JPH03501462A - 液体分離器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 液体分離器 本発明は、分離装置に関する。

浮きセルは、液体より粒子を分離することを目的とする産業において使用されて いる。これらは、通常、分離すべき混合物に気泡を添加することで作用し、これ により気泡が粒子と接触し、その結果、気泡−粒子物が効果的に軽量化され、混 合物の表面に浮上して除去されることになる。この作用を促進させるために化学 試薬を混合物に添加することもある。

又、液相の一つが乳濁液のようにばらばらの液滴の状態にあるような場合、浮き セルを他の液相からある液相を分離するのに使用出来ることも知られている。し かしながら、この種の装置は、水の中に流入する油の濃度が５００ｐｐｍを越え ない場合に限ってしか満足に作用することができない。しかしながら油−水分離 機の一使用例としては、油井における残留水の清浄化があり、沖合の油井のよう な所では主だった濃度の油を除去した後は、残留水は残留油を浄化して高純度レ ベルの水にしなければならず、その後、水は環境保護上、合法的に海に戻される ことになる。この様な場合、流入する油っぽい水中の油濃度を５００ｐｐｍ以下 にすることはしばしば不可能なことがあり、放流水の濃度に関しては不満足な結 果となってしまう。

気泡を導入する手段、及び／又は撹拌手段を有するタイプの浮きセルの作用効率 に関連した類似した考察が、材料を撹拌する備えを持たずかつ気泡を導入する備 えを必要としない浮きセルの形態をした“脱ガス剤”の作用効率に関連してなさ れている。後者においては、ガス−液体間、及び／又は液体成分間の分離は、単 に、重力的な沈下によってなされるものである。いわゆる“スキマー”と呼ばれ る、遊離油の除去のための備えを持つ脱ガス剤の一形態がある。“浮き装置″な る用語は、本願明細書において、分離を沈下によって達成する、あらゆる装置を 意味して使用される。

本発明は、浮き装置に添加する前に混合物を前処理する液体サイクロンの使用を 企図している。

−特徴として、分離されるべき液体混合物の入口と、該混合物の低濃度液体成分 の出口となるオーバフロー出口と、該混合物の一層濃い液体成分の出口となるア ンダフロー出口とを備えた分離室を有する液体サイクロン、及び該アンダフロー 出口からの流出材料を受け取るために取り付けられた浮きセルのような浮き装置 、から成る分離器が提供される。液体サイクロンは、この場合効果的に使用され 、上記アンダフロー出口から出てくる材料の圧力を、該出口にある混合物の圧・ 力よりも効果的に減じ、以て、溶液から抜は出す濃い濃度成分の中で溶液中にあ る低濃度成分を、上記アンダフロー出口までもたらすか、或は高濃度成分中の液 滴のように高濃度成分と共にアンダフロー出口から排出するかのいずれかを容易 にし、浮き装置は高濃度成分にガスを吹き込むことにより効浮き装置に導入され た材料の表面まで浮き上がるのを可能ならしめる。

本発明は更に、混合物を導入する液体サイクロンを使用することによって、液体 混合物の液体成分をそれぞれ分離する方法も提供し、液体サイクロンの作用によ って混合物の低濃度成分は、混合物の高濃度成分中の液滴の形態となって液体サ イクロンの出口から流出し、出口から流出した材料は浮きセルのような浮き装置 に入り、液滴に気泡を加え、低濃度成分を流入した材料の表面に浮かせることに よって効果的に分離を達成する。

本発明は添付図面を参照した実施例に基づいてさらに記述されるが、ここで 第１図は発明によって構成された装置のフロー図；第２図は第１図に示す装置に 使用される液体サイクロンを示す図；第３図は第１図装置に使用される浮きセル の図；第４図は発明の変形実施例を示す図；第５図は別の変形実施例を示す図； 第６図は発明により構成されたもう一つの装置の図である。

第１図に示す装置は、液体サイクロンｌＯを有しており、これに対しては線４２ で示すように油と水の混合物が導入され、出口線４４において分離された油、出 口線４６において分離された水を提供するが、この水はまだ若干の残留油を含ん でいる可能性がある。この水成分は線４６上を通り減圧装置５０を経て、次に、 線５２上を通り浮きセル５４にもたらされる。ここにおいて、浮きセルから線５ ８で示した水成分と、線６０で示した油底液体サイクロン１０は、例えば米国特 許第４．２３７．００６号や豪州特許出願第８４７１３／７９号、或は本出願人 による国際出願ＰＣＴ／ＡＩ］８３１０００２８　、又はＰＣＴ／ＡＵ８５１０ ００１０に教示されたような、既知様式によって構成されても良い。第２図は、 この通常タイプの分離器を示している。これは図示するように、円形断面から成 るテーバ状の細長い分離室２５を備えており、その大径側端部において第１円筒 部分１２、入口開口Ｒ３０を持つ接線方向の入口２６、及び出口開口部３２に連 携する軸方向のオーバフロー出口３４を有している。分離室２５のテーバ部１２ ａは部分１２の近くに設けられており、これは分離室２５の僅かにテーバ状の第 ２部分１４へと導いており、次いで分離器への軸方向アンダフロー出口２３に開 口する、分離室の細長い円筒部分１６へと続いている。

分離されるべき油っぽい水の混合物は入口２６より入口開口部３０を通って分離 室２５の部分１２に入り分離室内で渦流を生成する。油成分は出口３４から開口 部３２を介して流出し、水成分はアンダフロー出口２３より流出する。

図示したように、第１部分１２は長さｌ８、径ｄ＋からなり、第２部分はその大 径端部において長さ１２、径ｄ２を有し、部分１６は長さβ５、径ｄ３、他方、 オーバフロー出口は径ｄ０を有する。豪州特許出願８４７１３／７９に記述した ように、２つの厳密なる接線方向の入口２６を設けても良く、或は国際出願ＰＣ Ｔ／ＡＵ８５１０００１０に示すように、螺旋状の単一の入口２６を設けても良 い。上述した構造によれば、サイクロン分離器は以下の寸法条件式のいずれか一 つ、或はそれ以上、或はそれら総てに従って形成しても良い。

Ｌ／ｄ２＞１ｏ、例えば１０＜　１２　／ｄ　２　＜２５例えば、 ｄｏ／ｄａ！：０１２５、例えばｃＬ／（Ｌ＜０．１場合その入口開口部の全入 口面積であり、Ｂは第２部分のテーパ度の半分の角度であり、２０分から、２度 の範囲、例えば１度でも良い。部分１２ａは任意である。仮に設けられるならば 、１０度の半分の角度αでも良い。

液体サイクロン１０としての他の適当な構造は、例えば豪州特許出願７７６１０ ／８７や、国際出願ＰＣＴ／Ａｔ１８７１００４０２．　ＰＣＴ／ＡＵ８６１０ ０３１３．　ＰＣＴ／ＡＵ８６１００１７３．　ＰＣＴ／ＡＵ８５１００１８１ の明細書中に示されている。

第２図に示す構造では、オーバフロー出口２３は分離器の第４部分に連通してお り、それは分離作用を促進する背圧を与える効果を持つ。この第４部分は、国際 出願ＰＣＴ／ＡＵ８３１０００２８に記載されており、図示したように第２円筒 部分１８ｂによって追随された出口２３からの第１円錐台部分１８ａを有する。

第１図に示す装置を使用する際には、この機構は減圧作用を与え、減圧装置５０ を廃することができ、この場合、線４６は直接、線５２につながり、分離器１０ からの材料は直接、浮きセルに流入する。

浮きセル５４も又、従来のプラクティスに従って構成されても良く、溶解ガスや 誘導空気や誘導ガスのタイプでも良い。

第３図は、概略的な形態において、誘導空気タイプの一形態を示している。ここ で、分離すべき材料が導入されるベッセル７０が設けられる。ロータ７２はベッ セル７０の内部に位置され、インペラブレード７４を有し、使用時、インペラと 共に垂直軸回りに回転される。その設計は、矢印８０に示すように空気がロータ ７２の上部の中に引き込まれ、次いでロータの穴を介し、それより側方外部に通 り、分離すべき材料の中に入る。同時にロータはベッセル内材料をロータ内部上 方に引き込み、また上述した穴を介して外側にも通過させる。このように導入さ れた材料は矢印８２に概略的に示されている。この機構においては、ロータの側 方開口部においてロータより流出する空気は、分離すべき所望の一成分に付く気 泡の形となり、この結果その成分は軽量化され、ベラセルフ０内材料表面まで浮 上する。この作用は、例えば界面活性剤のような適当な化学物質を添加すること によって促進するようにしても良い。分離すべき混合物を導入・除去するだけの 手段、及びその結果として生じる分離された成分は図示されていないが、線５２ は、所望の除去されるべきセルのベースに対して位置する下方に沈む成分のため の出口を設けることによって直接、ベッセル７０の内部につながるようにしても 良い。表面に浮上した成分は、単に、収集されるべきセルの側方から溢れ出て適 当な周縁溝の放水路に入っても良い。このような関係においては、セル５４は取 りまとめられ、ベッセルの頂部まで浮上する成分は油であり、沈むものは水であ る。

第４図に示すように分離すべき液体混合物は、第−例において線９２を通り、液 体ナイフロンに流入する前に、混合及び／又は居留ベッセルを通過するようにし ても良い。第４図に示す機構のその他の部分は第１図のそれと同じであって、第 １及び第４図において同じ参照番号は同一要素を示している。

混合及び／又は居留ベッセルは、例えば交差板の妨害スキマーのような、前凝集 物あるいは凝集物を有する。ある例においては適当なポンプのように低いシェア 圧力を増加する装置を線９２に配置することによってベッセル９０に入る前の入 口混合物に作用させるか、或は線４２に配置して液体サイクロン１０に入る前の ベッセル９０を過ぎた混合物に作用させるかして、その作用を促進することも可 能である。

ベッセル９０を設けた所において、線９２上の液体とは別個に、或はそれとの混 合物の形で、例えば熱処理装置からの加熱水、又は他の流体の入口を設けても良 い。この装置は、周期的に加熱水を噴射するものでも良い。

液体サイクロン１０は、記述したように、油っぽい水が導入されたとき、それか ら油成分を除去する作用がある。一般に、分離器１０は使用時に、流入する混合 物中の水よりも油の量が実質上少なくなるように設計される。しかしながら、油 の濃度は、例えば数パーセントのオーダーでも良い。

液体サイクロン１０はその出口から流出する水の成分において油の濃度を、例え ば５００ｐｐｍ以下のような極めて低いレベルまで減じることができる。そして 、減圧装置５０、又は上記液体サイクロン濃度を部分１８を通過した後、油っぽ い水は次に浮きセルへと通過しさらに油成分を均一な低いＩノベルまで減じるこ とができる。この様にして線５８からの流出水は、百万分の数個という油濃度を 有するような実に純粋な物とすることができる。

液体サイクロン１０を設けることは分離作用に加えて、入口線４２と分離器から の出口２３との間に普通みられるような相当なる圧力降下を補助する。例えば５ ０％にもなり得るこの圧力降下は、水の中に溶解した油が溶液から出て液滴を形 成し、たとえそれらが、サイクロン１０内で全部分離されないで出口線４４から 流出しても容易に一括集積を可能ならしめるか、さもなくば浮きセルの気泡に容 易に付着して最後の分離の効果を高めるかの効果を有する。

記述した浮きセルは一例であって、記述されたインペラブレード７４又はロータ ７２を持たないタイプのような他のタイプと置き換えても良い。更に述べたよう に、浮きセルは脱ガス剤やスキマーのような他の浮き装置により置き換えても良 い。

第５は、記述した液体サイクロン１０からの出口が選択的に線４６で結ばれ、減 圧装置５０を介しスキマーのような脱ガス剤６５（遊離油除去のための備えを持 った脱ガス剤）までもたらされる機構を示している。液体サイクロンのアンダフ ロー出口からの液体は、線５２によって脱ガス剤の入口まで通過する。

脱ガス剤は、封止されたベッセル６８の形態をしており例えば、圧力が課せられ 、導入される水からガスを分離するように作用し、更に水から油を分離し、その 分離が重力的降下によって少なくても部分的になされるようになっている。油は 、適当な機械的“スキマー”によって任意的に助けられベッセル内の水の表面か ら、線７３をもって除去されても良い。

減圧装置５０は好ましいとしながらも、ある例においては、指摘されたとき排除 しても良い。減圧装置として適当なバルブや、所望ならば流入した液体から固体 を除去するべく設計された他の液体サイクロンを使用することも可能である。

第６図に示す装置においては、浮きセ、ルア０は、その垂直軸回りに配置された 円筒状外壁１００を有する。壁１００はその低端でベース１０２によって、その 上端で横断壁１０４によって閉じられ実質上、封止室１０５を画成する。本例に おいては、液体サイクロン１０は、垂直軸を以て配置され、セルフ０の内部下方 に延びるように配置される。入口２６を有する液体サイクロンの大径端部は壁１ ０４の上に配置されるが、部分１４及び１６は、壁１００の軸と同軸を成してセ ルフ０の内部に延びる。下端部において、液体サイクロン１０のアンダフロー出 口は、適当な減圧装置５０に取り付けられる。この場合、装置は中央通路５０ａ を有するベンチュリの形態となる。通路５０ａからの出口は、セルフ０のベース １０２の上面の上、短い距離をもって配置される。

上方のマニホールド１２０が配置され、セルフ０の室１０５からの分離された軽 い材料相のための出口を提供し、さらなるマニホールド１２２はセルフ０の下端 近くに配置され、分離された重い材料相の出口となる。図示したように、マニホ ールド１２０、１２２近傍のセル内部にバッフル１２６．１２８を設けても良い 。

図示したように、装置の中に空気やガスを噴射する備えがなされる。この場合、 入口バイブ１４０は側壁１００を通って延び、装置５０を通る通路５０ａの出口 開口部１４０ａに開口する。この出口開口部１４０ａは通路５０ａの最小径地点 に位置する。

図示したように、液体サイクロン１０は、壁１０４の開口部を通って延び、液体 サイクロンが、部分１２ａと１４との間の結合部において壁１０４によって支持 されるようにしても良い。以前のように、液体サイクロン１０に対して軸方向に 配置された位置であって、その大径端部にオーバフロー出口３４を設けても良い 。

第６図の装置の使用においては、分離されるべき液体混合物は、液”体サイクロ ン１０に対して入口２６を通って内側に送り込まれ、その結果、分離されるべき 混合物の少なくてもより重い相は液体サイクロンの内部に沿って軸方向下方に通 され、次いで、減圧装置５０を通過して、室１０５に入る。材料はこのようにし て液体サイクロンを通過し、減圧装置５０の中には、パイプ１４０と開口部１４ ０ａを介して空気、又はガスが噴射される。室１０５内では、出口５０ａから流 出した液体が、バッフル１２６より溢れ出るまで充満する。分離された相の内、 軽い方は、表面まで移動し、次いでマニホールドを介して除去され、他方重い方 は底に向かって降下し、バッフル１２８を通りマニホールドを介して除去される 。

上述した機構においては、液体サイクロン１０は、オーバフロー出口３４を通っ て軽量相の幾つかを除去するような、相の初期分離をしても良いが、液体サイク ロンはそれ自体、重要な分離作用をしないように作動し、この場合、出口３４は 除去されても良い。

減圧装置５０は、いかなる適宜形態をも取ることができ、必ずしもベンチュリで ある必要はない。例えば、適当なバルブやノズルを使用しても良い。空気やガス を上述したのとは別の方法で分離すべき液体の中に誘導、或は導入しても良い。

例えば、空気やガスを要求されたとき、装置５０の上流に噴射しても良い。しか しながら、装置５０は、そこを通る流れを変化可能とするべく調整可能であるこ とが望ましい。

上述した機構は、説明の手段として単に提示したものであって、添付された請求 の範囲に限定されたような発明の範囲及び概念から逸脱する事なくこれに対して 種々の変形実施例が可能である。

ｑ） 一へ Ｎ？ ！ＪＬｎ イノ 吐 一一＼ へ い 国際調査報告 ＳＬＩＰＰＬＥＭＥＮＴＡＲＹ 筑１酉の続き

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．分離されるべき液体混合物の入口と、該混合物の低濃度液体成分の出口とな るオーバフロー出口と、該混合物の一層濃い液体成分の出口となるアンダフロー 出口とを備えた分離室を有する液体サイクロン、及び該アンダフロー出口からの 流出材料を受け取るために取り付けられた浮き装置、から成る分離器。 ２．分離されるべき液体混合物の入口と、該混合物の低濃度液体成分の出口とな るオーバフロー出口と、該混合物の一層濃い液体成分の出口となるアンダフロー 出口とを備えた分離室を有する液体サイクロン、及び該アンダフロー出口からの 流出材料を受け取るために取り付けられた浮き装置、から成り、以て液体サイク ロンは、効果的に使用され、上記アンダフロー出口から出てくる材料の圧力を、 該出口にある混合物の圧力よりも効果的に減じ、以て、溶液から抜け出す濃い濃 度成分の中で溶液中にある低濃度成分を、上記アンダフロー出口までもたらすか 、或は高濃度成分中の液滴のように高濃度成分と共にアンダフロー出口から排出 するかのいずれかを容易にし、浮き装置は高濃度成分にガスを吹き込むことによ り効果的に高濃度成分からの上記液滴を分離し、低濃度成分が、浮き装置に導入 された材料の表面まで浮き上がるのを可能ならしめる分離器。 ３．液体サイクロンから浮き装置まで通過せしめられる液体の圧力を減じるため の減圧装置が設けられる、請求項１、又は請求項２に記載の分離器。 ４．更に、分離すべき液体混合物のための入口と、液体サイクロンの入口に取り 付けられた出口とを備えた、混合及び／又は居留ベッセルを有する、請求項１か ら３までのいずれか１つに記載の分離器。 ５．上記混合及び／又は居留ベッセルは、交差板の妨害スキマーを有する、請求 項４に記載の分離器。 ６．上記混合及び／又は居留ベッセルには、混合物の中に混合物と合体する化学 物質を導入する手段が設けられる、請求項４又は請求項５のいずれかに記載の分 離器。 ７．上記混合及び／又は居留ベッセルには、液体混合物の中に、加熱水又は他の 流体の入口としての備えがなされる、請求項４から６までのいずれか１つに記載 の分離器。 ８．上記浮き装置は、高濃度成分の降下によって上記成分を分離するため室を有 し、以て低濃度成分はその上に位置され、上記液体サイクロンは上記ベッセルの 中に延び、以て出口材料は上記出口から分離のための室へと通過する、前出請求 項のいずれかに記載の分離器。 ９．上記アンダフロー出口から流出する液体にガスを含ませる手段が設けられる 、請求項８に記載の分離器。 １０．上記手段は、上記アンダフロー出口と上記室の内部との間の通路にポート と、上記ポートから通路の中へガスを流出せしめ、それが通路を通過する際、上 記出口材料と混合せしめる手段とを有する、請求項９に記載の分離器。 １１．上記通路は、上記室に入るに先立ち、上記出口材料の圧力を減ずる減圧装 置内の通路から成る、請求項１０に記載の分離器。 １２．上記ポートは、上記アンダフロー出口近傍の上記分離室に配置され上記通 路を限定するベンチュリ内に設けられる、請求項１１に記載の分離器。 １３．混合物を導入する液体サイクロンを使用することによって、液体混合物の 液体成分をそれぞれ分離する方法であって、液体サイクロンの作用によって混合 物の低濃度成分は、混合物の高濃度成分中の液滴の形態となって液体サイクロン の出口から流出し、出口から流出した材料は浮きセルのような浮き装置に入り、 液滴に気泡を加え、低濃度成分を流入した材料の表面に浮かせることによって効 果的に分離を達成する方法。 １７．液体サイクロンから取られた上記液体は、上記浮き装覆に入る前に、減圧 装置を通過せしめられる、請求項１７に記載の方法。 １８．上記混合物は、液体サイクロンヘと通過する前に混合及び／又は居留ベッ セルヘと通過せしめられる、請求項１６又は請求項１７のいずれかに記載の方法 。 １９．上記混合及び／又は居留ベッセルは、交差板の妨害スキマーを有する、請 求項１８に記載の方法。 ２０．上記混合及び／又は居留ベッセル内の混合物の中に混合物と合体する化学 物質を導入する、請求項１９に記載の方法。 ２１．更に、上記混合及び／又は居留ベッセルの中に加熱水又はその他の流体を 入れ、その中で混合された材料と混合させる、請求項１６から２０までのいずれ か１つに記載の方法。 ２２．上記ガスは、上記浮きセルに入る前に材料が通過することになる通路内へ の導入によって、材料の中に導入される請求項１６から２１までのいずれか１つ に記載の方法。 ２３．上記材料の圧力は、上記通路を通過する際、減じられる、請求項２２に記 載の方法。 ２４．上記通路は、上記出口近傍に、ベンチユリを有する、請求項２３に記載の 方法。 ２５．浮き装置は、上記材料を受け取り、その中で気泡の付着による分離が行わ れる室と、該室の材料の中に配置されることになる上記通路の出口端部とを有す る、請求項２２，２３、又は２４に記載の方法。 ２６．上記室の低い部分から、分離された上記高濃度成分ど上記室の高い部分か ら、分離された上記低濃度成分とを除去する、請求項２５に記載の方法。 ２７．上記低濃度成分は油を有し、上記高濃度成分は水を有する、請求項１６か ら２６までのいずれか１つに記載の方法。