JPS61185582A - シリカ溶存温水からの熱回収方法 - Google Patents
シリカ溶存温水からの熱回収方法Info
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- JPS61185582A JPS61185582A JP60024977A JP2497785A JPS61185582A JP S61185582 A JPS61185582 A JP S61185582A JP 60024977 A JP60024977 A JP 60024977A JP 2497785 A JP2497785 A JP 2497785A JP S61185582 A JPS61185582 A JP S61185582A
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- JP
- Japan
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- silica
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- heat
- heating medium
- dissolved
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0006—Controlling or regulating processes
- B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
- B01J2219/00051—Controlling the temperature
- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- B01J2219/00074—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids
- B01J2219/00105—Controlling the temperature by indirect heating or cooling employing heat exchange fluids part or all of the reactants being heated or cooled outside the reactor while recycling
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明はシリカを溶存する温水から熱を回収する方法に
関する。より詳しくはシリカを飽和溶解度近くまで溶存
している温水ないしは飽和溶解度以上に溶存している温
水を熱媒体として、被加熱媒体を間接加熱することから
なるシリカ溶存温水から熱を回収する方法に関する。
関する。より詳しくはシリカを飽和溶解度近くまで溶存
している温水ないしは飽和溶解度以上に溶存している温
水を熱媒体として、被加熱媒体を間接加熱することから
なるシリカ溶存温水から熱を回収する方法に関する。
シリカを溶解度近くまで溶存している温水から、間接熱
交換を行うことは、温水に特別な前処理を施すか、もし
くは熱交換器に特別な措置を講じない限り不可能である
。その理由は、シリカを溶存している温水は、被加熱媒
体と間接的に接すると冷され、シリカの溶解度が低下し
て過飽和溶存状態となり、過飽和分のシリカが被加熱媒
体と接する伝熱面にシリカスケールとなって析出し、熱
交換を続けるにつれてシリカスケールは堆積し、熱交換
効率の低下、流路の圧力損失の増大、ついには流路の閉
塞を来たすからである。
交換を行うことは、温水に特別な前処理を施すか、もし
くは熱交換器に特別な措置を講じない限り不可能である
。その理由は、シリカを溶存している温水は、被加熱媒
体と間接的に接すると冷され、シリカの溶解度が低下し
て過飽和溶存状態となり、過飽和分のシリカが被加熱媒
体と接する伝熱面にシリカスケールとなって析出し、熱
交換を続けるにつれてシリカスケールは堆積し、熱交換
効率の低下、流路の圧力損失の増大、ついには流路の閉
塞を来たすからである。
シリカを溶存している温水は、一般の化学工業の分野で
は、珪酸の製造あるいはシリカゾルの製造等の工程で発
生し、地熱エネルギー利用の分野では地下の高温貯留層
から蒸気をとり出した際に同伴して発生する。これらの
温水の温度は沸騰水の近い温度であり、なんとか熱を回
収利用したいと考えるのは当然である。しかし実状はこ
れらの温水から直ちに熱を回収しようとすると、シリカ
スケール障害に遭遇するのである。
は、珪酸の製造あるいはシリカゾルの製造等の工程で発
生し、地熱エネルギー利用の分野では地下の高温貯留層
から蒸気をとり出した際に同伴して発生する。これらの
温水の温度は沸騰水の近い温度であり、なんとか熱を回
収利用したいと考えるのは当然である。しかし実状はこ
れらの温水から直ちに熱を回収しようとすると、シリカ
スケール障害に遭遇するのである。
このようなシリカスケール障害からのがれるための従来
技術は大別して二つに分類される。
技術は大別して二つに分類される。
一つは、熱回収を行う装置の改良であり、今一つは温水
の前処理である。
の前処理である。
熱回収装置の改良は接液部にシリカスケールの付着しに
くい材質を用いたり、流動床式熱交換器を採用して生成
付着するスケールを砂粒のような流動媒体で強制除去す
る方法がとられている。しかし、これらの方法ではシリ
カスケール障害が幾分抑制される程度で、満足な解決に
は至っていない。その他、フラッシュ式熱交換を行って
シリカが溶存している温水を直接伝熱面に触れさせない
方法もあるが、これは伝熱面でのシリカスケール障害を
単にフラッシュ室に移したに過ぎない。
くい材質を用いたり、流動床式熱交換器を採用して生成
付着するスケールを砂粒のような流動媒体で強制除去す
る方法がとられている。しかし、これらの方法ではシリ
カスケール障害が幾分抑制される程度で、満足な解決に
は至っていない。その他、フラッシュ式熱交換を行って
シリカが溶存している温水を直接伝熱面に触れさせない
方法もあるが、これは伝熱面でのシリカスケール障害を
単にフラッシュ室に移したに過ぎない。
温水の前処理としては、シリカの溶解度はｐＨの高いほ
ど大であることから、シリカを珪酸イオンとするに必要
なアルカリを添加してｐＨを調整する方法とか、あるい
はシリカが溶存する温水を所定時間滞留させて、シリカ
の重合を予め促進させておく方法などがとられるが、前
者の場合、ｐＨ調整剤による処理コストの増大や、熱回
収後の再処理の必要性などの為、有利な方法とは云えな
い。又、後者の場合は、滞留槽内でのスケール生成問題
や、一部重合の進んだシリカ溶存温水を熱交換すると、
再び温度低下による過飽和シリカが発生するため、シリ
カスケール障害が緩和されこそすれ、抜本的な解決に至
らない。
ど大であることから、シリカを珪酸イオンとするに必要
なアルカリを添加してｐＨを調整する方法とか、あるい
はシリカが溶存する温水を所定時間滞留させて、シリカ
の重合を予め促進させておく方法などがとられるが、前
者の場合、ｐＨ調整剤による処理コストの増大や、熱回
収後の再処理の必要性などの為、有利な方法とは云えな
い。又、後者の場合は、滞留槽内でのスケール生成問題
や、一部重合の進んだシリカ溶存温水を熱交換すると、
再び温度低下による過飽和シリカが発生するため、シリ
カスケール障害が緩和されこそすれ、抜本的な解決に至
らない。
本発明者らは、上記のようなシリカを溶存する温水から
熱回収を行う場合のシリカスケール障害からのがれるた
め工夫を重ねた結果、特殊な材質の熱交換器を特に必要
とせず、又アルカリの添加による温水の前処理をも必要
としない新規な方法を見出した。
熱回収を行う場合のシリカスケール障害からのがれるた
め工夫を重ねた結果、特殊な材質の熱交換器を特に必要
とせず、又アルカリの添加による温水の前処理をも必要
としない新規な方法を見出した。
本発明の方法は、熱交換を行う前にシリカが溶存する温
水に対して、シリカコロイド液を添加混合する。シリカ
スケールの熱交換器伝熱面での生成を防ぐために温水中
のシリカを予め積極的に増加させるのである。こうする
ことによって、シリカコロイド液を含んだ温水が熱交換
器の伝熱面に達して冷され、溶存しているシリカ址が過
飽和溶存状態となっても、伝熱面にスケールとして付着
することはなく、既に含まれているシリカコロイド上に
析出するようになる。
水に対して、シリカコロイド液を添加混合する。シリカ
スケールの熱交換器伝熱面での生成を防ぐために温水中
のシリカを予め積極的に増加させるのである。こうする
ことによって、シリカコロイド液を含んだ温水が熱交換
器の伝熱面に達して冷され、溶存しているシリカ址が過
飽和溶存状態となっても、伝熱面にスケールとして付着
することはなく、既に含まれているシリカコロイド上に
析出するようになる。
本発明の最も特徴とするところは、シリカが溶存してい
る温水にシリカコロイドを含有させる点であり、このシ
リカコロイドが熱交換器の伝熱面で発生する過飽和分の
溶存シリカを捕捉することによって、伝熱面でのシリカ
スケールの析出を防止する。そのため、シリカ溶存温水
に含有させるシリカコロイドは、粒子成長する能力のあ
る微細な粒子でなければならず、その粒子の大きさは、
経験的に直径４１μ以上、２００ｍμ以下である。４ｍ
μより小さい粒子は、粒子成長能力に乏しく、逆に溶解
したり、又は無秩序な凝集を起して巨大な沈降性粒子に
なったり。
る温水にシリカコロイドを含有させる点であり、このシ
リカコロイドが熱交換器の伝熱面で発生する過飽和分の
溶存シリカを捕捉することによって、伝熱面でのシリカ
スケールの析出を防止する。そのため、シリカ溶存温水
に含有させるシリカコロイドは、粒子成長する能力のあ
る微細な粒子でなければならず、その粒子の大きさは、
経験的に直径４１μ以上、２００ｍμ以下である。４ｍ
μより小さい粒子は、粒子成長能力に乏しく、逆に溶解
したり、又は無秩序な凝集を起して巨大な沈降性粒子に
なったり。
ややもするとシリカスケールの析出を助長したりする。
２００＋ｎμ以上の粒子の場合は、比表面積（シリカ粒
子の単位重量当りの表面積）が小さいために、シリカ溶
存温水に対する含有量を多くしなければ、伝熱面で発生
する過飽和分の溶存シリカを捕捉することができなくな
り、高濃度のシリカコロイドを温水に含有させることは
非現実的である。
子の単位重量当りの表面積）が小さいために、シリカ溶
存温水に対する含有量を多くしなければ、伝熱面で発生
する過飽和分の溶存シリカを捕捉することができなくな
り、高濃度のシリカコロイドを温水に含有させることは
非現実的である。
シリカコロイドを温水に含有させる方法は特に限定され
ないが、液−液混合器として通常よく使用されるライン
ミキサーでよい。
ないが、液−液混合器として通常よく使用されるライン
ミキサーでよい。
シリカコロイドを温水に含有せしめる量は。
加熱媒体の伝熱面を通過する量、加熱媒体中のシリカ濃
度、温度１組成により異なり、又被加熱媒体の伝熱面を
通過する量、被加熱媒体の温度、組成等によっても異な
る。即ち、熱交換における総括伝熱係数と称される効率
的指標により異なる。しかしながら１本発明の方法にお
けるシリカコロイドの作用は、伝熱面で発生する過飽和
分の溶存シリカを捕捉することであって、熱回収操作に
おける加熱媒体、被加熱媒体の諸元がいかに変わろうと
も、伝熱面を通過した加熱媒体中には過飽和分の溶存シ
リカが存在しなくなるようにシリカコロイドを当該温水
流に含有せしめておくことが重要である。かくして。
度、温度１組成により異なり、又被加熱媒体の伝熱面を
通過する量、被加熱媒体の温度、組成等によっても異な
る。即ち、熱交換における総括伝熱係数と称される効率
的指標により異なる。しかしながら１本発明の方法にお
けるシリカコロイドの作用は、伝熱面で発生する過飽和
分の溶存シリカを捕捉することであって、熱回収操作に
おける加熱媒体、被加熱媒体の諸元がいかに変わろうと
も、伝熱面を通過した加熱媒体中には過飽和分の溶存シ
リカが存在しなくなるようにシリカコロイドを当該温水
流に含有せしめておくことが重要である。かくして。
シリカ溶存温水からの熱回収は達成され、さらに熱回収
されたシリカ溶存温水は以後の、温水流路においてもシ
リカスケール障害を引き起こさない。又、熱回収後のシ
リカ溶存温水には、シリカコロイドが含まれているので
、状況によっては５そのまま利用するか、廃棄すること
もできるが、限外濾過膜のようなコロイド分離法を用い
て分離回収することも可能である。
されたシリカ溶存温水は以後の、温水流路においてもシ
リカスケール障害を引き起こさない。又、熱回収後のシ
リカ溶存温水には、シリカコロイドが含まれているので
、状況によっては５そのまま利用するか、廃棄すること
もできるが、限外濾過膜のようなコロイド分離法を用い
て分離回収することも可能である。
熱回収の対象となる温水は、おおむね沸騰水の温度に近
い。ちなみに１トンの温水から５０°Ｃの熱回収を行う
と、、 ５０ｋｃａ１．すなわち動力に換算して５８ｋ
Ｗを回収したことになる。今、１０トン／ｈｒの温水の
熱を放棄すると５８０ｋＬｈｒの動力を損失しているこ
とであり、温水流の規模が大きくなるほど由々しき問題
となる。本発明の方法を採用したことによる効果が極め
て大きいことは、これ以上の説明を要しない。
い。ちなみに１トンの温水から５０°Ｃの熱回収を行う
と、、 ５０ｋｃａ１．すなわち動力に換算して５８ｋ
Ｗを回収したことになる。今、１０トン／ｈｒの温水の
熱を放棄すると５８０ｋＬｈｒの動力を損失しているこ
とであり、温水流の規模が大きくなるほど由々しき問題
となる。本発明の方法を採用したことによる効果が極め
て大きいことは、これ以上の説明を要しない。
又、本発明の方法は、シリカ溶存温水にシリカコロイド
を含有せしめると云った簡単な方法によるものであり、
熱回収システムに何ら悪い作用をもたらさないし、二次
的な問題も引き起こさない。さらに、望むなら熱回収後
の加熱媒体からシリカコロイドを回収すれば１回収シリ
カコロイドは工業材料として利用価値があり。
を含有せしめると云った簡単な方法によるものであり、
熱回収システムに何ら悪い作用をもたらさないし、二次
的な問題も引き起こさない。さらに、望むなら熱回収後
の加熱媒体からシリカコロイドを回収すれば１回収シリ
カコロイドは工業材料として利用価値があり。
二重の利点がもたらされる。
実施例
ｐＨ９，０、温度８０℃で４５０ｗｊ、ｐｐｍのシリカ
を溶している５１〜ン／ｈｒの温水流があり、これに平
均粒子径１２ｍμのシリカコロイドを絶えず添加混合し
て、温水流中のシリカコロイドの濃度が０．５ｔｙｔ、
％となった加熱媒体を、伝熱面積８．４８ｒｆを有する
プレート式液−液間接熱交換器に導くと同時に、被加熱
媒体としての３０℃の水を２トン／ｈｒで同熱交換器の
導いた。
を溶している５１〜ン／ｈｒの温水流があり、これに平
均粒子径１２ｍμのシリカコロイドを絶えず添加混合し
て、温水流中のシリカコロイドの濃度が０．５ｔｙｔ、
％となった加熱媒体を、伝熱面積８．４８ｒｆを有する
プレート式液−液間接熱交換器に導くと同時に、被加熱
媒体としての３０℃の水を２トン／ｈｒで同熱交換器の
導いた。
加熱媒体は熱交換器の出口で４３°Ｃに冷却され、被加
熱媒体は７０℃に加熱されていた。又、交換器出口にお
けれる加熱媒体中の可溶性シリカの濃度は、 ２００ｗ
ｔｐｐｍであった。
熱媒体は７０℃に加熱されていた。又、交換器出口にお
けれる加熱媒体中の可溶性シリカの濃度は、 ２００ｗ
ｔｐｐｍであった。
このような熱交換を連続して１年間行ったが、同熱交換
器の熱交換効率は全く変化がなく、熱交換器内の伝熱面
におけるシリカスケールの付着は認められなかった。
器の熱交換効率は全く変化がなく、熱交換器内の伝熱面
におけるシリカスケールの付着は認められなかった。
比較例１
シリカコロイドを加熱媒体に添加混合しない他は、実施
例１と同様の方法で熱交換を行った。
例１と同様の方法で熱交換を行った。
約１００時間連続運転した時点から、熱交換器の圧力損
失の増加と熱交換器の出口における加熱媒体の温度上昇
と被加熱媒体の温度低下が認められはじめ、５００時間
の運転で熱交換器内の伝熱面にシリカスケールの付着が
認められた。
失の増加と熱交換器の出口における加熱媒体の温度上昇
と被加熱媒体の温度低下が認められはじめ、５００時間
の運転で熱交換器内の伝熱面にシリカスケールの付着が
認められた。
比較例２
けい酸ソーダをイオン交換樹脂で処理してけい酸液を調
製した。けい酸液に溶存しているシリカの粒子径を副室
したら、経時変化して安定した値が得られなかったが、
このけい酸液を実施例１に用いたシリカ溶存温水に添加
混合したときの粒子径は１〜３ｍμであった。このけい
酸液をシリカ溶存温水に絶えず０．１ｗし％となるよう
に添加混合した以外は、実施例１の方法で連続熱交換を
行った。５００時間の運転で熱交換器内の伝熱面を点検
したら、僅かにシリカスケールの付着が認められた。
製した。けい酸液に溶存しているシリカの粒子径を副室
したら、経時変化して安定した値が得られなかったが、
このけい酸液を実施例１に用いたシリカ溶存温水に添加
混合したときの粒子径は１〜３ｍμであった。このけい
酸液をシリカ溶存温水に絶えず０．１ｗし％となるよう
に添加混合した以外は、実施例１の方法で連続熱交換を
行った。５００時間の運転で熱交換器内の伝熱面を点検
したら、僅かにシリカスケールの付着が認められた。
比較例３
平均粒子径が２４０ｍμのシリカコロイドをシリカ溶存
温水に絶えず５ｖｔ％濃度になるように添加混合する以
外は、実施例１の方法で連続熱交換を行った。５００時
間の運転で熱交換器内の伝熱面を点険したら、僅かにシ
リカスケールの付着が認められ、熱交換器出口における
加熱媒体中の可溶性シリカの濃度は２６０ｗＬｐｐｍで
あった。
温水に絶えず５ｖｔ％濃度になるように添加混合する以
外は、実施例１の方法で連続熱交換を行った。５００時
間の運転で熱交換器内の伝熱面を点険したら、僅かにシ
リカスケールの付着が認められ、熱交換器出口における
加熱媒体中の可溶性シリカの濃度は２６０ｗＬｐｐｍで
あった。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、シリカを溶存している温水を加熱媒体として、被加
熱媒体を間接加熱することからなる熱回収方法において
、加熱媒体中にシリカコロイドを含有させることを特徴
とするシリカ溶存温水からの熱回収方法。 ２、加熱媒体中に含有させるシリカコロイドの粒子の大
きさが直径４ｍμ以上、２００ｍμ以下であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、加熱媒体中に含有させるシリカコロイドの量が熱回
収直後の加熱媒体中に過飽和溶存シリカを含まない程度
の量であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60024977A JPS61185582A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | シリカ溶存温水からの熱回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60024977A JPS61185582A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | シリカ溶存温水からの熱回収方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61185582A true JPS61185582A (ja) | 1986-08-19 |
Family
ID=12153033
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60024977A Pending JPS61185582A (ja) | 1985-02-12 | 1985-02-12 | シリカ溶存温水からの熱回収方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61185582A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501269A (ja) * | 2000-06-19 | 2004-01-15 | テキサコ ディベラップメント コーポレイション | ナノ粒子とカルボン酸塩を含んだ熱伝達流体 |
-
1985
- 1985-02-12 JP JP60024977A patent/JPS61185582A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004501269A (ja) * | 2000-06-19 | 2004-01-15 | テキサコ ディベラップメント コーポレイション | ナノ粒子とカルボン酸塩を含んだ熱伝達流体 |
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