JPH08508759A - 石油廃棄物の処理 - Google Patents
石油廃棄物の処理Info
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Abstract
(57)【要約】
石油と汚染物質との会合を解くことによる石油廃棄物(60、70)の処理方法が開示される。該処理方法は、石油成分を溶剤処理(92、94)することと、次ぎに超音波処理(59、71)することと、そして石油と溶剤とのための非溶剤(44、46)を使用しての抽出により汚染物質を分離すること、そして石油を分離することが含まれる。次ぎに、浄化された石油を蒸留して溶剤を除去した後、水分離及び遠心分離により石油(67)を分離する。固形物をトロイド状の動的床(50)内で高温流体で処理し、固形粒状物に置ける残留石油を取り去る。
Description
【発明の詳細な説明】
石油廃棄物の処理
(発明の分野)
本発明は石油廃棄物(本明細書では原油及び精製油を含む任意形態のオイル及
び、オイルの天然の堆積及び人工的な堆積により創出されたアスファルト、そし
てオイル残渣、タンク洗浄液、タンク残渣、潤滑油残渣、石油容器からのオイル
スラッジその他を含むものとする)中の石油成分と、この石油成分中の汚染物質
との会合を、溶剤及び超音波処理を組合わせることによってデカップリングする
ことに関する。様々な分離技法を使用して環境上安全な石油と固形の汚染物とが
分離される。
(従来技術の説明)
地球上には石油堆積物が点在している。この石油堆積物には、シンガポールの
Pulau Sebarokでの、半マイル四方に渡り積み上げた、石油廃棄ス
ラッジを詰めたプラスチックバッグの“山”、タンクに溜った残渣や容器から出
る汚水といったものから、ヴェネズエラやトリニダードでのオリノコ川における
広範囲に渡るアスファルト堆積物がある。このオリノコ川のアスファルト堆積物
を除く全ての堆積物は人工的なものである。オリノコ側のアスファルト堆積物は
自然の産物である。シンガポールでの、船の貯蔵タンクから出た石油廃棄ス
ラッジを詰めたバッグは袋毎にその配合が違っている。なぜそんな“山”がある
かといえば、これは、シンガポール当局にとって安上りの処分方法が無かったか
らである。スラッジその他形態の石油廃棄物を焼却するのはコスト的に不利であ
り、またNOx、SOxそして重金属の排出に対処する必要も生じ、環境的にも受
け入れ難いものである。バーレーンの西には1938年から1942年にかけて
精製装置から排出された潤滑油残渣を溜めた、その合計面積が7000平方メー
トルにも達する7つのピッチ溜め池がある。このピッチ溜め池の残渣のこれまで
の年月の間の変化といえば、自然の穏やかな作用により僅かに、例えば砂漠の砂
を被り、小アジア(中東)の焼け付くような熱により蒸発し、雨水や海水の侵入
により沈殿したことに過ぎない。この“バーレーンピッチ”は近年、環境上の深
刻な問題となって来ている。
同様の状況は、形は異なっても世界中に存在するのであり、存在しない国など
恐らくは無いのである。精製業者の多くは石油廃棄物の問題の存在を認めようと
はしない。他の精製業者は限られた範囲でのみ、そうした問題に対処しようとす
る。多くの場合、この問題は精製業者が石油廃棄物を埋め立て処分場に堆積する
ことから生じる。このやり方は、堆積した石油廃棄物が基本的な沈殿物及び水含
有量(B,S%W値)を上回ってしまうことから地下水の腐敗を招くので、結局
は復旧の問題を増やすだけである。汚染の程度が大きく、その抑制に費用が
かかる場合、汚染源としての業者の多くは、この問題への関りを遅らせるか或い
はその費用を国民に負担させるような政治的操作に頼る。
石油廃棄物の堆積物はしばしば予定外の問題を生じさせる。例えば、シガポー
ル当局はスラッジをバッグ詰めにしたが、貯蔵されたバッグは時間と共に破損し
、石油は地中に滲み出る。この場合、堆積した石油を除去するためにバッグ下を
土壌処理する必要が生じる。また、埋め立て処分場における石油廃棄物の堆積物
が大量の水と混合されている場合には、この処理場には2種類以上の石油廃棄物
、例えば固形物含有量の多いものと水分含有量の大きいものとが存在することに
なる。
石油廃棄物を安全に除去することが出来ると考えられる多くの技術、化学工業
がある。本発明以前に於ては、そのどれも或いはそのどの組合わせも、経済的に
実行し得る完全な解決策とはならなかった。大抵の石油廃棄物の組成は可変性を
有しこれが、プロセスの各段階の能率に大きく影響する。代表的には、そうした
各段階は特定の石油廃棄物組成のための設計とされているので、ある1つの段階
は組成が物質的に変化すると低能率化してしまう。更に、石油廃棄物はしばしば
、一般の廃棄物(生ゴミ)の堆積中に典型的に見受けられる多くの物質の捨て場
ともなる。石油廃棄物はバーレーンピッチに於けるように比較的均質なものであ
るが、そこには様々な配合物が尚、この石油廃棄物からの不純物分離の能率に大
き
な悪影響を与えるに十分な量、存在しているのである。
石油廃棄物は、それが残渣であれピッチであれ、大量の固形物で汚染されてい
る。この固形物含有量は石油廃棄物の1乃至99重量パーセントを上回る範囲の
ものでさえある。地中に漏れ出す石油廃棄物はこの範囲に含まれ得る。一般に、
固形含有物は石油廃棄物の約2乃至50重量パーセントの範囲で含まれ、通常は
、任意の供給源中の石油廃棄物における固形物含有量は変化する。固形物の除去
は、もしその固形物に含まれる石油量に関心が無いと、重要なプロジェクトとな
ることは無い。固形物中の石油含有量は、石油廃棄物から最終的に分離される固
形物の重量の4乃至10パーセントよりも大きいのである。固形物に於ける不純
物水準がこの程度であるとすれば、埋め立て処分場は環境的に安全とは言えなく
なる。多くの国ではそうした埋立処分場の造成を法律で禁止している。固形含有
物を分離して比較的石油を含まない、例えば石油含有量が約1重量パーセント未
満の固形含有物を分離することが望ましい。
石油廃棄物処理のために促進された数多くのプロセスでは、石油成分残渣を含
む固形物を、積み上げての使用に適した形とするブロック固め技法が使用される
。この技法は、固形物ブロックを建設材料として使用することを示唆している。
これは、環境上の問題を除去するのでは無く、単に遅らせるだけである。固形物
ブロックは時間と共に自然崩壊し、結局、そこに含まれていた石油は
地中に染み込むのである。
石油廃棄物処理のためのプロセスの能力は、既存のあらゆる種類の石油廃棄物
を処理することが出来ないのであれば、限られたものでしかない。どの石油廃棄
物処置でも、堆積物における浄化すべき固形物の組成の一部を前もって知ること
が出来る。しかし、堆積物の各部分での固形物含有量の変動を予測することは難
しい。これは、各溜め池の領域毎に固形物含有量が変化しているバーレーンピッ
チのような埋立処分場に於てさえも言えることである。こうした変動は、シンガ
ポールでのスラッジ(その他のスラッジも同様に)に於ては著しいものとなる。
シンガポールスラッジでは、固形物含有量は地図的には知られているものの、バ
ッグ毎の固形物含有量はだれも知らないのである。あるバッグにはおがくずが詰
められ、別のバッグにはボロが詰められ、また別のバッグにはポリエチレンバッ
グが詰められているといった具合である。こうした汚染物質は、石油廃棄物処置
に際し使用する設備に不調を来す。バーレーンピッチ処置のみのために開発され
たプロセスはシンガポールのスラッジを処理するには不向きである。
石油廃棄物処理のための汎用策を得るための複雑な要因のいくつかを挙げると
、
1.石油廃棄物中の固形物含有量が15乃至20重量パーセントよりも大き
い場合、材料の粘度がプロセス上の主たる問題となるが、材料の粘度はプロセス
の第1
のステージへの移行のために十分小さいもので無くてはならないこと。
2.石油は固形物、例えば石英質材料の如き固形物に対する親和力が大きく
、従ってそれら材料としっかりと会合するが、この会合を解かない限り、石油は
プロセスの段階を飛び越えて固形物に強く結合すること。
3.水は石油廃棄物中に常に存在し、固形物としっかりと結合し、石油と共
に壊れにくい乳状液を形成する。石油と水とを解乳化するために従来は高価な化
学的混合物を使用したが、そうした化学的混合物は望ましからぬことに回収生成
物中に再出現し、引き続く生成プロセスを妨害するのである。許容水準までの水
の除去は、典型的には石油廃棄物処理に於ては予告的な問題なのである。
4.石油廃棄物処理に悪影響を与える不純物は他にもある。硫黄は石油を構
成する多くの化学的構造に対し化学的親和性があることから一般的な不純物であ
る。この硫黄を許容水準にまで除去することは、仮に石油を追加の精製無しに引
き続き使用する場合には避け難いものである。焼却によって石油を除去する場合
でさえも、先に言及したように燃焼時のNOx、SOxそして重金属の排出量は環
境的に受け入れ難いものだからである。
石油廃棄物処理のための汎用性を有する技術に対する需要がある。その技術は
、実行可能である場合には石油を、燃料として使用出来る形で回収し、或いはこ
の石油
を精製所に送り、そこで一段と高品質の石油製品を製造するためのプロセス処理
が可能となるに十分に浄化することが出来るべきものである。これにより、石油
焼却に伴う問題も回避される。このプロセスは、種々の固形物含有量及び水含有
量を取り扱い可能でありそれにより、基本的な沈殿物含有量及び水含有量が受け
入れ可能な程に低い石油を回収し得るべきものである。全ての不純物は環境的に
安全なものとするのが好ましい。例えば、回収した固形物は最も厳しい環境基準
に基き廃棄することが出来る程に石油を含まないものとすべきである。本発明は
こうした需要及び能力を満たすことを目的としたものである。
石油混合物を取り扱うために入手し得る設備は多いがそのどれも、こうした石
油廃棄物の問題に対する能力及び融通性を有していない。本件出願人の調査によ
れば、そうした設備を、各設備のための作業を限って賢く選択し組合わせること
で、船舶廃液、バーレーンピッチのようなアスファルト堆積物、シンガポールの
スラッジその他のスラッジといったものを含む殆ど全てのタイプの石油廃棄物上
の問題に対処し得るプロセスを作り出すことが出来ることが分った。そのための
装置例は、トロイド状の動的床での固形物処理のためのものとして米国特許第4
,479,920号に記載される。この米国特許で具体化された技術は“Tor
bed 法”と称され、以下に列挙する多くの用途のために推奨(Gtosze
k
の、“The Torbed Process:A Novel Concep
t in Heat and Mass Transfer,”Interna
tional Deep Mining Conference:Innova
tionsin Metallurgical Plant,Johanner
sburg,SAIMM,1990 and product brochur
eによる)されている。
*粘土及び石灰、マグネサイト及びドロマイトを焼成しての“dead−b
urnt”及び高反応性生成物の生成
*低カロリー値/高アッシュ含有量の燃料の、炭素焼尽率が99%を越えて
なる燃焼
*粘土の焼き入れ及び膨張を介しての軽量骨材の製造
*有毒性廃棄物の焼却
*活性炭再生
*触媒再生
*砂、濾塊、濃縮物の乾燥
*蒸発
*気体化
*熱分解
*伝熱
このTorbed法の利点を述べると以下の如くである。
(a)支持媒体における質量流れと‘流動化する’速度とが有意に分離される
。
(b)プロセスガス流れの衝突速度が高速であることにより、熱及び質量の高
率での移行が実現され得る。
(c)支持媒体の速度の消失により広範な等級の材料をプロセス処理するため
の手段が提供される。
(d)不規則な形状を厳しい管理条件下にプロセス処理することが出来る。
(e)床の質量及び低熱的不活性さが小さいことでプロセス制御に対する応答
が早くなる。
(f)トロイド状の動的床を横断しての静的圧力損失が小さい。
このTorbed法を取り扱うその他の特許には、米国特許第4,559,7
19号、第4,909,811号、第4,952,140号、第5,033,2
05号、欧州特許公報第0 346 004号そして米国特許第5,075,9
81号がある。本発明の装置は、その記載からも分るように、特定の仕事を取り
扱うものである。以下に説明するように、この装置には石英質の粒状物に関連す
る石油の回収を含む全ての石油廃棄物プロセスでのその他の設備を組み入れるこ
とが出来る。
(発明の概要)
本発明によれば、石油廃棄物から石油を、これを更に精製することにより、燃
料のような有益な石油製品を生成し或いは経済的且つ安全に焼却し廃棄すること
の出来
る燃料を生成する形態に於て回収するための方法が提供される。本発明の1つの
特徴は、石油廃棄物から不純物を分離するに際し、不純物が環境的に安全な形態
に於て回収されることである。本発明の別の特徴は、船舶から出る廃液、スラッ
ジ、タンク残渣から、溜め池内のアスファルト或いはピッチ或いは地下堆積物に
至る全ての種類の石油廃棄物を有効にプロセス処理する能力を有することである
。
本発明は、石油成分と、この石油成分中の汚染物質との会合を、石油成分を溶
剤処理し、続いて超音波処理し、そして汚染物質を石油及び溶剤成分のための非
溶剤を使用して洗浄分離した後、石油を汚染物質から分離することにより脱結合
することによる石油廃棄物処理を含むものである。
本方法は、2つの段階での、水及び固形物を含む石油廃棄物からの石油の簡単
な分離から開始される。先ず第1の段階に於て、石油成分のための、水と混和し
ない溶剤中に石油廃棄物を溶解する。次に、溶剤を含むこの混合物に超音波を当
てる。超音波処理を監視することにより、固形物からの石油の分離を、水と石油
とを過度に乳化させることなく容易化する。溶剤処理と超音波処理とを組合わせ
ることで石油の溶媒和が活性化され、溶剤処理だけの場合よりも、容積ベース当
りでの固形物からの石油分離量が多くなる。処理済の混合物を溶剤及び石油のた
めの非溶剤で更に洗浄する。これにより、分離され
た石油及び溶剤の混合物と、分離された固形物成分とからは会合した石油の大部
分が無くなる。
本方法では次に、様々な段階に於て石油と固形物との精製水準を向上させる。
分離段階は、これに限定するものではないが、蒸留、凝縮、抽出、ろ過、遠心分
離、蒸発その他を含む任意の伝統的なもので良い。
蒸留により、回収した石油から溶剤を分離した後、石油富化成分を水分離する
。水分離は単一或いはマルチ段階処理とすることが出来、またこの後で随意的に
デカンテーション及び或いは遠心分離を実施して任意の残留固形物を分離しても
良い。
回収した固形物を、多くのプロセス処理により石油汚染の実質的に無いものと
する。固形物から石油含有量が完全に無くならない場合には、固形物を蒸発条件
下にトロイド状の動的床に導入しても良い。このように、固形物に結合した最後
の石油を蒸発して分離回収する。固形粒状物に残留する石油含有量は重量パーセ
ントで約1パーセント未満、好ましくは約5重量パーセント、最も好ましくは約
0.1重量パーセントである。また別には、固形物を従来通り燃焼し、最後に残
った石油を燃やしても良い。
本発明の方法によれば、色々の固形物或いは石油含有量を有する石油廃棄配合
物を処理することが出来る。本方法は固形物を小量乃至大量に含有する石油廃棄
配合物を処理することが出来る。例えば、固形物含有量は石油
廃棄配合物の重量を基準としての約1乃至約99重量パーセントであり得る。石
油廃棄配合物の石油含有量もまた、大抵の石油廃棄物が、埋め立て処分場に投棄
された石油或いは廃液であって、ボロ、プラスチック、紙、砂、水、酸化鉄(II
)、酸化鉄(III)炭素質材料その他と混合して広範な濃度のスラッジを形成し
てなる石油或いは廃液を含んでいるという事実から、同じように可変である。斯
くして、石油廃棄配合物の石油含有量は石油廃棄物の約1乃至約99重量パーセ
ントもの小ささであり得る。石油廃棄物の水分含有量も同じように可変である。
本発明の方法は配合物におけるそうした可変性に対処し得るものであるが、本方
法に於てこの可変性の問題を緩和したいのであれば簡単な方法がある。石油廃棄
配合物を管理する1方法は、可変性の石油廃棄配合物本発明の方法のプロセスサ
イクルのスループットを越えるに十分な量を混合(一様化)し、本方法のどのサ
イクルでも平均的な配合物を処理するようにすることである。このようにすれば
、プロセスサイクルでの配合物の変動を回避することが出来る。この方法では石
油廃棄配合物を、プロセスの少なくとも1サイクルのために十分な量の石油廃棄
配合物を一様化するための十分な容量の有る保持タンク内で混合する。プロセス
の1サイクルは、その開始から終了までプロセスの設備を充満する材料の量とし
て定義される。プロセスの開始は、溶剤を石油廃棄配合物に最初に点火する時を
定義する。プロセスの終了
とは石油が、固形汚染物質からほぼ完全に分離されたとき、即ち、石油に含まれ
る固形物が約1重量パーセント未満である時を定義する。
本方法は、石英質その他の粒状物(粘土、鉄含有量の多い、代表的には錆片か
ら生じる凝集性材料、炭素質材料その他)のみならず、石油廃棄物と関連する、
石油を直接には含まない粒状物を石油の蒸発温度よりも高い、しかし石油の燃焼
温度よりも低い温度でトロイド状の動的床に導入し、この動的床で粒状物から石
油を蒸発させることにより、前述の粒状物から石油を蒸発させることを意図した
ものである。蒸発した石油はその後、粒状物から隔絶して濃縮する。石英質その
他の種類の粒状物は代表的には、これら粒状物の石油含有量がこの粒状物の重量
を基準として1重量パーセント未満である程に、石油汚染物質を含まない。石油
含有量は0.5重量パーセント未満であるのが好ましく、最も好ましくは0.1
重量パーセント未満である。この結果、これらの粒状物は環境的に何ら悪影響を
与えることなく、埋め立て処分場に堆積することが出来る。
(図面の簡単な説明)
図1は本発明のプロセスの概略流れチャート図である。
図2は循環式のトロイド状の粒状物の運動を例示するトロイド状の動的床装置
の部分破除した斜視図である。
図3は固定ブレードを通るガス流れを新たに例示する他は図2と同様の斜視図
である。
図4はバーナーの如き追加的特徴部分を示した図2及び3と同様の斜視図であ
る。
図5は図2及び3の装置の運転に於て形成する動的床と、流体流れを配向する
ために使用する固定ブレードとの概略断面図である。
(具体例の詳細な説明)
本発明の方法には、石油廃棄物の固形の沈積性成分からの石油成分の分離を容
易化することに的を絞った多くの段階が含まれる。そうした容易化は、石油成分
のための溶剤の溶解後に於ける分離プロセスの初期の相で、石油廃棄物を、石油
成分からの固体成分の毎秒当りの分離量を十分に増加させる割合に於て超音波処
理することにより達成される。毎秒当りのサイクルでの割合の限界は、石油中の
水の乳化が著しく進み、その結果、プロセスの下流側で水を除去することが出来
なくなる程高くすべきではない。超音波処理の後、石油廃棄物を、溶剤処理或い
は溶剤処理に予備的な超音波処理を組合わせて処理するのが良い。石油廃棄物中
の固形物の幾らかは、石油廃棄物の性質上許されるのであれば、ろ過、遠心分離
、デカンテーション、その他手順により超音波処理に先立って除去して構わない
。
代表的な例では超音波処理は毎秒当りキロヘルツ帯
域、即ち毎秒約1,000サイクル以上で行なう。望ましくは超音波処理は約1
5kHz以上、一般には約15乃至約60kHz、もっと好ましくは20乃至約
45kHzで行なう。
実験室での簡単な実験によって、本発明の方法を実施する上での超音波処理の
効果が実証された。以下の特性のシンガポールのスラッジの生サンプルを使用し
て実験した。次表Aに示す構成のサンプルを従来の攪拌器で混合した後、超音波
処理し、分離物を計量したものを表にした。
続いてのプロセスの段階には、石油からの水の分離、石油からの沈殿物の最終
分離、分離した沈殿物の廃棄のための準備処理その他が含まれる。本発明のプロ
セスの好ましい具体例の運転を図1を参照して説明する。
図1には分離システム1が概略例示され、石油廃棄物貯蔵施設3から開始され
ている。分離システム1は、先に説明した、シンガポールから入手した、ポリプ
ロピレン生地で補強したポリエチレン製バッグに詰めた石油廃棄スラッジを、様
々な配合及び特性の供給源量を取り扱う能力のある基準認証型のプロセス設備を
使用して処理することを目的としたものである。シンガポール当局の港(PSA
)から先に提供されたサンプルとの部分的比較に際し、8本のドラム缶に於て提
供されたスラッジの目に見える特徴は以下のとおりであった。
*ドラム缶1、2、3のものは非常に軟質且つオイルを含み、固まりは殆ど
見られず、鉄分含有量が多く、PSAが先に提供したサンプルに見られた比重を
有していた。
*ドラム缶4に収納されたバッグ(ドラム缶の全含有量の2乃至5重量パー
セントに相当する)には、おがくず、手袋、カン、石、破れた新しいバッグとい
ったゴミが入っていた。
*ドラム缶5、6、7にはドラム缶1、2、3に収納された材料と類似の、
固形“スラブ”から、粘性の大きい濃厚な液体にいたるまでの様々なものが入っ
てい
た。
*ドラム缶8はPSAによる先のサンプルと類似の材料が収納されていた。
*8本のドラム缶から得た全てのバッグには、バッグを剪断したポリエチレ
ンフィルムやバラバラになったボロを含む無関係の材料が多く含まれていた。
これらの材料を分析すると以下のようである。
PSAによれば、大量のオイルスラッジは、シンガポール造船所に入る前のガ
ス抜き準備中の原油タンカーの積荷タンク底部を、スクラッピング/スクレーピ
ングして得たものだということである。このスラッジはスラリー状のものから泥
状のもの、粘土状のものと様々であり、その比重には1.01から1.8の変動
があった。このスラッジはかき乱したり加熱したりすれば危険な石油蒸気を放出
する恐れがある。スラッジはタンカー上での取り扱いを容易化するためにバッグ
詰めされた。バッグは2層であり、内側がポリエチレン層、外側がポリプロピレ
ン生地から構成されていた。スラッジは主に原油及び海水の混合物で飽和した錆
片から成立っていた。PSAによれば、スラッジバッグ内には金属物品、ボロそ
の他のものの断片が含まれているとのことであった。PSAによればスラッジの
組成は以下の如き変動している。
オイル 20乃至60%
水 15乃至40%
固形物 15乃至60%
スラッジは貯蔵施設3内で30乃至60kgバッグ9に詰めて保管した。バッ
グ9をフォークリフト(番号5で表わす)で貯蔵施設から取出した。フォークリ
フトは損傷したバッグをも取り扱い得るようバケットフィッティングを装備する
ものであった。取出したバッグは載荷テーブル7に積み上げた後、この載荷テー
ブル7からコ
ンベヤー11に移行された。コンベヤー11は、貯蔵エリアの長さに合わせてそ
の初期の50メートルから最終的な100メートルの長さにまで延長される設計
のものである。コンベヤー11に載荷テーブル7を介しバッグ9を載置した。載
荷テーブル7がベルト上にバッグを配列した。コンベヤーベルト11は450m
m幅のポリウレタン/ポリ塩化ビニル材料のものであり、それ故、使用寿命が長
く、裂けや漏れを生じたバッグからの石油スラッジに対し良好な抵抗性がある。
コンベヤーベルト11によって搬送される大量の材料を、ベルト下部の自動計量
ユニット(図示せず)により監視した。この自動計量ユニットは予め決まった分
数間に取り扱われた材料の質量を読み取り、その総和を総取扱量として提示し、
また必要であれば一日合計値として提示する。バッグ9はコンベヤーベルト11
を介し、荷下ろしテーブル12に移された。ここに記載したコンベヤーベルト及
び自動計量システムは英国オールダムのF.M.Nicholsonから入手し
たものである。
荷下ろしテーブル12を離れたバッグ12はストリッピングプレス13(英国
マンスフィールドのCIPLtd.,より入手可能)に入る。このストリッピン
グプレス13は液圧ダウンストローク式の10トンプレスであり、硬質ゴム製の
型押しのダイ15を具備する。このダイ15がバッグ17からのスラッジを漸次
、“歯磨きチューブをしごく”ように押し出した。バッグ17を下方
ダイの凹所に位置付け、バッグ17の露出端部が細長く切開し、プレスを開始し
た。アッパープラテンが型押しの硬質ゴム製の上方ダイ15を押し下げ、これに
よりスラッジはバッグ17から無駄なくストリップアウトされた。ストリップ後
のバッグ17内の残留量は最小限であった。スラッジは先ず潤滑式の鋼製のスラ
ッジシュート33を落下してポンプホッパー41に入る。このポンプホッパー4
1はジャケット付きであり、このジャケットにライン35を通して蒸気を通入し
、伝導による常加熱を行なっている。
空となったバッグ17は空バッグシュート19を落下してバッグ洗浄器25内
で洗浄される。この空バッグシュート19を出たバッグはシュレッダー21(英
国NwburyのHidrostal Process Engineerin
g 社より入手出来る)内で細断されて短いストリップとなる。これらのストリ
ップはホッパー開口23を通しバッグ洗浄器25に導かれる。ストリップは洗浄
バスケット29内に堆積され、ケロシン或いはディーゼル燃料洗浄セクション2
7に通される。ストリップ洗浄のために選択される溶剤は、処理するべきスラッ
ジを容易に溶媒和させるものとする。通常、ディーゼル燃料或いはケロシンがこ
の段階のための低コスト溶剤である。洗浄用のこの溶剤はタンク16にストック
し、このタンク16からの溶剤はライン30及び32を通し供給される。ライン
34を通し、タンク16に補給
の洗浄用の溶剤を追加する。タンク16の残渣はライン36を通し除去する。
細断されたストリップは洗浄後排出され、次で出口31を通して固形物最終廃
棄所に送る。洗浄液はライン26を通しポンプ(図示せず)によりライン30及
び32に再循環するが、このポンプは、ポンプ無停止交換式の複式フィルターに
よって、浮遊する細断されたバッグストリップから保護される。溶剤がスラッジ
で過剰に汚染された場合にはこれをポンプでスラッジ流れのライン30及び38
を介してスラッジホッパー41に送り込み、回収製品の一部とする。
スラッジ39を収納するスラッジホッパー41は、粘度を必要程度に低下させ
るために希釈及び或いは加熱される。ライン37からの蒸気ライン35を介して
の散布蒸気、そして、ライン38を通しての溶剤送給の一方或いは両方を、スラ
ッジの粘度を、残余のスラッジ処理のために最適値とするための物理的性質に基
く決定率に於て追加することが出来る。これらの水(蒸気)及び溶剤の追加ポイ
ントを前記ジャケットへの蒸気通入と組み合わせることにより、運転上の最大の
融通性が提供される。加熱、散布蒸気そして溶剤の追加による粘度の低下は、ス
ラッジポンプを経ての次段階への移行のための適宜の粘度を保証する上での大き
な助けとなる。この溶剤及び蒸気による処理は、スラッジ温度を早期に上昇し、
それにとも無い粘度を低下させることを狙ったものであ
る。スラッジと添加物とを混合させるための球形の螺旋状混合器(図示せず)を
スラッジホッパー41内に組み込んでも良い。スラッジホッパー41はスラッジ
加熱のための蒸気ジャケットを有し、蒸気はライン35を通して導入する。蒸気
はライン42を通して除去されてトラップ48に入り、このトラプ48からの凝
縮物が蒸気発生源に戻される。
移行用のポンプ43はスラッジホッパー41内の最も乾燥し且つ最も粘性のス
ラッジを移行するための能力を有すべきである。これは、十分な能力、詳しくは
、工業的重スラッジに対処した設計の往復作動式ポンプを特殊化することにより
達成される。特に望ましいポンプは、英国DerbyのAbel Pumps社
の販売するAbelポンプ(EKP 15/RKP63型)である。Abel(
登録商標名)ポンプばヘヴィーデューティー仕様の往復作動式ポンプであり、特
に汚れた重いスラッジを取り扱う能力を有している。このAbelポンプに交換
の容易な防摩ライナーを取り付ける。この時点でのスラッジは水或いは溶剤を添
加していない、或いは(1)20%までの水を含みそして(2)100%までの
溶剤(スラッジと等しいで量の)を含むものであって良い。
加熱され溶媒和されたスラッジは標準工業形式のライン内混合器/熱交換器4
7に送り、ここで混合して均一化された集合物とするが、この混合は任意の添加
材を混
入する絶好の機会である。熱交換器47は浄化作業のための開放が容易であるよ
うに取り付けられる。
ポンプ43及び熱交換器47によりライン49を通して前進するスランジは次
に、標準工業形式のライン内パルプ製造機51(例えば、英国ニューベリーのH
idrostal Process Engineering社から入手可能な
もの)に通される。このライン内パルプ製造機51は、スラッジ中の固形塊状物
を破砕して微細な粒状物とし、超音波処理の効果を最大化する作用を奏するもの
である。スラッジ中の固形塊状物が微細な粒状物となることによって、前述の均
一化された集合物はライン53を通して熱交換器55(英国ダービーのChem
ineer社から入手出来る)に送られ、ここで次の超音波処理及び洗浄段階の
ためにスラッジ温度が最適化される。加熱された均一化された集合物をライン5
7を通して超音波ユニット59に送り、ここで固形物に放射線を当てることによ
り、この固形粒状物からの石油汚染物質除去のプロセスを開始する。超音波ユニ
ットの周波数及びワット数入力値は、ストリッピング効果を最大化し、その一方
で、乳状液の形成される領域が無くなるように選択する。ここでのスラッジ処理
操作で使用する周波数は経験的に約20乃至40キロヘルツであることが分った
。最も効果的な接触を提供するために、6角形のパイプの各面にはトランスデュ
ーサーを取り付けた。好ましい超音波デバイスは英国ミドルセックスのBra
nson Ultrasonics,Dawe Division,Hayes
の販売するTubeducer(登録商標名)及びCylsonic(登録商標
名)である。適用された周波数はスラッジの性質に基づいたものであり且つ原料
の大部分を変更しての各場合に対し実験的に決定したものである。周波数は代表
的には20乃至40kHzの範囲内で変動され、また適用した必要エネルギー水
準も同様に、取り扱われる特定の原料の条件い合わせるべくに同一化された。エ
ネルギー入力は通常的には1リッター当り120乃至200ワットの範囲とする
。
超音波ユニット59は、ガス圧力蓄積によって加圧容器となるよう改変され得
る。圧力と温度とを適宜に制御することにより、この超音波ユニットに提供され
る溶剤を超臨界状態に持ち来たすことが可能である。これが溶剤の溶解力を増長
させると共に、固形物からの石油の分離を材料的にも容易化する。
超音波処理されたスラッジはその後、ライン60を送られる。このライン60
にはライン94を通して更に溶剤が注入され、この溶剤がスラッジの粘度を低下
させ、また固形粒状物から分離された石油の分解を助成する。図1には2つの混
合ステージが例示されるが、混合ステージは1つでも十分である。2つの混合ス
テージは起こり得る全ての事態をカバーする。
溶剤は処理される特定の石油廃棄物の特性に合わせて
選択する。使用する溶剤を、脂肪族溶剤及び芳香族溶剤例えばケロシン、ディー
ゼル燃料及びトルエンを含む広範なものから選択して良い。この具体例ではトル
エンを推奨する。溶剤の袖給はトルエンを、タンク96に入るライン118を使
用して、石油から回収した軽いくずに追加することによって達成される。追加す
る溶剤のパーセンテージは一般には、スラッジ重量を基準としての0乃至150
%の範囲内のものである。スラッジに対する溶剤の最終比率は、この具体例、即
ちシンガポールスラッジの場合では、可変速形の溶剤送給ポンプ58の制御下で
、75乃至150%の範囲で変動することが予測される。溶剤の望ましからざる
フィードバックは、ライン60内の逆止弁(図示せず)により防止する。溶剤と
スラッジとの均質状態での混合は、固形物から石油を一様に分離するために望ま
しいものであるが、混合物をライン内のミキサー61(英国、ダービーのChe
mineerより入手出来る)に通し、このミキサー61内でスラッジと溶剤と
を混合させることにより実現することが出来る。ライン62或は60内に添加ポ
イント(図示せず)を設けることにより、解乳化用薬品の必要に応じての導入を
可能とする。
スラッジ/溶剤混合物をライン62を通して第1の洗浄ステージに送り、第1
の洗浄容器63に送り込む。スラッジ及び溶剤は、これに最適な浮揚特性を与え
るべく上向きで供給される。第1の洗浄容器63に収納された
水は、ライン44を介して導入した海水である。この海水がスラッジ内の石油と
水との間の比重差を最大化するのである。海水の代わりに淡水を使用して良く、
或は分離のための適宜の比重を有する、石油及び溶剤のための抽出非溶剤を使用
しても良い。超音波処理によりまた溶剤の作用により釈放された石油は水の層を
貫いて溶剤と共に浮揚し、第1の洗浄容器63の上方部分に位置する上表面56
に達し、分配プレート24を貫き、固形物と石油と溶剤とを分離せしめる。より
重い固形物69が分離され、第1の洗浄容器63の円錐形の底部に落下する。
第1の洗浄容器63は3.5バールの蒸気をライン64を通して通入してなる
蒸気ジャケット65を有し、この蒸気ジャケット内の凝縮した蒸気を蒸気凝縮ラ
イン20を通して除去することにより、容器内の水温を良好な分離のために維持
する。第1の洗浄容器63内の水の、固形物の排出による損失をカバーするため
の補給は、石油/溶剤層と水層との間の界面に位置付けた自動レベル制御システ
ム(図示せず)で管理する。この自動レベル制御システムが水入口ライン44内
の熱水袖給用遠心ポンプ(図示せず)をスイッチオンし、水レベルを復帰させる
。
第1の洗浄容器63の円錐形状の底部に堆積した固形物69は、ライン70内
の固形物取り扱い用ポンプ(図示せず)(英国IlkestonのTuthil
l U
K Ltd.,から入手出来る)を使用して取り出す。この時点での固形物69
の取り出しを容易化するために、第1の洗浄容器63の円錐形状の底部の内側に
熱水でのジェットスルーシング(図示せず)を提供する。取り出された、石油富
化状態の、溶剤を伴う混合物を、ライン67内のレベル制御ポンプ(図示せず)
を使用して容器頂部から取り出す。このレベル制御ポンプは第1の洗浄容器63
内の、分配プレート24の上方のレベルにより制御されるものであり、前記混合
物を蒸発器84に送る。混合物はこの蒸発器84により石油と溶剤とに分離され
る。幾分かの石油を含有する溶剤蒸気が第1の洗浄容器63の上表面56から取
り出され、ライン66を通して凝縮器93に直接流入し、ここで回収される。第
1の洗浄容器63からのライン66は、第2の洗浄容器75からのライン79と
連結され、第1及び第2の洗浄容器からの溶剤蒸気を凝縮器93に移行させる。
洗浄されたスラッジの固形物はライン70を通してインラインミキサー100
に送られ、ここでスラッジと残留溶剤とが混合される。不要なフィードバックは
逆止弁によって防止する。この後、(a)ライン92を通し、可変速溶剤送給ポ
ンプ40により制御された量の溶剤を追加し、(b)超音波ユニット59に寸法
的に相当し且つ運転モード的に相当する超音波ユニット71を追加する。溶剤ラ
イン92は、ポンプ58以前に於てライン94に直結(図示せず)する。稀釈さ
れた固形物は次い
で、送給ライン73を通し、第1の洗浄容器63と同一の第2の洗浄容器75に
送られる。この第2の洗浄容器75の、第1の洗浄容器63のそれに相当する参
照番号部分は下表に示す通りである。
第2の洗浄容器75の作動は第1の洗浄容器63に対し説明されたそれと同じ
であり、溶剤、石油或は固形物であるところの流れが除去される場合の操作も同
じである。先に提供されたジェットスルーシング、この第2の洗浄容器の円錐形
状の底部でも使用して、固形物74を除去する。第2の洗浄容器過去形物ポンプ
(図示せず)に至るライン81が、固形物を容器83に送る。この容器83は第
2の洗浄ステージでの固形物からの溶剤の蒸発分離を提供する。容器83内部の
最終残渣は、ライン
52によってTorbedプロセス処理ユニット50に送られそこで、残留固形
物からの蒸発による石油の最終除去が実施され、排出される固形物の石油含有量
を約0.1重量パーセント未満のものとする。Torbedプロセス処理ユニッ
ト50で生成される蒸気を凝縮させ、環境的理由から所望されるのであれば、T
orbed排気ガス流れから除去する。凝縮物は生成物流れに再導入しても良い
。凝縮器と冷却材との温度を選択することで、必要ならば特定物質除去を目的と
する選択的凝縮を実施可能である。浄化された固形廃棄物は、埋め立て処分場5
4に送られるべき、石油含有量の十分に小さいものである。
2つの洗浄容器から分離された石油は溶剤と共に、ライン18(ライン67及
び80から収集されて)を介して蒸発塔84(スコットランドのFifeのAv
alEngineering社から入手出来る)の再熱器に送られる。溶剤は蒸
気加熱コイルにより蒸発分離され、蒸気は蒸発塔84を上方に抜けてライン82
に入り、ライン66内に前記2つの洗浄容器からの溶剤蒸気と共に収集され、そ
の全てはポンプ86の袖助のもとに凝縮器93に送られる。凝縮器93は単数或
は複数のコイル95と、通気孔98と、空冷用のファン97とを具備する。凝縮
された材料はポンプ116により抜き出され、ライン99を通して貯蔵タンク9
6に向う、
蒸発塔84からの石油はライン88を通してタンク8
9に送られる。このタンク98は、ハイドロサイクロン装置までの途中における
緩衝液保持容量を提供する。タンク89内の石油は、ポンプ102の補助の下に
ライン90を通してライン103に抜出す。流れライン中の制御弁(図示せず)
により設定値に制御された熱交換器105(英国AndoverのTvanso
n Heat Engineering Ltd.,より入手出来る)をライン
90に組込み、ハイドロサイクロン装置の温度を最適化する。この熱交換器10
5を出た石油凝縮物は、ライン106を通してハイドロサイクロン装置109及
びこのハイドロサイクロン装置109とライン112で連結されたハイドロサイ
クロン装置110に送られ、必要とされた熱水(随意的に供給される)を取り去
った後、ライン107を通してライン106に送り、ハイドロサイクロン装置で
の分離を袖助させる。ハイドロサイクロン装置109及び11は、スキッドを具
備し、このスキッドは回収する石油流れに於ける水と石油との量及び品質に応じ
て、3乃至4つのハイドロサイクロンユニット(図には番号109及び110で
示しライン112で相互連結されてたもののみを示す)を含む。水原印113を
通して除去する。プラントからの全排水は標準形式の傾斜プレート型の分離器に
送られ、この分離器で石油の痕跡を除去する。かくして、排水の最終的な水及び
オイル含有量は現在法律的に要求される値以下であり、望ましくは水に於ける石
油含有量は約50ppm未
満、好ましくは約10ppm未満である。ここで抜き取った石油は精製物流れに
戻される。必要であればpH調節を実施してアルカリ度及び酸性度を無くし、凝
集補助材を添加して、排水中の受け入れられざる固形物を除去する。或はまた、
排水を膜形式のフィルターに通すことにより、溶剤の最終的痕跡を除去する。
ハイドロサイクロン装置は一体型ユニットであって、第1の石油分離器とこれ
に続く第2の水浄化段階とを含み、排水の石油含有量を、約50ppm未満のも
のとする。ハイドロサイクロン中の洗浄を最適化するために、必要であればライ
ン107を通し追加の水を添加しても良い。石油と水とは、水汚染された石油を
ライン91を通してホールドアップタンク89に送ることにより循環される。
ハイドロサイクロン装置からの石油はライン111を通し、ハイドロサイクロ
ン装置と遠心装置との間のバランスタンク101に送られる。このバランスタン
ク101を加熱することにより、最適な遠心分離のための石油温度の調節を可能
とする。このバランスタンク101からの石油をライン104を通し、温度調節
用の熱交換器108荷送り、次いでライン114を通して遠心分離ユニット11
5(英国、Milton KeynesのWestfaliaから入手出来る)
に送る。最終的に“洗練された”石油が、ポンプ(図示せず)の補助の下に、こ
の遠心分子ユニット115から取り出され、水量
計(図示せず)(英国、SloughのAgr/Auriema社から入手出来
る)内の、この水量計は生成物品質をチェックするのであるが、石油を介し、貯
蔵タンク123及び129(蒸気−コイル加熱され且つレベルコントローラ及び
レベルインジケーターを取付けた)に送られる。遠心分離ユニット115は、製
造業者により供給される状態で完全に作動するユニットであり、温度調節用の熱
交換器と、送給タンクと、高速の遠心分離器と、スラッジ取り出しポンプとを含
んでいる。遠心分離器により除去されたスラッジは保持タンク121に送る。ハ
イドロサイクロンから送られると同様に、この遠心分離ユニットは公称出の規定
の2%最大値の範囲に十分入るB,S%W値を提供する能力がある。タンク12
1内のスラッジはTorbedプロセス処理ユニットに送り、最終処理すること
が出来る。
取り出した固形物が埋め立て処分場に処分するための充分な清浄度を有するこ
とを保証するために、これら固形物をTorbedプロセス処理ユニット50(
英国、Stocton−on−Teesのdavy McKeeから入手出来る
)に通す。このTorbedプロセス処理ユニット50は石油バーナーからの高
温のガスを、角度付けしたブレードで方向付けした旋回ガス流れとして、石油で
汚染された粒状物、詳しくは石英質その他形式の粒状物の床の内部に送り込み、
汚染された固形物による乱流のガス支持床を形成させそれにより、残余の石
油を蒸発によって除去せしめ、前記石油で汚染された粒状物を清潔で乾燥した粒
状生成物とする。排気ガス流れ注の石油は凝縮によって回収する。加熱プロセス
は厳密に管理されるために、焼却による望ましく無い要素の生成は回避され、放
出量ば地域当局の定める限度内にずっと容易に保持される。
Torbed法を図2、3、4、5に例示する。これらの図面に示されるよう
に、Torbedデバイス140は、円筒状の断熱壁160の内部に、送り管1
50を収納し、この送り管150を通して送られた固形物が送り管150の他方
の端部152から放出されて回転ベーンに入り、そこから傾斜表面154上に落
下し、次いで、内側方向に傾斜する張出表面158で包囲された周囲ブレード帯
域190に放出される。バーナー188からの高温の流体が接線方向から射出さ
れることにより、粒状物を貫いての粒状物の動的床が形成されるに充分な上昇流
れ156を創出する。図4に示すように、高温の流体162は、流体をある角度
方向164に射出するブレード172を通して放出される。この高温の流体は流
体排出口180を通してデバイスを出るが、粒状物でコーティングされた蒸発し
た石油も、この高温の流体と共にデバイスを出る。処理済の流体をスクラビング
することにより石油の除去を保証する。粒状物の動的床176はブレード帯域1
58に沿ってある角度方向164に旋回するが、このある角度方向164はブレ
ード172のピ
ッチとバーナー188からの接線方向での送りに基いたものである。図5に示す
ように、高温の流体170をブレード172と各ブレード172の傾斜部分との
間の透き間174に送ることにより、この送られた高温の流体流れは、ブレード
172の列の上方に矢印で示す如く類似の角度ピッチを有するようになる。デバ
イスに送られた粒状物は動的床176を形成し、この動的床176は周囲のブレ
ード帯域158での通路に於ける幾何形状により拘束された流体流れ方向に於て
移動する。このことは先に言及した米国特許第4,479,920号に於て完全
に議論されている。高温の流体の、粒状物周囲を流動し粒状物を浮遊させそして
粒状物に付着した石油を蒸発させる時の温度は、熱電対182で測定しての14
00℃よりも高温であり、好ましくは約100乃至1400℃であり、最も好ま
しくは約150℃以上約1400℃未満である。流体は一般にはバーナーから出
る燃焼ガスである。しかしながら、ブレード172の列内に旋回方向で高温のガ
スを放出するバーナーアセンブリーをバーナーの下流側の射出位置に取りつけ、
その他のガス状或は蒸気場の材料を流体流れの中に組み入れることも出来る。そ
うした材料には、例えば空気、二酸化炭素、窒素、メタン、エタンプロパン、イ
ソプロパン、ヘキサンその他がある。流体としては、粒状物に付着した石油を溶
解出来るガス状混合物を使用するのが望ましい。こうしたガス状混合物は、蒸発
や抽出と組合わさることによ
り、粒状物からの石油の除去を容易化する。固形物は中央の排出チャンバー18
6に回収された上、埋め立て処分上に送られる。
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フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
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B,HU,JP,KP,KR,KZ,LK,LU,LV
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RO,RU,SD,SE,SK,UA,US,UZ,V
N
(72)発明者 ニーダム,アントニー ヒュー
イギリス国 ティーエス14 8エイエフ
クリーブランド,ギズバラ,テムズ アベ
ニュー 50
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.石油が汚染物としての固形質及び水と混合されてなる石油廃棄物から石油 を回収するための方法であって、 石油とこれら汚染物との会合を溶剤処理によってデカップリングすること、 溶剤を含む混合物を石油と共に超音波処理すること、 石油成分及び溶剤のための非溶剤で洗浄することにより汚染物質を分離するこ と、 石油を分離すること を含む石油が汚染物としての固形物質及び水と混合されてなる石油廃棄物から 石油を回収するための方法。 2.溶剤が水と混合せず、超音波処理が、水と石油とを乳状化させることなく 固形物からの石油分離を助長するに充分なものである請求の範囲1の方法。 3.非溶剤が水である請求の範囲2の方法。 4.水が海水である請求の範囲3の方法。 5.溶剤が蒸留によって石油から分離されてなる請求の範囲2の方法。 6.溶剤が蒸留によって石油から分離されてなる請求の範囲5の方法。 7.分離された石油が水分離される請求の範囲5の方法。 8.分離された石油が水分離される請求の範囲6の方 法。 9.分離による石油富化された成分が生じ、該石油付加された成分が水分離さ れてなる請求の範囲3の方法。 10.石油富化された成分が分離によって取り出され、該石油富化された成分 が水分離されてなる請求の範囲4の方法。 11.石油富化された成分の水分離に次いで1回以上のデカンデーション及び 遠心分離を行うことにより残留固形物を分離せしめてなる請求の範囲7の方法。 12.石油富化された成分の水分離に次いで1回以上のデカンテーション及び 遠心分離を行うことにより残留固形物を分離せしめてなる請求の範囲8の方法。 13.石油富化された成分の水分離に次いで1回以上のデカンテーション及び 遠心分離を行うことにより残留固形物を分離せしめてなる請求の範囲9の方法。 14.石油富化された成分の水分離に次いで1回以上のデカンテーション及び 遠心分離を行うことにより残留固形物を分離せしめてなる請求の範囲10の方法 。 15.分離された固形物が、高温の流体中に懸架された固形粒状物としてトロ イド状の動的床に送られ、該動的床で固形粒状物から付着石油が分離されてなる 請求の範囲3の方法。 16.分離された固形物が、高温の流体中に懸架された固形粒状物としてトロ イド状の動的床に送られ、該動的床で固形粒状物から付着石油が分離されてなる 請求の 範囲4の方法。 17.分離された固形物が、高温の流体中に懸架された固形粒状物としてトロ イド状の動的床に送られ、該動的床で固形粒状物から付着石油が分離されてなる 請求の範囲5の方法。 18.分離された固形物が、高温の流体中に懸架された固形粒状物としてトロ イド状の動的床に送られ、該動的床で固形粒状物から付着石油が分離されてなる 請求の範囲6の方法。 19.固形物が埋め立て処分場に堆積されてなる請求の範囲15の方法。 20.固形物が埋め立て処分場に堆積されてなる請求の範囲16の方法。 21.固形物が埋め立て処分場に堆積されてなる請求の範囲17の方法。 22.固形物が埋め立て処分場に堆積されてなる請求の範囲18の方法。
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