JP2010036057A - Separation process module, integration separation process module, large scale integration separation process module - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separation process module with high energy-saving effect, an integration separation process module, and a large scale integration separation process module. <P>SOLUTION: In the separation process module 100, first and second branched lines R1, R2 run input fluid branchingdly, the fluid joins at a merging path W to flow joinedly. A separator S separates the input fluid flowing in the merging path W into the first output fluid and second input fluid. A first compressor C1 raises the temperature of the first output fluid output from the separator S by compressing it. A first heat exchanger H1 heat-exchanges between the first compressed output fluid and the input fluid flowing in the merging path W. A second heat exchanger H2 heat-exchanges between the first output fluid having passed through the first heat exchanger H1 and the input fluid flowing in the first branched line R1. A third heat exchanger H3 heat-exchanges between the second output fluid output from the separator S and the input fluid flowing in the second branched line R2. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、分離プロセスモジュール、集積分離プロセスモジュール、大規模集積分離プロセスモジュールに関する。   The present invention relates to a separation process module, an integrated separation process module, and a large-scale integrated separation process module.

蒸留塔の塔頂蒸気を圧縮機で昇圧した後、再び蒸留塔に供給するように構成された蒸留装置が知られている（例えば特許文献１，２参照）。また、蒸留塔に、水を冷媒とするヒートポンプを連結した蒸留装置が知られている（例えば特許文献３参照）。
特開２００４−３３８４３号公報 特開２０００−２４６００１号公報 特公平６−９６４１号公報 2. Description of the Related Art A distillation apparatus is known that is configured to pressurize the top vapor of a distillation column with a compressor and then supply the vapor again to the distillation column (see, for example, Patent Documents 1 and 2). A distillation apparatus in which a heat pump using water as a refrigerant is connected to a distillation tower is known (see, for example, Patent Document 3).
JP 2004-33843 A JP 2000-246001 A Japanese Examined Patent Publication No. 6-9641

しかしながら、上記蒸留装置の省エネルギー効果はいずれも不十分である。   However, the energy saving effect of the distillation apparatus is not sufficient.

本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、省エネルギー効果の高い分離プロセスモジュール、集積分離プロセスモジュール、大規模集積分離プロセスモジュールを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a separation process module, an integrated separation process module, and a large-scale integrated separation process module with high energy saving effect.

上述の課題を解決するため、本発明の分離プロセスモジュールは、第１成分及び前記第１成分とは異なる第２成分を含む入力流体が入力される入力端と、前記入力端に入力された前記入力流体を分岐して流す第１分岐路及び第２分岐路と、前記第１分岐路を流れる前記入力流体と、前記第２分岐路を流れる前記入力流体とを合流して流す合流路と、前記合流路を流れる前記入力流体を、気体の前記第１成分を含む第１出力流体と、前記第２成分を含む第２出力流体とに分離する分離器と、前記分離器から出力された前記第１出力流体を圧縮することによって昇温させる第１圧縮機と、前記第１圧縮機によって圧縮された前記第１出力流体と、前記合流路を流れる前記入力流体との間で熱交換を行う第１熱交換器と、前記第１熱交換器を通過した前記第１出力流体と、前記第１分岐路を流れる前記入力流体との間で熱交換を行う第２熱交換器と、前記分離器から出力された前記第２出力流体と、前記第２分岐路を流れる前記入力流体との間で熱交換を行う第３熱交換器と、前記第２熱交換器を通過した前記第１出力流体を出力する第１出力端と、前記第３熱交換器を通過した前記第２出力流体を出力する第２出力端と、を備える。   In order to solve the above-described problems, the separation process module of the present invention includes an input end to which an input fluid including a first component and a second component different from the first component is input, and the input to the input end. A first branch path and a second branch path for branching and flowing the input fluid; a combined flow path for joining and flowing the input fluid flowing through the first branch path; and the input fluid flowing through the second branch path; A separator that separates the input fluid flowing through the combined flow path into a first output fluid containing the first component of gas and a second output fluid containing the second component; and the output from the separator Heat exchange is performed between the first compressor that raises the temperature by compressing the first output fluid, the first output fluid that is compressed by the first compressor, and the input fluid that flows through the combined flow path. Passing through the first heat exchanger and the first heat exchanger. A second heat exchanger for exchanging heat between the first output fluid and the input fluid flowing through the first branch, the second output fluid output from the separator, and the second branch. A third heat exchanger for exchanging heat with the input fluid flowing through the passage; a first output terminal for outputting the first output fluid that has passed through the second heat exchanger; and the third heat exchanger. And a second output end that outputs the second output fluid that has passed through.

本発明の分離プロセスモジュールでは、第１熱交換器において、合流路を流れる入力流体が、第１圧縮機によって圧縮された第１出力流体によって昇温される。また、第２熱交換器において、第１分岐路を流れる入力流体が、第１熱交換器を通過した第１出力流体によって昇温される。また、第３熱交換器において、第２分岐路を流れる入力流体が、第２出力流体によって昇温される。   In the separation process module of the present invention, in the first heat exchanger, the input fluid flowing through the combined flow path is heated by the first output fluid compressed by the first compressor. Further, in the second heat exchanger, the input fluid flowing through the first branch path is heated by the first output fluid that has passed through the first heat exchanger. In the third heat exchanger, the temperature of the input fluid flowing through the second branch path is increased by the second output fluid.

この場合、第１圧縮機によって第１出力流体を圧縮する際に所定エネルギーの仕事が必要になるが、合流路を流れる入力流体を別途ボイラー等の加熱炉で加熱する必要は殆どなくなる。一方、第１出力流体を圧縮しない場合、合流路を流れる入力流体を別途ボイラー等の加熱炉で加熱する必要がある。別途ボイラー等の加熱炉で加熱する際に必要なエネルギーは、第１出力流体を圧縮する際に必要な所定エネルギーに比べて非常に大きい。よって、本発明の分離プロセスモジュールでは、省エネルギー効果が高くなる。   In this case, when the first output fluid is compressed by the first compressor, work of predetermined energy is required, but it is almost unnecessary to separately heat the input fluid flowing through the combined flow path in a heating furnace such as a boiler. On the other hand, when the first output fluid is not compressed, it is necessary to separately heat the input fluid flowing through the combined flow path in a heating furnace such as a boiler. Separately, the energy required for heating in a heating furnace such as a boiler is much larger than the predetermined energy required for compressing the first output fluid. Therefore, the energy saving effect is enhanced in the separation process module of the present invention.

また、本発明の分離プロセスモジュールでは、第１分岐路を流れる入力流体の流量と第２分岐路を流れる入力流体の流量との比を調整することによって、第２熱交換器における熱交換量と第３熱交換器における熱交換量の割合を調整することができる。   In the separation process module of the present invention, the amount of heat exchange in the second heat exchanger is adjusted by adjusting the ratio of the flow rate of the input fluid flowing through the first branch path and the flow rate of the input fluid flowing through the second branch path. The ratio of the heat exchange amount in the third heat exchanger can be adjusted.

また、前記分離器から出力される前記第１出力流体のエンタルピーと、前記分離器から出力される前記第２出力流体のエンタルピーとの和が、前記分離器に入力される前記入力流体のエンタルピーと同じであることが好ましい。これにより、分離プロセスモジュールを標準化されたモジュールとすることができる。   The sum of the enthalpy of the first output fluid output from the separator and the enthalpy of the second output fluid output from the separator is the enthalpy of the input fluid input to the separator. Preferably they are the same. As a result, the separation process module can be a standardized module.

前記第１熱交換器を通過した前記第１出力流体は、液体の前記第１成分を含んでいることが好ましい。   The first output fluid that has passed through the first heat exchanger preferably includes the liquid first component.

この場合、第１熱交換器において、第１圧縮機によって圧縮された第１出力流体が液化する際の潜熱を、合流路を流れる入力流体によって回収することができる。よって、省エネルギー効果が更に高くなる。   In this case, in the first heat exchanger, the latent heat when the first output fluid compressed by the first compressor is liquefied can be recovered by the input fluid flowing through the combined flow path. Therefore, the energy saving effect is further enhanced.

上記分離プロセスモジュールは、前記分離器と前記第１圧縮機との間に配置され、前記分離器から出力された前記第１出力流体を分岐する第１分岐部と、前記第１分岐部から出力され、気体の前記第１成分を含む前記第１出力流体を圧縮することによって昇温させる第２圧縮機と、前記分離器と前記第３熱交換器との間に配置され、前記分離器から出力された前記第２出力流体を分岐する第２分岐部と、前記第２分岐部から出力された前記第２出力流体と、前記第２圧縮機によって圧縮された前記第１出力流体との間で熱交換を行う第４熱交換器と、を更に備え、前記第４熱交換器を通過した前記第１出力流体と、前記第４熱交換器を通過した前記第２出力流体とが、前記分離器に入力されることが好ましい。   The separation process module is disposed between the separator and the first compressor, and branches from the first output fluid output from the separator, and is output from the first branch. And is disposed between the second compressor that raises the temperature by compressing the first output fluid containing the first component of gas, the separator and the third heat exchanger, and from the separator Between the second branch portion that branches the output second output fluid, the second output fluid output from the second branch portion, and the first output fluid compressed by the second compressor. A fourth heat exchanger that performs heat exchange at the first output fluid that has passed through the fourth heat exchanger, and the second output fluid that has passed through the fourth heat exchanger, It is preferably input to the separator.

分離器、第１分岐部、第２圧縮機、第２分岐部及び第４熱交換器を含む分離ユニットを閉じた系とした場合、第１出力流体及び第２出力流体を系外に出力すると共に、分離器から出力された第１出力流体及び第２出力流体を分離器に還流させることができる。その際、第４熱交換器において、第２出力流体が第１出力流体によって昇温される。第２圧縮機によって第１出力流体を圧縮する際に所定エネルギーの仕事が必要になるが、第２出力流体を別途ボイラー等の加熱炉で加熱する必要は殆どなくなる。一方、第１出力流体を圧縮しない場合、第２出力流体を別途ボイラー等の加熱炉で加熱する必要がある。別途ボイラー等の加熱炉で加熱する際に必要なエネルギーは、第１出力流体を圧縮する際に必要な所定エネルギーに比べて非常に大きい。よって、省エネルギー効果が更に高くなる。   When the separation unit including the separator, the first branch unit, the second compressor, the second branch unit, and the fourth heat exchanger is a closed system, the first output fluid and the second output fluid are output outside the system. At the same time, the first output fluid and the second output fluid output from the separator can be refluxed to the separator. At that time, in the fourth heat exchanger, the temperature of the second output fluid is increased by the first output fluid. When the first output fluid is compressed by the second compressor, work of a predetermined energy is required, but it is almost unnecessary to heat the second output fluid separately in a heating furnace such as a boiler. On the other hand, when the first output fluid is not compressed, the second output fluid needs to be separately heated in a heating furnace such as a boiler. Separately, the energy required for heating in a heating furnace such as a boiler is much larger than the predetermined energy required for compressing the first output fluid. Therefore, the energy saving effect is further enhanced.

また、分離器から出力された第１出力流体を、第２圧縮機によって圧縮する前に第１分岐部によって分岐して系外に出力することができる。このため、系外に出力される第１出力流体を無駄に圧縮する必要がない。よって、第２圧縮機による圧縮に必要なエネルギーを低減することができる。   In addition, the first output fluid output from the separator can be branched out by the first branching unit before being compressed by the second compressor and output outside the system. For this reason, it is not necessary to wastefully compress the first output fluid output outside the system. Therefore, energy required for compression by the second compressor can be reduced.

さらに、分離器から出力された第２出力流体を、第４熱交換器において昇温する前に第２分岐部によって分岐して系外に出力することができる。このため、系外に出力される第２出力流体を無駄に昇温する必要がない。よって、昇温に必要なエネルギーを低減することができる。   Furthermore, the second output fluid output from the separator can be branched out by the second branching section before being heated in the fourth heat exchanger and output outside the system. For this reason, it is not necessary to unnecessarily raise the temperature of the second output fluid output to the outside of the system. Therefore, energy required for temperature rise can be reduced.

前記第４熱交換器を通過した前記第１出力流体は、液体の前記第１成分を含んでいることが好ましい。   The first output fluid that has passed through the fourth heat exchanger preferably includes the liquid first component.

この場合、第４熱交換器において、第２圧縮機によって圧縮された第１出力流体が液化する際の潜熱を、第２出力流体によって回収することができる。よって、省エネルギー効果が更に高くなる。   In this case, in the fourth heat exchanger, the latent heat when the first output fluid compressed by the second compressor is liquefied can be recovered by the second output fluid. Therefore, the energy saving effect is further enhanced.

前記分離器は、単段の分離器であってもよい。   The separator may be a single stage separator.

単段の分離器を用いると、分離器が安定するまでの待機時間が非常に短くなる。そのため、迅速に第１成分と第２成分とを分離することができる。また、１つの分離プロセスモジュールを用いてバッチ処理で種々の分離プロセスを繰り返すことができるので、複数の分離プロセスモジュールを使用する必要がない。   When a single-stage separator is used, the waiting time until the separator is stabilized becomes very short. Therefore, the first component and the second component can be quickly separated. Further, since various separation processes can be repeated by batch processing using one separation process module, it is not necessary to use a plurality of separation process modules.

本発明の集積分離プロセスモジュールは、本発明の第１分離プロセスモジュールと、本発明の第２分離プロセスモジュールと、本発明の第３分離プロセスモジュールと、を備え、前記第１分離プロセスモジュールの前記第１出力端から出力された前記第１出力流体は、前記第２分離プロセスモジュールの前記入力端に入力され、前記第１分離プロセスモジュールの前記第２出力端から出力された前記第２出力流体は、前記第３分離プロセスモジュールの前記入力端に入力され、前記第２分離プロセスモジュールの前記第２出力端から出力された前記第２出力流体と、前記第３分離プロセスモジュールの前記第１出力端から出力された前記第１出力流体とは、前記第１分離プロセスモジュールの前記入力端に入力される。   The integrated separation process module of the present invention comprises a first separation process module of the present invention, a second separation process module of the present invention, and a third separation process module of the present invention, The first output fluid output from the first output end is input to the input end of the second separation process module, and the second output fluid output from the second output end of the first separation process module. Are input to the input end of the third separation process module and output from the second output end of the second separation process module, and the first output of the third separation process module. The first output fluid output from the end is input to the input end of the first separation process module.

本発明の集積分離プロセスモジュールは、本発明の分離プロセスモジュールを備えているので、省エネルギー効果が高い。また、この集積分離プロセスモジュールでは、第１分離プロセスモジュールで分離された流体を、第２分離プロセスモジュール及び第３分離プロセスモジュールの両方で更に分離している。また、第２分離プロセスモジュールから出力された第２出力流体及び第３分離プロセスモジュールから出力された第１出力流体を第１分離プロセスモジュールに戻して再度分離している。よって、この集積分離プロセスモジュールでは、第１成分及び第２成分を高純度で分離することができ、第１成分と第２成分の分離比を自由に決定することができる。   Since the integrated separation process module of the present invention includes the separation process module of the present invention, the energy saving effect is high. In this integrated separation process module, the fluid separated by the first separation process module is further separated by both the second separation process module and the third separation process module. Further, the second output fluid output from the second separation process module and the first output fluid output from the third separation process module are returned to the first separation process module and separated again. Therefore, in this integrated separation process module, the first component and the second component can be separated with high purity, and the separation ratio between the first component and the second component can be freely determined.

本発明の大規模集積分離プロセスモジュールは、本発明の第１集積分離プロセスモジュールと、本発明の第２集積分離プロセスモジュールと、本発明の第３集積分離プロセスモジュールと、を備え、前記第１集積分離プロセスモジュールにおける前記第２分離プロセスモジュールの前記第１出力端から出力された前記第１出力流体は、前記第２集積分離プロセスモジュールにおける前記第１分離プロセスモジュールの前記入力端に入力され、前記第１集積分離プロセスモジュールにおける前記第３分離プロセスモジュールの前記第２出力端から出力された前記第２出力流体は、前記第３集積分離プロセスモジュールにおける前記第１分離プロセスモジュールの前記入力端に入力され、前記第２集積分離プロセスモジュールにおける前記第３分離プロセスモジュールの前記第２出力端から出力された前記第２出力流体と、前記第３集積分離プロセスモジュールにおける前記第２分離プロセスモジュールの前記第１出力端から出力された前記第１出力流体とは、前記第１集積分離プロセスモジュールにおける前記第１分離プロセスモジュールの前記入力端に入力される。   The large-scale integrated separation process module of the present invention comprises the first integrated separation process module of the present invention, the second integrated separation process module of the present invention, and the third integrated separation process module of the present invention, wherein the first The first output fluid output from the first output end of the second separation process module in the integrated separation process module is input to the input end of the first separation process module in the second integrated separation process module; The second output fluid output from the second output end of the third separation process module in the first integrated separation process module is input to the input end of the first separation process module in the third integrated separation process module. The third component in the second integrated separation process module. The second output fluid output from the second output end of the process module and the first output fluid output from the first output end of the second separation process module in the third integrated separation process module , And input to the input end of the first separation process module in the first integrated separation process module.

本発明の大規模集積分離プロセスモジュールは、本発明の集積分離プロセスモジュールを備えているので、省エネルギー効果が高い。また、この大規模集積分離プロセスモジュールでは、第１集積分離プロセスモジュールで分離された流体を、第２集積分離プロセスモジュール及び第３集積分離プロセスモジュールの両方で更に分離している。また、第２集積分離プロセスモジュールから出力された第２出力流体及び第３集積分離プロセスモジュールから出力された第１出力流体を第１集積分離プロセスモジュールに戻して再度分離している。よって、この大規模集積分離プロセスモジュールでは、第１成分及び第２成分を更に高純度で分離することができ、第１成分と第２成分の分離比を自由に決定することができる。   Since the large-scale integrated separation process module of the present invention includes the integrated separation process module of the present invention, the energy saving effect is high. In this large scale integrated separation process module, the fluid separated by the first integrated separation process module is further separated by both the second integrated separation process module and the third integrated separation process module. Further, the second output fluid output from the second integrated separation process module and the first output fluid output from the third integrated separation process module are returned to the first integrated separation process module and separated again. Therefore, in this large-scale integrated separation process module, the first component and the second component can be separated with higher purity, and the separation ratio between the first component and the second component can be freely determined.

なお、上記構成要素を任意に組み合わせてもよいし、本発明の表現を方法、コンピュータプログラム、当該コンピュータプログラムが記録された記録媒体としてもよい。   Note that the above-described components may be arbitrarily combined, and the expression of the present invention may be a method, a computer program, or a recording medium on which the computer program is recorded.

本発明によれば、省エネルギー効果の高い分離プロセスモジュール、集積分離プロセスモジュール、大規模集積分離プロセスモジュールが提供される。   According to the present invention, a separation process module, an integrated separation process module, and a large-scale integrated separation process module with high energy saving effect are provided.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
（第１実施形態） Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same reference numerals are used for the same or equivalent elements, and duplicate descriptions are omitted.
(First embodiment)

図１は、第１実施形態に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。図２は、第１実施形態に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。図１に示される分離プロセスモジュール１００は、入力端Ｉ、第１分岐路Ｒ１、第２分岐路Ｒ２、合流路Ｗ、分離器Ｓ、第１圧縮機Ｃ１、第１〜第３熱交換器Ｈ１〜Ｈ３、第１出力端Ｅ１及び第２出力端Ｅ２を備える。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a separation process module according to the first embodiment. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the heat quantity Q and the temperature T in the separation process module according to the first embodiment. The separation process module 100 shown in FIG. 1 includes an input end I, a first branch path R1, a second branch path R2, a combined path W, a separator S, a first compressor C1, and first to third heat exchangers H1. To H3, a first output terminal E1, and a second output terminal E2.

入力端Ｉには、第１成分及び第１成分とは異なる第２成分を含む入力流体が入力される。入力流体は、例えば液体の第１成分と液体の第２成分とを含む。第１成分及び第２成分は、気体、液体、気液混合物のいずれであってもよい。第１成分と第２成分とは、例えば沸点が異なる。一実施例において、入力流体は、第１成分としてベンゼン、第２成分としてトルエンを含む混合液である。   An input fluid including a first component and a second component different from the first component is input to the input terminal I. The input fluid includes, for example, a liquid first component and a liquid second component. The first component and the second component may be any of gas, liquid, and gas-liquid mixture. The first component and the second component have different boiling points, for example. In one embodiment, the input fluid is a liquid mixture containing benzene as the first component and toluene as the second component.

入力端Ｉに入力された入力流体は、配管１を通って分岐部Ｊ１に到達する。分岐部Ｊ１に到達した入力流体は、配管２を通って第２熱交換器Ｈ２に到達すると共に、配管２ａを通って第３熱交換器Ｈ３に到達する。第２熱交換器Ｈ２を通過した入力流体は、配管３を通って合流部Ｊ２に到達する。第３熱交換器Ｈ３を通過した入力流体は、配管３ａを通って合流部Ｊ２に到達する。配管２，２ａは、第１分岐路Ｒ１を構成している。配管３，３ａは、第２分岐路Ｒ２を構成している。第１分岐路Ｒ１及び第２分岐路Ｒ２は、入力端Ｉに入力された入力流体を分岐して流す。   The input fluid input to the input end I passes through the pipe 1 and reaches the branch portion J1. The input fluid that has reached the branch portion J1 reaches the second heat exchanger H2 through the pipe 2, and reaches the third heat exchanger H3 through the pipe 2a. The input fluid that has passed through the second heat exchanger H2 passes through the pipe 3 and reaches the junction portion J2. The input fluid that has passed through the third heat exchanger H3 reaches the junction portion J2 through the pipe 3a. The pipes 2 and 2a constitute a first branch path R1. The pipes 3 and 3a constitute a second branch path R2. The first branch path R1 and the second branch path R2 branch the input fluid input to the input end I and flow it.

分岐部Ｊ１は、第１分岐路Ｒ１を流れる入力流体の流量と第２分岐路Ｒ２を流れる入力流体の流量との比（流量比）を制御可能であってもよい。例えば、第２熱交換器Ｈ２を通過した入力流体の温度と、第３熱交換器Ｈ３を通過した入力流体の温度とが略同じ（温度差が好ましくは３度以内、より好ましくは１度以内）になるように、分岐部Ｊ１が流量比を制御することが好ましい。これにより、第２熱交換器Ｈ２及び第３熱交換器Ｈ３において、最大限に熱交換することができる。   The branch part J1 may be capable of controlling the ratio (flow rate ratio) between the flow rate of the input fluid flowing through the first branch path R1 and the flow rate of the input fluid flowing through the second branch path R2. For example, the temperature of the input fluid that has passed through the second heat exchanger H2 and the temperature of the input fluid that has passed through the third heat exchanger H3 are substantially the same (the temperature difference is preferably within 3 degrees, more preferably within 1 degree. It is preferable that the branch portion J1 controls the flow rate ratio. Thereby, in the 2nd heat exchanger H2 and the 3rd heat exchanger H3, heat exchange can be performed to the maximum extent.

合流部Ｊ２に到達した入力流体は、配管４を通って第１熱交換器Ｈ１に到達する。第１熱交換器Ｈ１では、例えば入力流体が沸点まで加熱されることにより、液体から気体に相変化する。第１熱交換器Ｈ１を通過した入力流体は、配管５を通って分離器Ｓに到達する。配管４，５は、合流路Ｗを構成している。合流路Ｗは、第１分岐路Ｒ１を流れる入力流体と、第２分岐路Ｒ２を流れる入力流体とを合流して流す。   The input fluid that has reached the junction J2 passes through the pipe 4 and reaches the first heat exchanger H1. In the first heat exchanger H1, for example, when the input fluid is heated to the boiling point, the phase changes from liquid to gas. The input fluid that has passed through the first heat exchanger H1 reaches the separator S through the pipe 5. The pipes 4 and 5 constitute a combined flow path W. The combined flow path W joins and flows the input fluid flowing through the first branch path R1 and the input fluid flowing through the second branch path R2.

分離器Ｓは、合流路Ｗを流れる入力流体を、気体の第１成分を含む第１出力流体と、第２成分を含む第２出力流体とに分離する。第１出力流体は例えば留出蒸気等であり、第２出力流体は例えば缶出液である。分離器Ｓは、気液分離器であることが好ましく、例えば蒸留塔、膜分離器、吸着分離器、フラッシュドラム等である。また、分離器Ｓは例えばフラッシュドラム等の単段の分離器であってもよいし、多段の分離器であってもよい。分離器Ｓから出力される第１出力流体は、例えば気体の第１成分を含み、配管６を通って第１圧縮機Ｃ１に到達する。分離器Ｓから出力される第２出力流体は、配管９を通って第３熱交換器Ｈ３に到達する。分離器Ｓから出力される第２出力流体は、例えば液体の第２成分を含む。   The separator S separates the input fluid flowing through the combined flow path W into a first output fluid containing a first gas component and a second output fluid containing a second component. The first output fluid is, for example, distillate vapor, and the second output fluid is, for example, bottom liquid. The separator S is preferably a gas-liquid separator, such as a distillation column, a membrane separator, an adsorption separator, or a flash drum. The separator S may be a single-stage separator such as a flash drum, or may be a multi-stage separator. The first output fluid output from the separator S includes, for example, a gas first component, and reaches the first compressor C <b> 1 through the pipe 6. The second output fluid output from the separator S reaches the third heat exchanger H3 through the pipe 9. The second output fluid output from the separator S includes, for example, a liquid second component.

第１圧縮機Ｃ１は、分離器Ｓから出力された第１出力流体を圧縮することによって昇温させる。第１圧縮機Ｃ１は、例えばターボ圧縮機である。第１圧縮機Ｃ１の圧縮比は１．５〜５であることが好ましい。第１圧縮機Ｃ１は、第１出力流体の温度を１０〜５０℃上昇させることが好ましい。第１圧縮機Ｃ１は、第１出力流体を断熱圧縮することができる。第１圧縮機Ｃ１によって圧縮された第１出力流体は、配管７を通って第１熱交換器Ｈ１に到達する。第１熱交換器Ｈ１は、第１圧縮機Ｃ１によって圧縮された第１出力流体と、合流路Ｗを流れる入力流体との間で熱交換を行う。   The first compressor C1 raises the temperature by compressing the first output fluid output from the separator S. The first compressor C1 is, for example, a turbo compressor. The compression ratio of the first compressor C1 is preferably 1.5-5. The first compressor C1 preferably increases the temperature of the first output fluid by 10 to 50 ° C. The first compressor C1 can adiabatically compress the first output fluid. The first output fluid compressed by the first compressor C1 reaches the first heat exchanger H1 through the pipe 7. The first heat exchanger H1 performs heat exchange between the first output fluid compressed by the first compressor C1 and the input fluid flowing through the combined flow path W.

第１熱交換器Ｈ１では、第１圧縮機Ｃ１によって圧縮された第１出力流体の温度と第１熱交換器Ｈ１を通過した入力流体との差（温度差Ａ）が、第１熱交換器Ｈ１を通過した第１出力流体の温度と第１熱交換器Ｈ１に入力される入力流体の温度との差（温度差Ｂ）と略同じであることが好ましい（図２参照）。この場合、第１熱交換器Ｈ１において、効率よく熱交換することができる。   In the first heat exchanger H1, the difference (temperature difference A) between the temperature of the first output fluid compressed by the first compressor C1 and the input fluid that has passed through the first heat exchanger H1 is the first heat exchanger. It is preferable that the difference (temperature difference B) between the temperature of the first output fluid that has passed through H1 and the temperature of the input fluid input to the first heat exchanger H1 is substantially the same (see FIG. 2). In this case, heat exchange can be efficiently performed in the first heat exchanger H1.

第１熱交換器Ｈ１を通過した第１出力流体は、配管８を通って第２熱交換器Ｈ２に到達する。第２熱交換器Ｈ２は、第１熱交換器Ｈ１を通過した第１出力流体と、第１分岐路Ｒ１を流れる入力流体との間で熱交換を行う。第１熱交換器Ｈ１を通過した第１出力流体は、液体の第１成分を含んでいることが好ましい。この場合、第１熱交換器Ｈ１において、第１出力流体が気体から液体に相変化する際の潜熱を、合流路Ｗを流れる入力流体によって回収することができる。よって、省エネルギー効果が高くなる。   The first output fluid that has passed through the first heat exchanger H1 passes through the pipe 8 and reaches the second heat exchanger H2. The second heat exchanger H2 performs heat exchange between the first output fluid that has passed through the first heat exchanger H1 and the input fluid that flows through the first branch path R1. The first output fluid that has passed through the first heat exchanger H1 preferably contains a liquid first component. In this case, in the first heat exchanger H1, the latent heat when the first output fluid undergoes a phase change from gas to liquid can be recovered by the input fluid flowing through the combined flow path W. Therefore, the energy saving effect is increased.

第３熱交換器Ｈ３は、分離器Ｓから出力された第２出力流体と、第２分岐路Ｒ２を流れる入力流体との間で熱交換を行う。   The third heat exchanger H3 performs heat exchange between the second output fluid output from the separator S and the input fluid flowing through the second branch path R2.

第２熱交換器Ｈ２を通過した第１出力流体は、配管１２を通ってバルブＶ１に到達する。バルブＶ１は、第２熱交換器Ｈ２を通過した第１出力流体の圧力を、例えば標準圧力まで低下させる。バルブＶ１を通過した第１出力流体は、配管１３を通って冷却器Ｌ１に到達する。第１出力流体は、冷却器Ｌ１によって例えば標準温度まで冷却される。冷却器Ｌ１によって冷却された第１出力流体は、配管１４を通って第１出力端Ｅ１に到達する。第１出力端Ｅ１は、第２熱交換器Ｈ２を通過した第１出力流体を出力する。   The first output fluid that has passed through the second heat exchanger H2 passes through the pipe 12 and reaches the valve V1. The valve V1 reduces the pressure of the first output fluid that has passed through the second heat exchanger H2 to, for example, a standard pressure. The first output fluid that has passed through the valve V1 reaches the cooler L1 through the pipe 13. The first output fluid is cooled to, for example, a standard temperature by the cooler L1. The first output fluid cooled by the cooler L1 passes through the pipe 14 and reaches the first output end E1. The first output end E1 outputs the first output fluid that has passed through the second heat exchanger H2.

第３熱交換器Ｈ３を通過した第２出力流体は、配管１０を通って冷却器Ｌ２に到達する。第２出力流体は、冷却器Ｌ２によって例えば標準温度まで冷却される。冷却器Ｌ２によって冷却された第２出力流体は、配管１１を通って第２出力端Ｅ２に到達する。第２出力端Ｅ２は、第３熱交換器Ｈ３を通過した第２出力流体を出力する。   The second output fluid that has passed through the third heat exchanger H3 reaches the cooler L2 through the pipe 10. The second output fluid is cooled to, for example, a standard temperature by the cooler L2. The second output fluid cooled by the cooler L2 passes through the pipe 11 and reaches the second output end E2. The second output end E2 outputs the second output fluid that has passed through the third heat exchanger H3.

ここで、分離器Ｓから出力される第１出力流体（配管６中の第１出力流体）のエンタルピーと、分離器Ｓから出力される第２出力流体（配管９中の第２出力流体）のエンタルピーとの和は、分離器Ｓに入力される入力流体（配管５中の入力流体）のエンタルピーと同じであることが好ましい。これにより、分離プロセスモジュール１００を標準化されたモジュールとすることができる。   Here, the enthalpy of the first output fluid (first output fluid in the pipe 6) output from the separator S and the second output fluid (second output fluid in the pipe 9) output from the separator S The sum of the enthalpy and the enthalpy of the input fluid (input fluid in the pipe 5) input to the separator S is preferably the same. As a result, the separation process module 100 can be a standardized module.

本実施形態に係る分離プロセスモジュール１００では、第１熱交換器Ｈ１において、合流路Ｗを流れる入力流体が、図２に示されるように、熱量Ｑ１を吸収して昇温される。一方、第１圧縮機Ｃ１によって圧縮された第１出力流体は、熱量Ｑ１と同等の熱量Ｑ４を放出して降温される。よって、合流路Ｗを流れる入力流体は、第１圧縮機Ｃ１によって圧縮された第１出力流体の自己熱によって昇温される。また、第２熱交換器Ｈ２において、第１分岐路Ｒ１を流れる入力流体が、第１熱交換器Ｈ１を通過した第１出力流体によって昇温される。また、第３熱交換器Ｈ３において、第２分岐路Ｒ２を流れる入力流体が、第２出力流体によって昇温される。 In the separation process module 100 according to the present embodiment, the first heat exchanger H1, the input fluid flowing through the confluence passage W is, as shown in FIG. 2, is heated by absorbing heat Q 1. On the other hand, the first output fluid compressed by the first compressor C1 releases a heat quantity Q 4 equivalent to the heat quantity Q 1 and is lowered in temperature. Therefore, the input fluid flowing through the combined flow path W is heated by the self-heat of the first output fluid compressed by the first compressor C1. In the second heat exchanger H2, the input fluid flowing through the first branch path R1 is heated by the first output fluid that has passed through the first heat exchanger H1. In the third heat exchanger H3, the temperature of the input fluid flowing through the second branch path R2 is raised by the second output fluid.

図２に示されるように、第１圧縮機Ｃ１によって第１出力流体を圧縮する際に所定エネルギーの仕事Ｗｃ１が必要になるが、合流路Ｗを流れる入力流体を別途ボイラー等の加熱炉で加熱する必要は殆どなくなる。 As shown in FIG. 2, when the first output fluid is compressed by the first compressor C1, the work Wc1 having a predetermined energy is required. However, the input fluid flowing through the combined flow path W is separately supplied from a heating furnace such as a boiler. There is almost no need to heat.

図１０は、第１比較例に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。図１１は、第１比較例に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。図１０に示される分離プロセスモジュール１００ａは、第１圧縮機Ｃ１及びバルブＶ１を備えず、第１熱交換器Ｈ１に代えて加熱炉Ｂ２を備える点で分離プロセスモジュール１００と相違している。したがって、配管４を通った入力流体は加熱炉Ｂ２に到達し、加熱炉Ｂ２において加熱された入力流体は分離器Ｓに入力される。また、分離器Ｓから出力される第１出力流体は、配管６を通って第２熱交換器Ｈ２に到達する。   FIG. 10 is a diagram schematically illustrating the separation process module according to the first comparative example. FIG. 11 is a graph showing the relationship between the heat quantity Q and the temperature T in the separation process module according to the first comparative example. The separation process module 100a shown in FIG. 10 is different from the separation process module 100 in that it does not include the first compressor C1 and the valve V1, but includes a heating furnace B2 instead of the first heat exchanger H1. Accordingly, the input fluid passing through the pipe 4 reaches the heating furnace B2, and the input fluid heated in the heating furnace B2 is input to the separator S. Further, the first output fluid output from the separator S reaches the second heat exchanger H2 through the pipe 6.

分離プロセスモジュール１００ａでは、分離器Ｓから出力された第１出力流体を圧縮せず、第２熱交換器Ｈ２において、第１分岐路Ｒ１を流れる入力流体と熱交換する。また、第３熱交換器Ｈ３において、分離器Ｓから出力された第２出力流体と、第２分岐路Ｒ２を流れる入力流体との間で熱交換を行う。しかしながら、図１１に示されるように、熱量Ｑ１と熱量Ｑ４との重複部分しか熱交換することができないので、入力流体を十分に昇温することができない。よって、合流路Ｗを流れる入力流体を別途ボイラー等の加熱炉Ｂ２で更に加熱する必要がある。加熱炉Ｂ２で加熱する際に必要な熱量は、第１出力流体を圧縮する際に必要な所定エネルギーの仕事Ｗｃ１に比べて非常に大きい。 In the separation process module 100a, the first output fluid output from the separator S is not compressed, and the second heat exchanger H2 exchanges heat with the input fluid flowing through the first branch path R1. In the third heat exchanger H3, heat exchange is performed between the second output fluid output from the separator S and the input fluid flowing through the second branch R2. However, as shown in FIG. 11, since only the overlapping portion of the heat Q 1, heat Q 4 can not be heat exchange, it can not be sufficiently raising the temperature of the input fluid. Therefore, it is necessary to further heat the input fluid flowing through the combined flow path W in a heating furnace B2 such as a boiler. The amount of heat required for heating in the heating furnace B2 is very large compared to the work W c1 having a predetermined energy required for compressing the first output fluid.

したがって、本実施形態に係る分離プロセスモジュール１００では、分離プロセスモジュール１００ａに比べて、省エネルギー効果が高くなる。   Therefore, the separation process module 100 according to the present embodiment has a higher energy saving effect than the separation process module 100a.

また、本実施形態に係る分離プロセスモジュール１００では、第１分岐路Ｒ１を流れる入力流体の流量と第２分岐路Ｒ２を流れる入力流体の流量との比を調整することができる。そのため、第２熱交換器Ｈ２における熱交換量と第３熱交換器Ｈ３における熱交換量の割合を調整することができる。   In the separation process module 100 according to the present embodiment, the ratio between the flow rate of the input fluid flowing through the first branch path R1 and the flow rate of the input fluid flowing through the second branch path R2 can be adjusted. Therefore, the ratio of the heat exchange amount in the second heat exchanger H2 and the heat exchange amount in the third heat exchanger H3 can be adjusted.

また、本実施形態に係る分離プロセスモジュール１００を閉じた系とした場合、分離プロセスモジュール１００と種々の分離器とを自由に組み合わせることができる。よって、プロセス設計が容易になる。   Further, when the separation process module 100 according to the present embodiment is a closed system, the separation process module 100 and various separators can be freely combined. Therefore, process design becomes easy.

さらに、分離器Ｓとして単段の分離器を用いると、分離器Ｓが安定するまでの待機時間が非常に短くなる。そのため、迅速に第１成分及び第２成分を分離することができる。また、１つの分離プロセスモジュールを用いてバッチ処理で種々の分離プロセスを繰り返すことができるので、複数の分離プロセスモジュールを使用する必要がない。したがって、分離プロセスのプロセス設計が容易になる。このように、分離器Ｓとして単段の分離器を用いると、少量多品種の製品を簡便に製造することができる。少量多品種の製品としては、例えば、バイオエタノール、エタノール、酒類、蒸留酒、医薬、中間体試薬、食品等が挙げられる。   Furthermore, when a single-stage separator is used as the separator S, the waiting time until the separator S is stabilized becomes very short. Therefore, the first component and the second component can be separated quickly. Further, since various separation processes can be repeated by batch processing using one separation process module, it is not necessary to use a plurality of separation process modules. Therefore, the process design of the separation process is facilitated. As described above, when a single-stage separator is used as the separator S, it is possible to easily manufacture a small amount and a variety of products. Examples of small-quantity, multi-product products include bioethanol, ethanol, alcoholic beverages, distilled liquor, pharmaceuticals, intermediate reagents, foods, and the like.

また、マイクロリアクタを単段の分離器Ｓとして用いると、分離プロセスモジュール１００を小型化することができる。分離プロセスモジュール１００を小型化すると、第１圧縮機Ｃ１による圧力変化が小さくて済む。マイクロマシンやナノテクノロジーを用いて第１分岐路Ｒ１、第２分岐路Ｒ２、合流路Ｗ、分離器Ｓ、第１圧縮機Ｃ１、第１〜第３熱交換器Ｈ１〜Ｈ３を製造することができる。
（第２実施形態） Further, when the microreactor is used as the single-stage separator S, the separation process module 100 can be reduced in size. When the separation process module 100 is downsized, the pressure change by the first compressor C1 can be reduced. The first branch path R1, the second branch path R2, the combined flow path W, the separator S, the first compressor C1, and the first to third heat exchangers H1 to H3 can be manufactured using micromachines or nanotechnology. .
(Second Embodiment)

図３は、第２実施形態に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。図４は、第２実施形態に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。図３に示される分離プロセスモジュール２００は、分離器Ｓに代えて分離ユニットＳ１を備える点以外は、図１に示される分離プロセスモジュール１００と同様の構成を備えている。   FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a separation process module according to the second embodiment. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the heat quantity Q and the temperature T in the separation process module according to the second embodiment. The separation process module 200 shown in FIG. 3 has the same configuration as the separation process module 100 shown in FIG. 1 except that a separation unit S1 is provided instead of the separator S.

分離ユニットＳ１は、分離器Ｓ、加熱炉Ｂ１及び冷却器Ｌ３を備える。分離器Ｓから出力された第１出力流体は、配管１５を通って分岐部Ｊ３に到達する。分岐部Ｊ３に到達した第１出力流体は、配管６を通って第１圧縮機Ｃ１に到達すると共に、配管１６を通って冷却器Ｌ３に到達する。冷却器Ｌ３によって冷却された第１出力流体は、配管２０を通って分離器Ｓに戻る。分離器Ｓから出力された第２出力流体は、配管２１を通って分岐部Ｊ４に到達する。分岐部Ｊ４に到達した第２出力流体は、配管９を通って第３熱交換器Ｈ３に到達すると共に、配管２２を通って加熱炉Ｂ１に到達する。加熱炉Ｂ１によって加熱された第２出力流体は、配管２３を通って分離器Ｓに戻る。   The separation unit S1 includes a separator S, a heating furnace B1, and a cooler L3. The first output fluid output from the separator S reaches the branch part J3 through the pipe 15. The first output fluid that has reached the branch portion J3 reaches the first compressor C1 through the pipe 6, and reaches the cooler L3 through the pipe 16. The first output fluid cooled by the cooler L3 returns to the separator S through the pipe 20. The second output fluid output from the separator S reaches the branch portion J4 through the pipe 21. The second output fluid that has reached the branch portion J4 reaches the third heat exchanger H3 through the pipe 9, and reaches the heating furnace B1 through the pipe 22. The second output fluid heated by the heating furnace B1 returns to the separator S through the pipe 23.

分離プロセスモジュール２００では、図１に示される分離プロセスモジュール１００と同様の作用効果が得られる。さらに、第１出力流体及び第２出力流体を分離器Ｓに還流させることによって、第１出力流体中の第１成分の純度及び第２出力流体中の第２成分の純度を高くすることができる。図４に示されるように、加熱炉Ｂ１では熱量Ｑ２が必要となり、冷却器Ｌ３では熱量Ｑ２と同等の熱量Ｑ３が排熱される。 In the separation process module 200, the same effects as those of the separation process module 100 shown in FIG. 1 can be obtained. Furthermore, by refluxing the first output fluid and the second output fluid to the separator S, the purity of the first component in the first output fluid and the purity of the second component in the second output fluid can be increased. . As shown in FIG. 4, it is required furnace B1 in heat Q 2, cooler L3 in heat Q 2 equal amount of heat Q 3 is waste heat.

図１２は、第２比較例に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。図１３は、第２比較例に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。図１２に示される分離プロセスモジュール２００ａは、加熱炉Ｂ１，Ｂ２、分離器Ｓ、冷却器Ｌ３〜Ｌ５を備えている。入力端Ｉに入力された入力流体は、配管４を通って加熱炉Ｂ２に到達する。加熱炉Ｂ２によって加熱された入力流体は、配管５を通って分離器Ｓに入力される。   FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a separation process module according to the second comparative example. FIG. 13 is a graph showing the relationship between the heat quantity Q and the temperature T in the separation process module according to the second comparative example. A separation process module 200a shown in FIG. 12 includes heating furnaces B1 and B2, a separator S, and coolers L3 to L5. The input fluid input to the input end I passes through the pipe 4 and reaches the heating furnace B2. The input fluid heated by the heating furnace B <b> 2 is input to the separator S through the pipe 5.

分離器Ｓから出力される第１出力流体は、配管６を通って冷却器Ｌ３に到達する。冷却器Ｌ３によって冷却された第１出力流体は、配管２０を通って分岐部Ｊ５に到達する。分岐部Ｊ５に到達した第１出力流体は、配管２４を通って分離器Ｓに戻ると共に、配管２５を通って冷却器Ｌ４に到達する。冷却器Ｌ４によって冷却された第１出力流体は、配管２６を通って第１出力端Ｅ１に到達する。   The first output fluid output from the separator S reaches the cooler L3 through the pipe 6. The first output fluid cooled by the cooler L3 passes through the pipe 20 and reaches the branch portion J5. The first output fluid that has reached the branch portion J5 returns to the separator S through the pipe 24 and reaches the cooler L4 through the pipe 25. The first output fluid cooled by the cooler L4 passes through the pipe 26 and reaches the first output end E1.

分離器Ｓから出力される第２出力流体は、配管９を通って加熱炉Ｂ１に到達する。加熱炉Ｂ１によって加熱された第２出力流体は、配管２３を通って分離器Ｓに戻ると共に、配管２７を通って冷却器Ｌ５に到達する。冷却器Ｌ５によって冷却された第２出力流体は、配管２８を通って第２出力端Ｅ２に到達する。   The second output fluid output from the separator S reaches the heating furnace B1 through the pipe 9. The second output fluid heated by the heating furnace B1 returns to the separator S through the pipe 23 and reaches the cooler L5 through the pipe 27. The second output fluid cooled by the cooler L5 passes through the pipe 28 and reaches the second output end E2.

分離プロセスモジュール２００ａでは、図１３に示されるように、加熱炉Ｂ１では熱量Ｑ２が必要となり、冷却器Ｌ３では熱量Ｑ２と同等の熱量Ｑ３が排熱される。さらに、加熱炉Ｂ２では熱量Ｑ１が必要となり、冷却器Ｌ４，Ｌ５では熱量Ｑ１と同等の熱量Ｑ４が排熱される。 In the separation process module 200a, as shown in FIG. 13, it requires a heating furnace B1 in heat Q 2, cooler L3 in heat Q 2 equal amount of heat Q 3 is waste heat. Moreover, it requires a heating furnace B2 in heat Q 1, cooler L4, L5 in the amount of heat Q 1, equivalent to the amount of heat Q 4 is waste heat.

したがって、本実施形態に係る分離プロセスモジュール２００では、分離プロセスモジュール２００ａに比べて、省エネルギー効果が高くなる。   Therefore, the separation process module 200 according to the present embodiment has a higher energy saving effect than the separation process module 200a.

図１４は、第３比較例に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。図１５は、第３比較例に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。図１４に示される分離プロセスモジュール２００ｂは、第１圧縮機Ｃ１及びバルブＶ１を備えず、第１熱交換器Ｈ１に代えて加熱炉Ｂ２を備える点で分離プロセスモジュール２００と相違している。   FIG. 14 is a diagram schematically illustrating a separation process module according to a third comparative example. FIG. 15 is a graph showing the relationship between the heat quantity Q and the temperature T in the separation process module according to the third comparative example. The separation process module 200b shown in FIG. 14 is different from the separation process module 200 in that it does not include the first compressor C1 and the valve V1, but includes a heating furnace B2 instead of the first heat exchanger H1.

分離プロセスモジュール２００ｂでは、配管４を通った入力流体は加熱炉Ｂ２に到達し、加熱炉Ｂ２を通過した入力流体は分離器Ｓに入力される。分離器Ｓから出力される第１出力流体は、配管６を通って冷却器Ｌ３に到達する。冷却器Ｌ３によって冷却された第１出力流体は、配管２０を通って分岐部Ｊ５に到達する。分岐部Ｊ５に到達した第１出力流体は、配管２４を通って分離器Ｓに戻ると共に、配管２５を通って第２熱交換器Ｈ２に到達する。分離器Ｓから出力される第２出力流体は、配管９を通って加熱炉Ｂ１に到達する。加熱炉Ｂ１によって加熱された第２出力流体は、配管２３を通って分離器Ｓに戻ると共に、配管２７を通って第３熱交換器Ｈ３に到達する。   In the separation process module 200b, the input fluid that has passed through the pipe 4 reaches the heating furnace B2, and the input fluid that has passed through the heating furnace B2 is input to the separator S. The first output fluid output from the separator S reaches the cooler L3 through the pipe 6. The first output fluid cooled by the cooler L3 passes through the pipe 20 and reaches the branch portion J5. The first output fluid that has reached the branch portion J5 returns to the separator S through the pipe 24 and reaches the second heat exchanger H2 through the pipe 25. The second output fluid output from the separator S reaches the heating furnace B1 through the pipe 9. The second output fluid heated by the heating furnace B1 returns to the separator S through the pipe 23 and reaches the third heat exchanger H3 through the pipe 27.

分離プロセスモジュール２００ｂでは、図１５に示されるように、加熱炉Ｂ１では熱量Ｑ２が必要となり、冷却器Ｌ３では熱量Ｑ２と同等の熱量Ｑ３が排熱される。さらに、熱量Ｑ１と熱量Ｑ４との重複部分しか熱交換することができないので、入力流体を十分に昇温することができない。よって、合流路Ｗを流れる入力流体を別途ボイラー等の加熱炉Ｂ２で更に加熱する必要がある。加熱炉Ｂ２で加熱する際に必要な熱量は、第１出力流体を圧縮する際に必要な所定エネルギーの仕事Ｗｃ１に比べて非常に大きい。 In the separation process module 200b, as shown in FIG. 15, it requires a heating furnace B1 in heat Q 2, cooler L3 in heat Q 2 equal amount of heat Q 3 is waste heat. Further, since only the overlapping portion of the heat Q 1, heat Q 4 can not be heat exchange, can not be sufficiently raising the temperature of the input fluid. Therefore, it is necessary to further heat the input fluid flowing through the combined flow path W in a heating furnace B2 such as a boiler. The amount of heat required for heating in the heating furnace B2 is very large compared to the work W c1 having a predetermined energy required for compressing the first output fluid.

したがって、本実施形態に係る分離プロセスモジュール２００では、分離プロセスモジュール２００ｂに比べて、省エネルギー効果が高くなる。
（第３実施形態） Therefore, the separation process module 200 according to the present embodiment has a higher energy saving effect than the separation process module 200b.
(Third embodiment)

図５は、第３実施形態に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。図６は、第３実施形態に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。図５に示される分離プロセスモジュール３００は、分離器Ｓに代えて分離ユニットＳ２を備える点以外は、図１に示される分離プロセスモジュール１００と同様の構成を備えている。   FIG. 5 is a diagram schematically illustrating a separation process module according to the third embodiment. FIG. 6 is a graph showing the relationship between the heat quantity Q and the temperature T in the separation process module according to the third embodiment. The separation process module 300 shown in FIG. 5 has the same configuration as the separation process module 100 shown in FIG. 1 except that a separation unit S2 is provided instead of the separator S.

分離ユニットＳ２は、分離器Ｓ、分岐部Ｊ３（第１分岐部）、第２圧縮機Ｃ２、分岐部Ｊ４（第２分岐部）及び第４熱交換器Ｈ４を備える。分離器Ｓから出力された第１出力流体は、例えば気体の第１成分を含み、配管１５を通って分岐部Ｊ３に到達する。分岐部Ｊ３に到達した第１出力流体は、配管６を通って第１圧縮機Ｃ１に到達すると共に、配管１６を通って第２圧縮機Ｃ２に到達する。分岐部Ｊ３は、分離器Ｓと第１圧縮機Ｃ１との間に配置され、分離器Ｓから出力された第１出力流体を分岐する。第２圧縮機Ｃ２は、分岐部Ｊ３から出力され、気体の第１成分を含む第１出力流体を圧縮することによって昇温させる。第２圧縮機Ｃ２の圧縮比は１．５〜５であることが好ましい。第２圧縮機Ｃ２は、第１出力流体の温度を１０〜５０℃上昇させることが好ましい。第２圧縮機Ｃ２によって圧縮された第１出力流体は、配管１７を通って第４熱交換器Ｈ４に到達する。   The separation unit S2 includes a separator S, a branch portion J3 (first branch portion), a second compressor C2, a branch portion J4 (second branch portion), and a fourth heat exchanger H4. The first output fluid output from the separator S includes, for example, a gas first component, and reaches the branch portion J3 through the pipe 15. The first output fluid that has reached the branch portion J3 reaches the first compressor C1 through the pipe 6, and reaches the second compressor C2 through the pipe 16. The branch part J3 is disposed between the separator S and the first compressor C1, and branches the first output fluid output from the separator S. The second compressor C2 raises the temperature by compressing the first output fluid that is output from the branch portion J3 and includes the first component of gas. The compression ratio of the second compressor C2 is preferably 1.5-5. The second compressor C2 preferably raises the temperature of the first output fluid by 10 to 50 ° C. The first output fluid compressed by the second compressor C2 reaches the fourth heat exchanger H4 through the pipe 17.

一方、分離器Ｓから出力された第２出力流体は、配管２１を通って分岐部Ｊ４に到達する。分岐部Ｊ４に到達した第２出力流体は、配管９を通って第３熱交換器Ｈ３に到達すると共に、配管３２を通って第４熱交換器Ｈ４に到達する。分岐部Ｊ４は、分離器Ｓと第３熱交換器Ｈ３との間に配置され、分離器Ｓから出力された第２出力流体を分岐する。第４熱交換器Ｈ４は、分岐部Ｊ４から出力された第２出力流体と、第２圧縮機Ｃ２によって圧縮された第１出力流体との間で熱交換を行う。第４熱交換器Ｈ４において、加熱装置を用いて第２出力流体を加熱してもよい。第４熱交換器Ｈ４を通過した第１出力流体は、例えば液体の第１成分を含む。第４熱交換器Ｈ４を通過した第２出力流体は、例えば気体の第１成分を含む。   On the other hand, the second output fluid output from the separator S reaches the branch portion J4 through the pipe 21. The second output fluid that has reached the branch portion J4 reaches the third heat exchanger H3 through the pipe 9, and reaches the fourth heat exchanger H4 through the pipe 32. The branch part J4 is disposed between the separator S and the third heat exchanger H3, and branches the second output fluid output from the separator S. The fourth heat exchanger H4 performs heat exchange between the second output fluid output from the branch portion J4 and the first output fluid compressed by the second compressor C2. In the fourth heat exchanger H4, the second output fluid may be heated using a heating device. The first output fluid that has passed through the fourth heat exchanger H4 includes, for example, a liquid first component. The second output fluid that has passed through the fourth heat exchanger H4 includes, for example, a gaseous first component.

第４熱交換器Ｈ４では、第２圧縮機Ｃ２によって圧縮された第１出力流体の温度と第４熱交換器Ｈ４を通過した第２出力流体との差（温度差Ｃ）が、第４熱交換器Ｈ４を通過した第１出力流体の温度と第４熱交換器Ｈ４に入力される第２出力流体の温度との差（温度差Ｄ）と略同じであることが好ましい（図６参照）。この場合、第４熱交換器Ｈ４において、効率よく熱交換することができる。   In the fourth heat exchanger H4, the difference (temperature difference C) between the temperature of the first output fluid compressed by the second compressor C2 and the second output fluid passed through the fourth heat exchanger H4 is the fourth heat. It is preferable that the difference (temperature difference D) between the temperature of the first output fluid that has passed through the exchanger H4 and the temperature of the second output fluid that is input to the fourth heat exchanger H4 is substantially the same (see FIG. 6). . In this case, heat exchange can be efficiently performed in the fourth heat exchanger H4.

第４熱交換器Ｈ４を通過した第１出力流体は、配管１８を通ってバルブＶ２に到達する。バルブＶ２は、第４熱交換器Ｈ４を通過した第１出力流体の圧力を低下させる。バルブＶ２を通過した第１出力流体は、配管１９を通って冷却器Ｌ３に到達する。冷却器Ｌ３によって冷却された第１出力流体は、配管２０を通って分離器Ｓに戻る。一方、第４熱交換器Ｈ４を通過した第２出力流体は、配管２３を通って分離器Ｓに戻る。   The first output fluid that has passed through the fourth heat exchanger H4 passes through the pipe 18 and reaches the valve V2. The valve V2 reduces the pressure of the first output fluid that has passed through the fourth heat exchanger H4. The first output fluid that has passed through the valve V2 passes through the pipe 19 and reaches the cooler L3. The first output fluid cooled by the cooler L3 returns to the separator S through the pipe 20. On the other hand, the second output fluid that has passed through the fourth heat exchanger H <b> 4 returns to the separator S through the pipe 23.

分離プロセスモジュール３００では、図１に示される分離プロセスモジュール１００と同様の作用効果が得られる。さらに、分離ユニットＳ２を閉じた系とした場合、第１出力流体及び第２出力流体を系外に出力すると共に、第１出力流体及び第２出力流体を分離器Ｓに還流させることができる。   In the separation process module 300, the same effects as those of the separation process module 100 shown in FIG. 1 can be obtained. Furthermore, when the separation unit S2 is a closed system, the first output fluid and the second output fluid can be output to the outside of the system, and the first output fluid and the second output fluid can be returned to the separator S.

また、図６に示されるように、第４熱交換器Ｈ４において熱量Ｑ２と熱量Ｑ３とが熱交換されるので、第２出力流体が第１出力流体によって昇温される。第２圧縮機Ｃ２によって第１出力流体を圧縮する際に所定エネルギーの仕事Ｗｃ２が必要になるが、第２出力流体を別途ボイラー等の加熱炉で加熱する必要は殆どなくなる。一方、第１出力流体を圧縮しない場合、第２出力流体を別途ボイラー等の加熱炉で加熱する必要がある。別途ボイラー等の加熱炉で加熱する際に必要なエネルギーは、第１出力流体を圧縮する際に必要な所定エネルギーに比べて非常に大きい。よって、省エネルギー効果が更に高くなる。 Further, as shown in FIG. 6, since the quantity of heat Q 2 and are heat Q 3 exchange heat in the fourth heat exchanger H4, the second output fluid is heated by the first output fluid. When the first output fluid is compressed by the second compressor C2, work Wc2 having a predetermined energy is required, but it is almost unnecessary to separately heat the second output fluid in a heating furnace such as a boiler. On the other hand, when the first output fluid is not compressed, the second output fluid needs to be separately heated in a heating furnace such as a boiler. Separately, the energy required for heating in a heating furnace such as a boiler is much larger than the predetermined energy required for compressing the first output fluid. Therefore, the energy saving effect is further enhanced.

分離器Ｓから出力された第１出力流体を、第２圧縮機Ｃ２によって圧縮する前に分岐部Ｊ３によって分岐して系外に出力することができる。このため、系外に出力される第１出力流体を無駄に圧縮する必要がない。よって、第２圧縮機Ｃ２による圧縮に必要なエネルギーを低減することができる。   The first output fluid output from the separator S can be branched by the branch portion J3 and output outside the system before being compressed by the second compressor C2. For this reason, it is not necessary to wastefully compress the first output fluid output outside the system. Therefore, energy required for the compression by the second compressor C2 can be reduced.

さらに、分離器Ｓから出力された第２出力流体を、第４熱交換器Ｈ４において昇温する前に分岐部Ｊ４によって分岐して系外に出力することができる。このため、系外に出力される第２出力流体を無駄に昇温する必要がない。よって、昇温に必要なエネルギーを低減することができる。   Furthermore, the second output fluid output from the separator S can be branched out by the branch portion J4 and output outside the system before the temperature is raised in the fourth heat exchanger H4. For this reason, it is not necessary to unnecessarily raise the temperature of the second output fluid output to the outside of the system. Therefore, energy required for temperature rise can be reduced.

また、第４熱交換器Ｈ４を通過した第１出力流体が、液体の第１成分を含む場合、第４熱交換器Ｈ４において、第２圧縮機Ｃ２によって圧縮された第１出力流体が液化する際の潜熱を、第２出力流体によって回収することができる。よって、省エネルギー効果が更に高くなる。   Moreover, when the 1st output fluid which passed 4th heat exchanger H4 contains the 1st component of a liquid, in 4th heat exchanger H4, the 1st output fluid compressed by 2nd compressor C2 liquefies. The latent heat at the time can be recovered by the second output fluid. Therefore, the energy saving effect is further enhanced.

さらに、現状の分離器を分離ユニットＳ２に置換するだけで高い省エネルギー効果が低コストかつ短時間で得られる。
（集積分離プロセスモジュール） Furthermore, a high energy saving effect can be obtained at low cost and in a short time by simply replacing the current separator with the separation unit S2.
(Integrated separation process module)

図７は、実施形態に係る集積分離プロセスモジュール（Integrated-ProcessModule）を模式的に示す図である。図７に示される集積分離プロセスモジュール５００は、第１〜第３分離プロセスモジュールＭ１〜Ｍ３を備える。第１〜第３分離プロセスモジュールＭ１〜Ｍ３のそれぞれは、第１〜第３実施形態に係る分離プロセスモジュール１００，２００，３００のいずれか一つである。   FIG. 7 is a diagram schematically illustrating an integrated separation process module (Integrated-Process Module) according to the embodiment. The integrated separation process module 500 shown in FIG. 7 includes first to third separation process modules M1 to M3. Each of the first to third separation process modules M1 to M3 is any one of the separation process modules 100, 200, and 300 according to the first to third embodiments.

第１分離プロセスモジュールＭ１は、入力端Ｉ１０、第１出力端Ｅ１１及び第２出力端Ｅ１２を有している。第２分離プロセスモジュールＭ２は、入力端Ｉ２０、第１出力端Ｅ２１及び第２出力端Ｅ２２を有している。第３分離プロセスモジュールＭ３は、入力端Ｉ３０、第１出力端Ｅ３１及び第２出力端Ｅ３２を有している。入力端Ｉ１０，Ｉ２０，Ｉ３０は、分離プロセスモジュール１００，２００，３００の入力端Ｉに相当する。第１出力端Ｅ１１，Ｅ２１，Ｅ３１は、分離プロセスモジュール１００，２００，３００の第１出力端Ｅ１に相当する。第２出力端Ｅ１２，Ｅ２２，Ｅ３２は、分離プロセスモジュール１００，２００，３００の第２出力端Ｅ２に相当する。   The first separation process module M1 has an input end I10, a first output end E11, and a second output end E12. The second separation process module M2 has an input end I20, a first output end E21, and a second output end E22. The third separation process module M3 has an input end I30, a first output end E31, and a second output end E32. The input terminals I10, I20, and I30 correspond to the input terminals I of the separation process modules 100, 200, and 300. The first output terminals E11, E21, E31 correspond to the first output terminal E1 of the separation process modules 100, 200, 300. The second output terminals E12, E22, E32 correspond to the second output terminal E2 of the separation process modules 100, 200, 300.

集積分離プロセスモジュール５００の入力端Ｉ５００に入力された入力流体は、合流部Ｊ５０１を経由して第１分離プロセスモジュールＭ１の入力端Ｉ１０に入力される。第１分離プロセスモジュールＭ１の第１出力端Ｅ１１から出力された第１出力流体は、入力流体として第２分離プロセスモジュールＭ２の入力端Ｉ２０に入力される。第１分離プロセスモジュールＭ１の第２出力端Ｅ１２から出力された第２出力流体は、入力流体として第３分離プロセスモジュールＭ３の入力端Ｉ３０に入力される。第２分離プロセスモジュールＭ２の第２出力端Ｅ２２から出力された第２出力流体と、第３分離プロセスモジュールＭ３の第１出力端Ｅ３１から出力された第１出力流体とは、合流部Ｊ５０２，Ｊ５０１を経由して、第１分離プロセスモジュールＭ１の入力端Ｉ１０に入力される。第２分離プロセスモジュールＭ２の第１出力端Ｅ２１から出力された第１出力流体は、集積分離プロセスモジュール５００の第１出力端Ｅ５０１から出力される。第３分離プロセスモジュールＭ３の第２出力端Ｅ３２から出力された第２出力流体は、集積分離プロセスモジュール５００の第２出力端Ｅ５０２から出力される。   The input fluid input to the input terminal I500 of the integrated separation process module 500 is input to the input terminal I10 of the first separation process module M1 via the junction portion J501. The first output fluid output from the first output terminal E11 of the first separation process module M1 is input to the input terminal I20 of the second separation process module M2 as an input fluid. The second output fluid output from the second output terminal E12 of the first separation process module M1 is input to the input terminal I30 of the third separation process module M3 as an input fluid. The second output fluid output from the second output end E22 of the second separation process module M2 and the first output fluid output from the first output end E31 of the third separation process module M3 are merged portions J502 and J501. To the input terminal I10 of the first separation process module M1. The first output fluid output from the first output end E21 of the second separation process module M2 is output from the first output end E501 of the integrated separation process module 500. The second output fluid output from the second output end E32 of the third separation process module M3 is output from the second output end E502 of the integrated separation process module 500.

集積分離プロセスモジュール５００は、分離プロセスモジュール１００，２００，３００のいずれか一つを備えているので、省エネルギー効果が高い。また、集積分離プロセスモジュール５００では、第１分離プロセスモジュールＭ１で分離された流体を、第２分離プロセスモジュールＭ２及び第３分離プロセスモジュールＭ３の両方で更に分離している。また、第２分離プロセスモジュールＭ２から出力された第２出力流体及び第３分離プロセスモジュールＭ３から出力された第１出力流体を第１分離プロセスモジュールＭ１に戻して再度分離している。よって、集積分離プロセスモジュール５００では、第１成分及び第２成分を高純度で分離することができ、第１成分と第２成分の分離比を自由に決定することができる。   Since the integrated separation process module 500 includes any one of the separation process modules 100, 200, and 300, the energy saving effect is high. In the integrated separation process module 500, the fluid separated by the first separation process module M1 is further separated by both the second separation process module M2 and the third separation process module M3. Further, the second output fluid output from the second separation process module M2 and the first output fluid output from the third separation process module M3 are returned to the first separation process module M1 and separated again. Therefore, in the integrated separation process module 500, the first component and the second component can be separated with high purity, and the separation ratio between the first component and the second component can be freely determined.

図８は、実施形態に係る集積分離プロセスモジュールの変形例を模式的に示す図である。図８に示される集積分離プロセスモジュール６００は、第１〜第５分離プロセスモジュールＭ１〜Ｍ５を備える。第１〜第５分離プロセスモジュールＭ１〜Ｍ５のそれぞれは、第１〜第３実施形態に係る分離プロセスモジュール１００，２００，３００のいずれか一つである。   FIG. 8 is a diagram schematically showing a modified example of the integrated separation process module according to the embodiment. The integrated separation process module 600 shown in FIG. 8 includes first to fifth separation process modules M1 to M5. Each of the first to fifth separation process modules M1 to M5 is any one of the separation process modules 100, 200, and 300 according to the first to third embodiments.

第４分離プロセスモジュールＭ４は、入力端Ｉ４０、第１出力端Ｅ４１及び第２出力端Ｅ４２を有している。第５分離プロセスモジュールＭ５は、入力端Ｉ５０、第１出力端Ｅ５１及び第２出力端Ｅ５２を有している。入力端Ｉ４０，Ｉ５０は、分離プロセスモジュール１００，２００，３００の入力端Ｉに相当する。第１出力端Ｅ４１，Ｅ５１は、分離プロセスモジュール１００，２００，３００の第１出力端Ｅ１に相当する。第２出力端Ｅ４２，Ｅ５２は、分離プロセスモジュール１００，２００，３００の第２出力端Ｅ２に相当する。   The fourth separation process module M4 has an input end I40, a first output end E41, and a second output end E42. The fifth separation process module M5 has an input end I50, a first output end E51, and a second output end E52. The input terminals I40 and I50 correspond to the input terminals I of the separation process modules 100, 200, and 300. The first output terminals E41, E51 correspond to the first output terminal E1 of the separation process modules 100, 200, 300. The second output terminals E42, E52 correspond to the second output terminal E2 of the separation process modules 100, 200, 300.

集積分離プロセスモジュール６００の入力端Ｉ６００に入力された入力流体は、合流部Ｊ６０１を経由して第１分離プロセスモジュールＭ１の入力端Ｉ１０に入力される。第１分離プロセスモジュールＭ１の第１出力端Ｅ１１から出力された第１出力流体は、合流部Ｊ６０２を経由して、入力流体として第２分離プロセスモジュールＭ２の入力端Ｉ２０に入力される。第１分離プロセスモジュールＭ１の第２出力端Ｅ１２から出力された第２出力流体は、合流部Ｊ６０３を経由して、入力流体として第３分離プロセスモジュールＭ３の入力端Ｉ３０に入力される。第２分離プロセスモジュールＭ２の第２出力端Ｅ２２から出力された第２出力流体と、第３分離プロセスモジュールＭ３の第１出力端Ｅ３１から出力された第１出力流体とは、合流部Ｊ６０１を経由して、第１分離プロセスモジュールＭ１の入力端Ｉ１０に入力される。   The input fluid input to the input terminal I600 of the integrated separation process module 600 is input to the input terminal I10 of the first separation process module M1 via the junction part J601. The first output fluid output from the first output end E11 of the first separation process module M1 is input as an input fluid to the input end I20 of the second separation process module M2 via the junction J602. The second output fluid output from the second output end E12 of the first separation process module M1 is input to the input end I30 of the third separation process module M3 via the junction portion J603 as an input fluid. The second output fluid output from the second output end E22 of the second separation process module M2 and the first output fluid output from the first output end E31 of the third separation process module M3 pass through the junction portion J601. Then, it is input to the input terminal I10 of the first separation process module M1.

第２分離プロセスモジュールＭ２の第１出力端Ｅ２１から出力された第１出力流体は、第４分離プロセスモジュールＭ４の入力端Ｉ４０に入力される。第３分離プロセスモジュールＭ３の第２出力端Ｅ３２から出力された第２出力流体は、第５分離プロセスモジュールＭ５の入力端Ｉ５０に入力される。第４分離プロセスモジュールＭ４の第２出力端Ｅ４２から出力された第２出力流体は、合流部Ｊ６０２を経由して、第２分離プロセスモジュールＭ２の入力端Ｉ２０に入力される。第５分離プロセスモジュールＭ５の第１出力端Ｅ５１から出力された第１出力流体は、合流部Ｊ６０３を経由して、第３分離プロセスモジュールＭ３の入力端Ｉ３０に入力される。第４分離プロセスモジュールＭ４の第１出力端Ｅ４１から出力された第１出力流体は、集積分離プロセスモジュール６００の第１出力端Ｅ６０１から出力される。第５分離プロセスモジュールＭ５の第２出力端Ｅ５２から出力された第２出力流体は、集積分離プロセスモジュール６００の第２出力端Ｅ６０２から出力される。   The first output fluid output from the first output terminal E21 of the second separation process module M2 is input to the input terminal I40 of the fourth separation process module M4. The second output fluid output from the second output terminal E32 of the third separation process module M3 is input to the input terminal I50 of the fifth separation process module M5. The second output fluid output from the second output end E42 of the fourth separation process module M4 is input to the input end I20 of the second separation process module M2 via the junction portion J602. The first output fluid output from the first output end E51 of the fifth separation process module M5 is input to the input end I30 of the third separation process module M3 via the junction portion J603. The first output fluid output from the first output end E41 of the fourth separation process module M4 is output from the first output end E601 of the integrated separation process module 600. The second output fluid output from the second output end E52 of the fifth separation process module M5 is output from the second output end E602 of the integrated separation process module 600.

なお、分離プロセスモジュール１００，２００，３００等の分離プロセスモジュールを組み合わせることによって、自由に集積分離プロセスモジュールを設計することができる。さらに、一つの分離プロセスモジュール１００，２００，３００を繰り返し用いて、集積分離プロセスモジュールを設計してもよい。
（大規模集積分離プロセスモジュール） An integrated separation process module can be freely designed by combining separation process modules such as the separation process modules 100, 200, and 300. Further, an integrated separation process module may be designed by repeatedly using one separation process module 100, 200, 300.
(Large-scale integrated separation process module)

図９は、実施形態に係る大規模集積分離プロセスモジュール（Large-ScaleIntegrated-Process Module）を模式的に示す図である。図９に示される大規模集積分離プロセスモジュール７００は、第１〜第３集積分離プロセスモジュールＮ１〜Ｎ３を備える。第１〜第３集積分離プロセスモジュールＮ１〜Ｎ３のそれぞれは、集積分離プロセスモジュール５００，６００のいずれか一つである。   FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a large-scale integrated separation process module (Large-Scale Integrated-Process Module) according to the embodiment. A large-scale integrated separation process module 700 shown in FIG. 9 includes first to third integrated separation process modules N1 to N3. Each of the first to third integrated separation process modules N1 to N3 is one of the integrated separation process modules 500 and 600.

第１集積分離プロセスモジュールＮ１は、入力端Ｇ１０、第１出力端Ｋ１１及び第２出力端Ｋ１２を有している。第２集積分離プロセスモジュールＮ２は、入力端Ｇ２０、第１出力端Ｋ２１及び第２出力端Ｋ２２を有している。第３集積分離プロセスモジュールＮ３は、入力端Ｇ３０、第１出力端Ｋ３１及び第２出力端Ｋ３２を有している。入力端Ｇ１０，Ｇ２０，Ｇ３０は、集積分離プロセスモジュール５００，６００の入力端Ｉ５００，Ｉ６００に相当する。第１出力端Ｋ１１，Ｋ２１，Ｋ３１は、集積分離プロセスモジュール５００，６００の第１出力端Ｅ５０１，Ｅ６０１に相当する。第２出力端Ｋ１２，Ｋ２２，Ｋ３２は、集積分離プロセスモジュール５００，６００の第２出力端Ｅ５０２，Ｅ６０２に相当する。   The first integrated separation process module N1 has an input terminal G10, a first output terminal K11, and a second output terminal K12. The second integrated separation process module N2 has an input terminal G20, a first output terminal K21, and a second output terminal K22. The third integrated separation process module N3 has an input terminal G30, a first output terminal K31, and a second output terminal K32. The input terminals G10, G20, G30 correspond to the input terminals I500, I600 of the integrated separation process modules 500, 600. The first output terminals K11, K21, and K31 correspond to the first output terminals E501 and E601 of the integrated separation process modules 500 and 600, respectively. The second output terminals K12, K22, and K32 correspond to the second output terminals E502 and E602 of the integrated separation process modules 500 and 600, respectively.

大規模集積分離プロセスモジュール７００の入力端Ｉ７００に入力された入力流体は、合流部Ｊ７０１を経由して第１集積分離プロセスモジュールＮ１の入力端Ｇ１０に入力される。第１集積分離プロセスモジュールＮ１の第１出力端Ｋ１１から出力された第１出力流体は、入力流体として第２集積分離プロセスモジュールＮ２の入力端Ｇ２０に入力される。第１集積分離プロセスモジュールＮ１の第２出力端Ｋ１２から出力された第２出力流体は、入力流体として第３集積分離プロセスモジュールＮ３の入力端Ｇ３０に入力される。第２集積分離プロセスモジュールＮ２の第２出力端Ｋ２２から出力された第２出力流体と、第３集積分離プロセスモジュールＮ３の第１出力端Ｋ３１から出力された第１出力流体とは、合流部Ｊ７０２，Ｊ７０１を経由して、第１集積分離プロセスモジュールＮ１の入力端Ｇ１０に入力される。第２集積分離プロセスモジュールＮ２の第１出力端Ｋ２１から出力された第１出力流体は、大規模集積分離プロセスモジュール７００の第１出力端Ｅ７０１から出力される。第３集積分離プロセスモジュールＮ３の第２出力端Ｋ３２から出力された第２出力流体は、大規模集積分離プロセスモジュール７００の第２出力端Ｅ７０２から出力される。   The input fluid input to the input terminal I700 of the large-scale integrated separation process module 700 is input to the input terminal G10 of the first integrated separation process module N1 via the junction J701. The first output fluid output from the first output terminal K11 of the first integrated separation process module N1 is input to the input terminal G20 of the second integrated separation process module N2 as an input fluid. The second output fluid output from the second output terminal K12 of the first integrated separation process module N1 is input to the input terminal G30 of the third integrated separation process module N3 as an input fluid. The second output fluid output from the second output end K22 of the second integrated separation process module N2 and the first output fluid output from the first output end K31 of the third integrated separation process module N3 are merged portions J702. , J701, and input to the input terminal G10 of the first integrated separation process module N1. The first output fluid output from the first output terminal K21 of the second integrated separation process module N2 is output from the first output terminal E701 of the large-scale integrated separation process module 700. The second output fluid output from the second output terminal K32 of the third integrated separation process module N3 is output from the second output terminal E702 of the large-scale integrated separation process module 700.

大規模集積分離プロセスモジュール７００は、集積分離プロセスモジュール５００，６００のいずれか一つを備えているので、省エネルギー効果が高い。また、大規模集積分離プロセスモジュール７００では、第１集積分離プロセスモジュールＮ１で分離された流体を、第２集積分離プロセスモジュールＮ２及び第３集積分離プロセスモジュールＮ３の両方で更に分離している。また、第２集積分離プロセスモジュールＮ２から出力された第２出力流体及び第３集積分離プロセスモジュールＮ３から出力された第１出力流体を第１集積分離プロセスモジュールＮ１に戻して再度分離している。よって、大規模集積分離プロセスモジュール７００では、第１成分及び第２成分を更に高純度で分離することができ、第１成分と第２成分の分離比を自由に決定することができる。   Since the large-scale integrated separation process module 700 includes any one of the integrated separation process modules 500 and 600, the energy saving effect is high. In the large-scale integrated separation process module 700, the fluid separated by the first integrated separation process module N1 is further separated by both the second integrated separation process module N2 and the third integrated separation process module N3. In addition, the second output fluid output from the second integrated separation process module N2 and the first output fluid output from the third integrated separation process module N3 are returned to the first integrated separation process module N1 and separated again. Therefore, in the large-scale integrated separation process module 700, the first component and the second component can be separated with higher purity, and the separation ratio between the first component and the second component can be freely determined.

なお、集積分離プロセスモジュール５００，６００等の集積分離プロセスモジュールを組み合わせることによって、自由に大規模集積分離プロセスモジュールを設計することができる。さらに、一つの集積分離プロセスモジュール５００，６００を繰り返し用いて、大規模集積分離プロセスモジュールを設計してもよい。   A large scale integrated separation process module can be freely designed by combining the integrated separation process modules 500 and 600. Furthermore, a large scale integrated separation process module may be designed by repeatedly using one integrated separation process module 500,600.

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実施例１） EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated more concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.
Example 1

図１に示される分離プロセスモジュール１００について、プロセスシミュレータ（ＰＲＯ／ＩＩＴＭ）を用いてシミュレーションを行った。全ての熱交換器内の最小近接温度差は１０度とした。実在気体の状態方程式として、Soave-Redlich-Kwong式を用いた。入力端Ｉに入力される入力流体として、５０ｍｏｌ％ベンゼン、５０ｍｏｌ％トルエンの混合液を用いた。 The separation process module 100 shown in FIG. 1 was simulated using a process simulator (PRO / II ™ ). The minimum proximity temperature difference in all heat exchangers was 10 degrees. The Soave-Redlich-Kwong equation was used as the equation of state of the real gas. As an input fluid input to the input terminal I, a mixed solution of 50 mol% benzene and 50 mol% toluene was used.

入力流体の流量を１００ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度を標準温度（２５℃）、圧力を標準圧力（１ａｔｍ）とした。第１出力端Ｅ１から出力される第１出力流体の流量を５０ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度を標準温度（２５℃）、圧力を標準圧力（１ａｔｍ）とした。第２出力端Ｅ２から出力される第２出力流体の流量を５０ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度を標準温度（２５℃）、圧力を標準圧力（１ａｔｍ）とした。   The flow rate of the input fluid was 100 kg · mol / hour, the temperature was the standard temperature (25 ° C.), and the pressure was the standard pressure (1 atm). The flow rate of the first output fluid output from the first output end E1 was 50 kg · mol / hour, the temperature was the standard temperature (25 ° C.), and the pressure was the standard pressure (1 atm). The flow rate of the second output fluid output from the second output end E2 was 50 kg · mol / hour, the temperature was the standard temperature (25 ° C.), and the pressure was the standard pressure (1 atm).

第１出力端Ｅ１から出力される第１出力流体は、６０．７ｍｏｌ％ベンゼン、３９．３ｍｏｌ％トルエンの混合液とした。第２出力端Ｅ２から出力される第２出力流体は、標準状態（２５℃、１ａｔｍ）で、３９．３ｍｏｌ％ベンゼン、６０．７ｍｏｌ％トルエンの混合液とした。   The first output fluid output from the first output end E1 was a mixed solution of 60.7 mol% benzene and 39.3 mol% toluene. The second output fluid output from the second output end E2 was a mixed solution of 39.3 mol% benzene and 60.7 mol% toluene in the standard state (25 ° C., 1 atm).

シミュレーションの結果、配管３を通る入力流体の流量は４７．７ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は８５．９℃であった。配管３ａを通る入力流体の流量は５２．３ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は８５．９℃であった。配管４を通る入力流体の温度は８５．９℃であった。配管５を通る入力流体の温度は９５．９℃であった。配管６を通る第１出力流体の流量は５０ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は９５．９℃であった。配管７を通る第１出力流体の温度は１３５．９℃、圧力は２．９２ａｔｍであった。配管１２を通る第１出力流体の温度は３８．３℃であった。配管９を通る第２出力流体の流量は５０ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は９５．９℃であった。   As a result of the simulation, the flow rate of the input fluid passing through the pipe 3 was 47.7 kg · mol / hour, and the temperature was 85.9 ° C. The flow rate of the input fluid passing through the pipe 3a was 52.3 kg · mol / hour, and the temperature was 85.9 ° C. The temperature of the input fluid passing through the pipe 4 was 85.9 ° C. The temperature of the input fluid passing through the pipe 5 was 95.9 ° C. The flow rate of the first output fluid passing through the pipe 6 was 50 kg · mol / hour, and the temperature was 95.9 ° C. The temperature of the first output fluid passing through the pipe 7 was 135.9 ° C., and the pressure was 2.92 atm. The temperature of the first output fluid passing through the pipe 12 was 38.3 ° C. The flow rate of the second output fluid passing through the pipe 9 was 50 kg · mol / hour, and the temperature was 95.9 ° C.

また、第１圧縮機Ｃ１において必要な仕事は４５．１ｋＷであった。なお、第１熱交換器Ｈ１における熱交換量は４８８ｋＷであった。第２熱交換器Ｈ２における熱交換量は１２０ｋＷであった。第３熱交換器Ｈ３における熱交換量は１３１ｋＷであった。
（比較例１） Further, the work required in the first compressor C1 was 45.1 kW. In addition, the heat exchange amount in the 1st heat exchanger H1 was 488 kW. The amount of heat exchange in the second heat exchanger H2 was 120 kW. The amount of heat exchange in the third heat exchanger H3 was 131 kW.
(Comparative Example 1)

図１０に示される分離プロセスモジュール１００ａについて、プロセスシミュレータ（ＰＲＯ／ＩＩＴＭ）を用いて、実施例１と同様にシミュレーションを行った。 The separation process module 100a shown in FIG. 10 was simulated in the same manner as in Example 1 using a process simulator (PRO / II ™ ).

シミュレーションの結果、加熱炉Ｂ２において必要な熱量は４８８ｋＷであった。   As a result of the simulation, the amount of heat required in the heating furnace B2 was 488 kW.

実施例１の結果と比較例１の結果とを比較すると、実施例１では比較例１に比べて大幅な省エネルギーが実現されていることが分かる。
（実施例２） Comparing the results of Example 1 with the results of Comparative Example 1, it can be seen that the energy saving in Example 1 is realized as compared with Comparative Example 1.
(Example 2)

図７に示される集積分離プロセスモジュール５００について、プロセスシミュレータ（ＰＲＯ／ＩＩＴＭ）を用いて、第１出力端Ｅ５０１から出力される第１出力流体を７４ｍｏｌ％ベンゼン、２６ｍｏｌ％トルエンの混合液としたこと以外は実施例１と同様にして、シミュレーションを行った。集積分離プロセスモジュール５００の分離プロセスモジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３として、図１に示される分離プロセスモジュール１００を用いた。 For the integrated separation process module 500 shown in FIG. 7, the first output fluid output from the first output end E501 is a mixed liquid of 74 mol% benzene and 26 mol% toluene using a process simulator (PRO / II ™ ). A simulation was performed in the same manner as in Example 1 except that. As the separation process modules M1, M2, and M3 of the integrated separation process module 500, the separation process module 100 shown in FIG. 1 was used.

シミュレーションの結果、分岐部Ｊ５０１から入力端Ｉ１０に入力される入力流体の流量は３２４．９ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は２５℃、圧力は１ａｔｍであった。第１出力端Ｅ１１から出力される第１出力流体の流量は１３４．４ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は２５℃、圧力は１ａｔｍであった。第２出力端Ｅ１２から出力される第２出力流体の流量は１９０．４ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は２５℃、圧力は１ａｔｍであった。   As a result of the simulation, the flow rate of the input fluid input from the branch part J501 to the input terminal I10 was 324.9 kg · mol / hour, the temperature was 25 ° C., and the pressure was 1 atm. The flow rate of the first output fluid output from the first output end E11 was 134.4 kg · mol / hour, the temperature was 25 ° C., and the pressure was 1 atm. The flow rate of the second output fluid output from the second output end E12 was 190.4 kg · mol / hour, the temperature was 25 ° C., and the pressure was 1 atm.

また、分離プロセスモジュールＭ１の第１圧縮機Ｃ１において必要な仕事は１４６．７ｋＷであった。分離プロセスモジュールＭ２の第１圧縮機Ｃ１において必要な仕事は５９．２ｋＷであった。分離プロセスモジュールＭ３の第１圧縮機Ｃ１において必要な仕事は８９．１ｋＷであった。したがって、全体に必要な合計エネルギーは２９５．０ｋＷであった。
（比較例２） Further, the work required in the first compressor C1 of the separation process module M1 was 146.7 kW. The work required in the first compressor C1 of the separation process module M2 was 59.2 kW. The work required in the first compressor C1 of the separation process module M3 was 89.1 kW. Therefore, the total energy required for the whole was 295.0 kW.
(Comparative Example 2)

図１４に示される分離プロセスモジュール２００ｂにおいて加熱炉Ｂ２を用いず、分岐部Ｊ５をコンデンサに置換したものについて、プロセスシミュレータ（ＰＲＯ／ＩＩＴＭ）を用いて、実施例１と同様にシミュレーションを行った。分離器Ｓの段数を３、還流比を１．７６とした。 In the separation process module 200b shown in FIG. 14, the heating furnace B2 was not used, and the branch portion J5 was replaced with a capacitor, and a simulation was performed in the same manner as in Example 1 using a process simulator (PRO / II ™ ). . The number of stages of the separator S was 3, and the reflux ratio was 1.76.

シミュレーションの結果、配管３を通る入力流体の流量は３０．２ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は７６．１℃であった。配管３ａを通る入力流体の流量は６９．８ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は７６．１℃であった。配管５を通る入力流体の温度は７６．１℃であった。配管２５を通る第１出力流体の温度は８６．１℃であった。配管２７を通る第２出力流体の温度は１００．４℃であった。   As a result of the simulation, the flow rate of the input fluid passing through the pipe 3 was 30.2 kg · mol / hour, and the temperature was 76.1 ° C. The flow rate of the input fluid passing through the pipe 3a was 69.8 kg · mol / hour, and the temperature was 76.1 ° C. The temperature of the input fluid passing through the pipe 5 was 76.1 ° C. The temperature of the first output fluid passing through the pipe 25 was 86.1 ° C. The temperature of the second output fluid passing through the pipe 27 was 100.4 ° C.

加熱炉Ｂ１において必要な熱量は１３０４．５ｋＷであった。   The amount of heat required in the heating furnace B1 was 1304.5 kW.

実施例２の結果と比較例２の結果とを比較すると、実施例２では比較例２に比べて大幅な省エネルギーが実現されていることが分かる。
（実施例３） Comparing the results of Example 2 with the results of Comparative Example 2, it can be seen that the energy saving in Example 2 is realized compared to Comparative Example 2.
(Example 3)

図５に示される分離プロセスモジュール３００について、プロセスシミュレータ（ＰＲＯ／ＩＩＴＭ）を用いて、第１出力端Ｅ１から出力される第１出力流体を７３ｍｏｌ％ベンゼン、２７ｍｏｌ％トルエンの混合液としたこと以外は実施例１と同様にして、シミュレーションを行った。分離器Ｓの段数を３とした。第１圧縮機Ｃ１の圧縮比は１．５４とした。第２圧縮機Ｃ２の圧縮比は８．０とした。 About the separation process module 300 shown in FIG. 5, the first output fluid output from the first output end E1 is a mixed solution of 73 mol% benzene and 27 mol% toluene using a process simulator (PRO / II ™ ). Except that, the simulation was performed in the same manner as in Example 1. The number of stages of the separator S was set to 3. The compression ratio of the first compressor C1 was 1.54. The compression ratio of the second compressor C2 was 8.0.

シミュレーションの結果、配管３を通る入力流体の流量は４０．０ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は９０．２℃であった。配管３ａを通る入力流体の流量は６０．０ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は９２．４℃であった。配管４を通る入力流体の温度は９１．５℃であった。配管５を通る入力流体の温度は９５．０℃であった。配管１７を通る第１出力流体の温度は１７８．６℃であった。配管２０を通る第１出力流体の流量は８５ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は８６．３℃であった。配管７を通る第１出力流体の温度は１０６．６℃であった。配管８を通る第１出力流体の温度は１０２．４℃であった。配管２２を通る第２出力流体の流量は９５．５ｋｇ・ｍｏｌ／時間であった。配管２３を通る第２出力流体の温度は１０５．０℃であった。配管９を通る第２出力流体の温度は１００．２℃であった。   As a result of the simulation, the flow rate of the input fluid passing through the pipe 3 was 40.0 kg · mol / hour, and the temperature was 90.2 ° C. The flow rate of the input fluid passing through the pipe 3a was 60.0 kg · mol / hour, and the temperature was 92.4 ° C. The temperature of the input fluid passing through the pipe 4 was 91.5 ° C. The temperature of the input fluid passing through the pipe 5 was 95.0 ° C. The temperature of the first output fluid passing through the pipe 17 was 178.6 ° C. The flow rate of the first output fluid passing through the pipe 20 was 85 kg · mol / hour, and the temperature was 86.3 ° C. The temperature of the first output fluid passing through the pipe 7 was 106.6 ° C. The temperature of the first output fluid passing through the pipe 8 was 102.4 ° C. The flow rate of the second output fluid passing through the pipe 22 was 95.5 kg · mol / hour. The temperature of the second output fluid passing through the pipe 23 was 105.0 ° C. The temperature of the second output fluid passing through the pipe 9 was 100.2 ° C.

また、第１圧縮機Ｃ１において必要な仕事は１７．９ｋＷであった。第２圧縮機Ｃ２において必要な仕事は１４７．０ｋＷであった。第４熱交換器Ｈ４において必要な熱量は７４．１ｋＷであった。したがって、全体に必要な合計エネルギーは２３９．０ｋＷであった。
（比較例３） The work required for the first compressor C1 was 17.9 kW. The work required in the second compressor C2 was 147.0 kW. The amount of heat required in the fourth heat exchanger H4 was 74.1 kW. Therefore, the total energy required for the whole was 239.0 kW.
(Comparative Example 3)

図１４に示される分離プロセスモジュール２００ｂにおいて、分岐部Ｊ５をコンデンサに置換したものについて、プロセスシミュレータ（ＰＲＯ／ＩＩＴＭ）を用いて、実施例１と同様にシミュレーションを行った。分離器Ｓの段数を２、還流比を１．７とした。なお、加熱炉Ｂ１も１段の分離器として機能するので、分離器Ｓ及び加熱炉Ｂ１の合計段数は３である。 In the separation process module 200b shown in FIG. 14, a simulation was performed in the same manner as in Example 1 using a process simulator (PRO / II ™ ) for the case where the branch portion J5 was replaced with a capacitor. The number of stages of the separator S was 2, and the reflux ratio was 1.7. In addition, since the heating furnace B1 also functions as a one-stage separator, the total number of stages of the separator S and the heating furnace B1 is three.

シミュレーションの結果、配管３を通る入力流体の流量は３０．７ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は７６．３℃であった。配管３ａを通る入力流体の流量は６９．３ｋｇ・ｍｏｌ／時間、温度は９０．２℃であった。配管４を通る入力流体の温度は８３．７℃であった。配管５を通る入力流体の温度は９５．０℃であった。配管２５を通る第１出力流体の温度は８６．３℃であった。配管２７を通る第２出力流体の温度は１００．２℃であった。加熱炉Ｂ１において必要な熱量は８８８．３ｋＷであった。加熱炉Ｂ２において必要な熱量は３７０．３ｋＷであった。したがって、全体に必要な合計エネルギーは１２５８．６ｋＷであった。   As a result of the simulation, the flow rate of the input fluid passing through the pipe 3 was 30.7 kg · mol / hour, and the temperature was 76.3 ° C. The flow rate of the input fluid passing through the pipe 3a was 69.3 kg · mol / hour, and the temperature was 90.2 ° C. The temperature of the input fluid passing through the pipe 4 was 83.7 ° C. The temperature of the input fluid passing through the pipe 5 was 95.0 ° C. The temperature of the first output fluid passing through the pipe 25 was 86.3 ° C. The temperature of the second output fluid passing through the pipe 27 was 100.2 ° C. The amount of heat required in the heating furnace B1 was 888.3 kW. The amount of heat required in the heating furnace B2 was 370.3 kW. Therefore, the total energy required for the whole was 1258.6 kW.

実施例３の結果と比較例３の結果とを比較すると、実施例３では比較例３に比べて大幅な省エネルギーが実現されていることが分かる。
（実施例４） Comparing the results of Example 3 with the results of Comparative Example 3, it can be seen that the energy saving in Example 3 is realized as compared with Comparative Example 3.
Example 4

分離機Ｓの段数を１９、第１出力端Ｅ１から出力される第１出力流体を９５ｍｏｌ％ベンゼン、５ｍｏｌ％トルエンの混合液としたこと以外は実施例３と同様にして、シミュレーションを行った。   A simulation was performed in the same manner as in Example 3 except that the number of stages of the separator S was 19, and the first output fluid output from the first output end E1 was a mixture of 95 mol% benzene and 5 mol% toluene.

シミュレーションの結果、全体に必要な合計エネルギーは２８１．１ｋＷであった。
。
（比較例４） As a result of simulation, the total energy required for the whole was 281.1 kW.
.
(Comparative Example 4)

分離機Ｓの段数を１８、第１出力端Ｅ１から出力される第１出力流体を９５ｍｏｌ％ベンゼン、５ｍｏｌ％トルエンの混合液としたこと以外は比較例３と同様にして、シミュレーションを行った。   A simulation was performed in the same manner as in Comparative Example 3 except that the number of stages of the separator S was 18, and the first output fluid output from the first output end E1 was a mixed solution of 95 mol% benzene and 5 mol% toluene.

シミュレーションの結果、全体に必要な合計エネルギーは１２１４．１ｋＷであった。   As a result of simulation, the total energy required for the whole was 1214.1 kW.

実施例４の結果と比較例４の結果とを比較すると、実施例４では比較例４に比べて大幅な省エネルギーが実現されていることが分かる。   Comparing the result of Example 4 with the result of Comparative Example 4, it can be seen that the energy saving in Example 4 is realized as compared with Comparative Example 4.

第１実施形態に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the separation process module which concerns on 1st Embodiment. 第１実施形態に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the calorie | heat amount Q and temperature T in the separation process module which concerns on 1st Embodiment. 第２実施形態に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the separation process module which concerns on 2nd Embodiment. 第２実施形態に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the calorie | heat amount Q and the temperature T in the isolation | separation process module which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the separation process module which concerns on 3rd Embodiment. 第３実施形態に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the calorie | heat amount Q and the temperature T in the separation process module which concerns on 3rd Embodiment. 実施形態に係る集積分離プロセスモジュール（Integrated-ProcessModule）を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the integrated separation process module (Integrated-ProcessModule) which concerns on embodiment. 実施形態に係る集積分離プロセスモジュールの変形例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the modification of the integrated separation process module which concerns on embodiment. 実施形態に係る大規模集積分離プロセスモジュール（Large-ScaleIntegrated-Process Module）を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the large-scale integrated separation process module (Large-ScaleIntegrated-Process Module) which concerns on embodiment. 第１比較例に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the separation process module which concerns on a 1st comparative example. 第１比較例に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the calorie | heat amount Q and temperature T in the separation process module which concerns on a 1st comparative example. 第２比較例に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the separation process module which concerns on a 2nd comparative example. 第２比較例に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the calorie | heat amount Q and the temperature T in the separation process module which concerns on a 2nd comparative example. 第３比較例に係る分離プロセスモジュールを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the separation process module which concerns on a 3rd comparative example. 第３比較例に係る分離プロセスモジュールにおける熱量Ｑと温度Ｔとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the calorie | heat amount Q and temperature T in the separation process module which concerns on a 3rd comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

Ｉ…入力端、Ｒ１…第１分岐路、Ｒ２…第２分岐路、Ｗ…合流路、Ｓ…分離器、Ｃ１…第１圧縮機、Ｈ１…第１熱交換器、Ｈ２…第２熱交換器、Ｈ３…第３熱交換器、Ｅ１…第１出力端、Ｅ２…第２出力端、１００，２００，３００…分離プロセスモジュール、Ｊ３…分岐部（第１分岐部）、Ｃ２…第２圧縮機、Ｊ４…分岐部（第２分岐部）、Ｈ４…第４熱交換器、Ｍ１…第１分離プロセスモジュール、Ｍ２…第２分離プロセスモジュール、Ｍ３…第３分離プロセスモジュール、５００，６００…集積分離プロセスモジュール、Ｎ１…第１集積分離プロセスモジュール、Ｎ２…第２集積分離プロセスモジュール、Ｎ３…第３集積分離プロセスモジュール、７００…大規模集積分離プロセスモジュール。   I ... Input end, R1 ... First branch, R2 ... Second branch, W ... Joint channel, S ... Separator, C1 ... First compressor, H1 ... First heat exchanger, H2 ... Second heat exchange , H3 ... third heat exchanger, E1 ... first output end, E2 ... second output end, 100, 200, 300 ... separation process module, J3 ... branching section (first branching section), C2 ... second compression Machine, J4 ... branch (second branch), H4 ... fourth heat exchanger, M1 ... first separation process module, M2 ... second separation process module, M3 ... third separation process module, 500, 600 ... integration Separation process module, N1... First integrated separation process module, N2... Second integrated separation process module, N3... Third integrated separation process module, 700.

Claims (8)

第１成分及び前記第１成分とは異なる第２成分を含む入力流体が入力される入力端と、
前記入力端に入力された前記入力流体を分岐して流す第１分岐路及び第２分岐路と、
前記第１分岐路を流れる前記入力流体と、前記第２分岐路を流れる前記入力流体とを合流して流す合流路と、
前記合流路を流れる前記入力流体を、気体の前記第１成分を含む第１出力流体と、前記第２成分を含む第２出力流体とに分離する分離器と、
前記分離器から出力された前記第１出力流体を圧縮することによって昇温させる第１圧縮機と、
前記第１圧縮機によって圧縮された前記第１出力流体と、前記合流路を流れる前記入力流体との間で熱交換を行う第１熱交換器と、
前記第１熱交換器を通過した前記第１出力流体と、前記第１分岐路を流れる前記入力流体との間で熱交換を行う第２熱交換器と、
前記分離器から出力された前記第２出力流体と、前記第２分岐路を流れる前記入力流体との間で熱交換を行う第３熱交換器と、
前記第２熱交換器を通過した前記第１出力流体を出力する第１出力端と、
前記第３熱交換器を通過した前記第２出力流体を出力する第２出力端と、
を備える、分離プロセスモジュール。 An input end to which an input fluid including a first component and a second component different from the first component is input;
A first branch path and a second branch path for branching and flowing the input fluid input to the input end;
A combined flow path for flowing the input fluid flowing through the first branch path and the input fluid flowing through the second branch path;
A separator for separating the input fluid flowing through the combined flow path into a first output fluid containing the first component of gas and a second output fluid containing the second component;
A first compressor that raises the temperature by compressing the first output fluid output from the separator;
A first heat exchanger for exchanging heat between the first output fluid compressed by the first compressor and the input fluid flowing through the combined flow path;
A second heat exchanger that exchanges heat between the first output fluid that has passed through the first heat exchanger and the input fluid that flows through the first branch path;
A third heat exchanger for exchanging heat between the second output fluid output from the separator and the input fluid flowing through the second branch;
A first output terminal for outputting the first output fluid that has passed through the second heat exchanger;
A second output end for outputting the second output fluid that has passed through the third heat exchanger;
A separation process module comprising: 前記分離器から出力される前記第１出力流体のエンタルピーと、前記分離器から出力される前記第２出力流体のエンタルピーとの和が、前記分離器に入力される前記入力流体のエンタルピーと同じである、請求項１に記載の分離プロセスモジュール。   The sum of the enthalpy of the first output fluid output from the separator and the enthalpy of the second output fluid output from the separator is the same as the enthalpy of the input fluid input to the separator. The separation process module according to claim 1. 前記第１熱交換器を通過した前記第１出力流体は、液体の前記第１成分を含んでいる、請求項１又は２に記載の分離プロセスモジュール。   The separation process module according to claim 1, wherein the first output fluid that has passed through the first heat exchanger includes the first component of liquid. 前記分離器と前記第１圧縮機との間に配置され、前記分離器から出力された前記第１出力流体を分岐する第１分岐部と、
前記第１分岐部から出力され、気体の前記第１成分を含む前記第１出力流体を圧縮することによって昇温させる第２圧縮機と、
前記分離器と前記第３熱交換器との間に配置され、前記分離器から出力された前記第２出力流体を分岐する第２分岐部と、
前記第２分岐部から出力された前記第２出力流体と、前記第２圧縮機によって圧縮された前記第１出力流体との間で熱交換を行う第４熱交換器と、
を更に備え、
前記第４熱交換器を通過した前記第１出力流体と、前記第４熱交換器を通過した前記第２出力流体とが、前記分離器に入力される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の分離プロセスモジュール。 A first branching unit that is disposed between the separator and the first compressor and branches the first output fluid output from the separator;
A second compressor that outputs a temperature by compressing the first output fluid that is output from the first branch and includes the first component of gas;
A second branching part that is arranged between the separator and the third heat exchanger and branches the second output fluid output from the separator;
A fourth heat exchanger for exchanging heat between the second output fluid output from the second branch section and the first output fluid compressed by the second compressor;
Further comprising
The first output fluid that has passed through the fourth heat exchanger and the second output fluid that has passed through the fourth heat exchanger are input to the separator. Separation process module according to item. 前記第４熱交換器を通過した前記第１出力流体は、液体の前記第１成分を含んでいる、請求項４に記載の分離プロセスモジュール。   The separation process module according to claim 4, wherein the first output fluid that has passed through the fourth heat exchanger includes the first component of liquid. 前記分離器は、単段の分離器である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の分離プロセスモジュール。   The separation process module according to any one of claims 1 to 5, wherein the separator is a single-stage separator. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の第１分離プロセスモジュールと、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の第２分離プロセスモジュールと、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の第３分離プロセスモジュールと、
を備え、
前記第１分離プロセスモジュールの前記第１出力端から出力された前記第１出力流体は、前記第２分離プロセスモジュールの前記入力端に入力され、
前記第１分離プロセスモジュールの前記第２出力端から出力された前記第２出力流体は、前記第３分離プロセスモジュールの前記入力端に入力され、
前記第２分離プロセスモジュールの前記第２出力端から出力された前記第２出力流体と、前記第３分離プロセスモジュールの前記第１出力端から出力された前記第１出力流体とは、前記第１分離プロセスモジュールの前記入力端に入力される、集積分離プロセスモジュール。 A first separation process module according to any one of claims 1 to 6;
A second separation process module according to any one of claims 1 to 6;
A third separation process module according to any one of claims 1 to 6;
With
The first output fluid output from the first output end of the first separation process module is input to the input end of the second separation process module;
The second output fluid output from the second output end of the first separation process module is input to the input end of the third separation process module;
The second output fluid output from the second output end of the second separation process module and the first output fluid output from the first output end of the third separation process module are the first An integrated separation process module input to the input end of the separation process module. 請求項７に記載の第１集積分離プロセスモジュールと、
請求項７に記載の第２集積分離プロセスモジュールと、
請求項７に記載の第３集積分離プロセスモジュールと、
を備え、
前記第１集積分離プロセスモジュールにおける前記第２分離プロセスモジュールの前記第１出力端から出力された前記第１出力流体は、前記第２集積分離プロセスモジュールにおける前記第１分離プロセスモジュールの前記入力端に入力され、
前記第１集積分離プロセスモジュールにおける前記第３分離プロセスモジュールの前記第２出力端から出力された前記第２出力流体は、前記第３集積分離プロセスモジュールにおける前記第１分離プロセスモジュールの前記入力端に入力され、
前記第２集積分離プロセスモジュールにおける前記第３分離プロセスモジュールの前記第２出力端から出力された前記第２出力流体と、前記第３集積分離プロセスモジュールにおける前記第２分離プロセスモジュールの前記第１出力端から出力された前記第１出力流体とは、前記第１集積分離プロセスモジュールにおける前記第１分離プロセスモジュールの前記入力端に入力される、大規模集積分離プロセスモジュール。 A first integrated separation process module according to claim 7;
A second integrated separation process module according to claim 7;
A third integrated separation process module according to claim 7;
With
The first output fluid output from the first output end of the second separation process module in the first integrated separation process module is supplied to the input end of the first separation process module in the second integrated separation process module. Entered,
The second output fluid output from the second output end of the third separation process module in the first integrated separation process module is input to the input end of the first separation process module in the third integrated separation process module. Entered,
The second output fluid output from the second output end of the third separation process module in the second integrated separation process module, and the first output of the second separation process module in the third integrated separation process module. The large-scale integrated separation process module, wherein the first output fluid output from the end is input to the input end of the first separation process module in the first integrated separation process module.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012045449A (en) * 2010-08-24 2012-03-08 Jx Nippon Oil & Energy Corp Separation process module
JP2012110832A (en) * 2010-11-24 2012-06-14 Chiyoda Kako Kensetsu Kk Device for separating azeotropic mixture and method for separating azeotropic mixture
WO2013114936A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-08 国立大学法人 東京大学 Distillation device and distillation method
WO2014196610A1 (en) 2013-06-05 2014-12-11 大川原化工機株式会社 Seawater desalination device and seawater desalination method

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110741067B (en) 2017-06-08 2022-04-12 株式会社Lg化学 Distillation apparatus and distillation method

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2482979A1 (en) * 1980-05-22 1981-11-27 Commissariat Energie Atomique Distn. of ferment to produce alcohol as automobile fuel - uses heat pump to produce all heat required by distn. column
JPS57174101A (en) * 1981-03-27 1982-10-26 Oowai Fuin Akua Ltd Distiller
JPS6090003A (en) * 1983-09-28 1985-05-21 オーワイ・フイン・アクア・リミテツド Prevention of supply liquid temperature of distillation apparatus from variation
JPS6155901U (en) * 1984-09-13 1986-04-15
JPS6167801U (en) * 1984-10-11 1986-05-09
WO1993024198A1 (en) * 1992-06-04 1993-12-09 Transferon Wäschereimaschinen Gmbh Process and device for treating contaminated high boiling solvents
JP2002515336A (en) * 1998-05-14 2002-05-28 アクア・ピュア・ベンチャーズ・インコーポレイテッド Mechanical vapor recompression process

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2482979A1 (en) * 1980-05-22 1981-11-27 Commissariat Energie Atomique Distn. of ferment to produce alcohol as automobile fuel - uses heat pump to produce all heat required by distn. column
JPS57174101A (en) * 1981-03-27 1982-10-26 Oowai Fuin Akua Ltd Distiller
JPS6090003A (en) * 1983-09-28 1985-05-21 オーワイ・フイン・アクア・リミテツド Prevention of supply liquid temperature of distillation apparatus from variation
JPS6155901U (en) * 1984-09-13 1986-04-15
JPS6167801U (en) * 1984-10-11 1986-05-09
WO1993024198A1 (en) * 1992-06-04 1993-12-09 Transferon Wäschereimaschinen Gmbh Process and device for treating contaminated high boiling solvents
JP2002515336A (en) * 1998-05-14 2002-05-28 アクア・ピュア・ベンチャーズ・インコーポレイテッド Mechanical vapor recompression process

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012045449A (en) * 2010-08-24 2012-03-08 Jx Nippon Oil & Energy Corp Separation process module
JP2012110832A (en) * 2010-11-24 2012-06-14 Chiyoda Kako Kensetsu Kk Device for separating azeotropic mixture and method for separating azeotropic mixture
WO2013114936A1 (en) * 2012-02-01 2013-08-08 国立大学法人 東京大学 Distillation device and distillation method
WO2014196610A1 (en) 2013-06-05 2014-12-11 大川原化工機株式会社 Seawater desalination device and seawater desalination method
US10294122B2 (en) 2013-06-05 2019-05-21 Ohkawara Kakohki Co., Ltd. Seawater desalination device and seawater desalination method

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