JP6309438B2 - 分離装置 - Google Patents
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Description
図1A及び図1Bに示す分離装置1は、炭素化合物と溶剤とを混合したスラリーに含まれる固形分を沈降分離する分離装置である。当該分離装置1は、鉛直に配設される円筒状部2a及びこの円筒状部2aの下方に連続する漏斗状部2bを有し、上記スラリーを沈降分離する圧力容器2と、圧力容器2に付設され、漏斗状部2bの内壁に沿って固形分沈着を防止する流れを生じさせる固形分沈着防止機構とを主に備える。上記漏斗状部2bの一部は、多孔質体から形成されている。当該分離装置1の固形分沈着防止機構は、圧力容器2内で下方に流体を吐出するよう構成される複数の吐出機構であり、具体的には、この複数の吐出機構は複数の流体供給管7である。さらに、当該分離装置1は、蓋部3、スラリー供給管4、上澄み液排出管5及び固形分濃縮液排出管6を備えている。
上記圧力容器2は、図1Aに示すように鉛直に配設される円筒状部2aと、この円筒状部2aの下方に連続する漏斗状部2bとを有している。圧力容器2は、重力沈降槽であり、スラリーを収容して固形分を沈降させ、上澄み液と固形分濃縮液とを分離する。
上記円筒状部2aの上端には、蓋部3が設置される。石炭と溶剤とを混合したスラリーから無灰炭を製造する場合のようにスラリーを加熱及び加圧する必要がある場合に、蓋部3によって圧力容器2が密閉される。
上記漏斗状部2bは、円錐状であり、この円錐状の頂点が下方となる向きで上記円筒状部2aの下方に連続している。漏斗状部2bの下方には、圧力容器2から固形分濃縮液を鉛直下方に排出する向きで、固形分濃縮液排出管6が漏斗状部2bに配設されている。漏斗状部2bと固形分濃縮液排出管6との接続部である固形分濃縮液排出口6aは、図1Bに示すように、平面視で円筒状部2aの中心に位置する。
上記流体供給管7は、圧力容器2内に流体を吐出する吐出機構である。図1A及び図1Bに示すように、当該分離装置1では、4本の流体供給管7が平面視で固形分濃縮液排出口6aを中心として等角度間隔で円筒状部2aの側壁に配設されている。これらの流体供給管7が円筒状部2aの側壁に接続する複数の流体吐出口7aより、各流体供給管7から圧力容器2内へ流体が供給される。
流体供給管7から圧力容器2内へ供給する流体としては、圧力容器2内で固形分沈着を防止する流れが生じるものであればよく、例えば各種の溶剤を用いることができる。ただし、上記流体として用いる溶剤は、当該分離装置1で分離した上澄み液及び固形分濃縮液から灰を含まない炭素化合物及び副生炭素化合物を分離し易い溶剤が好ましい。上記流体としては、溶剤を再利用できるという点で、スラリーに用いる溶剤と同種の溶剤を用いることが特に好ましい。
当該分離装置は、圧力容器に付設され、漏斗状部の内壁に沿って固形分沈着を防止する流れを生じさせる固形分沈着防止機構として圧力容器内に流体を吐出する複数の流体供給管を備えるので、漏斗状部の内壁への固形分の沈着を抑制し、効率よくスラリーから固形分濃縮液を分離できる。これにより、当該分離装置は、圧力容器内のレーキを省略できるので、低コストで漏斗状部の内壁への固形分の沈着の抑制を実現できる。
図3A及び図3Bに示す分離装置10は、鉛直に配設される円筒状部12a及びこの円筒状部12aの下方に連続する漏斗状部12bを有し、上記スラリーを沈降分離する圧力容器12と、圧力容器12に付設され、漏斗状部12bの内壁に沿って固形分沈着を防止する流れを生じさせる固形分沈着防止機構とを主に備える。当該分離装置10の固形分沈着防止機構は、圧力容器12内で下方に流体を吐出するよう構成される複数の吐出機構であり、具体的には、この複数の吐出機構は複数の流体供給管7である。当該分離装置10は、漏斗状部12bの一部が焼結板で形成されていない点以外は、上記図1Aの分離装置1と同様の構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。
上記圧力容器12は、図3Aに示すように鉛直に配設される円筒状部12aと、この円筒状部12aの下方に連続する漏斗状部12bとを有している。圧力容器12は、重力沈降槽であり、スラリーを収容して固形分を沈降させ、上澄み液と固形分濃縮液とを分離する。円筒状部12aの下部の側壁には、複数の流体供給管7が接続している。
上記流体供給管7は、圧力容器12内に流体を吐出する吐出機構である。図3A及び図3Bに示すように、当該分離装置10では、4本の流体供給管7が平面視で固形分濃縮液排出口6aを中心として等角度間隔で円筒状部12aの側壁に配設されている。これらの流体供給管7が円筒状部12aの側壁に接続する複数の流体吐出口7aより、各流体供給管7から圧力容器12内へ流体が供給される。漏斗状部12bは、図1の漏斗状部2bのような焼結板を有していないので、流体吐出口7aから供給される流体によって、直接円筒状部12a内のスラリーの流動を促進する。
当該分離装置は、圧力容器内に流体を噴出させる機構を備えなくてもよいので、低コストで漏斗状部の内壁への固形分の沈着を抑制できる。
図5A及び図5Bに示す分離装置20は、鉛直に配設される円筒状部22a及びこの円筒状部22aの下方に連続する漏斗状部22bを有し、上記スラリーを沈降分離する圧力容器22と、圧力容器22に付設され、漏斗状部22bの内壁に沿って下降流を生じさせる固形分沈着防止機構とを主に備える。当該分離装置20の固形分沈着防止機構は、圧力容器22内で下方に流体を吐出するよう構成される複数の吐出機構であり、具体的には、この複数の吐出機構は複数の流体供給管21である。当該分離装置20は、吐出機構が流体供給管21によって構成されている以外は、上記図3Aの分離装置10と同様の構成であるため、同一符号を付して説明を省略する。
当該分離装置20の圧力容器22は、図5Aに示すように鉛直に配設される円筒状部22aと、この円筒状部22aの下方に連続する漏斗状部22bとを有している。図3Aの円筒状部12aとは異なり、円筒状部22aの側壁には流体吐出口が無く、流体供給管が接続されていない。
上記流体供給管21は、圧力容器22内に流体を吐出する吐出機構である。図5A及び図5Bに示すように、複数の流体供給管21が複数の吐出機構として上記円筒状部22aの側壁近傍に配設されている。具体的には、複数の流体供給管21が、蓋部3に貫設され、圧力容器22内に鉛直方向に配設されている。複数の流体供給管21は、円筒状部22aの下部の鉛直方向の同じ位置まで延設されている。そして、流体供給管21の圧力容器22内に延設されている先端の流体吐出口21aから下方へ向けて吐出されるよう、流体が圧力容器22内へ供給される。当該分離装置20は、4本の流体供給管21が平面視で固形分濃縮液排出口6aを中心として等角度間隔で配設されている。
当該分離装置は、圧力容器の円筒状部の側壁に流体吐出口が配設されないので、流体供給管を容易に設置することができる。これにより、例えば圧力容器を形成した後でも流体供給管を容易に配設でき、又流体供給管の配設位置や数を容易に変更できる。
当該分離装置を用いる分離方法は、炭素化合物と溶剤とを混合したスラリーに含まれる固形分を沈降分離する方法である。この分離方法は、鉛直に配設される円筒状部及びこの円筒状部の下方に連続する漏斗状部を有する圧力容器に上記スラリーを供給する工程(スラリー供給工程)と、上記漏斗状部の内壁に沿って固形分沈着を防止する流れを生じさせる工程(沈着防止流発生工程)とを備える。以下、図1Aの分離装置1を用いる分離方法について説明する。
上記スラリー供給工程では、炭素化合物と溶剤とを混合したスラリーをスラリー供給管4によって圧力容器2内に供給する。圧力容器2内に供給するスラリーとして、抽出槽によって溶剤に可溶な炭素化合物の成分を抽出した後のスラリーを用いてもよい。
上記沈着防止流発生工程では、複数の流体供給管7によって圧力容器2内に流体を供給する。流体供給管7から圧力容器2内へ供給された流体が、圧力容器2の漏斗状部2bの内壁に沿って固形分濃縮液排出口6aへ向かう下降流となって流れていくと共に、焼結板8の複数の孔9を介して上昇流となって圧力容器2内へ噴出する。この流体の流れにより、圧力容器2内を沈降するスラリーの流動が促進され、漏斗状部2bの内壁への固形分の沈着が抑制される。
上記分離方法は、圧力容器内の下部に流体を供給することにより漏斗状部の内壁に沿って下降流を生じさせるので、圧力容器内を沈降する固形分濃縮液の流動を促進し、上記漏斗状部の内壁への固形分の沈着を抑制できる。このように、この分離方法は、圧力容器内のレーキを省略できるので、低コストで漏斗状部の内壁への固形分の沈着を抑制できる。
次に、当該分離装置及び上記分離方法を用いた無灰炭製造方法について説明する。
スラリー調製工程は、石炭原料と溶剤とを混合してスラリーを調製する工程であり、スラリー調製槽31で実施される。
抽出工程は、上記スラリー調製工程で得られたスラリーを加熱して、溶剤に可溶な石炭成分(溶剤可溶成分)を抽出する工程であり、予熱器33及び抽出槽34で実施される。詳しくは、スラリー調製槽31で調製されたスラリーは、ポンプ32によって、一旦予熱器33に供給されて所定温度まで加熱される。その後、加熱されたスラリーが抽出槽34に供給され、攪拌機34aで攪拌されながら所定温度で保持されて抽出が行われる。
分離工程は、上記抽出工程で得られたスラリーから、当該分離装置1を用いて、上澄み液と固形分濃縮液とを分離する工程である。上記上澄み液は溶剤可溶成分が溶解された溶液部分であり、固形分濃縮液は溶剤不溶成分を含むスラリー部分である。
無灰炭取得工程は、上記分離工程で分離された上澄み液から溶剤を分離して無灰炭を得る工程であり、第1溶剤分離器35で実施される。
副生炭取得工程は、上記分離工程で分離された固形分濃縮液から溶剤を分離して副生炭を得る工程であり、必要により実施される。副生炭取得工程は、第2溶剤分離器36で実施される。
なお、本発明の分離装置は、上記実施形態に限定されるものではない。
2 圧力容器
2a 円筒状部
2b 漏斗状部
3 蓋部
4 スラリー供給管
5 上澄み液排出管
6 固形分濃縮液排出管
6a 固形分濃縮液排出口
7 流体供給管
7a 流体吐出口
8 焼結板
9 孔
10 分離装置
12 圧力容器
12a 円筒状部
12b 漏斗状部
20 分離装置
21 流体供給管
21a 流体吐出口
22 圧力容器
22a 円筒状部
22b 漏斗状部
24 焼結板
31 スラリー調製槽
32 ポンプ
33 予熱器
34 抽出槽
34a 攪拌機
35 第1溶剤分離器
36 第2溶剤分離器
X 副生固形分
Y 流体
Claims (7)
- 炭素化合物と溶剤とを混合したスラリーに含まれる固形分を沈降分離する分離装置であって、
鉛直に配設される円筒状部及びこの円筒状部の下方に連続する漏斗状部を有し、上記スラリーを沈降分離する圧力容器と、
上記圧力容器に付設され、流体の供給により上記漏斗状部の内壁に沿って固形分沈着を防止する流れを生じさせる固形分沈着防止機構と
を備え、
上記固形分沈着防止機構により生じさせる上記流れが、固形分の最小流動化速度以上の上昇流を含むことを特徴とする分離装置。 - 固形分沈着を防止する上記流体の密度が、上記スラリー中の溶剤の密度より大きい請求項1又は請求項2に記載の分離装置。
- 上記漏斗状部の円錐状側壁の少なくとも一部が多孔質体から形成され、
上記固形分沈着防止機構が上記多孔質体から圧力容器内に流体を噴出するよう構成されている請求項1、請求項2又は請求項3に記載の分離装置。 - 上記多孔質体の複数の孔が、平面視で規則的に配設されている請求項4に記載の分離装置。
- 上記圧力容器内を撹拌するレーキを備えない請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の分離装置。
- 上記スラリーに混合した炭素化合物が石炭であり、
上記スラリーを沈降分離した上澄み液から無灰炭が抽出され、上記固形分を含む固形分濃縮液から副生炭が抽出される請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の分離装置。
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