JP7243776B2 - メッシュ体洗浄装置、及びメッシュ体の洗浄方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉から発生したタールと安水を含む液状物質をコールタールと安水を比重分離して、安水を回収するタールデカンター装置に関する技術、及びメッシュ体洗浄装置に関する。

コークス炉で発生したコークス炉ガス（以下、ＣＯＧとも記載する）を精製するに際し、コークス炉から発生したガスは冷却及び洗浄される。この冷却及び洗浄の処理は、例えば、ドライメンでガスに安水を散布して冷却した後、液化したタールと安水を含む液状物質とＣＯＧが分離され、ＣＯＧは、精製工程に送られる。また、ＣＯＧと分離した液状物質は、タールデカンター装置の分離槽に排出される。
タールデカンター装置に供給された液状物質は、特許文献１に記載のように、分離槽内で、上側の安水層と下側のタール層とに比重分離する。タール層における分離槽の底側に沈殿した固形状態や泥状のスラッジ（タール滓）はスクレーパーによって搬送されて、分離槽の外に排出される。タール層中のタール（油分）は、分離槽の下流側に設けられたタール排出口から排出される。なお、分離槽中のタールはスラッジを含むため、例えば、遠心分離機でスラッジが分離される。
一方、安水層を構成する安水（水分）は、分離槽の下流側に設けられた安水排出口から排出され、安水タンクに収納される。安水タンクに収納された安水は、上記のＣＯＧの冷却処理に再利用される。

特開２０１３－２３１１２３号公報

タールデカンター装置で回収された安水は、再利用されてコークス炉ガスの冷却のために散布される。回収された安水にタールやスラッジ（以下、滓分とも記載する）が混じっていると、安水を噴出するスプレーノズルの閉塞の原因となるおそれがある。従って、タールデカンター装置で回収する安水中に混在している滓分は少ない方が好ましい。
ここで、安水とタールの比重差は小さいため、安水層中の滓分を所定以下に減らそうとすると、比重分離（静置分離）に十分な滞留時間を確保するために、例えば分離槽の長さを長くしたり、複数の分離槽を使用したりするなどの対策が必要となる。
本発明は、上記のような点に着目したもので、必ずしも分離槽を大型化することなく、安水排出口から排出される安水中に含有する滓分を抑えることを目的とする。

課題を解決するために、本発明の一態様は、コークス炉から発生したタールと安水を含む液状物質が分離槽の上流側に供給され、供給された液状物質はタール層と安水層に比重分離され、上記安水層中の安水を、下流側に設けた安水排出口から排出するタールデカンター装置であって、上記安水排出口の手前に配置されて、上記安水層に含まれる滓分の上記安水排出口への移動を抑制するメッシュ体を備えることを要旨とする。
また、本発明の他の態様である安水分離方法は、コークス炉ガスの冷却及び洗浄によって生じたタールと安水を含む液状物質廃が分離槽の上流に供給され、供給された液状物質が上記分離槽内でタール層と安水層に比重分離し、比重分離後の安水層を構成する安水が、メッシュ体を介して、下流側に設けた安水排出口から排出されることを要旨とする。
また、本発明の他の態様であるメッシュ体洗浄装置は、滓分を含んだ液層に配置されて上記液層を構成する液体が通過するメッシュ体を洗浄するメッシュ体洗浄装置であって、液体の移動方向下流側から、上記メッシュ体の面に上記液層よりも高温の流体を上記メッシュ体に向けて噴射可能な複数のノズルを備えることを要旨とする。

本発明の態様によれば、安水層中の安水が、メッシュ体を通過してから安水排出口されることで、メッシュ体に安水中に含有していた滓分が捕捉される。この結果、安水排出口から回収される安水中の滓分が低減する。
また、メッシュ体の目に滓分が捕捉されることで、経時的な使用でメッシュ体での流動抵抗が高くなる。これに対し、下流側からメッシュ体の面に安水層（液層）よりも高温の流体（例えば水蒸気）を噴射することで、メッシュ体の目が洗浄されて、メッシュ体の流動抵抗を小さくすることが可能となる。

本発明に基づく実施形態に係るタールデカンター装置を説明する側面図である。 メッシュ体洗浄装置を説明する、メッシュ体側からみた正面図である。 メッシュ体洗浄装置を説明する側面図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（構成）
タールデカンター装置は、上述の通り、コークス炉から発生したガスの冷却及び洗浄によって生じた液状物質から、安水とタールを分離するための装置である。
本実施形態のタールデカンター装置１は、図１に示すように、分離槽２、スクレーパー３、及び液状物質供給管６を備える。
分離槽２は、タールデカンター装置１の本体を構成する。本実施形態の分離槽２は、船底型の分離槽となっているが、本発明は、他の構造の分離槽であっても適用することが可能である。

分離槽２の下流側の壁部２Ｃ（図１中、右側の壁部）には、安水排出口４及びタール排出口５が設けられている。安水排出口４は、分離槽２内で比重分離された安水層ＡＲＡ２のある高さの範囲内に形成されている。タール排出口５は、分離槽２内で比重分離されたタール層ＡＲＡ１の高さの範囲内に形成されている。
なお、分離槽２の上部には天井部２Ａが設けられている。
スクレーパー３は、分離槽２の底面２Ｂに沿って配置されて、上行き側の面に堆積したスラッジを、分離槽２の上流側に搬送し、分離槽２の上流端側に形成されたスラッジ排出口２Ｅから排出する。
液状物質供給管６は、コールタール及び安水を含んだ液状物質を、分離槽２の上流に導入する管路を構成する。

この液状物質供給管６を通じて、液状物質が分離槽２内に導入される。分離槽２内に導入された液状物質は、分離槽２内で、下側のタール層ＡＲＡ１と上側の安水層ＡＲＡ２とに比重分離（静置分離）する。比重分離された、安水層ＡＲＡ２を構成する安水と、タール層ＡＲＡ１を構成するタールとは、それぞれ安水排出口４及びタール排出口５から個別に排出される。この排出によって、安水層ＡＲＡ２を構成する安水とタール層ＡＲＡ１を構成するタールは、順次、比重分離が生じながら、分離槽２内を上流側から下流側（図１では、左側から右側）に移動する。

ここで、タール層ＡＲＡ１の界面の高さは、レベル計（不図示）で測定される。そのレベル計の測定値に基づき、タール層ＡＲＡ１の界面高さが所定高さとなるように、タール排出口５からのタールの排出量が調整される。これによって、安水排出口４及びタール排出口５が、それぞれ安水層ＡＲＡ２及びタール層ＡＲＡ１と対向可能な高さ位置となる。
本実施形態のタールデカンター装置１は、メッシュ体１０及びメッシュ体洗浄装置２０を備える。

メッシュ体１０は、例えば金網からなる。メッシュ体１０は、金網に限定されずメッシュ状の形状であって安水層ＡＲＡ２中の滓分７を捕捉可能な物であれば、限定されない。
メッシュ体１０の目の大きさは、所定以上のタールやスラッジ等の滓分７が通過しないだけの寸法に設定されている。本実施形態のメッシュ体１０は１枚で構成されるが、２枚以上から構成しても良い。
メッシュ体１０の目の大きさは、例えば、安水が通過する開口部が０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とする。安水中の滓分は、タール中の重質分と混ざって粘稠な物質になっているため、開口部よりも小さな滓分であってもある程度捕捉できる。

メッシュ体１０は、安水排出口４の手前（分離槽２の下流側位置）に配置される。メッシュ体１０は、安水層ＡＲＡ２に含まれる滓分７の安水排出口４側への移動を抑制する働きを有する。安水層ＡＲＡ２は、メッシュ体１０を境にして、上流側の安水層と下流側の安水層に区画される。
メッシュ体１０は、表面を、安水層ＡＲＡ２の移動方向に交差する方向（例えば直交する方向）に向けて配置され、安水層ＡＲＡ２の幅方向断面全面を覆うように配置されている。これによって、安水層ＡＲＡ２を構成する安水は、必ずメッシュ体１０を介して安水排出口４側に移動するように構成される。

なお、メッシュ体１０の下端部が、タール層ＡＲＡ１の基準とする界面高さよりも若干下側位置に設定されて、タール層ＡＲＡ１の界面高さに変動が生じても、安水層ＡＲＡ２を構成する安水が必ずメッシュ体１０を通過してから安水排出口４側に移動するようになっている。
本実施形態では、メッシュ体１０の上端部は天井部２Ａに支持されている。
また、メッシュ体洗浄装置２０は、図２及び図３に示すように、主柱管２１とノズル体２２と昇降機構とを備える。

主柱管２１は、上下に延びる中空の管体から構成される。
ノズル体２２は、左右方向に延びる複数のノズルヘッダ２３と、その複数のノズルヘッダ２３の中央部を連結する支柱管２４とを備える。複数のノズルヘッダ２３は上下に配列しており、その複数のノズルヘッダ２３の中空部が、上下に延びる支柱管２４によって連通されている。各ノズルヘッダ２３は、左右両端部が分離槽２の左右の側壁２Ｄ近傍に位置するだけの長さを有する。下側のノズルヘッダ２３は、左右両端部が斜め上方且つ外方に向くように成形されている。
各ノズルヘッダ２３には、ノズルヘッダ２３の延び方向に沿って複数のノズル２５が形成され、各ノズル２５から前方（メッシュ体１０側）に向けて流体を噴射可能となっている。なお、左右で隣り合うノズル２５からの噴射範囲同士に重なりがあるように、ノズル２５の左右ピッチを設定する。

支柱管２４の中央部には、図３のように、後方に延びる接続部２４Ａを有する。
また、流体用管路２６が、主柱管２１の上部開口から当該主柱管２１内を下方に向けて同軸に延び、その流体用管路２６は、主柱管２１の下端部で、主柱管２１を前方に向けて貫通している。その前方に延びた流体用管路２６の下端部２６Ａに、ノズル体２２の接続部２４Ａが連結している。以上の管構成によって、流体用管路２６の上端部から流体を圧送すると、流体用管路２６を介してノズル体２２に流体が圧送され、ノズルヘッダ２３の各ノズル２５から前方に向けて流体が噴射される。
流体用管路２６の上端部には、流体圧送用のポンプ２７が接続し、その流体ポンプ２７を駆動することで、ノズル体２２に向けて流体が圧送され、各ノズル２５からメッシュ体１０に向けて流体が噴射可能となる。

ここで、ノズル体２２とメッシュ体１０との間の間隔は、各ノズル２５からの噴射される流体による圧がメッシュ体１０の面に作用出来る距離に設定する。
ノズル体２２とメッシュ体１０の間の間隔が狭すぎる場合には、ノズル体２２にメッシュ体１０が接触する可能性があるが、例えばノズル２５を、ノズルヘッダ２３の前面に形成した穴で形成した場合であれば、ノズル体２２を昇降させた際に、ノズル体２２がメッシュ体１０に引っかかることが抑制される。もっとも、ノズル体２２がメッシュ体１０に所定以上の圧で接触した状態は、洗浄していない状態のときのメッシュ体１０の流通を悪くする原因となるので、ノズル体２２とメッシュ体１０との接触は少ない方が好ましい。

ノズル体２２とメッシュ体１０の間の間隔は、例えば５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。
また、ノズル２５から噴射させる流体は、安水層ＡＲＡ２よりも高温の流体（液体若しくは気体）とする。安水層ＡＲＡ２は、通常７０℃程度であるので、噴射させる流体の温度は、８０℃以上が好ましい。流体としては、高温の水などの液体でもよいが、気体の方が軽量であり、また安水への影響が少ないなどの点で好ましい。本実施形態では、８０℃以上の気体として、水蒸気を使用した。

安水層ＡＲＡ２よりも高温の流体を使用することで、メッシュ体１０に付着したタール（油分）が溶融したりしてメッシュ体１０から滓分７を剥がれやすくなる。
ノズル２５からの流体の噴射圧は、メッシュ体１０の面位置で０．１１ＭＰａ以上１．００ＭＰａ以下が好ましい。
なお、メッシュ体１０の洗浄作業は、安水排出口４からの安水の排出を停止した状態で実施し、洗浄後所定時間経過後に安水の排出を再開することが好ましい。もっとも、安水層ＡＲＡ２の安水は、必ずメッシュ体１０を通過するように構成されており、ノズル体２２の昇降は、後述の昇降機構を採用することでゆっくりとしたものとなることで、下側のタール層ＡＲＡ１への攪乱を小さく抑えることができる。このため、メッシュ体１０の洗浄をしながら安水の排出を実施しても良い。

昇降機構は、複数のノズル２５を構成するノズル体２２を上下に昇降させる機構である。
本実施形態の昇降機構は、ノズル体２２に対するカウンターウエイト３３と、ノズル体２２に連結する空気箱３１と、空気箱３１に空気を圧送可能な空気圧縮装置などの空気圧送装置３５と、を備える。
主柱管２１の上部は、天井部２Ａに設けられた案内部３０によって、上下方向にスライド可能に支持されている。案内部３０は、主柱管２１の上部を上下方向にのみ案内する構成が好ましい。例えば、主柱管２１上部外面に上下に延びるキー部を設け、そのキー部で主柱管２１の回転を拘束させる。

そして、カウンターウエイト３３と、ノズル体２２の接続部とがチェーン３２によって連結している。チェーン３２は、一端３２ａを接続部に固定されて上方に延び、天井部２Ａに回転可能に設けられている滑車３４を介して下方に延びて、他端部３２ｂをカウンターウエイト３３に固定されている。カウンターウエイト３３の質量と、ノズル体２２及び支柱管２４を主としたメッシュ体洗浄装置２０の本体の質量とが釣り合うことで、ノズル体２２及び支柱管２４が上下に昇降しやすくなっている。
カウンターウエイト３３の質量を、メッシュ体洗浄装置２０の本体の質量よりも若干、軽く設定しておくとよい。これにより、不使用時に、ノズル体２２及び支柱管２４が下側の待機位置に位置するようにしている。図２は、その待機位置の状態を示す。

ここで、ノズル体２２が自重で下降した際に、図２のように、下側のノズルヘッダ２３の両側が分離槽２の側壁２Ｄに当接してメッシュ体洗浄装置２０の本体の下端位置（装置下端の下限位置）が規制される。その装置下端の下限位置は、安水層ＡＲＡ２とタール層ＡＲＡ１の下限値近傍、好ましくは安水層ＡＲＡ２内に位置するように調整することが好ましい。主柱管２１の上端部にストッパを設けて、装置下端の下限位置を規制するようにしても良いが、下側のノズルヘッダ２３の両側を分離槽２の側壁２Ｄに当接させて下方への移動を規制する方が簡易な構成となる。
空気箱３１は、主柱管２１の下端部に固定される。空気箱３１の上部は、主柱管２１内と連通している。本実施形態の空気箱３１は、底部が開放された形状となっている。

主柱管２１内（主柱管２１の内壁と流体用管路２６の外壁との間の空間）は、空気箱３１に空気を圧送可能な通路を形成し、主柱管２１の上部側壁部には、空気圧送装置３５に接続する継手部が形成されている。そして、空気圧送装置３５を間欠的に、例えば周期的に駆動することで、支柱管２４及び支柱管２４に連結するノズル体２２が昇降を繰り返すことが可能となっている。すなわち、空気圧送装置３５を駆動して空気を圧送すると、空気箱３１に空気が導入され、その浮力によって、支柱管２４及びノズル体２２が上昇し、空気圧送装置３５の駆動を停止すると、空気箱３１内の空気が漏れて且つ空気箱３１の下側から流体が入りこむことで、空気箱３１による浮力が小さくなって、支柱管２４及びノズル体２２が下降する。このように、空気圧送装置３５を間欠的に駆動制御することで、支柱管２４及びノズル体２２が上下動する。空気箱３１の空気を排気するための空気抜きバルブなどを、空気圧送装置３５から空気を圧送するラインに設けてもよい。
ここで、昇降機構は、上記のカウンターウエイト３３と浮力を利用した機構である必要はない。昇降機構は、油圧シリンダ装置などの公知の機構で支柱管２４を昇降させるようにしても良い。

（動作その他）
コールタール及び安水を含んだ液状物質が、分離槽２に導入され、上側の安水層ＡＲＡ２と下側のタール層ＡＲＡ１とに比重分離（静置分離）する。比重分離した安水層ＡＲＡ２を構成する安水には、タール（油分）やスラッジ等の滓分７が混入しているおそれがあるが、安水層ＡＲＡ２を構成する安水がメッシュ体１０を通過することで、所定以上の大きさの滓分７がメッシュ体１０に捕捉される．この結果、メッシュ体１０の設置位置よりも下流に位置する安水層ＡＲＡ２には、所定以上の大きさの滓分７が除去された状態となっている。そのような状態の安水層ＡＲＡ２を構成する安水が、安水排出口４から排出され、再利用される。

このようにメッシュ体１０を設けることで、再利用される安水に混入するタールやスラッジ等の滓分７が大幅に濾過されると共に、残留している滓分７の粒径も小さい。これによって、コークス炉ガス冷却に回収された安水を使用しても、冷却用のスプレーノズルの閉塞を抑制可能となる。
また、メッシュ体１０を長時間使用していると、メッシュ体１０へのタール（油分）やスラッジ等の付着が多くなる。そして、経時的な使用でメッシュ体１０が目詰まりを起こすと、安水が流れず、タール層ＡＲＡ１中に安水を巻き込んでしまうおそれがある。

これを防止するために、定期的にメッシュ体洗浄装置２０を作動させて、ノズル体２２を昇降させながら複数のノズル２５から高温の流体をメッシュ体１０に吹き付ける。これによって、メッシュ体１０に付着した滓分７を、高温の流体で溶融して剥がれ易くすると共に噴射圧で分離槽２の上流側に向けて剥がす。これによって、メッシュ体１０の洗浄が行われる。
ここで、上記のメッシュ体洗浄装置２０を使用せずに、分離槽２内のメッシュ体１０の洗浄を、作業者が手作業で行う場合には、例えば、作業者が天井部２Ａに形成した開口部に専用の治具を入れ、蒸気をメッシュ体１０に向けて噴射して詰まりを除去する。

しかしながら、メッシュ体１０の洗浄中に作業者が天井部２Ａの開口部から漏れる臭気を吸い込んでしまうので、安全衛生上好ましくない。ここで、タールは特定化学物質第２類である。また、開口部は、人一人が入れるくらいの大きさとする必要があり、転落した場合には重大災害が発生するリスクがあるため、命綱が必須となる。また開口部から物を落とした場合、分離槽の底部に溜まったタールスラッジを掻き揚げるスクレーパー３に噛みこんでしまい、タールデカンター装置の操業を停止してしまうリスクがある。また、重量がある治具を、作業者が分離槽内で上下左右に動かさなくてはならないため、作業時間が掛かり、難作業の一つとなる。

これに対し、本実施形態では、上記のメッシュ体洗浄装置２０を採用することで、より安全に効率よくタールデカンター装置内のメッシュ体１０の詰まりを除去することが可能となる。
ここで、メッシュ体１０の洗浄は、タールデカンター装置の使用中は、毎日行う必要があった。上記のように手作業で行った場合、メッシュ体１０の洗浄に２０～３０分程度は要したが、上記のメッシュ体洗浄装置２０を使用した場合、約５分程度で洗浄が出来ることを確認した。

（その他）
上記説明では、分離槽２内の安水層ＡＲＡ２から滓分７を分離除去する構成を例に挙げて説明している。滓分７を含んだ液層に配置されて、液層を構成する液体をメッシュ体１０に通過させて濾過する槽構成に対して、上記のメッシュ体洗浄装置２０を採用しても良い。
また、本実施形態は、分離槽２にメッシュ体洗浄装置２０を設けない構成としても良い。

（効果など）
（１）本実施形態は、タールデカンター装置１において、安水排出口４の手前に配置されて、安水層ＡＲＡ２に含まれる滓分７の安水排出口４への移動を抑制するメッシュ体１０を備える。
この構成によれば、安水層ＡＲＡ２中の安水が、メッシュ体１０を通過することで滓分７が濾過されてから安水排出口４から排出される。すなわち、メッシュ体１０によって安水中に含有していた滓分７がメッシュ体１０の目に捕捉される。この結果、安水排出口４から回収される安水中の滓分７が低減する。また、回収された安水中の滓分７の大きさがメッシュ体１０の目の大きさ未満に抑えることができる。

（２）メッシュ体１０の安水排出口４側の面に対向配置し、安水層ＡＲＡ２よりも高温の流体をメッシュ体１０に向けて噴射可能な複数のノズル２５を備えたメッシュ体洗浄装置２０を備える。
メッシュ体１０の目に滓分７が捕捉されることで、経時的な使用でメッシュ体１０での流動抵抗が高くなる。
これに対し、この構成によれば、下流側からメッシュ体１０の面に安水層ＡＲＡ２（液層）よりも高温の流体（例えば蒸気）を噴射することで、メッシュ体１０に付着した油分が溶融しやすくなり、更に、噴射圧で、滓分７が上流側に向けてメッシュ体１０から剥がれ、メッシュ体１０が洗浄される。この結果、メッシュ体１０の流動抵抗を小さくなる。

（３）ノズル２５から噴射させる流体は、蒸気であることが好ましい。
この構成によれば、気体である蒸気を使用することで、流体の軽量化を図ることが出来ると共に、簡易に高温の流体を用いることが可能となる。

（４）メッシュ体洗浄装置２０は、複数のノズル２５を上下に昇降させる昇降機構を備える。
この構成によれば、メッシュ体１０全体の洗浄が可能となる。
なお、例えば、メッシュ体１０の目毎にノズル２５を配置しようとすると、ノズル体２２によって安水層ＡＲＡ２の移動を妨げる可能性があり、好ましくない。これに対し、昇降させることで、上下のノズル２５間のピッチを大きく設定でき、ノズル体２２の軽量化も図れる。

（５）昇降機構は、複数のノズル２５を備えたノズル体２２に対するカウンターウエイト３３と、複数のノズル２５に連結する空気箱３１と、空気箱３１に空気を圧送可能な空気圧送装置３５と、を備える。
この構成よれば、簡易な構成で、複数のノズル２５を構成するノズル体２２を簡単に昇降させることができる。

１ タールデカンター装置
２ 分離槽
２Ａ 天井部
３ スクレーパー
４ 安水排出口
５ タール排出口
６ 液状物質供給管
１０ メッシュ体
２０ メッシュ体洗浄装置
２１ 主柱管
２２ ノズル体
２３ ノズルヘッダ
２４ 支柱管
２５ ノズル
２６ 流体用管路
３１ 空気箱
３３ カウンターウエイト
ＡＲＡ１ タール層
ＡＲＡ２ 安水層

Claims (4)

1. 滓分を含んだ液層に配置されて上記液層を構成する液体が通過するメッシュ体を洗浄するメッシュ体洗浄装置であって、液体の移動方向下流側から、上記メッシュ体の面に上記液層よりも高温の流体を上記メッシュ体に向けて噴射可能な複数のノズルと、
   上記複数のノズルを上下に昇降させる昇降機構と、を備え、
   上記昇降機構は、上記複数のノズルを備えたノズル体に対するカウンターウエイトと、上記複数のノズルを備えたノズル体に連結する空気箱と、上記空気箱に空気を圧送可能な空気圧送装置と、
   を備えることを特徴とするメッシュ体洗浄装置。
2. 滓分を含んだ液層に配置されて上記液層を構成する液体が通過するメッシュ体を洗浄するメッシュ体洗浄装置であって、液体の移動方向下流側から、上記メッシュ体の面に上記液層よりも高温の流体を上記メッシュ体に向けて噴射可能な複数のノズルを備え、
   上記滓分を含んだ液層は、コークス炉から発生したタールと安水を含む液状物質をタール層と安水層に比重分離してなる上記安水層である、
   ことを特徴とするメッシュ体洗浄装置。
3. 上記液層よりも高温の流体は、蒸気であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したメッシュ体洗浄装置。
4. 請求項１～請求項３のいずれか１項に記載のメッシュ体洗浄装置を用いるメッシュ体の洗浄方法。

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