JP7440246B2 - 界面測定装置、タールデカンター、及び、界面測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、比重の異なる液体／液体または液体／エマルジョンの界面レベルを検出する界面測定装置、タールデカンター、及び、界面測定方法に関する。

従来、比重が異なり、互いに溶け合わない液体を分離する方法としては、タンク状の容器内において強い撹拌を与えない状態で上下に分離させる方法が知られている。このような、比重が異なり、互いに溶け合わない液体を分離する方法を活用した設備としては、コークス炉から排出されたガスを冷却して凝縮させた凝縮液を、安水とタールとに分離するタールデカンターが知られている。コークス炉において石炭を乾留する際に発生するガスを冷却した凝縮液は、タールデカンター内に回収される。回収された冷却水は安水と呼ばれ、前記ガスから凝縮したタールを含んでいる。安水とタールとは互いに溶け合わないため、比重の差異からタールデカンター内で分離され、上層部に安水、中層部に安水にタールが懸濁したタールエマルジョン、下層部にタールが存在するようになる。そして、このように比重が異なる液体を上下に分離し、液体同士の境界面の位置を把握することができれば、前記境界面よりも上側と下側とから液体をそれぞれ排出することによって、分離した液体を効率良く回収することができる。

ここで、タールデカンター内の安水をポンプを用いて回収する際に、安水にタールエマルジョンが混ざってしまうと、回収した安水を送液するための配管の閉塞を招き、コークス炉で発生するガスを、安水を用いた冷却水によって冷却できなくなる可能性がある。コークス炉は、一般に連続的に運転させるため、タールデカンターに入る冷却水と、タールデカンターから出る安水、並びに、タールデカンターでのタールの流入及び流出も連続的である。そのため、タールデカンター内における安水とタールエマルジョンとの間の界面レベルは変動する。よって、一般に、タールデカンター内における前記界面レベルを測定し、ポンプを用いてタールデカンターから回収する安水及びタールに、タールエマルジョンが混入しないようにしている。

前記界面レベルを測定する方法としては、タールデカンターの高さ方向に複数設置されたテストコックから、必要に応じてサンプル液を採取し、その濁り具合を目視して対象のサンプル液を推定した上で、それぞれの界面レベルがどこにあるかを判断する方法がある。

また、特許文献１には、タールデカンター内の液中に界面センサーを直接浸漬させて、界面センサーにより安水とエマルジョンと間の界面を検出し、タールデカンターの界面レベルを管理する方法が開示されている。また、特許文献１では、界面センサーの検出面に向けて清浄液を噴出し、前記検出面に付着したタールなどの付着物を除去することによって、前記検出面を清浄に保持している。

特開平８－２８３７４１号公報

しかしながら、上述したようなテストコックを開けてサンプル液を採取し、その濁り具合により目視判断し、界面レベルを管理する方法であると、属人的なため、非定量的で判断結果の個人差が大きく、また、人的負荷が大きい。さらには、連続的に界面レベルを測定するのではなく、コックを開けてサンプル液を採取した時点での界面レベルを判断することになるため、サンプル液を採取した後に界面レベルが変動する可能性があり、信頼性に乏しい。

また、特許文献１に開示された方法では、タールデカンター内の液体に界面センサーを直接浸漬させて界面レベルの検出を行うが、界面センサーの検出面を清浄に保持するために、前記検出面に向けて清浄な液体を噴射すると、界面センサーの内部に液体が浸入して絶縁が破壊されたり、清浄な液体が吹き付けられることによる振動によって界面センサーの内部の回路が断線したりするおそれがある。その結果、界面センサーの寿命が短くなり、界面レベルを長期間にわたって測定することができなくなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、界面センサーによる定量的かつ連続的で人的負荷を低減し、界面レベルを長期間にわたって測定することができる界面測定装置、タールデカンター、及び、界面測定方法を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る界面測定装置は、比重の異なる液体／液体または液体／エマルジョンの界面レベルを検出する界面測定装置であって、前記界面レベルを検出する界面センサーと、前記界面センサーを内包し、前記界面センサーを保護する有底筒状の保護管と、前記保護管の底板部における外面に向けて洗浄液を噴出する洗浄ノズルと、を備えることを特徴とするものである。

また、本発明に係る界面測定装置は、上記の発明において、前記底板部は、金属製であり、厚みが０．５［ｍｍ］以下であることを特徴とするものである。

また、本発明に係る界面測定装置は、上記の発明において、前記保護管の内周面に断熱材を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明に係る界面測定装置は、上記の発明において、前記保護管の外部から内部に気相の冷却媒体を導入する冷却媒体導入部材を有することを特徴とするものである。

また、本発明に係る界面測定装置は、上記の発明において、前記保護管を、前記界面センサーが前記液体内に落下することを防止する落下防止機構として兼用することを特徴とすることを特徴とするものである。

また、本発明に係るタールデカンターは、コークス炉から排出されたガスを冷却した液体を安水とタールとに分離するタールデカンターであって、上記の発明の界面測定装置を備えることを特徴とするものである。

また、本発明に係る界面測定方法は、比重の異なる液体／液体または液体／エマルジョンの界面レベルを検出する界面測定方法であって、前記界面レベルを検出する界面センサーを内包して前記界面センサーを保護する有底筒状の保護管の底板部における外面に向けて、洗浄ノズルが洗浄液を噴出することを特徴とするものである。

また、本発明に係る界面測定方法は、上記の発明において、前記底板部は、金属製であり、厚みが０．５［ｍｍ］以下であることを特徴とするものである。

また、本発明に係る界面測定方法は、上記の発明において、前記保護管の内周面に断熱材を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明に係る界面測定方法は、上記の発明において、前記保護管の外部から内部に冷却媒体導入部材によって気相の冷却媒体を導入することを特徴とするものである。

また、本発明に係る界面測定方法は、上記の発明において、前記界面センサーが前記液体内に落下することを前記保護管によって防止することを特徴とするものである。

本発明に係る界面測定装置、タールデカンター、及び、界面測定方法は、界面センサーによる定量的かつ連続的で人的負荷を低減し、界面レベルを長期間にわたって測定することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係るタールデカンターの概略構成を示した図である。 図２は、タールデカンター内に設置された界面測定装置を示した図である。 図３は、タールデカンター内に設置される界面測定装置の他例を示した図である。 図４は、タールデカンター内に設置される界面測定装置の他例を示した図である。

以下に、本発明に係る界面測定装置、タールデカンター、及び、界面測定方法の実施形態について説明する。なお、本実施形態により本発明が限定されるものではない。

図１は、実施形態に係るタールデカンター１の概略構成を示した図である。図２は、タールデカンター１内に設置された界面測定装置１００を示した図である。タールデカンター１には、不図示のコークス炉で石炭乾留時に発生するガスを冷却によって凝縮させた凝縮液が、不図示の配管を経て送られてくる。そして、タールデカンター１内では、静置分離によって、凝縮液が比重の差異から安水とタールとに分離される。具体的には、図１に示すように、凝縮液がタールデカンター内で分離され、上層部に安水、中層部に安水にタールが懸濁したタールエマルジョン５３、下層部にタール５４が存在するようになる。なお、上層部の安水は、含有物の差から、さらに白安水５１と黒安水５２とに分けられる。上層部の白安水５１は、タールデカンター１の側壁上部に接続されたポンプ６１によって回収され、コークス炉から発生するガスを冷却する冷却水として再利用される。また、下層部のタール５４は、タールデカンター１の側壁下部に接続されたポンプ６２により回収され、例えば、化成製品の原料となる。

タールデカンター１には、比重の異なる液体／液体または液体／エマルジョンの界面レベル（タールデカンター１の高さ方向における界面の位置）を検出する界面測定装置１００が備えられている。なお、図１に示したタールデカンター１では、タールデカンター１の高さ方向に多段のコック７０を設けて、随時、コック７０を開けて、サンプル液を抽出し、その濁り具合（色）によって、界面レベルの測定を行うことも可能となっている。

図２に示すように、界面測定装置１００は、比重の異なる液体／液体または液体／エマルジョンの界面レベルを検出する界面センサー２と、界面センサー２を保護する有底円筒状の保護管３と、保護管３の底板外面３ａ側に向かって清浄液を噴出する洗浄ノズル４と、を備えている。

界面センサー２としては、超音波式や静電容量式などがあり、本実施形態では超音波式を用いている。界面センサー２は、保護管３に内包されており、保護管３の底板部３１における底板内面３１ｂ上に設置されている。なお、界面センサー２の検出面２ａは、底板内面３１ｂと対向している。

保護管３は、タールデカンター１の筐体１０に設けられた取り付け部１１に形成された開口部１１ａからタールデカンター１の内部に挿入される。そして、保護管３は、白安水５１と黒安水５２（図１参照）との界面よりも上側に界面センサー２が位置するように、白安水５１中に浸漬される。なお、界面測定装置１００においては、黒安水５２とタールエマルジョン５３（図１参照）との界面レベルを界面センサー２によって検出可能なように、黒安水５２とタールエマルジョン５３との界面よりも上側に界面センサー２が位置するように、保護管３を黒安水５２中まで浸漬させてもよい。

保護管３は、円筒部３０の上部開口を覆うように、円筒部３０の上端に固定された円盤状のカバー部材３２を有している。そして、カバー部材３２のフランジ部３２ａと、タールデカンター１の取り付け部１１とを、不図示のボルトによって接合させることによって、保護管３がタールデカンター１に固定される。また、カバー部材３２には、界面センサー２に接続された通信ケーブル２１を通すための貫通孔３２ｂが形成されている。界面センサー２は、検出面２ａから下方に向けて超音波を発射し、白安水５１と黒安水５２との界面より反射される超音波を検出して、発射時刻と検出時刻との時間間隔から白安水５１と黒安水５２との界面レベルを検出する。界面センサー２の検出結果は、界面センサー２から検出信号として通信ケーブル２１を介して不図示の外部装置に出力される。

洗浄ノズル４は、ノズル先端面４ａが保護管３の底板外面３ａを向くように、タールデカンター１内の白安水５１中に位置するように浸漬させている。そして、洗浄ノズル４は、タールデカンター１の外部から配管４１を通って送液された洗浄液である清浄な液体を、保護管３の底板外面３ａに向かって噴出し、底板外面３ａに付着したタールなどの汚れを除去する。洗浄ノズル４から噴出する清浄な液体は、保護管３の底板外面３ａに付着する物質の含有量が少ない液体であればよく、清浄水や、ポンプ６１を用いて回収した白安水５１などを使用することができ、本実施形態では清浄水を用いている。

界面測定装置１００では、界面センサー２に洗浄ノズル４から清浄水が吹き付けられないため、界面センサー２に清浄水が直接吹き付けれた振動に起因して、界面センサー２の内部回路の断線が発生するのを抑制することができる。

また、界面測定装置１００では、保護管３内に界面センサー２が設置されているため、保護管３がタールデカンター１に固定された状態で、メンテナンスなどにより界面センサー２の交換作業を行う際に、タールデカンター１の液体内に界面センサー２を落下させてしまうのを防止することができる。すなわち、界面測定装置１００においては、保護管３が、タールデカンター１の液体内への界面センサー２の落下防止機構としても機能している。

ここで、保護管３の底板部３１の厚みは、薄いほど界面センサー２の感度が上昇するため、小型で低出力の界面センサー２を用いることができる。ここで、例えば、保護管３の底板部３１の厚みが１［ｍｍ］であれば、界面センサー２及び保護管３の総重量は、仮設のチェーンブロックによって界面センサー２が入った保護管３を運搬できる程度である。また、保護管３の底板部３１の厚みが０．５［ｍｍ］以下であれば、界面センサー２及び保護管３の総重量は、人力によって界面センサー２が入った保護管３を運搬することが可能な程度となり、設置とメンテナンスに好適である。さらに、保護管３の底板部３１の厚みを０．３［ｍｍ］以下とすれば、界面センサー２及び保護管３の総重量は、界面センサー２が入った保護管３を一人でも運搬したり位置の修正を行ったりすることが可能な程度となり、設置とメンテナンスがさらに容易となる。

ただし、保護管３の底板部３１の厚みが薄すぎると強度が不足するため、洗浄ノズル４によって底板部３１における底板外面３１ａを勢いよく洗浄する必要がある環境では、底板部３１を金属製として厚みを０．１［ｍｍ］以上とすることが望ましい。

ここで、保護管３の底板部３１の厚みを薄くするにあたっては、フランジとガスケットとを用いて保護管３の円筒部３０に薄い底板部３１を接合する方法もあるが、軽量化しつつ液体の侵入を抑止する観点からは、保護管３の円筒部３０と底板部３１とを溶接する方法もある。この溶接する方法の場合には、溶接時に保護管３の底板部３１に歪みが生じることがあり、液体中に気泡が含まれていると、その気泡が底板部３１における底板外面３１ａに溜まってしまい、界面センサー２の感度が低下するおそれがある。

そのため、洗浄ノズル４は、保護管３の底板外面３ａに向かって清浄水を噴出することによって、底板外面３ａの清掃を行うと共に、底板外面３１ａに溜まった気泡を吹き飛ばす機能の役割も同時に担っている。これにより、底板外面３１ａに付着した汚れや、底板外面３１ａに溜まった気泡などによって、界面センサー２の感度が低下するのを抑制することができる。すなわち、洗浄ノズル４は、円筒部３０と底板部３１とを溶接して保護管３を作製した場合に無くてはならない装置である。

また、保護管３の底板部３１に歪みが生じた場合でも、界面センサー２の検出面２ａと保護管３の底板部３１における底板内面３１ｂとの間隙を液体で充填することによって、界面センサー２の感度の低下を低減させることができる。検出面２ａと底板内面３１ｂとの間隙に充填する液体としては、腐蝕性が無く使用する温度で蒸発しにくい液体であれば何でもよいが、例えば、幅広い温度域で安定であるシリコーンオイルが使い易いため好適である。

また、コークス炉から回収されたガスを冷却した後、タールデカンター１内に回収された冷却水の温度は約７５［℃］であるため、界面センサー２の耐熱温度を超えて、界面センサー２に故障や異常を起こしたり、信号配線が劣化して断線や短絡したりすることがある。そのため、保護管３の円筒部３０における内周面３０ａに断熱材を設けることによって、保護管３内をタールデカンター１内の液体よりも低い温度として、界面センサー２を熱から保護することができる。これにより、界面センサー２の耐熱温度を超えて、界面センサー２に故障や異常を起こしたり、信号配線が劣化して断線や短絡したりすることを抑制することができる。

なお、前記断熱材は、必ずしも保護管３の円筒部３０における内周面３０ａに接着する必要は無く、例えば、発泡ポリエチレンシートなどの可撓性のある断熱シートを、内周面３０ａに沿って円筒状に丸めて装入しても良い。また、発砲断熱材を内周面３０ａに吹き付けても良い。

さらには、保護管３の外部から冷却媒体導入部材である配管を通して気相の冷却媒体である冷却エアーを保護管３の内部の界面センサー２近傍に導入し、界面センサー２や保護管３内の温度を下げるようにしてもよい。これにより、界面センサー２の耐熱温度を超えて、界面センサー２に故障や異常を起こしたり、信号配線が劣化して断線や短絡したりすることを、より効果的に抑制することができる。

実施形態に係る界面測定装置１００では、タールデカンター１内の比重の異なる液体／液体または液体／エマルジョンの界面レベルを、界面センサー２によって連続的に検出することができる。そのため、実施形態に係る界面測定装置１００では、界面センサー２による定量的かつ連続的で人的負荷の少ない方法によって、比重の異なる液体／液体または液体／エマルジョンの界面レベルを長期間にわたって測定することができる。また、実施形態に係るタールデカンター１では、ポンプ６１を用いて回収し再利用される白安水５１と、黒安水５２との界面レベルを、界面測定装置１００によって連続的に検出できるため、タールデカンター１による操業を円滑に行うことができる。

図３は、タールデカンター１内に設置される界面測定装置の他例を示した図である。図３に示した界面測定装置１００Ａは、界面センサー２Ａと保護管３Ａと洗浄ノズル４Ａとを備えている。界面センサー２Ａは、図２に示した界面測定装置１００が備える界面センサー２よりも小型のものを用いている。界面センサー２Ａは、界面センサー２Ａの検出面２Ａａと保護管３Ａの底板部３１Ａにおける底板内面３１Ａｂとが対向するように、底板内面３１Ａｂ上に設置されている。そして、保護管３Ａは、タールデカンター１の取り付け部１１に形成された開口部１１ａからタールデカンター１の内部に挿入され、白安水５１と黒安水５２（図１参照）との界面よりも上側に界面センサー２Ａが位置するように白安水５１中に浸漬される。なお、界面測定装置１００Ａにおいては、黒安水５２とタールエマルジョン５３（図１参照）との界面レベルを界面センサー２Ａによって検出可能なように、黒安水５２とタールエマルジョン５３との界面よりも上側に界面センサー２Ａが位置するように、保護管３Ａを黒安水５２中まで浸漬させてもよい。

保護管３Ａは、円筒部３０Ａの上部開口を覆うように、円筒部３０Ａに固定された円盤状のカバー部材３２Ａを有している。そして、カバー部材３２Ａのフランジ部３２Ａａと、タールデカンター１の筐体１０に設けられた取り付け部１１とを、不図示のボルトによって接合させることによって、保護管３Ａはタールデカンター１に固定される。また、カバー部材３２Ａには、界面センサー２Ａに接続された通信ケーブル２１Ａを通すための貫通孔３２Ａｂが形成されている。界面センサー２Ａは、検出面２Ａａから下方に向けて超音波を発射し、白安水５１と黒安水５２との界面より反射される超音波を検出して、発射時刻と検出時刻との時間間隔から白安水５１と黒安水５２との界面レベルを検出する。界面センサー２Ａの検出結果は、界面センサー２Ａから検出信号として通信ケーブル２１Ａを介して不図示の外部装置に出力される。

また、保護管３Ａの円筒部３０Ａの内径Ｄ２は、図２に示した界面測定装置１００が備える保護管３の円筒部３０の内径Ｄ１よりも小径になっており、その結果、保護管３と比べて保護管３Ａの軽量化を図ることができる。

洗浄ノズル４Ａは、ノズル先端面４Ａａが保護管３Ａの底板部３１Ａにおける底板外面３１Ａａを向くように、タールデカンター１内の白安水５１中に位置するように浸漬させている。そして、洗浄ノズル４Ａは、タールデカンター１の外部から配管４１Ａを通って送液された清浄液を底板外面３１Ａａに向かって噴出し、底板外面３１Ａａに付着したタールなどの汚れを除去したり、底板外面３１Ａａに溜まった気泡を吹き飛ばしたりする。これにより、底板外面３１Ａａに付着した汚れや、底板外面３１Ａａに溜まった気泡などによって、界面センサー２Ａの感度が低下するのを抑制することができる。また、界面測定装置１００Ａでは、界面センサー２Ａに洗浄ノズル４Ａから清浄水が吹き付けられないため、界面センサー２Ａに清浄水が直接吹き付けれた振動に起因して、界面センサー２Ａの内部回路の断線が発生するのを抑制することができる。

また、界面測定装置１００Ａでは、保護管３Ａ内に界面センサー２Ａが設置されているため、保護管３Ａがタールデカンター１に固定された状態で、メンテナンスなどにより界面センサー２Ａの交換作業を行う際に、タールデカンター１内に界面センサー２Ａを落下させてしまうのを防止することができる。すなわち、界面測定装置１００Ａにおいては、保護管３Ａが、タールデカンター１の液体内への界面センサー２Ａの落下防止機構としても機能している。

保護管３Ａ内には、円筒部３０Ａにおける内周面３０Ａａに断熱材５Ａが設けられている。なお、断熱材５Ａは、必ずしも内周面３０Ａａに接着する必要は無く、例えば、発泡ポリエチレンシートなどの可撓性のある断熱シートを、内周面３０Ａａに沿って円筒状に丸めて装入しても良いし、発砲断熱材を内周面３０Ａａに吹き付けても良い。保護管３Ａの円筒部３０Ａにおける内周面３０Ａａに断熱材５Ａを設けることによって、保護管３Ａ内をタールデカンター１内の液体よりも低い温度として、界面センサー２Ａを熱から保護することができる。これにより、界面センサー２Ａの耐熱温度を超えて、界面センサー２Ａに故障や異常を起こしたり、信号配線が劣化して断線や短絡したりすることを抑制することができる。

また、保護管３Ａ内では、界面センサー２Ａの検出面２Ａａと、保護管３の底板部３１Ａにおける底板内面３１Ａｂとの間隙にシリコーンオイル６Ａが充填されている。これにより、保護管３Ａの底板部３１Ａに歪みが生じた場合でも、界面センサー２Ａの感度の低下を低減させることができる。

図４は、タールデカンター１内に設置される界面測定装置の他例を示した図である。図４に示した界面測定装置１００Ｂは、界面センサー２Ｂと保護管３Ｂと洗浄ノズル４ｂとを備えている。界面センサー２Ｂは、図３に示した界面測定装置１００Ａが備える界面センサー２Ａと同様のものを用いている。界面センサー２Ｂは、界面センサー２Ｂの検出面２Ｂａと保護管３Ｂの底板部３１Ｂにおける底板内面３１Ｂｂとが対向するように、底板内面３１Ｂｂ上に設置されている。そして、保護管３Ｂは、タールデカンター１の取り付け部１１に形成された開口部１１ａからタールデカンター１の内部に挿入され、白安水５１と黒安水５２（図１参照）との界面よりも上側に界面センサー２Ｂが位置するように白安水５１中に浸漬される。なお、界面測定装置１００Ｂにおいては、黒安水５２とタールエマルジョン５３（図１参照）との界面レベルを界面センサー２Ｂによって検出可能なように、黒安水５２とタールエマルジョン５３との界面よりも上側に界面センサー２Ｂが位置するように、保護管３Ｂを黒安水５２中まで浸漬させてもよい。

保護管３Ｂは、円筒部３０Ｂの上部開口を覆うように、円筒部３０Ｂに固定された円盤状のカバー部材３２Ｂを有している。そして、カバー部材３２Ｂのフランジ部３２Ｂａと、タールデカンター１の筐体１０に設けられた取り付け部１１とを、不図示のボルトによって接合させることによって、保護管３Ｂはタールデカンター１に固定される。また、カバー部材３２Ｂには、界面センサー２Ｂに接続された通信ケーブル２１Ｂを通すための貫通孔３２Ｂｂが形成されている。また、カバー部材３２Ｂには、界面センサー２Ｂ近傍に気相の冷却媒体である冷却エアーを導入するための冷却媒体導入部材である配管７Ｂを通すための貫通孔３２Ｂｃが形成されている。界面センサー２Ｂは、検出面２Ｂａから下方に向けて超音波を発射し、白安水５１と黒安水５２との界面より反射される超音波を検出して、発射時刻と検出時刻との時間間隔から白安水５１と黒安水５２との界面レベルを検出する。界面センサー２Ｂの検出結果は、界面センサー２Ｂから検出信号として通信ケーブル２１Ｂを介して不図示の外部装置に出力される。

また、保護管３Ｂの円筒部３０Ｂの内径Ｄ３は、図３に示した界面測定装置１００Ａが備える保護管３Ａの円筒部３０Ａの内径Ｄ２と同径であり、図２に示した界面測定装置１００が備える保護管３の円筒部３０の内径Ｄ１よりも小径になっている。その結果、保護管３と比べて保護管３Ｂの軽量化を図ることができる。

洗浄ノズル４Ｂは、ノズル先端面４Ｂａが保護管３Ｂの底板部３１Ｂにおける底板外面３１Ｂａを向くように、タールデカンター１内の白安水５１中に位置するように浸漬させている。そして、洗浄ノズル４Ｂは、タールデカンター１の外部から配管４１Ｂを通って送液された清浄液を底板外面３１Ｂａに向かって噴出し、底板外面３１Ｂａに付着したタールなどの汚れを除去したり、底板外面３１Ｂａに溜まった気泡を吹き飛ばしたりする。これにより、底板外面３１Ｂａに付着した汚れや、底板外面３１Ｂａに溜まった気泡などによって、界面センサー２Ｂの感度が低下するのを抑制することができる。また、界面測定装置１００Ｂでは、界面センサー２Ｂに洗浄ノズル４Ｂから清浄水が吹き付けられないため、界面センサー２Ｂに清浄水が直接吹き付けられて生じる振動に起因して、界面センサー２Ｂの内部回路の断線が発生するのを抑制することができる。

また、界面測定装置１００Ｂでは、保護管３Ｂ内に界面センサー２Ｂが設置されているため、保護管３Ｂがタールデカンター１に固定された状態で、メンテナンスなどにより界面センサー２Ｂの交換作業を行う際に、タールデカンター１内に界面センサー２Ｂを落下させてしまうのを防止することができる。すなわち、界面測定装置１００Ｂにおいては、保護管３Ｂが、タールデカンター１の液体内への界面センサー２Ｂの落下防止機構としても機能している。

保護管３Ｂ内には、円筒部３０Ｂにおける内周面３０Ｂａに断熱材５Ｂが設けられている。なお、断熱材５Ｂは、必ずしも内周面３０Ｂａに接着する必要は無く、例えば、発泡ポリエチレンシートなどの可撓性のある断熱シートを、内周面３０Ｂａに沿って円筒状に丸めて装入しても良いし、発砲断熱材を内周面３０Ｂａに吹き付けても良い。保護管３Ｂの円筒部３０Ｂにおける内周面３０Ｂａに断熱材５Ｂを設けることによって、保護管３Ｂ内をタールデカンター１内の液体よりも低い温度として、界面センサー２Ｂを熱から保護することができる。さらには、保護管３Ｂの外部から配管７Ｂを通して冷却エアーを保護管３Ｂの内部の界面センサー２Ｂ近傍に導入し、界面センサー２Ｂや保護管３Ｂ内の温度を下げるようにしている。これにより、界面センサー２Ｂの耐熱温度を超えて、界面センサー２Ｂに故障や異常を起こしたり、信号配線が劣化して断線や短絡したりすることを抑制することができる。

また、保護管３Ｂ内では、界面センサー２Ｂの検出面２Ｂａと、保護管３Ｂの底板部３１Ｂにおける底板内面３１Ｂｂとの間隙にシリコーンオイル６Ｂが充填されている。これにより、保護管３Ｂの底板部３１Ｂに歪みが生じた場合でも、界面センサー２Ｂの感度の低下を低減させることができる。

以下、コークス炉において石炭を乾留する際に発生するガスを冷却した冷却水を、安水とタールとに分離するタールデカンターに対して、異なる構成の界面測定装置を用いた実施例１～３及び比較例について説明する。

［実施例１］
実施例１では、図１に示したタールデカンター１に対して、図２に示した界面測定装置１００を用いた。保護管３の材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とした。保護管３の内径Ｄ１は２００［ｍｍ］、保護管３の円筒部３０の厚みは６［ｍｍ］、保護管３の底板部３１の厚みは０．５［ｍｍ］とした。保護管３の重量は４０［ｋｇ］であり、２名の人力による運搬が可能であった。

［実施例２］
実施例２では、図１に示したタールデカンター１に対して、図３に示した界面測定装置１００Ａを用いた。保護管３Ａの材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とした。保護管３Ａの内径Ｄ２は１８０［ｍｍ］、保護管３Ａの円筒部３０Ａの厚みは５［ｍｍ］、保護管３Ａの底板部３１Ａの厚みは０．３［ｍｍ］とした。また、断熱材５Ａとしては、厚さ１０［ｍｍ］の発泡ポリエチレンシートを用いており、保護管３Ａの円筒部３０Ａにおける内周面３０Ａａに沿って円筒状に丸めて挿入した。保護管３Ａの重量は３０［ｋｇ］であり、１名でも運搬が可能であった。

［実施例３］
実施例３では、図１に示したタールデカンター１に対して、図４に示した界面測定装置１００Ｂを用いた。保護管３Ｂの材質は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）とした。保護管３Ｂの内径Ｄ３は１８０［ｍｍ］、保護管３Ｂの円筒部３０Ｂの厚みは５［ｍｍ］、保護管３Ｂの底板部３１Ｂの厚みは０．３［ｍｍ］とした。また、断熱材５Ｂとしては、厚さ１０［ｍｍ］の発泡ポリエチレンシートを用いており、保護管３Ｂの円筒部３０Ｂにおける内周面３０Ｂａに沿って円筒状に丸めて挿入した。保護管３Ｂの重量は３０［ｋｇ］であり、１名でも運搬が可能であった。また、保護管３Ｂの外部から配管７Ｂを通して保護管３Ｂの内部の界面センサー２Ｂ近傍に導入する冷却エアーの流量は、２０［Ｌ／ｍｉｎ］とした。

［比較例］
特許文献１に記載の界面測定装置を用いて、コークス炉において石炭を乾留する際に発生するガスを冷却した冷却水を、タールデカンターで安水とタールとに分離した。

比較例では、タールデカンター内の液体に界面センサーを直接浸漬する構造であるため、界面センサーの内部への液体の浸入によると思われる内部回路の短絡と、界面センサーに洗浄ノズルから清浄水が直接吹き付けられて生じる振動に起因した内部回路の断線とが発生し、界面センサーを６ヶ月に１回程度の頻度で交換する必要であった。また、界面センサーの交換作業中に誤ってタールデカンター内へ界面センサーを落下させてしまい、落下した界面センサーをタールデカンター内から回収するために、コークス炉の操業を停止せざるを得ない事故も発生した。

実施例１～３では、界面センサーの内部への液体の浸入によると思われる内部回路の短絡と、界面センサーに洗浄ノズルから清浄水が直接吹き付けられて生じる振動に起因した内部回路の断線は発生しなかった。

一方、実施例１では、界面センサーの内部への液体の侵入が無いにもかかわらず、界面センサーの内部回路の短絡が発生し、１年に１回程度の頻度で界面センサーの交換が必要であった。また、実施例２では、使用開始後２年６ヶ月で熱による劣化と考えられる界面センサーの内部回路の短絡が発生し、界面センサーの交換を行った。なお、実施例１及び２では、界面センサーの交換作業中にタールデカンター内へ界面センサーを落下させることはなかった。実施例３では、使用開始後４年が経過しても、安定して同一の界面センサーによる界面レベルの測定が継続している。

以上のように、実施例１～３では、界面センサーによる定量的かつ連続的で人的負荷の少ない方法で、比較例よりも界面レベルを長期間にわたって測定することができた。

１ タールデカンター
２，２Ａ，２Ｂ 界面センサー
２ａ，２Ａａ，２Ｂａ 検出面
３，３Ａ，３Ｂ 保護管
４，４Ａ，４Ｂ 洗浄ノズル
４ａ，４Ａａ，４Ｂａ ノズル先端面
５Ａ，５Ｂ 断熱材
６Ａ，６Ｂ シリコーンオイル
７Ｂ 配管
１０ 筐体
１１ 取り付け部
１１ａ 開口部
２１，２１Ａ，２１Ｂ 通信ケーブル
３０，３０Ａ，３０Ｂ 円筒部
３０ａ，３０Ａａ，３０Ｂａ 内周面
３１，３１Ａ，３１Ｂ 底板部
３１ａ，３１Ａａ，３１Ｂａ 底板外面
３１ｂ，３１Ａｂ，３１Ｂｂ 底板内面
３２，３２Ａ，３２Ｂ カバー部材
３２ａ，３２Ａａ，３２Ｂａ フランジ部
３２ｂ，３２Ａｂ，３２Ｂｂ，３２Ｂｃ 貫通孔
４１，４１Ａ，４１Ｂ 配管

Claims (7)

1. 比重の異なる液体／液体または液体／エマルジョンの界面レベルを検出する界面測定装置であって、
   前記界面レベルを検出する界面センサーと、
   前記界面センサーを内包し、前記界面センサーを保護する有底筒状の保護管と、
   前記保護管の底板部における外面に向けて洗浄液を噴出する洗浄ノズルと、
   を備え、
   前記界面センサーの検出面が前記底板部における内面と対向するように、前記界面センサーが前記内面上に設置されており、
   前記検出面と前記内面との隙間を使用する温度で蒸発しにくい腐蝕性の無い液体で充填しており、
   前記保護管の内周面に断熱材を設けており、
   前記保護管の外部から内部に気相の冷却媒体を導入する冷却媒体導入部材を有することを特徴とする界面測定装置。
2. 請求項１に記載の界面測定装置において、
   前記底板部は、金属製であり、厚みが０．５［ｍｍ］以下であることを特徴とする界面測定装置。
3. 請求項１または２に記載の界面測定装置において、
   前記保護管を、前記界面センサーが前記液体内に落下することを防止する落下防止機構として兼用することを特徴とする界面測定装置。
4. コークス炉から排出されたガスを冷却した液体を安水とタールとに分離するタールデカンターであって、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載の界面測定装置を備えることを特徴とするタールデカンター。
5. 比重の異なる液体／液体または液体／エマルジョンの界面レベルを検出する界面測定方法であって、
   前記界面レベルを検出する界面センサーの検出面が、前記界面センサーを内包して前記界面センサーを保護する有底筒状の保護管の底板部における内面と対向するように、前記界面センサーが前記内面上に設置され、前記検出面と前記内面との隙間を使用する温度で蒸発しにくい腐蝕性の無い液体で充填しており、
   前記保護管の内周面に断熱材を設けて、前記保護管の外部から内部に冷却媒体導入部材によって気相の冷却媒体を導入しており、
   前記底板部における外面に向けて、洗浄ノズルが洗浄液を噴出することを特徴とする界面測定方法。
6. 請求項５に記載の界面測定方法において、
   前記底板部は、金属製であり、厚みが０．５［ｍｍ］以下であることを特徴とする界面測定方法。
7. 請求項５または６に記載の界面測定方法において、
   前記界面センサーが前記液体内に落下することを前記保護管によって防止することを特徴とする界面測定方法。

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