通路13aの突出部13pが後端鏡板１３の内面から突出しているので、この突出部13pにより、後端鏡板１３の内面をつたって上部排出通路13a内に沈降液体が漏洩することを防ぐことができ、上部排出通路13aから主液体とともに沈降液体が流出することを防ぐことができる。

具体的にいえば、上部排出通路13aの一端の開口部が後端鏡板１３の内面から離れた位置に配設されているので、突出部13pの位置まで沈降液体が流れてきても、沈降液体が開口部の位置に到達できず、上部排出通路13a内に沈降液体が流入することを防ぐことができるのである。

なお、上述した上部排出通路13aから排出される主液体とは、沈降液体がほとんど含まれない状態のものだけを意味するのではなく、流入通路12aから供給される混合液体に比べて沈降液体の割合が減少した状態のものを含んでいるのはいうまでもない。例えば、流入通路12aから供給される混合液体において、混合している沈降液体の割合が流量比で約３％の場合であれば、流量比で約１％以下の沈降液体を含む主液体も、本明細書における上部排出通路13aから排出される主液体に含まれる。つまり、混合している沈降液体の割合が、流入通路12aから供給される混合液体中の沈降液体の割合に比べて６０％以上低下している主液体も、本明細書における上部排出通路13aから排出される主液体に含まれる。

なお、上部排出通路13aの突出部13pの軸方向の長さ、つまり、後端鏡板１３の内面から突出部13p先端までの長さは、100〜500ｍｍ程度であれば、後端鏡板１３の内面に沿って流れる沈降液体の厚さよりも長くなるので、沈降液体が上部排出通路13a内に流入することを十分に防ぐことができる。

また、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、上部排出通路13aを後端鏡板１３の内面から突出させる代わりに、後端鏡板１３の内面に、上部排出通路13aに向かう沈降液体の流れを堰き止める遮断壁13wを立設してもよい。この場合でも、後端鏡板１３の内面に形成される上部排出通路13aの開口部の周囲を囲むように遮断壁13wを形成すれば、突出部13pを形成した場合と同様に、上部排出通路13a内に沈降液体が流入することを防ぐことができる。

なお、遮断壁13wは、必ずしも上部排出通路13aの開口部の周囲を囲むように配設する必要はなく、例えば、図２（Ｃ）に示すように、上部排出通路13aの下方に遮断壁13wを立設してもよい。後端鏡板１３の内面に沿った下方から上方に向かう沈降液体の流れを遮るように遮断壁13wを設ければ、一旦沈降した沈降液体が上部排出通路13aに侵入することを防ぐことができる。
ただし、かかる構成の遮断壁13wでは、混合液体の流速が速い場合や混合液体が大量に流れてきた場合等には、沈降液体が遮断壁13wをまわりこんで上部排出通路13aに流入する可能性は否定できない。
よって、図２（Ｃ）に示すような構成の遮断壁13wは、混合液体の流速が遅く沈降液体のまわりこみが発生しないような条件で使用する場合に使用することが好ましい。

本発明の沈降型液液分離器は、化学プラントや処理装置等における混合液体の分離に適しており、とくに、連続して分離処理を行う設備における分離器として適している。

本実施形態の沈降型液液分離器１の概略断面図である。 （Ａ）は遮断壁13wを設けた沈降型液液分離器の概略断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面矢視図であり、（Ｃ）は遮断壁13wの他の一例を示した図である。

１ 沈降型液液分離器
１０ 本体部
１０ｈ 液体通路
１１ 胴部
１１ａ 下部排出通路
１２ａ 流入通路
１３ａ 上部排出通路
１３ｗ 遮断壁

Claims (2)

1. 比重の小さい主液体に該主液体よりも比重の大きい液体が界面を形成して混合した混合液体から比重の大きい液体を沈降分離する装置であって、
   内部に流体通路を有する中空な筒状の胴部と、該胴部の前端に設けられ該胴部の流体通路に対し混合液体を供給する流入通路と、前記胴部の後端に設けられ分離された液体を該胴部から排出する排出通路とを有する本体部を備えており、
   前記排出通路は、
   前記胴部の後端上部に設けられ、該胴部の流体通路において分離された主液体を排出する上部排出通路と、
   前記胴部の後端下部に設けられ、該胴部の流体通路において分離された比重の大きい液体を排出する下部排出通路とからなり、
   前記本体部後端内壁には、流体を透過しない遮断壁が前記上部排出通路より下方に立設されており、
   該遮断壁は、
   少なくとも前記上部排出通路の開口部の下部を囲み、かつ、前記本体部後端内壁からの突出量が該本体部後端内壁に沿って流れる沈降液体の厚さよりも長くなるように設けられている
   ことを特徴とする沈降型液液分離器。
2. 前記上部排出通路は、前記本体部の内部に突出した筒状の突出部を備えており、
   該突出部が、前記遮断壁として機能する
   ことを特徴とする請求項１記載の沈降型液液分離器。

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