JPS598403B2 - 液体中の瓦斯を分離抽出する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液体中の瓦斯を分離抽出する装置に係るもので
、液体中より瓦斯の分離抽出を高度に達成するためには
、液体の圧力をその液体の蒸気圧に近づくまでに下げる
ことが必要である。

而して液体の蒸気圧に近ずいた圧力下で解放された瓦斯
を抽出するためには通常複雑で、又費用のか５る抽出装
置を必要とするものである。

然るに本発明の装置に於では、簡単な設備を用いて解放
された瓦斯が容易に集められ、抽出されるようにしたこ
とを目的とするものである。

本発明に基づく液体よりの瓦斯を分離抽出する装置は、
噴流を形成すべくなしたノヅルの先端外部に、該ノヅル
の出口より大きい断面積をもった分離抽出筒の一端を気
密に取付け、該分離抽出筒の他端の出口を受入容器内に
封入し、液体を加圧抽出ポンプ装置によシノヅルから噴
出して、上記出口端に近い部で分離抽出筒の内周面全体
に接触する噴流として通過させ、噴流と分離抽出筒の一
部分の内周面との間に密封空間を形成し、該密封空間を
受入容器内の液面上に包囲された空間から封鎖して、液
体を受入容器内の液体の量を制御するための制御装置を
具備した液体の排出装置及び受入容器内に注入された液
体の自由な液面上の空間から瓦斯を排出する真空吸引装
置を具へたことを特徴とするもので、溶解瓦斯を含む液
体は加圧抽出ポンプ装置により加圧押出されて、ノヅル
の出口から急速に噴出され噴流となってノヅルの先端外
部に、該ノヅルの出口よりも大きい断面積の入口を有し
、一端を気密に取げけ、他端の出口を受入容器内に封入
した分離抽出筒を通過させられ、液体の噴流は拡散して
分離抽出簡の出口の一部内周全体に接触し、噴流と分離
抽出筒との間に空間を形成し、該空間を受入容器内の液
面上の包囲された空間から封鎖して、噴流と分離抽出筒
との間に於ける空間の圧力は急速に減って液体の蒸気圧
に近づく圧力まで下げられ、このような圧力低下によっ
て液体の噴流中で瓦斯の急速且つ、大規模な分離抽出が
行われるものであって、受入容器内に送入された液体は
瓦斯気泡を含むが、これ等の浮力ある瓦斯の泡は受入容
器内の液体表面まで浮き上り破裂して瓦斯となり、この
ように解放された瓦斯は真空吸引装置によって受入容器
から継続的に排除されるものである。

液体の通過量を増すには一つ又はそれ以上の追加ノヅル
を追加分離抽出筒によって受入容器に通じる如くに連結
すればよい。

もし分離抽出筒が充分に長いと、噴流と分離抽出筒との
間の空間を封鎖するために拡散噴流は放射状に拡がって
分離抽出筒の一部の内周面全体に接触する。

斯かる条件の下で、噴流と分離抽出筒との間の空間の圧
力は液体の蒸気圧に近ずく圧力にまで急速に下げられる
。

この替りとして、受入容器で囲まれた空間を噴流と分離
抽出筒との間の空間から封鎖する作業は，より短かい分
離抽出筒の使用を可能にするために、噴流を放射状に外
方に偏向させて出口近くで分離抽出筒の内周面全体に接
触させる噴流拡散装置を用いることによって助けられる
。

この目的に適した噴流拡大装置の一形式は、受入容器内
に装着され、且つ分離抽出筒に沿って軸方向に同列をな
す拡散的形態の要素で成り立っている。

この替りとして、ノヅルを通される液体の回転運動を導
き出す偏向器を持った噴流拡大装置を設けることが出来
る。

この回転運動によって作り出された遠心力は斯くて噴流
を拡散して、出口近くで分離抽出筒の内周面全体に接触
させる。

斯かる偏向器の一便宜形式はノヅル内の渦巻翼板である
。

ノヅルは均一な横断面の単一出口孔をもつ様孔板を備え
ることが出来る。

この替りとして、ノヅルは集中的な出口孔をもつことが
出来るが、この場合には噴流拡大装置は、ノヅル内に装
着され、且つノヅルから伸びている分離抽出筒に沿って
軸方向を指す尖った先端をもつ要素で成り立つことが出
来る。

この要素はノヅルを通じての液体の流れを制御する様、
ノヅルに沿って軸方向に動くことが出来る。

このノヅルと分離抽出筒の横断面が円形である方が便宜
上望ましいけれども、他の形の横断面もあり得る。

更に、この分離抽出筒が均一の横断面をもつことは不必
要であり、急速に拡散する噴流と一緒の場合徐々に拡散
する分離抽出筒を用いることが出来る。

これに替って、断面積が分離抽出筒の長さに沿って急激
に増加した分離抽出筒を用いることも町能であり、その
ように急激になされた断面積の変化によって制約される
筒の夫々の長さの中における噴流が上記長さの入口の末
端よりも小さい断面積を持って、上記の長さの出口末端
の近くにおいて、上記の分離抽出筒の一部の全周と接触
せしめ得るものである。

分離抽出筒又は夫々の分離抽出筒のノヅルを通過させら
れる液体を加圧するための一つの注入ポンプと、受入容
器より脱瓦斯された液体を除去するために一つの吸引ポ
ンプを設置する。

この吸引ポンプは、又必要な噴流の形成をも助けるもの
である。

更に、吸引と注入のために用いる一台のポンプを噴流形
成のための唯一の流体を加圧する装置とすることも出来
る。

本装置の操作中、噴流の外面が分離抽出筒の出口の一部
の周面全体に接触する場所に於ける液体の圧力低下と混
合と撹拌は液体から溶解瓦斯を分離抽出するのを助ける
。

それ故、受入容器に流れ込む液体は、液体と液体からの
分離に便利な形で液体に含まれている瓦斯気泡との混合
で成υ立っている。

液体からの瓦斯気泡の分離は、受入容器内の液体が自由
な液面をもつことを保証すること、及びこの自由液面上
の瓦斯空間に真空吸引装置を連結することによって実症
することが出来る。

この配置に於で、受入容器内の液体の自由液面上の瓦斯
空間は分離抽出筒内での液体噴流の圧力より高い圧力で
維持される。

これに替って、受入容器から渦巻分離器を含む従来の瓦
斯分離装置へ液体を送り込むことが出来る。

瓦斯含有量が少ない場合、又は液体中に僅かしか核微分
子が存在しない場合には、分離抽出筒の入口近くで瓦斯
または微分子の注入によって、分離抽出作業の地ならし
をするか、又はこれを助けることが必要である。

高水準の瓦斯除去が要求される場合の適用に於では、液
体を加熱し又はノヅル及び分離抽出筒を通じて一層大き
な圧力低下に従かわせることが出来る。

これに替って、本装置に入って来る液体の溶解瓦斯含有
量のパーセンテージを下げるために、本装置を離れんと
する瓦斯既除去液体の一部を戻して新たに供給される液
体と混合する設備を作ることが出来る。

液体を本装置に数回通すことも出来るし、液体を本発明
に基くいくつか連続した瓦斯分離抽出装置を通過させる
ことも出来る。

本発明に基く瓦斯分離抽出装置の種々異なった実捲例に
つき、以下添付図面を参照しつつ記述する。

第１図に示す如く、溶解瓦斯を含む液体は加圧注入され
て集中孔を有するノヅルから出る。

ノヅル１の出口より大きい円形横断面をもつ分離抽出筒
３はノヅル１から受入容器４へと同軸方向に伸びる。

図に示された分離抽出筒は一定不変の横断面をもつ。

これに替って、分離抽出筒をその入口から出口に向って
一定の率で徐々に拡大することが出来る。

操作中、噴流２は、部分的には噴流を形成する液体の圧
力低下の結果として溶解瓦斯が分離抽出されるという理
由で、拡散する傾向がある。

この噴流の拡散は受入容器４の中で分離抽出筒３の出口
７に隣接して設けられた円錐形偏向器６によって強めら
れるが、分離抽出筒３に接触する様に必要な放射状拡大
をする噴流２を収容するのに充分なほど筒３が長ければ
、該偏向器６は不必要である。

それ故、噴流２は放射状に拡大して分離抽出筒３の出口
の一部の内周面に接触し、噴流２と分離抽出筒３との間
の空間８を受入容器４内で液面１０の上方に囲まれた空
間９から封鎖し、斯くして噴流２と分離抽出筒３との間
の空間８の圧力を液体の蒸気圧に近ずく圧力にまで下げ
ることを可能にする。

その結果として生じる圧力低下は液体噴流の中で瓦斯の
急速且つ広汎な分離抽出を惹き起こす。

それ故、受入容器４に流入する液体は瓦斯気泡を含むが
、これは瓦斯を液体から分離するのに適した形である。

分離は、真空吸引装置１１を用いて受入容器４内で液体
の上の瓦斯空間９を空にすることによって行なわれる。

瓦斯気泡は自体の浮力によって液面１０に浮上して破裂
し、溶解瓦斯は真空吸引装置１１によって継続的に除去
される。

吸引ポンプ１２は容器内で一定の液水面１０を保つため
に液水面感知器１３によって制御される可変率で容器４
から液体を移動させる。

容器４からの液体の抽出率は溶解瓦斯の気泡が吸引ポン
プ１２０入口の中へ引き込まれるほど高くてはならない
。

第２図に示す如く、ノヅル１は噴流液体の運動に回転分
力を与える渦巻翼板１４を備えており、その結果として
液体に作用する遠心力は噴流２を一層速く拡散させ、噴
流２と分離抽出筒３との間での液体封鎖の形成を容易に
する。

第３図に示す如き代替的構造に於では、ノヅル１はノヅ
ルの集中孔と同軸に装着され、且つ該集中孔内に円錐形
の先端部苓表わす芯部１５を備える。

該芯部１５の円錐先端とノヅルの集中孔とは液体のノヅ
ル通過のために放射状に伸びる案内路を形成するよう協
力し、ノヅルから出る噴流の拡散に貢献する。

調整装置１５Ａは芯部１５がノヅルーの集中孔と共に形
成する案内路の大きさを変えてノヅルを通る液体の流動
率を制御するように芯部１５を軸方向に動かすために設
けられる。

第４図に示す如き代替的構造に於では、分離抽出筒はノ
ヅル軸と正確に同列の４本の筒３Ｂで作られている。

該筒３Ｂは各々均一な横断面をもつが、連続する筒の間
で内部横断面が急に増大するように配置される。

各筒３Ｂの長さは、最初の筒の入口でノヅルから出る液
体の噴流が拡大して該筒の出口の一部の内周面全体に接
触し、且つ最初の３本の筒３Ｂから出る液体の噴流が拡
大して以後に続く筒３Ｂの内周面全体に接触するように
定められる。

第５図に示す如く、望ましい形の構造に於ては、溶解瓦
斯を含む液体は第４図に示した型の４本の分離抽出筒３
（２本のみ図示されている）に供給されるが、これらの
筒は筒状の受入容器４の中へ縦に上向きに突出ており、
該容器内では液面１０の水準は容器が約旦満たされるよ
うに吸引ポンプ３ １２を通じて流れの率を制御するフロート１３Ａで作動
される感知器１３によって維持される。

斯かる配置に於ては、各分離抽出筒は受入容器４内に伸
びるが、受入容器４７ｌ）らの抽出用に或る分量の瓦斯
既除去の無気泡の液体を作り出すのを助けるために受入
容器４の高さの約１だけ容器内に伸３ びるのが代表的である。

分離抽出筒３の没入端から解放された溶解瓦斯の気泡は
、それらが破裂すぺき液面１０への急速な通行を保証す
るそれら本来の浮力と共に、縦上向き運動によって排出
される。

溶解瓦斯は真空吸引装置１１によって空間から除去され
る。

この配置の結果として、第１図に示す如く、装置の総体
的な高さが減り、瓦斯気泡の分離が改良される。

単一の容器内で幾つかの分離抽出筒を用いることにより
大きな通過量を有し、且つ小型なユニットを得ることが
出来る。

第６図に示す如く、供給タンク１Ｔから送られる液体は
第５図に示した型の瓦斯分離抽出装置を通されて該供給
タンク１７へ送シ返えされる。

供給タンク１７内の一回分の液体の溶解瓦斯含有量は着
実に低下する。

実際では、蓋なしタンクに貯えられた冷水（摂氏１２度
）の溶解酸素含有量を、４ ０ ｐ．ｓ．ｉ．のノヅル
供給圧を用いて、０． ３ ｐｐｍ （百万についての
部分）に下げ得ることは判明している。

溶解瓦斯は受入容器４内で３５ミリの水銀柱の中庸を得
た真空を保持しつつ簡単な真空吸引装置１１によって除
去される。

第７図に示す如く、液体は第５図に示した型の瓦斯分離
抽出装置を通されるが、この装置に於で、吸引ポンプ１
２からの流れの一部はバルブ制御式バイパス線１８を経
由しーＣ戻され、注入ポンプ１６へ送られる水と混合さ
れる。

液体流出量の溶解瓦斯含有量は、再循環のためにバルブ
１８Ａによってバイパス線１８へ戻される流れの分量を
変化させることにより制御することが出来る。

４０ｐ．ｓ．ｉ．のノヅル圧の下で且つ８ｐｐ＋Ｉ１の
溶解酸素を含む冷水の供給を伴なう場合、流出した流れ
は、再循環なしの場合には１．７ｐ一の溶解瓦斯含有量
をもつが、４０係再循環の場合には１． ２ ｐｐｍに
、８０係再循環の場合には０．７卿の含有量に低下する
。

第８図に示す如く、液体は第５図に示した型の三つの瓦
斯分離抽出装置を連続して通される。

この場合、受入容器４はすべて共通の函体４Ａ内に囲ま
れるので、真空ポンプは一つしか必要としない。

各ノヅルで４ ０ｐ．ｓ．ｉ．の圧力を用い、且つ再循
環なしで、且つ８ｐｐＩＩ１の溶解酸素を含む（摂氏１
２度の）冷水の供給を伴なう場合、流出した水は０．３
５ｐｐｍの溶解酸素含有量をもった、熱交換コイル１９
として図解的に示した加熱装置を、瓦斯除去機能を改良
するために、各瓦斯分離抽出装置のノヅルに供給される
液体を加熱する様に設けることが出来る。

以上に述べた瓦斯分離抽出装置のいずれかに於で、ノヅ
ルの供給圧を増加することは液体の通過量を増加するこ
とになり、同時に液体から除去される溶解瓦斯のパーセ
ンテージを増加することにもなる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実症例を示すもので、第１図は本発明装
置の簡単な一形式の図解図である。 第２図及第３図は第１図に示した装置に用いるのに適し
た二種類の代替的なノヅルの部分の断面図、第４図は第
１図に示した装置の分離抽出筒の代りに用いるのＶこ適
した４個の軸方向に同列をなす筒から成υ立つ分離抽出
筒の縦断面図。 第５図は本発明に基く瓦斯分離抽出装置の望しい代替的
形成を説明する図解図であり、第６図、第７図及第８図
は夫々本発明に基く瓦斯分離抽出装置に組入れられる三
種類の瓦斯分離装置の図解図である。 １・・・・・・ノヅル、２・・・・・・噴流、３・・・
・・・分離抽出筒、４・・・・・・受入容器、７・・・
・・・分離抽出筒３の出口、８・・・・・・噴流２と分
離抽出筒３との間の空間、９・・・・・・受入容器４内
で水面１０の上方に囲れた空間、１０・・・・・・受入
容器内の液面、１１・・・・・・真空吸引装置、１２・
・・・・・吸引ポンプ（液体排出装置）、１３・・・・
・・液水面感知器（制御装置）、１６・・・・・・注入
ポンプ（液体を加圧するポンプ装置）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 噴流を形成すべくなしたノヅルの先端外部に、該ノ
   ヅルの出口より大きい断面積をもった分離抽出筒の一端
   を気密に取付゛け、該分離抽出筒の他端の出口を受入容
   器内に封入し、液体を加圧押出ポンプ装置によりノヅル
   から噴出して、上記出口端に近い部で分離抽出筒の内周
   面全体に接触する噴流として通過させ、噴流と分離抽出
   筒の一部分の内周面との間に密封空間を形成し、該密封
   空間を受入容器内の液面上に包囲された空間から封鎖し
   て、液体を受入容器内に送入すべくなし、受入容器には
   該容器内の液体の量を制御するための制御装置を具備し
   た液体の排出装置及び受入容器内に注入された液体の自
   由な液面上の空間から瓦斯を排出する真空吸引装置を具
   へたことを特徴とする液体中の瓦斯を分離抽出する装置
   。