特開 2024-129906 加熱用タンクのジャケット構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024129906

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】加熱用タンクのジャケット構造

(51)【国際特許分類】

   B65D 88/74 20060101AFI20240920BHJP

   F28B 9/08 20060101ALI20240920BHJP

【ＦＩ】

B65D88/74

F28B9/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023039285

(22)【出願日】2023-03-14

(71)【出願人】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134979

【弁理士】

【氏名又は名称】中井 博

(74)【代理人】

【識別番号】100167427

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】杉野 湧斗

【テーマコード（参考）】

3E170

【Ｆターム（参考）】

3E170AA02

3E170AB01

3E170EB02

3E170VA04

(57)【要約】

【課題】ジャケット内のドレンの発生を防止できる加熱用タンクのジャケット構造を提供する。
【解決手段】被加熱物を収容するタンク本体２の周囲に設けられた、蒸気が供給される蒸気供給空間１０ｈを有する加熱用タンク１のジャケットの構造であって、先端部２０ａに開口２０ｄが形成された蒸気供給空間１０ｈ内から蒸気を排出するノズル２０を有しており、ノズル２０は、開口２０ｄがジャケット１０の底部１０ｂを向いた状態となるように、先端部２０ａがジャケット１０の底部１０ｂに向けて曲がっている。ジャケット１０の底部１０ｂ付近まで到達して上昇する蒸気を効果的にノズル２０を通して排出できるので、ジャケット１０の底部１０ｂ近傍にドレンＤが発生することを効果的に防止することができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加熱物を収容するタンク本体の周囲に設けられた、蒸気が供給される蒸気供給空間を有する加熱用タンクのジャケットの構造であって、
先端に開口が形成された前記蒸気供給空間内から蒸気を排出するノズルを有しており、
該ノズルは、
前記開口が前記ジャケットの底部を向いた状態となるように、先端が前記ジャケットの底部に向けて曲がっている
ことを特徴とする加熱用タンクのジャケット構造

【請求項2】

前記ノズルは、
その先端開口から前記ジャケットの底部までの距離が５～１０ｍｍとなるように配設されている
ことを特徴とする請求項１記載の加熱用タンクのジャケット構造

【請求項3】

前記ノズルは、
その先端の曲がっている部分が弧状になっており、該曲がっている部分の圧力損失係数が０．１３～０．７１となるように形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の加熱用タンクのジャケット構造

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加熱用タンクのジャケット構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスや粉体材料精製などに使用されるプロセス液（以下単にプロセス液という）は、精錬プロセスの過程において、一時的に中継タンクに保管される場合がある。かかる中継タンクに保管されている状態において、温度が低下するとプロセス液は液体の状態を維持できずプロセス液の一部が固化して固形分が生成される可能性がある。かかる固形分の存在は、プロセス液の搬送を適切に行えなくなるだけでなく、次工程における反応を適切に行えなくなる可能性がある。したがって、中継タンクでは、プロセス液を液体の状態に維持するためにプロセス液を加熱する機構を有している。

【0003】

上述したように、中継タンク内部に収容されている物質（以下被加熱物という場合がある）を加熱する機構を有するタンクでは、タンクの周囲にジャケットが設置されている。このジャケット内に蒸気を入れることでタンクを加温することによって、タンク内部の物質に熱を加えることが行われている（特許文献１，２参照）。例えば、図２に示すように、ジャケット１１０におけるタンク１００の上部近傍に蒸気の供給部１１１が設けられており、ジャケット１１０におけるタンク１００の下部近傍に蒸気を排出する排出部１１２が設けられている場合には、以下のように蒸気はジャケット１１０内を流れる。まず、ジャケット１１０の上部の供給部１１１からジャケット１１０の空間１１０ｈ内に蒸気が供給されると、ジャケット１１０内に供給された蒸気はジャケット１１０全体に行き渡りながらジャケット１１０の底部１１０ｂに向かって移動する。ジャケット１１０の底部１１０ｂまで移動した蒸気は、ジャケット１１０の下部に設けられたノズル１２０から排出される。したがって、適切な温度の蒸気を供給部１１１から供給しノズル１２０から排出するようにすれば、タンク１００内の収容物をジャケット１１０に供給される蒸気によって所定の温度に加熱することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０－０９６３９３

【特許文献2】特開２０１９－１７０８５０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ジャケット１１０に供給された蒸気は、ジャケット１１０の内部を底部１１０ｂまで移動する間にタンク１００に熱を供給することによって冷却されるので、ドレンＤが発生する場合がある。かかるドレンＤが発生すると、タンク１１０の側面においてドレンＤと接触した箇所は冷却される。すると、タンク１１０の側面の冷却された箇所にプロセス液が固着したりプロセス液の固着による詰まりが発生する可能性がある。

【0006】

とくに、図２に示すようにノズル１２０を設けた場合には、蒸気は、一旦ジャケット１１０の底部１１０ｂ付近まで到達した後上昇してノズル１２０から排出される。しかし、ジャケット１１０の底部１１０ｂ付近まで到達して上昇する蒸気は、上方から絶えず流れ込んでくる蒸気とぶつかり、その圧力で底部１１０ｂ付近にまで押し戻されそのまま滞留する状態となる。すると、ノズル１２０の開口１２０ｄとジャケット１１０の底部１１０ｂとの間にドレンＤが発生しやすくなる。また、ジャケット１１０においてノズル１２０よりも下方に溜まったドレンＤはノズル１２０から排出できないので、このドレンＤを排出する場合には、一旦操業を止めてドレンＤを排出する作業を行う必要があり、タンク１１０を備えた設備の操業効率が低下するし、ドレンＤを排出する作業の負担が大きくなる。

【0007】

図３に示すように、ジャケット１１０の底部１１０ｂに開口ｈを設けて、この開口ｈにノズル１２０を接続して排出部１１２とすれば、ドレンＤの発生を抑制でき、ドレンＤが発生しても発生したドレンＤを効果的に排出できる可能性はある。

【0008】

しかし、タンクが上下に分割された上部タンクと下部タンクから形成されているような場合には（図１参照）、上部タンクと下部タンクとがフランジによって連結されるため、上部タンクに設けられたジャケットでは、図３に示すような排出部を設けることは困難である。

【0009】

また、ジャケットを設けたタンクが第２種圧力容器(内容積が０．０４ｍ^２以上もしくは胴の内径が２００ｍｍ以上で且つその長さが１０００ｍｍ以上)に該当する場合には、圧力容器構造規格によってノズル取付位置が制限される。具体的には、上述したような蒸気を排出するノズルは、ジャケットの底部から一定の距離を取ってノズルを設置しなければならず、この場合も、図３に示すような排出部を設けることは困難である。

【0010】

本発明は上記事情に鑑み、ジャケット内のドレンの発生を防止できる加熱用タンクのジャケット構造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】

【0011】

第１発明の加熱用タンクのジャケット構造は、被加熱物を収容するタンク本体の周囲に設けられた、蒸気が供給される蒸気供給空間を有する加熱用タンクのジャケットの構造であって、先端に開口が形成された前記蒸気供給空間内から蒸気を排出するノズルを有しており、該ノズルは、前記開口が前記ジャケットの底部を向いた状態となるように、先端が前記ジャケットの底部に向けて曲がっていることを特徴とする。
第２発明の加熱用タンクのジャケット構造は、第１発明において、前記ノズルは、その先端開口から前記ジャケットの底部までの距離が５～１０ｍｍとなるように配設されていることを特徴とする。
第３発明の加熱用タンクのジャケット構造は、第１発明において、前記ノズルは、その先端の曲がっている部分が弧状になっており、該曲がっている部分の圧力損失係数が０．１３～０．７１となるように形成されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0012】

第１発明によれば、ジャケットの底部付近まで到達して上昇する蒸気を効果的にノズルを通して排出できるので、ジャケットの底部近傍にドレンが発生することを効果的に防止することができる。
第２および第３発明によれば、蒸気供給空間内の蒸気をより効果的に排出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態の加熱用タンクのジャケット構造を採用したジャケット１０を有する加熱用タンク１の概略説明図である。

【図2】（Ａ）従来のジャケット１１０が採用されている加熱用タンク１００の概略説明図である。

【図3】他の排出部１１２の概略説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本実施形態の加熱用タンクのジャケット構造は、プロセス液などの被加熱物を内部に収容して加熱するために使用されるタンクに設けられるジャケットの構造であって、被加熱物を加熱する蒸気が供給されるジャケット内にドレンが発生することを防止できるようにしたものである。

【0015】

本実施形態の加熱用タンクのジャケット構造を有する加熱用タンクが採用される設備はとくに限定されない。例えば、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスや粉体材料精製などの設備やプラントを挙げることができる。

【0016】

また、本実施形態の加熱用タンクのジャケット構造を有する加熱用タンクの用途もとくに限定されない。例えば、プロセス液などを一時的に保管する中継タンクや、反応槽や分散槽などを加熱用タンクの用途として挙げることができる。

【0017】

本実施形態の加熱用タンクのジャケット構造を有する加熱用タンクにおいて加熱されたり加温されたりする被加熱物もとくに限定されない。例えば、ニッケル酸化鉱石の湿式製錬プロセスであればプロセス液を被加熱物として挙げることができる。また、粉体材料精製などの設備やプラントであれば、反応槽や分散槽などに収容される物質などを被加熱物として挙げることができる。

【0018】

本実施形態の加熱用タンクのジャケット構造が採用される加熱用タンクの構成もとくに限定されず、例えば、上部タンクと下部タンクがフランジで連結されたタンク（図１参照）や第２種圧力容器などを本実施形態の加熱用タンクのジャケットの構造が採用される加熱用タンクとして挙げることができる。

【0019】

以下では、上部タンクと下部タンクとがフランジで連結されたタンクにおいて、上部タンクに本実施形態の加熱用タンクのジャケットの構造を採用した場合を代表として説明する。

【0020】

＜本実施形態の加熱用タンクのジャケットの構造＞
まず、本実施形態の加熱用タンクのジャケットの構造が採用される加熱用タンク１を説明する。

【0021】

図１に示すように、本実施形態の加熱用タンクのジャケットの構造が採用される加熱用タンク１（以下単に加熱用タンク１という）は、内部に被加熱物を収容する収容空間２ｈを有する容器であるタンク本体２を備えている。このタンク本体２は、上部タンク３と下部タンク４とを有している。上部タンク３は、収容空間２ｈ内に被加熱物を供給する供給部２ａを有し、下端に開口を有する容器であり、下端開口の周囲にフランジ３ｆが設けられたものである。下部タンク４は、上端に開口を有し、下端に収容空間２ｈ内から被加熱物を排出する排出部２ｂを有する容器であり、上端開口の周囲にフランジ４ｆが設けられたものである。そして、タンク本体２は、上部タンク３の下端開口と下部タンク４の上端開口とを合わせてフランジ３ｆ，４ｆを連結して形成されている。

【0022】

そして、加熱用タンク１の周囲には、加熱蒸気が供給されるジャケット１０，３０が設けられている。

【0023】

かかる構成であるので、加熱用タンク１に供給部２ａから収容空間２ｈ内に被加熱物を供給して収容空間２ｈ内に被加熱物を貯留すれば、ジャケット１０，３０に供給される加熱蒸気の熱によって被加熱物を所定の温度まで加熱したり所定の温度に保温したりすることができる。そして、排出部２ｂによって収容空間２ｈ内と外部との間を連通すれば、所定の温度の被加熱物を排出部２ｂを通して次工程などに供給することができる。

【0024】

なお、上部タンク３は、上端部に開口を有しその開口が蓋などによって塞がれる構造としてもよい。この場合には、供給部２ａは蓋などに設けることができる。また、上部タンク３に蓋などを取り付ける場合、上部タンク３の上端部の開口の周囲にフランジを設けて、このフランジによって蓋を上部タンク３に連結する構造を採用することができる。

【0025】

＜ジャケット１０＞
図１に示すように、タンク本体２にはジャケット１０が設けられている。具体的には、上部タンク３の周囲には、本実施形態の加熱用タンクのジャケットの構造を採用したジャケット１０が設けられている。また、下部タンク４の周囲には、一般的な構造を有するジャケット３０が設けられている。

【0026】

以下では、本実施形態の加熱用タンクのジャケットの構造を採用したジャケット１０（以下では単に本実施形態のジャケット１０という）の構造について説明する。

【0027】

なお、下部タンク４に設けられるジャケット３０については、図２に示す従来のジャケット１１０と実質的に同様の構成を有するので、説明は割愛する。
また、下部タンク４の周囲に設けられるジャケット３０にジャケット１０と同等の構成、つまり、本実施形態の加熱用タンクのジャケットの構造を採用してもよい。

【0028】

＜外壁１１＞
図１に示すように、ジャケット１０は外壁１１を備えている。この外壁１１は、上部タンク３の周囲を囲い、上部タンク３の側壁３ｗとの間に隙間が形成されるように配設されている。この外壁１１の下端は、溶接などによって上部タンク３のフランジ３ｆの上面に気密かつ液密に連結されており、その上端は上壁１１ｔによって上部タンク３の側面３ｗと連結されている。つまり、外壁１１と、上部タンク３のフランジ３ｆと、上壁１１ｔと、によって上部タンク３の側壁３ｗを囲う空間（以下蒸気供給空間１０ｈという）が形成されている。かかる構造であるので、上部タンク３のフランジ３ｆがジャケット１０の底部を構成することになる。以下では、便宜上、上部タンク３のフランジ３ｆをジャケット１０の底部１０ｂという場合がある。

【0029】

なお、外壁１１内面から上部タンク３の側壁３ｗまでの距離Ｌｗ、つまり、蒸気供給空間１０ｈの隙間はとくに限定されず、タンク本体２の容積や、タンク本体２に収容される被加熱物の量や流量等、被加熱物の性質、被加熱物の温度に合わせて適切に調整すればよい。例えば、タンク本体２の容積が、３．５ｍ^３程度にであれば、距離Ｌｗは５０ｍｍ程度にすることができる。

【0030】

また、上部タンク３が上端部に蓋などを取り付けるフランジを有する場合には、外壁１１の上端を溶接などによってこのフランジの下面に気密かつ液密に連結してもよい。つまり、上部タンク３のフランジを上壁としてもよい。

【0031】

＜蒸気供給部１０ａ＞
図１に示すように、ジャケット１０の上端部には、蒸気供給空間１０ｈに蒸気を供給する蒸気供給部１０ａが設けられている。この蒸気供給部１０ａは、蒸気を蒸気供給空間１０ｈに供給できる構造となっていればよく、とくに限定されない。例えば、ジャケット１０の外壁１１に貫通孔を形成し、この貫通孔に配管などを連結して蒸気供給部１０ａとすることができる。

【0032】

＜排出部１０ｂ＞
図１に示すように、ジャケット１０の下端部、つまり、ジャケット１０の底部１０ｂ近傍（つまり上部タンク３のフランジ３ｆ近傍）には、排出部１０ｂが設けられている。この排出部１０ｂは、蒸気供給空間１０ｈ内から蒸気を外部に排出するものであり、ノズル２０を備えている。

【0033】

＜ノズル２０＞
図１に示すように、ジャケット１０は外壁１１には、貫通孔１１ｈが形成されており、この貫通孔１１ｈには、排出部１０ｂのノズル２０が挿入されている。具体的には、ノズル２０は、その先端部２０ａが蒸気供給空間１０ｈに配置され、その外端部２０ｃが外壁１１の外部に位置するように外壁１１の貫通孔１１ｈに挿入されている。このノズル２０は、その外面と外壁１１の貫通孔１１ｈの内端縁との間が気密かつ液密になるように外壁１１に固定されている。例えば、溶接などの方法によって、ノズル２０は外壁１１の貫通孔１１ｈに固定されている。

【0034】

このノズル２０は中空な管状の部材であり、その先端部２０ａの開口２０ｄがジャケット１０の底部１０ｂを向いた状態となるように設けられている。具体的には、ノズル２０の先端部２０ａには、ジャケット１０の底部１０ｂ側に向いた状態となるように曲がった曲がり部２０ｂが設けられている。より詳しく言えば、先端部２０ａの開口２０ｄがジャケット１０の底部１０ｂの上面と対向した状態となるように、ノズル２０の先端部２０ａは曲げられている。

【0035】

一方、ノズル２０の外端部２０ｃは大気解放状態となるように設けられている。具体的には、ジャケット１０の蒸気供給空間１０ｈは蒸気供給部１０ａから供給される蒸気によって大気よりも高圧になっているので、この蒸気供給空間１０ｈ内の圧力とノズル２０の外端部２０ｃ近傍の圧力との圧力差によって蒸気供給空間１０ｈ内の蒸気がノズル２０を通って外部に排出されるように、ノズル２０の外端部２０ｃは設けられている。なお、かかる状態を維持できるのであれば、ノズル２０の外端部２０ｃは必ずしも大気解放状態となっていなくてもよく、配管やチューブなどに連結されていてもよいし、ドレンなどを回収する容器などに挿入や連結されていてよい。

【0036】

ジャケット１０が上記のような構造を有しているので、蒸気供給部１０ａから蒸気供給空間１０ｈ内に蒸気を供給すれば、蒸気供給空間１０ｈ内を流れた蒸気を、ジャケット１０の底部１０ｂ近傍から外部に設けられた排出部１０ｂのノズル２０を通して排出できる。

【0037】

しかも、ノズル２０の先端部２０ａの開口２０ｄがジャケット１０の底部１０ｂを向いた状態となっているので、ノズル２０がジャケット１０の底部１０ｂよりも離れた位置（つまりジャケット１０の底部１０ｂよりも上方の位置）に配置されていても、蒸気をノズル２０を通してスムースに外部に排出することができる。

【0038】

つまり、ジャケット１０内にはジャケット１０の底部１０ｂに向かう流れ（下降流）が発生しているが、この流れはジャケット１０の底部１０ｂ付近まで到達した後上昇する流れ（上昇流）となる。上昇流は下降流と干渉する可能性があるが、ノズル２０の先端部２０ａの開口２０ｄがジャケット１０の底部１０ｂを向いているので、上昇流を下降流と干渉させず（または干渉を少なく）ノズル２０の開口２０ｄに流入させることができる。すると、ジャケット１０の底部１０ｂの近傍で蒸気の滞留が発生することを抑制できるので、ジャケット１０の底部１０ｂにおけるドレンＤの発生を抑制でき、ドレンＤの発生による被加熱物の固化などを防止しやすくなる。

【0039】

＜ノズル２０の先端とジャケット１０の底部１０ｂの距離＞
ノズル２０の先端部２０ａ、つまり、ノズル２０の先端部２０ａの開口２０ｄからジャケット１０の底部１０ｂの上面までの距離Ｌ１はとくに限定されない。距離Ｌ１は、ジャケット１０内に供給される蒸気の流量やジャケット１０の蒸気供給空間１０ｈの容積、ジャケット１０に設けられる供給口１０ａの数、排出部１０ｂの数（つまりノズル２０の数）、ノズル２０の内径等に合わせて適切に調整すればよい。例えば、距離Ｌ１を５～１０ｍｍとすれば、上述した蒸気の流量などが異なっても、概ね良好な蒸気排出とドレン発生防止効果を得ることができる。

【0040】

＜ノズル２０の曲がりについて＞
ノズル２０の先端部２０ａの曲がり部２０ｂは、その開口２０ｄがジャケット１０の底部１０ｂに向いた状態となるように曲がっていればよく、その形状、例えば、曲率や曲がる角度はとくに限定されない。ノズル２０を通して蒸気を効果的に排出でき、しかも、ノズル２０の損傷（孔あき等）を防止する上では、ノズル２０先端部２０ａの曲がり部２０ｂは、圧力損失係数が０．１３～０．７１となるように形成されていることが望ましい。

【0041】

＜ノズル２０の太さについて＞
ノズル２０の太さ、つまり、外径はとくに限定されず、ノズル２０の先端部２０ａが蒸気供給空間１０ｈ内に配置されている状態において、ジャケット１０の底部１０ｂに向かう蒸気の流れを阻害しない程度の太さに設けられていればよい。例えば、ノズル２０の外径は、外壁１１内面から上部タンク３の側壁３ｗまでの距離Ｌｗよりも２０～３０ｍｍ程度細いものを使用することが望ましい。

【0042】

＜ノズル２０とジャケット１０の連結について＞
上述したように、ノズル２０は、その外面とジャケット１０の外壁１１の貫通孔１１ｈの内端縁とが溶接によって連結されていれば、ノズル２０の外面とジャケット１０の外壁１１の貫通孔１１ｈの内端縁との間を気密液密に維持できる。また、ノズル２０を安定した状態で配置しておくことができるので、蒸気の排出を安定化することができる。

【0043】

一方、ノズル２０の外面とジャケット１０の外壁１１の貫通孔１１ｈの内端縁との間を気密液密に維持できるのであれば、ノズル２０はジャケット１０の外壁１１に形成された貫通孔１１ｈに挿入されているだけでもよい。この場合には、ノズル２０に損傷が生じた場合、ノズル２０を簡単に交換できるという利点が得られる。なお、ノズル２０をジャケット１０の外壁１１の貫通孔１１ｈに挿入しているだけの場合には、ノズル２０の外面とジャケット１０の外壁１１の貫通孔１１ｈの内端縁との間を気密液密に維持しかつノズル２０の姿勢を安定させるために、両者の隙間にはシール部材などを設けることが望ましい。

【0044】

＜ノズル２０の素材について＞
ノズル２０の素材はとくに限定されず、ジャケット１０の蒸気供給空間１０ｈ内に供給される蒸気によって剛性が低下したり変質したりしない素材によって形成されていればよい。例えば、ノズル２０には、圧力配管用炭素鋼鋼管（ＳＴＰＧ）や、ＳＵＳ３０４で形成されたステンレス管などを採用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明の加熱用タンクのジャケット構造は、被加熱物を収容し加熱したり保温したりするタンクに設けられるジャケットに適している。

【符号の説明】

【0046】

１ タンク
２ タンク
３ 上部タンク
３ｆ フランジ
４ 下部部タンク
４ｆ フランジ
１０ ジャケット
１０ｈ 蒸気供給空間
１０ａ 蒸気供給部
１１ｈ 貫通孔
１１ｗ 外壁
２０ ノズル
２０ａ 先端部
２０ｄ 開口
２０ｂ 曲がり部
２０ｃ 外端部
Ｄ ドレン

【図1】

【図2】

【図3】