JP5300115B2 - 含液固形物の処理設備 - Google Patents

Description

本発明は、含液固形物の処理設備に関する。

例えば、バガス、籾殻、稲藁、ウッドチップ（廃建材含む）等の木質系バイオマスから、グルコース、キシロース、アラビノース、ガラクトース、マンノース等の糖類を生成し、回収するための糖化設備においては、木質系バイオマスと硫酸とを混合して処理装置に供給し、処理装置から略連続的に排出される含液固形物を固液分離装置に対して送り、固液分離を行って糖類を含む液分を固形分（残渣）から分離して回収することが行われている（例えば特許文献１参照）。

このような処理設備で、処理装置から固液分離装置まで管を用いた搬送を行う場合、処理装置から排出される含液固形物を、管を介して固液分離装置に送り込むのが好ましい。また、この管の径をコスト等の理由により小さくする場合、処理装置の処理経路を、含液固形物の処理を行う処理部と、この処理部により処理した含液固形物を集合して管内に案内する漏斗状排出部とを有するように構成するのが好ましい。

しかしながら、この場合、含液固形物の高い付着性によって、処理装置からの排出が困難にある若しくは閉塞するおそれがあった。特に、漏斗状排出部を設ける場合、排出通路の形状が錐状（内径が管側ほど小さく絞られる形状）をなすため、閉塞発生のおそれが高かった。
特開２００４−８９０１６号公報

そこで、本発明の主たる課題は、含液固形物の処理設備において閉塞を防止することにある。

上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
反応器から排出される含液固形物を、管を介して固液分離装置に対して送り、固液分離を行う処理設備であって、
上流の被処理含液固形物の供給部から下流への移動過程で含液固形物の反応を行う反応器と、この反応器により反応した含液固形物を前記管内に案内する漏斗状排出部とを含むものであり、
前記反応器から排出される含液固形物は、前記漏斗状排出部内面に付着する性質を有するものであり、
前記固液分離により生成する液分の一部を前記漏斗状排出部内に戻して、前記漏斗状排出部内面に付着する含液固形物を洗い流すことにより閉塞を防止するように構成した、
ことを特徴とする含液固形物の処理設備。

（作用効果）
このように漏斗状排出部内に液分の一部を戻すことにより、固形物が洗い流され、管内に円滑に送り込まれるようになるため、閉塞が発生し難くなる。しかも、本発明は、単に液体洗浄するのと異なり、固液分離装置で生成する液分の一部を循環利用するため、液分に含まれる物質を後に回収する場合において、液分中の回収対象物質の濃度を低下させない若しくはその濃度の低下を極力抑えることができ、回収の困難化を防止できる、といった利点をも有するものである。

また、漏斗状排出部を備えることにより、管の径を小さくすることができ、設備コストを低減することができるが、その場合、より閉塞が発生し易くなる。よって、このような場合に、液分の一部を戻す本発明の手法は極めて効果的である。なお、本発明の漏斗状排出部とは、出口側ほど内径が小さく絞られる形状を意味し、横断面が円形の円錐状のものはもちろんのこと、横断面が三角形、四角形等の多角錐状のものも含まれる。

＜請求項２記載の発明＞
前記漏斗状排出部の内面に沿って前記液分を供給するように構成した、請求項１記載の含液固形物の処理設備。

（作用効果）
このような液分供給形態を採用すると、含液固形物の付着が効果的に防止されるとともに、含液固形物の管内への送り込みが顕著に円滑になり、閉塞防止効果に一段と優れるようになる。
＜請求項３記載の発明＞
前記漏斗状排出部の内部または上部にノズルを設け、このノズルから前記液分を供給するように構成した、請求項１記載の含液固形物の処理設備。

＜請求項４記載の発明＞
前記反応器内が気体の供給により加圧下に保持されるように構成された、請求項２または３記載の含液固形物の処理設備。

（作用効果）
本発明では、漏斗状排出部内の液分の増加により気体に対するシール効果が発揮される。よって、本発明を、本項記載のように反応器内が気体の供給により加圧状態に保持される場合に適用すると、気体が排出部から管を介して下流へ漏出し難くなるため、より少ないエネルギー消費で加圧状態を保つことができるようになる。よって、本発明は本項記載のような場合に特に好適である。

＜請求項５記載の発明＞
前記含液固形物は木質バイオマスを原料とするものであり、かつ前記含液固形物の含液率が３０〜９０重量％である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の含液固形物の処理設備。

（作用効果）
本発明は、本項記載のような含液率の含液固形物に好適である。

＜請求項６記載の発明＞
前記反応器は、木質系バイオマスを硫酸により加水分解して糖を生成する反応器である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の含液固形物の処理設備。

（作用効果）
本発明は、木質系バイオマスを硫酸により加水分解して糖を生成した後に固液分離を行う処理に好適である。

以上のとおり本発明によれば、含液固形物の処理設備における閉塞を効果的に防止できるようになる。

以下、本発明の一実施形態について添付図面を参照しながら詳説する。
図１は、木質系バイオマスからアルコール又は有機酸を製造する際の、木質系バイオマスの糖化設備を示している。バガス、籾殻、稲藁、ウッドチップ（廃建材含む）等の木質系バイオマス原料は混練機１に投入され、混練機１内に散布供給される硫酸と混練された後、スクリューフィーダ等の定量供給装置２により反応器３に供給される。反応器３内には蒸気が供給されており、その加熱作用により反応温度が保たれるようになっている。硫酸の供給方法としては、上述のように混練機１内に供給する他、予め原料を硫酸溶液に浸漬しておきその原料を供給しても良く、また、反応器３内に硫酸を直接に供給しても良い。また、これらの硫酸供給法のいずれか一つを用いることもできるが、二つ以上を組み合わせて用いることもできる。

反応器３内にはスクリューコンベア等の搬送装置４が設けられており、原料は所定時間反応器３内に保持され、加水分解が進行し糖類が生成された後、含液固形物として漏斗状排出部６を介して排出管７に案内され、交互に開閉される（つまりいずれか一方は常に閉状態）第１排出バルブＶ１及び第２排出バルブＶ２を介して排出物受けタンク５に排出される。そして、排出物受けタンク５の含液固形物は、ポンプ等の圧送装置Ｐにより配管を介して固液分離装置８に圧送される。固液分離装置８としては、水平ベルトフィルター、トレイフィルター、ベルトウォッシャー、フィルタープレス、ベルトプレス等を用いることができ、特に（糖類の）高い回収率が得られる洗浄機能付のものが好適である。

固液分離装置８では、糖類を含む液分と残渣固形分とに分離される。従来は、この液分の全量を一回で回収していたが、本発明ではその一部が返送路９を介して返送され、漏斗状排出部６内に循環供給される。この返送量は適宜設定すれば良いが、通常の場合１０〜９５％、特に好適には１０〜５０％の範囲内で定めることができる。返送量の調節は、返送路９に流量計１０および調節バルブ１１を設け、流量計測結果に応じて設定流量となるように調節バルブ１１が自動制御される構成を採用するのが好ましい。

この漏斗状排出部６内への液分供給形態としては、図２に示すように、上端部内面に周方向に沿う送液管１２，１２を一本または複数本設け、この送液管から周方向（つまり内面の接線方向）に沿って液分を勢い良く送出し、図中に点線で示すように、錘状部分の内周面に沿う流れを形成させるのが好ましい。特に図示例のように内周面に沿って回りながら下降する流れ（図示例は螺旋流）を形成するのが好ましい。ただし、本発明では、漏斗状排出部６内またはその上部にノズル等を設け、そこから液分を散布する形態（図示せず）を採用することもできる。

かくして、固液分離装置８で分離された液分の一部が漏斗状排出部６内に供給されることにより、漏斗状排出部６内面に付着する含液固形物が洗い流されるようになるため、閉塞が発生し難くなる。しかも、液分の循環利用になるため、洗浄対象に対する高い親和性により閉塞防止効果に優れるようになる。また、本実施形態の場合、液分の糖濃度を極力低下させずに閉塞を防止できるため、後の単糖の回収利用工程において扱う液量が少なくなるメリットが生じる。

また、特に図２に示すように漏斗状排出部６内面に沿う流れを形成するように構成すると、漏斗状排出部６内面に付着した含液固形物が満遍なく洗い流され、排出管７の入口に対して順序良く固形物が送り込まれるようになり、閉塞防止効果に一段と優れるようになる。

さらに本実施形態では、漏斗状排出部６内に循環供給される液分により、漏斗状排出部６内の含液固形物の含液率が高くなり、気体に対するシール性が向上する。よって、排出管７からの蒸気の漏洩が抑えられ、より少ない蒸気量で反応器３内を所定の加圧状態に保持できるという副次的利点がもたらされる。

本発明は、反応器から排出される含液固形物を、管を介して固液分離装置に対して送り、固液分離を行う処理設備であれば特に限定なく適用できるものであるが、反応器から排出される含液固形物の含液率が３０〜９０重量％、特に５０〜７０重量％の場合に好適なものである。また、上述の実施形態からも判るように、特に木質系バイオマスの糖化設備に好適なものである。

本発明を適用した木質系バイオマスの糖化設備のフロー図である。 漏斗状排出部の平面図である。

１…混練機、２…スクリューフィーダ、３…反応器、４…スクリューフィーダ、５…排出物受けタンク、６…漏斗状排出部、７…排出管、８…固液分離装置、９…返送路。

Claims (6)

1. 反応器から排出される含液固形物を、管を介して固液分離装置に対して送り、固液分離を行う処理設備であって、
   上流の被処理含液固形物の供給部から下流への移動過程で含液固形物の反応を行う反応器と、この反応器により反応した含液固形物を前記管内に案内する漏斗状排出部とを含むものであり、
   前記反応器から排出される含液固形物は、前記漏斗状排出部内面に付着する性質を有するものであり、
   前記固液分離により生成する液分の一部を前記漏斗状排出部内に戻して、前記漏斗状排出部内面に付着する含液固形物を洗い流すことにより閉塞を防止するように構成した、
   ことを特徴とする含液固形物の処理設備。
2. 前記漏斗状排出部の内面に沿って前記液分を供給するように構成した、請求項１記載の含液固形物の処理設備。
3. 前記漏斗状排出部の内部または上部にノズルを設け、このノズルから前記液分を供給するように構成した、請求項１記載の含液固形物の処理設備。
4. 前記反応器内が気体の供給により加圧下に保持されるように構成された、請求項２または３記載の含液固形物の処理設備。
5. 前記含液固形物は木質バイオマスを原料とするものであり、かつ前記含液固形物の含液率が３０〜９０重量％である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の含液固形物の処理設備。
6. 前記反応器は、木質系バイオマスを硫酸により加水分解して糖を生成する反応器である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の含液固形物の処理設備。

Images