JPH0254124B2 - - Google Patents
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- JPH0254124B2 JPH0254124B2 JP13259583A JP13259583A JPH0254124B2 JP H0254124 B2 JPH0254124 B2 JP H0254124B2 JP 13259583 A JP13259583 A JP 13259583A JP 13259583 A JP13259583 A JP 13259583A JP H0254124 B2 JPH0254124 B2 JP H0254124B2
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D19/00—Degasification of liquids
- B01D19/0005—Degasification of liquids with one or more auxiliary substances
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Degasification And Air Bubble Elimination (AREA)
Description
水素やメタン、エタン、プロパン、ブタン、ペ
ンタン、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素ガスお
よびこれらの中に不純物として含まれるH2Sなど
を圧縮する圧縮機において、軸封等のために用い
るシールオイルには被圧縮ガスの成分のほか、空
気中の水分などが溶解するため、シールオイルの
物性の維持、防爆安全性の確保の点から油装置に
はそれなりの対策が必要である。特にガス井戸元
における被圧縮ガスは重質成分としてペンタン、
ヘキサンからウンデカン、ドデカンに至る成分な
らびに高濃度のH2Sを含む場合が多い。したがつ
てシール部通過後のシールオイルには、これらの
成分が多量に溶解することとなりこれらの溶解成
分を除去しないとシールオイルとして再使用する
ことはできない。つまりシールオイルに炭化水素
やH2Sが残存すると、シールオイルのフラツシユ
ポイントが低下し、シールオイルをタンクにて貯
蔵する際に火災や爆発の危険性が高くなるほか、
タンクや配管さらにシールリングなどの腐食も問
題となる。 そこで、一般にシールオイルは再使用に備えて
溶解成分を除去する必要があり、その除去方法と
しては加熱による方法空気、N2、CO2など
イナートガス・バブリングによる方法真空によ
る方法が知られている。 このうち、真空方法を用いたオイル中溶解成分
除去装置の従来例について述べる。 第１図において、浄化すべきオイル１を弁２を
通して供給し、まずストレーナ３でスラツジを除
去したのち、フイードポンプ４および流量調節計
５を介して所定の流量とし、さらに電気ヒータ６
によつて加温後、真空脱気槽７の上部からオイル
スプレーヤ８によつて空間にスプレーする。真空
脱気槽７は真空引きライン９を通して真空ポンプ
１０により常に排気され、大気放出ガス１１とし
て放出されているため、真空雰囲気が形成されて
いる。そこで、真空脱気槽７内にスプレーされた
オイルは多数の液滴または液柱となつて界面積を
大きくし、これによつて界面からの脱気が進行す
ることとなる。このようにして浄化された貯蔵部
内オイル１２は、ポンプ１３の吐出流の１部から
取り出され、フイルタ１４、流量調節計１５を介
して所定流量の浄化したオイル１６となる。しか
し、１回限りのスプレーでは十分な脱気効果つま
り浄化効果は期待できないので、貯槽部内オイル
１２をポンプ１３を介して真空脱気槽７から取り
出しリサイクルオイル１７として、真空脱気槽に
入る直前の未浄化オイル１８と合流させ、再びス
プレーすることが行われている。 次に第２図に示す従来例は、真空脱気槽７内の
オイルスプレーヤ８の下方に充填層２０を設けた
ものである。 リサイクルオイル１７と真空脱気槽に入る直前
の未浄化オイル１８とを合流させると、以下に示
すように、物質移動速度が小さくなる。 まず、脱気速度は、次式で表わされる。 Hi＝Ｖ〔KLａ〕ｉ（xi−x* i） ……(1) ここで、 Ｎ：脱気速度（Kg−mol／Hr） Ｖ：脱気室脱気有効容積（m3） KLａ：容量係数（Kg−mol／m3Hr・モル分率） ｘ：オイル中溶解ガス濃度（モル分率） x*：気相と平衡にあるオイル中溶解ガス濃度
（モル分率） 添字ｉ：成分ｉを示す。 (1)式において、未浄化オイル１８はリサイクル
オイル１７と合流した後にスプレーされ、〔KL
ａ〕はｉ成分の真空下での容量係数であるため
に、10-2〜10-1〔Kg−mol／m3Hr〕のオーダーと
小さく、従つて脱気速度も小さくなるのである。
そこで所定の除去効率を得るためにはかなり大き
な充填層２０を必要とすることになる。 また第１図、第２図の装置では、真空脱気槽７
内に存在する気体は、浄化すべきオイル１中に溶
解している気体のみである。したがつて、真空脱
気槽の操作温度と圧力で決まるところの熱力学的
平衡組成以下には、オイル中に溶解している気体
を除去することはできない。これを以下に理論的
に説明する。 気相と平衡にあるオイル中溶解ガス濃度x* iは、
次式のように表わされる。 x* i＝yi／Ki ……(2) ここで ｙ：気相中のガス濃度（モル分率） Ｋ：気液平衡定数 熱力学的平衡状態では、もはや脱気速度はゼロ
であるから、(1)式でNi＝０とおき、(2)式を考慮
すると、 yi＝Kixi ……(3) すなわち、(3)式は気液平衡関係を表わしてい
る。そこで(3)式の両辺に全圧Ｐを乗じると、Pyi
は成分ｉの気相分圧Piとなり、全成分について分
圧の和をとると、 Ｐ＝o 〓i=1 Pi＝o 〓i=1 PKixi ……(4) (4)式から判るように、液相と平衡な気相の分圧
の和すなわち全圧が、真空脱気槽７の操作圧力と
等しくなれば、それ以上の脱気は進行しないこと
となる。簡単なために、タービン油にｎ−ヘキサ
ンのみが溶解している例を考え、真空脱気槽の操
作条件を70℃、1.5mmＨｇ absとした場合の脱気
の限界を考える。70℃、1.5mmＨｇ abs下でのｎ
−ヘキサンの気液平衡定数はＫ＝507であり、ま
た気相はほぼｎ−ヘキサンだけであるからｙ＝
1.0である。したがつて、平衡下では ｘ＝ｙ／Ｋ＝1.0／507＝0.0020 すなわち、70℃、1.5mmＨｇ absの条件下では
オイル中のｎ−ヘキサンは0.2モル％以下にはす
ることができない。 従来装置によつて、オイル中の溶解ガス濃度を
さらに下げる必要がある時は、操作温度を上げる
か、操作圧力を下げるしかないが、オイルの劣化
防止上温度は約90〜100℃が限度であり、圧力を
１桁低くすると残存ガス濃度は1/10となることが
期待できるが、逆に排気容量は10倍の真空ポンプ
が必要となるなどの問題がある。 本発明はこのような問題を解決するためになさ
れたもので、その目的は未浄化オイルとリサイク
ルオイルとを別途に充填層に供給することによ
り、すなわち未浄化オイルを常圧下から真空下に
スプレーさせて、沸騰状態的に脱気を起こし、脱
気速度を増大させ、またオイル中に溶解している
ガス成分以外のガスを真空脱気槽にリークさせる
ことによつて、気相における溶解成分の分圧を低
下させると同時に、リークさせたガスに脱ガスを
脱気槽外に持ち去らせることにより、脱気を促進
させ、溶解成分除去効率を高めることができるオ
イル中溶解成分除去装置を提供することにある。 以下、本発明の一実施例を第３図に基づき説明
する。 第３図のオイル中溶解成分除去装置は、第２図
の従来装置と次の点で相違する。すなわち真空脱
気槽７内に、未浄化オイル１８をスプレーするオ
イルスプレーヤ８ａとは別のオイルスプレーヤ８
ｂを設け、真空脱気槽７から取り出されたリサイ
クルオイル１７をそのオイルスプレーヤ８ｂより
スプレーするようにした点と、イナートガス２２
をリーク弁２３を通して真空脱気槽７内にリーク
させるようにした点である。なお、図中２４はリ
ークさせたイナートガスの流れを示す。 このように構成されたオイル中溶解成分除去装
置では、未浄化オイルを常圧下から真空下へスプ
レーさせて沸騰状態的に脱気を起こし、飛躍的に
脱気速度を増大させることができる。この原理を
第４図により説明する。 第４図は真空脱気槽７における物質収支を説明
するための図である。第４図において、Ｆ≒Ｌと
してｉ成分について物質収支をとると、 Ni＝Ｆ（Zi−xi）＝〔KLａ〕iＶ（xi−x* i） ……(5) また、脱気槽７内でオイルと接触する全ガス量
とガス中のｉ成分のモル分率はそれぞれ次のよう
になる。 GTFR＝ω＋o 〓i=1 Ｆ（Zi−xi） ……(6) yi＝Ｆ（Zi−xi）／GTFR ……(7) そこで気液平衡関係式を用いてx* iを求めると、 x* i＝yi／Ki＝Ｆ（Zi−xi）／KiGTFR） ……(8) となる。したがつて、(6)式を(8)式に代入し、次式
が得られる。 この(9)式をｉ＝ｎ個連立させて、抜き出し中の
各成分濃度xiを求めることができる。なお(5)〜(9)
式で用いられた新しい記号の意味は次の通りであ
る。 Ｆ：供給量〔Kg−mol／Hr〕 GTFR：ガスのトータル流量〔Kg−mol／Hr〕 Ｌ：抜き出し量〔Kg−mol／Hr〕 Ｚ：供給量中のモル分率〔−〕 ｘ：オイル中の溶解ガスのモル分率〔−〕 ω：リークガス流量〔Kg−mol／Hr〕 添字ｉ：成分ｉ 添字ｎ：成分数 ここで、近似的には供給オイルの沸騰現象への
ガス（リークガス２４＋充填部での脱気ガス）の
影響はないと考えることができる。 沸騰状態は、溶解ガスの平衡気相分圧の総和が
その系の圧力よりも大きい時、すなわち、 P*（≡ΣP・Kixi）＞Ｐ のとき生じる。このとき過飽和はほとんど許され
ないので沸騰現象は、P*→Ｐとなるまで進行す
ると考えられる。従つて、沸騰現象に伴なうKL
ａの増大効果（全成分にほぼ同率）を考慮して、
非沸騰時のKLａを修正し、P*＝Ｐとなる濃度は、
次式から求められる。 Ni＝Ｆ（Zi−xi）＝〔KLａ〕Bi・Ｖ（xi−x* i）……(10
) ここに である。以上から、沸騰時の容量係数〔KLａ〕Bi
は非常に大きいため、沸騰現象を利用することに
より脱気速度が飛躍的に増大することがわかる。 また(9)式からリークガスがあるとき（即ちω＞
０）のときNiは増加し、またxiも小さくし得るこ
とがわかる。 また以上の如く構成した場合の有効性を実証す
るため、以下に示すタービン油に混合ガスが溶解
した例をとりあげ、脱気試験を実施した。 第１表に試験条件を、第２表および第３表には
真空脱気槽７よりポンプ１３に至るオイル取出し
ライン中の組成をそれぞれ示す。なお、これらの
試験結果は、第５図、第６図の如くリサイクルオ
イル１７を真空脱気槽７に入る直前の未浄化オイ
ル１８に合流させた場合と比較して示してある。
ンタン、ヘキサン、ヘプタン等の炭化水素ガスお
よびこれらの中に不純物として含まれるH2Sなど
を圧縮する圧縮機において、軸封等のために用い
るシールオイルには被圧縮ガスの成分のほか、空
気中の水分などが溶解するため、シールオイルの
物性の維持、防爆安全性の確保の点から油装置に
はそれなりの対策が必要である。特にガス井戸元
における被圧縮ガスは重質成分としてペンタン、
ヘキサンからウンデカン、ドデカンに至る成分な
らびに高濃度のH2Sを含む場合が多い。したがつ
てシール部通過後のシールオイルには、これらの
成分が多量に溶解することとなりこれらの溶解成
分を除去しないとシールオイルとして再使用する
ことはできない。つまりシールオイルに炭化水素
やH2Sが残存すると、シールオイルのフラツシユ
ポイントが低下し、シールオイルをタンクにて貯
蔵する際に火災や爆発の危険性が高くなるほか、
タンクや配管さらにシールリングなどの腐食も問
題となる。 そこで、一般にシールオイルは再使用に備えて
溶解成分を除去する必要があり、その除去方法と
しては加熱による方法空気、N2、CO2など
イナートガス・バブリングによる方法真空によ
る方法が知られている。 このうち、真空方法を用いたオイル中溶解成分
除去装置の従来例について述べる。 第１図において、浄化すべきオイル１を弁２を
通して供給し、まずストレーナ３でスラツジを除
去したのち、フイードポンプ４および流量調節計
５を介して所定の流量とし、さらに電気ヒータ６
によつて加温後、真空脱気槽７の上部からオイル
スプレーヤ８によつて空間にスプレーする。真空
脱気槽７は真空引きライン９を通して真空ポンプ
１０により常に排気され、大気放出ガス１１とし
て放出されているため、真空雰囲気が形成されて
いる。そこで、真空脱気槽７内にスプレーされた
オイルは多数の液滴または液柱となつて界面積を
大きくし、これによつて界面からの脱気が進行す
ることとなる。このようにして浄化された貯蔵部
内オイル１２は、ポンプ１３の吐出流の１部から
取り出され、フイルタ１４、流量調節計１５を介
して所定流量の浄化したオイル１６となる。しか
し、１回限りのスプレーでは十分な脱気効果つま
り浄化効果は期待できないので、貯槽部内オイル
１２をポンプ１３を介して真空脱気槽７から取り
出しリサイクルオイル１７として、真空脱気槽に
入る直前の未浄化オイル１８と合流させ、再びス
プレーすることが行われている。 次に第２図に示す従来例は、真空脱気槽７内の
オイルスプレーヤ８の下方に充填層２０を設けた
ものである。 リサイクルオイル１７と真空脱気槽に入る直前
の未浄化オイル１８とを合流させると、以下に示
すように、物質移動速度が小さくなる。 まず、脱気速度は、次式で表わされる。 Hi＝Ｖ〔KLａ〕ｉ（xi−x* i） ……(1) ここで、 Ｎ：脱気速度（Kg−mol／Hr） Ｖ：脱気室脱気有効容積（m3） KLａ：容量係数（Kg−mol／m3Hr・モル分率） ｘ：オイル中溶解ガス濃度（モル分率） x*：気相と平衡にあるオイル中溶解ガス濃度
（モル分率） 添字ｉ：成分ｉを示す。 (1)式において、未浄化オイル１８はリサイクル
オイル１７と合流した後にスプレーされ、〔KL
ａ〕はｉ成分の真空下での容量係数であるため
に、10-2〜10-1〔Kg−mol／m3Hr〕のオーダーと
小さく、従つて脱気速度も小さくなるのである。
そこで所定の除去効率を得るためにはかなり大き
な充填層２０を必要とすることになる。 また第１図、第２図の装置では、真空脱気槽７
内に存在する気体は、浄化すべきオイル１中に溶
解している気体のみである。したがつて、真空脱
気槽の操作温度と圧力で決まるところの熱力学的
平衡組成以下には、オイル中に溶解している気体
を除去することはできない。これを以下に理論的
に説明する。 気相と平衡にあるオイル中溶解ガス濃度x* iは、
次式のように表わされる。 x* i＝yi／Ki ……(2) ここで ｙ：気相中のガス濃度（モル分率） Ｋ：気液平衡定数 熱力学的平衡状態では、もはや脱気速度はゼロ
であるから、(1)式でNi＝０とおき、(2)式を考慮
すると、 yi＝Kixi ……(3) すなわち、(3)式は気液平衡関係を表わしてい
る。そこで(3)式の両辺に全圧Ｐを乗じると、Pyi
は成分ｉの気相分圧Piとなり、全成分について分
圧の和をとると、 Ｐ＝o 〓i=1 Pi＝o 〓i=1 PKixi ……(4) (4)式から判るように、液相と平衡な気相の分圧
の和すなわち全圧が、真空脱気槽７の操作圧力と
等しくなれば、それ以上の脱気は進行しないこと
となる。簡単なために、タービン油にｎ−ヘキサ
ンのみが溶解している例を考え、真空脱気槽の操
作条件を70℃、1.5mmＨｇ absとした場合の脱気
の限界を考える。70℃、1.5mmＨｇ abs下でのｎ
−ヘキサンの気液平衡定数はＫ＝507であり、ま
た気相はほぼｎ−ヘキサンだけであるからｙ＝
1.0である。したがつて、平衡下では ｘ＝ｙ／Ｋ＝1.0／507＝0.0020 すなわち、70℃、1.5mmＨｇ absの条件下では
オイル中のｎ−ヘキサンは0.2モル％以下にはす
ることができない。 従来装置によつて、オイル中の溶解ガス濃度を
さらに下げる必要がある時は、操作温度を上げる
か、操作圧力を下げるしかないが、オイルの劣化
防止上温度は約90〜100℃が限度であり、圧力を
１桁低くすると残存ガス濃度は1/10となることが
期待できるが、逆に排気容量は10倍の真空ポンプ
が必要となるなどの問題がある。 本発明はこのような問題を解決するためになさ
れたもので、その目的は未浄化オイルとリサイク
ルオイルとを別途に充填層に供給することによ
り、すなわち未浄化オイルを常圧下から真空下に
スプレーさせて、沸騰状態的に脱気を起こし、脱
気速度を増大させ、またオイル中に溶解している
ガス成分以外のガスを真空脱気槽にリークさせる
ことによつて、気相における溶解成分の分圧を低
下させると同時に、リークさせたガスに脱ガスを
脱気槽外に持ち去らせることにより、脱気を促進
させ、溶解成分除去効率を高めることができるオ
イル中溶解成分除去装置を提供することにある。 以下、本発明の一実施例を第３図に基づき説明
する。 第３図のオイル中溶解成分除去装置は、第２図
の従来装置と次の点で相違する。すなわち真空脱
気槽７内に、未浄化オイル１８をスプレーするオ
イルスプレーヤ８ａとは別のオイルスプレーヤ８
ｂを設け、真空脱気槽７から取り出されたリサイ
クルオイル１７をそのオイルスプレーヤ８ｂより
スプレーするようにした点と、イナートガス２２
をリーク弁２３を通して真空脱気槽７内にリーク
させるようにした点である。なお、図中２４はリ
ークさせたイナートガスの流れを示す。 このように構成されたオイル中溶解成分除去装
置では、未浄化オイルを常圧下から真空下へスプ
レーさせて沸騰状態的に脱気を起こし、飛躍的に
脱気速度を増大させることができる。この原理を
第４図により説明する。 第４図は真空脱気槽７における物質収支を説明
するための図である。第４図において、Ｆ≒Ｌと
してｉ成分について物質収支をとると、 Ni＝Ｆ（Zi−xi）＝〔KLａ〕iＶ（xi−x* i） ……(5) また、脱気槽７内でオイルと接触する全ガス量
とガス中のｉ成分のモル分率はそれぞれ次のよう
になる。 GTFR＝ω＋o 〓i=1 Ｆ（Zi−xi） ……(6) yi＝Ｆ（Zi−xi）／GTFR ……(7) そこで気液平衡関係式を用いてx* iを求めると、 x* i＝yi／Ki＝Ｆ（Zi−xi）／KiGTFR） ……(8) となる。したがつて、(6)式を(8)式に代入し、次式
が得られる。 この(9)式をｉ＝ｎ個連立させて、抜き出し中の
各成分濃度xiを求めることができる。なお(5)〜(9)
式で用いられた新しい記号の意味は次の通りであ
る。 Ｆ：供給量〔Kg−mol／Hr〕 GTFR：ガスのトータル流量〔Kg−mol／Hr〕 Ｌ：抜き出し量〔Kg−mol／Hr〕 Ｚ：供給量中のモル分率〔−〕 ｘ：オイル中の溶解ガスのモル分率〔−〕 ω：リークガス流量〔Kg−mol／Hr〕 添字ｉ：成分ｉ 添字ｎ：成分数 ここで、近似的には供給オイルの沸騰現象への
ガス（リークガス２４＋充填部での脱気ガス）の
影響はないと考えることができる。 沸騰状態は、溶解ガスの平衡気相分圧の総和が
その系の圧力よりも大きい時、すなわち、 P*（≡ΣP・Kixi）＞Ｐ のとき生じる。このとき過飽和はほとんど許され
ないので沸騰現象は、P*→Ｐとなるまで進行す
ると考えられる。従つて、沸騰現象に伴なうKL
ａの増大効果（全成分にほぼ同率）を考慮して、
非沸騰時のKLａを修正し、P*＝Ｐとなる濃度は、
次式から求められる。 Ni＝Ｆ（Zi−xi）＝〔KLａ〕Bi・Ｖ（xi−x* i）……(10
) ここに である。以上から、沸騰時の容量係数〔KLａ〕Bi
は非常に大きいため、沸騰現象を利用することに
より脱気速度が飛躍的に増大することがわかる。 また(9)式からリークガスがあるとき（即ちω＞
０）のときNiは増加し、またxiも小さくし得るこ
とがわかる。 また以上の如く構成した場合の有効性を実証す
るため、以下に示すタービン油に混合ガスが溶解
した例をとりあげ、脱気試験を実施した。 第１表に試験条件を、第２表および第３表には
真空脱気槽７よりポンプ１３に至るオイル取出し
ライン中の組成をそれぞれ示す。なお、これらの
試験結果は、第５図、第６図の如くリサイクルオ
イル１７を真空脱気槽７に入る直前の未浄化オイ
ル１８に合流させた場合と比較して示してある。
【表】
【表】
〓
Claims (1)
- １ ガスおよび低沸点成分を溶解させているオイ
ルを供給ラインを通して流入させ真空脱気により
そのオイル中の溶解成分を放散させる真空脱気槽
と、オイル中の溶解成分以外のイナートガスを真
空脱気槽にリークさせ前記真空脱気槽内のオイル
と当該イナートガスとを接触させる手段と、真空
脱気槽より取出されたリサイクルオイルを前記供
給ラインとは別途に設けられたオイル循環ライン
を通して真空脱気槽上部に直接供給する手段とを
具備したことを特徴とするオイル中溶解成分除去
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13259583A JPS6025515A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | オイル中溶解成分除去装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13259583A JPS6025515A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | オイル中溶解成分除去装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6025515A JPS6025515A (ja) | 1985-02-08 |
| JPH0254124B2 true JPH0254124B2 (ja) | 1990-11-20 |
Family
ID=15085011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13259583A Granted JPS6025515A (ja) | 1983-07-20 | 1983-07-20 | オイル中溶解成分除去装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6025515A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0673603B2 (ja) * | 1990-11-26 | 1994-09-21 | 野村マイクロ・サイエンス株式会社 | 純水または超純水中の溶存酸素の除去方法 |
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-
1983
- 1983-07-20 JP JP13259583A patent/JPS6025515A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6025515A (ja) | 1985-02-08 |
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