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Title:
DEHYDRATION SYSTEM AND DEHYDRATION PROCESS FOR WATER-CONTAINING SUBSTANCES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/022726
Kind Code:
A1
Abstract:
A dehydration system for water-containing substances which comprises a well for dehydration system having a contact zone for bringing a water-containing substance into contact with dimethyl ether, an injection pipe for dimethyl ether and an injection pipe for a water-containing substance, both of which are each connected to the well and open in the contact zone, an exhaust port for discharging dimethyl ether/water-containing substance after contact which opens approximately at the upper end of the contact zone of the well, and a separator for the separation of dimethyl ether from the resulting water-containing substance which is connected to the well by the exhaust port.

Inventors:
MAKINO, Hisao (Central Research Institute of Electric Power Industry 2-6-1, Nagasaka, Yokosuka-sh, Kanagawa 96, 2400196, JP)
牧野 尚夫 (〒96 神奈川県横須賀市長坂2-6-1 財団法人電力中央研究所 エネルギー技術研究所内 Kanagawa, 2400196, JP)
KANDA, Hideki (Central Research Institute of Electric Power Industry 2-6-1, Nagasaka, Yokosuka-sh, Kanagawa 96, 2400196, JP)
神田 英輝 (〒96 神奈川県横須賀市長坂2-6-1 財団法人電力中央研究所 エネルギー技術研究所内 Kanagawa, 2400196, JP)
Application Number:
JP2008/064597
Publication Date:
February 19, 2009
Filing Date:
August 14, 2008
Export Citation:
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Assignee:
CENTRAL RESEARCH INSTITUTE OF ELECTRIC POWER INDUSTRY (6-1 Otemachi 1-chome, Chiyoda-ku Tokyo, 26, 1008126, JP)
財団法人電力中央研究所 (〒26 東京都千代田区大手町1丁目6番1号 Tokyo, 1008126, JP)
IWAI ENGINEERING, LTD. (2-6-38, Takashima Nishi-ku, Yokohama-sh, Kanagawa 11, 2200011, JP)
岩井エンジニアリング株式会社 (〒11 神奈川県横浜市西区高島2丁目6番38号 Kanagawa, 2200011, JP)
SUMITOMO CORPORATION (1-8-11, Harumi Chuo-k, Tokyo 10, 1048610, JP)
住友商事株式会社 (〒10 東京都中央区晴海1丁目8番11号 Tokyo, 1048610, JP)
MAKINO, Hisao (Central Research Institute of Electric Power Industry 2-6-1, Nagasaka, Yokosuka-sh, Kanagawa 96, 2400196, JP)
International Classes:
B01D11/02; B09B5/00; B09C1/00; C02F11/12; C10L9/00; F23K1/00; F26B5/16; B01D11/02; B09B5/00; B09C1/00; C02F11/12; C10L9/00; F23K1/00; F26B5/00
Attorney, Agent or Firm:
SAKAI, Hiroaki (Sakai International Patent Office, Kasumigaseki Building2-5, Kasumigaseki 3-chom, Chiyoda-ku Tokyo 20, 1006020, JP)
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Claims:
 液体のジメチルエーテルと含水物質とを接触させる接触部を有する脱水システム用井と、前記脱水システム用井にそれぞれ接続し、接触部の入口側に開口するジメチルエーテル注入管および含水物質注入管と、前記脱水システム用井の接触部の出口側である略上端部に開口する、接触後のジメチルエーテル-含水物質を排出するためのジメチルエーテル-含水物質排出口と、前記ジメチルエーテル-含水物質排出口により脱水システム用井と接続しジメチルエーテルと含水物質とを分離するジメチルエーテル-含水物質分離装置とを備えることを特徴とする含水物質の脱水システム。
 前記ジメチルエーテル注入管および/または前記含水物質注入管が、前記脱水システム用井の略上端より嵌入し、各管が脱水システム用井との間で二重管を形成し前記接触部において開口する、請求項1に記載の含水物質の脱水システム。
 前記脱水システム用井は、その少なくとも一部が地中に埋設されている請求項1または2に記載の脱水システム。
 気体のジメチルエーテルを圧縮して注入するための圧縮機と、圧縮したジメチルエーテルを冷却して凝縮し、ジメチルエーテルを液化するための凝縮器と、前記圧縮機、凝縮器および前記分離装置の間を接続し、ジメチルエーテルを循環させるジメチルエーテル移送管とを更に有する請求項1~3のいずれか一項に記載の脱水システム。
 液体のジメチルエーテルを供給するジメチルエーテル供給手段と、
 含水物質を供給する含水物質供給手段と、
 前記含水物質供給手段により供給された前記含水物質と、前記ジメチルエーテル供給手段より供給された前記ジメチルエーテルとを加圧して混合する接触部と、
 該接触部と連結し、前記含水物質中の水分を前記ジメチルエーテルに吸収し、前記含水物質の脱水を行う脱水器と、
 該脱水器から排出される水分を吸収した含水液体ジメチルエーテルと前記含水物質とを分離する液体サイクロンと、
 前記含水液体ジメチルエーテル中の前記ジメチルエーテルを気化し、前記ジメチルエーテルと前記ジメチルエーテル中の水分とを分離する蒸発缶と、
 前記蒸発缶内の気化した気体ジメチルエーテルを抜出すジメチルエーテル移送管と、
 前記ジメチルエーテル移送管と連結し、前記気化したジメチルエーテルを加圧するための加圧手段と、
 該加圧手段で加圧されたジメチルエーテルを凝縮するためのジメチルエーテル凝縮管と、
 凝縮したジメチルエーテルを貯蔵するための凝縮液タンクと、
 凝縮されたジメチルエーテルを前記接触部に供給する液体のジメチルエーテルを貯蔵するタンクに送給する液体ジメチルエーテル送給管とを有することを特徴とする含水物質の脱水システム。
 前記脱水システム用井が、地上または地下に設けられている請求項5に記載の脱水システム。
 前記含水物質は、石炭である請求項1~6のいずれか一項に記載の脱水システム。
 請求項1~6のいずれか一項に記載の脱水システムを用いる含水物質の脱水方法。
Description:
含水物質の脱水システムおよび 水方法

 本発明は、脱水システムに関し、すなわ 、ジメチルエーテルを用いた含水物質の脱 を低エネルギーで効率的に行うための脱水 ステムおよび当該システムを用いる脱水方 に関する。

 従来様々な含水物質が知られているが、 の再利用や品質向上の観点から、含水物質 処理方法が種々開発されている。

 例えば、下水道から発生する下水汚泥の 理方法としては、焼却して焼却灰を埋立て 分するのが一般的であった。しかし、焼却 当たっては下水汚泥中の多量の水分を濃縮 理、脱水処理、乾燥処理を適宜組み合わせ 前処理を行う必要があり、処理が困難であ た。また、下水汚泥は大量に排出されるも であるのに対し、埋立地の確保には限界が ることから、再利用のための技術も望まれ いた。

 一方、脱水技術の一つとして、油中改質 (例えば特許文献1参照)では、水分含有固体 して石炭を想定し、油中スラリー化した水 含有固体を150℃以上で加熱処理することで 分含有固体水分を蒸発させる。操作温度で 殆ど蒸発しない液体状の油を加熱媒体とす ことで、水だけが選択的に蒸発するため、 蒸気が希釈されることはなく、水蒸気が有 る蒸発潜熱の密度は低下しない。このため 油中改質法では、水蒸気が有する蒸発潜熱 効率的に回収可能だと思われる。とりわけ 石炭の脱水に関しては、既存の手法のうち 油中改質法の所要エネルギーが最も小さい 考えられている。しかしながら、油中改質 では、水よりの沸点が高い油を石炭と分離( 脱油)するために、遠心分離や150℃を上回る 度での加熱操作が必要であるので、脱油工 での消費エネルギーが脱水工程での消費エ ルギーを上回り、未だ本格的な商業運転は されていない。

特開2000-290673号公報

 本発明の目的は、含水物質を低エネルギ で効率よく脱水するための手段を提供する とにある。

 本発明者らは上述の目的に鑑みて検討を ねた結果、常温常圧の条件下で気体である 質が、その性質上、過酷な条件を設定せず も容易に液化し、その液体が水分を吸収す こと、また同様に容易に気化して液体(液化 物)から気体へと変換させることができるこ に着目した。そして試行錯誤の結果、ジメ ルエーテルと含水物質を接触させる際に接 管内の高低差を利用することにより、含水 質中の様々な成分を抽出し分離することが きることを見出し、本発明に至った。

 本発明は以下の各発明を提供するものであ 。
〔1〕 液体のジメチルエーテルと含水物質と を接触させる接触部を有する脱水システム用 井と、前記脱水システム用井にそれぞれ接続 し、接触部の入口側に開口するジメチルエー テル注入管および含水物質注入管と、前記脱 水システム用井の接触部の出口側である略上 端部に開口する、接触後のジメチルエーテル -含水物質を排出するためのジメチルエーテ -含水物質排出口と、前記ジメチルエーテル- 含水物質排出口により脱水システム用井と接 続しジメチルエーテルと含水物質とを分離す るジメチルエーテル-含水物質分離装置とを えることを特徴とする含水物質の脱水シス ム。
〔2〕 前記ジメチルエーテル注入管および/ たは前記含水物質注入管が、前記脱水シス ム用井の略上端より嵌入し、各管が脱水シ テム用井との間で二重管を形成し前記接触 において開口する、〔1〕に記載の含水物質 脱水システム。
〔3〕 前記脱水システム用井は、その少なく とも一部が地中に埋設されている〔1〕また 〔2〕に記載の脱水システム。
〔4〕 気体のジメチルエーテルを圧縮して注 入するための圧縮機と、圧縮したジメチルエ ーテルを冷却して凝縮し、ジメチルエーテル を液化するための凝縮器と、前記圧縮機、凝 縮器および前記分離装置の間を接続し、ジメ チルエーテルを循環させるジメチルエーテル 移送管とを更に有する〔1〕~〔3〕のいずれか 一項に記載の脱水システム。
〔5〕 液体のジメチルエーテルを供給するジ メチルエーテル供給手段と、含水物質を供給 する含水物質供給手段と、前記含水物質供給 手段により供給された前記含水物質と、前記 ジメチルエーテル供給手段より供給された前 記ジメチルエーテルとを加圧して混合する接 触部と、該接触部と連結し、前記含水物質中 の水分を前記ジメチルエーテルに吸収し、前 記含水物質の脱水を行う脱水器と、該脱水器 から排出される水分を吸収した含水液体ジメ チルエーテルと前記含水物質とを分離する液 体サイクロンと、前記含水液体ジメチルエー テル中の前記ジメチルエーテルを気化し、前 記ジメチルエーテルと前記ジメチルエーテル 中の水分とを分離する蒸発缶と、前記蒸発缶 内の気化した気体ジメチルエーテルを抜出す ジメチルエーテル移送管と、前記ジメチルエ ーテル移送管と連結し、前記気化したジメチ ルエーテルを加圧するための加圧手段と、該 加圧手段で加圧されたジメチルエーテルを凝 縮するためのジメチルエーテル凝縮管と、凝 縮したジメチルエーテルを貯蔵するための凝 縮液タンクと、凝縮されたジメチルエーテル を前記接触部に供給する液体のジメチルエー テルを貯蔵するタンクに送給する液体ジメチ ルエーテル送給管とを有することを特徴とす る含水物質の脱水システム。
〔6〕 前記脱水システム用井が、地上または 地下に設けられている〔5〕に記載の脱水シ テム。
〔7〕 前記含水物質は、石炭である〔1〕~〔6 〕のいずれか一項に記載の脱水システム。
〔8〕 〔1〕~〔6〕のいずれか一項に記載の脱 水システムを用いる含水物質の脱水方法。

 本発明によれば、含水物質を低エネルギ で効率的に脱水することができる。

図1は、本発明の脱水システムの実施例 1を示す模式図である。 図2は、本発明の脱水システムの実施例 2を示す模式図である。 図3は、本発明の脱水システムの実施例 3を示す模式図である。 図4は、分離装置における分離プロセス の一例を示す図である。 図5は、分離装置における分離プロセス の他の例を示す図である。 図6は、分離装置における分離プロセス の他の例を示す図である。 図7は、褐炭注入装置における注入方式 の一例を示す図である。 図8は、褐炭注入装置における注入方式 の他の例を示す図である。 図9は、本発明による実施例4に係る脱 システムの構成を簡略に示す概略構成図で る。 図10は、本発明による実施例4に係る脱 水システムの構成を簡略に示す斜視図である 。

符号の説明

11,21 脱水システム用井
11A,21A,11A”,73 接触部
12,22,32,71 DME注入管
221A,221B DME注入管の管内開口部
13,23A,23B,33 含水物質注入口
131,231,331,431 含水物質注入管
132,232,332 褐炭注入装置
133、233,333 ホッパー
234 スクリュー・フィーダー
14,24,92 DME-含水物質排出口
15,25 DME-含水物質分離装置
41 圧縮・凝縮器
42,77 DME移送管
43,88 DMEタンク
51、61 加圧タンク 
52、62、58 排出管
53、63、55、56、59、65、66 弁
54、64 注入管
57、67 蓋
68 窒素高圧タンク
69 コンプレッサー
70 脱水システム
72 褐炭供給手段
74 脱水器
74a 下端部
74b 上端部
75 液体サイクロン
76 蒸発缶
78、109 加圧ブロア(加圧手段)
79 DME凝縮管
80 凝縮液タンク
81 中間タンク
82 液体DME送給管
83、85 コンベア
84 褐炭貯槽
86 褐炭注入タンク
87、97、112 スクリューフィーダー
89 DME注入分岐管
90 DME-含水物質供給通路
91 DME-含水物質流入口
93 DME-含水物質排出通路
94 含水DME分離通路
95 褐炭抜出し通路
96 褐炭取出しタンク
98 脱水褐炭コンベア
99 液体DME回収管
100 ベーパ圧力調整タンク
101 分離水循環通路
102 DME供給管
103、104 冷却水
105 分離水抜出し管
106 フィルタ
107 最終ガス分離タンク
108、110、111 気体DME回収通路
100 分離水循環通路
114 操作盤
123 建屋

 本発明の脱水システムは、含水物質を、 メチルエーテル(以下、「DME」と略記する。 )を利用して脱水するシステムに関する。

 DMEは、1気圧における沸点が-24.8℃であり -10℃~50℃の大気圧において気体である。高 率なDMEの製造方法および製造装置は、例え 特開平11-130714号公報、特開平10-195009号公報 特開平10-195008号公報、特開平10-182535号~特開 平10-182527号の各公報、特開平09-309850号~特開 09-309852号の各公報、特開平09-286754号公報、 開平09-173863号公報、特開平09-173848号公報、 開平09-173845号公報などに開示されており、 れらに開示された技術に従い容易に得るこ ができる。

 また、DMEは他の常温常圧の条件下で気体 ある物質と組み合わせて用いることもでき 。常温常圧の条件下で気体である物質とし は、エチルメチルエーテル、ホルムアルデ ド、ケテン、アセトアルデヒド、ブタン、 ロパンなどが挙げられ、これらは1種で用い ても、または2種以上混合して用いてもよい

 本発明の処理対象は、含水物質である。 水物質とは、水分を含む物質を意味する。 水分」とは、水または水溶液を意味し、そ 組成、由来等は特に問わない。例えば、水 血液、体液、汚水を挙げることができる。 含有する」とは、上述の水分が何らかの物 に含まれていることを意味する。何らかの 質としてはサイズ、成分共に特に限定され いが、含水物質として固体やスラリー状の 態となることが好ましい。含水物質中にお る水分の存在態様についても特に限定され 、内部に包接されている水分や外表面に、 体粒子間、場合によっては固体粒子の内側 ある細孔に存在するものであっても良い。 して、含水物質の含水率は特に限定されな が、通常は20~98重量%、好ましくは35~85重量% ある。これらの含水物質は、水分を含むも であれば、予め他の脱水処理がなされた後 ものであってもよい。

 このような含水物質としては、石炭、高 収体(使用済みの紙おむつ、生理用品など) 生物(雑草、花束、クラゲ等)、バイオマス原 料(ウッドチップ、残飯、生ごみ、その他い ゆる廃棄物)、土壌、下水汚泥(脱水ケーキを 含む。)等を挙げることができる。この中で 石炭への応用により、高品質の石炭を効率 く得ることができる。石炭とは、採掘後の のそのままであっても、また、その後何ら の脱水処理(例えば、油中改質法(特開2000-2906 73号公報参照)、乾燥不活性気体を用いた脱水 手法(特開平10-338653号公報参照))がなされたも のであっても、本発明の対象とすることがで きる。石炭の含水率は、通常20~80重量%、好ま しくは35~67重量%である。石炭の種類としては 、亜瀝青炭、褐炭、亜炭、泥炭を挙げること ができる。

 脱水システム用井は掘削機により掘削、 井仕上げのなされた当該システムの内地下 置部位でありDME注入管、含水物質注入管、 よび接触部から構成される。接触部は、DME 含水物質とを接触させる部位である。接触 内においてDMEと含水物質とを接触させるこ により、含水物質中の水分をDMEに溶解させ 含水DME(含水物質に由来する水分がDMEに溶解 した状態の液体)を形成させる。本発明は接 部を有する脱水システム用井を用いること より、接触部内の高低差を利用してDMEと含 物質との接触を効率的に低エネルギーで行 ことができる。

 脱水システム用井は、例えば略U字型形状の 場合、下記のゾーン(1)~(3)により構成される とが好ましい。
 (1)垂直にあるいは内外側に屈曲しつつ上方 伸張するゾーン
 (2)水平或は若干の傾斜を有するゾーン
 (3)垂直にあるいは内外側に屈曲しつつ上方 伸張するゾーン

 ゾーン(1)においてDMEが液体を保持するの 必要な静水圧力(通常6気圧~15気圧)が獲得さ るので、DMEおよび含水物質を導入するとゾ ン(2)へと送液される。続いて、ゾーン(2)に いては液体DMEと含水物質の接触脱水を促し 接触時間の調整がなされ(通常接触時間は15 ~30分)、液体DMEと含水物質の接触/脱水が行 れる。ゾーン(3)においては圧力低下により 含水DMEのごく一部の気化による気体DME発生 よる浮力により上昇力が得られ、含水DME(液 )、少量の気体DME、脱水含水物質が上昇し、 排出口より排出される。各ゾーンの深度やサ イズは、DMEの液化が保持できるのに十分な圧 力、温度条件となるように設定することが好 ましい。特に、上記ゾーン(2)のサイズは接触 部の設置深度、含水物質の含水率、本システ ムによるその脱水率、その注入速度、液体DME ,含水液体DME等の圧力、温度条件などにより まるものである。

 脱水システム用井の形状は、略垂直円柱 のほか、垂直方向に対し任意の傾斜角を持 傾斜状(傾斜井)や略U字形状であってもよい このうち、液体DMEと含水物質との接触時間 脱水時間を調節しやすい点から、略U字形状 であることが最も好ましい。

 脱水システム用井は、地下、地上、水中 設置することができるが、少なくともその 部分が地中に埋設されていることが好まし 。仮に地上に設置する場合、高さ5~70mの井 状管を組み立てることとなるが、安定性確 のための大掛かりな支柱など設備が必要と る。一方、地下設置(掘削、鋼管、設備等付 )の際には、脱水システム用井内の圧力を、 静水圧により確保維持でき、また、DME特性に よる浮力、上昇力を利用して設備を小型化で きる。また、設置の際に既存の井戸掘削技術 、パイプライン敷設技術を利用できるほか、 脱水システム用井の設置安定化に資する。そ して、DMEおよび含水物質の注入の際には重力 による自然落下が期待でき、また、上昇の際 には、ごく少量ではあるものの含水DME(液体) 気化による上昇力を利用することができる で、低コストでの実施が可能である。なお 脱水システム用井のうち、DME注入管、含水 質注入管との接続部、およびDME-含水物質排 出口の開口部は、操作の簡便さなどの観点か ら地上に位置させることが好ましい。略垂直 円柱状の脱水システム用井の地下への設置は 、通常の垂直井の設置と同様掘削後、鋼管( ーシング)を挿入する。一方、略U字形状の脱 水システム用井の地下への設置は、傾斜掘削 (directional driling)可能な装置或いはパイプラ ン敷設用掘削機を使い掘削してケーシング 設置する。

 脱水システム用井は、その内部に接触部 有する。接触部は、液体DMEと含水物質とが 触する領域であり、後述するジメチルエー ル注入管および含水物質注入管の開口部か 、ジメチルエーテル-含水物質排出口との間 の空間である。よって、脱水システム用井の 全部または下流の少なくとも一部が接触部を 形成する。

 接触部内においてDME-含水物質は上昇して 後述の排出口に達して排出されるが、含水DME や脱水後の物質の流動特性を向上させるため に、管内攪拌ノズルの挿入、ESP(電動サブマ シブルポンプ、Electrical Submersible Pump)、ス リュー・フィーダーを設置してもよい。ま 、液体DMEの水分吸収性向上、気化促進、上 力付与、液体DMEの水吸収性の向上、DMEの飽 蒸気圧の上昇の観点から、スチーム/熱水管 熱源ヒーター等の加温装置の設置、気体DME 入装置(ガス・リフト)等を脱水システム用 内に付設することも可能である。

 上記脱水システム用井には、DMEを接触部 に供給するためのDME注入管と、含水物質を 触部内に供給するための含水物質注入管と 設けられている。

 DME注入管は、脱水システム用井の略上端( 通常は最上部)に開口するものとすることが きる。一方、脱水システム用井上端より嵌 し、脱水システム用井を外管として二重管 形成し脱水システム用井内にて開口するも であってもよい。後者の場合、DMEと含水物 とを別個に導入することができる。DME注入 から注入されるDMEは、気体状態(ガス)でも液 体状態であってもよいが、少なくともDME注入 管の開口部において液体の状態であればよい 。

 含水物質注入管は脱水システム用井の略 端(通常は最上部)に開口するものとするこ ができる。

 一方、含水物質注入管は井戸略上端から 入し、脱水システム用井を外管として二重 を形成し脱水システム用井の内部にて開口 るものであってもよい。この場合、上述の うにDME注入管も脱水システム用井内に挿入 れ、それぞれの管が脱水システム用井に対 二重管を形成していることが好ましい。こ ように含水物質注入管が二重管を形成する とにより、DMEと含水物質とを別個に導入す ことができる。含水物質注入管の開口部の 置は、図に示す後述の実施例のように脱水 ステム用井の最底部またはその付近であっ もよいし、底部までは達しない中間部分で ってもよく、含水物質の注入の際の圧力、 度条件、脱水システム用井の形状やサイズ どによって適宜定めることができる。脱水 ステム用井の形状が略垂直円柱状の場合で って、含水物質注入管とDME注入管とが脱水 ステム用井内に挿入され、それぞれの管が 水システム用井に対し二重管を形成する場 、含水物質注入管の開口部は、DME注入管の 口部よりも高い位置(通常、5~10mの高低差を する)であることが好ましい。含水物質の管 内での圧入を促進する観点から、含水物質注 入管の開口部位にスクリュー・フィーダーを 設置することが好ましい。

 含水物質の注入は、圧入(常圧圧入、加圧 圧入)によることができる。すなわち、含水 質の注入方式は、含水物質注入装置に注入 る際の圧力により常圧圧入、加圧圧入に分 されるが、本発明においてはどちらの方式 あってもよい。また、含水物質は、含水物 注入管からそのまま導入されてもよいが、 処理が行われたものであってもよい。前処 としては、含水物質の種類や圧入の条件な によっても左右されるが、DMEへの溶解を容 化することを目的とした処理を適宜選択す ことができ、例えば破砕、DMEによるスラリ 化などを挙げることができる。注入の際に 、常圧圧入、加圧圧入のいずれかを実施で 、必要に応じて前処理も可能な含水物質注 装置を、1または複数個適宜選択して用いる とができる。

 本発明の脱水システムにおいては、脱水 ステム用井に、上記DME注入管および含水物 注入管とは別個に、DME-含水物質排出口を設 ける。DME-含水物質排出管は、前記脱水シス ム用井の(接触部の)略上端に開口し接触後の DME-含水物質を排出するための開口部である 本発明においてDME-含水物質とは、接触部に けるDMEと含水物質との接触後の処理物を意 し、DME(DMEガスおよび液体DME)、含水DME(含水 質に由来する水分がDMEに溶解した状態の液 )、水分が完全にまたは一部分離された含水 物質、含水DMEより分離した水分(分離水。DME 溶け込んだ水が飽和溶解度の変化、DMEの気 により遊離する水分。)の集合体を意味する DME-含水物質の組成は、接触部内の位置にお いて変化するが、排出口に達した時点では、 通常は、含水DMEと、水分が一部分離された含 水物質が主成分であり、ごく微量のDMEガスと 水分が含まれている。DME-含水物質排出口の 水システム用井との接続位置は、脱水シス ム用井の上端付近部である。脱水システム 井が略垂直円柱状形状の場合には、脱水シ テム用井の上端部の、含水物質注入口やDME 入管の接続していない部分に位置させるこ ができる。略U字型の場合にはU字の2つの上 部のうち含水物質注入口やDME注入管がない の上端部に位置させることができる。DME-含 物質排出口は、分離装置に直接開口するも とすることができる。

 接着管部と、含水物質注入管、DME注入管 よびDME-含水物質排出口の好ましい位置関係 は、脱水システム用井の形状により異なり、 以下の通りである。

 脱水システム用井が略U字型形状の場合に は、一上端近辺に、いわゆる入口となるDME注 入管および含水物質注入管を接続させ、他端 に、いわゆる出口となるDME-含水物質排出口 設けることができる。含水物質注入管の開 部は脱水システム用井の略上端(通常は最上 )または脱水システム井内の中で開口する( 水物質注入管が脱水システム用井内で二重 を形成する)。脱水システム用井における接 部は、含水物質注入管が脱水システム用井 略上端に開口する場合、井全体である。ま 、含水物質注入管が形成し井内部に開口す 場合には、接触部は脱水システム用井の開 部よりも下流部分である。含水物質注入管 二重管を形成する領域(すなわち、接触部よ り上流の領域)において、二重管の内管と外 の間部分はDME注入のための流路を形成する

 一方、脱水システム用井が略垂直円柱状 ある場合には、DME注入管は、前記脱水シス ム用井の略上端に接続し、含水物質注入管 よびDME注入管が脱水システム用井の略上端 から入り込み脱水システム用井と二重管を 成し、接触部の内部にて含水物質注入口とD ME注入管が開口する。通常は含水物質注入管 方がDME注入管の開口部より上部に開口する 一方、前記DME-含水物質排出口は、同じ上端 部ではあるが各注入管の接続部以外の領域に 開口する。脱水システム用井における接触部 は、含水物質注入管の開口部からDME-含水物 排出口までの部分、すなわち、脱水システ 用井のうち含水物質注入管およびDME注入管 外の領域を意味する。

 DME注入管中に流入するDMEの状態(気体また は液体)は、管内の温度および圧力により異 るが、通常はDME注入管の開口部において液 DMEである。

 DME-含水物質分離装置は、前記DME-含水物 排出口で脱水システム用井に接続し、DME、 水物質に由来する水分、および水分の奪取 れた含水物質を分離する。分離対象は、DME- 水物質排出口から得られるDME-含水物質で、 通常は含水DME、脱水含水物質、およびごく微 量のDMEガスと水分を含む。分離は、加圧条件 下で行うこともできるし、常圧付近まで減圧 して行うこともできる。加圧条件下とは、DME を液体の状態で維持できる飽和蒸気圧以上の 圧力条件を意味し、常温下で(気温約18℃)、 常5.5~12気圧、好ましくは6~10気圧を意味する また、常圧付近とは、DMEが気化する飽和蒸 圧以下の圧力条件を意味し、1気圧付近を意 味し、好ましくは0.8~3気圧である。尚、DMEの 化-液化は圧力だけでなく温度に大きく影響 されるため、気圧の数値範囲を特定すること は困難である。

 分離装置の例を挙げると、網、サイクロ 、遠心分離機、フラッシュ減圧のための減 装置、加熱装置、ガス・セパレーターなど あり、これらの具体例の1種類または2種類 上の組み合わせを用いることができる。サ クロン、減圧装置、加熱装置、ガス・セパ ーターは、主にDMEとそれ以外の物質との気 分離に有用であり、網、遠心分離機は、含 物質と水との固液分離に有用である。

 また、DME-含水物質分離装置へのDME-含水物 の流量調節のため流量調整弁を設置するこ ができる。DME-含水物質の分離装置へ流入す 際の圧力が弱い場合、ノンシール耐圧ポン 等を設置することができる。ノンシール耐 ポンプとしては、無漏洩構造であることが ましい。このようなノンシール耐圧ポンプ しては、例えば日機装株式会社製の「HN21A 」(商品名:吐出量10m 3 /時、揚程20m程度)をはじめとする各製品を例 することができる。更に、大型化に際して 吐出量、揚程がそれぞれ7~800m 3 /時、5~600mに対応できるものを用いてもよい

 網は、含水物質の平均径よりも小さいこ が好ましい。サイクロンの条件は、適宜調 することができ数値範囲として特定するこ が難しい。減圧装置の圧力条件については 述のとおりである。また、加熱装置の場合 は、圧力にもよるが常温に近い温度であれ よく、通常は0~50℃、特に10~40℃程度であれ よい。

 遠心分離機は、固液分離(含水物質と水) 分離に有用である。遠心分離の方式は、連 式とバッチ式のいずれも用いることができ が、分離効率の点からはバッチ式の方が好 しい。バッチ式の場合の条件は用いる機器 よび処理対象の重量により適宜決定するこ ができるが、例えば斉藤遠心機工業株式会 製の「HB-55」(商品名)を用いる場合、1時間5 (バッチ)、1回当たり10分で400kg/バッチの固液 分離を行うことが可能である。

 含水物質が褐炭の場合の分離プロセスの例 挙げると、以下の通りである。
(例1:常圧分離(固液-気体分離→固液分離))〔 4〕
 飽和蒸気圧以上の加圧下(常温下約6気圧)に るDME-含水物質を、フラッシュ減圧により常 圧(1気圧)に戻し、DMEガスを分離する(気体分 )。その後、脱水褐炭および水を遠心分離す (固液分離)。

(例2:加圧分離)〔図5〕
 飽和蒸気圧以上の加圧下(例えば、常温下約 6気圧)にあるDME-含水物質を、加圧条件を維持 しつつ液体サイクロンにかけて、含水DMEおよ び残存脱水褐炭と、水の付着した脱水褐炭と に分ける。液体サイクロンへのDME-含水物質 注入圧力が十分でない場合吹き付け用ポン としてノンシール耐圧ポンプ等を設置し、 ンプの吐出量、揚程を調整して、加圧条件 維持する。液体サイクロンを利用した場合 分離特率は約90%である。含水DMEおよび残存 水褐炭は飽和蒸気圧以下(例えば、常温下約5 気圧)まで若干減圧し、ガス・セパレーター よりDMEガスと水とに分離する。水は網によ 分離および沈澱分離により精製し、残存す 脱水褐炭を拾い出す。水の付着した脱水褐 は、フラッシュ減圧により約1気圧まで減圧 てDMEガスを分離した後、遠心分離により水 脱水褐炭とに分離する。回収のDMEガスは、 圧しDME移送管に接続、液体サイクロン・減 で分離回収のDMEガスに混合、脱水システム 井における脱水のためリサイクルすること できる。
 また、DMEを回収する蒸留塔として、内部に 交換凝縮器を有するものを用いるようにし もよい。

(例3:常圧分離)〔図6〕
 飽和蒸気圧以上の加圧下(常温下約6気圧)に るDME-含水物質を、フラッシュ減圧により常 圧(1気圧)に戻し、DMEガスを褐炭および水より 分離する(気体分離)。続いて網分離を行って 脱水褐炭と、水とに分離する。脱水褐炭に いては遠心分離を行い脱水褐炭と水とに分 する。一方水およびDMEガスは、ガス・セパ ーターにより気液分離する。

 本発明のシステムにおいては、更に圧縮 、凝縮器を備えたものであってもよい。こ 場合、DME移送管で圧縮機、凝縮器、分離装 を接続する。これらを備えることにより、 離装置にて分離された気化DMEを液化して再 脱水システム用井における脱水に用いるこ ができる。

 DME移送管は圧縮機、凝縮器および分離装 を接続しDMEをシステム内で循環させる管で る。

 圧縮機は、DMEを圧縮するための部位であ 。凝縮器は圧縮したDMEを冷却して凝縮しDME 液化するための部位である。凝縮器には前 のDME注入管を接続しておく。これにより、 縮器で液化されたDMEを脱水システム用井に 入することができる。

 本発明の脱水システムを用いて含水物質 して、例えば褐炭を脱水すると、脱水シス ム用井の接触部内では、その部位(深さ)ご に下記のような反応が起こる(図1~3参照)。「 深度」は、脱水システム用井の上端~最深部 での深さを100m、含水物質注入管開口部の深 を図1の垂直型にて80m、図2の略U字型にて100m とした場合のものである。尚、DMEの飽和蒸気 圧や飽和溶解度は温度その他環境条件により 上下する。従って下記のゾーン分類は、DMEの 水飽和溶解度を7~8%、DME温度20~40℃、DMEの比重 0.661とした場合のあくまでも一般的な分類で り、本発明を拘束するものではない。

(I)液体DMEゾーン(垂直型にて深度0~100mおよび 度80~100m(図2)、U字型にて深度0~100m(図1)、図3 U字型では存在しない)
 DME注入管から導入される液体DMEが地下にて 炭と混合するまでのDME単独で存在するゾー 。DMEは通常液体として存在する。液体DMEは 力により井戸底部方向に移動すると共に連 流動性により上方に移動する。

(II)褐炭の液体DME層滞留ゾーン(深度5~100m)
 褐炭とDMEが混合し、脱水が行われるゾーン 液体DMEは、一部が含水DME(含水液体DME)とな 。DMEは連続流動性により上方へ推進される

(III)褐炭の脱水化完了ゾーン(深度5~50m)
 DMEの水分吸収量が飽和状態となるゾーン。 水DMEが大部分を占め、液体DMEはほとんどな またはまったくない状態。DMEは連続流動性 より上方へ推進される。

(IV)DMEの気化ゾーン(深度0~5m)
 含水DMEの上昇による圧力低下により、ごく 量のDMEが気化し、更なる浮力を与えるゾー 。含水DMEとDMEガスが混在することにより、 水物質排出口においては、DME注入管の開口 よりも若干低い圧力となる。DMEは浮力によ 上方へ推進される。一度DMEに溶け込んだ水 DME飽和溶解度の変化、DMEの気化により分離 る。なお、DMEの飽和溶解度、飽和蒸気圧が 度に敏感なため、上記のゾーン分類におけ 深度は温度、圧力条件に従い大いに変化す 。

 本発明においては、脱水システム用井や の他の各部位に温度測定用センサーを設置 ることができる。これにより、オンライン モニターして操作条件を調整することがで る。

 本発明による実施例1に係る含水物質の脱水 システムおよび脱水システムを用いる含水物 質の脱水方法について、図面を参照して説明 する。
 図1は、本発明による実施例1に係る脱水シ テムの構成を簡略に示す概略構成図である
 図1に示すように、実施例1に係る脱水シス ムは、U字型脱水システム用井を有する脱水 ステムである。
 すなわち、脱水システム用井11はU字形状で る。U字型脱水システム用井11の側面から見 右側上部よりDME注入管12が脱水システム用 11に接続している。また、同じ右上端より、 含水物質注入管131が脱水システム用井11の上 より入り込み、底部に開口部13を有する。 水システム用井11のうち含水物質注入管が占 めている領域以外の領域(二重管の内管と外 の間部分)であって、U字形状の折り返し部分 121までの領域は、DME注入のための流路を形成 する。含水物質注入管131には褐炭注入装置132 およびホッパー133が接続されている。一方、 脱水システム用井11の左上端にはDME-含水物質 排出口14が開口し、DME-含水物質分離装置15に 口している。脱水システム用井11のDME注入 の開口部よりも下流のDME-含水物質排出口14 での領域は接触部11Aを形成する。

 本実施例の脱水システムにおいては、U字 型脱水システム用井11の大部分が地中に埋設 れているが、U字形状先端の、分離装置15と 接続部分、褐炭注入装置132との接続部分及 DME注入管12との接続部分は地上に位置する また、地上において圧縮・凝縮器41が設置さ れ、分離装置15とDME移送管42で接続されてい 。また、圧縮・凝縮器41はDME注入管12と接続 れている。液体DMEが蓄えられているDMEタン 88は、DME注入管12に弁を介して接続されてい る。従ってDME注入管12から脱水システム用井1 1に送液されるDMEは、圧縮・凝縮器41でリサイ クルされた液体DMEか、あるいは脱水過程でロ スを補填するDMEタンク88から補充された新し 液体DMEである。

 褐炭注入装置132は、褐炭を注入装置に注入 る際の圧力に応じて常圧圧入方式、または 圧圧入方式の装置を利用する。常圧圧入の 合には、褐炭をスラリー化して注入するこ ができる。圧入力が弱い場合など必要に応 てモーノポンプ等のポンプ、コンプレッサ 、フィーダー等を利用することができる。 ンプとしては、本発明の装置の実証化規模 合わせて、モーノポンプ(兵神装備株式会社 製の「2NE30型」(商品名:吐出量0.43~3m 3 /時、吐出圧力8気圧)、「2NE150型」(商品名:吐 量18.5~139m 3 /時)など)を用いることができる。なお、必要 に応じて更に大型のポンプを設置することも 可能である。一方、加圧圧入方式の場合には 、a)液体DMEを利用する場合(図7)、b)窒素等気 を利用する場合(図8)とが挙げられる。

 a)液体DMEを利用する加圧圧入の場合(図7) (1)加圧タンクの蓋57を開き加圧タンク51に褐 注入をする。続いて、(2)加圧タンクの蓋57 閉じ、排出管52に取り付けられた弁53a、53bお よび53cを開き加圧タンク51内の空気を搬出さ タンク内を減圧する。(3)弁53a、53bおよび53c 閉め、加圧タンク51と注入管54との間の弁55a および55bを開き、液体DMEを注入管54より加圧 ンク51内に注入する。この操作により加圧 ンク51内で褐炭がスラリー化する。(4)弁55a、 および55bを閉じ、加圧タンク51と脱水システ 用井11との間の弁56((1)~(3)においては閉じら ている)を開き、スラリー化した褐炭を、含 水物質注入管13(脱水システム用井11)に落下さ せる。脱水システム用井11内には液体DMEが充 されているので、褐炭は重力及び比重によ 含水物質注入管に落下し、そのまま脱水シ テム用井に落下していく。ここで押し込み が弱い場合には、スクリュー・フィーダー 用いることができる。(5)注入が終了しだい 56を閉め、弁59a、59bを開き加圧タンク51内の 液体DMEを排出管58より排出する。(6)続いて、 53a、53bおよび53dを開き加圧タンク51内をバ ュームし、タンク内に残存する気体DMEを排 管52に送出し排出する。必要に応じて、この 操作を(1)からまた繰り返す。

 b)窒素等気体を利用する圧入の場合(図8) (1)加圧タンクの蓋67を開き加圧タンク61に褐 注入をする。続いて、(2)加圧タンクの蓋67 閉じ、排出管62に取り付けられた弁63aおよび 63bを開き加圧タンク61内の空気を搬出させタ ク内を減圧する。(3)弁63aおよび63bを閉め、 圧タンク61と注入管64aとの間の弁65a、65bお び65cを開き、窒素高圧タンク68から窒素を注 入管64より加圧タンク61内に注入する。(4)弁65 を閉じ、加圧タンク61と脱水システム用井11 の間の弁66((1)~(3)においては閉じられている) を開き、褐炭を含水物質注入管13(脱水システ ム用井11)に落下させる。この操作により、含 水物質注入管に褐炭が落下して、同管内にし みこんだ液体DMEとのスラリー化や、褐炭の重 みにより一部褐炭から抽出された水とのスラ リー化が起こる。含有物質注入管に落下した 褐炭が接触部内に排出される様含有物質注入 管、および加圧タンク内の圧力調整を行う。 ここで接触部への押し込み力が弱い場合には 、スクリュー・フィーダーを利用することも 可能である。(5)注入が終了しだい弁66を閉め 弁65a、65b、および65dを開き加圧タンク61内 バキュームし、タンク内に残存する窒素を 64bに送出しコンプレッサー69へ送出する。コ ンプレッサー69に回収された窒素は、必要に じて管64cを通って窒素高圧タンク68へ送出 れ再利用される。必要に応じて、この操作 (1)からまた繰り返す。

 これらの装置は、それぞれを1つ、或いは 複数個設置することもできる。複数個設置す ることにより、それぞれの装置においてサイ クルをずらしつつ圧入を実施することで各装 置からの連続圧入が可能となる。

 脱水システム用井11には必要に応じて電 サブマーシブルポンプを設置することがで (図示せず)、設置した場合には管内の内容物 を上昇させ、DME-含水物質排出口14側へ送り出 すことができる。これにより管11内におけるD ME-含水物質のくみ上げを容易にし、分離装置 15への移送を促している。また、接触部11Aの 部からDME-含水物質排出口14付近にかけての 意の位置には熱水管や気体DME圧入装置が設 されていてもよい。

 分離装置15は、前述の例1~3のいずれかに した方式での分離を実施するための装置で る。

 本実施例の脱水システムにおいては、脱 システム用井に圧力、温度測定用センター 設置され(図示せず)、外部よりオンライン モニターすることができる。

 本実施例におけるDMEと含水物質の流れを説 すると次の通りである。
 脱水システム用井11内に、DME注入管12のDME注 入口121から液体DMEが供給され、褐炭注入装置 132から含水物質注入口13を介して脱水システ 用井11の接触部11Aに褐炭スラリーが供給さ る。液体DMEは、圧縮・凝縮器41において液化 されたDMEのみ、またはこれとDMEタンクから新 しく補充された液体DMEである。接触部11A内に おいては、液体DMEと褐炭とが接触することに より褐炭に含まれる水分を溶解して、一部は DME-含水物質排出口14付近で気化して気体DMEと なる。これらのDME-含水物質のうちU字形状の 端に達した、DME-含水物質排出口14に達した 出されたDME-含水物質は、分離装置15におい フラッシュ減圧、遠心分離、液体サイクロ などを組み合わせて、加圧下または常圧下 離される(前述の例1~3参照)。脱水褐炭及び 分は分離装置15から排出され、気体DMEはDME移 送管42を介して圧縮・凝縮器41に送られ、再 液体DMEとなり脱水システム用井11に送られリ サイクルされる。

 本発明による実施例2に係る含水物質の脱水 システムおよび脱水システムを用いる含水物 質の脱水方法について、図2を参照して説明 る。
 本実施例に係る脱水システムは、前記図1に 示した実施例1に係る脱水システムの構成と 同様であるため、前記図1に示した実施例1に 係る脱水システムと同一構成には同一符号を 付して重複した説明は省略する。
 図2は、本発明による実施例2に係る脱水シ テムの構成を簡略に示す概略構成図である
 図2に示すように、実施例2に係る脱水シス ムは、垂直円柱状脱水システム用井を有す 脱水システムである。
 すなわち、脱水システム用井21は垂直円柱 であり、その上部よりDME注入管22が脱水シス テム用井21の最上端より入り込み、脱水シス ム用井の底部に開口部221Aおよび221Bを有す 。また、褐炭注入装置232から延伸する含水 質注入管231が脱水システム用井21の上部より 入り込んでいる。この含水物質注入管231は脱 水システム用井の開口部221Aおよび221Bよりや 上部に開口している(開口部23Aおよび23B)。 口部23Aおよび23B付近にはスクリュー・フィ ダーが設置されている。DME-含水物質分離装 25と脱水システム用井21とは、DME-含水物質 出口24を介して連通している。DME注入管22は 含水物質注入管231よりも脱水システム用井2 1の底部近くまで延伸している。

 本実施例の脱水システムにおいては、垂 円柱状の脱水システム用井21の大部分が地 に埋設されているが、垂直円柱状脱水シス ム用井上端の、分離装置25との接続部分、褐 炭注入装置232との接続部分およびDME注入管22 の接続部分は地上に位置する。また、地上 おいて圧縮・凝縮器41が設置され、分離装 25とDME移送管42で接続されている。また、圧 ・凝縮器41はDME注入管22と接続されている。 DMEタンク88は、DME注入管22に弁を介して接続 れている。従ってDME注入管22から脱水システ ム用井21に送液されるDMEは、DMEタンク88から 充された新しい液体DMEか、或いは圧縮・凝 器41でリサイクルされた液体DMEである。

 褐炭注入装置232は、実施例1の装置132につ いて説明したとおり、常圧圧入方式、または 加圧圧入方式の装置である。

 脱水システム用井21には必要に応じて電 サブマーシブルポンプが設置することがで (図示せず)、設置した場合には管21A内の内容 物を上昇させ、DME-含水物質排出口24側へ送り 出すことができる。これにより管21A内におけ るDME-含水物質のくみ上げを容易にし、分離 置25への移送を促している。

 分離装置25は、前述の例1~3のいずれかに した方式での分離を実施するための装置で る。

 本実施例におけるDMEと含水物質の流れを説 すると次の通りである。
 脱水システム用井21内に、DME注入管22のDME注 入口221から液体DMEが供給される。また、褐炭 注入装置232に送られた褐炭が、装置232から含 水物質注入口23を介して脱水システム用井21 接触部21Aに供給される。液体DMEは、圧縮・ 縮器41において液化された液体DMEのみ、また はこれとDMEタンクから新しく補充された液体 DMEである。接触部21A内においては、液体DMEと 褐炭とが接触することにより褐炭に含まれる 水分を溶解して、一部はDME-含水物質排出口24 付近で気化して気体DMEとなる。これらのDME- 水物質のうちU字形状の左端に達した、DME-含 水物質排出口24に達した排出されたDME-含水物 質は、分離装置においてフラッシュ減圧、遠 心分離などを組み合わせて、加圧下または常 圧下分離される(前述の例1~3参照)。脱水褐炭 よび水分は分離装置25から排出され、気体DM EはDME移送管42を介して圧縮・凝縮器41に送ら 、再び液体DMEとなり脱水システム用井21に られリサイクルされる。

 本発明による実施例3に係る含水物質の脱水 システムおよび脱水システムを用いる含水物 質の脱水方法について、図3を参照して説明 る。
 本実施例に係る脱水システムは、前記図1に 示した実施例1に係る脱水システムの構成と 同様であるため、前記図1に示した実施例1に 係る脱水システムと同一構成には同一符号を 付して重複した説明は省略する。
 図3は、本発明による実施例3に係る脱水シ テムの構成を簡略に示す概略構成図である
 図3に示すように、実施例3に係る脱水シス ムは、U字型脱水システム用井を有する脱水 ステムである。
 本実施例に係る脱水システムにおいては、U 字型脱水システム用井11の側面から見て右側 端にDME注入管32が接続し開口部321を有する また、同じ右上端に、含水物質注入管33が接 続し開口部331を有する。従って、本実施例3 システムにおいては、脱水システム用井11全 体が接触部11A”を形成する。含水物質注入管 13には褐炭注入装置132およびホッパー133が接 されている。褐炭注入装置132とDME移送管42 管43で連結され、褐炭注入の際のスラリー化 において用いられ、排出されたDMEガスを管43 よびDME移送管により圧縮機41に送入し、再 液化して脱水システム用井11での脱水で利用 することができる。

 本発明による実施例4に係る含水物質の脱水 システムおよび脱水システムを用いる含水物 質の脱水方法について、図9、10を参照して説 明する。
 また、本実施例では、石炭の種類としては 褐炭を用いて説明する。
 図9は、本発明による実施例4に係る脱水シ テムの構成を簡略に示す概略構成図である
 図9に示すように、実施例4に係る脱水シス ムは、図1に示す実施例1に係る脱水システム の脱水システム用井を地上に設けるようにし たものである。

 即ち、実施例4に係る脱水システム70は、 体のDME(以下、「液体DME」という。)を供給 るDME注入管(DME供給手段)71と、褐炭を供給す 褐炭供給手段72と、この褐炭供給手段72によ り供給された褐炭と、DME注入管71により供給 れたDMEとを加圧して混合する接触部73と、 の接触部73と連結し、褐炭中の水分をDMEに吸 収し、褐炭の脱水を行う脱水器74と、この脱 器74から排出される水分を吸収した含水液 DMEと褐炭とを分離する液体サイクロン75と、 含水液体DME中のDMEを気化し、DMEとDME中の水分 とを分離する蒸発缶76と、この蒸発缶76内の 化した気体DMEを抜出すDME移送管77と、このDME 移送管77と連結し、気体DMEを加圧するための 圧ブロア(加圧手段)78と、加圧ブロア78で加 された気体のDMEを凝縮するためのDME凝縮管7 9と、凝縮した液体DMEを貯蔵するための凝縮 タンク80と、凝縮された液体DMEを接触部73に 給する液体DMEを貯蔵する中間タンク81に送 する液体DME送給管82とを有するものである。

 脱水器74の下端側の下端部74aに連結して る接触部73に、DME注入管71および含水物質注 管431を接続させ、他端側の上端部74bにDME-含 水物質排出口34が設けられている。

 褐炭供給手段72は、粉砕された褐炭を搬送 るコンベア83と、コンベア83により搬送され 褐炭を貯蔵する褐炭貯槽84と、褐炭貯槽84の 褐炭を搬送するコンベア85と、褐炭貯槽84の 炭を受け入れるホッパー333と、ホッパー333 受け入れられた褐炭を加圧貯蔵する褐炭注 タンク86とからなるものである。
 なお、本実施例では、褐炭は予め粉砕され ものを用いているが、褐炭貯槽84の前に粉 手段を設けて、褐炭貯槽84に供給するように してもよい。

 例えば陸揚げされた褐炭はコンベア83に り褐炭貯槽84に貯留され、コンベア85により ッパー333に搬送された後、褐炭注入タンク8 6に供給される。また、ホッパー333から褐炭 入タンク86への褐炭の供給は弁V1の開閉によ 制御される。なお、本実施例では予め粉砕 れた褐炭を用いている。

 また、褐炭注入タンク86と連結している 水物質注入管431は、接触部73の上部で連結し 、褐炭注入タンク86より褐炭がスクリュー・ ィーダー87により含水物質注入管431内を通 して接触部73の上部から接触部73内に供給さ る。また、含水物質注入管431から接触部73 の褐炭の供給は弁V2の開閉により制御される 。

 また、DME注入管71は接触部73と連結してお り、液体DMEがDME注入管71を介して接触部73に 給される。液体DMEは、蒸発缶76において液化 され中間タンク81に貯蔵されたDMEのみ、また これとDMEタンク88から新しく補充され中間 ンク81に貯蔵されたものを混合したものであ る。また、DME注入管71から接触部73への液体DM Eの供給量は弁V3の開閉により制御される。

 接触部73は、図示しない加圧手段を有し おり、接触部73内において褐炭と液体DMEとは 加圧して混合される。そして、加圧混合され た褐炭と液体DMEとは、脱水器74の下端側であ 下端部74aから供給される。また、接触部73 、または下端部74aでは、褐炭と液体DMEとが 例えば、約35℃、8乃至13気圧程度で混合され る。

 また、液体DMEは、DME注入分岐管89を介し 脱水器74の下端部74aから褐炭に液体DMEを加圧 して混合するようにしてよい。このとき、DME 注入分岐管89から下端部74aへの液体DMEの供給 弁V4の開閉により制御される。

 そして、接触部73内において、液体DMEと褐 とが混合された後、DME-含水物質供給通路90 介してDME-含水物質流入口91から脱水器74の下 端部74aに供給される。このとき、接触部73か 下端部74aへの液体DMEの供給は弁V5の開閉に り制御される。
 ここで、褐炭と液体DMEとの混合物を液体DME 満たされた脱水器74への供給については、 ッチ方式またはセミ・バッチ方式としてい 。そして、これ以降の脱水・分離等は連続 式としている。従って脱水・分離等に付設 る弁V5は逆流防止の流量調整弁である。

 液体DMEと褐炭とが脱水器74内を上昇して く過程で、液体DMEと褐炭とが接触している とにより褐炭に含まれる水分が液体DMEに取 込まれ、脱水が行われる。

 即ち、液体DMEと褐炭とが接触しているこ により褐炭に含まれる水分が溶解し、液体D MEに取り込まれる。これにより、液体DMEは、 部が水分を含んだ液体DME(含水液体DME)とな 。そして、この含水液体DMEは連続流動性に り脱水器74の上方へ推進される。

 そして、脱水器74内を上昇していくにつ 、液体DMEの水分吸収量は飽和状態となり、 水器74内は含水液体DMEが大部分を占め、液体 DMEはほとんどないか、全くない状態となる。 そして含水液体DMEは連続流動性により脱水器 74の上方へ推進される。

 脱水器74内では、含水液体DMEの上昇による 力低下により、ごく微量の液体DMEが気化し DMEガス(気体DME)が発生する。これにより、DME -含水物質排出口92付近では、脱水器74の下端 74aよりも若干低い圧力となる。よって、脱 器74内の含水液体DME、気体DMEには、更なる 力が与えられ、脱水器74内を上昇し、脱水器 74の出口に達し、DME-含水物質排出口92から排 される。脱水器74には脱水器74内の温度調節 、液体DMEの水分吸収量増加、DMEの気化・浮力 促進等のため加温装置をつけるようにしても 良い。
 また、DME-含水物質排出口92付近での圧力は 液体DMEが気体DMEになった分だけ低下する。
 ここで、DME-含水物質排出口92付近での気温 よび圧力について、温度は45℃程度、気圧 10気圧程度としている。

 また、一度液体DMEに溶け込んだ水分は、D ME飽和溶解度の変化、DMEの気化により分離す 。なお、液体DMEの飽和溶解度、飽和蒸気圧 温度に敏感なため、脱水器74内で液体DMEの 分吸収量は飽和状態となる位置、液体DMEが 化する位置などは脱水器74内の液体DMEの温度 、圧力条件によって変化する。

 脱水器74と液体サイクロン75とは、DME-含 物質排出口92に設けられているDME-含水物質 出通路93で連結している。DME-含水物質排出 92から排出された含水液体DME、気体DME、水分 、脱水褐炭は、DME-含水物質排出通路93を介し て液体サイクロン75に送給される。また、脱 器74から液体サイクロン75への含水液体DME、 気体DME、水分、脱水褐炭の供給は弁V6により 量が制御される。

 液体サイクロン75では、DME-含水物質排出口9 2から排出され、DME-含水物質排出通路93を介 て送給された含水液体DME、気体DMEおよび水 と、脱水褐炭とを分離する。この含水液体DM E、気体DMEおよび水分は、含水DME分離通路94を 通して蒸発缶76に送給される。また、含水DME 離通路94から蒸発缶76への含水液体DME、気体 DMEおよび水分の供給は弁V7により流量が制御 れる。
 ここで、液体サイクロン75は公知のものを いることができ、一般的な構造は、例えば 開2007-90165号公報、特開2007-54776号公報および 特開2007-38200号公報に開示がある。

 また、液体サイクロン75で分離された脱 褐炭は、褐炭抜出し通路95より抜出して褐炭 取出しタンク96に送給する。褐炭取出しタン 96はほぼ常圧に減圧されている。褐炭取出 タンク96に貯蔵された脱水褐炭は、スクリュ ー・フィーダー97により脱水褐炭コンベア98 搬送される。また、液体サイクロン75から褐 炭取出しタンク96への脱水褐炭の供給は弁V8 開閉により調整され、褐炭取出しタンク96か ら脱水褐炭コンベア98への脱水褐炭の供給は V9の開閉により制御する。

 蒸発缶76に送給された含水液体DME、気体DME よび水分は、蒸発缶76内で気体DMEと水分とに 分離される。蒸発缶内は例えば約25℃、5気圧 程度である。気体DMEは、蒸発缶76の上部よりD ME移送管77から抜出して加圧ブロア78により、 例えば、約39℃、8気圧程度にまで加圧処理さ れる。
 ここで、蒸発缶76は2重構造の所謂シェル& ;チューブ構造になっており、細管のDME凝縮 79が内部に張り巡らされている。

 そして、加圧された気体DMEは気体DME回収 99を介してベーパ圧力調整タンク100に送給 、回収する。その後、気体DMEは、蒸発缶76内 部に張り巡らされたDME凝縮管79に蒸発缶76の 部側より送給され、蒸発缶76の上部から流下 する含水液体DMEの気化に伴い発生する気化熱 と熱交換され、凝縮される。また、加圧ブロ ア78からベーパ圧力調整タンク100への気体DME 供給は弁V10により流量が制御され、ベーパ 力調整タンク100から蒸発缶76への気体DMEの 給は弁V11により流量が制御される。

 そして、液体DMEは、DME凝縮管79により上 から底部の方向に流れ、蒸発缶76の底部側か ら排出され、凝縮液タンク80に貯蔵される。

 そして、この凝縮された液体DMEは、凝縮 タンク80から液体DME送給管82を介してポンプ P1により中間タンク81に送給される。また、 縮液タンク80から中間タンク81への液体DMEの 給は弁V13の開閉により制御される。

 また、液体DMEは、例えばタンクローリよ DMEタンク88に新たに供給される。そして、DM Eタンク88に新たに供給された液体DMEは、DME供 給管102を通ってポンプP2により中間タンク81 送給される。そして、この中間タンク81に貯 蔵された液体DMEはDME注入管71を介してポンプP 3により接触部73に供給される。

 このため、本実施例の構成によれば、脱 器74において褐炭から液体DMEに水分を低エ ルギーで効率的に吸収し、脱水することが きる。また、蒸発缶76で脱水器74から排出さ た含水液体DMEから水分を除去し再生すると に、気体DMEを液化して液体DMEに再生するこ ができる。これにより、再生した液体DMEは 脱水器74に再び送給され、リサイクルする とができるため、液体DMEを脱水器74において 褐炭の脱水に効率良く再利用することができ る。

 また、DMEタンク88、中間タンク81中の液体 DMEは、例えば冷却水103、104などの冷媒を用い て冷却するようにしている。

 また、DMEタンク88に供給される液体DMEは V14の開閉により制御され、DMEタンク88から中 間タンク81への液体DMEの供給は弁V15の開閉に り制御される。更に中間タンク81から接触 73または脱水器74への液体DMEの供給量は弁V16 V17により調整される。

 また、中間タンク81に貯蔵された液体DME 、再度中間タンク81に戻すようにしてもよい 。この時、弁V17を閉鎖し、弁V16、18を開放す 。

 また、褐炭取出しタンク96の底部に溜め れた分離水は、分離水抜出し管105より抜出 てフィルタ106でろ過した後、ポンプP4より最 終ガス分離タンク107に送給する。この最終ガ ス分離タンク107で分離水中に含まれている気 体DMEを分離し、気体DME回収通路108を介して加 圧ブロア109で加圧した後、ベーパ圧力調整タ ンク100に送給する。また、褐炭取出しタンク 96から排出される分離水は弁V19の開閉により 御され、気体DME回収通路108を流れる気体DME 弁V20の開閉により制御される。一方、最終 ス分離タンク107で最終的に気体DMEが除去さ た分離水は、排水槽へ排出される。

 また、接触部73内で発生し、含水物質注 管431から抜出した気体DME、褐炭取出しタン 96から抜出した気体DMEについても、同様に気 体DME回収通路110、111を介して気体DME回収通路 108に合流し、加圧ブロア109に送給される。ま た、含水物質注入管431から抜出す気体DMEは弁 V21の開閉により制御され、褐炭取出しタンク 96から抜出す気体DMEは弁V22の開閉により制御 れる。

 また、蒸発缶76の底部に溜められた分離 の一部は分離水循環通路101を介してポンプP5 より蒸発缶76の上部に再度供給される。蒸発 76内の含水液体DMEとDME凝縮管79内の気体DMEの 熱交換促進のため、万遍なく含水液体DMEがDME 凝縮管に接触出来る様にするため、および液 体サイクロン75で分離されず取り残され蒸発 76内に供給される残存脱水褐炭が詰らない 、含水液体DME,水分等液体流量を保持するた である。この分離水の一部を再供給する際 蒸発缶76から分離水循環通路101に抜出す分 水の液量は弁V23の開閉により調整される。

 また、液体サイクロン75で分離しきれな った残存脱水褐炭は、含水液体DMEと共に、 発缶76に送給されるため、蒸発缶76内で含水 体DMEが気化することで発生した分離水と共 、蒸発缶76の底部に蓄積される。そのため 蒸発缶76の底部に蓄積された褐炭は、スクリ ュー・フィーダー112により蒸発缶76の底部か 褐炭取出しタンク96に回収される。このと 、弁V24を開放して蒸発缶76の底部の褐炭は、 褐炭取出しタンク96に回収する。

 また、図10は、本発明による実施例4に係 脱水システムの構成を簡略に示す斜視図で る。図10に示すように、本実施例に係る脱 システム70は、建屋123に設けられ、操作盤114 により操作される。褐炭供給手段72、接触部7 3等は複数系列(なお、図10に示す実施例では2 列としている)設置し、脱水器74への褐炭供 の連続性を高められる。

 また、脱水器74は建屋123の側壁の内壁に沿 ように螺旋状に地面側から天井に向かって びており、脱水器74の下端側の下端部74aに連 結している接触部73に、DME注入管71および含 物質注入管431を接続させ、他端側の上端部74 bにDME-含水物質排出口92が設けられている。
 ここで、図10に示す脱水システム70では、そ の高さを20mとしている。なお、前述したよう に地下設置の場合には深度を100mとしている これは十分な圧力を保持するためである。 れらの地上型での高さや、地下型での深度 、その他、褐炭脱水に必要な時間、液体DME 液体の速度等により最適値を適宜設定する とができる。
 また、図9および図10に示す地上型の含水物 の脱水システムの一部、或いは総てをその ま地下に設置するようにしてもよい。

 DME-含水物質排出口92からDME-含水物質排出 通路93を介して液体サイクロン75が連結され 液体サイクロン75で分離された脱水褐炭は、 褐炭抜出し通路95より抜出して褐炭取出しタ ク96に貯蔵される。そして、褐炭取出しタ ク96内に貯蔵された褐炭は、脱水褐炭コンベ ア98により建屋123内の外に搬送される。

 また、液体サイクロン75で分離された含 液体DME、気体DMEおよび水分は、含水DME分離 路94を介して蒸発缶76に送給される。そして 蒸発缶76内で含水液体DMEが気化して気体DME 水分が分離し、気体DMEを蒸発缶上部より回 、圧力調整後蒸発缶76内に設置のDME凝縮管79 圧入し、含水液体DMEの気化熱との熱交換に り気体DMEを液化して液体DMEに再生する。

 また、本実施例の接触部73は、上記実施 1乃至実施例3の接触部11A、21A、11A’’に相当 し、本実施例の脱水器74は、上記実施例1乃至 実施例3の脱水システム用井11,21に相当し、本 実施例の液体サイクロン75および蒸発缶76は 上記実施例1乃至実施例3のDME-含水物質分離 置15,25に相当し、本実施例の脱水器74、加圧 ロア78、DME凝縮管79および凝縮液タンク80は 上記実施例1乃至実施例3の圧縮・凝縮器41に 相当する。

 よって、本実施例に係る脱水システムに れば、接触部73内において褐炭と液体DMEと 加圧混合し、液体DMEと褐炭とが接触するこ により褐炭に含まれる水分を溶解し、液体DM Eに取り込む脱水器74と、含水DMEと褐炭とを分 離する液体サイクロン75と、DMEとDME中の水と 分離する蒸発缶76と、その気化熱を熱交換 て気体DMEを液化・凝縮するDME凝縮管を有し いる。このため、脱水器74において褐炭から 液体DMEに水分を低エネルギーで効率的に吸収 し、脱水することができる。

 また、脱水器74から排出された含水液体DM Eから水分を除去し、再生すると共に、気体DM Eを液化して液体DMEに再生し、蒸発缶76から中 間タンク81に送給することで、再生した液体D MEを脱水器74において褐炭の脱水に効率良く 利用することができる。