JPWO2008038335A1 - 固形分の回収装置及び固形分の回収方法 - Google Patents

Abstract

加圧式濾過機から低圧側へのガスの漏洩を防止し、動力費を節約することができると共に加圧式濾過機の加圧ガスが固形分の排出手段及びその下流側に配置された種々の機器へ悪影響を及ぼさない固形分の回収装置を提供する。本発明の固形分の回収装置２０は、加圧ガスによりスラリーＳを濾過してウエットケーキＣと液分とを分離する加圧式濾過機２１と、加圧式濾過機２１において分離されたウエットケーキＣを排出する排出路と、この排出路に配置され且つウエットケーキＣを排出する第１ロータリバルブ、バッファタンク２４及び第２ロータリバルブ２５と、を備え、ウエットケーキＣが堆積する堆積手段２８を、第１ロータリバルブ２３の上流側に位置させて排出路に設け、堆積手段２８内のウエットケーキＣの堆積層により加圧式濾過機２１内の加圧ガスを第１ロータリバルブ２３から遮断してある。

Description

本発明は、固形分の回収装置及び固形分の回収方法に関し、更に詳しくは、例えば結晶等の固形分を含むスラリーを加圧、濾過して得られた固形分を、加圧、濾過環境から大気圧環境下に円滑に取り出すことができる固形分の回収装置及び固形分の回収方法に関する。

従来のこの種の技術としては、例えば特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載の技術は、スラリーからの結晶回収方法及び装置に関するもので、その主要部は概ね図２に示すように構成されている。

従来の結晶回収装置は、例えば図２に示すように、スラリーＳを加圧、濾過して結晶（固形分）を含むウエットケーキ（図示せず）を得る加圧式濾過機１と、加圧式濾過機からウエットケーキを下流の大気圧側に取り出すロータリバルブ２と、ロータリバルブ２の下流側の大気圧下でウエットケーキを乾燥するドライヤ（図示せず）とを備えている。また、ロータリバルブに代えて、例えば２個のボール弁をシャッターとして設け、圧力差と自重とによりウエットケーキを取り出す方法もある。

加圧式濾過機１は、例えば図２に示すように、スラリーの供給管１Ａに接続されたスラリー貯留部１Ｂと、このスラリー貯留部１Ｂに一部が浸漬された、全周面に濾材を有する回転ドラム１Ｃと、回転ドラム１Ｃを囲んでスラリー貯留部１Ｂとで加圧空間を形成するハウジング１Ｄと、ハウジング１Ｄに接続され且つ加圧ガス（窒素等の不活性ガス）をハウジング１Ｄ内に供給するガス供給管１Ｅと、ガス供給管１Ｅからの加圧ガスによってスラリー貯留部１Ｂ内のスラリーＳを加圧、濾過し、回転ドラム１Ｃ表面に形成されたウエットケーキを剥離する剥離手段（図示せず）と、を備え、ハウジング１Ｄに連設されたケーキ排出路１Ｆからロータリバルブ２へウエットケーキを白抜き矢印で示すように排出する。また、図示してないが、加圧式濾過機は、回転ドラム１Ｃ内の濾液を回収する配管と、回転ドラム１Ｃの表面のウエットケーキを洗浄する洗浄手段と、を備えている。

そして、ロータリバルブ２は、上述したように、加圧式濾過機１と大気圧下のドライヤとの間に配置され、加圧式濾過機１のハウジング１Ｃ内の気密を保持したまま加圧式濾過機１からウエットケーキを大気圧側に取り出すようにしている。

ところが、図２に示す結晶回収装置の場合には、プラントが大型化するとロータリバルブ２も大型化し、ロータリバルブ２の空間遮断機能が低下し、加圧濾過機１からウエットケーキを取り出す際にハウジング１Ｃ内の気体が漏洩する問題がある。この問題の改善技術としては、例えば特許文献２に記載された技術が知られている。特許文献２の技術は、スラリーからの結晶回収方法及び装置に関するもので、この装置は概ね図３に示すように構成されている。

スラリーＳを加圧、濾過してウエットケーキを得る加圧式濾過機１１と、この加圧式濾過機１１からウエットケーキを取り出す第１ロータリバルブ１２、１２と、これらの第１ロータリバルブ１２、１２で取り出されたウエットケーキを一時的に溜めるバッファタンク１３、１３と、これらのバッファタンク１３、１３内の圧力を大気圧に調整するブースタ１４、１４と、これらのブースタ１４、１４によって大気圧に調整されたバッファタンク１３、１３からウエットケーキを取り出す第２ロータリバルブ１５、１５と、を備えている。尚、加圧式濾過機１１は、図２に示すものに準じて構成されているため、対応する部分には１０番台の番号を付してそれぞれの説明を省略する。また、１６は第１スクリューコンベア、１７は第２スクリューコンベア、１８はハウジング１１Ｄとブースタ１４を接続する配管である。

第２ロータリバルブ１５、１５は、上述したように、ブースタ１４、１４によって略大気圧に調整されたバッファタンク１３から気密を保持した状態でウエットケーキを大気側へ排出するようにしている。このため、加圧式濾過機１１内のガスが第２ロータリバルブ１５、１５の下流側へ漏洩することがなく、下流側に設置されたドライヤ等の機器に悪影響を及ぼす虞がない。また、漏洩ガスを再使用するため、加圧用の不活性ガスの使用量を節約することができる。

特開平１１−１７９１１５ 特開平２００５−１１８７５４

しかしながら、特許文献２に記載の結晶回収方法及び結晶回収装置の場合には、第１ロータリバルブ１２、１２及び第２ロータリバルブ１５、１５は、共に加圧式濾過機１１の気密を保持するために耐圧構造にする必要があり、更に、プラントが大型化すると第１ロータリバルブ１２、１２も大型化し、第１ロータリバルブ１２、１２の空間遮断が低下する。このため、第１ロータリバルブ１２、１２によってウエットケーキを取り出す際に、第１ロータリバルブ１２、１２からバッファタンク１３、１３への加圧ガスの漏洩量が多くなるため、バッファタンク１３、１３内の圧力を大気圧に調整するためのブースタ１４、１４の動力費がそれだけ嵩むという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、加圧式濾過機から低圧側へのガスの漏洩を防止し、動力費を節約することができると共に加圧式濾過機の加圧ガスが固形分の排出手段及びその下流側に配置された種々の機器へ悪影響を及ぼさない固形分の回収装置及び固形分の回収方法を提供することを目的としている。

本発明の請求項１に記載の固形分の回収装置は、加圧ガスによりスラリーを濾過して固形分と液分とを分離する加圧式濾過機と、この加圧式濾過機において分離された固形分を排出する排出路と、この排出路に配置され且つ上記固形分を排出する排出手段と、を備えた固形分の回収装置において、上記固形分が堆積する堆積手段を、上記排出手段の上流側に位置させて上記排出路に設け、上記堆積手段の上記固形分の堆積層により上記加圧式濾過機内の加圧ガスを遮断することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項２に記載の固形分の回収装置は、請求項１に記載の発明において、上記堆積層の高さを測定する測定器を設けると共に、上記測定器の測定値に基づいて上記排出手段による上記固形分の排出量を制御する制御手段を設けたことを特徴とするものである。

また、本発明の請求項３に記載の固形分の回収装置は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記加圧式濾過機が回転式単室型濾過機であることを特徴とするものである。

また、本発明の請求項４に記載の固形分の回収装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、上記固形分の排出手段は、第１ロータリバルブと、この第１ロータリバルブによって取り出された上記固形分を一時的に溜める容器と、この容器から上記固形分を取り出す第２ロータリバルブと、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の請求項５に記載の固形分の回収方法は、密閉構造の加圧式濾過機において加圧ガスの加圧下でスラリーを濾過して固形分と液分とを分離し、上記加圧式濾過機において分離された固形分を排出する排出路に配置された排出手段により上記固形分を排出して回収する固形分の回収方法において、上記排出手段の上流側の上記排出路の所定領域で上記固形分を堆積させる工程と、上記固形分の堆積層の高さを測定する工程と、上記測定結果に基づいて上記排出手段による排出量を制御する工程と、を備えたことを特徴とするものである。

本発明によれば、加圧式濾過機から低圧側へのガスの漏洩を防止し、動力費を節約することができると共に加圧式濾過機の加圧ガスが固形分の排出手段及びその下流側に配置された種々の機器へ悪影響を及ぼさない固形分の回収装置及び固形分の回収方法を提供することができる。

以下、図１に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、図１は本発明の固形分の回収装置の一実施形態を示す模式図である。

本実施形態の固形分の回収装置２０は、図１に示すように、スラリーＳを加圧下で濾過して固形分をウエットケーキＣとして濾液から分離する加圧式濾過機２１と、加圧式濾過機２１の排出路に配置された第１スクリューフィーダ２２と、第１スクリューフィーダ２２によって加圧式濾過機２１から供給されたウエットケーキＣを取り出す第１ロータリバルブ２３と、第１ロータリバルブ２３を介して低圧側（大気圧側）に取り出されたウエットケーキＣを一時的に溜めるバッファタンク２４と、バッファタンク２４からウエットケーキＣを取り出す第２ロータリバルブ２５と、第２ロータリバルブ２５を介して取り出されたウエットケーキＣをドライヤ２６へ供給する第２スクリューフィーダ２７と、を備えている。

加圧式濾過機２１は、図１に示すように、スラリーの供給管２１Ａ、スラリー貯留部２１Ｂ、回転ドラム２１Ｃ、ハウジング２１Ｄ、ガス供給管２１Ｅ及びケーキ排出路２１Ｆを備え、ケーキ排出路２１Ｆからに第１スクリューフィーダ２２へウエットケーキＣを排出する回転式単室型濾過機として構成されている。尚、図１において、２１Ｇはスラリー貯留部２１Ｂからスラリーがオーバーフローする配管である。

そして、本実施形態では、図１に示すように第１スクリューフィーダ２２と第１ロータリバルブ２２との間の排出路には第１スクリューフィーダ２２から供給されるウエットケーキＣを堆積する堆積手段２８が設けられている。この堆積手段２８は、ウエットケーキＣが堆積する堆積管２８Ａと、堆積管２８Ａ内にウエットケーキＣを留めるボールバルブ２８Ｂと、を備え、排出路の一部を形成する堆積管２８Ａに堆積したウエットケーキＣによって加圧式濾過機２１の排出路を第１ロータリバルブ２３から遮断し、加圧式濾過機２１内の気密を保持するシール機能を有している。これにより堆積管２８Ａに堆積したウエットケーキＣによる圧力遮断が不十分であっても、加圧式濾過機２１内の加圧ガスが第１ロータリバルブ２３から漏洩することを抑制し、あるいは防止することができる。また、加圧式濾過機２１からの加圧ガスの漏洩を防止することで、加圧ガスの使用量を節約することができる。

従って、第１ロータリバルブ２３には高度な機密性が要求されないため、第１ロータリバルブ２３にはその回転羽根とケーシング間の気密性が軽減された構造を採用することができ、もって両者間の磨耗を軽減することができる。ボールバルブ２８Ｂは、堆積管２８Ａ内にウエットケーキＣを堆積させる時には閉じ、第１ロータリバルブ２３によって堆積管２８ＡからウエットケーキＣを取り出す時に開くようになっている。従って、運転開始時にはボールバルブ２８Ｂは、加圧式濾過機２１が所定時間稼動して堆積管２８Ａ内にウエットケーキＣが所定量堆積した段階で開くように制御されている。

また、堆積管２８Ａには高さ測定器３０が取り付けられ、この高さ測定器３０によって堆積管２８Ａ内のウエットケーキＣの堆積層の高さを常時測定するようにしてある。高さ測定器３０には第１コントローラ３１が接続され、第１コントローラ３１は高さ測定器３０からの測定信号に基づいて第１ロータリバルブ２３の回転速度を制御し、もって堆積管２８Ａ内のウエットケーキＣの排出量を調節して、堆積管２８Ａ内のウエットケーキＣを所定の高さに維持するようにしてある。

従って、堆積管２８Ａ内のウエットケーキＣが所定の堆積高さよりも高くなれば、第１コントローラ３１は高さ測定器３０からの測定信号に基づいてウエットケーキＣの排出量を増やして所定の堆積高さになるように調節することになる。逆に、ウエットケーキＣが所定堆積高さよりも低くなれば、第１コントローラ３１は高さ測定器３０からの測定信号に基づいてウエットケーキＣの排出量を減らして所定堆積高さになるように調節する。このように第１コントローラ３１は、高さ測定器３０からの測定信号に基づいて堆積管２８ＡのウエットケーキＣを常に一定の高さに維持し、ウエットケーキＣによるシール機能を安定化する。

しかし、堆積手段２８によって加圧式濾過機２１を完全にシールすることは難しいため、どの程度のガス漏れまで許容されるか種々検討した結果、ガス漏れ量は加圧ガスの圧力、堆積管２８Ａの口径、ウエットケーキＣの含水率に依存することが判った。第１ロータリバルブ２３の下流側に配置された諸機器への悪影響を防止するためには、ガスの漏れ量を１０Ｎｍ^３／分以下に設定することが好ましいとすると、ガスの漏れ量を１０Ｎｍ^３／分以下に抑えるためには、堆積手段２８内のウエットケーキＣの堆積高さを１５００ｍｍ程度の設定することが好ましいことも判った。

また、バッファタンク２４は、第１ロータリバルブ２３によって排出されたウエットケーキＣを一時的に貯留する密閉容器である。このバッファタンク２４は、堆積手段２８のシール機構が万一破壊された場合に第１ロータリバルブ２３から漏洩するガスを一時的に溜める役割をも有している。このバッファタンク２４には漏洩ガスの圧力を検出する圧力検出器３２が取り付けられ、この圧力検出器３２には第２コントローラ３３が接続されている。更に、バッファタンク２４にはガス排出管３４が接続され、このガス排出管３４には第２コントローラ３３を介して駆動するバルブ３５が取り付けられている。第２コントローラ３３は、圧力検出器３２からの検出信号に基づいて第２ロータリバルブ２５を起動、停止させる。また、第２コントローラ３３は圧力検出器３２が大気圧以上の圧力を検出するとその検出信号に基づいて排出管３４のバルブ３５を開いてバッファタンク２４内を大気圧に戻すようにしてある。このようにバッファタンク２４内の漏洩ガスの圧力が大気圧以上になっても圧力検出器３２及び第２コントローラ３３の働きでバッファタンク２４内の圧力を大気圧に戻すことによって下流側へのガス漏洩を防止して、第２スクリューフィーダ２７及びドライヤ２６に対する悪影響を確実に防止することができる。尚、３６Ｄは、排出管３４に取り付けられたスクラバーである。

次に、本実施形態の固形分の回収装置２０を用いた固形分の回収方法について図１を参照しながら説明する。固形分の回収装置２０が駆動し、ガス供給管２１Ｅからハウジング２１Ｄ内に窒素ガス等の不活性ガスを供給してハウジング２１Ｄ内を加圧する。この状態でスラリー供給管２１ＡからスラリーＳを供給すると、回転ドラム２１Ｃの一部がスラリー貯留部２１Ｂ内のスラリーＳの液面内に浸漬する。

回転ドラム２１Ｃの一部がスラリーＳの液面に浸漬すると、回転ドラム２１Ｃが矢印方向に回転する間に加圧ガスによる加圧下で回転ドラム２１ＣにおいてスラリーＳを濾過し、回転ドラム２１Ｃ表面で固形分をウエットケーキＣとして回収する。回転ドラム２１Ｃが回転する間に洗浄領域でウエットケーキＣを洗浄した後、剥離領域に達し、剥離手段によってウエットケーキＣを回転ドラム２１Ｃから剥離する。ウエットケーキＣが剥離された回転ドラム２１Ｃは、スラリーＳの液面に達し、上述の加圧濾過及び洗浄を繰り返す。一方、回転ドラム２１Ｃ内の濾液を回転ドラム２１外へ排出する。

回転ドラム２１Ｃから剥離したウエットケーキＣはケーキ排出路２１Ｆから第１スクリューフィーダ２２内に供給される。第１スクリューフィーダ２２は、ウエットケーキＣを堆積手段２８の堆積管２８Ａへ供給する。この時、堆積手段２８のボールバルブ２８Ｂは閉じているため、ウエットケーキＣが堆積管２８Ａ内に堆積すると共に加圧ガスの第１ロータリバルブ２３側への漏れを防止する。堆積管２８Ａ内でウエットケーキＣが加圧式濾過機２１をシールする高さまで堆積すると、堆積手段２８のボールバルブ２８Ｂが開くと同時に第１ロータリバルブ２３が駆動し、大気圧下で堆積管２８Ａ内のウエットケーキＣをバッファタンク２４へ排出する。堆積管２８ＡからウエットケーキＣが排出される間に加圧式濾過機２１が堆積管２８Ａ内にウエットケーキＣを補充する。このように堆積手段２８によって加圧式濾過機２１をシールしているため、第１ロータリバルブ２３が大型化して機密性が低下しても加圧ガスが第１ロータリバルブ２３側からバッファタンク２４側へ漏洩することがない。

この間、堆積管２８Ａ内のウエットケーキＣは、高さ測定器３０によって常時監視されている。ウエットケーキＣが所定の堆積高さよりも高くなれば、高さ測定器３０からの測定信号に基づいて第１コントローラ３１が作動して第１ロータリバルブ２３によるウエットケーキＣの排出量を増やして所定の堆積高さになるように調節する。逆に、ウエットケーキＣが所定堆積高さよりも低くなれば高さ測定器３０からの測定信号に基づいて第１コントローラ３１が作動して第１ロータリバルブ２３によるウエットケーキＣの排出量を減らして所定堆積高さになるように調節する。このように堆積管２８ＡのウエットケーキＣを常に一定の高さに維持することによってウエットケーキＣによるシール機能を安定化している。

第１ロータリバルブ２３が大気圧下で堆積管２８Ａ内のウエットケーキＣをバッファタンク２４へ排出すると、第２ロータリバルブ２５がバッファタンク２４内のウエットケーキＣを大気圧下で第２スクリューフィーダ２７へ排出する。第２スクリューフィーダ２７はウエットケーキＣをドライヤ２６へ供給し、ドライヤ２６においてウエットケーキＣを乾燥させて後工程へ供給する。従って、加圧式濾過機２１の加圧ガスは第１ロータリバルブ２３から下流側へ漏れることなく、第１ロータリバルブ２３の下流側に配置された第２スクリューフィーダ２７やドライヤ２６に悪影響を及ぼすことがない。

ところで、万一何等かの原因で堆積手段２８によるシール機能が破壊され、加圧式濾過機２１の加圧ガスが第１ロータリバルブ２３からバッファタンク２４へ漏れると、バッファタンク２４内の圧力が大気圧以上になる。この時、バッファタンク２４では圧力検出器３２が大気圧以上の圧力を検出し、その検出信号を第２コントローラ３３へ送信する。第２コントローラ３３は、検出信号に基づいて排出管３４のバルブ３５を自動的に開いてバッファタンク２４内のガスを排出し、バッファタンク２４内を大気圧に戻す。また、バッファタンク２４内が漏洩ガスで大気圧以上になっても、第２コントローラ３３の働きで漏洩ガスを排出管３４から排出して瞬時に大気圧に戻すため、第２ロータリバルブ２５は殆ど停止することなく継続してバッファタンク２４からウエットケーキＣを排出することができる。従って、万一堆積手段２８のシール機能が破壊されることがあっても、バッファタンク２４からその下流側への加圧ガスの漏洩を防止し、バッファタンク２４の下流側の諸機器に対する悪影響を確実に防止することができる。

以上説明したように本実施形態によれば、加圧式濾過機２１において加圧ガスの加圧下でスラリーＳを濾過してウエットケーキＣと液分とを分離し、加圧式濾過機２１において分離されたウエットケーキＣを排出する排出路に配置された第１ロータリバルブ２３によりウエットケーキＣを回収する際に、第１ロータリバルブ２３の上流側の堆積手段２８においてウエットケーキＣを堆積させる工程と、高さ測定器３０によって堆積手段２８におけるウエットケーキＣの堆積層の高さを測定する工程と、高さ測定器３０の測定結果に基づいて第１ロータリバルブ２３による排出量を制御する工程と、を備えているため、堆積手段２８におけるウエットケーキＣの堆積層で加圧式濾過機２１の加圧ガスを第１ロータリバルブ２３から遮断してシールすることができるため、第１ロータリバルブ２３の下流側へ加圧ガスが漏れることがなく、その下流側の機器への加圧ガスの悪影響を及ぼす虞がない。この際、高さ測定器３０の測定結果に基づいて第１ロータリバルブ２３からのウエットケーキＣの排出量を制御して、堆積手段２８のウエットケーキＣの堆積層の高さを一定に維持することができるため、堆積層による加圧式濾過機２１の遮断機能を安定化することができる。更に、加圧式濾過機２１からの加圧ガスの漏れを防止することができるため、加圧ガスの使用量を節約することができる。

尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではないことは云うまでもない。本実施形態では一系列の第１、第２ロータリバルブ及びバッファタンクを用いているが、これらを二系列で構成しても良いことは云うまでもない。ウエットケーキＣの取り出しラインを二系列とすることにより、加圧式濾過機が大型化してもロータリバルブ等の大型化を抑制することができる。要は、本発明の固形分の回収装置は、加圧式濾過機と排出手段との間に固形分の堆積手段を設け、堆積手段の堆積した固形分によって加圧式濾過機の加圧ガスをシールする構成を備えたものであれば良い。また、本発明の固形分の回収方法は、排出手段の上流側の固形分の排出路の所定領域で固形分を堆積させる工程と、固形分の堆積層の高さを測定する工程と、測定結果に基づいて排出手段による排出量を制御する工程と、を備えた構成を備えたものであれば良い。

本発明は、スラリーを濾過して固形分を回収する一般化学工業、肥料工業、金属工業あるいは食品工業等の分野で利用することができる。

本発明の固形分の回収装置の一実施形態を示す模式図である。 従来の固形分の回収装置の要部を示す模式図である。 従来の他の固形分の回収装置の要部を示す模式図である。

符号の説明

２０ 固形分の回収装置
２１ 加圧式濾過機
２３ 第１ロータリバルブ（排出手段）
２４ バッファタンク（容器）
２５ 第２ロータリバルブ
２８ 堆積手段
３０ 高さ測定器
３１ 第１コントローラ（制御手段）

Claims (5)

1. 加圧ガスによりスラリーを濾過して固形分と液分とを分離する加圧式濾過機と、この加圧式濾過機において分離された固形分を排出する排出路と、この排出路に配置され且つ上記固形分を排出する排出手段と、を備えた固形分の回収装置において、上記固形分が堆積する堆積手段を、上記排出手段の上流側に位置させて上記排出路に設け、上記堆積手段の上記固形分の堆積層により上記加圧式濾過機内の加圧ガスを遮断することを特徴とする固形分の回収装置。
2. 上記堆積層の高さを測定する測定器を設けると共に、上記測定器の測定値に基づいて上記排出手段による上記固形分の排出量を制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の固形分の回収装置。
3. 上記加圧式濾過機が回転式単室型濾過機であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の固形分の回収装置。
4. 上記固形分の排出手段は、第１ロータリバルブと、この第１ロータリバルブによって取り出された上記固形分を一時的に溜める容器と、この容器から上記固形分を取り出す第２ロータリバルブと、を有することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の固形分の回収装置。
5. 密閉構造の加圧式濾過機において加圧ガスの加圧下でスラリーを濾過して固形分と液分とを分離し、上記加圧式濾過機において分離された固形分を排出する排出路に配置された排出手段により上記固形分を排出して回収する固形分の回収方法において、上記排出手段の上流側の上記排出路の所定領域で上記固形分を堆積させる工程と、上記固形分の堆積層の高さを測定する工程と、上記測定結果に基づいて上記排出手段による排出量を制御する工程と、を備えたことを特徴とする固形分の回収方法。

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