JPH0773716B2 - スラリーの開放装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、一般的には高圧系内に
あるスラリーを低圧系内に開放する装置に関し、特には
反応器内で高温高圧の条件で処理した汚泥を大気圧部に
開放する大気開放装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、汚泥油化装置においては、高温高
圧の反応器内で処理した汚泥は、略最終工程において冷
却後、大気圧雰囲気中に弁を介して開放されていたが、
高圧の反応器内の汚泥が、低圧の大気圧中に急に開放さ
れると、上記弁の摩耗が激しく、円滑な汚泥処理を行う
ことが困難であった。本発明によるスラリーの開放装置
が効果的に適用される汚泥油化装置の従来例に代えて、
本発明者らの開発に係る汚泥油化装置について以下に説
明する。 【０００３】図２は上記汚泥油化装置のフローを示す説
明図であり、有機性汚泥１をまず脱水装置２たとえば遠
心分離機、ベルトプレス式脱水機などによりあらかじめ
脱水し、当該脱水汚泥３を圧入装置４により予熱器５に
供給する。なお、有機性汚泥にあまり多量の水分が含ま
れていると、後述する熱化学的反応において多量の熱量
を消費するので、当該脱水装置２で水分含有率８０％以
下に脱水することが望ましい。さらに、後述する熱化学
的反応において、有機性汚泥にアルカリ成分を共存させ
た方が反応が効率よく進むので、有機性汚泥にあらかじ
め炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、ギ酸ナトリウム、ギ
酸カリウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、石灰
などのアルカリ成分を添加することが好ましい。前述の
圧入装置４としては、例えば高圧スラリーポンプなどを
使用することができる。 【０００４】予熱器５は、後述する冷却器７によって熱
を与えられた熱媒体８を用いて脱水汚泥３を間接的に予
熱するもので、掻面式熱交換器の内部に脱水汚泥３を流
通させ、その外部から前記熱媒体８により熱を与えた
り、あるいは、いわゆる多管式熱交換器等を用い、管の
内部に脱水汚泥３を通流させ、管の外部から熱媒体８に
より熱を与えるものなどを用いることができる。 【０００５】予熱器５により予熱した脱水汚泥３を、次
いで反応器６に供給し、ここで有機性汚泥３を高温高圧
の条件下に熱化学的に反応させる。当該反応器６は、前
述した予熱器５と同じ掻面式熱交換器、あるいは、多管
式熱交換器を用い、後述する第１熱交換器２４により加
熱された熱媒体８により間接的に脱水汚泥３を加熱する
もので、通常２５０℃〜３５０℃の温度および当該温度
の水蒸気圧に相当する圧力、あるいは、それ以上の圧力
で反応させるものである。なお、脱水汚泥３は、予熱器
５内および反応器６による反応前および反応中において
は、まだ流動性の悪いスラリー状を呈しており、したが
って、多管式熱交換器を用いるより、掻面式熱交換器を
用いることが望ましい。また、図面では予熱器５と反応
器６を別々に設置しているが、予熱器５と反応器６を一
体物としても差し支えなく、脱水汚泥の流入側前半部を
予熱部とし、流出側後半部を反応部とすることもでき
る。 【０００６】このように有機性汚泥を高温高圧で処理す
ると、バイオマスが熱化学的に変成し、種々の可燃性液
体が生成すると同時に流動性が極めて良好なものに変化
する。次いで、反応器６を経た固形物と可燃性液体と水
との混合物スラリー９を加圧状態のまま冷却器７に供給
し、熱媒体８により間接的に冷却する。このようにして
冷却することにより熱が与えられた熱媒体８を前記予熱
器５の熱源として用いることにより、反応器６により与
えた熱を効果的に回収する。なお、冷却器７としては、
薄膜流下式熱交換器、満管熱交換器、掻面式熱交換器等
を用いることができるが、当該混合物スラリー９は、流
動性が極めて良好なので、熱効率の最もすぐれている薄
膜流下式熱交換器を用いることが望ましい。 【０００７】このようにして冷却した混合物スラリー９
を、次いで大気開放装置１０に供給し、加圧下の状態か
ら常圧下の状態とする。 【０００８】大気解放装置１０としては、例えば冷却器
７から混合物スラリー９を受ける受槽と、当該受槽の下
部に設けたレッドダウンバルブを用いることができる。 【０００９】大気開放装置１０によって送給される混合
物スラリー９を、続いて浮上分離槽１１に送給し、混合
物スラリー９中の可燃性液体から、特に水に浮く一部の
可燃性液体である油状物質１２を選択的に回収する。な
お、水に浮く一部の可燃性液体が液中の固形物に付着し
ている場合は、浮上分離槽１１に供給する前に撹拌する
とよい。なお、浮上分離槽１１としては、槽内に単に混
合物スラリー９をある時間滞留させ、浮上する油状物質
１２をスキマー等で掻き取るもの、あるいは、いわゆる
簡単な構造のオイルセパレータ等を用いることができ
る。浮上分離槽１１によって油状物質１２を除いた混合
物スラリー９を、次いで抽出槽１３に送り、後述する溶
剤回収装置２０で回収した溶剤１４を加え充分に撹拌
し、混合物スラリー９中の可燃性液体を抽出する。当該
抽出槽１３としては、混合物スラリー９と溶剤１４とを
必要かつ充分に接触できるものであればどのような型式
のものでもよく、混合物スラリー９と溶剤１４との混合
物を槽内で撹拌機で撹拌する簡単なものでも差し支えな
い。 【００１０】なお、用いる溶剤１４としては、混合物ス
ラリー９中の全ての可燃性液体を可及的に抽出可能で、
かつ、蒸発回収しやすいものが好ましく、通常はベンゼ
ン、トルエン、アセトン、塩化メチレン等を用いる。 【００１１】抽出槽１３からバッチ式に、あるいは、連
続的に得られる混合物１５を、次いで三相分離機１６に
送給し、ここで廃水１７と固形物１８と抽出物１９とに
分離する。当該三相分離機１６は、いわゆる遠心分離機
であって、比重の異なる廃水１７と固形物１８と抽出物
１９とをそれぞれ遠心作用によって分離するもので公知
のものを用いることができる。当該三相分離機１６によ
って得られる抽出物１９を、次いで溶剤回収装置２０に
送給し、ここで後述する第２熱交換器２５で加熱した熱
媒体８で間接的に加熱し、溶剤１４を蒸発させ、蒸発残
渣である可燃性液体２１を回収する。なお、図面では溶
剤回収装置２０から回収した溶剤１４を直接抽出槽１３
に供給しているが、実際は溶剤回収装置２０から得られ
る気体状の溶剤を冷却器（図示せず）で冷却液化し、液
状の溶剤１４として回収するものである。 【００１２】以上に述べた実施態様では、上述した浮上
分離槽１１、抽出槽１３、三相分離機１６、溶剤回収装
置２０等が反応物中の可燃性液体を回収する装置に相当
するが、特にこれらの組み合わせに限定されることな
く、要は反応物中から可燃性液体を効果的に回収できる
ものであればどんなものでもよい。 【００１３】２２は加熱炉であって、溶剤回収装置２０
から回収した可燃性液体２１、あるいは、浮上分離槽１
１から回収した油状物質１２を燃料として用いるもの
で、これらの燃料を燃焼させることにより得られる熱風
２３を、第１熱交換器２４に供給して、前記反応器６に
用いる熱媒体８を加熱し、次いで当該熱風２３を続いて
第２熱交換器２５に供給して、前記溶剤回収装置２０で
用いる熱媒体８を加熱する。なお、２６は排ガスであ
り、２７は燃焼用空気、２８は燃焼灰を示す。 【００１４】なお、図２に示したフローにおいて大気開
放装置１０から得られる混合物スラリー９を浮上分離槽
１１に供給し、あらかじめ油状物質１２を選択的に回収
しているが、本工程を省略し、大気開放装置１０から得
られる混合物スラリー９を直接抽出槽１３に供給し、存
在する可燃性液体の全てを抽出しても差し支えない。な
お、このように油状物質１２の回収工程を省略すると、
溶剤１４の使用量が若干増加するとともに、溶剤回収装
置２０から得られる可燃性液体２１中には前述の油状物
質１２も含まれることとなる。 【００１５】 【発明が解決しようとする課題】前記のような汚泥油化
装置において、その解放装置としては、前述のように冷
却器７から混合物スラリー９を受ける受槽と、当該受槽
の下部に設けたレッドダウンバルブを用いることもでき
るが、やはり、高圧を受けた汚泥が大気圧中に急に放出
されると、スラリー中に多量に存在する固形物に起因し
てレッドダウンバルブの摩耗が激しく円滑な汚泥処理が
望めなかった。したがって、本発明の目的は、前記のよ
うな高圧系内から汚泥等のスラリーをレッドダウンバル
ブを用いることなく低圧系内に円滑に放出することがで
きるスラリーの開放装置を提供することにある。 【００１６】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるスラリーの開放装置は、スラリーを出
入れする入口弁及び出口弁をそれぞれ有する複数の受入
槽を、入口弁及び出口弁の外側において１対の並設管に
より並列接続し、該１対の並設管の一方をスラリーを収
容する高圧系に接続し、その他方をスラリーを開放すべ
き低圧系に接続したスラリーの開放装置において、一方
の受入槽に不活性ガスを供給する回路と、スラリーを受
入れている際に一方の受入槽内の不活性ガスを他方の受
入槽へ圧力調整弁を介して給送する回路と、スラリーの
受入れを終わった一方の受入槽内の不活性ガスの一部を
放出する回路とを有することを特徴とする。 【００１７】 【作用】本発明によれば、前記手段により、スラリーを
高圧系から低圧系に円滑に開放することができるととも
に、使用される不活性ガスの消費も少なく抑えることが
できる。 【００１８】 【実施例】次に図１を参照して、本発明の実施例につい
て説明する。図１において、図２に示された高圧系の冷
却器７と低圧系の浮上分離槽１１の間に、スラリーの解
放装置１０は介装される。 【００１９】該、解放装置１０は、複数の受入槽４４，
４５、窒素、炭酸ガス、アルゴン、ヘリウム等の難撚性
ガスを封入した不活性ガスボンベ４６及びガス貯留タン
ク４７を有する。一方の受入槽４４は、入口部４４Ａ、
出口部４４Ｂ、及びこれらの入口部４４Ａ、出口部４４
Ｂにそれぞれ配設された入口弁４４Ｃ、出口弁４４Ｄを
具備している。他方の受入槽４５も同様に、入口部４５
Ａ、出口部４５Ｂ、入口弁４５Ｃ、出口弁４５Ｄを具備
している。前記各弁はボール弁が好ましい。 【００２０】各受入槽４４及び受入槽４５は、各入口弁
及び出口弁の外側において、第１の並設管Ｐ１及び第２
の併設管Ｐ２により互いに並列に接続され、これらの並
設管Ｐ１，Ｐ２は、管Ｐ３，Ｐ４により、それぞれ冷却
器７及び浮上分離槽１１に接続されている。 【００２１】各受入槽４４及び４５の入口部４４Ａ及び
４５Ａは、第１の並列管Ｐ５、第２の並列管Ｐ６、第３
の並列管Ｐ７により並列接続されている。第１の並列管
Ｐ５には、１対の開閉弁４９，５２が設けられ、第２の
並列管Ｐ６には１対の開閉弁４８，５１が設けられ、ま
た第３の並列管Ｐ７には１対の開閉弁５０，５３が設け
られている。不活性ガスボンベ４６は、弁５４を備えた
ガス供給管Ｐ８を介して、第１の並列管Ｐ５に、１対の
開閉弁４９，５２の中間部で接続されている。また第１
の並列管Ｐ５の前記中間部は、第２の並列管Ｐ６の開閉
弁４８，５１の中間部に、圧力調整弁としてたとえば背
圧弁５６を備えた連絡管Ｐ９により接続されている。更
に第３の並列管Ｐ７の１対の開閉弁５０，５３の中間部
は、排気管Ｐ１０を介して、ガス貯留タンク４７に接続
されている。貯留タンク４７の出口には、開閉弁５５及
び背圧弁５７が並列接続されている。なお上記例では、
第１乃至第３の並列管Ｐ５乃至Ｐ７は、各受入槽の入口
部に接続したが、受入槽の入口部より下部の適所に接続
してもよい。 【００２２】而して、第１の並列管Ｐ５及びガス供給管
Ｐ８により、一方の受入槽４４にガスボンベ４６から不
活性ガスを供給する回路が形成され、第２の並列管Ｐ
６、連絡管Ｐ９及び第１の並列管Ｐ５により、一方の受
入槽４４が汚泥等の混合物スラリーを受入れる際に、該
受入槽内のガスを他方の受入槽４５に給送する回路が形
成される。また第３の並列管Ｐ７及び排気管Ｐ１０によ
り、混合物スラリーの受入れを終わった受入槽４４内の
ガスを放出する回路が形成される。 【００２３】次に上記実施例の操作について述べる。先
ず弁５４及び弁４９を開口して不活性ガスボンベ４６か
ら不活性ガスを受入槽４４に流入し、受入槽４４内の圧
力を冷却器７の圧力とほぼ等しくしておく、なおこの操
作は最初だけ必要であり、後述するごとくその後は必要
ない。次に弁４４Ｃ、弁４８、弁５２を開口して冷却器
７からの混合物スラリー９を受入槽４４に受入れる。当
該受入れに伴い受入槽４４から排出される不活性ガスは
弁４８、背圧弁５６、弁５２を介して受入槽４５に流入
する。またこの際不活性ガスは背圧弁５６を通過するの
で、当該背圧弁５６の作動圧力を冷却器７の圧力と等し
くしておくことにより、不活性ガスを徐々に受入槽４５
に流入させることができる。 【００２４】このような操作により受入槽４４に規定量
の混合物スラリー９を受入れた後、弁４８は開口したま
ま入口弁４４Ｃ、弁５２を閉じ、弁５１を開口する。こ
のようにすると受入槽４４と受入槽４５の圧力は弁４
８、弁５１を介して不活性ガスが通じ合うので均等とな
る。次いで入口弁４５Ｃを開口して混合物スラリー９を
受入槽４５に受入れる操作を開始する。一方受入槽４４
側では弁４８を閉じ、弁５０を開口し、受入槽４４の上
方部に残留する小量の加圧不活性ガスを貯留タンク４７
に流入し、余剰不活性ガスを背圧弁５７を介して外部へ
放出する。なお反応器６によって脱水汚泥を反応させた
場合、種々のガスも発生するので、前述の放出の際に必
要の応じて脱臭処理を行うことが望ましい。当該背圧弁
５７の作動圧力をたとえば５ｋｇ／ｃｍ² Ｇとしておけ
ば、本工程によって受入槽４４の上方部には５ｋｇ／ｃ
ｍ² Ｇの加圧不活性ガスが残留することとなる。次いで
出口弁４４Ｄを開口することにより前述の５ｋｇ／ｃｍ
² Ｇの残留ガスの圧力により混合物スラリー９を外部、
すなわち浮上分離槽１１に送給することができる。 【００２５】受入槽４４の混合物スラリー９の排出が終
了したら弁５０を閉じ、弁４９を開口して前記の受入槽
４５における混合物スラリー９の受入れに伴い受入槽４
５から排出される不活性ガスを弁５１、背圧弁５６、弁
４９を介して受入槽４４に流入する。またこの際も同じ
ように不活性ガスは背圧弁５６を通過するので、前述し
たごとく徐々に受入槽４４に流入させることができる。
次いで前述したと同様に弁４８、弁５１の解放により両
槽の圧力を等しくし、次いで弁５３を開口して受入槽４
５の上方部に残留する小量の加圧不活性ガスを貯留タン
ク４７に流入し、余剰ガスを背圧弁５７を介して外部へ
放出し、続いて出口弁４５Ｄを開口して混合物スラリー
９を後述する浮上分離槽１１に送給する。このように図
１に示した開放装置１０は複数の受入槽に順次混合物ス
ラリー９を受入れ、受入れに伴って排出される不活性ガ
スを他の受入槽で回収するものである。 【００２６】スラリーの開放装置１０として以上説明し
たようなものを用いれば、比較的簡単な構造で高圧下の
冷却器７の混合物スラリー９を大気圧下に降圧すること
ができ、かつ不活性ガスの消費量もわずかである。 【００２７】なお上記実施例においては、２基の受入槽
について主として説明したが、３基以上の複数として、
順次受入槽内にスラリーを受入れ、そこから低圧系に排
出するようにしてもよい。また混合物スラリーは汚泥の
例で説明したが、類似の混合物スラリー、例えば石炭液
化処理の際に生ずるスラリー等にも、本発明は適用する
ことができる。 【００２８】 【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の受入槽を、高圧系と低圧系の間に並列接続し、一
方の受入槽に不活性ガスを供給する回路と、スラリーを
受入れている際に一方の受入槽内の不活性ガスを他方の
受入槽へ圧力調整弁を介して給送する回路と、スラリー
の受入れを終わった一方の受入槽内の不活性ガスの一部
を放出する回路とを有するものとしたので、レッドダウ
ンバルブを用いることなくスラリーを高圧系から低圧系
に円滑に開放することができ、また不活性ガスの消費量
も僅かで経済的である。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明によるスラリーの解放装置の一実施例を
示す図。 【図２】本発明を説明するための汚泥油化装置の一例を
示す図。 【符号の説明】 １…有機性汚泥 ２…脱水装置 ３…脱水汚泥 ４…圧入装置 ５…予熱器 ６…反応器 ７…冷却器 ８…熱媒体 ９…混合物スラリー １０…大気開放装置 １１…浮上分離槽 １２…油状物質 １３…抽出槽 １４…溶剤 １５…混合物 １６…三相分離機 １７…廃水 １８…固形物 １９…抽出物 ２０…溶剤回収装置 ２１…可燃性液体 ２２…加熱炉 ２３…熱風 ２４…第１熱交換器 ２５…第２熱交換器 ２６…排ガス ２７…燃焼用空気 ２８…燃焼灰 ４４，４５…受入槽 ４４Ｃ，４５Ｃ…入口弁 ４４Ｄ，４５Ｄ…出口弁 ４６…不活性ガスボンベ ４７…ガス貯留タンク ４８，４９，５０，５１０５２，５３，５４，５５…弁 ５６，５７…背圧弁 Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ
９，Ｐ１０…管

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【１】 スラリーを出入れする入口弁及び出口弁をそれ
   ぞれ有する複数の受入槽を、入口弁及び出口弁の外側に
   おいて１対の並設管により並列接続し、該１対の並設管
   の一方をスラリーを収容する高圧系に接続し、その他方
   をスラリーを解放すべき低圧系に接続したスラリーの解
   放装置において、一方の受入槽に不活性ガスを供給する
   回路と、スラリーを受入れている際に一方の受入槽内の
   不活性ガスを他方の受入槽へ圧力調整弁を介して給送す
   る回路と、スラリーの受入れを終わった一方の受入槽内
   の不活性ガスの一部を放出する回路とを有することを特
   徴とするスラリーの開放装置。