JPS60232211A - 流体の分離装置および流体の分離方法 - 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】 本発明は、流体の分離技術に関する。本発明は油のよう
なより軽い液体（以下においては軽質液体という〕と水
の如゛きより重い物質（以下においては重質液体という
）の分離に利用できるものである。特に本発明は、密閉
された滞留槽（ｂａｓｉｎ）中に収容されている水面上
に浮遊している油層を自動的に取出し且つデカンテーシ
ョンするのに山川であり、以下においては特に、この油
層の分離を参照して説明する。しかしながら、本発明は
気泡（ｆｏａｍ　）泡沫（ｆｒｏｔｈ）、ガソリン、グ
リース、エマルジョン、懸濁粒状物、フロック等の各種
の軽質流体を水、酸、アルカリ溶液等の各種の重質流体
から分離する場合等の他の用途にも使用し得ることは理
解されるであろう。

一般的に、油はプロセス水および排水流中に少量である
が殆ど連続的に混入する。この少量であるが連続的に混
入する油は、これを除去しない場合には、処理工程およ
び装置に問題を生じる。通常、静置用滞留槽（ｓｔｉｌ
ｌｉｎｇ　ｂａｓｉｎ　）　ｋ設け、・この槽中に水と
油を油が水の表面に浮上するのに十分な時間、滞留させ
る。

従来、油と水を分離するために種々の装置が開発されて
いる。その７つの装置においては滞留槽の下流端部付近
に１せきｌを設け、このせきＫより油を滞留させ、一方
、水はせきの下側を通過させて一般の河川に放流してい
る。浮遊している油はせきの上方をオーツセーフローさ
せてドレン（ｄｒａｉｎ）に流すことによって定期的に
除去している。汚染防止法の制定と共に、上記ドレンを
タンクに連結し、このタンクから油を回収することが／
／ 行われている。

上記の装置を使用した場合の１つの問題は、滞留槽中の
油の水準を監視し且つせきのオーツセフロー状態をコン
トロールするために作業員を置く必要があることである
。この作業員は、デカント用タンクに流体を充満させる
ために、せきの位置を決めなければならない。一旦タン
クが液体で満されたとき、作業員はタンクへの流体の流
入を停止して、タンク内の油と水とが分離するすなわち
デカントする間、待機する。油と水が分離した後に、作
業員はタンクの底から水を滞留槽中にポンプで戻し、油
を貯蔵タンクにポンプで送入する。

滞留槽中の油層が薄くなるにつれてこの方法は次第に、
よシ多くの労力を要するものになる。滞留槽を油の薄い
表面層が存在しない状態に保持することは極めて大きな
経費を要するため実施し得ない。この処理方法を自動化
することも試みられたが、自動化装置の保守が非常に高
価で、且つこの自動化方法も満足できるものではなかっ
た。

よシ安価な解決方法として、多くの工場におい／２ て油を滞留槽中に長期間、例えば数ケ月あるいは数年に
わたって蓄積させる方法が採用されているっ尚業者には
理解されるごとく、この場合、油中の低沸点留分の蒸発
によって、炭化水素による汚染と爆発の恐れが生じる。

更に、よシ揮発性の成分が蒸発するので、油の比重と粘
度が上昇する。この油を十分に長時間放置すると、水と
共に中性ブイアンシー（ｂｏｕｙａｎｃｙ　）に到達し
、ノ々ツフルの下を通って一般の河川等に流入する。厳
しい汚染防止法の制定によってこのような方法は満足で
きないばかシでなく法的規制に違反するものとなってい
る。

滞留槽から浮遊している油を連続的且つ自動的に除去し
かつデカントさせる他の装置が提案されている。しかし
ながら、このような装置においては、処理条件を非常に
狭い所定の範囲内に保持することが必要である。これら
の連続的且つ自動的装置の１例としては、比較的粘稠な
油を遅い流率で除去するための、自動的な且つ連続的な
デカンタ−を備えた、選択的に油を接着するタイプのオ
イルスキ寸−がある。

他の方法は、渦巻により軽質流体と重質流体との混合物
を分離する方法である。この方法では軽質の成分を渦巻
の中心に集合させ、重質の成分は渦巻の周辺に残留させ
る。この方法は流動性の油膜（ｏｉｌ　５ｔｉｃｋ）の
如き軽質液体を水の如き重質液体から分離するのに使用
されている。例えば米国特許第Ｊ、７　Ｊ　ｊ、、３１
７２号明細書または米国特許第Ｖ、／≠λ、り７２号明
細書に記載されるごとく、渦巻方式は一般に、水中に渦
巻を形成させるために羽根車や水の噴射等を必要とする
。この方法では渦巻により油の溜Ｆ）　（ｐｏｏｌ　）
が集合する油溜シ（ｗｅｌｌ）を形成させる。そして、
渦巻の油溜り中に集合した油を取出すためのポンプが設
けられる。

従来の渦巻式分離装置は種々の欠点を有している。その
欠点の１つは、いずれも羽根車の如き機械的に渦巻を生
じる手段を必要とすることである。

従って、本発明の目的は、上述の問題および他の間Ｍ’
に克服した新規で改良された渦巻式セパレーターを提供
することである。

本発明の一つの要旨によれば、軽質流体と重質流体とを
分離するための装置が提供される。この装置は軽質流体
と重質流体とを接線方向に流入させそして重質流体上に
軽質流体の層を浮遊させて分離する滞留槽を有する。軽
質流体取出し管は、この取出し管により軽質流体を滞留
槽から重力によって取出せるように流体の液面下に入口
が設けられている。重質流体取出し管によシ軽質流体取
出し管の入口の周囲付近から流体を朋用し、その結果、
重質流体の取出しにより流体全軽質液体取出し管の方向
に引っ張って、渦巻の形成を容易にせしめる。流体取出
し速度制御装置を重質流体取出し管にこれと連動するよ
うに連結させて、重質流体を取出す速度全制御している
。この制御装置により流体の取出速度を調節して、流体
の取出し速度を流体表面下にある軽質流体取出し管の入
口の深さによって変化せしめる。このようにすることに
よって、上記軽質流体取出し管入口の深さによって大き
さが変化する渦巻によシ軽質流体を流体表面から軽質流
体取出し管中に継続的に集中／ｊ させる。この方法により軽質流体と重質流体とけ、機械
的手段に依らず重力で分離される。

本発明の他の要旨によれば、軽質流体と重質流体とを分
離する方法が提供される。この方法においては流体を渦
巻が生じている密閉された（ｃｏｎ−ｆｉｎａｄ　）帯
域に供給する。軽質流体は、渦巻中に流入し、そこから
軽質流体取出し管によって除去される。重質流体は渦巻
の周囲で滞留槽がら抜出されて、渦巻の形成を促進する
。重質流体は流体の表面下にある軽質流体取出し管の深
さによって変化する制御された速度で取出される。この
方法においては渦巻の大きさは軽質流体取出し管の流体
表面からの深さによって変化する。

本発明の第１の利点は、重質流体の表面から軽質流体の
浮遊層を自動的且つ連続的に取出し得ることである。

本発明の別のオＵ点は、軽質流体に富んだ供給液流全連
続的に且つ自動的にデカンテーションを行うのに適した
速度および濃度で提供することである。

６ 本発明の別の利点は油層の厚さが薄い場合でも経済的に
、多くの場合、回収した油により相殺できるコストで油
層を除去し得ることである。

本発明の更に別の利点は、重質流体からの浮遊軽質液体
の分離を、流体の液面に変動が生じた場合にも続行し得
ることである。

本発明の更に別の利点は、以下に記述する好ましい実施
態様によって自業者に明らかであろう。

第１図を参照すると、分前すべき軽質流体と重質流体は
滞留槽領域Ａに収容されている。軽質流体濃縮器Ｂによ
シ上記二棟の流体が軽質流体成分に富んだ流れと重質流
体流処分離される。軽質流体に富んた１ｌｌｉＶｉ、下
流の処理装置０に運ばれて、更に処理すなわち精製され
る。重質液体流は廃棄されるか、もし適当であれば更に
処理される。

措置の異なる流体成分を有する滞留槽中の流体は、通常
、重力下で多数の層に分離される。第一図を参照すると
、典型的な層状化混合物は水、酸、アルカリ等の如き重
質流体１０の層を包含している。エマルジョン層または
フロック層１２は多くの場合に上記の重質層上に浮遊し
ていることが認められている。このエマルジョン層また
はフロック層は、通常、かなりの量の重質流体を含有し
ており、その中に軽質流体まｆＣはその粒子のエマルジ
ョンが懸濁している。油あるいは他の石油製品等の如き
軽質流体層／Ｚは、重質流体層上に浮遊している。多く
の場合、よ！ｌｌ軽質流体層は最上部層、しばしは泡沫
（フロス）層／ｌでありそして泡または気泡層／ｌが軽
質流体層上に浮遊している。

第２．２に、ＪＢ％２０、ｊＡ、３Ｂ、ＪＱ。

ｔＡ１参Ｂおよび４’Ｑ図を参照すると、渦巻が発生し
た場合にＬｌ　これらの層は、はぼ円錐形に吸引され、
最も軽い層が中心に向い、且つ密度の亮い層が上記の層
の外側に則心円的に配夕１」される。

各々の層の厚さは、円錐形の頂点の方向に幅を減じ、軽
質層は重質層よシも更に急激に幅を減じる、第１図を参
照すると、滞留槽帯域Ａは少なくとも周囲壁２Ｏｆ有し
ておｐ、濃縮器Ｂに対する滞留槽内の流体の高さを制御
し得るように構成されている。滞留槽は柾々の密度の成
分を層状化するだめの、例えば油成分を水成分の表面に
浮上させるための静置場所を提供している。流体導入ロ
ーλから分断゛ずべき流体混合物が滞留槽中に導入され
る。流体導入ロー２２から流体混合物を１つまたはそれ
以上の流体の形で接線方向に導入することにより、流入
速度に比例して滞留槽中の流体に回転運動を与えるのが
好ましい。

特に第１図および第１（￥Ｊを参照すると、濃縮器Ｂは
、選択した層を滞留槽から堆出すために滞留槽中に設け
られている。特に、濃縮器は油成分をすくい取って、そ
の濃縮ｋを生じ且つ水または重質流体の実質的に純粋な
＃全分離する。第１図の実施態様では、濃縮器の構成部
材は説明を簡略化するために第３図の実施態様における
よりも更に離して配置しである。第１図および第１図中
の共通の構成部材は、同一の参照数字で示しである。

濃縮器Ｂは軽質流体取出し管３０を治し、この管３θは
その最上端に実質的に水平に配設された入口３−２を壱
する。この方法においては、軽質液体ｌり は軽質流体取出し管中に受容されて、そこを通って重力
により排出される。Ｎ質流体取出し管または取出し通路
３４Ａにより、排出を行うための軽質流体取出し管の周
囲および下方から重質流体を抜出す。重質流体取出し管
はその入口外部がシリン、＄−Ｊｊ中で終っておｐ１シ
リンダー３６は軽質流体取出し管３０の周囲に同心的に
拡大しており且つ管３００Å口３２と実質的に同一の水
準まで達している。シリン７−３ｔは２重の目的を達成
する。その第１の目的は、桑縮物／々イブの入口３２の
周囲の環状空間中に、浮遊＃全集中させることであり、
第２の目的Ｆｉ濃縮物）ξイブ入口上に形成された自由
渦巻の位置全安定化することである。

この、２糎の目的を達成することによって、軽質６ｆ＋
。

体を下流の処理装置０に実質的に一定に流動させる。重
質流体取出しシリン／−Ｊｔと重質流体取出し管３グと
が軽質流体取出し管の周囲で重質流体を同心的に吸引し
、重質流体が抜出湯れる時の速度に従って渦巻効果を高
めている。シュラウド（囲い板）３ｔの如き渦巻増進装
置によって、軌０ 質および重質流体層がシリンダー３を中に流入する際に
重力によって渦巻を形成させることができる。シュラウ
ドはシリンダーに逆方向に取付けることにより牝牛球捷
たは内半球用で使用する際に渦巻が時剖回りまたは時計
回りと逆方向に回転するようにし得る。１だ、必要に応
じて、多数の接線方向に配列した典板により流体を同心
的な軽質および重質流体取出し管に対して接線方向に向
け、それによって、流体全内側に巻込んで、渦巻を強化
し得る。

重質流体取出し管は滞留槽Ａからの流体の取出速度をコ
ントロールするための流体取出速度制御装＃参〇と連結
する。滞留槽中の流体の液面ｈ　一定にする必要はなく
、且つ実際上一定に保持されてはない。むしろ、流入６
Ｍ体の流速の変化によシ。

これに対応して、滞留槽内の流体の深さと循環の両方と
もが変化する。

渦巻が一旦形成されると、流体の深さは、この探さの二
乗（５ｑｕａｒｅ　）としての流体の回転（循環）を増
大させることにより増大するので、実質的に同一の渦巻
が保持される。流体の回転速度は流入流体の速度に正比
例するので、流速制御装置によシ取出し管を通る流れを
増大させ、回転速度を深さの二乗に比例して増大させる
。軽質流体取出しｔＪＯの内径は、その中の流量を制限
することにより下流の自動処理装置Ｃによる処理速度が
最大となるように選択する。軽質流体取出し管中の最大
流速は、滞留槽中に入る正常な流速の何分のｌかである
。従って、流入流体の流量は、主として重質流体取出し
管３ダに支配されている。

流体取出し速度制御装置グθにエリその内を通る渡体の
流速全制御し、両巻の回転数が面部槽中の流体混合吻の
表Ｕ下の軽質流体取出し管の人口３２の深さの十万枳に
ほば比例する↓うにする。

この流速を達成するために制営装装置≠０の中にコント
ロールスロット≠λが収けられている。スロットの）ｇ
は、ｌｌ！４−質流体取出し管入口３コと夫責的に水平
とする。

時ＶＣｉ工、啼貿惜Ａに紬買お工ひ■質流体取出し管３
ｏお工び３弘の内方の谷倉では大きすさ′て処理不能で
める流速で流体が流入することがある。

好ましい実施態様においては、＠質流体用の管と東質流
体用の管の両方を、幻ｉｏｏガロン／１ｍｌまで処理で
きるＬうにする。水ま７ｔは他のＡ質流体からなる、工
９急速な流入流体を処理するためには、第コのドレンＶ
弘４ｃを設ける。第コのドレン管Ｖｉ涌留・１曽の肱か
ら水を抜出し、且つそれ葡第２のドレンスロット≠６を
堰して排出する。スロット１６は第７のスロット参λの
底部より微かの距離、例えは１インチ上方に設けられた
低面を市−し３ ている。流体が１００ガロン／−以上の流速で流入され
る場合は、第λのドレン管と第２のドレン管のスロット
弘６がコントロールスロット≠２とともに滞留悄中のぴ
Ｌ体の欣面會卸ｊ御する。コントロールスロット〆λと
第コドレンスロット≠６からの亜質流体はこれらのスロ
ットから目出に流下し、ドレン≠ｌＶｃ工って杉ト出さ
れる。このドレン４ｔｔはその各音が１質流体’６１　
ｉ弘と第λのドレンｌ／−≠の合計の谷菫エクも大きく
その結果水がこれらのスロットから自白に流下して、ス
ロットケ通過する流れにより面部槽中に過当な液面が保
持され得るようにする。

コントロールスロット≠２お工びす６の形状マフ１ｃは
構成は、流速、回転速度お工び濃縮器のノ母イブ入口の
間の関係に基づく計算にＬり、あるいは、実験的に決定
することができる。流動特性、回転特性お工び深さは滞
留槽ごとに変化するので、コントロールスロットの特性
は、谷々の滞留槽について個々に決定しなければならな
い。

コントロールスロットの時性の計３ｉｌ−は、三段階２
≠ の方法によって行う。その第１段階は、流入流体とｒｉ
’ｉ　＊　Ｔ＊の流体の体積回転数（ｍａｓｓ　ｃｉｒ
ｃｕｌａｔｉｏｎ）との関係を決定することである。流
入流体の体積ｍｙ　（ｍａｓｓ　ｖｅｔｏｃｆｔｙ　）
によって、浦留偕系へのエネルギー人力（１ｎｐｕｔ　
）が決定される。入口の形状、寸法、位置お工び配置方
向のパラメーターにより潜在的な回転Ｍ　（ｐｏｔｅｎ
ｔｉａｌ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　）が決定される。

涌笛惰内の障沓物の形状、大きさお工びその存在によっ
て、流入流体のエネルギーが１蛍貿槽内の流体の回転運
動へ変化する転侠効率が決定される。すなわち、自白渦
巻きを駆動させるのに利用できるエネルギーは面部槽中
での流入エネルギーの流体への伝達における効率の情夫
によって減じられた流入流体のエネルギーからめること
ができる。

下流の連続的且つ自製的な濃縮器Ｃの谷菫によって、訣
縮器の管３０の最大許容内径が決定される。次に、濃縮
器の管の内径にエリ濃縮器のツヤイブ入口３コでの渦巻
中での所望の軽質流体の直径が決定される。すなわち、
−縮益パイブ入口の深ｊ さにかける渦巻中の軽質液体流の直径は、軽質流体取出
し管３０の径エフ小さく維持するべきである。

第一段で決定され′ｆｉ−回転率から、紺笛偕の液面下
にある濃縮器の・母イブ入口３．２の深さを計悸する。

特に、算出され７ｃ深嘔は、渦巻中に所望の直径の軽質
流体流音生じる深さである。この軽質流体の渦巻の直径
は、＠質流体嬢組物用パイプ入口の直径の３倍の深さか
ら、操作上許容ちれる最大の深さの間でかなり一定に保
たれることが認められた。

操作上許容し得る最大の深さは次のどと１！深場である
；すなわち、′ａｋＩｌＯｉ器のパイプ入口における接
線方向の速度が非常に大きい寓め、隙間剪断力（１ｎｔ
ｅ＝ｒｓｌｉｔｉａｌ　５ｈｅａｒ　）　ｔｉｃ　１　
ｐ軽質流体の再分散（この再分散は下流の連続的且つ自
動的なデカンテーション装置Ｃの効率を著しく低下する
）が生じるような深さである。繊細なフロックについて
は、ｉＦ１′谷でもる最大の深さは、約３インチであり
、一方、尚粘度オイルについては、許容できる堆大ｔ の深さは約２インチであることが認められた。

軽量流体の渦巻の直径が、＃に縮器の管の入口の直径１
で減少するときの深さが、操作上計容できる最大の深さ
以下である場合、選探した軽質流体の渦巻の直径を保持
するのに必要な深さ全域しる流速に回転を低下させるこ
とが必要となる。

軽質流体の凝縮器の管の入口の深さが、その直径の３倍
以下であると、それに入る軽質流体流ｅま、涌貿槽から
流出する流体総量の実質的な部分となる。凝縮器の管３
０會進る流体が、滞留惜から流出する流体の金賞の実質
的な部分である場合、スロット≠λと４Ａ６中を流れる
重質流体は全体としてコントロールされない。このよう
な条件となった場合は、むしろより多くの低＠度の軽質
液体が軽質液体の濃縮液の管の入口に流れる。しかしな
がら、滞留槽中への流速は、このような条件が存在す／
）場合には比蚊的低くしなけれはならない。

軽質流体のエリ厚い膚は、それ、ｃ！ｌｌ薄いｊ−より
も迅速に床去されるので、計算の目的には、＠質流体の
平均ｌＡｃ、速か使用でさることが認めら五た。実際上
は、軽ＪＪ！流体層は通常は、浦ｆ１１偕中の流体の前
進速度あるいは導入された表面流の内側へのスパイラル
速度に等しい拡散速度を生せしめる厚さに減少する。侯
盲すれば、浄化時間というファクターは、装置の容量よ
りもむしろ輸送時間によって実質的に次足される。床さ
と回転の二乗の関係が保すなされる限り、新しい計算は
、滞留槽中の各々の流体の水準に対して行う必要はない
。

脈石と回転数との関係ヲ維持するのに必要な重質流体の
流速が決定したら、この流量に対する開口の大きさを各
々の深さについて算出する。その結果、スロットの紙か
らスロットの頂部の方間へ開いている血粉状の側面を有
する概略逆台形であるスロットを設ける。

実鞄的に行う方法では、流入流体の流量會段階的に高め
る。スロットを通過する重質流体の流速ｔ１嬢縮器の管
ｊＱｆ通る流体が所望の組成の軽質流体成分を有する深
さとなるまでａＩＡ１節する。この流速を記録し、コン
トロールスロットの寸法の計算に使用する。

７ 凝縮器を滞留槽内に設置し、存在する種々の粘度の液体
を補集しｆｃ、場合、＠Ｊｊ＆液体ｊ―の取出しにより
取出される軽′Ａ流体の種類がしはしは変化する。最初
は、軽質流体成分は比較的京負のタール状である傾向か
める。しかしながら、警槓された軽質流体ノーを取出し
た俊においては、取出された軽・離泥体は、蒲留憎中に
流入する新しい流体と本質的に同一となる。従って、多
くの場合に、抜出されるｅ質流体の成分の変化を補償す
るために流量コントロールの開口を変え、下流の＠質流
体濃縮処理装ｗ、Ｃの効率音高めることが有利である。

例えば、ある場合においてに、７１！１１質流体ａｋｉ
管Ｊθの孔径全滅じ且つコントロールスロットの形状會
変えて、抜出される軽質流体を補償できるようにするの
が好ましい。

一旦コントロールスロット≠−をセットしたら、第コの
ドレンスロット≠６について同じ操作を行う。

波勿水から分離する際の好ましい実施態様では、軽質流
体成分用管すなわち濃縮器管３０は／イン＋２ｔ チの直径を有する。貞質流体成分用の官３≠の直径は、
表面の高さがＳ縮器の入口３．２より１７インチ上であ
る場合は、１分当り約ｉｏｏガロンの流体が流れるよう
に選択する。シリンダー３６の直径は、その中での下神
迷度が１０フィート／分以下となるように選択する。シ
リンダー３６のリム（ｒｉｍ）は、凝縮器のノやイノ入
口と同水準あるいはそれ以下に設けて、１０フイート／
−に近いかそれ以下の内向半径速度（ｉｎｗａｒｄ　ｒ
ａｄｉａｌ　ｖｅｌｏ−ｃｉｔｙ）が維持されるように
する。第λドレンスロット４を乙の底部は、コントロー
ルスロット≠−〇＆エク約１インチ上方に設ける。

デカンタ−Ｃにおいては、入口ＩＯから＠負流体を流入
させる。油ま文は他の軽質材料は、バッフルすなわちオ
ーバフローリム！コの頂部に浮上し、そこを超えて油ま
′ｆｃＦｓ、＠質流体成分の出口ｊμから流出する。重
質流体すなわち水は、ドレン≠ｌと同時に作動するドレ
ンｊ６七通って排出される。

通常は、デカンタ−Ｃは１分１０、ｌガロン当９の流入
濃縮液流に対して少なくともｌ平方フ０ イードのタンク表面＠を必要とする。多くの場合に、デ
カンタ−の容量は濃縮器Ｂの設計標準における７つの限
定要因である。デカンタ−の高さは小さな水筒が浮遊油
の厚い層から着下するのに要する時間によって決定され
る。一般的には、デカンタ−は／〜１０フィートの尚さ
である。濃ｍ液管３０の直径は、その管３０が、順貿槽
の畝面がその最高である時に、デカンタ−の平方フィー
トあたシ、１分あたりｌガロンの献体を供給できるよう
に選択される。一般的には、デカンタ−の管はよインチ
のヘッドを有する完全孔（ｆｕｌｌ　ｂｏｒ七）におい
て最大のデカンタ−容量を供給する寸法である。軽質流
体ケ更に完全に処理するためにフィルター、遠心分離機
、磁気セパレーター等の如き他の連続的、自動的処理鋏
を全使用することが有利である。濃縮液の移動にポンプ
會必要としないことに注意すべきである。ポンプを使用
すると攪拌が生じて、軽質流体のＭＩＸ流体中へのＢ分
散が生ずる。このポンプ作用による再分散した流体を分
離し且つ補償するために、更に分離工程と分離１ 時間が必要となる。

第４ＬＢ図は、軽菫流体・ｅの人口における渦巻の直径
が、その直径の実質上半分である、軽質成分とに質成分
との分離における理想的（ｎｏｍｉｎａｌ）な渦巻會示
す。深さと回転数が増大するにつれて、回転している峨
實流体成分と工９静止状態に近いｍ質流体成分は、エマ
ルジョン＠　（ｈａｌｏ）　、ｔ　Ｉ　ｆ生じる−向か
ある。１質流体成分は軽質流体取出看の外１１４１１表
面との摩擦に工り更に静止状態に抹にれる。

回転数があまりに遅い場合、あるいは閑さが宗りに大き
い場合には、渦巻は第４ｔＣ図に示した形状に変化する
。低回ＩＩＩＡ速度では比教的少紅のｍ質流体成分ｌ≠
が＠質流体取出し管中に吸引される。

しかしながら、エマルジョンまたはフロックｊ―７２が
軽質流体取出し管中に各局に吸引される。しかして、深
さに対する回転数を減少させることによって、渦巻の性
質ケ変えて、ＩＩ！ｉ質流体、泡ふ・↓ひ）ｌａｌｍ　
Ｊ−に対してフロックお工ひエマルジヨンＪ−ヲ向い割
合で吸引することができる。

２ 第弘Ａ図に示すととく、深さに対する回転数を増大δせ
た場合、渦巻が拡大する。柱員流体入口の深さに対して
回転数が十分に大きい場合には、軽質流体ｌ−の両巻ａ
軽質流体入口の外側に保持される。渦巻を拡大させると
比較的に尚い割合の気泡と泡の１ｄＩＡ、／Ｉが軽質流
体取出し管中に吸引される。比較的薄い里質流体１１　
／θ並ひに比較的少割合の柱貴流体成分も除去嘔れる。

第６図に示すごとく、補々の層を渦巻の形を変化させて
吸引することの利点全利用することによって、第６図の
分離装置によって広範囲の層を分離することができる。

第６図の実施態様においては、第７図と第５図の実施態
様の装置と同様な部材は、同一の参照数字でボしである
。滞留４ｎ　Ａ＊　％分離すべき流体混合物で九満させ
る。軽質流体成分畷縮器Ｂは滞留窄の中心に設けられて
いる。入口３２を有する軽質流体取出し管すなわ゛ら癩
縮器管３０は、ｌ櫨またはそれ以上のｍ質流体成分を分
離さるために凝縮器の中心に設けられている。

良質流体シリンダー３６と連結している重！＆流体３ 取出し管３μが讃縮器から流体を吸引する。管３≠を経
て抜出す流体の速度は、渡体流速制御装置グ０で制御さ
れる。

循猿！ｉ家ｔｏｙｃより滞留僧門強い流体の循濃會生起
させ且つ保持する。この循環装置により軽質流体取出し
管すなわち濃幅器入口および東質流体シリンダーの下に
同軸的に設けられた流体循環出入口６λを経て滞留槽か
ら流体？抜出す。流体は循壌用管１１通ってボンｆＡｔ
に込られついで管ｔｒ＠通って滞留槽の表面付近に接線
方向に送られる。ボンゾロ６は、滞Ｊｔ！！槽中の流体
が激しい攪拌状態を維持するのに十分に商い流速で流体
ケ送る。すなわち、油と水の如＠軽質流体成分と麓質流
体成分を互に混合した状態に保ち、且つ最も軽い気泡と
泡の成分のみｔ浮上させる攪拌状態を維持する。

流速制御装置≠Ｏからの流体混合物は、流体貯槽７０中
に収容される。ボンデ７コに工ｐ流体を貯槽から、戻し
管７４ｔｉ経て滞留中に接線方向に環流させて、循環維
持させる。戻し管７参はＪＩＬ質３μ 流体を保持するように密閉系を形成している。この密閉
系は、京質洗′ｅ、全再循猿させかつ再使用する製造方
法用の洗浄浴として特に適している。場合に工り、戻し
ポンプ７．２は、Ｍ質流体取出し管３≠と直接連結さぜ
ることもできる。滞留槽すなわちタンクλθ中に実質的
に一定の液面を保持する開缶系においては、４センゾは
一定の速度で作動させることがでさる。滞留槽の数面が
変動する場合には、戻しボンｆ７コのポンプ速度を変動
させることに工９、軽質流体取出しＵの入口ＶＬおける
軽質流体の渦巻を一定の直径に保つことができる。

このようにして、戻しボンｆ７コが流量制御弘Ｑとして
機能する。

映縮器管＠質流出取出し管３θは、下流の軽質流体成分
処理装置Ｃと連結している。特に、軽質流体取出し管３
０は密閉デカンテーション室ｔ。

と連結している。ブロアー、すなわちガス状物質杉ト出
用ポンプｒ２がデカンテーション’ＭＩＯ′ｔ″真空に
し且つ空気ま７ＩＣはガス流を１個１九はそれ以上のエ
アノズルにμに供給する。このエアノズルｊ は＠質流体取出し管の入口３２の近くに設けられている
。気泡および泡は比較曲調く且つ渦巻の眼の周りに自己
緊張性（ｓｅｅｆ−ｂｒａｃｉｎｇ）　＋７ングτ形成
する１頃向がある。このリングが、それ以上の気泡や泡
が渦の中心に移動するのを妨けている。ノズルＩｒ弘か
らの空気が自己系走性リングを破壊して気泡と泡沫’ｉ
ｋ　ＷＡの中心に吹込む。戻し管に６は直質流体成分ｋ
ｒカンター室ざ０から貯槽１０に還送して丹循壌させて
いる。

高い簀Ｕ合の汚染ｖｌＪを含有する気泡が一凝除去され
ると、ポンプ６ｔの操作を停止するかあるいは低下させ
る。管６１７ｔと６ｊからの流体は油ｗ槽に還送されて
その取面を高める。流体の液面が上昇し且つ回転数が低
下すると、渦巻が第≠Ａ図の拡大した状態から第４ＡＢ
図の状態に縮少する。軽質流体成分は城館に浮上し且つ
Ｍ質成分取出し骨３θ中に引入れられる。流譬制御装＊
’ｉｏのスロット４ｔコは滞留槽中の流体の床さに対し
て迩肖な流量で宣寅流体成分をボンデ７２に還送する。

軽質流体取分とエマルジョンはブロアーｔコになシ生じ
ｔ だ真空に↓ってデカンタ−呈ｔｏに吸引される。

デカンタ−室ｇｏからの軽質流体成分は管ｒｒによって
１出ロバルブ″タコによシ、密閉された軽質流体貯蔵タ
ンフタＯへ運ばれる。出ロバルブタλはブロアーざコに
より生じた真空を、デカンタ−室♂Ｏと軽質流体貯蔵タ
ンフタＯ全体に保持している。時々バルブ２．２を開い
て、軽質流体貯蔵タンク中に貯蔵した軽質流体を取出す
。

【図面の簡単な説明】

本発明の装置は種々の部品および部品の柚々の配列から
なシ、且つ本発明の方法は植々の工程および棟々の工程
の組合せからなる。添附図面は本発明の好ましい実施態
様を単に説明するためのものであり、添附図面が本発明
を限定すると解すべきではない。 第１図は、種々の密度の流体を収容する滞留槽と組合せ
た軽質流体濃縮器および下流の処理器を図解的に説明し
ておυ。 第２図は、中心線から外側に同中心的に連続的に密度の
大な流体層が配列している十分に形成された自由渦巻の
断面図を示し、 第２Ａ図、第２Ｂ図および第、２０図は、第２図の一定
の回転数の渦巻のそれぞれＡ−Ａ、Ｂ−Ｂおよび０−Ｃ
の断面から見た１インチ縦孔に入る軽質流体濃縮液の横
断面図であり。 第３Ａ図、第３Ｂ図および第３Ｃ図は、第２図の一定の
回転数の渦巻のそれぞれＡ−Ａ　、Ｂ−Ｂ。 ０−０の断面から見た２インチの縦孔に入る軽質流体濃
縮物の横断面図であり。 第４’Ａ図、第４ｔＢ図および第４ＡＣ図は、回転速度
を連続的に低下させた時の一定の深さの縦孔中に排出す
る渦巻の断面図であり、 第５図は、本発明の軽質流体濃縮器の好ましい実施態様
の斜視図であり、且つ 第４図は、泡、軽質流体および重質流体用の分離器系統
を図解的に示すものである。 Ａ・・・滞留槽、Ｂ・・・軽質流体濃縮器、０・・・下
流処理手段、ｉｏ・・・重質流体、１．２・・・フロッ
ク層、／≠・・・軽質流体、１６・・・泡の層、ｉｔ・
・・気泡層、コθ・・・周壁、ノコ・・・入口手段、３
０・・・軽質流体取出し管、３２・・・入口、３弘・・
・重質流体取出し管、３６・・・シリン＄、３７・・・
シュラウド、≠Ｑ１１．コントロール装Ｍ、１Ｌｔ２・
・・スロット、′／Ｌ弘・・・ドレン管、弘６・・・ス
ロット、グに・・・ドレン、！０・・・入口、６．２・
・・オーバ７０−縁、１＋・・・出口、！６・・・ドレ
ン、ｊど・・・エマルジョンリング、６０・・・回転手
段、６．２・・・入口、６弘・・・回転管、６６・・・
ポンプ、６Ｆ・・・管、７０・・・流体貯槽、７２・・
・ポンプ、７グ・・・戻しライン、ＫＯ・・・デカンテ
ーション室、ざコ７０．ポンプ、と弘・・・エアノズル
、と６・・・戻しライン、２０・・・タンク、タコ・・
・バルブ ３り ＦＩＧ、４Ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｚ　より重い流体（以下、重質流体という）上に浮遊し
   ているより軽い流体（以下、軽質流体という）を自動的
   にかつ連続的にデカントするための装置であって、この
   装置が下記の装置、すなわち、 （、）　軽質流体と軽質流体とを、導入された流体の流
   速によシこれに対応する流体の回転が滞留槽内で生ずる
   ように滞留槽に導入するための導入口；滞留槽に導入さ
   れた上記軽質および重質流体は分離し、その際、軽質流
   体が上昇しそして重質流体上で層を形成しかつ浮遊する
   ： （ｂ）　滞留槽内に設けられた入口を有するかつ軽質流
   体の濃縮流体流を受容するための軽質流体取出し管；こ
   の軽質流体取出し管は、濃縮流体流が軽質流体取出管入
   口と自動的かつ連続的デカント装置との間の圧力差によ
   り上記デカント装置へ流動するように、自動的かつ連続
   的デカント装置に連結されている；上記圧力差は（イ）
   上記入口とデカント装置との間の高さの差に起因する重
   力および（ロ）デカント装置内の大気圧の低減化のごと
   き人工的に生せしめる圧力差のいずれか一つによシ生ぜ
   しめられる；濃縮流体流はその流速が軽質流体泡出し管
   の孔によシ制限される： （Ｃ）重質流体を、軽質流体取出し管を通過する濃縮流
   体流の最大流速より大きい速度で軽質流体から分離すあ
   、自動的かつ連続的デカント装置＝（ｄ）　滞留槽内に
   設けられたかつ核種から重質流体を取出すための重質流
   体取出し管；この重質流体取出し管は軽質流体取出し管
   の下方に設けられた入口を有しており、実質的に全ての
   重質流体流を取出すことによりつぎのλつの目的、すな
   わち、軽質流体の浮遊層を軽質流体取出管入口の方へ移
   行させる目的および軽質流体の軽質流体取出管入口中へ
   の流動によ９強化される自由渦巻を形成させる目的とを
   達成し、その結果、浮遊軽質流体が軽質流体取出管中に
   吸引されるようにする：（ｅ）　軽質流体取出し管を通
   甥する重質流体の流速を制御するための重質流体流速制
   御装置；この制御装置は重質流体ｌｙ出し管と連結した
   、上方に開放された側部を有する開口を有しており、こ
   の開口は滞留槽からの重質流体の流速をつぎのごとき流
   速、すなわち、軽質流体取出し管入口に生じた自由渦巻
   の眼の周囲において軽質流体の直径が一定に保持される
   ように、軽質流体表面の下方で度に制御し、それによっ
   て、滞留槽中への流体流が変動した場合におりても、デ
   カント装置に流入する濃縮流体流が実質的に一定の軽質
   流体の割合を保持する；および （ｆ）　液体表面の高さを重質流体流速制御用開口のす
   ぐ下流の点に保持するための装置：を有することを特徴
   とする、流体の分離装置。 ２　重質流体から軽質流体を分離するための装置であっ
   て；分離するための軽質流体と重質流体を収容するため
   の滞留槽；軽質流体に富んだ流体を収容しかつそれを下
   流の処理装置に送るための、滞留槽内中に設けられた、
   はぼ水平な入口を有する軽質流体取出し管； 滞留槽内に設けられたかつ核種から重質流体全抜出すた
   めの重質流体抜出し管°この重質流体取出し管は、重質
   流体の取出しにより軽質流体取出し管入口の周囲での渦
   巻の形成を促進するために、軽質流体取出し管入口のほ
   ぼ下方に設けられた入口を有する；。 軽質流体取出し管と流体表面との間の距離が変化した場
   合においても渦巻が＠質流体取出し管入口において流体
   表面から軽質流体取出し管中へ実質的に一定の直径で拡
   大するように、滞留槽内の流体の上部表面と軽質流体取
   出し管との間の距離に応じて滞留槽からの流体取出し速
   度を制御するためのかつ重質流体取出し管に連結された
   流体速度制御装置； からなる流体の分離装置。 ３　軽質流体取出し管が、全体的に水平な入口において
   第１の直径を有しており、取出し速度制御装置が、上記
   第１の直径のｌ−２倍の範囲の距離筐で滞留槽内の軽質
   流体取出し管入口上に流体の液面を維持し、それによっ
   て軽質流体取出し管が軽質流体濃度の高い流体を取出せ
   るようにした特許請求の範囲第２項に記載の装置。 弘　速度制御装置は、よシ高い流体液面ではより大きい
   渦巻が形成されるようにより速く重質流体を抜出し、よ
   り低い流体液面ではよシ小さい渦巻が形成されるように
   重質流体をより遅く抜出す、特許請求の範囲第２項に記
   載の装置。 ま　速度制御装置が、取出した重質流体が流れる第１の
   スロット１ｒ：区画する装置を有する特許請求の範囲第
   ２項に記載の装置。 ｚ５　スロットは、滞留槽の流体の水準と軽質流体取出
   し管入口との間の距離が渦巻の回転速度の平方根に比例
   して変化するように流体を流動させる断面積を肩してい
   る、特許請求の範囲第５項に記載の装置。 ７　第７のスロットは、軽質流体取出し管入口と実質的
   に同一の高さあるいはそれよりも下方にある第１の下方
   端部を有しており、そして第１のスロットは上方に延び
   且つそこから外側に開放している、特許請求の範囲第５
   項に記載の装置。 Ｌ　速度制御装置は滞留槽の下方帯域から延びている第
   λのドレン管を更に有し、この第２のドレン管はその流
   体排出端部付近に第２の開放スロットを有し、この第２
   のスロットは第７のスロットの下方端部よシ上に設けら
   れた第２の下方端部を有しておシ、それによって第１お
   よび第２のスロットが、滞留槽中の流体の液面を第２の
   下方端部より上方の高さに制御する、特許請求の範囲第
   ５項に記載の装置。 ２　少なくとも重質流体を軽質流体取出し管の全体的に
   下方から滞留槽へ接線方向に戻して回転数を増し且つ渦
   巻を拡大させるポンプ装置を特徴とする特許請求の範囲
   第コ項に記載の装置。 ｌθ軽質流体層および重質流体層上に浮遊している泡の
   層を有し、またポンゾ手段により渦巻全十分に増大させ
   て周囲の空気と泡を軽質流体取出し管中に引込み、そし
   て軽質流体取出し管入口を横切る圧力差を生せしめて泡
   を軽質流体取出し管中に引込むための圧力差形成装置を
   特徴とする特許請求の範囲第７項に記載の装置。 ／／　圧力形成製鎖は、軽質流体取出し管入口に近接し
   てかつその上方に設けられた、泡を渦巻の方向に移動さ
   せるための空気噴射装置を更に有し、それによって比較
   的硬い泡の固りにより渦巻が架橋することを防止する特
   許請求の範囲第１０項に記載の装置。 ／Ｊ　泡と軽質流体とを重質流体から分離するためのタ
   ンクであって、軽質流体と泡の貯蔵タンクとに連結され
   、且つ重質流体のドレン管を有する分離タンクを更に有
   し、また、重質流体を滞留槽に接線方向で供給するため
   の、分離タンクドレン管と液面制御装置とに連結され、
   これと共働する循環ポンプを特徴とする特許請求の範囲
   第２項に記載の装置。 ／３．少なくとも重質流体と軽質流体とを分離するため
   の方法であって；軽質流体と重質流体とを所定の帯域に
   導入し； 上記帯域内に渦巻を形成させ、該渦巻によりその中心に
   高濃度の軽質流体を受容させ；軽質流体を、上記帯域内
   の流体の液面により下方の、種々の深さの軽質流体取出
   し位置において渦巻から取出し： 重質流体の取出しにより渦巻の形成が促進されるように
   渦巻の周辺付近から重質流体を取出シ、；軽質流体を取
   出す深さの変化に応じて重質流、体の抜出し速度を調節
   する； ことを特徴とする、流体の分離方法。 ｌ≠重質流体を、滞留槽内の流体の液面を制御しかつ流
   体の液面をほぼ所定の最高水準に制御する種々の速度で
   抜出す工程を特徴とする特許請求の範囲第７３項に記載
   の方法。 ／ｊ　取出した軽質流体を連続的にデカンテーションす
   る工程を特徴とする特許請求の範囲第１３項に記載の方
   法。 ／Ｇ、渦巻の下方から流体を抜出し且つそれを選択的に
   制御し得る速度で接線方向に再導入して渦巻のコアの拡
   大を選択的に制御することを史に行う、特許請求の範囲
   第７３項に記載の方法。 ／７渦巻のコアを縮小させて、軽質流体の近くの重質流
   体の上部に懸濁した粒子を除去することを更に行う、特
   許請求の範囲第７６項に記載の方法。 ／、ｆ　渦巻のコアを拡大して、軽質流体と重質流体上
   に浮遊している泡の層を引込むことを更に行う特許請求
   の範囲第１Ａ項に記載の方法。 ｌり軽質流体と重質流体上に浮遊している泡を渦巻中に
   引込む圧力差を形成させて、取出し工程に少なくとも泡
   の除去全包含する工程を更に包含させる特許請求の範囲
   第１Ｊ’項に記載の方法。 コ０．軽質流体を重質流体から分離するための分離装置
   であって、分離するための軽質流体と重質流体を収容す
   るための滞留槽； 軽質流体に富んだ流体を収容しかつそれを下流の処理装
   置に送るための、滞留゛槽内申に設けられた、はぼ水平
   な入口を有する軽質流体の取出し管；滞留槽内に設けら
   れたかつ核種から重質流体を抜出′ｔｆＣめの重質流体
   取出し管：この重質流体取出し管は、重質流体の取出し
   により軽質流体取出し管入口の周囲での渦巻の形成を促
   進するために、軽質流体取出し管入口のほぼ下方に設け
   られた入口を有する； 重質流体を滞留槽に還送するための、重質流体取出し管
   に連結された循環ポンゾ：還送された重質流体は滞留槽
   中に接線方向に放出されて渦巻を増大する： からなることを特徴とする流体の分離装置。