JP2001232101A - 自然循環式蒸発缶 - Google Patents

自然循環式蒸発缶

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JP2001232101A
JP2001232101A JP2000048978A JP2000048978A JP2001232101A JP 2001232101 A JP2001232101 A JP 2001232101A JP 2000048978 A JP2000048978 A JP 2000048978A JP 2000048978 A JP2000048978 A JP 2000048978A JP 2001232101 A JP2001232101 A JP 2001232101A
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evaporator
heat exchanger
liquid
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natural circulation
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Hidekazu Nakamoto
英和 中元
Susumu Harada
原田  進
Yasunari Sase
康成 佐世
Michio Suzuki
宙夫 鈴木
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明の目的は自然循環式蒸発缶において、熱
交換器部分での被処理液の流速分布の均一性を向上させ
ることにより、均一な蒸発特性、均一な反応特性を得、
さらには被処理液がスラリーの場合でも固体粒子の沈殿
がない低沸点成分を連続的に蒸発させるに好適な装置を
提供することにある。 【解決手段】立形の蒸発缶(1)内に多管式熱交換器
(4)を内蔵し、蒸発缶の内壁と多管式熱交換器(4)
のシェルの外壁との間を自然対流により流下する被処理
液の平均流速が多管式熱交換器(4)の管内側を上昇す
る被処理液の平均流速よりも小さくするとともに多管式
熱交換器の外側のシェル下部に内部循環する被処理液を
一様に流入させるための助走空間(22)を設ける構造
と熱交上部を中央部が周辺部より高くなる構造によって
達成される。さらには、被処理液がスラリーの場合に
は、立形の蒸発缶(1)の底部に内部循環する被処理液
を上昇させるための円錐状の部材としての収縮管
(6)、広がり管(6a)を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低沸点揮発物を分
離する蒸発装置に関し、特に自然循環式により揮発物を
連続して蒸発するのに好適な蒸発缶の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、自然循環式により揮発物を連続し
て蒸発させる装置として、特開昭54ー79243号公
報がある。これは、第2の反応器として完全混合槽型反
応器を用いる代わりに横形多段カスケード方式の反応器
を使用し、かつ、第1の反応器において特定量の反応を
行なわせることにより、スケールアップした場合でも生
産性が高いと、記述している。そして外部に熱交換器を
設けた循環ループをもつ縦形混合槽式の蒸発缶が示され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は熱交換器部分での被処理液の流速分布の均一
性、すなわち均一な蒸発特性、均一な反応特性及び被処
理液がスラリーの場合の固体粒子沈殿に対する配慮が十
分でなかった。
【0004】本発明の目的は、上記従来技術を改善し、
比較的簡単な構造の装置により被処理液を自然循環させ
ながら低沸点成分を連続的に蒸発させるに好適な装置を
提供することにあり、特に蒸発缶の処理量が大きくな
り、缶の横断面積が大きくなる装置に対し有効である。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では蒸発缶を以下のように構成する。
【0006】縦形の円筒容器内に多管式熱交換器を内蔵
し、蒸発缶の内壁と多管式熱交換器の外壁(シェル外
壁)との間を自然対流により流下する被処理液の平均流
速が多管式熱交換器の管内側を上昇する被処理液の平均
流速よりも小さくするとともに多管式熱交換器の外側の
シェル下部に内部循環する被処理液を一様に流入させる
ための助走空間を設ける構造と多管式熱交換器上部側の
中心部を外周部より高くすることによって達成される。
さらには、被処理液がスラリーの場合には、立形の蒸発
缶の底部に内部循環する被処理液を上昇させるための円
錐状の部材を設けることに特徴がある。
【0007】
【発明の実施の形態】図1に本発明の一実施例を示す。
被処理液2は、縦形の蒸発缶1内の下部に設けた被処理
液入口管3より流入し、多管式熱交換器4の複数の伝熱
管内側を流れて加熱され、自然対流により上昇する。こ
こで被処理液2の低沸点成分の一部は蒸発しベーパー管
5より装置外に放出される。残りの被処理液2は蒸発缶
1の内壁と多管式熱交換器4のシェルの外壁との間を自
然対流により矢印のように流下し、多管式熱交換器4の
シェル下部に設けられた円筒状の収縮管6と広がり管6
aで形成される助走空間部22に流入する。本発明の実
施例では一例として収縮管と広がり管の組み合わせで説
明しているがこの組み合わせに限定されるものではな
い。
【0008】ここで処理液の流れは乱れの少ない整流さ
れたものになり、さらに多管式熱交換器4の管内の平均
流速は自然対流で流下する平均流速よりも増速されてい
るのでより均一な速度分布で複数の伝熱管に流入し、各
管に流入している被処理液は再び均一に加熱され自然対
流による循環を繰り返す。この過程で徐々に低沸点成分
は蒸発し、適当な対流時間を経た後に濃縮された処理済
み液9は蒸発缶1の円筒側面底部側に設けた出口10を
通って系外へ導き出される。
【0009】被処理液の円滑な増速流を発生させるため
には、伝熱管の総流路面積よりも円筒状の助走空間の流
路面積を大きく設計し、さらに蒸発缶1の内壁と多管式
熱交換器4のシェルの外壁との間に形成される二重円筒
部分24の流路面積を助走空間部22の流路面積よりも
大きくすることにより達成される。さらに、蒸発缶の処
理量が増加した場合には缶の断面積が増してくるため
に、熱交換器中心部から流出する処理液は熱交換器の周
辺部から流出する処理液の影響を受けて、蒸発缶の二重
円筒部への流れが阻害されるようになる。このために処
理液の滞留時間にバラツキが発生してくる。この影響を
防止するために本発明の実施例に示すように、多管式熱
交換器の上部中心部を周辺部より高めにする。図1で
は、中心部が他に比較して階段状に高くなる例を示して
いる。こうすることによって、中心部から流出する処理
液は外周部に確実に流れて行き、さらに外周部から流出
する処理液は確実に二重円筒部24に流入して行き、良
好な循環流れを形成することができる。
【0010】このときの多管式熱交換器内側を上昇して
きた処理液の液面を模式的な液面形状20として示し
た。缶内中心部が盛り上がり、周辺部が低目となる液面
が形成されている。なお、7は熱媒の入口、8は熱媒の
出口を示し、蒸発缶1のまわりは断熱材あるいはジャケ
ットにより囲まれている(図示していない)。従って、
本発明の蒸発缶では熱交換器の軸方向に沿って速度分布
が均一なため被処理液はより均一な蒸発あるいは反応を
することができ、より良好な製品品質を短い滞留時間で
得ることができる効果がある。
【0011】被処理液2が固体粒子と液体の混合物(以
下スラリーと記述する)の場合も同様に自然循環する被
処理液2は多管式熱交換器4のシェル下部に設けられた
収縮管6,と広がり管6aによって形成される円筒状の
助走空間部22に流入するが、通路断面積が絞られてい
るのでここの循環流速が上昇するために、固体粒子が底
部に沈殿することはない。また被処理液がスラリーの場
合は蒸発缶の底部に内部循環する被処理液を上昇させる
ための円錐状の部材を設ける(図示せず)ことによって
もスラリーに含まれる固体粒子の沈殿を防ぐことができ
る。ここで、円錐状の部材はある曲率を持っていても良
い。従って、本発明の蒸発缶ではスラリーの自然循環に
より好適な蒸発缶を提供できる効果があり、信頼性のあ
る良好な品質の製品を得ることができる。
【0012】本発明の蒸発缶をポリエチレンテレフタレ
ート製造に用いた場合の一実施例を説明する。原料のテ
レフタル酸とエチレングリコールを混合して得られたス
ラリーは入り口2から流入され、内部に多管式熱交換器
4を内蔵した自然循環式蒸発缶1に連続的に供給され
る。所定の反応条件に設定された缶内でエステル化反応
によりビスーβーヒドロキシエチルテレフタレートと水
を生成する。生成した水は蒸気となりベーパー管5によ
り系外に取出される。所定の滞留時間で反応して生成さ
れた重合度の低いビスーβーヒドロキシエチルテレフタ
レートは出口10から取り出され、次に例えば撹拌式の
初期重合槽にポンプを介して送られ重合度を高められ
る。さらに、重合物は例えば横型の最終重合槽に送られ
高真空下で加熱、撹拌され重合度100程度のポリエチ
レンテレフタレートが製造される。
【0013】従って、本発明によればエステル化工程で
品質の良いエステル化反応物を、外部駆動源を用いずに
自然循環により短い滞留時間で製造できるので、装置の
小型化が可能でより良好な品質のポリエチレンテレフタ
レートを製造できる効果がある。
【0014】さらに本発明は、テレフタル酸を主成分と
するジカルボン酸と1、4ブタンジオールを主とするグ
リコールとからなるスラリーを連続的に上記自然循環式
蒸発缶に供給し、エステル化反応させ重合度の低いビス
ーβーヒドロキシブチルテレフタレートを製造し、その
後に重縮合させポリブチレンテレフタレートを製造する
ことができる。
【0015】また、ナフタレンジカルボン酸を主成分と
する芳香族ジカルボン酸とエチレングリコールを主とす
るグリコールとからなるスラリーを連続的に上記自然循
環式蒸発缶に供給し、エステル化反応させ重合度の低い
ビスーβーヒドロキシエチルナフタレートを製造し、そ
の後に重縮合させポリエチレンナフタレートを製造する
ことができる。
【0016】また、テレフタル酸を主成分とする芳香族
ジカルボン酸と1、4シクロヘキサンジメチレンを主成
分とするグリコールとからなるスラリーを連続的に上記
自然循環式蒸発缶に供給し、エステル化反応させ重合度
の低いビスーβーヒドロキシシクロヘキサンジメチレン
テレフタレートを製造し、その後に重縮合させポリ1、
4シクロヘキサンジメチレンテレフタレートを製造する
ことができる。
【0017】このように、ポリブチレンテレフタレー
ト、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジ
メチレンテレフタレート等のポリエステル類の製造にも
適用可能である。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、被処理液を均一に加熱
できるのでより短い滞留時間で低沸点成分を蒸発させる
ことができ、より良好な製品品質を得ることができる。
さらに、被処理液が反応を伴って蒸発する場合でも同様
な効果がある。また、被処理液がスラリーの場合でもス
ラリーに含まれる固体粒子の沈殿を防ぐことができ、よ
り信頼性のある良好な品質の製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す蒸発缶の構造を示す図
である。
【符号の説明】
1…蒸発缶、2…被処理液、3…被処理液入り口管、
4…多管式熱交換器、5…ベーパー管、 6…収縮管、
6a…広がり管、 7…熱媒入り口、8…熱媒出口、
9…処理済み液、 20…蒸発缶内液表面形状、22…
助走空間部、24…二重円筒部分。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐世 康成 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 (72)発明者 鈴木 宙夫 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸事業所内 Fターム(参考) 4D076 AA02 AA22 AA24 BA03 CB02 CB05 CB06 CB07 CB08 DA03 DA25 FA03 FA13 FA37 HA20

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】縦形の円筒容器本体の下部に設けられた被
    処理液の入口管及び出口管と、円筒容器本体の上部に設
    けられた蒸気を排出するベーパー管と、前記円筒容器本
    体に内蔵され管外側を熱媒により加熱され管内側部に被
    処理液が上昇する構造を持ち上部形状は中心部が他に比
    較して高くなる構造の多管式熱交換器と、前記円筒容器
    本体の内壁と前記多管式熱交換器の外壁との間に設けら
    れ被処理液が対流により流下する二重円筒部と、前記熱
    交換器の下部には収縮管と広がり管からなる助走空間部
    と、を備えたことを特徴とする自然循環式蒸発缶。
  2. 【請求項2】請求項1の記載において、蒸発缶内部に設
    置する多管式熱交換器の上部形状を外周部より中心部が
    階段状に高くなる構成としたことを特徴とする自然循環
    式蒸発缶。
  3. 【請求項3】請求項1の記載において、前記助走空間部
    が広がり管のみからなることを特徴とする自然循環式蒸
    発缶。
  4. 【請求項4】請求項1の記載において、前記二重円筒部
    の流路面積を助走空間部の流路面積よりも大きく、かつ
    熱交換器の伝熱管の総流路面積よりも助走空間部の流路
    面積を大きくしたことを特徴とする自然循環式蒸発缶。
  5. 【請求項5】テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸
    とエチレングリコールを主成分とするグリコールとから
    なるスラリーを連続的に上記自然循環式蒸発缶に供給
    し、エステル化反応させ重合度の低いビスーβーヒドロ
    キシエチルテレフタレートを製造し、その後に重縮合さ
    せポリエチレンテレフタレートを製造するに際し、前記
    スラリーを請求項1から請求項4のいずれかに記載の自
    然循環式蒸発缶を用いてエステル化反応を行うことを特
    徴とするポリエチレンテレフタレートの製造方法。
  6. 【請求項6】テレフタル酸を主成分とするジカルボン酸
    と1、4ブタンジオールを主とするグリコールとからな
    るスラリーを連続的に上記自然循環式蒸発缶に供給し、
    エステル化反応させ重合度の低いビスーβーヒドロキシ
    ブチルテレフタレートを製造し、その後に重縮合させポ
    リブチレンテレフタレートを製造するに際し、前記スラ
    リーを請求項1から請求項4のいずれかに記載の自然循
    環式蒸発缶を用いてエステル化反応を行うことを特徴と
    するポリブチレンテレフタレートの製造方法。
  7. 【請求項7】ナフタレンジカルボン酸を主成分とする芳
    香族ジカルボン酸とエチレングリコールを主とするグリ
    コールとからなるスラリーを連続的に上記自然循環式蒸
    発缶に供給し、エステル化反応させ重合度の低いビスー
    βーヒドロキシエチルナフタレートを製造し、その後に
    重縮合させポリエチレンナフタレートを製造するに際
    し、前記スラリーを請求項1から請求項4のいずれかに
    記載の自然循環式蒸発缶を用いてエステル化反応を行う
    ことを特徴とするポリエチレンナレフタレートの製造方
    法。
  8. 【請求項8】テレフタル酸を主成分とする芳香族ジカル
    ボン酸と1、4シクロヘキサンジメチレンを主成分とす
    るグリコールとからなるスラリーを連続的に上記自然循
    環式蒸発缶に供給し、エステル化反応させ重合度の低い
    ビスーβーヒドロキシシクロヘキサンジメチレンテレフ
    タレートを製造し、その後に重縮合させポリ1、4シク
    ロヘキサンジメチレンテレフタレートを製造するに際
    し、前記スラリーを請求項1から請求項4のいずれかに
    記載の自然循環式蒸発缶を用いてエステル化反応を行う
    ことを特徴とするポリ1、4シクロヘキサンジメチレン
    テレフタレートの製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1299790C (zh) * 2004-06-05 2007-02-14 钱德康 内循环降膜式分子蒸馏方法
CN100453948C (zh) * 2007-07-20 2009-01-21 中国石化扬子石油化工有限公司 一种立式管壳式换热器及其防堵方法
CN104548635A (zh) * 2014-12-18 2015-04-29 方萌 一种高浓度蒸发装置
CN114344935A (zh) * 2022-01-12 2022-04-15 湖南工业大学 一种分区自然循环管螺旋自动清洗蒸发结晶器

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