JPS6057479B2 - 燃料油の脱塩方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービン用燃料油の洗浄脱塩に係り、
特に遠心力を利用した洗浄脱塩方法並びに装置に関する
ものである。

ガスタービンは小型装置て大きな動力を引き出せるこ
とから、発電等広範囲に用いられている。

ガスタービンは燃料油の燃焼による高温ガスを翼に吹付
けて動力を得る構造であるため、燃料油中不純物による
腐蝕、摩耗の問題が起る。これらの問題を起こす不純物
は種々あるが、Ｎａ塩、Ｋ塩が腐蝕の主原因となつてお
り、燃料油よりこれらの塩の除去、すなわち脱塩が必要
となり、燃料油中にＮａ．．Ｋ塩が数Ｐｐｍ以下、望ま
しくは１ｐｐｍ以下にする必要がある。又摩耗の主原因
は砂粒等の固形物であり、これを除去しなければならな
い。燃料油中の固形物はフィルタで除去できる。Ｎａ．
．Ｋ塩は主にＣ１と化合し、ＮａＣｌ、ＫＣＩの形状で
燃料油中に僅か存在している水中に溶解したり、又微少
な固体となつて燃料油中に入つている。Ｎａ，，Ｋ塩の
除去はこれらが水に溶解するため燃料油を水て洗浄して
水の方へＮａｓＫ塩を移動させ、この水を燃料油より分
離する方法が簡単である。しかるに燃料油と水とを混合
、攪拌すると周知のようにエマルジョンができ、水一燃
料油の分離ができない。このため一般にはエマルジョン
防止のための薬剤（以下エマルジヨンブレーカと呼ぶ）
を燃料油へ投入し、更に遠心力の利用、静電気の利用で
分離している。しかして、一般に用いられる遠心分離機
の構造は高速て回転するロータ及びそれを取囲む外周壁
より成り、ロータ部へ燃料油と水との混合液を投入する
管、ロータ部より水、燃料油それぞれを排出する管及び
外周壁に設けたスラッジ排出口がある。

回転しているロータ内部へ混合液を投入すると、混合液
は強い遠心力で燃料油、水、スラッジに分離し、燃料油
、水はそれぞれの排出口を通り、流動性が悪いスラッジ
は外周壁の小孔より噴出させて排出できる。本遠心分離
機を用いた脱塩は、燃料油の水による混合洗浄、燃料油
と水混合液の分離すなわち、混合洗浄一分離の組合せで
行われる。

以下従来例を第１図について説明する。図において１は
第１段遠心分離機、１″は第２段遠心分離機、２は燃料
油タンク、３はエマルジヨンブレーカ、４はミキサ、５
はポンプ、７はフィルタ、１０は原料燃料油、１１は洗
浄油、１２は清浄水、１３は廃水、１４はスラッジ、１
５はエマルジヨンブレーカ、１６は洗浄水てある。燃料
油タンク２内では、沈澱等により大型固形一物は除かれ
る。

燃料油タンク２よりポンプ５で抜き出した原料燃料油１
０にエマルジヨンブレーカ１５、洗浄水１６を加え、ミ
キサ４でこれらの液を混合し、燃料油を十分に洗浄する
。ミキサ４で混合洗浄を受けた燃料油は、第１段遠心分
離機１に入る。ここで遠心力の作用により、燃料油と水
とスラッジに分離され、水は廃水１３となり、スラッジ
１４と共に次の処理工程へ導かれる。水、スラッジを除
いた燃料油は更に清浄水１２、エマルジヨンブレーカ１
５とミキサ４で十分に混合し、洗浄を受ける。次いで、
第２段遠心分離機１″に入り、油、水、スラッジに分離
し、油は洗浄油１１となり、洗浄油中の固形物を除くた
めフ“イルタ７を通り、ガスタービン燃料として所定の
タンクで貯蔵される。以上のように原料燃料油１０は水
と混合して洗浄を受け、次いで遠心式分離機で分離する
、いわゆる混合洗浄一分離の繰返して脱塩精製される。

洗浄に用いる水（清浄水１２）はＮａ．Ｋ塩の少ない水
を用い、洗浄後の水はＮａ．．Ｋ塩を多量に含み、又そ
の他の燃料油中の不純物を含む。これら含有物を除く処
置をすれは、洗浄水として再使用可能てあるが、経済性
の面より、一般には廃水として処理している。又洗浄用
水量は燃料油を混合攪拌で十分に洗浄できる程度で良く
、普通燃料油に対し５〜１０％程度用いている。以上の
ように従来は、脱塩に主体を置き、エマルジヨンブレー
カの投入で洗浄水、燃料油の分離を行い、燃料油の精製
を行つていた。

上記の方式においては、フ，イルタ７て微小固形による
目詰りが起り、フィルタ７の清掃頻度が多い欠点があつ
た。燃料油の脱塩は水に容易に溶解するＮａ．．Ｋ塩を
除去することてあるから、燃料油を水洗し、導水を燃料
油より分離すれは良い。

しかし水と燃料油との混合はエマルジョンができ分離不
能となるので、エマルジヨンブレーカを投入して油と水
を分離する方法を通常採用している。本発明者等は上述
の欠点を解消するため、スラッジ及びエマルジョンの性
状を追求検討しており、燃料油を容器に入れ静置すると
、容器底部にスラッジの層ができ、スラッジ層中は砂、
鉄片等の固形物のほか、固形ワックス、水滴が混入して
おり、高粘度の層となつている。

又スラッジ中の水滴内にはＮａ，．Ｋ塩が溶解している
。この水滴は強い遠心力によつて破壊して水層となるこ
とは殆んどない。スラッジの除去は固形物の除去及び水
滴の除去、すなわちＮａ．．Ｋ塩の除去となる。燃料油
中に少量の水を入れ混合すると、水は水滴となつて油中
に分散する。この水分散油に強い遠心力を与えると、油
層と水滴の集まつた層ができ、水層は殆んどできない。
水滴の集まつた層がいわゆるスラッジである。従つて、
油中に水を入れ、混合することによつて油中のＮａ等固
形塩類、Ｎａ塩等を含む水滴を投入した水中に捕集し、
遠心力により水滴層すなわちスラッジを作り、このスラ
ッジを除去することでもＮａ．．Ｋ塩、固形物の除去が
できる。スラッジの粘度は上述したように高い。従つて
スラッジ中の固形物は強い遠心力場でも、スラッジより
分離することはない。以上のことから、燃料油中のスラ
ッジ除去及び燃料油中に水を加えスラッジを作り、これ
を除去することによつて燃料油よりのＮａ．，Ｋ塩、固
形物を除去できることが分かるのである。

次に第２図は従来一般に用いられている遠心分離機の断
面図を示したもので、図において符号２０は遠心分離機
本体、２３はシャフト、２５は原料油導管、２６は処理
油導管、２７″は水導管、３４はスラッジ出口孔、３８
は翼である。

シャフト２３の回転と同じ角速度で回転するものは処理
油導管２６、水導管２７″ スラッジ出口孔３４、翼３
８であり、原料油導管２５はこれと切り離されており回
転しない。原料油導管２５より投入された油は、遠心分
離機２０の下部外周側に導かれて翼３８の間に入り、遠
心分離機２０の壁、機内の翼３８等により回転力を与え
られ回転する。

翼３８は三角錐状板であり、それぞれの間隔は小さく、
この間に入つた油は、油自身の回転で遠心力が加わり、
比重が一層小さい油は機内の内周側へ、大きい水、スラ
ッジは外周側へ移動して油より水、スラッジを分離する
。水、スラッジを分離した油は処理油導管２６を通り、
機外へ遠心力によつて噴出する。機外には機と分離し回
転しないカバーがあり、噴出した油をこれで捕集する。
一方水、スラッジは遠心分離機２０の外周側へ移動し、
粘度が低い水は水導管２７″を通つて機外の水受用カバ
ー内に噴出し捕集される。スラッジは粘度が高いため、
水導管２７″を通り得ず、スラッジ出口孔３４より噴出
し、スラッジ用カバーで捕集される。水受用、スラッジ
受用何れのカバーも固定しており回転しない。スラッジ
出口孔３４は小さな孔で、スラッジはこの小孔を機内の
高い液圧力で通り抜ける。以上のようにして油は水、ス
ラッジを分離するこの従来型では水導管２７″内に油が
入り込み機外に噴出して油の回収量が減少する問題があ
る。

すなわち、液圧力は遠心分離機本体２０の内周側より外
周に液の持つ遠心力を積分した値であり、外周附近は数
１０ｋｇＩｃＩ１と高い圧力となつているが、水導管２
７″内は水がないため、圧力は殆んど零となり、油がこ
の内に入り込むためである。そこて水導管２７″の先端
を絞り、これより噴出する油（尚この油は若干の水も出
るので油と水の混合物となり、精製としては使用できな
い。）の量を下げ、回収量を増加することは可能である
。しかしこの構造は、更にスラッジ出口孔３４よりのス
ラッジ噴出にも問題がある。スラッジは粘度が高く流れ
難いものではあるが、本体２０内のスラッジに与える液
圧力は数１０ｋ９ノｄと高く、スラッジ出口孔３４の僅
かな開口で多量の流出が起り油も出る。スラッジ出口孔
３４の孔径は変更できるが、回転を止め運転を中止しな
いとできない。回転を止めスラッジ量、粘度等でそれぞ
れ選択している。しかし、スラッジ量出口孔３４の固形
物による目詰り、油によるスラッジ量の変動等がありそ
の選択は難しく、又孔径の変更は運転を止めなければな
らない等の欠点がある。ゆえにスラッジ量の変動、スラ
ッジ中の固形物の含有等があつても、運転中にスラッジ
を円滑に適切な量抜出すためには、スラッジ出口孔３４
の開口比の変化又はスラッジに加わる液圧の変更ができ
る遠心分離機が必要であつた。本発明は、目詰りの原因
である固形物を遠心分離機から排出するスラッジ中に捕
集し、スラッジと共に排出することによつて固形物を除
去するようにしたものである。

第３図及び第４図は本発明に係る燃料油脱塩装置に設置
するメカ型分離機の一実施例を示したもので、図中２１
はメカ型分離機、２２はロータ、２３はシャフト、２４
は導入液管、２５は原料油導管、２６は処理油導管、２
７はスラッジ導管、２８は隔壁、３０はメカニカルシー
ル部、３１はプーリ、３２はベアリング、３３は架台、
３５は背圧弁、３６はスラッジ弁、３７は圧力計、３８
はスラッジ出口、４０はカーボンリング、４１は０リン
グ、４２はスプリング、４３はカバーである。メカ型分
離機２１の主構成物はシャフト２３、ロータ２２、シャ
フト２３に設置したプーリ３１、メカニカルシール部３
０であり、シャフト２３はベアリング３２を介して架台
３３に固定している。プーリ３１がベルトの駆動作用で
回転力が与えられると、シャフト２３、ロータ２２は回
転する。

メカニカルシール部３０において、回転するシャフト２
３と接しているのはスプリング４２で押付けられたカー
ボンリング４０のみであるため、カバー４３、カーホン
リング４０は固定しているが、シャフト２３等の回転は
円滑にできる。油、スラッジ等はカーボンリング４０、
０リング４１により専用の導管を通ることができ、互い
に混合しない。すなわち、油、スラッジ等は回転してい
るシャフト２３に互いに混合しないで出入できる。第４
図はメカニカルシールの構造を示し内周側は原料油、外
周側は処理油のように二重方式、更には三重方式も容易
にできる。原料燃料油１０はメカニカルシール部３０を
通つて回転しているシャフト２３にあけた孔たる原料油
導管２５を通り、ロータ２２内に設置してある導入液管
２４を経てロータ２２内に入る。

ロータ２２内て強い遠心力のため、油と水、スラッジは
分離し、比重がより小さい油はロータ２２の内周側に移
動し、シャフト２３にあけた処理油導管２６を通つて、
メカニカルシール部３０、背圧弁３５を経て外部に出る
。水、スラッジは外周側に移動し、シャフト２３に垂直
に取付けた円板よりなる隔壁２８とロータ２２の側壁と
の間を通つてシャフトに至り、シャフト内の孔であるス
ラッジ導管２７を通つてメカニカルシール部３０、スラ
ッジ弁３６を通り外に出る。メカニカルシールは．前記
のように、回転体内外に液を出入させることができ、出
入する液は互いに混合することもなく一つの導管として
取扱える。すなわち、これら液に加圧、負圧を加えるこ
とも可能てある。例えば、背圧弁３５を閉じると原料燃
料油１０の投入・圧力は、スラッジ出口圧力となり、強
い圧力でスラッジを追い流す。スラッジ弁３６を閉じ背
圧弁３５を開くと、油は背圧弁３５より流出する。そこ
て背圧弁３５、スラッジ弁３６の適当な開度でスラッジ
をロータ２２の回転中で適当量抜出すことができる。抜
出し量の検出により、又は回転体内の圧力バランスより
液出入口の圧力はそれぞれの圧力を示すことから、圧力
計３７の監視により、背圧弁３５、スラッジ弁３６の調
節で運転中に制御できる。従つてスラッジを適量抜出す
ことができ、油より固形物、Ｎａ．．Ｋ塩除去が支障な
く極めて円滑にできる。前記メカ型分離機２１は回転体
内へ液を出入さノせる部分において、回転体と固定体が
ある面て接する構造となつている遠心分離機である。

本構造を採用した燃料油脱塩用分離機は前述のようにス
ラッジ除去に非常に有効であり、又従来型では水がない
場合には問題があつたが、本方式では水がなくても差支
えない。尚、水がある場合は水とスラッジ双方をスラッ
ジ出口より出し、静置分離すれば、容易に分離すること
ができる。次に前記のメカ型分離機を用いた本発明の方
法の一例を第５図を参照して説明する。

第５図は第１図に示した第１段遠心分離機１の代りにメ
カ型分離機２１を設置しており、第１段メカ型分離機２
１に入る原料燃料油１０中には水及びエマルジヨンブレ
ーカ１５を添加してしない。

以上のように配置しているので、第１段メカ型分離機２
１で原料燃料油１０中のスラッジは除去でき、Ｎａ．．
Ｋ塩の大部分は除去できる。第２段遠心分離機２０より
は従来通り、清浄水１２、エマルジヨンブレーカ１５の
添加で油を混合洗浄し、分離して精製した洗浄油を得る
ことができる。すなわち、固形物をスラッジの排出と共
に除去できるので、フィルタ７の目詰りはなく、長期間
安定した運転ができる。この方法による実験によれは、
第１段メカ型分離機２１より出た油中に、径５ミクロン
以上の固形粒子は認められず、本発明の方法が燃料油精
製で良好であることを確認している。

Ｎａ．．Ｋ塩濃度を１ｐｐｍ以下にするためには、遠心
分離機は２段以上必要てある。何故ならば処理油の流れ
中にスラッジの水滴（Ｎａ．．Ｋ塩を多量に含む）が若
干量同伴するためである。清浄水１２は普通の水て良い
。

但し、処理油中にこの水が５００〜３０００ｐｐｍ程度
同伴等により残留するので、Ｎａ．．Ｋ塩濃度が１００
０ｐｐｍ以下の水が望ましい。尚、第５図の実施例にお
いて、第２段遠心分離機は、従来型の遠心分離機２０で
なくても良く、メカ型分離機２１でも差支えない。メカ
型分離機を用いると、交換部品類が統一でき有利である
。第６図は本発明の方法の他の実施例を示し、第１、２
段何れの分離機にもメカ型分離機２１，２１″を用いて
いる。

第２段のメカ型分離機２「に入る燃料油中に清浄水１２
のみを入れ、エマルジヨンブレーカ１５は投入しない。
清浄水１２と燃料油との混合攪拌により、エマルジョン
を作り、遠心分離機内でスラジ化し、これを除去してＮ
ａ．Ｋ塩の除去ができる。本実施例では、エマルジヨン
ブレーカの投入が不要となり、処理費用が低減できる。
次に第７図は本発明の更に他の実施例を表わしたもので
、この実施例では、第１段のメカ型分離機２１の前に清
浄水１２のみを投入している。

従つて、第１段のメカ型分離機２１に入る前の燃料油中
にエマルジョンを作り、分離機内でこれをスラッジ化し
て除き、Ｎａ．．Ｋ塩及び固形物の除去ができ、原料燃
料油中にスラッジがない場合にも、固形物等を除くこと
ができる効果がある。以上本発明によれば、フィルタが
目詰りを来たすことなく、原料燃料油中のスラッジ、固
形物は除去され、運転を円滑に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の遠心分離機を用いた脱塩方法の説明図、
第２図は従来使用されている遠心分離機の断面図、第３
図は本発明に係る燃料油の脱塩装置の一実施例を示す断
面図、第４図は同上一部の詳細構造を示す断面図、第５
図乃至第７図は本発明に係る燃料油の脱塩方法の各実施
例を示す説明図である。 １０・・・・・・原料燃料油、１１・・・・・・洗浄油
、１２・・・・清浄水、１５・・・・・・エマルジヨン
ブレーカ、２０・・・遠心分離機、２１・・・・・メカ
型分離機、２３・・・・シャフト、２４・・・・・・導
入液管、２５・・・・・原料油導管、２６・・・・・・
処理油導管、２７・・・・・・スラッジ導管、２８・・
・・・・隔壁、３０・・・・・・メカニカルシール・部
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 燃料油の水混合操作機および遠心分離機を前記燃料
   油の流れに対して直列に複数段設置したものにおいて、
   少なくとも第１段に、回転体内へ液を供給又は抜出す導
   管を有するシャフトの両端面に固定リングを押付け、該
   固定リングとシャフト端面の摺動面で液をシールするメ
   カニカルシールを備えたメカ型分離機を用いて脱塩し、
   第２段の遠心分離機により燃料油を洗浄し、かつ、清浄
   水は第１段のメカ型分離機に入る前、又は第２段遠心分
   離機に入る前に投入してエマルジョンを作り油を混合洗
   浄することを特徴とする燃料油の脱塩方法。 ２ 第１段および第２段の何れの遠心分離機もメカ型分
   離機を用い、第２段のメカ型分離機に入る燃料油中に清
   浄水を投入することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の燃料油の脱塩方法。 ３ 第１段および第２段の何れの遠心分離機もメカ型分
   離機を用い、第１段のメカ型分離機に入る燃料油中に清
   浄水を投入することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の燃料油の脱塩方法。 ４ 燃料油の水混合操作機および遠心分離機を前記燃料
   油の流れに対して直列に複数段設置したものにおいて、
   少なくとも第１段の遠心分離機にメカ型分離機を設置し
   、第２段は通常の遠心分離機あるいは前記メカ型分離機
   を装備し、かつ、メカ型分離機は、プーリを有するシャ
   フトにロータを設け、シャフト内には原料油導管、ロー
   タ内に開口した処理油導管およびスラッジ導管をそれぞ
   れ独立した孔管として設け、ロータ内には原料油導管と
   連絡した導入液管、ロータ側壁との間にスラッジ流出路
   を形成した円板よりなる隔壁を設け、シャフトの両端に
   はメカニカルシール部を介してそれぞれ原料油導管、処
   理油導管、スラッジ導管に連通する導管を設けてなるこ
   とを特徴とする燃料油の脱塩装置。 ５ 第１段および第２段の何れの遠心分離機もメカ型分
   離機を設置することを特徴とする特許請求の範囲第４項
   記載の燃料油の脱塩装置。