JP2014004502A - Method for designing slurry treatment plant and slurry treatment plant - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スラリー処理プラントの設計方法およびスラリー処理プラントに関する。 The present invention relates to a method for designing a slurry processing plant and a slurry processing plant.
スラリー処理プラントは、スラリーに含まれる固体部分を液体部分から分離するため、あるいは、スラリーから液体部分を除去し、重量軽減を図るために使用される。スラリー処理プラントは、例えば、金属酸化物、金属水酸化物（チタン、亜鉛、ビスマス、フェライト、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、コバルト、ニッケル、銅、鉄など）、染料、顔料、カーボン、炭酸カルシウム、電池材料、半導体廃水、トナー、ファインケミカル製品、食品飲料醸造業界、樹脂粒子、各種工場廃水、水処理、上下水、し尿のスラッジ、有機排水、メッキ業界、ガラス業界の廃水、ゼオライト、陶土などの脱水乾燥処理に用いられる。 Slurry processing plants are used to separate the solid portion contained in the slurry from the liquid portion or to remove the liquid portion from the slurry to reduce weight. Slurry processing plants include, for example, metal oxides, metal hydroxides (titanium, zinc, bismuth, ferrite, aluminum, magnesium, calcium, cobalt, nickel, copper, iron, etc.), dyes, pigments, carbon, calcium carbonate, batteries Materials, semiconductor wastewater, toner, fine chemical products, food and beverage brewing industry, resin particles, various factory wastewater, water treatment, water and sewage, human waste sludge, organic wastewater, plating industry, glass industry wastewater, zeolite, porcelain, etc. Used for processing.
かかるスラリー処理プラントに関する従来技術として、例えば特許文献１には、スラリーをフィルタプレスによって機械的に脱水してフィルタケーキを形成し、さらにフィルタケーキをフィルタプレスの中に残したまま、フィルタプレス内の圧力を上限圧力２００ミリバール以下に減圧し、フィルタプレートの温度を下限温度４０℃以上に保って乾燥させる装置が記載されている。以下の説明では、上記の特許文献１に係る装置を「Ｒ装置」と称する。Ｒ装置は、主要機器であるフィルタプレスと真空機器、加熱機器等からなる。
As a conventional technique related to such a slurry processing plant, for example,
乾燥方法は数多く存在し、それぞれの乾燥方法において、被乾燥物、乾燥条件との間に相性がある。すなわち、乾燥方法と被乾燥物、乾燥条件との相性がよい場合、乾燥効率が高く、比較的短い時間で乾燥を完了させることが可能である。逆に、乾燥方法、乾燥条件と被乾燥物との相性が悪い場合、乾燥を完了させるのに極めて長い時間が必要になる。上記のＲ装置におけるフィルタケーキの乾燥方法は、静置型真空加熱乾燥法と呼ばれるものであるが、この乾燥方法と相性が悪いフィルタケーキがスラリーの脱水によって生成される場合、あるいは、相性が悪い乾燥条件が設定されている場合もある。 There are many drying methods, and in each drying method, there is compatibility between the material to be dried and the drying conditions. That is, when the drying method is compatible with the material to be dried and the drying conditions, the drying efficiency is high and the drying can be completed in a relatively short time. Conversely, if the drying method and the drying conditions are not compatible with the material to be dried, a very long time is required to complete the drying. The drying method of the filter cake in the above R apparatus is called a stationary vacuum heat drying method. When a filter cake that is incompatible with this drying method is produced by dehydration of the slurry, or drying that is incompatible with the drying method. Conditions may be set.
フィルタケーキと静置型真空加熱乾燥法との相性が悪い場合、Ｒ装置での乾燥効率は著しく低い。このような場合には、Ｒ装置とは異なる、よりフィルタケーキとの相性がよい乾燥方法を用いる乾燥装置を設置し、フィルタケーキの乾燥工程を最初からこの乾燥装置で実施した方がよい。なお、以下の説明で単に「乾燥装置」という用語を用いた場合、Ｒ装置で用いている静置型真空加熱乾燥法とは異なる種類の乾燥方法を用いる乾燥装置を意味するものとする。しかしながら、乾燥時間がどの程度長い場合に「相性が悪い」と判定して乾燥装置を設置すればよいかは明確でなく、この点でスラリー処理プラントの最適な設計は容易ではなかった。 When the compatibility between the filter cake and the stationary vacuum heat drying method is poor, the drying efficiency in the R apparatus is extremely low. In such a case, it is better to install a drying device that uses a drying method that is more compatible with the filter cake, which is different from the R device, and to carry out the drying process of the filter cake with this drying device from the beginning. In the following description, when the term “drying apparatus” is simply used, it means a drying apparatus that uses a different drying method from the stationary vacuum heat drying method used in the R apparatus. However, it is not clear how long the drying time should be determined as “incompatible” and the drying apparatus should be installed. In this respect, the optimum design of the slurry processing plant has not been easy.
そこで、本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、フィルタケーキと乾燥方法との相性を考慮してスラリー処理工程を容易に最適化することが可能な、新規かつ改良されたスラリー処理プラントの設計方法およびスラリー処理プラントを提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to easily optimize the slurry processing step in consideration of the compatibility between the filter cake and the drying method. It is an object of the present invention to provide a new and improved method for designing a slurry processing plant and a slurry processing plant capable of being used.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、スラリー処理プラントの設計方法において、スラリーをフィルタプレス内で機械的に脱水してフィルタケーキを形成し、フィルタプレス内の圧力を上限圧力２００ミリバール以下に減圧し、フィルタプレスに設けられたフィルタプレートの温度を下限温度４０℃以上に保ってフィルタケーキを乾燥させる脱水乾燥装置を用いて、スラリーを脱水してフィルタケーキを形成するまでの脱水時間Ｆと、フィルタケーキを目標含水率まで乾燥させる乾燥時間Ｄとを測定し、脱水時間Ｆおよび乾燥時間ＤがＤ＞ｍＦ（ｍ＝１０〜１４）の関係を満たす場合には、脱水乾燥装置とは異なる種類の乾燥方法を用いる乾燥装置をスラリー処理プラントに設置することを決定し、脱水時間Ｆおよび乾燥時間ＤがＤ＜ｎＦ（ｎ＝５〜７）の関係を満たす場合には、脱水乾燥装置をスラリー処理プラントに設置して乾燥装置を設置しないことを決定することを特徴とする、スラリー処理プラントの設計方法が提供される。 In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, in a method for designing a slurry processing plant, slurry is mechanically dehydrated in a filter press to form a filter cake, and the pressure in the filter press is limited to an upper limit. Until the pressure is reduced to 200 mbar or less, and the temperature of the filter plate provided in the filter press is maintained at a minimum temperature of 40 ° C. or higher and the filter cake is dried, until the slurry is dehydrated to form the filter cake. When the dehydration time F and the drying time D satisfy the relationship of D> mF (m = 10 to 14), the dehydration time F is measured and the drying time D for drying the filter cake to the target moisture content is measured. Decided to install in the slurry processing plant a drying device that uses a different type of drying method from the drying device. When the space D satisfies the relationship of D <nF (n = 5 to 7), the slurry processing plant is characterized in that the dehydrating and drying apparatus is installed in the slurry processing plant and the drying apparatus is not installed. A design method is provided.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記の設計方法を用いて設計されたスラリー処理プラントが提供される。 Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, the slurry processing plant designed using said design method is provided.
上記の構成によれば、Ｒ装置における脱水時間Ｆと乾燥時間Ｄとの関係に基づいて、スラリー処理プラントにおける装置構成が概略判定される。従って、装置構成についての詳細な検討を行うのは、ｎＦ≦Ｄ≦ｍＦの場合だけでよい。 According to said structure, based on the relationship between the dehydration time F in the R apparatus, and the drying time D, the apparatus structure in a slurry processing plant is roughly determined. Therefore, detailed examination of the device configuration is only required when nF ≦ D ≦ mF.
以上説明したように本発明によれば、フィルタケーキ、乾燥条件と乾燥方法との相性を考慮してスラリー処理工程を容易に最適化することができる。 As described above, according to the present invention, the slurry processing step can be easily optimized in consideration of the compatibility between the filter cake, the drying conditions, and the drying method.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
（スラリー処理プラントの構成）
図１は、本発明の実施形態に係るスラリー処理プラントの構成を示す図である。
(Configuration of slurry processing plant)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a slurry processing plant according to an embodiment of the present invention.
スラリー処理プラント１には、チャンバー型フィルタプレート（ろ板）を有するフィルタプレス２が設けられる。フィルタプレス２にはスラリー供給システム３が接続されており、これによってスラリーがフィルタプレス２に供給される。スラリーがフィルタプレス２に充填されることによって生じるろ過液は、フィルタプレスからろ過液ライン４を経由して排出される。
The
フィルタプレス２がスラリーをろ過、洗浄、圧搾によって機械的に脱水することで、フィルタプレス２内にフィルタケーキが形成される。ここで、ろ過液ライン４に接続された真空ポンプ５を用いて、脱水後にそのままチャンバー内に静置されたフィルタケーキからの蒸発蒸気のうち凝縮器で凝縮されなかった蒸気と、チャンバー内の残留空気、および真空運転中にフィルタプレスのプレート間から少量漏れ込む空気をあわせて吸引し、フィルタプレス２内の圧力を２００ミリバール以下に減圧し、かつ減圧することでチャンバー内での水の沸点を下げた状態で、加熱システム６を用いてフィルタプレートを４０℃以上に加熱し、フィルタケーキ中の水分を蒸発させてフィルタケーキが乾燥し、乾燥ケーキ８が得られる。
A filter cake is formed in the filter press 2 by the filter press 2 mechanically dewatering the slurry by filtering, washing, and pressing. Here, using the vacuum pump 5 connected to the filtrate line 4, the vapor that has not been condensed in the condenser among the vapor evaporated from the filter cake that has been left in the chamber as it is after dehydration, and the residual in the chamber Air and a small amount of air leaking from between the plates of the filter press during vacuum operation are sucked together, the pressure in the filter press 2 is reduced to 200 mbar or less, and the boiling point of water in the chamber is reduced by reducing the pressure. In the lowered state, the
スラリー処理プラント１には、乾燥装置７が設置されうる。乾燥装置７は、例えば、対流伝熱乾燥機、伝導伝熱乾燥機、輻射伝熱乾燥機、マイクロ波乾燥機、加熱水蒸気乾燥機、真空乾燥機、凍結乾燥機、ヒートポンプ利用の乾燥機、超音波乾燥機、油熱媒体乾燥機、超臨界乾燥機、加熱機能部分に電熱加熱材の面溶射またはパイプ内面もしくは外面にある電熱加熱材の溶射を用いた乾燥機など、フィルタプレス２で用いられる静置型真空加熱乾燥法とは異なる乾燥方法を用いるものである。
In the
乾燥装置７の設置の有無は、以下で説明する設計方法に従って決定される。乾燥装置７を設置する場合、フィルタプレス２で形成されたフィルタケーキを、乾燥装置７に移して乾燥させ、乾燥ケーキ８を得る。フィルタケーキをフィルタプレス２である程度乾燥させた後に乾燥装置７に移すか、フィルタプレス２では乾燥させずに乾燥装置７に移すかも、上記の設計方法に従って決定されうる。
Whether or not the drying apparatus 7 is installed is determined according to a design method described below. When installing the drying device 7, the filter cake formed by the filter press 2 is transferred to the drying device 7 and dried to obtain a dried
（設計方法の処理フロー）
図２は、本発明の実施形態に係るスラリー処理プラントの設計方法を示すフローチャートである。このフローチャートは、設計方法のうち、Ｒ装置および乾燥装置に関する装置構成の決定の手順を示すものである。これ以外の部分については、例えば従来の設計方法と同様の手順を採用することが可能であるため、詳細な説明を省略する。
(Process flow of design method)
FIG. 2 is a flowchart showing a method for designing a slurry processing plant according to an embodiment of the present invention. This flowchart shows the procedure for determining the apparatus configuration related to the R apparatus and the drying apparatus in the design method. For other parts, for example, the same procedure as in the conventional design method can be adopted, and thus detailed description thereof is omitted.
本実施形態に係る設計方法では、Ｒ装置のフィルタプレスに供給されたスラリーが機械的に脱水されてフィルタケーキが形成されるまでの時間である脱水時間Ｆと、Ｒ装置のフィルタプレス内でフィルタケーキを目標含水率まで乾燥させるまでの時間である乾燥時間Ｄとを用いて判定が実行される。従って、本実施形態に係る設計方法の実施にあたっては、プラントで処理されるスラリーについて、Ｒ装置を用いて、脱水時間Ｆおよび乾燥時間Ｄを予め測定しておく（ステップＳ１０１）。 In the design method according to the present embodiment, the slurry supplied to the filter press of the R apparatus is mechanically dehydrated and the dehydration time F, which is the time until the filter cake is formed, and the filter within the filter press of the R apparatus. The determination is performed using the drying time D, which is the time until the cake is dried to the target moisture content. Therefore, in carrying out the design method according to the present embodiment, the dehydration time F and the drying time D are measured in advance using the R device for the slurry processed in the plant (step S101).
設計にあたっては、まず、脱水時間Ｆと乾燥時間ＤとがＤ＞ｍＦの関係にあるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ｍは、サイクルタイムの短縮によりＲ装置を大型化しなくて済むことによるコストの低下と、新たに乾燥装置を設置することによるコストの上昇とを考慮して設定される係数である。ケースによってコストの決定要因が異なるため、係数ｍの値はケースによって変動するが、本発明者らがスラリー処理プラントの設置に係る試験の蓄積から得た知見によれば、適切な係数ｍの値は１０〜１４の範囲にある。 In designing, first, it is determined whether or not the dehydration time F and the drying time D have a relationship of D> mF (step S103). m is a coefficient that is set in consideration of a decrease in cost due to the need to increase the size of the R device by shortening the cycle time, and an increase in cost due to the installation of a new drying device. The cost determinant differs depending on the case, so the value of the coefficient m varies depending on the case. However, according to the knowledge obtained by the inventors from the accumulation of tests related to the installation of the slurry processing plant, the appropriate value of the coefficient m Is in the range of 10-14.
ステップＳ１０３でＤ＞ｍＦであると判定された場合、乾燥装置を設置することを決定する（ステップＳ１０５）。この場合、スラリーの脱水によって形成されたフィルタケーキは、最終的には乾燥装置を用いて目標含水率まで乾燥される。フィルタケーキをＲ装置である程度乾燥させてから乾燥装置に移動させるか、Ｒ装置では乾燥させずに乾燥装置に移動させるかは、例えばフィルタケーキの性質に応じて決定される。 If it is determined in step S103 that D> mF, it is determined to install a drying device (step S105). In this case, the filter cake formed by the dehydration of the slurry is finally dried to the target moisture content using a drying device. Whether the filter cake is dried to some extent by the R device and then moved to the drying device or whether the filter cake is moved to the drying device without being dried by the R device is determined according to the property of the filter cake, for example.
例えば、フィルタケーキが、脱水後の状態において、せん断力が加わった場合にゲルからゾルに変化するような性質を有する場合には、そのような変化が生じない含水率までＲ装置でフィルタケーキを乾燥させることが好ましい。一方、フィルタケーキを最初から乾燥装置で乾燥させることが可能である場合には、Ｒ装置を、フィルタケーキの乾燥のための加熱システムなどを有さない脱水装置に置き換えることができる。 For example, when the filter cake has a property of changing from gel to sol when shearing force is applied in the state after dehydration, the filter cake is filtered with an R device until the moisture content does not cause such change. It is preferable to dry. On the other hand, when the filter cake can be dried from the beginning by a drying device, the R device can be replaced with a dehydrating device that does not have a heating system or the like for drying the filter cake.
上記のステップＳ１０３でＤ≦ｍＦであると判定された場合、さらに、脱水時間Ｆと乾燥時間Ｄとが、Ｄ＜ｎＦの関係にあるか否かを判定する（ステップＳ１０７）。ｎも、サイクルタイムの短縮によりＲ装置を大型化しなくて済むことによるコストの低下と、新たに乾燥装置を設置することによるコストの上昇とを考慮して設定される係数である。係数ｍの値と同様に、係数ｎの値もケースごとに変動するが、本発明者らがスラリー処理プラントの設置に係る試験の蓄積から得た知見によれば、適切な係数ｎの値は５〜７の範囲にある。 When it is determined in step S103 that D ≦ mF, it is further determined whether or not the dehydration time F and the drying time D have a relationship of D <nF (step S107). n is also a coefficient that is set in consideration of a reduction in cost due to the fact that the R device does not have to be enlarged by shortening the cycle time and an increase in cost due to the installation of a new drying device. Similar to the value of the coefficient m, the value of the coefficient n varies from case to case, but according to the knowledge obtained by the inventors from the accumulation of tests related to the installation of the slurry processing plant, the appropriate value of the coefficient n is It is in the range of 5-7.
ステップＳ１０７でＤ＜ｎＦであると判定された場合、Ｒ装置のみを設置し、乾燥装置を設置しないことを決定する（ステップＳ１０９）。この場合、Ｒ装置でスラリーの脱水によって形成されたフィルタケーキは、そのままＲ装置で目標含水率まで乾燥される。 When it is determined in step S107 that D <nF, it is determined that only the R device is installed and the drying device is not installed (step S109). In this case, the filter cake formed by the dehydration of the slurry by the R device is directly dried to the target moisture content by the R device.
一方、ステップＳ１０７において、Ｄ≧ｎＦであると判定された場合（つまりｎＦ≦Ｄ≦ｍＦの場合）、他の諸条件を検討してスラリー処理プラントの装置構成が決定される（ステップＳ１１１）。ここで検討される条件は、例えば、各装置での乾燥時間の設定によって可能な遊休時間の最小化、乾燥装置のテストを通じた乾燥方法の最適化、フィルタケーキの性質、コンタミネーションへの考慮、および運転条件（２４時間運転か、昼間のみの運転か）などである。 On the other hand, if it is determined in step S107 that D ≧ nF (that is, if nF ≦ D ≦ mF), other conditions are examined to determine the apparatus configuration of the slurry processing plant (step S111). The conditions considered here are, for example, minimizing the idle time possible by setting the drying time in each device, optimization of the drying method through testing of the drying device, the nature of the filter cake, consideration for contamination, And driving conditions (24 hours driving or daytime driving only).
以上のような設計方法によれば、脱水時間Ｆ、乾燥時間Ｄ、および係数ｍ，ｎを用いることによって、スラリー処理プラントの装置構成を容易に概略判定できる。つまり、ｎＦ≦Ｄ≦ｍＦの場合には、様々な条件を考慮した詳細な検討が必要であるものの、Ｄ＜ｎＦであればＲ装置のみを設置すればよいことが決定され、Ｄ＞ｍＦであれば乾燥装置の設置が必要であることが決定される。 According to the design method as described above, the apparatus configuration of the slurry processing plant can be roughly determined by using the dehydration time F, the drying time D, and the coefficients m and n. In other words, in the case of nF ≦ D ≦ mF, detailed examination considering various conditions is necessary, but if D <nF, it is determined that only the R device needs to be installed, and D> mF If so, it is determined that a drying device needs to be installed.
なお、上記のフローチャートに示される各処理は、必ずしも図示された通りの順序で実行されなくてもよい。例えば、上記のステップＳ１０３の判定と同時に、またはステップＳ１０３の判定よりも前に、ステップＳ１０７の判定が実行されてもよい。 Note that the processes shown in the above flowchart do not necessarily have to be executed in the order shown. For example, the determination in step S107 may be executed simultaneously with the determination in step S103 or before the determination in step S103.
（タイムチャートの例）
図３は、本発明の実施形態に係る設計方法において、Ｒ装置のみを設置することが決定された場合のスラリー処理プラントにおけるタイムチャートである。図では、Ｒ装置での脱水時間Ｆと、Ｒ装置での乾燥時間Ｄと、サイクルタイムＣ１とが示されている。
(Example of time chart)
FIG. 3 is a time chart in the slurry processing plant when it is determined to install only the R device in the design method according to the embodiment of the present invention. In the figure, the drainage time F at R device, and drying time D in R device, and a cycle time C 1 has been shown.
既に説明したように、脱水時間Ｆは、Ｒ装置のフィルタプレスに供給されたスラリーが機械的に脱水されてフィルタケーキが形成されるまでの時間である。乾燥時間Ｄは、フィルタプレス内でフィルタケーキを目標含水率まで乾燥させるまでの時間である。この場合、サイクルタイムＣ１は、脱水時間Ｆと乾燥時間Ｄとの合計に等しい。なお、脱水時間Ｆおよび乾燥時間Ｄには、それぞれの工程の前準備及び後処理の時間が含まれる。 As already described, the dewatering time F is the time from when the slurry supplied to the filter press of the R apparatus is mechanically dehydrated to form a filter cake. The drying time D is the time until the filter cake is dried to the target moisture content in the filter press. In this case, the cycle time C 1 is equal to the sum of the dewatering time F and the drying time D. The dehydration time F and the drying time D include pre-preparation time and post-processing time for each process.
図４は、本発明の実施形態に係る設計方法において、Ｒ装置に加えて乾燥装置を設置し、他の諸条件を検討した結果、Ｒ装置と乾燥装置との両方で乾燥を行うことが適切と判定された場合の一つのタイムチャートである。図では、Ｒ装置での脱水時間Ｆと、Ｒ装置での乾燥時間Ａと、乾燥装置での乾燥時間Ｅと、サイクルタイムＣ２とが示されている。 FIG. 4 shows that, in the design method according to the embodiment of the present invention, a drying apparatus is installed in addition to the R apparatus, and as a result of examining other conditions, it is appropriate to perform drying by both the R apparatus and the drying apparatus. It is one time chart when it is determined. In the figure, the drainage time F at R device, a drying time A in the R device, a drying time E in the drying device, are shown and cycle time C 2 is.
ここで、脱水時間Ｆは、上記の図３の例と同様に、Ｒ装置のフィルタプレスに供給されたスラリーが機械的に脱水されてフィルタケーキが形成されるまでの時間である。乾燥時間Ａは、形成されたフィルタケーキをフィルタプレス内で乾燥させる時間である。乾燥時間Ｅは、フィルタプレス内で乾燥されたフィルタケーキを乾燥装置に移動させた後、目標含水率まで乾燥させるまでの時間である。なお、脱水時間Ｆ、乾燥時間Ａ、および乾燥時間Ｅには、それぞれの工程の前準備及び後処理の時間が含まれる。 Here, the dewatering time F is the time until the slurry supplied to the filter press of the R apparatus is mechanically dehydrated to form a filter cake, as in the example of FIG. The drying time A is a time for drying the formed filter cake in the filter press. The drying time E is a time until the filter cake dried in the filter press is dried to the target moisture content after being moved to the drying device. The dehydration time F, the drying time A, and the drying time E include pre-preparation time and post-processing time for each process.
図示されているように、Ｒ装置と乾燥装置との両方で乾燥を行う場合、サイクルタイムＣ２を最小化するためには、脱水時間Ｆおよび乾燥時間Ａの合計と、乾燥時間Ｅとをほぼ同じ長さに設定することによって、Ｒ装置および乾燥装置の遊休時間を最小化すればよい。この場合、Ｆ＋Ａ＝Ｅ、すなわちＡ＝Ｅ−Ｆである。このような遊休時間の最小化は、上記の設計方法においてｎＦ≦Ｄ≦ｍＦである場合の検討で条件として考慮されうる。 As shown, when the drying in both the R device and the drying device, in order to minimize the cycle time C 2 is substantially the sum of the dewatering time F and the drying time A, and a drying time E By setting the same length, the idle time of the R device and the drying device may be minimized. In this case, F + A = E, that is, A = E−F. Such minimization of idle time can be considered as a condition in the case where nF ≦ D ≦ mF in the above design method.
図５は、本発明の実施形態に係る設計方法において、Ｒ装置に加えて乾燥装置を設置し、乾燥装置のみで乾燥を行う場合のタイムチャートである。図では、Ｒ装置中のフィルタプレスにおける脱水時間Ｆと、乾燥装置における乾燥時間Ｅと、サイクルタイムＣ３とが示されている。なお、上述のように、この場合、Ｒ装置は、フィルタケーキの乾燥のための加熱システムなどを設置しないフィルタプレスに置き換えられてもよい。 FIG. 5 is a time chart when the drying method is installed in addition to the R device in the design method according to the embodiment of the present invention, and drying is performed only by the drying device. In the figure, the dewatering time F in the filter press in the R device, a drying time E in the drying device, are shown and cycle time C 3 is. As described above, in this case, the R device may be replaced with a filter press that does not include a heating system for drying the filter cake.
ここで、脱水時間Ｆは、上記の図３，４の例と同様に、フィルタプレスに供給されたスラリーが機械的に脱水されてフィルタケーキが形成されるまでの時間である。乾燥時間Ｅは、フィルタプレス内で形成されたフィルタケーキを乾燥装置に移動させた後、目標含水率まで乾燥させるまでの時間である。この場合、サイクルタイムＣ３は、脱水時間Ｆまたは乾燥時間Ｅのうちの長い方に等しい。図５のケース（Ｄ＞ｍＦ）は、一般的には乾燥時間がきわめて長い場合であって、乾燥装置を用いてもＦ＜Ｅとなる場合が多い。図示された例がそうであって、サイクルタイムＣ３は、この場合乾燥装置での乾燥時間Ｅとなる。なお、脱水時間Ｆおよび乾燥時間Ｅには、それぞれの工程の前準備及び後処理の時間が含まれる。 Here, the dewatering time F is the time until the slurry supplied to the filter press is mechanically dehydrated to form a filter cake, as in the example of FIGS. The drying time E is a time until the filter cake formed in the filter press is dried to the target moisture content after being moved to the drying device. In this case, the cycle time C 3 is equal to the longer of drainage time F or drying time E. The case (D> mF) in FIG. 5 is generally a case where the drying time is extremely long, and F <E is often obtained even when a drying apparatus is used. The illustrated example is a case, the cycle time C 3 is a drying time E in this case the drying apparatus. The dehydration time F and the drying time E include pre-preparation time and post-processing time for each process.
（乾燥装置の配置）
多くの場合、スラリー処理プラントにおいて、フィルタプレスは、液体の流入および流出の都合上、他の装置よりも高い位置に設置される。この場合、フィルタプレスの下方には空間が存在する。この空間に乾燥装置を設置すれば、スラリー処理プラント全体の設置スペースを小さくすることができる。
(Arrangement of drying equipment)
In many cases, in a slurry processing plant, the filter press is installed at a higher position than other devices due to the inflow and outflow of liquid. In this case, a space exists below the filter press. If a drying apparatus is installed in this space, the installation space of the whole slurry processing plant can be reduced.
また、乾燥装置をフィルタプレスの下方に設置することによって、装置全体がコンパクトになるとともに、フィルタプレスから乾燥装置への移送に、重力による自然落下を期待することができ、さらに乾燥装置を覆うチャンバーを設けることもできる。このチャンバーの上面には、フィルタケーキを投入するための開口部が設けられる。かかるチャンバーを設ける効果として、例えば、チャンバー内部を負圧状態にしてフィルタプレス周辺の大気を吸引すれば、フィルタケーキなどに起因する粉末の飛散を防止することができる。また、チャンバー内を正圧状態にすれば、周辺の埃や異物が乾燥装置に吸い込まれ、乾燥ケーキが汚染されるのを防止することができる。さらに、チャンバーの内壁面に、光量が少なくても効果を発揮する光触媒を塗布したり、チャンバーに透明な明り取り窓を設けて光が入るようにする、またはチャンバー内に照明を設置して明るさを保った上で酸化チタンなどの光触媒を塗布したりすれば、チャンバー内雰囲気に殺菌作用を及ぼして、乾燥ケーキが食品関係等の場合などに有効な清潔さを保つことができる。また、チャンバーの内壁面でニクロム材などを面溶射してヒータとすれば、チャンバー内雰囲気の加熱によって投入されるフィルタケーキを補助的に追加乾燥させることができる。 In addition, by installing the drying device below the filter press, the entire device becomes compact, and a natural fall due to gravity can be expected when transferring from the filter press to the drying device. Can also be provided. On the upper surface of the chamber, an opening for introducing the filter cake is provided. As an effect of providing such a chamber, for example, if the inside of the chamber is in a negative pressure state and the air around the filter press is sucked, powder scattering due to filter cake or the like can be prevented. Moreover, if the inside of a chamber is made into a positive pressure state, it can prevent surrounding dust and a foreign material being sucked into a drying apparatus, and a dry cake being contaminated. In addition, a photocatalyst that is effective even when the amount of light is small is applied to the inner wall surface of the chamber, a transparent light-extracting window is provided in the chamber to allow light to enter, or lighting is installed in the chamber to increase brightness. If a photocatalyst such as titanium oxide is applied while maintaining the above, it is possible to maintain a cleanliness effect that is effective when the dry cake is food-related or the like by exerting a bactericidal action on the atmosphere in the chamber. Further, if a nichrome material or the like is sprayed on the inner wall surface of the chamber to form a heater, the filter cake put in by heating the atmosphere in the chamber can be additionally dried.
上記で説明した本発明の実施形態に係る設計方法の第１の実施例として、Ｒ装置での脱水時間Ｆが６．９時間、乾燥時間Ｄが４．５時間である場合のスラリー処理プラントの設計例を紹介する。 As a first example of the design method according to the embodiment of the present invention described above, the slurry processing plant in the case where the dehydration time F in the R apparatus is 6.9 hours and the drying time D is 4.5 hours. A design example is introduced.
この例において、Ｄ＝０．６５Ｆである。従って、上記の図２に示した設計方法のフローチャートによれば、Ｄ＜ｎＦのケースに該当する（∵ｎ＝５〜７）。この場合は、Ｒ装置のみを設置することが適切である。そうすると、サイクルタイムＣ１は、Ｆ＋Ｄ＝６．９＋４．５＝１１．４時間になる。従って、１日に実行可能なサイクル数は、２４／１１．４＝２．１サイクルである。 In this example, D = 0.65F. Therefore, according to the flowchart of the design method shown in FIG. 2, the case of D <nF is satisfied (∵n = 5 to 7). In this case, it is appropriate to install only the R device. Then, the cycle time C 1 will F + D = 6.9 + 4.5 = 11.4 hours. Therefore, the number of cycles that can be executed per day is 24 / 11.4 = 2.1 cycles.
一方、この例において、上記の設計方法に従わず、Ｒ装置のフィルタプレスに加えて乾燥装置を設ける場合、適切な乾燥装置を選定し、乾燥時間Ｅは１．６時間になる。Ｒ装置のフィルタプレスでの脱水時間Ｆの後に乾燥装置で乾燥時間Ｅだけ乾燥させる場合、サイクルタイムＣ３は脱水時間Ｆ（６．９時間）と乾燥時間Ｅ（１．６時間）とのうちの長い方に等しく、Ｃ３＝６．９時間になる。従って、１日に実行可能なサイクル数は、２４／６．９＝３．５サイクル／ｄａｙである。 On the other hand, in this example, when the drying method is provided in addition to the filter press of the R device without following the above design method, an appropriate drying device is selected, and the drying time E is 1.6 hours. If drying only a drying time E in the drying device after the drainage time F of the filter press R device, the cycle time C 3 out of the dewatering time F (6.9 hours) and drying time E (1.6 hours) longer equally, the C 3 = 6.9 hours of. Therefore, the number of cycles that can be executed per day is 24 / 6.9 = 3.5 cycles / day.
この場合、Ｒ装置の脱水機能部分の容量（フィルタプレスのろ過面積は、１日に実行可能なサイクル数が本設計法に従った２．１サイクル／ｄａｙと比べて３．５サイクル／ｄａｙと多くなるため、２．１／３．５＝０．６倍でよくなる。 In this case, the capacity of the dehydration function part of the R device (the filtration area of the filter press is 3.5 cycles / day compared to 2.1 cycles / day according to the present design method). Since it increases, 2.1 / 3.5 = 0.6 times is sufficient.
以上を考慮して、（１）Ｒ装置で脱水、乾燥までを行う場合と、（２）Ｒ装置中のフィルタプレス相当部分で脱水を行い、乾燥装置で乾燥を行う場合とのコストを比較する。（１）の場合のＲ装置の価格を１００％とすると、（２）の場合のＲ装置のフィルタプレス部分の価格は８７．７％となり、乾燥装置の価格（（１）のＲ装置の価格を１００％とすると３２．９％）を加えると１２０．６％になる。つまり、本実施例では、結果的に（２）の場合のコストが２０．６％高くなる。この結果は、Ｄ＜ｍＦの場合はＲ装置で脱水および乾燥を行う方がよいという、本発明の実施形態に係るスラリー処理プラントの設計方法が妥当であることを証明しているといえる。 Considering the above, the cost is compared between (1) when performing dehydration and drying with the R apparatus and (2) performing dehydration with a portion corresponding to the filter press in the R apparatus and performing drying with the drying apparatus. . Assuming that the price of the R device in the case of (1) is 100%, the price of the filter press part of the R device in the case of (2) is 87.7%, and the price of the drying device (the price of the R device of (1)) When 32.9% is added to 100%, it becomes 120.6%. That is, in the present embodiment, as a result, the cost in the case of (2) is increased by 20.6%. It can be said that this result proves that the design method of the slurry processing plant according to the embodiment of the present invention is appropriate in that it is better to perform dehydration and drying with the R apparatus when D <mF.
上記で説明した本発明の実施形態に係る設計方法の第２の実施例として、Ｒ装置での脱水時間Ｆが２時間、乾燥時間Ｄが２２時間である場合のスラリー処理プラントの設計例を紹介する。 As a second example of the design method according to the embodiment of the present invention described above, a design example of a slurry processing plant when the dehydration time F in the R apparatus is 2 hours and the drying time D is 22 hours is introduced. To do.
この例において、Ｄ＝１１Ｆである。従って、上記の図２に示した設計方法のフローチャートによれば、Ｄ＞ｍＦのケースに該当する（∵ｍ＝１０〜１４）。さらに、係数に幅があることからｎＦ≦Ｄ≦ｍＦのケースにも関係している。そこで下記の検討を行った。ただし、このケースでは、フィルタケーキの性質上の要因、および他の要因を考慮しても、乾燥装置のみで乾燥を行うことが可能であった。 In this example, D = 11F. Therefore, according to the flowchart of the design method shown in FIG. 2, the case of D> mF is satisfied (該当 m = 10 to 14). Further, since the coefficient has a width, it is also related to the case of nF ≦ D ≦ mF. Therefore, the following examination was performed. However, in this case, it was possible to perform the drying only with the drying device even if the factor on the property of the filter cake and other factors were taken into consideration.
適切な乾燥装置を選定し、Ｒ装置中のフィルタプレスでの脱水時間Ｆの後に、乾燥装置を用いてフィルタケーキを目標含水率まで乾燥させる乾燥時間Ｅは８時間である。それゆえ、サイクルタイムＣ３は、脱水時間Ｆ（２時間）と乾燥時間Ｅ（８時間）とのうちの長い方に等しく、Ｃ３＝８時間になる。従って、１日に実行可能なサイクル数は、２４／８＝３サイクル／ｄａｙである。 An appropriate drying apparatus is selected, and after the dehydration time F in the filter press in the R apparatus, the drying time E for drying the filter cake to the target moisture content using the drying apparatus is 8 hours. Therefore, the cycle time C 3 is equal to the longer of the dewatering time F (2 hours) and the drying time E (8 hours), and C 3 = 8 hours. Therefore, the number of cycles that can be executed per day is 24/8 = 3 cycles / day.
一方、この例において、Ｒ装置のみで脱水、乾燥した場合、サイクルタイムＣ１は、２＋２２＝２４時間になる。従って、１日に実行可能なサイクル数は、２４／２４＝１サイクル／ｄａｙである。 On the other hand, in this examples, R units only in dehydration, when dried, the cycle time C 1 will 2 + 22 = 24 hours. Therefore, the number of cycles that can be executed per day is 24/24 = 1 cycle / day.
ここで、（１）Ｒ装置中のフィルタプレスに加えて乾燥装置を設置する場合と、（２）Ｒ装置のみを設置する場合とのコストを比較する。（１）の場合、１日のサイクル数が増える分、（２）の場合よりもＲ装置中のフィルタプレスの脱水機能部分の容量は小さくてよく、具体的には１／３に減少する。これによって、Ｒ装置中のフィルタプレスの価格は、（２）のＲ装置中のフィルタプレスの価格よりも安くなる。 Here, the cost of (1) the case where a drying device is installed in addition to the filter press in the R device and (2) the case where only the R device is installed are compared. In the case of (1), the capacity of the dewatering function part of the filter press in the R apparatus may be smaller than that in the case of (2) by the increase of the number of cycles per day, and specifically decreases to 1/3. Thereby, the price of the filter press in the R apparatus is lower than the price of the filter press in the R apparatus of (2).
その結果、（２）の場合のＲ装置の価格を１００％とすると、（１）の場合のＲ装置中のフィルタプレスの価格は５３．１％になる。また、（１）で設置される乾燥装置の価格は、２４．６％である。従って、（１）の場合の合計のコストは、５３．１％＋２４．６％＝７７．７％になる。つまり、本実施例では、結果的に（１）の場合のコストが（２）の場合のコストに比べて２２．３％安くなる。この結果は、Ｄ＞ｍＦの場合は乾燥装置で乾燥を行う方がよいという、本発明の実施形態に係るスラリー処理プラントの設計方法が妥当であることを証明しているといえる。 As a result, if the price of the R device in the case of (2) is 100%, the price of the filter press in the R device in the case of (1) is 53.1%. The price of the drying device installed in (1) is 24.6%. Therefore, the total cost in the case of (1) is 53.1% + 24.6% = 77.7%. That is, in the present embodiment, as a result, the cost in the case of (1) is 22.3% lower than the cost in the case of (2). It can be said that this result proves that the design method of the slurry processing plant according to the embodiment of the present invention is appropriate in that it is better to perform the drying with a drying device when D> mF.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば、上記の実施形態では、係数ｍ，ｎの値として最適な値を例示したが、本発明の実施形態はかかる例には限定されない。諸条件によって、適切な係数ｍ，ｎの値が変動することは当然にあり、そのような場合には、係数ｍ，ｎの範囲が特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することも当然にありうる。しかしながら、本発明では、脱水時間Ｆと乾燥時間Ｄとの関係に基づいて、スラリー処理プラントにおける装置構成が概略判定され、装置構成についての詳細な検討を行うのはｎＦ≦Ｄ≦ｍＦの場合だけでよい点に特徴があり、従って、例えば係数ｍ，ｎとして用いる値の範囲を多少変えて実施したとしても、かかる実施も当然に本発明の技術的範囲に属する。 For example, in the above embodiment, the optimum values are exemplified as the values of the coefficients m and n, but the embodiment of the present invention is not limited to such an example. The appropriate values of the coefficients m and n naturally vary depending on various conditions. In such a case, the range of the coefficients m and n naturally deviates from the scope described in the claims. It is possible. However, in the present invention, the apparatus configuration in the slurry processing plant is roughly determined based on the relationship between the dehydration time F and the drying time D, and detailed examination of the apparatus configuration is performed only when nF ≦ D ≦ mF. Therefore, even if, for example, the value ranges used as the coefficients m and n are slightly changed, such implementation is naturally within the technical scope of the present invention.
１ スラリー処理プラント
２ フィルタプレス
３ スラリー供給システム
４ ろ過液ライン
５ 真空ポンプ
６ 加熱システム
７ 乾燥装置
８ 乾燥ケーキ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
スラリーをフィルタプレス内で機械的に脱水してフィルタケーキを形成し、前記フィルタプレス内の圧力を上限圧力２００ミリバール以下に減圧し、前記フィルタプレスに設けられたフィルタプレートの温度を下限温度４０℃以上に保って前記フィルタケーキを乾燥させる脱水乾燥装置を用いて、前記スラリーを脱水して前記フィルタケーキを形成するまでの脱水時間Ｆと、前記フィルタケーキを目標含水率まで乾燥させる乾燥時間Ｄとを測定し、
前記脱水時間Ｆおよび前記乾燥時間ＤがＤ＞ｍＦ（ｍ＝１０〜１４）の関係を満たす場合には、前記脱水乾燥装置とは異なる種類の乾燥方法を用いる乾燥装置を前記スラリー処理プラントに設置することを決定し、
前記脱水時間Ｆおよび前記乾燥時間ＤがＤ＜ｎＦ（ｎ＝５〜７）の関係を満たす場合には、前記脱水乾燥装置を前記スラリー処理プラントに設置して前記乾燥装置を設置しないことを決定する
ことを特徴とする、スラリー処理プラントの設計方法。 In a slurry processing plant design method,
The slurry is mechanically dehydrated in a filter press to form a filter cake, the pressure in the filter press is reduced to an upper limit pressure of 200 mbar or less, and the temperature of the filter plate provided in the filter press is set to a lower limit temperature of 40 ° C. Using the dehydration drying apparatus that dries the filter cake while maintaining the above, the dehydration time F until the slurry is dehydrated to form the filter cake, and the drying time D for drying the filter cake to the target moisture content; Measure and
When the dehydration time F and the drying time D satisfy the relationship of D> mF (m = 10 to 14), a drying device that uses a different drying method from the dehydration drying device is installed in the slurry processing plant. Decide to do,
When the dehydration time F and the drying time D satisfy the relationship of D <nF (n = 5 to 7), it is determined that the dehydration drying apparatus is installed in the slurry processing plant and the drying apparatus is not installed. A method for designing a slurry treatment plant.
A slurry processing plant designed using the design method according to claim 1.
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