フィルタの洗浄装置
【課題】逆洗浄運転の間隔を短くできるフィルタの洗浄装置を提供する。
【解決手段】フィルタ１１１、１１２を有する反応タンク１１０と、一端がフィルタに接続されてた第一の搬送配管１２０と、第一の搬送配管の他端に接続された回収タンク１３０と、一端が回収タンクに接続された第二の搬送配管１５０とを備える反応システム１００に用いられるフィルタの洗浄装置１であって、一端が第二の搬送配管に接続された第一の戻り配管１０と、第一の戻り配管に接続された第一の逆洗浄液タンク２０Ａおよび第二の逆洗浄液タンク２０Ｂと、第一の逆洗浄液タンクに供給されるろ過流体を調節可能な第一の流量調節弁２２Ａと、第二の逆洗浄液タンクに供給されるろ過流体を調節可能な第二の流量調節弁２２Ｂと、両逆洗浄液タンクに収容されたろ過流体のいずれか一方を切替えて搬送する切替え部３０とを備える。
【解決手段】フィルタ１１１、１１２を有する反応タンク１１０と、一端がフィルタに接続されてた第一の搬送配管１２０と、第一の搬送配管の他端に接続された回収タンク１３０と、一端が回収タンクに接続された第二の搬送配管１５０とを備える反応システム１００に用いられるフィルタの洗浄装置１であって、一端が第二の搬送配管に接続された第一の戻り配管１０と、第一の戻り配管に接続された第一の逆洗浄液タンク２０Ａおよび第二の逆洗浄液タンク２０Ｂと、第一の逆洗浄液タンクに供給されるろ過流体を調節可能な第一の流量調節弁２２Ａと、第二の逆洗浄液タンクに供給されるろ過流体を調節可能な第二の流量調節弁２２Ｂと、両逆洗浄液タンクに収容されたろ過流体のいずれか一方を切替えて搬送する切替え部３０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタから触媒を取り除くフィルタの洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学反応を促進するために、様々な分野で触媒が用いられている。触媒の形状や用いられ方も多種にわたり、反応容器内で塊状の触媒が移動しないように支持される場合や、微細な粒状の触媒が反応液とともに攪拌される場合などがある。
近年、天然ガスから液体燃料を合成するための方法の一つとして、気泡塔型反応器（反応タンク）を用いた液体燃料合成システム（反応システム）が開発されている。この気泡塔型反応器内でも、粒状の触媒が用いられている。
【０００３】
この液体燃料合成システムでは、天然ガスを改質して水素ガス（Ｈ２）と一酸化炭素ガス（ＣＯ）とを主成分とする合成ガスを生成し、この合成ガスを原料ガスとしてフィッシャー・トロプシュ合成反応（以下、「ＦＴ合成反応」と称する。）により触媒を用いて気泡塔型反応器内で炭化水素を合成し、さらにこの炭化水素を水素化および精製することで、ナフサ（粗ガソリン）、灯油、軽油、ワックスなどの液体燃料製品を製造するＧＴＬ（Ｇａｓ Ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄｓ：液体燃料合成）技術が用いられている。
一般的に、気泡塔型反応器内には、触媒が後段の設備に流れ出すのを防止するために、触媒をろ過するフィルタが設けられている。フィルタを使用すると時間の経過とともに触媒によりフィルタが目詰まりするため、フィルタから触媒を定期的に取り除く必要がある。このようなフィルタの洗浄装置として、たとえば、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００４】
特許文献１では、フィルタの洗浄装置に関するいくつかの実施形態が開示されている。その一の実施形態のフィルタの洗浄装置では、反応器（反応タンク）とろ液回収ドラム（回収タンク）とが配管により接続されている。
この実施形態では、反応器からろ液回収ドラムに、反応器内のフィルタによりろ過された油（ろ過流体）を一定時間供給した後に、ろ液回収ドラム内の圧力を反応器内の圧力より高め、ろ液回収ドラムから反応器に油を供給する逆洗浄運転を行うことで、フィルタに付着した触媒を取り除いている。
しかし、この実施形態では、反応器からろ液回収ドラムに油を供給している間は、フィルタの洗浄ができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６４６２０９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この問題を解決するために、特許文献１にはフィルタの洗浄装置の他の実施形態が開示されている。この他の実施形態では、フィルタの洗浄装置は、前述の一の実施形態の構成に加えて、反応器に配管により接続された逆洗ドラム（第一の逆洗浄液タンク）を備えている。この実施形態では詳しく記載されていないが、ろ液回収ドラム内の油を逆洗ドラムに供給する必要がある。このとき、ろ液回収ドラム内の油を加圧するためのポンプが必要になるか、逆洗ドラムを排圧して圧力差により油をろ液回収ドラムから逆洗ドラムに供給し、その後でろ液回収ドラム内を加圧するための装置が必要となる。
前者のポンプを備えた場合、ポンプが故障した場合には、逆洗浄運転ができなくなるためにフィルタが閉塞し、反応器内の液面が上昇して装置全体を停止させる必要性が生じる。
一方で、逆洗ドラムを排圧したり加圧したりする場合には、逆洗浄運転の間隔（タイムサイクル）が長くなり、フィルタが閉塞しやすくなる。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、ろ過流体を昇圧するためのポンプを備えることなく、逆洗浄運転の間隔を短くすることができるフィルタの洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のフィルタの洗浄装置は、触媒および前記触媒を用いた化学反応により生成される生成体が収容可能とされ、内部に前記触媒をろ過するフィルタを有する反応タンクと、一端が前記フィルタに接続されて前記フィルタを通過したろ過流体を搬送する第一の搬送配管と、前記第一の搬送配管の他端に接続され、前記ろ過流体を収容する回収タンクと、一端が前記回収タンクに接続され他端から前記ろ過流体を搬出する第二の搬送配管とを備える反応システムにおいて、前記フィルタに付着した前記触媒を取り除くフィルタの除去装置であって、一端が前記第二の搬送配管の中間部に接続され、前記ろ過流体を搬送する第一の戻り配管と、前記第一の戻り配管に接続され前記ろ過流体が供給される第一の逆洗浄液タンクおよび第二の逆洗浄液タンクと、前記第一の戻り配管から前記第一の逆洗浄液タンクに供給される前記ろ過流体の流量を調節可能な第一の流量調節弁と、前記第一の戻り配管から前記第二の逆洗浄液タンクに供給される前記ろ過流体の流量を調節可能な第二の流量調節弁と、前記第一の逆洗浄液タンクおよび前記第二の逆洗浄液タンクに接続され、前記第一の逆洗浄液タンクおよび前記第二の逆洗浄液タンクに収容された前記ろ過流体のいずれか一方を切替えて搬送する切替え部と、一端が前記切替え部に接続されて中間部に戻り側開閉弁が設けられ、他端が前記第一の搬送配管の中間部に接続された第二の戻り配管と、前記第一の搬送配管における前記第二の戻り配管の他端が接続された部分より前記第一の搬送配管の他端側に設けられた搬送側開閉弁と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
たとえば、第一の逆洗浄液タンク内にろ過流体が充分収容され、かつ、第二の逆洗浄液タンク内のろ過流体が足りなくなっていて、切替え部が第一の逆洗浄液タンクに収容されたろ過流体を搬送するように切替えられた状態で説明する。このとき、反応タンク内の圧力に対して、第一の逆洗浄液タンク内の圧力は高く、第二の逆洗浄液タンク内の圧力は低くなっている。さらに、回収タンク内の圧力に対して、反応タンク内の圧力は高く、第二の逆洗浄液タンク内の圧力は低くなっている。
戻り側開閉弁が閉状態、すなわち、第二の戻り配管にろ過流体を流さない状態になっているとともに搬送側開閉弁が開状態、すなわち、第一の搬送配管にろ過流体が流れる状態になっているろ過運転では、反応タンクと回収タンクとの圧力差により、反応タンク内で生成された生成体は、フィルタを透過したろ過流体に含まれて第一の搬送配管により搬送される。このとき、触媒はフィルタに付着していく。一方で、第一の搬送配管により搬送されたろ過流体は回収タンクに収容され、さらに、第二の搬送配管から搬出されて、製品などに使用される。
【００１０】
一定時間ろ過運転した後で、搬送側開閉弁を閉状態にするとともに戻り側開閉弁を開状態にすることで、第一の逆洗浄液タンクと反応タンクとの圧力差により、第一の逆洗浄液タンク内に収容されたろ過流体が、切替え部および第二の戻り配管を通って第一の搬送配管の一端側に搬送され、フィルタを透過して反応タンク内に流れ込む逆洗浄運転が行われる。このとき、フィルタに付着していた触媒が取り除かれて反応タンク内に流れ出す。
この逆洗浄運転の直前に行われたろ過運転以降において、以下に説明する第二の逆洗浄液タンクの圧力・洗浄液補給運転を行う。すなわち、第二の逆洗浄液タンク内の圧力を回収タンク内の圧力より低くしておき（脱圧）、第二の流量調節弁を開状態にして、回収タンクと第二の逆洗浄液タンクとの圧力差により、第二の搬送配管で搬送されるろ過流体の一部を第一の戻り配管を通して第二の逆洗浄液タンクに補給する（洗浄液補給）。そして、反応タンク内の圧力より第二の逆洗浄液タンク内の圧力を高くしておき（昇圧）、一定の時間この状態で待機する。
ろ過運転、および第一の逆洗浄液タンク内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を組にして１回以上行い、第一の逆洗浄液タンク内のろ過流体が足りなくなったときに、切替え部を第二の逆洗浄液タンクに収容されたろ過流体を搬送するように切替える。
【００１１】
そして、一定時間ろ過運転した後で、搬送側開閉弁を閉状態にするとともに戻り側開閉弁を開状態にすることで、第二の逆洗浄液タンクと反応タンクとの圧力差により、第二の逆洗浄液タンク内に収容されたろ過流体によりフィルタに付着していた触媒を取り除く逆洗浄運転が行われる。
この逆洗浄運転の直前に行われたろ過運転以降において、第一の逆洗浄液タンクの圧力・洗浄液補給運転を行う。すなわち、第一の逆洗浄液タンク内の圧力を回収タンク内の圧力より低くしておき（脱圧）、第一の流量調節弁を開状態にして、第二の搬送配管により搬送されるろ過流体の一部を第一の逆洗浄液タンクに補給する（洗浄液補給）。さらに、反応タンク内の圧力より第一の逆洗浄液タンク内の圧力を高くしておき（昇圧）、一定の時間この状態で待機する。
ろ過運転、および第二の逆洗浄液タンク内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を組にして１回以上行い、第二の逆洗浄液タンク内のろ過流体が足りなくなったときに、切替え部を第一の逆洗浄液タンクに収容されたろ過流体を搬送するように切替える。
【００１２】
また、上記のフィルタの洗浄装置において、前記第二の搬送配管における前記第一の戻り配管の一端が接続された部分より前記第二の搬送配管の一端側に、前記ろ過流体を収容する緩衝タンクを備えることがより好ましい。
【００１３】
また、上記のフィルタの洗浄装置において、前記反応タンクは前記フィルタとして第一のフィルタおよび第二のフィルタを有し、前記第一の搬送配管は、一端が前記第一のフィルタに接続された第一の搬送補助配管と、一端が前記第二のフィルタに接続された第二の搬送補助配管と、前記第一の搬送補助配管の他端および前記第二の搬送補助配管の他端に自身の一端が接続され、他端が前記回収タンクに接続された搬送主配管と、を有し、前記第二の戻り配管は、一端が前記切替え部に接続された戻り主配管と、一端が前記戻り主配管の他端に接続され、他端が前記第一の搬送補助配管の中間部に接続された第一の戻り補助配管と、一端が前記戻り主配管の他端に接続され、他端が前記第二の搬送補助配管の中間部に接続された第二の戻り補助配管と、を有し、前記戻り側開閉弁として、前記第一の戻り補助配管の中間部に設けられた第一の戻り側開閉弁と、前記第二の戻り補助配管の中間部に設けられた第二の戻り側開閉弁と、を有し、前記搬送側開閉弁として、前記第一の搬送補助配管における前記第一の戻り補助配管の他端が接続された部分より前記第一の搬送補助配管の他端側に設けられた第一の搬送側開閉弁と、前記第二の搬送補助配管における前記第二の戻り補助配管の他端が接続された部分より前記第二の搬送補助配管の他端側に設けられた第二の搬送側開閉弁と、を有することがより好ましい。この場合、反応タンク内に２つのフィルタを有し、それぞれのフィルタを洗浄する時間をずらすことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明において、請求項１に記載のフィルタの洗浄装置によれば、ろ過運転、および第一の逆洗浄液タンク内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を組にしたものを１回以上行いフィルタに付着していた触媒を取り除く間に第二の逆洗浄液タンクの圧力・洗浄液補給運転を行うことと、ろ過運転、および第二の逆洗浄液タンク内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を組にしたものを１回以上行いフィルタに付着していた触媒を取り除く間に第一の逆洗浄液タンクの圧力・洗浄液補給運転を行うこと、を交互に繰り返す。これにより、逆洗浄液タンク内にろ過流体を供給する間にフィルタの触媒を取り除くことができなくなるのを防止し、逆洗浄運転の間隔を短くすることができる。
さらに、逆洗浄液タンク内の圧力を高くしたり低くしたりすればよいので、従来のフィルタの洗浄装置のようにポンプを備える必要がなくなる。
【００１５】
請求項２に記載のフィルタの洗浄装置によれば、緩衝タンク内に充分な量のろ過流体を蓄えてからろ過流体を供給することで、第一の逆洗浄液タンクおよび第二の逆洗浄液タンク内に短時間でろ過流体を補給することができる。
請求項３に記載のフィルタの洗浄装置によれば、フィルタが閉塞するのを効果的に防止するとともに、反応タンクの液面の高さを安定させることで、生成体の製造速度（単位時間当たりの生産量）を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態のフィルタの洗浄装置が用いられた液体燃料合成システムの説明図である。
【図２】同フィルタの洗浄装置の動作を説明する図である。
【図３】同フィルタの洗浄装置のフィルタの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明に係るフィルタの洗浄装置（以下、単に「洗浄装置」とも称する。）、および洗浄装置が用いられる液体燃料合成システム（反応システム）の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。この液体燃料合成システムは、ＦＴ合成反応により水素ガスと一酸化炭素ガスから炭化水素を合成するものである。
なお、以下では説明の便宜のため、フィルタが２つ備えられている場合で説明する。
また、以下において、構成が同じものは、符号の数字の部分を共通にし、数字に付する英字を「Ａ」、「Ｂ」、‥、と異ならせて示し、同じ説明は省略すことにする。
【００１８】
図１に示すように、液体燃料合成システム１００は、内部に第一のフィルタ１１１および第二のフィルタ１１２を有する反応器（反応タンク）１１０と、反応器１１０に接続されフィルタ１１１、１１２を透過した後述するろ過流体を搬送する第一の搬送配管１２０と、搬送されたろ過流体を収容する第一の気液分離槽（回収タンク）１３０と、一端が第一の気液分離槽１３０に接続され他端からろ過流体を搬出する第二の搬送配管１５０とを備えている。
【００１９】
反応器１１０は、不図示の原料供給配管を有するとともに、反応器１１０内に触媒を懸濁させてなるスラリーが収容されている。
原料供給配管からは、前述の水素ガスおよび一酸化炭素ガスなどが供給され、これらのガスがスラリーの底部から吹き込まれる。水素ガスおよび一酸化炭素ガスは触媒に接触することで下記の化学反応式（１）によりＦＴ合成反応を起こし、気体や液体の炭化水素などである生成体が生成される。
２ｎＨ２＋ｎＣＯ→−（ＣＨ２）ｎ−＋ｎＨ２Ｏ ・・・（１）
フィルタ１１１、１１２は触媒をろ過するためのものである。本実施形態では、たとえば、触媒としてＣｏ（コバルト）触媒、フィルタ１１１、１１２として焼結金属製フィルタを用いることができる。
なお、第一のフィルタ１１１および第二のフィルタ１１２は、フィルタに相当する。
【００２０】
第一の搬送配管１２０が搬送する前述のろ過流体とは、反応器１１０内のスラリーおよび生成体から触媒をろ過したものである。
第一の搬送配管１２０は、一端が第一のフィルタ１１１に接続された第一の搬送補助配管１２１と、一端が第二のフィルタ１１２に接続された第二の搬送補助配管１２２と、第一の搬送補助配管１２１の他端および第二の搬送補助配管１２２の他端に自身の一端が接続され、他端が第一の気液分離槽１３０に接続された搬送主配管１２３とを有している。
このように構成された第一の搬送配管１２０では、第一の搬送補助配管１２１および第二の搬送補助配管１２２により搬送される流体が搬送主配管１２３に流れ込んで合流したり、搬送主配管１２３により搬送される流体が第一の搬送補助配管１２１および第二の搬送補助配管１２２に分かれたりする。
【００２１】
第一の気液分離槽１３０は、内部にろ過流体を収容可能に構成されている。
第一の気液分離槽１３０には、圧力調節部１３１Ａと液面調節部１４１Ａとが取付けられている。
圧力調節部１３１Ａは、一端にガスボンベ１３２Ａが取付けられ、他端が開放され出口となった圧力調節配管１３３Ａと、圧力調節配管１３３Ａの中央部と第一の気液分離槽１３０とを接続する接続配管１３４Ａと、圧力調節配管１３３Ａに設けられた開閉弁１３５Ａ、１３６Ａと、開閉弁１３５Ａ、１３６Ａを制御する圧力制御部１３７Ａとを備えている。圧力調節配管１３３Ａにおいて、圧力調節配管１３３Ａと接続配管１３４Ａとの接続部に対する一端側に開閉弁１３５Ａが、他端側に開閉弁１３６Ａがそれぞれ設けられている。
ガスボンベ１３２Ａには、たとえば、ゲージ圧で３．６ＭＰａＧの圧縮ガスが封入されている。圧縮ガスとしては、Ｎ２（窒素）ガスなどを好適に用いることができる。圧力制御部１３７Ａは、開閉弁１３５Ａ、１３６Ａを開状態または閉状態に独立して切り替えることができる。不図示の制御部に設けられたパネルを操作することで、圧力制御部１３７Ａを遠隔制御することができる。
このように構成された圧力調節部１３１Ａは、開閉弁１３５Ａを開状態、開閉弁１３６Ａを閉状態とすることで、ガスボンベ１３２Ａ内の圧縮ガスを圧力調節配管１３３Ａおよび接続配管１３４Ａを通して第一の気液分離槽１３０内に供給することができる。また、開閉弁１３５Ａを閉状態、開閉弁１３６Ａを開状態とすることで、第一の気液分離槽１３０内のガスを、接続配管１３４Ａおよび圧力調節配管１３３Ａを通して大気中に開放することができる。
【００２２】
液面調節部１４１Ａは、第二の搬送配管１５０に設けられた開閉弁１４２Ａと、第一の気液分離槽１３０のろ過流体の液面の高さを検出するとともに開閉弁１４２Ａを制御する液面制御部１４３Ａとを備えている。開閉弁１４２Ａを開状態にすることで、第一の気液分離槽１３０内のろ過流体が第二の搬送配管１５０を通って流れ出るようになり、開閉弁１４２Ａを閉状態にすることで、ろ過流体が第一の気液分離槽１３０から流れ出ないようになる。
液面制御部１４３Ａは公知のレベルセンサを有していて、前述のパネルから液面制御部１４３Ａを遠隔制御することができる。
【００２３】
続いて、液体燃料合成システム１００に用いられる洗浄装置１について説明する。
洗浄装置１は、一端が第二の搬送配管１５０の中間部に接続された第一の戻り配管１０と、第一の戻り配管１０に接続されろ過流体が供給される第一の逆洗浄ドラム（第一の逆洗浄液タンク）２０Ａおよび第二の逆洗浄ドラム（第二の逆洗浄液タンク）２０Ｂと、第一の戻り配管１０に設けられた第一の流量調節弁２２Ａおよび第二の流量調節弁２２Ｂと、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂに接続された切替え部３０と、一端が切替え部３０に接続された第二の戻り配管４０と、第一の搬送配管１２０に設けられた搬送側開閉弁４７Ａ、４７Ｂとを備えている。
【００２４】
第一の戻り配管１０の一端は、第二の搬送配管１５０における開閉弁１４２Ａが設けられた部分より第二の搬送配管１５０の他端側に接続されている。
第一の戻り配管１０には、流量制御部１６が接続されている。流量制御部１６は、第一の戻り配管１０により搬送されるろ過流体の流量を検出するとともに、流量調節弁２２Ａ、２２Ｂを制御することができる。
第一の戻り配管１０の他端側は第一の分岐配管１１および第二の分岐配管１２の２つに分かれていて、第一の戻り配管１０の一端側から搬送されたろ過流体は、第一の分岐配管１１および第二の分岐配管１２に分かれて搬送される。
第一の逆洗浄ドラム２０Ａは第一の分岐配管１１の端部に接続され、第一の分岐配管１１には前述の第一の流量調節弁２２Ａが設けられている。同様に、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂは第二の分岐配管１２の端部に接続され、第二の分岐配管１２には前述の第二の流量調節弁２２Ｂが設けられている。
第一の流量調節弁２２Ａは、第一の戻り配管１０から第一の分岐配管１１を通して第一の逆洗浄ドラム２０Ａに供給されるろ過流体の流量を調節することができる。第二の流量調節弁２２Ｂは、第一の戻り配管１０から第二の分岐配管１２を通して第二の逆洗浄ドラム２０Ｂに供給されるろ過流体の流量を調節することができる。
【００２５】
第一の逆洗浄ドラム２０Ａには、圧力調節部１３１Ｂと液面制御部１４３Ｂとが取り付けられている。液面制御部１４３Ｂは、第一の逆洗浄ドラム２０Ａのろ過流体の液面の高さを検出するとともに、その結果に基づいて第一の流量調節弁２２Ａを制御する。
第二の逆洗浄ドラム２０Ｂには、圧力調節部１３１Ｃと液面制御部１４３Ｃとが取り付けられている。液面制御部１４３Ｃは、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂのろ過流体の液面の高さを検出するとともに、その結果に基づいて第二の流量調節弁２２Ｂを制御する。
なお、この例では、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂに同じ圧力の圧縮ガスを供給するため、圧力調節部１３１Ｂ、１３１Ｃにおいて、圧力調節配管１３３Ｂの一端および圧力調節配管１３３Ｃの一端が一つのガスボンベ１３２Ｂに取付けられている。一方で、圧力調節配管１３３Ｂの他端および圧力調節配管１３３Ｃの他端が接続され、大気に開放されている。
逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂ内に充分な量のろ過流体が収容されたときのろ過流体の液面の高さを「高位置Ｈ」、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂ内のろ過流体が不足したときの液面の高さを「低位置Ｌ」と称する。
ガスボンベ１３２Ｂには、たとえば、４．２ＭＰａＧの圧縮ガスが封入されている。
【００２６】
切替え部３０は、一端が第一の逆洗浄ドラム２０Ａに接続され、中間部に開閉弁３１Ａが設けられた第一の切替え配管３２Ａと、一端が第二の逆洗浄ドラム２０Ｂに接続され、中間部に開閉弁３１Ｂが設けられた第二の切替え配管３２Ｂとを備えている。
第一の切替え配管３２Ａの他端と第二の切替え配管３２Ｂの他端とは、接続されている。
開閉弁３１Ａには切替え制御部３３Ａが、開閉弁３１Ｂには切替え制御部３３Ｂがそれぞれ接続されていて、前述のパネルから切替え制御部３３Ａ、３３Ｂを遠隔制御することができる。開閉弁３１Ａおよび開閉弁３１Ｂの一方を開状態、他方を閉状態とすることで、第一の逆洗浄ドラム２０Ａおよび第二の逆洗浄ドラム２０Ｂに収容されたろ過流体のいずれか一方を切替えて搬送することができる。
【００２７】
第二の戻り配管４０は、一端が第一の切替え配管３２Ａの他端に接続された戻り主配管４１と、一端が戻り主配管４１の他端に接続され、他端が第一の搬送補助配管１２１の中間部に接続された第一の戻り補助配管４２と、一端が戻り主配管４１の他端に接続され、他端が第二の搬送補助配管１２２の中間部に接続された第二の戻り補助配管４３とを有している。
第一の戻り補助配管４２の中間部には第一の戻り側開閉弁４５Ａが、第二の戻り補助配管４３の中間部には第二の戻り側開閉弁４５Ｂがそれぞれ設けられている。
なお、第一の戻り側開閉弁４５Ａおよび第二の戻り側開閉弁４５Ｂは、戻り側開閉弁に相当する。
【００２８】
第一の搬送側開閉弁４７Ａは、第一の搬送補助配管１２１における第一の戻り補助配管４２の他端が接続された部分より第一の搬送補助配管１２１の他端側に設けられている。第二の搬送側開閉弁４７Ｂは、第二の搬送補助配管１２２における第二の戻り補助配管４３の他端が接続された部分より第二の搬送補助配管１２２の他端側に設けられている。
なお、第一の搬送側開閉弁４７Ａおよび第二の搬送側開閉弁４７Ｂは、搬送側開閉弁に相当する。
【００２９】
洗浄装置１は、第二の搬送配管１５０における第一の戻り配管１０の一端が接続された部分と開閉弁１４２Ａが設けられた部分との間に、ろ過流体を収容する第二の気液分離槽（緩衝タンク）５０を備えている。
第二の気液分離槽５０には、圧力調節部１３１Ｄと液面調節部１４１Ｄとが取付けられている。
ガスボンベ１３２Ｄには、たとえば、ゲージ圧で１．０ＭＰａＧの圧縮ガスが封入されている。開閉弁１４２Ａは、第二の搬送配管１５０における第一の戻り配管１０の一端が接続された部分より第二の搬送配管１５０の他端側に設けられている。
【００３０】
これまで述べたように、圧力制御部１３７Ａ、１３７Ｂ、１３７Ｃ、１３７Ｄ、液面制御部１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃ、１４３Ｄ、切替え制御部３３Ａ、３３Ｂ、流量制御部１６、戻り側開閉弁４５Ａ、４５Ｂ、そして、搬送側開閉弁４７Ａ、４７Ｂを、パネルから遠隔制御することができる。
【００３１】
次に、以上のように構成された液体燃料合成システム１００および洗浄装置１の動作について、具体的な圧力を示しながら説明する。なお、液体燃料合成システム１００および洗浄装置１が動作する圧力は、以下で示す圧力に限られるものではない。
図２は洗浄装置１の動作を説明する図であり、図３は洗浄装置１のフィルタ１１１、１１２の動作を説明する図である。
初期条件として、第一の逆洗浄ドラム２０Ａは、ろ過流体の液面の高さが高位置Ｈで、圧縮ガスにより内部の圧力が３．７ＭＰａＧになっていて、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂは、液面の高さが低位置Ｌで、内部の圧力が３．７ＭＰａＧになっているとする。反応器１１０、第一の気液分離槽１３０、および第二の気液分離槽５０の内部の圧力は、それぞれ３．２ＭＰａＧ、３．１ＭＰａＧ、および０．５ＭＰａＧになっている。
流量調節弁２２Ａ、２２Ｂ、戻り側開閉弁４５Ａ、４５Ｂは閉状態になっていて、開閉弁３１Ａ、３１Ｂ、搬送側開閉弁４７Ａ、４７Ｂ、開閉弁１４２Ａ、１４２Ｄは開状態になっているものとする。
【００３２】
この状態で、洗浄装置１では、製品を製造するろ過運転が行われる。
すなわち、反応器１１０内では、前述の化学反応式（１）によりＦＴ合成反応が起こり、気体や液体の炭化水素などである生成体が生成される。
反応器１１０の３．２ＭＰａＧと第一の気液分離槽１３０の３．１ＭＰａＧとの圧力差により、反応器１１０内で生成された生成体は、フィルタ１１１、１１２を透過したろ過流体に含まれて、第一の搬送配管１２０により搬送される。反応器１１０内のスラリーや生成体がろ過されるとき、触媒はフィルタ１１１、１１２に付着していく。一方で、第一の搬送配管１２０により搬送されたろ過流体は第一の気液分離槽１３０に収容され、さらに、第二の搬送配管１５０から搬出されて、ナフサなどの液体燃料製品に使用される。
【００３３】
そして、図２に示す時刻Ｔａにおいて、第一の逆洗浄ドラム２０Ａを用いてフィルタ１１１に付着した触媒を取り除く逆洗浄運転が行われる。言い換えれば、時刻Ｔａにおいて、第一の逆洗浄ドラム２０Ａを逆洗浄運転が行える逆洗浄可能状態にする。
すなわち、開閉弁３１Ｂおよび第一の搬送側開閉弁４７Ａを閉状態にしておき、図３に示すように、第一の戻り戻り側開閉弁４５Ａを期間ｔ２の間開状態にすることで、第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内のろ過流体が第一のフィルタ１１１を透過して反応器１１０内に流れ込む。第一のフィルタ１１１に付着していた触媒が取り除かれて反応器１１０内のスラリーに流れ出す。この後、第一のフィルタ１１１の操作は、期間ｔ３の間待機状態とし、その後、第一の搬送側開閉弁４７Ａを期間ｔ１の間開状態にすることで、第一のフィルタ１１１でろ過運転を行う。
一方で、第二の搬送側開閉弁４７Ｂを時刻Ｔａから期間ｔ１の間開状態にすることで、ろ過運転を行う。この後、第二の戻り戻り側開閉弁４５Ｂを期間ｔ２の間開状態にすることで、第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内のろ過流体が第二のフィルタ１１２を透過して反応器１１０内に流れ込み、第二のフィルタ１１２に付着していた触媒を取り除く逆洗浄運転を行う。この後、第一のフィルタ１１１の操作は、期間ｔ３の間待機状態とする。
これまで説明したように、第一のフィルタ１１１に関する逆洗浄運転、待機状態およびろ過運転、そして、第二のフィルタ１１２に関するろ過運転、逆洗浄運転および待機状態が１サイクルとなる。この１サイクルに要する期間は、それぞれ期間ｔ４となる。
【００３４】
この１サイクルを、図２に示すように複数回繰り返す。なお、ろ過流体が第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内から流れ出すが、圧縮ガスがガスボンベ１３２Ｂから開閉弁１３５Ｂを介して第一の逆洗浄ドラム２０Ａに供給されるため、第一の逆洗浄ドラム２０Ａの圧力は一定に保たれる。
【００３５】
本実施形態では、一度に全てのフィルタ１１１、１１２を用いて洗浄することなく、第一のフィルタ１１１と第二のフィルタ１１２との逆洗浄の間隔が期間ｔ５（図３参照）となるようにずらすことで、１サイクルにおいて、フィルタ１１１、１１２を通して反応器１１０内に流れ込むろ過流体の単位時間当たりの流量をより一定にすることができ、製品の製造速度をほぼ一定にすることができる。なお、第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内のろ過流体の液面の高さは、時間とともに階段状に低下する。
【００３６】
一方で、図２に示すように、時刻Ｔａ以降において、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂにろ過流体を供給する圧力・洗浄液補給運転を行う。
すなわち、圧力制御部１３７Ｃを制御して開閉弁１３５Ｃを閉状態にしたまま開閉弁１３６Ｃを開状態にすることで、第二の気液分離槽５０より第二の逆洗浄ドラム２０Ｂの内部の圧力を低く（脱圧）して、０．０ＭＰａＧにする。そして、液面制御部１４３Ｃにより第二の流量調節弁２２Ｂを開状態にして、第二の搬送配管１５０により搬送されるろ過流体の一部を第一の戻り配管１０を通して第二の逆洗浄ドラム２０Ｂに補給する（洗浄液補給）。このとき、第二の流量調節弁２２Ｂの開度を、ろ過流体の流量が予め決めておいた流量となるよう調節することが好ましい。第二の逆洗浄ドラム２０Ｂにろ過流体が充分供給されたら、第二の流量調節弁２２Ｂを閉状態にしておく。
さらに、圧力制御部１３７Ｃを制御して開閉弁１３６Ｃを閉状態にするとともに開閉弁１３５Ｃを開状態にしてガスボンベ１３２Ｂの圧縮ガスを第二の逆洗浄ドラム２０Ｂに供給することで、反応器１１０より第二の逆洗浄ドラム２０Ｂの内部の圧力を高く（昇圧）し、３．７ＭＰａＧにしておく。
【００３７】
第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を含む１サイクルを複数回繰り返した後、図２に示す時刻Ｔｂにおいて、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂを用いてフィルタ１１１に付着した触媒を取り除く逆洗浄運転が行われる。
この逆洗浄運転は、前述の逆洗浄運転とはろ過流体を供給する逆洗浄ドラムのみが異なる。このため、詳しい説明については省略する。
一方で、時刻Ｔｂ以降において、第一の逆洗浄ドラム２０Ａにろ過流体を補給する圧力・洗浄液補給運転を行う。この圧力・洗浄液補給運転は、前述の圧力・洗浄液補給運転とはろ過流体を補給する逆洗浄ドラムのみが異なる。このため、詳しい説明については省略する。
そして、上記と同様に、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂ内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を含む１サイクルを複数回繰り返すと、時刻Ｔｃとなる。
【００３８】
これまで説明した、時刻Ｔａからまで時刻Ｔｃまでに行われた手順を所望の回数繰り返すことで、洗浄装置１によりフィルタ１１１、１１２が閉塞するのを防止して、液体燃料合成システム１００により製品が連続的に製造される。
【００３９】
なお、反応器１１０で生成される生成体の生成流量（単位時間当たりの生成量）をＦｐとし、フィルタ１１１、１１２から供給されるろ過流体の平均供給流量をＦｂとすると、反応器１１０内におけるスラリーの液面高さを一定に保つために、フィルタ１１１、１１２全体により、（Ｆｐ＋Ｆｂ）（＝Ｆｆ）のろ過流量でろ過する必要がある。このろ過流量Ｆｆは、反応器１１０内と第一の気液分離槽１３０内との圧力差により調節する。これは、液面と圧力とのカスケード制御となる。
【００４０】
反応器１１０の液面の高さが下がる傾向があれば、圧力調節部１３１Ａにより圧縮ガスを第一の気液分離槽１３０内に供給することで、反応器１１０と第一の気液分離槽１３０との圧力差を小さくする。また、反応器１１０の液面の高さが上がる傾向があれば、圧力調節部１３１Ａにより第一の気液分離槽１３０内の圧力を低下させることで、反応器１１０と第一の気液分離槽１３０との圧力差を大きくする。
第一の気液分離槽１３０内の液面の高さは、一定になるように調節されている。このため、第一の気液分離槽１３０から第二の気液分離槽５０に供給されるろ過流体の供給量も、Ｆｆに等しくなる。
【００４１】
第二の気液分離槽５０から第二の搬送配管１５０を通して搬送されるろ過流体中の生成体を公知の方法により回収することで、ナフサなどの製品を製造することができる。
第二の気液分離槽５０から第一の逆洗浄ドラム２０Ａまたは第二の逆洗浄ドラム２０Ｂにろ過流体を搬送するときには、単位時間当たりの搬送量が一定になるように制御する。ただし、第一の逆洗浄ドラム２０Ａにおける液面の高さが高位置Ｈから低位置Ｌまで下がる間に、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂの液面の高さが低位置Ｌから高位置Ｈになるまで第二の気液分離槽５０からろ過流体を供給する必要がある。よって、図２において、時刻Ｔａから時刻Ｔｃの間で、洗浄液補給に要する時間をＴｆ、逆洗浄可能状態の時間をＴ０とすると、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂへろ過流体を供給する流量Ｆｒを、（１）式より得られる値に設定する。
Ｆｂ×（Ｔ０／Ｔｆ） ・・（１）
【００４２】
第二の気液分離槽５０の液面の高さは、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂが脱圧、昇圧、あるいは待機している間には、ろ過流量Ｆｆより第二の気液分離槽５０から搬送されるろ過流体の流量（Ｆｐ＋Ｆｒ）が多くなるため、下がる傾向となる。つまり、第二の気液分離槽５０の液面の高さは、ある範囲で上下することになる。
このようにして、フィルタ１１１、１１２で単位時間当たりにろ過する量、および、生成体の製造速度を一定にする運転が可能となる。
ただし、第二の気液分離槽５０における液面の高さが上がり過ぎる場合には、生成体の製造速度が増加するように、液面とろ過流体の流量とのカスケード制御を行う。第二の気液分離槽５０の液面が下がり過ぎる場合には、生成体の製造速度が減少するように上記カスケード制御を行う。
【００４３】
前述ように、第一の気液分離槽１３０の液面の高さは一定になるように調節されるのに対して、第二の気液分離槽５０の液面の高さはある範囲で上下することになる。したがって、第二の気液分離槽５０内に、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂに対応した量のろ過流体を蓄えることができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の洗浄装置１によれば、逆洗浄可能状態になっている第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内のろ過流体でフィルタ１１１、１１２に付着していた触媒を取り除く間に、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂの圧力・洗浄液補給運転を行うことと、逆洗浄可能状態になっている第二の逆洗浄ドラム２０Ｂ内のろ過流体でフィルタ１１１、１１２に付着していた触媒を取り除く間に、第一の逆洗浄ドラム２０Ａの圧力・洗浄液補給運転を行うこと、を交互に繰り返す。すなわち、第一の逆洗浄ドラム２０Ａおよび第二の逆洗浄ドラム２０Ｂ内のろ過流体を交互に使用して、フィルタ１１１、１１２の洗浄を行う。
これにより、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂ内にろ過流体を供給する圧力・洗浄液補給運転の間にフィルタ１１１、１１２の触媒を取り除くことができなくなるのを防止し、逆洗浄運転間の間隔を短くすることができる。
さらに、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂ内の圧力をガスボンベ１３２Ｂにより高くしたり、大気開放して低くしたりすればよいので、従来のフィルタの洗浄装置のようにポンプを備える必要がなくなる。
【００４５】
洗浄装置１は第二の気液分離槽５０を備えるため、第二の気液分離槽５０内に充分な量のろ過流体を蓄えてからろ過流体を供給することで、第一の逆洗浄ドラム２０Ａおよび第二の逆洗浄ドラム２０Ｂ内に短時間でろ過流体を補給することができる。
また、液体燃料合成システム１００はフィルタ１１１、１１２、搬送補助配管１２１、１２２を２つずつ備え、本実施形態の洗浄装置１は、戻り補助配管４２、４３、戻り側開閉弁４５Ａ、４５Ｂ、搬送側開閉弁４７Ａ、４７Ｂを２つずつ備えている。このため、各フィルタ１１１、１１２に対応した開閉弁を独立して制御することで、フィルタフィルタ１１１、１１２を洗浄する時間をずらすことができる。したがって、フィルタ１１１、１１２が閉塞するのを効果的に防止するとともに、反応器１１０の液面の高さを安定させることで、生成体の製造速度を安定させることができる。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更なども含まれる。
たとえば、前記実施形態では、フィルタとして第一のフィルタ１１１と第二のフィルタ１１２とを有し、第一の搬送配管１２０として第一の搬送補助配管１２１と第二の搬送補助配管１２２と搬送主配管１２３とを有し、第二の戻り配管４０として戻り主配管４１と第一の戻り補助配管４２と第二の戻り補助配管４３とを有し、戻り側開閉弁として第一の戻り側開閉弁４５Ａと第二の戻り側開閉弁４５Ｂとを有し、搬送側開閉弁として第一の搬送側開閉弁４７Ａと第二の搬送側開閉弁４７Ｂとを有するように構成した。
しかし、液体燃料合成システム１００に備えられるフィルタの数、および搬送補助配管の数、洗浄装置１に備えられる戻り補助配管の数、戻り側開閉弁の数、および搬送側開閉弁の数に制限はなく、１つでもよいし、３つ以上でもよい。
【００４７】
前記実施形態では、液体燃料合成システム１００において搬送主配管１２３を配さず、第一の搬送補助配管１２１の他端および第二の搬送補助配管１２２の他端を第一の気液分離槽１３０に直接接続するように構成してもよい。同様に、洗浄装置１において戻り主配管４１を配さず、第一の戻り補助配管４２の一端および第二の戻り補助配管４３の一端を切替え配管３２Ａの他端に直接接続するように構成してもよい。
また、前記実施形態では、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂ内の容量が比較的小さい場合などには、洗浄装置１に第二の気液分離槽５０は備えられなくてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 洗浄装置（フィルタの洗浄装置）
１０ 第一の戻り配管
２０Ａ 第一の逆洗浄ドラム（第一の逆洗浄液タンク）
２０Ｂ 第二の逆洗浄ドラム（第二の逆洗浄液タンク）
２２Ａ 第一の流量調節弁
２２Ｂ 第二の流量調節弁
３０ 切替え部
４０ 第二の戻り配管
４１ 戻り主配管
４２ 第一の戻り補助配管
４３ 第二の戻り補助配管
４５Ａ 第一の戻り側開閉弁
４５Ｂ 第二の戻り側開閉弁
４７Ａ 第一の搬送側開閉弁
４７Ｂ 第二の搬送側開閉弁
５０ 第二の気液分離槽（緩衝タンク）
１００ 液体燃料合成システム（反応システム）
１１０ 反応器（反応タンク）
１１１ 第一のフィルタ
１１２ 第二のフィルタ
１２０ 第一の搬送配管
１２１ 第一の搬送補助配管
１２２ 第二の搬送補助配管
１２３ 搬送主配管
１３０ 第一の気液分離槽（回収タンク）
１５０ 第二の搬送配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルタから触媒を取り除くフィルタの洗浄装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学反応を促進するために、様々な分野で触媒が用いられている。触媒の形状や用いられ方も多種にわたり、反応容器内で塊状の触媒が移動しないように支持される場合や、微細な粒状の触媒が反応液とともに攪拌される場合などがある。
近年、天然ガスから液体燃料を合成するための方法の一つとして、気泡塔型反応器（反応タンク）を用いた液体燃料合成システム（反応システム）が開発されている。この気泡塔型反応器内でも、粒状の触媒が用いられている。
【０００３】
この液体燃料合成システムでは、天然ガスを改質して水素ガス（Ｈ２）と一酸化炭素ガス（ＣＯ）とを主成分とする合成ガスを生成し、この合成ガスを原料ガスとしてフィッシャー・トロプシュ合成反応（以下、「ＦＴ合成反応」と称する。）により触媒を用いて気泡塔型反応器内で炭化水素を合成し、さらにこの炭化水素を水素化および精製することで、ナフサ（粗ガソリン）、灯油、軽油、ワックスなどの液体燃料製品を製造するＧＴＬ（Ｇａｓ Ｔｏ Ｌｉｑｕｉｄｓ：液体燃料合成）技術が用いられている。
一般的に、気泡塔型反応器内には、触媒が後段の設備に流れ出すのを防止するために、触媒をろ過するフィルタが設けられている。フィルタを使用すると時間の経過とともに触媒によりフィルタが目詰まりするため、フィルタから触媒を定期的に取り除く必要がある。このようなフィルタの洗浄装置として、たとえば、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００４】
特許文献１では、フィルタの洗浄装置に関するいくつかの実施形態が開示されている。その一の実施形態のフィルタの洗浄装置では、反応器（反応タンク）とろ液回収ドラム（回収タンク）とが配管により接続されている。
この実施形態では、反応器からろ液回収ドラムに、反応器内のフィルタによりろ過された油（ろ過流体）を一定時間供給した後に、ろ液回収ドラム内の圧力を反応器内の圧力より高め、ろ液回収ドラムから反応器に油を供給する逆洗浄運転を行うことで、フィルタに付着した触媒を取り除いている。
しかし、この実施形態では、反応器からろ液回収ドラムに油を供給している間は、フィルタの洗浄ができないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６４６２０９８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この問題を解決するために、特許文献１にはフィルタの洗浄装置の他の実施形態が開示されている。この他の実施形態では、フィルタの洗浄装置は、前述の一の実施形態の構成に加えて、反応器に配管により接続された逆洗ドラム（第一の逆洗浄液タンク）を備えている。この実施形態では詳しく記載されていないが、ろ液回収ドラム内の油を逆洗ドラムに供給する必要がある。このとき、ろ液回収ドラム内の油を加圧するためのポンプが必要になるか、逆洗ドラムを排圧して圧力差により油をろ液回収ドラムから逆洗ドラムに供給し、その後でろ液回収ドラム内を加圧するための装置が必要となる。
前者のポンプを備えた場合、ポンプが故障した場合には、逆洗浄運転ができなくなるためにフィルタが閉塞し、反応器内の液面が上昇して装置全体を停止させる必要性が生じる。
一方で、逆洗ドラムを排圧したり加圧したりする場合には、逆洗浄運転の間隔（タイムサイクル）が長くなり、フィルタが閉塞しやすくなる。
【０００７】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、ろ過流体を昇圧するためのポンプを備えることなく、逆洗浄運転の間隔を短くすることができるフィルタの洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明のフィルタの洗浄装置は、触媒および前記触媒を用いた化学反応により生成される生成体が収容可能とされ、内部に前記触媒をろ過するフィルタを有する反応タンクと、一端が前記フィルタに接続されて前記フィルタを通過したろ過流体を搬送する第一の搬送配管と、前記第一の搬送配管の他端に接続され、前記ろ過流体を収容する回収タンクと、一端が前記回収タンクに接続され他端から前記ろ過流体を搬出する第二の搬送配管とを備える反応システムにおいて、前記フィルタに付着した前記触媒を取り除くフィルタの除去装置であって、一端が前記第二の搬送配管の中間部に接続され、前記ろ過流体を搬送する第一の戻り配管と、前記第一の戻り配管に接続され前記ろ過流体が供給される第一の逆洗浄液タンクおよび第二の逆洗浄液タンクと、前記第一の戻り配管から前記第一の逆洗浄液タンクに供給される前記ろ過流体の流量を調節可能な第一の流量調節弁と、前記第一の戻り配管から前記第二の逆洗浄液タンクに供給される前記ろ過流体の流量を調節可能な第二の流量調節弁と、前記第一の逆洗浄液タンクおよび前記第二の逆洗浄液タンクに接続され、前記第一の逆洗浄液タンクおよび前記第二の逆洗浄液タンクに収容された前記ろ過流体のいずれか一方を切替えて搬送する切替え部と、一端が前記切替え部に接続されて中間部に戻り側開閉弁が設けられ、他端が前記第一の搬送配管の中間部に接続された第二の戻り配管と、前記第一の搬送配管における前記第二の戻り配管の他端が接続された部分より前記第一の搬送配管の他端側に設けられた搬送側開閉弁と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
たとえば、第一の逆洗浄液タンク内にろ過流体が充分収容され、かつ、第二の逆洗浄液タンク内のろ過流体が足りなくなっていて、切替え部が第一の逆洗浄液タンクに収容されたろ過流体を搬送するように切替えられた状態で説明する。このとき、反応タンク内の圧力に対して、第一の逆洗浄液タンク内の圧力は高く、第二の逆洗浄液タンク内の圧力は低くなっている。さらに、回収タンク内の圧力に対して、反応タンク内の圧力は高く、第二の逆洗浄液タンク内の圧力は低くなっている。
戻り側開閉弁が閉状態、すなわち、第二の戻り配管にろ過流体を流さない状態になっているとともに搬送側開閉弁が開状態、すなわち、第一の搬送配管にろ過流体が流れる状態になっているろ過運転では、反応タンクと回収タンクとの圧力差により、反応タンク内で生成された生成体は、フィルタを透過したろ過流体に含まれて第一の搬送配管により搬送される。このとき、触媒はフィルタに付着していく。一方で、第一の搬送配管により搬送されたろ過流体は回収タンクに収容され、さらに、第二の搬送配管から搬出されて、製品などに使用される。
【００１０】
一定時間ろ過運転した後で、搬送側開閉弁を閉状態にするとともに戻り側開閉弁を開状態にすることで、第一の逆洗浄液タンクと反応タンクとの圧力差により、第一の逆洗浄液タンク内に収容されたろ過流体が、切替え部および第二の戻り配管を通って第一の搬送配管の一端側に搬送され、フィルタを透過して反応タンク内に流れ込む逆洗浄運転が行われる。このとき、フィルタに付着していた触媒が取り除かれて反応タンク内に流れ出す。
この逆洗浄運転の直前に行われたろ過運転以降において、以下に説明する第二の逆洗浄液タンクの圧力・洗浄液補給運転を行う。すなわち、第二の逆洗浄液タンク内の圧力を回収タンク内の圧力より低くしておき（脱圧）、第二の流量調節弁を開状態にして、回収タンクと第二の逆洗浄液タンクとの圧力差により、第二の搬送配管で搬送されるろ過流体の一部を第一の戻り配管を通して第二の逆洗浄液タンクに補給する（洗浄液補給）。そして、反応タンク内の圧力より第二の逆洗浄液タンク内の圧力を高くしておき（昇圧）、一定の時間この状態で待機する。
ろ過運転、および第一の逆洗浄液タンク内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を組にして１回以上行い、第一の逆洗浄液タンク内のろ過流体が足りなくなったときに、切替え部を第二の逆洗浄液タンクに収容されたろ過流体を搬送するように切替える。
【００１１】
そして、一定時間ろ過運転した後で、搬送側開閉弁を閉状態にするとともに戻り側開閉弁を開状態にすることで、第二の逆洗浄液タンクと反応タンクとの圧力差により、第二の逆洗浄液タンク内に収容されたろ過流体によりフィルタに付着していた触媒を取り除く逆洗浄運転が行われる。
この逆洗浄運転の直前に行われたろ過運転以降において、第一の逆洗浄液タンクの圧力・洗浄液補給運転を行う。すなわち、第一の逆洗浄液タンク内の圧力を回収タンク内の圧力より低くしておき（脱圧）、第一の流量調節弁を開状態にして、第二の搬送配管により搬送されるろ過流体の一部を第一の逆洗浄液タンクに補給する（洗浄液補給）。さらに、反応タンク内の圧力より第一の逆洗浄液タンク内の圧力を高くしておき（昇圧）、一定の時間この状態で待機する。
ろ過運転、および第二の逆洗浄液タンク内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を組にして１回以上行い、第二の逆洗浄液タンク内のろ過流体が足りなくなったときに、切替え部を第一の逆洗浄液タンクに収容されたろ過流体を搬送するように切替える。
【００１２】
また、上記のフィルタの洗浄装置において、前記第二の搬送配管における前記第一の戻り配管の一端が接続された部分より前記第二の搬送配管の一端側に、前記ろ過流体を収容する緩衝タンクを備えることがより好ましい。
【００１３】
また、上記のフィルタの洗浄装置において、前記反応タンクは前記フィルタとして第一のフィルタおよび第二のフィルタを有し、前記第一の搬送配管は、一端が前記第一のフィルタに接続された第一の搬送補助配管と、一端が前記第二のフィルタに接続された第二の搬送補助配管と、前記第一の搬送補助配管の他端および前記第二の搬送補助配管の他端に自身の一端が接続され、他端が前記回収タンクに接続された搬送主配管と、を有し、前記第二の戻り配管は、一端が前記切替え部に接続された戻り主配管と、一端が前記戻り主配管の他端に接続され、他端が前記第一の搬送補助配管の中間部に接続された第一の戻り補助配管と、一端が前記戻り主配管の他端に接続され、他端が前記第二の搬送補助配管の中間部に接続された第二の戻り補助配管と、を有し、前記戻り側開閉弁として、前記第一の戻り補助配管の中間部に設けられた第一の戻り側開閉弁と、前記第二の戻り補助配管の中間部に設けられた第二の戻り側開閉弁と、を有し、前記搬送側開閉弁として、前記第一の搬送補助配管における前記第一の戻り補助配管の他端が接続された部分より前記第一の搬送補助配管の他端側に設けられた第一の搬送側開閉弁と、前記第二の搬送補助配管における前記第二の戻り補助配管の他端が接続された部分より前記第二の搬送補助配管の他端側に設けられた第二の搬送側開閉弁と、を有することがより好ましい。この場合、反応タンク内に２つのフィルタを有し、それぞれのフィルタを洗浄する時間をずらすことができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明において、請求項１に記載のフィルタの洗浄装置によれば、ろ過運転、および第一の逆洗浄液タンク内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を組にしたものを１回以上行いフィルタに付着していた触媒を取り除く間に第二の逆洗浄液タンクの圧力・洗浄液補給運転を行うことと、ろ過運転、および第二の逆洗浄液タンク内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を組にしたものを１回以上行いフィルタに付着していた触媒を取り除く間に第一の逆洗浄液タンクの圧力・洗浄液補給運転を行うこと、を交互に繰り返す。これにより、逆洗浄液タンク内にろ過流体を供給する間にフィルタの触媒を取り除くことができなくなるのを防止し、逆洗浄運転の間隔を短くすることができる。
さらに、逆洗浄液タンク内の圧力を高くしたり低くしたりすればよいので、従来のフィルタの洗浄装置のようにポンプを備える必要がなくなる。
【００１５】
請求項２に記載のフィルタの洗浄装置によれば、緩衝タンク内に充分な量のろ過流体を蓄えてからろ過流体を供給することで、第一の逆洗浄液タンクおよび第二の逆洗浄液タンク内に短時間でろ過流体を補給することができる。
請求項３に記載のフィルタの洗浄装置によれば、フィルタが閉塞するのを効果的に防止するとともに、反応タンクの液面の高さを安定させることで、生成体の製造速度（単位時間当たりの生産量）を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態のフィルタの洗浄装置が用いられた液体燃料合成システムの説明図である。
【図２】同フィルタの洗浄装置の動作を説明する図である。
【図３】同フィルタの洗浄装置のフィルタの動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（第１実施形態）
以下、本発明に係るフィルタの洗浄装置（以下、単に「洗浄装置」とも称する。）、および洗浄装置が用いられる液体燃料合成システム（反応システム）の一実施形態を、図１から図３を参照しながら説明する。この液体燃料合成システムは、ＦＴ合成反応により水素ガスと一酸化炭素ガスから炭化水素を合成するものである。
なお、以下では説明の便宜のため、フィルタが２つ備えられている場合で説明する。
また、以下において、構成が同じものは、符号の数字の部分を共通にし、数字に付する英字を「Ａ」、「Ｂ」、‥、と異ならせて示し、同じ説明は省略すことにする。
【００１８】
図１に示すように、液体燃料合成システム１００は、内部に第一のフィルタ１１１および第二のフィルタ１１２を有する反応器（反応タンク）１１０と、反応器１１０に接続されフィルタ１１１、１１２を透過した後述するろ過流体を搬送する第一の搬送配管１２０と、搬送されたろ過流体を収容する第一の気液分離槽（回収タンク）１３０と、一端が第一の気液分離槽１３０に接続され他端からろ過流体を搬出する第二の搬送配管１５０とを備えている。
【００１９】
反応器１１０は、不図示の原料供給配管を有するとともに、反応器１１０内に触媒を懸濁させてなるスラリーが収容されている。
原料供給配管からは、前述の水素ガスおよび一酸化炭素ガスなどが供給され、これらのガスがスラリーの底部から吹き込まれる。水素ガスおよび一酸化炭素ガスは触媒に接触することで下記の化学反応式（１）によりＦＴ合成反応を起こし、気体や液体の炭化水素などである生成体が生成される。
２ｎＨ２＋ｎＣＯ→−（ＣＨ２）ｎ−＋ｎＨ２Ｏ ・・・（１）
フィルタ１１１、１１２は触媒をろ過するためのものである。本実施形態では、たとえば、触媒としてＣｏ（コバルト）触媒、フィルタ１１１、１１２として焼結金属製フィルタを用いることができる。
なお、第一のフィルタ１１１および第二のフィルタ１１２は、フィルタに相当する。
【００２０】
第一の搬送配管１２０が搬送する前述のろ過流体とは、反応器１１０内のスラリーおよび生成体から触媒をろ過したものである。
第一の搬送配管１２０は、一端が第一のフィルタ１１１に接続された第一の搬送補助配管１２１と、一端が第二のフィルタ１１２に接続された第二の搬送補助配管１２２と、第一の搬送補助配管１２１の他端および第二の搬送補助配管１２２の他端に自身の一端が接続され、他端が第一の気液分離槽１３０に接続された搬送主配管１２３とを有している。
このように構成された第一の搬送配管１２０では、第一の搬送補助配管１２１および第二の搬送補助配管１２２により搬送される流体が搬送主配管１２３に流れ込んで合流したり、搬送主配管１２３により搬送される流体が第一の搬送補助配管１２１および第二の搬送補助配管１２２に分かれたりする。
【００２１】
第一の気液分離槽１３０は、内部にろ過流体を収容可能に構成されている。
第一の気液分離槽１３０には、圧力調節部１３１Ａと液面調節部１４１Ａとが取付けられている。
圧力調節部１３１Ａは、一端にガスボンベ１３２Ａが取付けられ、他端が開放され出口となった圧力調節配管１３３Ａと、圧力調節配管１３３Ａの中央部と第一の気液分離槽１３０とを接続する接続配管１３４Ａと、圧力調節配管１３３Ａに設けられた開閉弁１３５Ａ、１３６Ａと、開閉弁１３５Ａ、１３６Ａを制御する圧力制御部１３７Ａとを備えている。圧力調節配管１３３Ａにおいて、圧力調節配管１３３Ａと接続配管１３４Ａとの接続部に対する一端側に開閉弁１３５Ａが、他端側に開閉弁１３６Ａがそれぞれ設けられている。
ガスボンベ１３２Ａには、たとえば、ゲージ圧で３．６ＭＰａＧの圧縮ガスが封入されている。圧縮ガスとしては、Ｎ２（窒素）ガスなどを好適に用いることができる。圧力制御部１３７Ａは、開閉弁１３５Ａ、１３６Ａを開状態または閉状態に独立して切り替えることができる。不図示の制御部に設けられたパネルを操作することで、圧力制御部１３７Ａを遠隔制御することができる。
このように構成された圧力調節部１３１Ａは、開閉弁１３５Ａを開状態、開閉弁１３６Ａを閉状態とすることで、ガスボンベ１３２Ａ内の圧縮ガスを圧力調節配管１３３Ａおよび接続配管１３４Ａを通して第一の気液分離槽１３０内に供給することができる。また、開閉弁１３５Ａを閉状態、開閉弁１３６Ａを開状態とすることで、第一の気液分離槽１３０内のガスを、接続配管１３４Ａおよび圧力調節配管１３３Ａを通して大気中に開放することができる。
【００２２】
液面調節部１４１Ａは、第二の搬送配管１５０に設けられた開閉弁１４２Ａと、第一の気液分離槽１３０のろ過流体の液面の高さを検出するとともに開閉弁１４２Ａを制御する液面制御部１４３Ａとを備えている。開閉弁１４２Ａを開状態にすることで、第一の気液分離槽１３０内のろ過流体が第二の搬送配管１５０を通って流れ出るようになり、開閉弁１４２Ａを閉状態にすることで、ろ過流体が第一の気液分離槽１３０から流れ出ないようになる。
液面制御部１４３Ａは公知のレベルセンサを有していて、前述のパネルから液面制御部１４３Ａを遠隔制御することができる。
【００２３】
続いて、液体燃料合成システム１００に用いられる洗浄装置１について説明する。
洗浄装置１は、一端が第二の搬送配管１５０の中間部に接続された第一の戻り配管１０と、第一の戻り配管１０に接続されろ過流体が供給される第一の逆洗浄ドラム（第一の逆洗浄液タンク）２０Ａおよび第二の逆洗浄ドラム（第二の逆洗浄液タンク）２０Ｂと、第一の戻り配管１０に設けられた第一の流量調節弁２２Ａおよび第二の流量調節弁２２Ｂと、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂに接続された切替え部３０と、一端が切替え部３０に接続された第二の戻り配管４０と、第一の搬送配管１２０に設けられた搬送側開閉弁４７Ａ、４７Ｂとを備えている。
【００２４】
第一の戻り配管１０の一端は、第二の搬送配管１５０における開閉弁１４２Ａが設けられた部分より第二の搬送配管１５０の他端側に接続されている。
第一の戻り配管１０には、流量制御部１６が接続されている。流量制御部１６は、第一の戻り配管１０により搬送されるろ過流体の流量を検出するとともに、流量調節弁２２Ａ、２２Ｂを制御することができる。
第一の戻り配管１０の他端側は第一の分岐配管１１および第二の分岐配管１２の２つに分かれていて、第一の戻り配管１０の一端側から搬送されたろ過流体は、第一の分岐配管１１および第二の分岐配管１２に分かれて搬送される。
第一の逆洗浄ドラム２０Ａは第一の分岐配管１１の端部に接続され、第一の分岐配管１１には前述の第一の流量調節弁２２Ａが設けられている。同様に、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂは第二の分岐配管１２の端部に接続され、第二の分岐配管１２には前述の第二の流量調節弁２２Ｂが設けられている。
第一の流量調節弁２２Ａは、第一の戻り配管１０から第一の分岐配管１１を通して第一の逆洗浄ドラム２０Ａに供給されるろ過流体の流量を調節することができる。第二の流量調節弁２２Ｂは、第一の戻り配管１０から第二の分岐配管１２を通して第二の逆洗浄ドラム２０Ｂに供給されるろ過流体の流量を調節することができる。
【００２５】
第一の逆洗浄ドラム２０Ａには、圧力調節部１３１Ｂと液面制御部１４３Ｂとが取り付けられている。液面制御部１４３Ｂは、第一の逆洗浄ドラム２０Ａのろ過流体の液面の高さを検出するとともに、その結果に基づいて第一の流量調節弁２２Ａを制御する。
第二の逆洗浄ドラム２０Ｂには、圧力調節部１３１Ｃと液面制御部１４３Ｃとが取り付けられている。液面制御部１４３Ｃは、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂのろ過流体の液面の高さを検出するとともに、その結果に基づいて第二の流量調節弁２２Ｂを制御する。
なお、この例では、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂに同じ圧力の圧縮ガスを供給するため、圧力調節部１３１Ｂ、１３１Ｃにおいて、圧力調節配管１３３Ｂの一端および圧力調節配管１３３Ｃの一端が一つのガスボンベ１３２Ｂに取付けられている。一方で、圧力調節配管１３３Ｂの他端および圧力調節配管１３３Ｃの他端が接続され、大気に開放されている。
逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂ内に充分な量のろ過流体が収容されたときのろ過流体の液面の高さを「高位置Ｈ」、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂ内のろ過流体が不足したときの液面の高さを「低位置Ｌ」と称する。
ガスボンベ１３２Ｂには、たとえば、４．２ＭＰａＧの圧縮ガスが封入されている。
【００２６】
切替え部３０は、一端が第一の逆洗浄ドラム２０Ａに接続され、中間部に開閉弁３１Ａが設けられた第一の切替え配管３２Ａと、一端が第二の逆洗浄ドラム２０Ｂに接続され、中間部に開閉弁３１Ｂが設けられた第二の切替え配管３２Ｂとを備えている。
第一の切替え配管３２Ａの他端と第二の切替え配管３２Ｂの他端とは、接続されている。
開閉弁３１Ａには切替え制御部３３Ａが、開閉弁３１Ｂには切替え制御部３３Ｂがそれぞれ接続されていて、前述のパネルから切替え制御部３３Ａ、３３Ｂを遠隔制御することができる。開閉弁３１Ａおよび開閉弁３１Ｂの一方を開状態、他方を閉状態とすることで、第一の逆洗浄ドラム２０Ａおよび第二の逆洗浄ドラム２０Ｂに収容されたろ過流体のいずれか一方を切替えて搬送することができる。
【００２７】
第二の戻り配管４０は、一端が第一の切替え配管３２Ａの他端に接続された戻り主配管４１と、一端が戻り主配管４１の他端に接続され、他端が第一の搬送補助配管１２１の中間部に接続された第一の戻り補助配管４２と、一端が戻り主配管４１の他端に接続され、他端が第二の搬送補助配管１２２の中間部に接続された第二の戻り補助配管４３とを有している。
第一の戻り補助配管４２の中間部には第一の戻り側開閉弁４５Ａが、第二の戻り補助配管４３の中間部には第二の戻り側開閉弁４５Ｂがそれぞれ設けられている。
なお、第一の戻り側開閉弁４５Ａおよび第二の戻り側開閉弁４５Ｂは、戻り側開閉弁に相当する。
【００２８】
第一の搬送側開閉弁４７Ａは、第一の搬送補助配管１２１における第一の戻り補助配管４２の他端が接続された部分より第一の搬送補助配管１２１の他端側に設けられている。第二の搬送側開閉弁４７Ｂは、第二の搬送補助配管１２２における第二の戻り補助配管４３の他端が接続された部分より第二の搬送補助配管１２２の他端側に設けられている。
なお、第一の搬送側開閉弁４７Ａおよび第二の搬送側開閉弁４７Ｂは、搬送側開閉弁に相当する。
【００２９】
洗浄装置１は、第二の搬送配管１５０における第一の戻り配管１０の一端が接続された部分と開閉弁１４２Ａが設けられた部分との間に、ろ過流体を収容する第二の気液分離槽（緩衝タンク）５０を備えている。
第二の気液分離槽５０には、圧力調節部１３１Ｄと液面調節部１４１Ｄとが取付けられている。
ガスボンベ１３２Ｄには、たとえば、ゲージ圧で１．０ＭＰａＧの圧縮ガスが封入されている。開閉弁１４２Ａは、第二の搬送配管１５０における第一の戻り配管１０の一端が接続された部分より第二の搬送配管１５０の他端側に設けられている。
【００３０】
これまで述べたように、圧力制御部１３７Ａ、１３７Ｂ、１３７Ｃ、１３７Ｄ、液面制御部１４３Ａ、１４３Ｂ、１４３Ｃ、１４３Ｄ、切替え制御部３３Ａ、３３Ｂ、流量制御部１６、戻り側開閉弁４５Ａ、４５Ｂ、そして、搬送側開閉弁４７Ａ、４７Ｂを、パネルから遠隔制御することができる。
【００３１】
次に、以上のように構成された液体燃料合成システム１００および洗浄装置１の動作について、具体的な圧力を示しながら説明する。なお、液体燃料合成システム１００および洗浄装置１が動作する圧力は、以下で示す圧力に限られるものではない。
図２は洗浄装置１の動作を説明する図であり、図３は洗浄装置１のフィルタ１１１、１１２の動作を説明する図である。
初期条件として、第一の逆洗浄ドラム２０Ａは、ろ過流体の液面の高さが高位置Ｈで、圧縮ガスにより内部の圧力が３．７ＭＰａＧになっていて、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂは、液面の高さが低位置Ｌで、内部の圧力が３．７ＭＰａＧになっているとする。反応器１１０、第一の気液分離槽１３０、および第二の気液分離槽５０の内部の圧力は、それぞれ３．２ＭＰａＧ、３．１ＭＰａＧ、および０．５ＭＰａＧになっている。
流量調節弁２２Ａ、２２Ｂ、戻り側開閉弁４５Ａ、４５Ｂは閉状態になっていて、開閉弁３１Ａ、３１Ｂ、搬送側開閉弁４７Ａ、４７Ｂ、開閉弁１４２Ａ、１４２Ｄは開状態になっているものとする。
【００３２】
この状態で、洗浄装置１では、製品を製造するろ過運転が行われる。
すなわち、反応器１１０内では、前述の化学反応式（１）によりＦＴ合成反応が起こり、気体や液体の炭化水素などである生成体が生成される。
反応器１１０の３．２ＭＰａＧと第一の気液分離槽１３０の３．１ＭＰａＧとの圧力差により、反応器１１０内で生成された生成体は、フィルタ１１１、１１２を透過したろ過流体に含まれて、第一の搬送配管１２０により搬送される。反応器１１０内のスラリーや生成体がろ過されるとき、触媒はフィルタ１１１、１１２に付着していく。一方で、第一の搬送配管１２０により搬送されたろ過流体は第一の気液分離槽１３０に収容され、さらに、第二の搬送配管１５０から搬出されて、ナフサなどの液体燃料製品に使用される。
【００３３】
そして、図２に示す時刻Ｔａにおいて、第一の逆洗浄ドラム２０Ａを用いてフィルタ１１１に付着した触媒を取り除く逆洗浄運転が行われる。言い換えれば、時刻Ｔａにおいて、第一の逆洗浄ドラム２０Ａを逆洗浄運転が行える逆洗浄可能状態にする。
すなわち、開閉弁３１Ｂおよび第一の搬送側開閉弁４７Ａを閉状態にしておき、図３に示すように、第一の戻り戻り側開閉弁４５Ａを期間ｔ２の間開状態にすることで、第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内のろ過流体が第一のフィルタ１１１を透過して反応器１１０内に流れ込む。第一のフィルタ１１１に付着していた触媒が取り除かれて反応器１１０内のスラリーに流れ出す。この後、第一のフィルタ１１１の操作は、期間ｔ３の間待機状態とし、その後、第一の搬送側開閉弁４７Ａを期間ｔ１の間開状態にすることで、第一のフィルタ１１１でろ過運転を行う。
一方で、第二の搬送側開閉弁４７Ｂを時刻Ｔａから期間ｔ１の間開状態にすることで、ろ過運転を行う。この後、第二の戻り戻り側開閉弁４５Ｂを期間ｔ２の間開状態にすることで、第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内のろ過流体が第二のフィルタ１１２を透過して反応器１１０内に流れ込み、第二のフィルタ１１２に付着していた触媒を取り除く逆洗浄運転を行う。この後、第一のフィルタ１１１の操作は、期間ｔ３の間待機状態とする。
これまで説明したように、第一のフィルタ１１１に関する逆洗浄運転、待機状態およびろ過運転、そして、第二のフィルタ１１２に関するろ過運転、逆洗浄運転および待機状態が１サイクルとなる。この１サイクルに要する期間は、それぞれ期間ｔ４となる。
【００３４】
この１サイクルを、図２に示すように複数回繰り返す。なお、ろ過流体が第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内から流れ出すが、圧縮ガスがガスボンベ１３２Ｂから開閉弁１３５Ｂを介して第一の逆洗浄ドラム２０Ａに供給されるため、第一の逆洗浄ドラム２０Ａの圧力は一定に保たれる。
【００３５】
本実施形態では、一度に全てのフィルタ１１１、１１２を用いて洗浄することなく、第一のフィルタ１１１と第二のフィルタ１１２との逆洗浄の間隔が期間ｔ５（図３参照）となるようにずらすことで、１サイクルにおいて、フィルタ１１１、１１２を通して反応器１１０内に流れ込むろ過流体の単位時間当たりの流量をより一定にすることができ、製品の製造速度をほぼ一定にすることができる。なお、第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内のろ過流体の液面の高さは、時間とともに階段状に低下する。
【００３６】
一方で、図２に示すように、時刻Ｔａ以降において、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂにろ過流体を供給する圧力・洗浄液補給運転を行う。
すなわち、圧力制御部１３７Ｃを制御して開閉弁１３５Ｃを閉状態にしたまま開閉弁１３６Ｃを開状態にすることで、第二の気液分離槽５０より第二の逆洗浄ドラム２０Ｂの内部の圧力を低く（脱圧）して、０．０ＭＰａＧにする。そして、液面制御部１４３Ｃにより第二の流量調節弁２２Ｂを開状態にして、第二の搬送配管１５０により搬送されるろ過流体の一部を第一の戻り配管１０を通して第二の逆洗浄ドラム２０Ｂに補給する（洗浄液補給）。このとき、第二の流量調節弁２２Ｂの開度を、ろ過流体の流量が予め決めておいた流量となるよう調節することが好ましい。第二の逆洗浄ドラム２０Ｂにろ過流体が充分供給されたら、第二の流量調節弁２２Ｂを閉状態にしておく。
さらに、圧力制御部１３７Ｃを制御して開閉弁１３６Ｃを閉状態にするとともに開閉弁１３５Ｃを開状態にしてガスボンベ１３２Ｂの圧縮ガスを第二の逆洗浄ドラム２０Ｂに供給することで、反応器１１０より第二の逆洗浄ドラム２０Ｂの内部の圧力を高く（昇圧）し、３．７ＭＰａＧにしておく。
【００３７】
第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を含む１サイクルを複数回繰り返した後、図２に示す時刻Ｔｂにおいて、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂを用いてフィルタ１１１に付着した触媒を取り除く逆洗浄運転が行われる。
この逆洗浄運転は、前述の逆洗浄運転とはろ過流体を供給する逆洗浄ドラムのみが異なる。このため、詳しい説明については省略する。
一方で、時刻Ｔｂ以降において、第一の逆洗浄ドラム２０Ａにろ過流体を補給する圧力・洗浄液補給運転を行う。この圧力・洗浄液補給運転は、前述の圧力・洗浄液補給運転とはろ過流体を補給する逆洗浄ドラムのみが異なる。このため、詳しい説明については省略する。
そして、上記と同様に、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂ内のろ過流体を用いた逆洗浄運転を含む１サイクルを複数回繰り返すと、時刻Ｔｃとなる。
【００３８】
これまで説明した、時刻Ｔａからまで時刻Ｔｃまでに行われた手順を所望の回数繰り返すことで、洗浄装置１によりフィルタ１１１、１１２が閉塞するのを防止して、液体燃料合成システム１００により製品が連続的に製造される。
【００３９】
なお、反応器１１０で生成される生成体の生成流量（単位時間当たりの生成量）をＦｐとし、フィルタ１１１、１１２から供給されるろ過流体の平均供給流量をＦｂとすると、反応器１１０内におけるスラリーの液面高さを一定に保つために、フィルタ１１１、１１２全体により、（Ｆｐ＋Ｆｂ）（＝Ｆｆ）のろ過流量でろ過する必要がある。このろ過流量Ｆｆは、反応器１１０内と第一の気液分離槽１３０内との圧力差により調節する。これは、液面と圧力とのカスケード制御となる。
【００４０】
反応器１１０の液面の高さが下がる傾向があれば、圧力調節部１３１Ａにより圧縮ガスを第一の気液分離槽１３０内に供給することで、反応器１１０と第一の気液分離槽１３０との圧力差を小さくする。また、反応器１１０の液面の高さが上がる傾向があれば、圧力調節部１３１Ａにより第一の気液分離槽１３０内の圧力を低下させることで、反応器１１０と第一の気液分離槽１３０との圧力差を大きくする。
第一の気液分離槽１３０内の液面の高さは、一定になるように調節されている。このため、第一の気液分離槽１３０から第二の気液分離槽５０に供給されるろ過流体の供給量も、Ｆｆに等しくなる。
【００４１】
第二の気液分離槽５０から第二の搬送配管１５０を通して搬送されるろ過流体中の生成体を公知の方法により回収することで、ナフサなどの製品を製造することができる。
第二の気液分離槽５０から第一の逆洗浄ドラム２０Ａまたは第二の逆洗浄ドラム２０Ｂにろ過流体を搬送するときには、単位時間当たりの搬送量が一定になるように制御する。ただし、第一の逆洗浄ドラム２０Ａにおける液面の高さが高位置Ｈから低位置Ｌまで下がる間に、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂの液面の高さが低位置Ｌから高位置Ｈになるまで第二の気液分離槽５０からろ過流体を供給する必要がある。よって、図２において、時刻Ｔａから時刻Ｔｃの間で、洗浄液補給に要する時間をＴｆ、逆洗浄可能状態の時間をＴ０とすると、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂへろ過流体を供給する流量Ｆｒを、（１）式より得られる値に設定する。
Ｆｂ×（Ｔ０／Ｔｆ） ・・（１）
【００４２】
第二の気液分離槽５０の液面の高さは、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂが脱圧、昇圧、あるいは待機している間には、ろ過流量Ｆｆより第二の気液分離槽５０から搬送されるろ過流体の流量（Ｆｐ＋Ｆｒ）が多くなるため、下がる傾向となる。つまり、第二の気液分離槽５０の液面の高さは、ある範囲で上下することになる。
このようにして、フィルタ１１１、１１２で単位時間当たりにろ過する量、および、生成体の製造速度を一定にする運転が可能となる。
ただし、第二の気液分離槽５０における液面の高さが上がり過ぎる場合には、生成体の製造速度が増加するように、液面とろ過流体の流量とのカスケード制御を行う。第二の気液分離槽５０の液面が下がり過ぎる場合には、生成体の製造速度が減少するように上記カスケード制御を行う。
【００４３】
前述ように、第一の気液分離槽１３０の液面の高さは一定になるように調節されるのに対して、第二の気液分離槽５０の液面の高さはある範囲で上下することになる。したがって、第二の気液分離槽５０内に、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂに対応した量のろ過流体を蓄えることができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態の洗浄装置１によれば、逆洗浄可能状態になっている第一の逆洗浄ドラム２０Ａ内のろ過流体でフィルタ１１１、１１２に付着していた触媒を取り除く間に、第二の逆洗浄ドラム２０Ｂの圧力・洗浄液補給運転を行うことと、逆洗浄可能状態になっている第二の逆洗浄ドラム２０Ｂ内のろ過流体でフィルタ１１１、１１２に付着していた触媒を取り除く間に、第一の逆洗浄ドラム２０Ａの圧力・洗浄液補給運転を行うこと、を交互に繰り返す。すなわち、第一の逆洗浄ドラム２０Ａおよび第二の逆洗浄ドラム２０Ｂ内のろ過流体を交互に使用して、フィルタ１１１、１１２の洗浄を行う。
これにより、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂ内にろ過流体を供給する圧力・洗浄液補給運転の間にフィルタ１１１、１１２の触媒を取り除くことができなくなるのを防止し、逆洗浄運転間の間隔を短くすることができる。
さらに、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂ内の圧力をガスボンベ１３２Ｂにより高くしたり、大気開放して低くしたりすればよいので、従来のフィルタの洗浄装置のようにポンプを備える必要がなくなる。
【００４５】
洗浄装置１は第二の気液分離槽５０を備えるため、第二の気液分離槽５０内に充分な量のろ過流体を蓄えてからろ過流体を供給することで、第一の逆洗浄ドラム２０Ａおよび第二の逆洗浄ドラム２０Ｂ内に短時間でろ過流体を補給することができる。
また、液体燃料合成システム１００はフィルタ１１１、１１２、搬送補助配管１２１、１２２を２つずつ備え、本実施形態の洗浄装置１は、戻り補助配管４２、４３、戻り側開閉弁４５Ａ、４５Ｂ、搬送側開閉弁４７Ａ、４７Ｂを２つずつ備えている。このため、各フィルタ１１１、１１２に対応した開閉弁を独立して制御することで、フィルタフィルタ１１１、１１２を洗浄する時間をずらすことができる。したがって、フィルタ１１１、１１２が閉塞するのを効果的に防止するとともに、反応器１１０の液面の高さを安定させることで、生成体の製造速度を安定させることができる。
【００４６】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更なども含まれる。
たとえば、前記実施形態では、フィルタとして第一のフィルタ１１１と第二のフィルタ１１２とを有し、第一の搬送配管１２０として第一の搬送補助配管１２１と第二の搬送補助配管１２２と搬送主配管１２３とを有し、第二の戻り配管４０として戻り主配管４１と第一の戻り補助配管４２と第二の戻り補助配管４３とを有し、戻り側開閉弁として第一の戻り側開閉弁４５Ａと第二の戻り側開閉弁４５Ｂとを有し、搬送側開閉弁として第一の搬送側開閉弁４７Ａと第二の搬送側開閉弁４７Ｂとを有するように構成した。
しかし、液体燃料合成システム１００に備えられるフィルタの数、および搬送補助配管の数、洗浄装置１に備えられる戻り補助配管の数、戻り側開閉弁の数、および搬送側開閉弁の数に制限はなく、１つでもよいし、３つ以上でもよい。
【００４７】
前記実施形態では、液体燃料合成システム１００において搬送主配管１２３を配さず、第一の搬送補助配管１２１の他端および第二の搬送補助配管１２２の他端を第一の気液分離槽１３０に直接接続するように構成してもよい。同様に、洗浄装置１において戻り主配管４１を配さず、第一の戻り補助配管４２の一端および第二の戻り補助配管４３の一端を切替え配管３２Ａの他端に直接接続するように構成してもよい。
また、前記実施形態では、逆洗浄ドラム２０Ａ、２０Ｂ内の容量が比較的小さい場合などには、洗浄装置１に第二の気液分離槽５０は備えられなくてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 洗浄装置（フィルタの洗浄装置）
１０ 第一の戻り配管
２０Ａ 第一の逆洗浄ドラム（第一の逆洗浄液タンク）
２０Ｂ 第二の逆洗浄ドラム（第二の逆洗浄液タンク）
２２Ａ 第一の流量調節弁
２２Ｂ 第二の流量調節弁
３０ 切替え部
４０ 第二の戻り配管
４１ 戻り主配管
４２ 第一の戻り補助配管
４３ 第二の戻り補助配管
４５Ａ 第一の戻り側開閉弁
４５Ｂ 第二の戻り側開閉弁
４７Ａ 第一の搬送側開閉弁
４７Ｂ 第二の搬送側開閉弁
５０ 第二の気液分離槽（緩衝タンク）
１００ 液体燃料合成システム（反応システム）
１１０ 反応器（反応タンク）
１１１ 第一のフィルタ
１１２ 第二のフィルタ
１２０ 第一の搬送配管
１２１ 第一の搬送補助配管
１２２ 第二の搬送補助配管
１２３ 搬送主配管
１３０ 第一の気液分離槽（回収タンク）
１５０ 第二の搬送配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
触媒および前記触媒を用いた化学反応により生成される生成体が収容可能とされ、内部に前記触媒をろ過するフィルタを有する反応タンクと、一端が前記フィルタに接続されて前記フィルタを通過したろ過流体を搬送する第一の搬送配管と、前記第一の搬送配管の他端に接続され、前記ろ過流体を収容する回収タンクと、一端が前記回収タンクに接続され他端から前記ろ過流体を搬出する第二の搬送配管とを備える反応システムにおいて、前記フィルタに付着した前記触媒を取り除くフィルタの洗浄装置であって、
一端が前記第二の搬送配管の中間部に接続され、前記ろ過流体を搬送する第一の戻り配管と、
前記第一の戻り配管に接続され前記ろ過流体が供給される第一の逆洗浄液タンクおよび第二の逆洗浄液タンクと、
前記第一の戻り配管から前記第一の逆洗浄液タンクに供給される前記ろ過流体の流量を調節可能な第一の流量調節弁と、
前記第一の戻り配管から前記第二の逆洗浄液タンクに供給される前記ろ過流体の流量を調節可能な第二の流量調節弁と、
前記第一の逆洗浄液タンクおよび前記第二の逆洗浄液タンクに接続され、前記第一の逆洗浄液タンクおよび前記第二の逆洗浄液タンクに収容された前記ろ過流体のいずれか一方を切替えて搬送する切替え部と、
一端が前記切替え部に接続されて中間部に戻り側開閉弁が設けられ、他端が前記第一の搬送配管の中間部に接続された第二の戻り配管と、
前記第一の搬送配管における前記第二の戻り配管の他端が接続された部分より前記第一の搬送配管の他端側に設けられた搬送側開閉弁と、
を備えることを特徴とするフィルタの洗浄装置。
【請求項２】
前記第二の搬送配管における前記第一の戻り配管の一端が接続された部分より前記第二の搬送配管の一端側に、前記ろ過流体を収容する緩衝タンクを備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルタの洗浄装置。
【請求項３】
前記反応タンクは前記フィルタとして第一のフィルタおよび第二のフィルタを有し、
前記第一の搬送配管は、
一端が前記第一のフィルタに接続された第一の搬送補助配管と、
一端が前記第二のフィルタに接続された第二の搬送補助配管と、
前記第一の搬送補助配管の他端および前記第二の搬送補助配管の他端に自身の一端が接続され、他端が前記回収タンクに接続された搬送主配管と、
を有し、
前記第二の戻り配管は、
一端が前記切替え部に接続された戻り主配管と、
一端が前記戻り主配管の他端に接続され、他端が前記第一の搬送補助配管の中間部に接続された第一の戻り補助配管と、
一端が前記戻り主配管の他端に接続され、他端が前記第二の搬送補助配管の中間部に接続された第二の戻り補助配管と、
を有し、
前記戻り側開閉弁として、
前記第一の戻り補助配管の中間部に設けられた第一の戻り側開閉弁と、
前記第二の戻り補助配管の中間部に設けられた第二の戻り側開閉弁と、
を有し、
前記搬送側開閉弁として、
前記第一の搬送補助配管における前記第一の戻り補助配管の他端が接続された部分より前記第一の搬送補助配管の他端側に設けられた第一の搬送側開閉弁と、
前記第二の搬送補助配管における前記第二の戻り補助配管の他端が接続された部分より前記第二の搬送補助配管の他端側に設けられた第二の搬送側開閉弁と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタの洗浄装置。
【請求項１】
触媒および前記触媒を用いた化学反応により生成される生成体が収容可能とされ、内部に前記触媒をろ過するフィルタを有する反応タンクと、一端が前記フィルタに接続されて前記フィルタを通過したろ過流体を搬送する第一の搬送配管と、前記第一の搬送配管の他端に接続され、前記ろ過流体を収容する回収タンクと、一端が前記回収タンクに接続され他端から前記ろ過流体を搬出する第二の搬送配管とを備える反応システムにおいて、前記フィルタに付着した前記触媒を取り除くフィルタの洗浄装置であって、
一端が前記第二の搬送配管の中間部に接続され、前記ろ過流体を搬送する第一の戻り配管と、
前記第一の戻り配管に接続され前記ろ過流体が供給される第一の逆洗浄液タンクおよび第二の逆洗浄液タンクと、
前記第一の戻り配管から前記第一の逆洗浄液タンクに供給される前記ろ過流体の流量を調節可能な第一の流量調節弁と、
前記第一の戻り配管から前記第二の逆洗浄液タンクに供給される前記ろ過流体の流量を調節可能な第二の流量調節弁と、
前記第一の逆洗浄液タンクおよび前記第二の逆洗浄液タンクに接続され、前記第一の逆洗浄液タンクおよび前記第二の逆洗浄液タンクに収容された前記ろ過流体のいずれか一方を切替えて搬送する切替え部と、
一端が前記切替え部に接続されて中間部に戻り側開閉弁が設けられ、他端が前記第一の搬送配管の中間部に接続された第二の戻り配管と、
前記第一の搬送配管における前記第二の戻り配管の他端が接続された部分より前記第一の搬送配管の他端側に設けられた搬送側開閉弁と、
を備えることを特徴とするフィルタの洗浄装置。
【請求項２】
前記第二の搬送配管における前記第一の戻り配管の一端が接続された部分より前記第二の搬送配管の一端側に、前記ろ過流体を収容する緩衝タンクを備えることを特徴とする請求項１に記載のフィルタの洗浄装置。
【請求項３】
前記反応タンクは前記フィルタとして第一のフィルタおよび第二のフィルタを有し、
前記第一の搬送配管は、
一端が前記第一のフィルタに接続された第一の搬送補助配管と、
一端が前記第二のフィルタに接続された第二の搬送補助配管と、
前記第一の搬送補助配管の他端および前記第二の搬送補助配管の他端に自身の一端が接続され、他端が前記回収タンクに接続された搬送主配管と、
を有し、
前記第二の戻り配管は、
一端が前記切替え部に接続された戻り主配管と、
一端が前記戻り主配管の他端に接続され、他端が前記第一の搬送補助配管の中間部に接続された第一の戻り補助配管と、
一端が前記戻り主配管の他端に接続され、他端が前記第二の搬送補助配管の中間部に接続された第二の戻り補助配管と、
を有し、
前記戻り側開閉弁として、
前記第一の戻り補助配管の中間部に設けられた第一の戻り側開閉弁と、
前記第二の戻り補助配管の中間部に設けられた第二の戻り側開閉弁と、
を有し、
前記搬送側開閉弁として、
前記第一の搬送補助配管における前記第一の戻り補助配管の他端が接続された部分より前記第一の搬送補助配管の他端側に設けられた第一の搬送側開閉弁と、
前記第二の搬送補助配管における前記第二の戻り補助配管の他端が接続された部分より前記第二の搬送補助配管の他端側に設けられた第二の搬送側開閉弁と、
を有することを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタの洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−３４９２９（Ｐ２０１３−３４９２９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７１８１１（Ｐ２０１１−１７１８１１）
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（５０４１１７９５８）独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 (101)
【出願人】（５０９００１６３０）国際石油開発帝石株式会社 (57)
【出願人】（０００００４４４４）ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社 (1,898)
【出願人】（５９１０９０７３６）石油資源開発株式会社 (70)
【出願人】（０００１０５５６７）コスモ石油株式会社 (443)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄住金エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月５日（２０１１．８．５）
【出願人】（５０４１１７９５８）独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構 (101)
【出願人】（５０９００１６３０）国際石油開発帝石株式会社 (57)
【出願人】（０００００４４４４）ＪＸ日鉱日石エネルギー株式会社 (1,898)
【出願人】（５９１０９０７３６）石油資源開発株式会社 (70)
【出願人】（０００１０５５６７）コスモ石油株式会社 (443)
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄住金エンジニアリング株式会社 (897)
【Ｆターム（参考）】
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