專利名稱：含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)及脫水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脫水系統(tǒng)，即，用于以低能量有效地進(jìn)行使用了二甲醚的含水物質(zhì)的 脫水的脫水系統(tǒng)及采用該系統(tǒng)的脫水方法。
背景技術(shù)：
目前已知各種含水物質(zhì)，從其再利用和提高品質(zhì)的角度考慮，開發(fā)了各種含水物 質(zhì)的處理方法。例如，作為從下水道產(chǎn)生的下水道污泥的處理方法，一般是焚燒并填埋焚燒灰來 進(jìn)行處置。但是，焚燒時(shí)必須適當(dāng)組合濃縮處理、脫水處理、干燥處理來對下水道污泥中的 大量水分進(jìn)行預(yù)處理，處理困難。此外，下水道污泥被大量排放，但填埋場的設(shè)立存在極限， 所以也希望有用于再利用的技術(shù)。另一方面，作為脫水技術(shù)之一，油中改性法(例如參照專利文獻(xiàn)1)中，將煤假定 為含水分的固體，通過對經(jīng)油中漿料化的含水分的固體在150°C以上進(jìn)行加熱處理而使含 水分的固體的水分蒸發(fā)。由于通過將在操作溫度下幾乎不會蒸發(fā)的液體狀的油作為加熱 介質(zhì)，僅水選擇性地蒸發(fā)，所以水蒸氣不會被稀釋，水蒸氣所具有的蒸發(fā)潛熱的密度不會下 降。因此，油中改性法被認(rèn)為可以高效地回收水蒸氣所具有的蒸發(fā)潛熱。尤其，關(guān)于煤的脫 水，現(xiàn)有的方法中，油中改性法所需的能量被認(rèn)為最小。然而，油中改性法中，為了將沸點(diǎn)比 水高的油與煤分離(脫油)，需要離心分離或高于150°C的溫度下的加熱操作，所以脫油工 序中的能耗高于脫水工序中的能耗，尚未實(shí)現(xiàn)真正的商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)。專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2000-290673號公報(bào)發(fā)明的揭示本發(fā)明的目的是提供用于以低能量高效地將含水物質(zhì)脫水的方法。本發(fā)明者鑒于上述的目的反復(fù)進(jìn)行了研究，結(jié)果關(guān)注到以下現(xiàn)象常溫常壓的條 件下呈氣體的物質(zhì)即使不對其性質(zhì)設(shè)定苛刻的條件也可以容易地液化，該液體吸收水分， 且同樣地容易氣化而由液體(液化物)轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w。另外，試錯(cuò)后發(fā)現(xiàn)，通過在二甲醚和含 水物質(zhì)接觸時(shí)利用接觸管內(nèi)的高低差，能夠?qū)⒑镔|(zhì)中的各種成分提取并分離，從而完 成了本發(fā)明。本發(fā)明提供以下各發(fā)明。[1]含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特征在于，包括具有使液體二甲醚與含水物質(zhì) 接觸的接觸部的脫水系統(tǒng)用井，分別與所述脫水系統(tǒng)用井連接、在接觸部的入口側(cè)開口的 二甲醚注入管及含水物質(zhì)注入管，在作為所述脫水系統(tǒng)用井的接觸部的出口側(cè)的略上端部 開口、用于排出接觸后的二甲醚含水物質(zhì)的二甲醚含水物質(zhì)排出口，通過所述二甲醚含水 物質(zhì)排出口與脫水系統(tǒng)用井連接、對二甲醚和含水物質(zhì)進(jìn)行分離的二甲醚含水物質(zhì)分離裝 置。[2] [1]記載的含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)，所述二甲醚注入管及/或所述含水物質(zhì)注入 管從所述脫水系統(tǒng)用井的略上端嵌入，各管與脫水系統(tǒng)用井之間形成二重管并在所述接觸部開口。[3] [1]或[2]記載的脫水系統(tǒng)，所述脫水系統(tǒng)用井的至少一部分被埋設(shè)于地下。[4] [1] [3]中任一項(xiàng)記載的脫水系統(tǒng)，還包括用于壓縮氣體二甲醚并進(jìn)行注入 的壓縮機(jī)，用于冷卻經(jīng)壓縮的二甲醚使其冷凝而將二甲醚液化的冷凝器，連接所述壓縮機(jī)、 冷凝器及所述分離裝置并使二甲醚循環(huán)的二甲醚輸送管。[5]含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)，該系統(tǒng)的特征在于，包括供給液體二甲醚的二甲醚供給 單元，供給含水物質(zhì)的含水物質(zhì)供給單元，將通過所述含水物質(zhì)供給單元供給的所述含水 物質(zhì)和通過所述二甲醚供給單元供給的所述二甲醚加壓混合的接觸部，與該接觸部連接、 將所述含水物質(zhì)中的水分吸收入所述二甲醚而進(jìn)行所述含水物質(zhì)的脫水的脫水器，對吸收 了從該脫水器排出的水分的含水液體二甲醚和所述含水物質(zhì)進(jìn)行分離的液體旋風(fēng)分離器 (cyclone)，將所述含水液體二甲醚中的所述二甲醚氣化、對所述二甲醚和所述二甲醚中的 水分進(jìn)行分離的蒸發(fā)罐，將所述蒸發(fā)罐內(nèi)的氣化的氣體二甲醚導(dǎo)出的二甲醚輸送管，與所 述二甲醚輸送管連接、用于對所述氣化的二甲醚加壓的加壓單元，用于冷凝經(jīng)該加壓單元 加壓的二甲醚的二甲醚冷凝管，用于保存冷凝后的二甲醚的冷凝液槽，將冷凝后的二甲醚 送至保存供給至所述接觸部的液體二甲醚的槽的液體二甲醚輸送管。[6] [5]記載的脫水系統(tǒng)，所述脫水系統(tǒng)用井被設(shè)置于地上或地下。[7] [1] [6]中任一項(xiàng)記載的脫水系統(tǒng)，所述含水物質(zhì)為煤。[8]含水物質(zhì)的脫水方法，該方法的特征在于，采用[1] [6]中任一項(xiàng)記載的脫 水系統(tǒng)。利用本發(fā)明可以低能量有效地進(jìn)行含水物質(zhì)的脫水。附圖的簡單說明

圖1為表示本發(fā)明的脫水系統(tǒng)的實(shí)施例1的模式圖。圖2為表示本發(fā)明的脫水系統(tǒng)的實(shí)施例2的模式圖。圖3為表示本發(fā)明的脫水系統(tǒng)的實(shí)施例3的模式圖。圖4為表示分離裝置的分離過程的一例的圖。圖5為表示分離裝置的分離過程的另一例的圖。圖6為表示分離裝置的分離過程的又一例的圖。圖7為表示褐煤注入裝置的注入方式的一例的圖。圖8為表示褐煤注入裝置的注入方式的另一例的圖。圖9為簡要表示本發(fā)明的實(shí)施例4的脫水系統(tǒng)的構(gòu)成的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為簡要表示本發(fā)明的實(shí)施例4的脫水系統(tǒng)的構(gòu)成的立體圖。符號說明11、21· 脫水系統(tǒng)用井，11A、21A、11A”、73 · 接觸部，12、22、32、 71· ·DME注入管，221A、221B · · DME注入管的管內(nèi)開口部，13、23A、23B、33 · 含水物質(zhì) 注入口，131、231、331、431 · 含水物質(zhì)注入管，132、232、332 · 褐煤注入裝置，133、233、 333 · ·料斗，234 · ·螺旋送料器，14、24、92 · · DME-含水物質(zhì)排出口，15、25 · · DME-含水 物質(zhì)分離裝置，41· 壓縮 冷凝器，42、77 · .DME輸送管，43、88 · 01^槽，51、61* 力口 壓槽，52、62、58· 排出管，53、63、55、56、59、65、66 · 閥，54、64· 注入管，57、67· 蓋， 68· 氮高壓槽，69· 壓縮機(jī)，70· 脫水系統(tǒng)，72· 褐煤供給單元,74· 脫水器， 74a· 下端部，74b· 上端部，75· 液體旋風(fēng)分離器，76· 蒸發(fā)罐，78、109 · 加壓鼓風(fēng)機(jī)(加壓單元)，79 · · DME冷凝管，80 · ·冷凝液槽，81 · ·中間槽，82 · ·液體DME 供給管，83、85· 傳送帶，84· 褐煤貯存槽，86· 褐煤注入槽，87、97、112 · 螺旋送 料器，89 · · DME注入支管，90 · · DME-含水物質(zhì)供給通路，91 · · DME-含水物質(zhì)流入口， 93 · · DME-含水物質(zhì)排出通路，94 · ·含水DME分離通路，95 · ·褐煤導(dǎo)出通路，96 · ·褐煤 取出槽，98· 脫水褐煤傳送帶，99· 液體DME回收管，100· 蒸氣壓力調(diào)節(jié)槽，101 · 分 離水循環(huán)通路，102 · · DME供給管，103、104 · ·冷卻水，105 · ·分離水導(dǎo)出管，106 · 過 濾器，107· 最終氣體分離槽，108、110、111 · 氣體DME回收通路，100 · 分離水循環(huán)通 路，114· 操作盤，123· 建筑物。實(shí)施發(fā)明的最佳方式 本發(fā)明的脫水系統(tǒng)是利用二甲醚(以下簡稱為DME)對含水物質(zhì)進(jìn)行脫水的系統(tǒng)。DME在1大氣壓下的沸點(diǎn)為_24.8°C，在-10°C 50°C的大氣壓下為氣體。高效 的DME的制造方法及制造裝置例如在日本專利特開平11-130714號公報(bào)、日本專利特開平 10-195009號公報(bào)、日本專利特開平10-195008號公報(bào)、日本專利特開平10-182535號 特 開平10-182527號的各公報(bào)、日本專利特開平09-309850號 特開平09-309852號的各公 報(bào)、日本專利特開平09-286754號公報(bào)、日本專利特開平09-173863號公報(bào)、日本專利特開 平09-173848號公報(bào)、日本專利特開平09-173845號公報(bào)等中有所揭示，按照這些被揭示的 技術(shù)能夠很容易地獲得。另外，DME還可與其它的常溫常壓條件下為氣體的物質(zhì)組合使用。作為常溫常壓條 件下為氣體的物質(zhì)，可例舉乙甲醚、甲醛、乙烯酮、乙醛、丁烷、丙烷等，它們可單獨(dú)使用1種 也可2種以上混合使用。本發(fā)明的處理對象為含水物質(zhì)。含水物質(zhì)是指含有水分的物質(zhì)。“水分”是指水或 水溶液，并不特別限定其組成、由來等?？衫e例如水、血液、體液、污水等?！昂小笔侵杆?述水分包含于某些物質(zhì)中。作為某些物質(zhì)，對于其尺寸、成分都沒有限定，但作為含水物質(zhì) 最好形成為固體或漿狀的形態(tài)。對于含水物質(zhì)中的水分的存在形態(tài)無特別限定，可以是被 包合于內(nèi)部的水分，也可以是存在于外表面、固體粒狀間、根據(jù)情況在固體粒子內(nèi)側(cè)的細(xì)孔 的水分。另外，對于含水物質(zhì)的含水率無特別限定，通常為20 98重量％，較好為35 85 重量％。這些含水物質(zhì)可以是包含水分的物質(zhì)，也可以是預(yù)先實(shí)施了其它的脫水處理后的 物質(zhì)。作為該含水物質(zhì)，可以例舉煤、高吸收體(使用后的紙尿布、生理用品等)、生物 (雜草、花束、水母等)、生物質(zhì)原料(木屑、剩飯、廚房垃圾、其它的所謂廢棄物)、土壤、下水 道污泥(包括脫水濾餅)等。其中，通過對煤的應(yīng)用，可以有效地獲得高品質(zhì)的煤。煤可以 是直接開采后的煤，也可以是再進(jìn)行某種脫水處理(例如，油中改性法(參照日本專利特開 2000-290673號公報(bào))、采用干燥惰性氣體的脫水方法(參照日本專利特開平10-338653號 公報(bào)))而得的煤，它們都可以作為本發(fā)明的對象。煤的含水率通常為20 80重量％，較 好是35 67重量％。作為煤的種類，可以例舉次煙煤、褐煤、柴煤、泥煤。脫水系統(tǒng)用井由利用挖掘機(jī)進(jìn)行挖掘形成了坑井的該系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)置于地下的部 位，即，DME注入管、含水物質(zhì)注入管及接觸部構(gòu)成。接觸部是使DME與含水物質(zhì)接觸的部 位。通過在接觸部內(nèi)使DME與含水物質(zhì)的接觸，使含水物質(zhì)中的水分溶于DME，形成含水 DME (來自含水物質(zhì)的水分溶于DME的狀態(tài)的液體)。本發(fā)明通過使用具備接觸部的脫水系統(tǒng)用井，能夠利用接觸部內(nèi)的高低差有效地以低能量進(jìn)行DME與含水物質(zhì)的接觸。脫水系統(tǒng)用井例如為近似U字型形狀時(shí)，優(yōu)選由下述區(qū)域(1) (3)構(gòu)成。(1)垂直或向內(nèi)外側(cè)彎曲的同時(shí)向上方伸展的區(qū)域。(2)水平或略帶傾斜的區(qū)域。(3)垂直或向內(nèi)外側(cè)彎曲的同時(shí)向上方伸展的區(qū)域。在區(qū)域(1)中獲得DME保持液狀所需的靜壓(通常為6大氣壓 15大氣壓)，因 此如果導(dǎo)入DME及含水物質(zhì)，則液體被送向區(qū)域(2)。然后，在區(qū)域(2)中促進(jìn)液體DME和 含水物質(zhì)的接觸脫水，調(diào)整接觸時(shí)間(通常接觸時(shí)間為15分鐘 30分鐘)，進(jìn)行液體DME 和含水物質(zhì)的接觸/脫水。在區(qū)域(3)中因壓力下降，極少部分的含水DME氣化產(chǎn)生氣體 DME,由該氣體DME所產(chǎn)生的浮力獲得上升力，含水DME(液體)、少量的氣體DME、脫水含水 物質(zhì)上升，從排出口被排出。各區(qū)域的深度和尺寸最好按照足以保持DME液化的壓力、溫度 條件來設(shè)定。特別是所述區(qū)域(2)的尺寸根據(jù)接觸部的設(shè)置深度、含水物質(zhì)的含水率、利用 本系統(tǒng)而獲得的其脫水率、其注入速度、液體DME、含水液體DME等的壓力、溫度條件等來決 定。脫水系統(tǒng)用井的形狀除了為接近垂直的圓柱狀以外，還可以是相對于垂直方向具 有任意的傾斜角的傾斜狀(傾斜井)或近似U字型形狀。其中，從易于調(diào)節(jié)液體DME與含 水物質(zhì)的接觸時(shí)間或脫水時(shí)間的角度考慮，最好為近似U字型形狀。脫水系統(tǒng)用井可以設(shè)置于地下、地上、水中，但最好至少其大部分被埋設(shè)于地下。 假定設(shè)置于地上時(shí)，組裝有高度5 70m的井狀管，但為了確保穩(wěn)定性必須要有的大規(guī)模的 支柱等設(shè)備。另一方面，設(shè)置于地下(附設(shè)挖掘機(jī)、鋼管、設(shè)備等)時(shí)，可利用靜壓確保維持 脫水系統(tǒng)用井內(nèi)的壓力，且可利用DME特性帶來的浮力、上升力來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化。此 夕卜，進(jìn)行設(shè)置時(shí)除了可利用現(xiàn)有的挖井技術(shù)、鋪管技術(shù)以外，還可實(shí)現(xiàn)脫水系統(tǒng)用井的設(shè)置 穩(wěn)定化。另外，DME及含水物質(zhì)的注入時(shí)可期待重力帶來的自由下落，且上升時(shí)可利用極少 量的含水DME(液體)的氣化產(chǎn)生的上升力，因此可以低成本來實(shí)施脫水。從操作簡單等角 度考慮，脫水系統(tǒng)用井中與DME注入管、含水物質(zhì)注入管的連接部及DME-含水物質(zhì)排出口 的開口部最好設(shè)置在地上。接近垂直的圓柱狀的脫水系統(tǒng)用井設(shè)置于地下時(shí)，與通常的垂 直井的設(shè)置同樣，在挖掘后插入鋼管(套管)。另一方面，近似U字型形狀的脫水系統(tǒng)用井 設(shè)置于地下時(shí)，使用可傾斜挖掘(定向鉆孔(directional drilling))的裝置或使用鋪管 用挖掘機(jī)進(jìn)行挖掘來設(shè)置套管。脫水系統(tǒng)用井的內(nèi)部具有接觸部。接觸部是液體DME和含水物質(zhì)接觸的區(qū)域，是 從后述的二甲醚注入管及含水物質(zhì)注入管的開口部至二甲醚含水物質(zhì)排出口之間的空間。 因此，脫水系統(tǒng)用井的全部或下游的至少一部分形成接觸部。在接觸部內(nèi)DME-含水物質(zhì)上升后到達(dá)后述的排出口被排出，但為了提高含水DME 和脫水后的物質(zhì)的流動性，可插入管內(nèi)攪拌噴嘴或設(shè)置ESP (電動水下泵)、螺旋送料器。此 夕卜，從提高液體DME的水分吸收性、促進(jìn)氣化、賦予上升力、提高液體DME的吸水性、提高DME 的飽和蒸氣壓的角度考慮，也可在脫水系統(tǒng)用井內(nèi)設(shè)置蒸氣/熱水管、熱源加熱器等加溫 裝置、氣體DME壓入裝置(氣升裝置)等。所述脫水系統(tǒng)用井設(shè)置有將DME供至接觸部內(nèi) 的DME注入管和將含水物質(zhì)供至接 觸部內(nèi)的含水物質(zhì)注入管。
DME注入管可以在脫水系統(tǒng)用井的略上端(通常為最上部)開口。另一方面，也可以是從脫水系統(tǒng)用井上端嵌入，以脫水系統(tǒng)用井為外管形成二重管并在所述脫水系統(tǒng)用井 內(nèi)開口。后一種情況下，可分別導(dǎo)入DME和含水物質(zhì)。從DME注入管被注入的DME可以是 氣體狀態(tài)(氣體)也可以是液體狀態(tài)，但至少在DME注入管的開口部可以是液體狀態(tài)。含水物質(zhì)注入管可在脫水系統(tǒng)用井的略上端(通常為最上部)開口。另一方面，含水物質(zhì)注入管也可以從井的略上端嵌入，以脫水系統(tǒng)用井為外管形 成二重管并在所述脫水系統(tǒng)用井的內(nèi)部開口。這種情況下，較好是如上所述DME注入管也 被插入脫水系統(tǒng)用井內(nèi)，各管相對于脫水系統(tǒng)用井形成二重管。藉此，含水物質(zhì)注入管形成 二重管，從而可分別導(dǎo)入DME和含水物質(zhì)。含水物質(zhì)注入管的開口部的位置可以象圖示的 后述的實(shí)施例那樣，在脫水系統(tǒng)用井的最底部或其附近，也可以是未到達(dá)底部的中間部分， 可根據(jù)含水物質(zhì)注入時(shí)的壓力、溫度條件、脫水系統(tǒng)用井的形狀或尺寸等適當(dāng)決定。脫水系 統(tǒng)用井的形狀為接近垂直的圓柱狀時(shí)，含水物質(zhì)注入管和DME注入管被插入脫水系統(tǒng)用井 內(nèi)，各管相對于脫水系統(tǒng)用井形成二重管的情況下，含水物質(zhì)注入管的開口部最好位于比 DME注入管的開口部高的位置(通常具有5 IOm的高低差)。從促進(jìn)含水物質(zhì)壓入管內(nèi) 的角度考慮，最好在含水物質(zhì)注入管的開口部位設(shè)置螺旋送料器。含水物質(zhì)的注入可通過壓入(常壓壓入，加壓壓入)來完成。即，含水物質(zhì)的注入 方式根據(jù)注入含水物質(zhì)注入裝置時(shí)的壓力被分為常壓壓入和加壓壓入，本發(fā)明可采用任一 種方式。另外，含水物質(zhì)也可以直接從含水物質(zhì)注入管被導(dǎo)入，但也可以實(shí)施了預(yù)處理。預(yù) 處理可由含水物質(zhì)的種類和壓入條件等決定，可適當(dāng)選擇以易于溶于DME為目的的處理， 例如，可例舉粉碎、利用DME的漿料化等。注入時(shí)，可實(shí)施常壓壓入、加壓壓入中的任一種， 根據(jù)需要可適當(dāng)選用1個(gè)或數(shù)個(gè)能夠?qū)嵤╊A(yù)處理的含水物質(zhì)注入裝置。本發(fā)明的脫水系統(tǒng)中，在脫水用井中除了所述DME注入管及含水物質(zhì)注入管以外 還另外設(shè)置DME-含水物質(zhì)排出口。DME-含水物質(zhì)排出管是在所述脫水系統(tǒng)用井的(接觸 部的)略上端開口、將接觸后的DME-含水物質(zhì)排出的開口部。本發(fā)明中DME-含水物質(zhì)是指 接觸部中的DME和含水物質(zhì)接觸后的處理物，是DME (DME氣體及液體DME)、含水DME (來自 含水物質(zhì)的水分溶于DME的狀態(tài)的液體)、水分被完全或部分分離的含水物質(zhì)、從含水DME 分離的水分(分離水。溶入DME的水因飽和溶解度的變化、DME的氣化而游離的水分)的 集合體。DME-含水物質(zhì)的組成在接觸部內(nèi)的位置發(fā)生變化，但在到達(dá)排出口時(shí)通常以含水 DME和水分被部分分離的含水物質(zhì)為主成分，包含極微量的DME氣體和水分。DME-含水物 質(zhì)排出口與脫水系統(tǒng)用井的連接位置位于脫水系統(tǒng)用井的上端附近。脫水系統(tǒng)用井為接近 垂直的圓柱狀的形狀時(shí)，可使該連接位置位于脫水系統(tǒng)用井的上端部的未連接有含水物質(zhì) 注入口和DME注入管的部分。為近似U字型的形狀時(shí)，可使該連接位置位于U字的2個(gè)上 端部中沒有含水物質(zhì)注入口和DME注入管的一方的上端部。DME-含水物質(zhì)排出口可在分離 裝置直接開口。連接管部和含水物質(zhì)注入管、DME注入管及DME-含水物質(zhì)排出口的優(yōu)選位置關(guān)系 因脫水系統(tǒng)用井的形狀而異，如下所述。脫水系統(tǒng)用井為近似U字型形狀時(shí)，使形成為所謂的入口的DME注入管及含水物 質(zhì)注入管連接于一上端近邊，在另一端設(shè)置形成為所謂的出口的DME-含水物質(zhì)排出口。含 水物質(zhì)注入管的開口部在脫水系統(tǒng)用井的略上端(通常為最上部)或脫水系統(tǒng)用井內(nèi)部開口(含水物質(zhì)注入管在脫水系統(tǒng)用井內(nèi)形成二重管)。含水物質(zhì)注入管在脫水系統(tǒng)用井的 略上端開口時(shí)，脫水系統(tǒng)用井中的接觸部為整個(gè)井。另外，含水物質(zhì)注入管形成并在井內(nèi)部 開口時(shí)，接觸部為脫水系統(tǒng)用井的開口部的下游部分。含水物質(zhì)注入管形成二重管的區(qū)域 (即，接觸部的上游區(qū)域)中，二重管的內(nèi)管和外管間的部分形成用于DME注入的流路。另一方面，脫水系統(tǒng)用井為接近垂直的圓柱狀時(shí)，DME注入管連接于所述脫水系統(tǒng) 用井的略上端，含水物質(zhì)注入管及DME注入管從脫水系統(tǒng)用井的略上端部進(jìn)入并與脫水系 統(tǒng)用井形成二重管，含水物質(zhì)注入口和DME注入管在接觸部內(nèi)部開口。通常含水物質(zhì)注入 管在DME注入管的開口部的上部開口。另一方面，所述DME-含水物質(zhì)排出口雖然同樣位于 上端部，但是在各注入管的連接部以外的區(qū)域開口。脫 水系統(tǒng)用井中的接觸部是指含水物 質(zhì)注入管的開口部至DME-含水物質(zhì)排出口為止的部分，即，脫水系統(tǒng)用井中含水物質(zhì)注入 管及DME注入管以外的區(qū)域。流入DME注入管中的DME的狀態(tài)(氣體或液體)因管內(nèi)的溫度及壓力而異，通常 在DME注入管的開口部中為液體DME。DME-含水物質(zhì)分離裝置在所述DME-含水物質(zhì)排出口與脫水系統(tǒng)用井連接，對 DME、來自含水物質(zhì)的水分及被奪去了水分的含水物質(zhì)進(jìn)行分離。分離對象是從DME-含水 物質(zhì)排出口獲得的DME-含水物質(zhì)，通常包含含水DME、脫水含水物質(zhì)及極微量的DME氣體 和水分。分離可在加壓條件下進(jìn)行也可在常壓附近或減壓下進(jìn)行。加壓條件下是指可維持 DME的液體狀態(tài)的飽和蒸氣壓以上的壓力條件，常溫下(氣溫約18°C)通常為5. 5 12大 氣壓，優(yōu)選6 10大氣壓。此外，常壓附近是指DME氣化的飽和蒸氣壓以下的壓力條件，表 示1大氣壓左右，優(yōu)選0. 8 3大氣壓。另外，DME的氣化-液化不僅受到壓力影響，溫度 對其影響也很大，因此很難規(guī)定氣壓的數(shù)值范圍。以分離裝置為例，包括網(wǎng)、旋風(fēng)分離器、離心分離機(jī)、用于急驟減壓的減壓裝置、力口 熱裝置、氣體分離器等，可使用這些具體例中的1種或2種以上的組合。旋風(fēng)分離器、減壓 裝置、加熱裝置、氣體分離器主要用于DME與除此以外的物質(zhì)的氣液分離，網(wǎng)、離心分離機(jī) 對于含水物質(zhì)和水的固液分離有用。另外，可設(shè)置用于流向DME-含水物質(zhì)分離裝置的DME-含水物質(zhì)的流量調(diào)節(jié)的流 量調(diào)節(jié)閥。DME-含水物質(zhì)向分離裝置流入時(shí)的壓力弱時(shí)，可設(shè)置非密封耐壓泵等。作為非 密封耐壓泵，優(yōu)選為無泄漏結(jié)構(gòu)。作為該非密封耐壓泵，可例示例如以日本日機(jī)裝(日機(jī) 裝)株式會社制“HN21A型”(商品名吐出量IOm3/小時(shí)，揚(yáng)程(日文揚(yáng)程)20m左右)為 代表的各種產(chǎn)品。另外，實(shí)施大型化時(shí)，也可使用能夠應(yīng)對吐出量為7 800m3/小時(shí)、揚(yáng)程 為5 600m的條件的非密封耐壓泵。網(wǎng)的平均直徑最好小于含水物質(zhì)的平均直徑。旋風(fēng)分離器的條件可適當(dāng)調(diào)節(jié)，很 難以數(shù)值范圍來規(guī)定。減壓裝置的壓力條件如前所述。此外，使用加熱裝置時(shí)，雖然溫度因 壓力而異，但只要是接近常溫的溫度即可，通常為0 50°C，特好為10 40°C左右。離心分離機(jī)可用于固液分離(含水物質(zhì)和水)的分離。離心分離的方式可采用連 續(xù)式和間歇式中的任一種，但從分離效率的角度考慮，優(yōu)選間歇式。采用間歇式時(shí)的條件可 由所用機(jī)器及處理對象的重量來適當(dāng)決定，例如使用齊藤(斉藤)離心機(jī)工業(yè)株式會社制 “HB-55”(商品名)時(shí)，可以1小時(shí)5次(間歇)、1次10分鐘進(jìn)行400kg/間歇的固液分離。含水物質(zhì)為褐煤時(shí)的分離工序的例子如下所述。
(例1常壓分離(固液_氣體分離_固液分離))[圖4]通過急驟減壓使飽和蒸氣壓以上的加壓下(常溫下約6大氣壓)的DME-含水物 質(zhì)恢復(fù)至常壓(1大氣壓)，分離DME氣體(氣體分離)。然后，對脫水褐煤及水進(jìn)行離心分 離(固液分離)。(例2:加壓分離)[圖5]
在維持加壓條件的同時(shí)將飽和蒸氣壓以上的加壓下(例如，常溫下約6大氣壓) 的DME-含水物質(zhì)裝入液體旋風(fēng)分離器，分離為含水DME及殘存脫水褐煤和附著有水的脫水 褐煤。在DME-含水物質(zhì)向液體旋風(fēng)分離器的注入壓力不夠充分時(shí)作為噴射用泵設(shè)置非密 封耐壓泵等，調(diào)整泵的吐出量和揚(yáng)程，維持加壓條件。采用液體旋風(fēng)分離器時(shí)的分離率為 90 %左右。含水DME及殘存脫水褐煤經(jīng)一定程度減壓直至飽和蒸氣壓以下(例如，常溫下約 5大氣壓)，通過氣體分離器分離為DME氣體和水。水通過利用網(wǎng)的分離及沉淀分離精制， 拾取殘存的脫水褐煤。附著有水的脫水褐煤通過急驟減壓減壓至約1大氣壓，分離了 DME 氣體后通過離心分離分離為水和脫水褐煤?；厥盏腄ME氣體升壓與DME輸送管連接，與通 過液體旋風(fēng)分離器 減壓而分離回收的DME氣體混合，可再次用于脫水系統(tǒng)用井中的脫水。此外，作為回收DME的蒸餾塔，也可使用內(nèi)部具有熱交換冷凝器的蒸餾塔。(例3:常壓分離)[圖6]通過急驟減壓使飽和蒸氣壓以上的加壓下(常溫下約6大氣壓)的DME-含水物 質(zhì)恢復(fù)至常壓(1大氣壓)，從褐煤及水中分離出DME氣體(氣體分離)。然后進(jìn)行網(wǎng)分離， 分離為脫水褐煤和水。對于脫水褐煤進(jìn)行離心分離，分離為脫水褐煤和水。另一方面，利用 氣體分離器對水及DME氣體進(jìn)行氣液分離。本發(fā)明的系統(tǒng)中還可裝備有壓縮機(jī)、冷凝器。這種情況下，利用DME輸送管連接壓 縮機(jī)、冷凝器、分離裝置。通過裝備這些設(shè)備，可將利用分離裝置分離的氣化DME液化，再用 于脫水系統(tǒng)用井的脫水。DME輸送管是連接壓縮機(jī)、冷凝器及分離裝置，在系統(tǒng)內(nèi)使DME循環(huán)的管。壓縮機(jī)是用于壓縮DME的部位。冷凝器是用于冷卻壓縮后的DME使其冷凝并將 DME液化的部位。將所述DME注入管連接于冷凝器。藉此，可將由冷凝器液化的DME導(dǎo)入脫 水系統(tǒng)用井。如果用本發(fā)明的脫水系統(tǒng)對作為含水物質(zhì)的例如褐煤進(jìn)行脫水，則在脫水系統(tǒng)用 井的接觸部內(nèi)，在各不同部位(深度)發(fā)生下述反應(yīng)(參照圖1 3)?！吧疃取笔侵笍拿撍?系統(tǒng)用井的上端至最深部為止的深度為100m，為圖1的垂直型時(shí)含水物質(zhì)注入管開口部的 深度為80m，為圖2的近似U字型時(shí)深度為100m。另外，DME飽和蒸氣壓和飽和溶解度因溫 度及其它環(huán)境條件而異。因此，即使是DME的水飽和溶解度為7 8%、DME溫度為20 40°C、DME比重為0. 661的情況下，下述區(qū)域分類也都是常規(guī)的分類，并不能夠?qū)Ρ景l(fā)明進(jìn) 行限定。(I)液體DME區(qū)域(為垂直型時(shí)深度0 IOOm及深度80 IOOm (圖2)，為U字 型時(shí)深度0 IOOm(圖1)，為圖3的U字型時(shí)不存在)由DME注入管導(dǎo)入的液體DME在地下與褐煤混合為止的DME單獨(dú)存在的區(qū)域。DME 通常作為液體存在。液體DME在利用重力向井底部方向移動的同時(shí)利用連續(xù)流動性向上方 移動。
(II)褐煤的液體DME層滯留區(qū)域(深度5 100m)褐煤和DME混合并進(jìn)行脫水的區(qū)域。液體DME的一部分變?yōu)楹瓺ME (含水液體 DME)。DME利用連續(xù)流動性被推向上方。(III)褐煤的脫水化完畢的區(qū)域(深度5 5Om) DME的水分吸收量達(dá)到飽和狀態(tài)的區(qū)域。含水DME占大部分、幾乎沒有或完全沒有 液體DME的狀態(tài)。DME利用連續(xù)流動性被推向上方。(IV) DME的氣化區(qū)域(深度0 5m)因含水DME的上升導(dǎo)致壓力下降，利用該壓力下降極少量的DME氣化而進(jìn)一步賦 予浮力的區(qū)域。由于含水DME和DME氣體混合存在，因此在含水物質(zhì)排出口的壓力比DME 注入管的開口部的壓力低一些。DME利用浮力被推向上方。一度溶于DME的水通過DME飽 和溶解度的變化、DME的氣化而分離。DME飽和溶解度、飽和蒸氣壓對于溫度敏感，因此以上 區(qū)域分類中的深度隨溫度、壓力條件有很大變化。本發(fā)明中，可在脫水系統(tǒng)用井及其它各部位設(shè)置溫度測定用傳感器。藉此，可在線 監(jiān)控來調(diào)整操作調(diào)節(jié)。實(shí)施例1參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施例1的含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)及使用脫水系統(tǒng)的含水物 質(zhì)脫水方法進(jìn)行說明。圖1是簡要表示本發(fā)明的實(shí)施例1的脫水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，實(shí)施例1的脫水系統(tǒng)是具有U字型脫水系統(tǒng)用井的脫水系統(tǒng)。S卩，脫水系統(tǒng)用井11為U字形狀。從U字型脫水系統(tǒng)用井11的側(cè)面觀察，DME注 入管12從右側(cè)上部連接于脫水系統(tǒng)用井11。另外，同樣地從右上端，含水物質(zhì)注入管131 從脫水系統(tǒng)用井U的上端進(jìn)入，在底部具有開口部13。在脫水系統(tǒng)用井11中含水物質(zhì)注 入管所占區(qū)域以外的區(qū)域(二重管的內(nèi)管和外管之間的部分)，即，到U字形狀的折返部分 121為止的區(qū)域形成用于DME注入的流路。褐煤注入裝置132及料斗133與含水物質(zhì)注入管 131連接。另一方面，DME-含水物質(zhì)排出口 14在脫水系統(tǒng)用井11的左上端開口，在DME-含 水物質(zhì)分離裝置15處開口。在脫水系統(tǒng)用井11的DME注入管的開口部下游的DME-含水 物質(zhì)排出口 14為止的區(qū)域形成接觸部IlA0本實(shí)施例的脫水系統(tǒng)中，U字型脫水系統(tǒng)用井11的大部分被埋設(shè)在地下，但U字形 狀前端的與分離裝置15的連接部分、與褐煤注入裝置132的連接部分及與DME注入管12的 連接部分位于地上。另外，地上還設(shè)置了壓縮·冷凝器41，通過DME輸送管42與分離裝置 15連接。壓縮·冷凝器41與DME注入管12連接。儲存有液體DME的DME槽88介以閥與 DME注入管12連接。因此，從DME注入管12被送入脫水系統(tǒng)用井11的DME是在壓縮·冷 凝器41中經(jīng)過循環(huán)的液體DME或是在脫水過程中填補(bǔ)損耗的從DME槽88補(bǔ)充的新的液體 DME。褐煤注入裝置132根據(jù)向注入裝置注入褐煤時(shí)的壓力采用常壓壓入方式或加壓 壓入方式的裝置。采用常壓壓入時(shí)，可將褐煤漿料化后注入。壓入力較弱等情況下根據(jù)需要 可使用螺桿泵( - 7 # > / )等泵、壓縮機(jī)、送料器等。作為泵，配合本發(fā)明的裝置的驗(yàn)證 化規(guī)模，可利用螺桿泵(兵神裝備株式會社制“2ΝΕ30型”(商品名吐出量0. 43 3m3/小 時(shí)，吐出壓力8大氣壓)，"2NE150型”(商品名吐出量18. 5 139m3/小時(shí))等)。另外，也可根據(jù)需要設(shè)置更大型的泵。另一方面，采用加壓壓入方式時(shí)，可例舉a)利用液體DME 的情況(圖7)，b)利用氮?dú)獾葰怏w的情況(圖8)。a)利用液體DME的加壓壓入時(shí)(圖7)，(1)打開加壓槽的蓋57將褐煤注入加壓 槽51。然后，(2)關(guān)閉加壓槽的蓋57，打開安裝于排出管52的閥53a、53b及53c，使加壓槽 51內(nèi)的空氣排出，對槽內(nèi)部進(jìn)行減壓。(3)關(guān)閉閥53a、53b及53c，打開加壓槽51和注入 管54之間的閥55a及55b，利用注入管54將液體DME注入加壓槽51內(nèi)。通過該操作褐煤 在加壓槽51內(nèi)實(shí)現(xiàn)漿料化。(4)關(guān)閉閥55a及55b，打開加壓槽51和脫水系統(tǒng)用井11之 間的閥56(在(1) (3)中被關(guān)閉)，使?jié){料化的褐煤落入含水物質(zhì)注入管13 (脫水系統(tǒng)用 井11)。由于液體DME被填入脫水系統(tǒng)用 井11內(nèi)，因此褐煤利用重力及比重落入含水物質(zhì) 注入管，并就此落入脫水系統(tǒng)用井。這里，壓入力較弱時(shí)，可使用螺旋送料器。(5)注入結(jié) 束后馬上關(guān)閉閥56，打開閥59a、59b，從排出管58將加壓槽51內(nèi)的液體DME排出。(6)然 后，打開閥53a、53b及53d將加壓槽51內(nèi)部抽真空，將殘存于槽內(nèi)的氣體DME從排出管52 送出并排出。根據(jù)需要從(1)開始重復(fù)該操作。b)利用氮?dú)獾葰怏w進(jìn)行壓入時(shí)(圖8)，(1)打開加壓槽的蓋67將褐煤注入加壓 槽61。然后，(2)關(guān)閉加壓槽的蓋67，打開安裝于排出管62的閥63a及63b，使加壓槽61 內(nèi)的空氣排出，對槽內(nèi)部進(jìn)行減壓。(3)關(guān)閉閥63a及63b，打開加壓槽61和注入管64a之 間的閥65a、65b及65c，利用注入管64將氮?dú)鈴牡獨(dú)飧邏翰?8注入加壓槽61內(nèi)。(4)關(guān) 閉閥65，打開加壓槽61和脫水系統(tǒng)用井11之間的閥66(在(1) (3)中被關(guān)閉)，使褐煤 落入含水物質(zhì)注入管13(脫水系統(tǒng)用井11)。通過該操作，褐煤落入含水物質(zhì)注入管，與滲 入該管內(nèi)的液體DME—起發(fā)生漿料化或與利用褐煤的重量從一部分褐煤被提取的水一起 發(fā)生漿料化。為了將落入含水物質(zhì)注入管的褐煤排至接觸部內(nèi)，對含水物質(zhì)注入管及加壓 槽內(nèi)的壓力進(jìn)行調(diào)整。這里，對接觸部的壓入力較弱時(shí)，也可使用螺旋送料器。(5)注入結(jié) 束后馬上關(guān)閉閥66，打開閥65a、65b及65d，將加壓槽61內(nèi)抽真空，從管64b將殘存于槽內(nèi) 的氮?dú)馑统鲋翂嚎s機(jī)69。被壓縮機(jī)69回收的氮?dú)饪筛鶕?jù)需要通過管64c被送至氮?dú)飧邏?槽68來進(jìn)行再利用。根據(jù)需要從(1)開始重復(fù)該操作。這些裝置可分別設(shè)置1個(gè)或多個(gè)。通過設(shè)置多個(gè)，各裝置中在錯(cuò)開進(jìn)行循環(huán)的同 時(shí)實(shí)施壓入操作，這樣可實(shí)現(xiàn)從各裝置的連續(xù)壓入。脫水系統(tǒng)用井11中可根據(jù)需要設(shè)置電動水下泵(未圖示)，設(shè)置了該泵時(shí)，可使管 內(nèi)的內(nèi)容物上升，送至DME-含水物質(zhì)排出口 14側(cè)。藉此，管11內(nèi)的DME-含水物質(zhì)的上吸 變得容易，促進(jìn)其向分離裝置15的輸送。另外，可在從接觸部IlA的底部到DME-含水物質(zhì) 排出口 14附近的任意的位置設(shè)置熱水管或氣體DME壓入裝置。分離裝置15是用于實(shí)施上述例1 3中任一例所示的方式的分離的裝置。本實(shí)施例的脫水系統(tǒng)中，可在脫水系統(tǒng)用井設(shè)置壓力、溫度測定用傳感器(未圖 示)，從外部進(jìn)行在線監(jiān)控。本實(shí)施例中的DME和含水物質(zhì)的流動情況說明如下所述。從DME注入管12的DME注入口 121將液體DME供至脫水系統(tǒng)用井11內(nèi)，從褐煤 注入裝置132介以含水物質(zhì)注入口 13將褐煤漿料供至脫水系統(tǒng)用井11的接觸部IlA0液 體DME僅是在壓縮·冷凝器41中被液化的DME，或是該被液化的DME與從DME槽新補(bǔ)充的 液體DME。在接觸部IlA內(nèi)，液體DME和褐煤通過接觸，溶解包含于褐煤的水分，一部分在DME-含水物質(zhì)排出口 14附近氣化形成為氣體DME。這些DME-含水物質(zhì)中的到達(dá)U字形狀的左端的、即到達(dá)DME-含水物質(zhì)排出口 14的被排出的DME-含水物質(zhì)在分離裝置15中組 合采用急驟減壓、離心分離、液體分離器等在加壓下或常壓下被分離(參照上述例1 3)。 脫水褐煤及水分從分離裝置15被排出，氣體DME通過DME輸送管42被送至壓縮·冷凝器 41，再變?yōu)橐后wDME被送入脫水系統(tǒng)用井11來進(jìn)行循環(huán)。實(shí)施例2參照圖2對本發(fā)明的實(shí)施例2的含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)及使用脫水系統(tǒng)的含水物質(zhì) 脫水方法進(jìn)行說明。本實(shí)施例的脫水系統(tǒng)與上述圖1所示的實(shí)施例1的脫水系統(tǒng)的構(gòu)成大致相同，因 此對與所述圖1所示的實(shí)施例1的脫水系統(tǒng)相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的符號，并省略重復(fù)說明。圖2是簡要表示本發(fā)明的實(shí)施例2的脫水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，實(shí)施例2的脫水系統(tǒng)是具有垂直圓柱狀脫水系統(tǒng)用井的脫水系統(tǒng)。即，脫水系統(tǒng)用井21為垂直圓柱狀，從其上部DME注入管22從脫水系統(tǒng)用井21的 最上端進(jìn)入，在脫水系統(tǒng)用井的底部具有開口部221A及221B。另外，從褐煤注入裝置232 延伸的含水物質(zhì)注入管231從脫水系統(tǒng)用井21的上部進(jìn)入。該含水物質(zhì)注入管231在脫水 系統(tǒng)用井的開口部221A及221B的略上部開口(開口部23A及23B)。在開口部23A及23B 附近設(shè)置螺旋送料器。DME-含水物質(zhì)分離裝置25和脫水系統(tǒng)用井21介以DME-含水物質(zhì) 排出口 24連通。與含水物質(zhì)注入管231相比，DME注入管22延伸至更靠脫水系統(tǒng)用井21 的底部附近。本實(shí)施例的脫水系統(tǒng)中，垂直圓柱狀的脫水系統(tǒng)用井21的大部分被埋設(shè)在地下， 但垂直圓柱狀脫水系統(tǒng)用井的上端的與分離裝置25的連接部分、與褐煤注入裝置232的連 接部分及與DME注入管22的連接部分位于地上。另外，地上還設(shè)置了壓縮·冷凝器41，通 過DME輸送管42與分離裝置25連接。壓縮 冷凝器41與DME注入管22連接。DME槽88 介以閥與DME注入管22連接。因此，從DME注入管22被送入脫水系統(tǒng)用井21的DME是從 DME槽88補(bǔ)充的新的液體DME，或是在壓縮·冷凝器41中經(jīng)過循環(huán)的液體DME。褐煤注入裝置232如對實(shí)施例1的裝置132進(jìn)行的說明那樣是常壓壓入方式或加 壓壓入方式的裝置。脫水系統(tǒng)用井21中可根據(jù)需要設(shè)置電動水下泵(未圖示)，設(shè)置了該泵時(shí)，可使 管21A內(nèi)的內(nèi)容物上升，送至DME-含水物質(zhì)排出口 24側(cè)。藉此，管21A內(nèi)的DME-含水物 質(zhì)的上吸變得容易，促進(jìn)其向分離裝置25的輸送。分離裝置25是用于實(shí)施上述例1 3中任一例所示的方式的分離的裝置。本實(shí)施例中的DME和含水物質(zhì)的流動情況說明如下所述。從DME注入管22的DME注入口 221將液體DME供至脫水系統(tǒng)用井21內(nèi)，被送入 褐煤注入裝置232的褐煤從裝置232介以含水物質(zhì)注入口 23被供至脫水系統(tǒng)用井21的接 觸部21A。液體DME僅是在壓縮 冷凝器41中被液化的液體DME，或是該被液化的液體DME 與從DME槽新補(bǔ)充的液體DME。在接觸部21A內(nèi)，液體DME和褐煤通過接觸，溶解包含于褐 煤的水分，一部分在DME-含水物質(zhì)排出口 24附近氣化形成為氣體DME。這些DME-含水物 質(zhì)中的到達(dá)U字形狀的左端的、即到達(dá)DME-含水物質(zhì)排出口 24的被排出的DME-含水物質(zhì) 在分離裝置中組合采用急驟減壓、離心分離等在加壓下或常壓下被分離(參照上述例1 3)。脫水褐煤及水分從分離裝置25被排出，氣體DME通過DME輸送管42被送至壓縮·冷 凝器41，再變?yōu)橐后wDME被送入脫水系統(tǒng)用井21來進(jìn)行循環(huán)。實(shí)施例3參照圖3對本發(fā)明的實(shí)施例3的含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)及使用脫水系統(tǒng)的含水物質(zhì) 脫水方法進(jìn)行說明。本實(shí)施例的脫水系統(tǒng)與上述圖1所示的實(shí)施例1的脫水系統(tǒng)的構(gòu)成大致相同，因 此對與所述圖1所示的實(shí)施例1的脫水系統(tǒng)相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注相同的符號，并省略重復(fù)說明。 圖3是簡要表示本發(fā)明的實(shí)施例3的脫水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，實(shí)施例3的脫水系統(tǒng)是具有U字型脫水系統(tǒng)用井的脫水系統(tǒng)。本實(shí)施例的脫水系統(tǒng)中，從U字型脫水系統(tǒng)用井11的側(cè)面觀察，DME注入管32連 接在右側(cè)上端，具有開口部321。另外，同樣地在右上端連接有含水物質(zhì)注入管33并具有開 口部331。因此，本實(shí)施例3的系統(tǒng)中，整個(gè)脫水系統(tǒng)用井11形成接觸部11A”。褐煤注入 裝置132及料斗133與含水物質(zhì)注入管13連接。褐煤注入裝置132和DME輸送管42通過 管43連接，褐煤注入時(shí)的漿料化中被使用并被排出的DME氣體可通過管43及DME輸送管 送入壓縮機(jī)41，再進(jìn)行液化，用于脫水系統(tǒng)用井11中的脫水。實(shí)施例4參照圖9、10對本發(fā)明的實(shí)施例4的含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)及使用脫水系統(tǒng)的含水 物質(zhì)脫水方法進(jìn)行說明。另外，本實(shí)施例中作為煤的種類采用褐煤進(jìn)行說明。圖9是簡要表示本發(fā)明的實(shí)施例4的脫水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖9所示，實(shí)施例4的脫水系統(tǒng)是將圖1所示的實(shí)施例1的脫水系統(tǒng)的脫水系 統(tǒng)用井設(shè)于地上的脫水系統(tǒng)。S卩，實(shí)施例4的脫水系統(tǒng)70包括供給液體DME的DME注入管(DME供給單元)71， 供給褐煤的褐煤供給單元72，將通過該褐煤供給單元72供給的褐煤和通過DME注入管71 供給的DME加壓混合的接觸部73，與該接觸部73連接、將褐煤中的水分吸入DME而進(jìn)行褐 煤的脫水的脫水器74，對吸收了從該脫水器74排出的水分的含水液體DME和褐煤進(jìn)行分離 的液體旋風(fēng)分離器75，將含水液體DME中的DME氣化、對DME和DME中的水分進(jìn)行分離的蒸 發(fā)罐76，將在該蒸發(fā)罐76內(nèi)氣化的氣體DME導(dǎo)出的DME輸送管77，與該DME輸送管77連 接、用于對氣體DME進(jìn)行加壓的加壓鼓風(fēng)機(jī)(加壓單元)78，用于對經(jīng)加壓鼓風(fēng)機(jī)78加壓的 氣體DME進(jìn)行冷凝的DME冷凝管79，用于保存冷凝后的液體DME的冷凝液槽80，將冷凝后 的液體DME供至保存供給接觸部73的液體DME的中間槽81的液體DME輸送管82。使DME注入管71及含水物質(zhì)注入管431連接于和脫水器74的下端側(cè)的下端部 74a連接的接觸部73，在另一端側(cè)的上端部74b設(shè)置DME-含水物質(zhì)排出口 34。褐煤供給單元72由運(yùn)送粉碎后的褐煤的傳送帶83、貯存經(jīng)傳送帶83運(yùn)送的褐煤 的褐煤貯存槽84、運(yùn)送褐煤貯存槽84的褐煤的傳送帶85、接受褐煤貯存槽84的褐煤的料 斗333、對進(jìn)入料斗333中的褐煤進(jìn)行加壓保存的褐煤注入槽86構(gòu)成。本實(shí)施例中，采用預(yù)先經(jīng)粉碎的褐煤，但也可以在褐煤貯存槽84的前面設(shè)置粉碎 單元，再供至褐煤貯存槽84。例如將卸下來的褐煤通過傳送帶83保存于褐煤貯存槽84，利用傳送帶85被送至料斗333后被供至褐煤注入槽86。另外，從料斗333向褐煤注入槽86的褐煤供給通過閥 Vl的開關(guān)來控制。本實(shí)施例中采用預(yù)先經(jīng)粉碎的褐煤。與褐煤注入槽86連接的含水物質(zhì)注入管431連接在接觸部73的上部，褐煤從褐 煤注入槽86利用螺旋送料器87通過含水物質(zhì)注入管431內(nèi)從接觸部73的上部被供至接觸 部73內(nèi)。另外，從含水物質(zhì)注入管431向接觸部73的褐煤供給通過閥V2的開關(guān)來控制。另外，DME注入管71與接觸部73連接，液體DME介以DME注入管71被供至接觸 部73。液體DME僅是在蒸發(fā)罐76被液化并保存于中間槽81的DME，或是該被液化的DME 與從DME槽88新補(bǔ)充的保存于中間槽81的液體DME。另外，從DME注入管71向接觸部73 的液體DME的供給量通過閥V3的開關(guān)來控制。接觸部73具有未圖示的加壓單元，在接觸部73內(nèi)褐煤和液體DME被加壓混合。然 后，經(jīng)加壓混合的褐煤和液體DME從作為脫水器74的下端側(cè)的下端部74a供給。另外，在 接觸部73內(nèi)或下端部74a，褐煤和液體DME例如在約35°C、8 13大氣壓左右的條件下被
混合ο可介以DME注入支管89從脫水器74的下端部74a向褐煤中加壓混合液體DME。 此時(shí)，從DME注入支管89向下端部74a的液體DME的供給通過閥V4的開關(guān)來控制。在接觸部73內(nèi)，液體DME和褐煤混合后介以DME-含水物質(zhì)供給通路90從DME-含 水物質(zhì)流入口 91被供至脫水器74的下端部74a。此時(shí)，從接觸部73向下端部74a的液體 DME的供給通過閥V5的開關(guān)來控制。這里，將褐煤和液體DME的混合物供至充滿液體DME的脫水器74采用間歇方式或 半間歇方式。其后的脫水·分離等采用連續(xù)方式。因此，附設(shè)于脫水·分離等的閥V5是防 止逆流的流量調(diào)節(jié)閥。液體DME和褐煤在脫水器74內(nèi)上升的過程中，通過液體DME和褐煤的接觸，褐煤 中包含的水分被吸入液體DME而進(jìn)行脫水。即，通過液體DME和褐煤的接觸，褐煤中包含的水分溶解被吸入液體DME。藉此，液 體DME的一部分變?yōu)楹值囊后wDME (含水液體DME)。該含水液體DME利用連續(xù)流動性 被推向脫水器74的上方。隨著在脫水器74內(nèi)的上升，液體DME的水分吸收量達(dá)到飽和狀態(tài)，脫水器74內(nèi)含 水液體DME占大部分，處于幾乎沒有或完全沒有液體DME的狀態(tài)。含水液體DME利用連續(xù) 流動性被推向脫水器74的上方。脫水器74內(nèi)，因含水液體DME的上升導(dǎo)致壓力下降，極微量的液體DME氣化而產(chǎn) 生DME氣體(氣體DME)。藉此，在DME-含水物質(zhì)排出口 92附近的壓力比脫水器74的下端 部74a的壓力低一些。因此，進(jìn)一步賦予脫水器74內(nèi)的含水液體DME、氣體DME以浮力，含 水液體DME、氣體DME在脫水器74內(nèi)上升，到達(dá)脫水器74的出口，從DME-含水物質(zhì)排出口 92排出?？稍诿撍?4設(shè)置用于調(diào)節(jié)脫水器74內(nèi)的溫度、增加液體DME的水分吸收量、促 進(jìn)DME的氣化·浮力等的加溫裝置。此外，DME-含水物質(zhì)排出口 92附近的壓力只降低液體DME變?yōu)闅怏wDME的那部 分的壓力。這里，DME-含水物質(zhì)排出口 92附近的溫度為45°C左右，壓力為10大氣壓左右。一度溶于液體DME的水分通過DME飽和溶解 度的變化、DME的氣化而分離。液體DME的飽和溶解度、飽和蒸氣壓對于溫度敏感，因此脫水器74內(nèi)的液體DME的水分吸收量達(dá) 到飽和狀態(tài)的位置、液體DME氣化的位置等根據(jù)脫水器74內(nèi)的液體DME的溫度、壓力條件 而發(fā)生變化。
脫水器74和液體旋風(fēng)分離器75連接在被設(shè)置于DME-含水物質(zhì)排出口 92的 DME-含水物質(zhì)排出通路93。從DME-含水物質(zhì)排出口 92被排出的含水液體DME、氣體DME、 水分、脫水褐煤介以DME-含水物質(zhì)排出通路93被送至液體旋風(fēng)分離器75。另外，從脫水 器74向液體旋風(fēng)分離器75的含水液體DME、氣體DME、水分、脫水褐煤的供給通過閥V6來 控制流量。液體旋風(fēng)分離器75中，將脫水褐煤和從DME-含水物質(zhì)排出口 92被排出、介以 DME-含水物質(zhì)排出通路93被輸送的含水液體DME、氣體DME及水分分離。該含水液體DME、 氣體DME及水分通過含水DME分離通路94被送至蒸發(fā)罐76。另外，從含水DME分離通路 94向蒸發(fā)罐76的含水液體DME、氣體DME及水分的供給通過閥V7來控制流量。這里，液體旋風(fēng)分離器75可采用公知的產(chǎn)品，一般的結(jié)構(gòu)如日本專利特開 2007-90165號公報(bào)、特開2007-54776號公報(bào)及特開2007-38200號公報(bào)所揭示。此外，在液體分離器75被分離出的脫水褐煤由褐煤導(dǎo)出通路95導(dǎo)出后送至褐煤 取出槽96。褐煤取出槽96幾乎被減壓至常壓。保存于褐煤取出槽96的脫水褐煤通過螺旋 送料器97被運(yùn)送至脫水褐煤傳送帶98。從液體旋風(fēng)分離器75向褐煤取出槽96的脫水褐 煤的供給通過閥V8的開關(guān)來調(diào)節(jié)，從褐煤取出槽96向脫水褐煤傳送帶98的脫水褐煤的供 給通過閥V9的開關(guān)來調(diào)節(jié)。被送至蒸發(fā)罐76的含水液體DME、氣體DME及水分在蒸發(fā)罐76內(nèi)被分離成氣體 DME和水分。蒸發(fā)罐內(nèi)的溫度例如為25°C左右，壓力例如為5大氣壓左右。氣體DME從蒸 發(fā)罐76的上部自DME輸送罐77導(dǎo)出，利用加壓鼓風(fēng)機(jī)78進(jìn)行加壓處理使得溫度例如達(dá)到 約39°C，壓力例如達(dá)到約8大氣壓。這里，蒸發(fā)罐76形成作為二重結(jié)構(gòu)的所謂殼&管結(jié)構(gòu)，較細(xì)的DME冷凝管79遍布 其內(nèi)部。經(jīng)加壓的氣體DME介以氣體DME回收管99被送至蒸氣壓力調(diào)節(jié)槽100并回收。然 后，氣體DME從蒸發(fā)罐76的上部側(cè)被送至遍布蒸發(fā)罐76內(nèi)部的DME冷凝管79，與伴隨從蒸 發(fā)罐76的上部流下的含水液體DME的氣化產(chǎn)生的氣化熱進(jìn)行熱交換而冷凝。此外，從加壓 鼓風(fēng)機(jī)78向蒸氣壓力調(diào)節(jié)槽100的氣體DME的供給通過閥VlO來控制流量，從蒸氣壓力調(diào) 節(jié)槽100向蒸發(fā)罐76的氣體DME的供給通過閥Vll來控制流量。液體DME通過DME冷凝管79從上部流向底部方向，從蒸發(fā)罐76的底部側(cè)被排出， 保存于冷凝液槽80。該經(jīng)冷凝的液體DME從冷凝液槽80介以液體DME供給管82利用泵P1被送至中 間槽81。另外，從冷凝液槽80向中間槽81的液體DME的供給通過閥V13的開關(guān)來控制。例如從油罐車向DME槽88新供給液體DME。然后，新供至DME槽88的液體DME通 過DME供給管102利用泵P2被送至中間槽81。接著，保存于該中間槽81的液體DME介以 DME注入管71利用泵P3被供至接觸部73。因此，利用本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，在脫水器74中能夠以低能量有效地將水分從褐煤吸 入液體DME而完成脫水。另外，在蒸發(fā)罐76中能夠從由脫水器74被排出的含水液體DME中除去水分而再生，并且能夠?qū)怏wDME液化再生為液體DME。藉此，再生的液體DME可被再 次送至脫水器74進(jìn)行循環(huán)，因此，液體DME能夠在脫水器74中有效地再用于褐煤的脫水。
此外，DME槽88、中間槽81中的液體DME例如用冷卻水103、104等冷媒進(jìn)行冷卻。
被供至DME槽88的液體DME通過閥V14的開關(guān)來控制，從DME槽88向中間槽81 的液體DME的供給通過閥V15的開關(guān)來控制。另外，從中間槽81向接觸部73或脫水器74 的液體DME的供給量通過閥V16、V17來控制。保存于中間槽81的液體DME可再次返回至中間槽81。此時(shí)，關(guān)閉閥V17，打開閥 V16、18。
滯留于褐煤取出槽96的底部的分離水從分離水導(dǎo)出管105導(dǎo)出，用過濾器106過 濾后，利用泵P4送至最終氣體分離槽107。在該最終氣體分離槽107中對分離水所包含的 氣體DME進(jìn)行分離，介以氣體DME回收通路108在用加壓鼓風(fēng)機(jī)109進(jìn)行加壓后送至蒸氣 壓力調(diào)節(jié)槽100。此外，從褐煤取出槽96被排出的分離水通過閥V19的開關(guān)來控制，在氣 體DME回收通路108內(nèi)流動的氣體DME通過閥V20的開關(guān)來控制。另一方面，在最終氣體 分離槽107中最終被除去了氣體DME的分離水被排出至排水槽。另外，在接觸部73內(nèi)產(chǎn)生、從含水物質(zhì)注入管431導(dǎo)出的氣體DME和從褐煤取出 槽96導(dǎo)出的氣體DME同樣地介以氣體DME回收通路110、111與氣體DME回收通路108合 流，被送至加壓鼓風(fēng)機(jī)109。此外，從含水物質(zhì)注入管431導(dǎo)出的氣體DME通過閥V21的開 關(guān)來控制，從褐煤取出槽96導(dǎo)出的氣體DME通過閥V22的開關(guān)來控制。滯留于蒸發(fā)罐76的底部的分離水的一部分介以分離水循環(huán)通路101利用泵P5再 次被供至蒸發(fā)罐76的上部。為了促進(jìn)蒸發(fā)罐76內(nèi)的含水液體DME和DME冷凝管79內(nèi)的 氣體DME的熱交換，使含水液體DME與DME冷凝管充分地接觸，并且為了使在液體旋風(fēng)分離 器75中未被分離而取出被供至蒸發(fā)罐76內(nèi)的殘存脫水褐煤不堵塞，保持含水液體DMEdK 分等液體流量。再供給該分離水的一部分時(shí)，從蒸發(fā)罐76向分離水循環(huán)通路101導(dǎo)出的分 離水的液量通過閥V23的開關(guān)來調(diào)節(jié)。此外，在液體旋風(fēng)分離器75未分離完的殘存的脫水褐煤與含水液體DME —起被送 至蒸發(fā)罐76，因此與在蒸發(fā)罐76內(nèi)因含水液體DME氣化而產(chǎn)生的分離水一起蓄積在蒸發(fā)罐 76的底部。所以，蓄積在蒸發(fā)罐76底部的褐煤通過螺旋送料器112從蒸發(fā)罐76的底部被 回收至褐煤取出槽96。此時(shí)，打開閥V24，蒸發(fā)罐76底部的褐煤回收至褐煤取出槽96。圖10是簡要表示本發(fā)明的實(shí)施例4的脫水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的立體圖。如圖10所示， 本實(shí)施例的脫水系統(tǒng)70被設(shè)置于建筑物123，通過操作盤114來操作。褐煤供給單元72、 接觸部73等設(shè)置多個(gè)系列(圖10所示的實(shí)施例中為2個(gè)系列)，向脫水器74供給褐煤的 連續(xù)性提高。脫水器74沿建筑物123的側(cè)壁的內(nèi)壁以螺旋狀從地面?zhèn)认蝽敳垦由?，使DME注入 管71和含水物質(zhì)注入管431連接于與脫水器74的下端側(cè)的下端部74a連接的接觸部73， 在另一端側(cè)的上端部74b設(shè)置DME-含水物質(zhì)排出口 92。這里，圖10所示的脫水系統(tǒng)70的高度為20m。如前所述，設(shè)置于地下時(shí)深度為 IOOm0這是為了保持足夠的壓力。這些地上型脫水系統(tǒng)的高度或地下型脫水系統(tǒng)的深度可 根據(jù)褐煤脫水所需的時(shí)間、液體DME等液體的速度等適當(dāng)設(shè)定最適值。圖9及圖10所示的地上型含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)的一部分或全部也可直接設(shè)置于地下。DME-含水物質(zhì)排出口 92介以DME-含水物質(zhì)排出通路93與液體旋風(fēng)分離器75連 接，在液體旋風(fēng)分離器75被分離的脫水褐煤由褐煤導(dǎo)出通路95導(dǎo)出被保存于褐煤取出槽 96。接著，被保存于褐煤取出槽96內(nèi)的褐煤利用脫水褐煤傳送帶98被運(yùn)送至建筑物123 外。在液體旋風(fēng)分離器75被分離的含水液體DME、氣體DME及水分介以含水DME分離 通路94被送至蒸 發(fā)罐76。然后，在蒸發(fā)罐76內(nèi)含水液體DME氣化，氣體DME和水分分離， 從蒸發(fā)罐上部回收氣體DME，調(diào)整壓力后壓入設(shè)置于蒸發(fā)罐76內(nèi)的DME冷凝管79，通過與 含水液體DME的氣化熱的熱交換將氣體DME液化再生為液體DME。本實(shí)施例的接觸部73相當(dāng)于以上的實(shí)施例1 實(shí)施例3的接觸部1 ΙΑ、21A、1IA”， 本實(shí)施例的脫水器74相當(dāng)于以上的實(shí)施例1 實(shí)施例3的脫水系統(tǒng)用井11、21，本實(shí)施例 的液體旋風(fēng)分離器75及蒸發(fā)罐76相當(dāng)于以上的實(shí)施例1 實(shí)施例3的DME-含水物質(zhì)分 離裝置15、25，本實(shí)施例的脫水器74、加壓鼓風(fēng)機(jī)78、DME冷凝管79及冷凝液槽80相當(dāng)于 以上的實(shí)施例1 實(shí)施例3的壓縮·冷凝器41。因此，本實(shí)施例的脫水系統(tǒng)包括在接觸部73內(nèi)對褐煤和液體DME進(jìn)行加壓混合， 通過液體DME和褐煤的接觸將褐煤中包含的水分溶解并吸入液體DME的脫水器74 ；分離含 水DME和褐煤的液體旋風(fēng)分離器75 ’分離DME和DME中的水的蒸發(fā)罐76 ；對其氣化熱進(jìn)行 熱交換，對氣體DME進(jìn)行液化·冷凝的DME冷凝管。因此，在脫水器74中能夠以低能量有 效地將水分從褐煤吸收至液體DME而完成脫水。從自脫水器74排出的含水液體DME除去水分并再生，并且將氣體DME液化再生為 液體DME，從蒸發(fā)罐76送至中間槽81，藉此，再生的液體DME在脫水器74中能有效地再利 用于褐煤的脫水。
權(quán)利要求
含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)，其特征在于，包括具有使液體二甲醚與含水物質(zhì)接觸的接觸部的脫水系統(tǒng)用井，分別與所述脫水系統(tǒng)用井連接、在接觸部的入口側(cè)開口的二甲醚注入管及含水物質(zhì)注入管，在作為所述脫水系統(tǒng)用井的接觸部的出口側(cè)的略上端部開口、用于排出接觸后的二甲醚含水物質(zhì)的二甲醚含水物質(zhì)排出口，通過所述二甲醚含水物質(zhì)排出口與脫水系統(tǒng)用井連接、對二甲醚和含水物質(zhì)進(jìn)行分離的二甲醚含水物質(zhì)分離裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述二甲醚注入管及/或所 述含水物質(zhì)注入管從所述脫水系統(tǒng)用井的略上端嵌入，各管與脫水系統(tǒng)用井之間形成二重 管并在所述接觸部開口。
3.如權(quán)利要求1或2所述的脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述脫水系統(tǒng)用井的至少一部分被 埋設(shè)于地下。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的脫水系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于壓縮氣體二甲 醚并進(jìn)行注入的壓縮機(jī)，用于冷卻經(jīng)壓縮的二甲醚使其冷凝而將二甲醚液化的冷凝器，連 接所述壓縮機(jī)、冷凝器及所述分離裝置并使二甲醚循環(huán)的二甲醚輸送管。
5.含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)，其特征在于，包括供給液體二甲醚的二甲醚供給單元，供給含 水物質(zhì)的含水物質(zhì)供給單元，將通過所述含水物質(zhì)供給單元供給的所述含水物質(zhì)和通過所 述二甲醚供給單元供給的所述二甲醚加壓混合的接觸部，與該接觸部連接、將所述含水物 質(zhì)中的水分吸收入所述二甲醚而進(jìn)行所述含水物質(zhì)的脫水的脫水器，對吸收了從該脫水器 排出的水分的含水液體二甲醚和所述含水物質(zhì)進(jìn)行分離的液體旋風(fēng)分離器，將所述含水液 體二甲醚中的所述二甲醚氣化、對所述二甲醚和所述二甲醚中的水分進(jìn)行分離的蒸發(fā)罐， 將所述蒸發(fā)罐內(nèi)的氣化的氣體二甲醚導(dǎo)出的二甲醚輸送管，與所述二甲醚輸送管連接、用 于對所述氣化的二甲醚加壓的加壓單元，用于冷凝經(jīng)該加壓單元加壓的二甲醚的二甲醚冷 凝管，用于保存冷凝后的二甲醚的冷凝液槽，將冷凝后的二甲醚送至保存供給至所述接觸 部的液體二甲醚的槽的液體二甲醚輸送管。
6.如權(quán)利要求5所述的脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述脫水系統(tǒng)用井被設(shè)置于地上或地下。
7.如權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的脫水系統(tǒng)，其特征在于，所述含水物質(zhì)為煤。
8.含水物質(zhì)的脫水方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的脫水系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明的含水物質(zhì)的脫水系統(tǒng)包括具有使二甲醚與含水物質(zhì)接觸的接觸部的脫水系統(tǒng)用井，分別與所述脫水系統(tǒng)用井連接、在接觸部開口的二甲醚注入管及含水物質(zhì)注入管，在所述脫水系統(tǒng)用井的接觸部的略上端部開口、用于排出接觸后的二甲醚含水物質(zhì)的二甲醚含水物質(zhì)排出口，通過所述二甲醚含水物質(zhì)排出口與脫水系統(tǒng)用井連接、對二甲醚和含水物質(zhì)進(jìn)行分離的二甲醚含水物質(zhì)分離裝置。
文檔編號F26B5/16GK101842140SQ20088010351
公開日2010年9月22日 申請日期2008年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月16日
發(fā)明者友成輝夫, 水谷滋樹, 牧野尚夫, 神田英輝 申請人:財(cái)團(tuán)法人電力中央研究所;巖井工程股份有限公司;水谷滋樹