JP2015217371A - 表面流下式濃縮装置並びに表面流下式濃縮方法及びその方法を使用する装置 - Google Patents
表面流下式濃縮装置並びに表面流下式濃縮方法及びその方法を使用する装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015217371A JP2015217371A JP2014104765A JP2014104765A JP2015217371A JP 2015217371 A JP2015217371 A JP 2015217371A JP 2014104765 A JP2014104765 A JP 2014104765A JP 2014104765 A JP2014104765 A JP 2014104765A JP 2015217371 A JP2015217371 A JP 2015217371A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- plate
- evaporation
- bumping
- heat
- heat medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 50
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 100
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 82
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 156
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 156
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 claims description 66
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 33
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 24
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 24
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 21
- 239000003595 mist Substances 0.000 claims description 19
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims description 9
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 6
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 4
- 238000005304 joining Methods 0.000 claims description 3
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract description 12
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 abstract description 12
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 abstract description 12
- 230000004907 flux Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 29
- 239000010408 film Substances 0.000 description 22
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 20
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 18
- 230000009471 action Effects 0.000 description 17
- 230000006870 function Effects 0.000 description 17
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 10
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 9
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 9
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 8
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 6
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 6
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 6
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000003505 heat denaturation Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005309 stochastic process Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 235000000346 sugar Nutrition 0.000 description 1
- 150000008163 sugars Chemical class 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000026676 system process Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
Abstract
Description
均等な流下が阻害され、濃縮液の濃縮が不十分となること。
突沸現象により飛散する原液又は濃縮中途の濃縮液(以下、後者を半濃縮液と云い、前者後者を総称し処理液と云う)は熱せられたまま飛散しその熱は容器内又は容器壁に散逸又は吸収されてしまい熱効率を阻害し、結果として濃縮効率を阻害すること。
濃縮が足りないまま容器壁面に衝突液化し落下する原液又は半濃縮液は、濃縮度を希釈化し、全体として濃縮不十分となること。
突沸現象により飛散するミスト化した原液又は半濃縮液が溶媒蒸気に混ざり、減圧機構により吸引され容器から排出されること。
これらの悪影響を避けるため、従来は、突沸現象を回避すべき工夫が表面流下式や流下式の伝熱器を使用する蒸発装置や濃縮装置等の機器では、種々提案されてきた。すなわち、従来技術はできるだけ突沸現象が発生しない条件下で運転することを旨として来た。あるいは、突沸現象を避けるため、処理液が過熱状態に至らぬように加熱を抑えざるを得ず、あるいは高めの圧力条件に抑えざるを得ず、これらの制約の元で機器設計せざるを得なく、設備効率が悪く、設備が長大なものとなっていた。
課題1:突沸現象が生じても均等な流下を確保し、濃縮液の所定の濃度への濃縮を確保すること、
課題2:突沸現象により飛散する原液・濃縮液が散逸させる熱を無駄にせぬこと、
課題3:濃縮が足りないままの処理液の容器壁面への衝突液化落下による濃縮液の希釈化を避けること、
課題4:突沸現象により飛散するミスト化した原液が溶媒蒸気に混ざり共に減圧機構により吸引され容器から排出することを防止すること、
との課題を満たし、高い熱流束を利用できる過熱領域、沸点近傍で運転し、潜熱吸収により熱効率を高め、濃縮効率を高め、もって、伝熱部材の長大化を防止し、装置の小型化により、設置スペースの制約から解放し、低コストを実現する効果を得ることにある。
真空化手段に連結された真空容器内に複数の熱媒プレートと蒸発プレートを積層する構造を備える表面流下式濃縮装置であって、
前記熱媒プレートは、片面に熱媒入口と熱媒出口及びこれらを連通する熱媒流路溝が形成される熱媒面と、熱媒プレートの裏面に原液入口とこれに連通し下端が開放され原液が流下する複数の縦溝の流下路が形成される蒸発面とを備え、
前記蒸発プレートは、片面に原液入口とこれに連通し下端が開放され原液が流下する複数の縦溝の流下路が形成される蒸発面と、蒸発プレートの裏面に熱媒プレート接合面を備え、
前記熱媒プレートの前記熱媒面と前記蒸発プレートの前記熱媒プレート接合面とは、前記熱媒出入口及び流路を囲むガスケットを挟み連結され、該熱媒プレートと該蒸発プレートは一組の濃縮プレート構造を構成し、この一組の濃縮プレート構造が複数組有し、
一方の組の前記蒸発プレートの前記蒸発面と他方の組の前記熱媒プレートの前記蒸発面とが対向配置されていることを特徴とする表面流下式濃縮装置。
表面流下式濃縮装置では、原液を流下し原液の重力落下により原液薄膜を蒸発面表面に形成し、蒸発を促進しようとする。請求項1に係る発明では、突沸が生じても、対向する蒸発面が突沸で飛散する飛沫を受け止め、一旦対向面に飛沫移動した半濃縮液は、対向する蒸発面で再加熱され、過熱されると再度突沸し、再び元の対向する蒸発面へ突沸し飛散し、両蒸発面を往復することとなる。
このようなキャッチボール現象により、たとえ突沸により一部の液膜が欠損し局所的なドライアウト面が発生しても、対向面からの突沸飛沫の受取で再びドライアウト面には処理液が補充され液膜は修復される。
そこで、請求項1記載の本発明では、対向配置される伝熱部材は、プレート状であり、積層して使用されることを特徴とする。このように積層することで積層枚数を増加させることで容易に処理能力を上げることができるという効果を与える。
前記原液に突沸を生じる熱流を与える構成又は突沸を生じる圧力に減圧する構成のうち少なくともいずれか一方の構成を有することを特徴とする請求項1記載の表面流下式濃縮装置。
請求項1は必ずしも突沸を意図して発生させるに限らず、請求項2は意図して突沸を発生させる条件下で運転する構成を有することを規定し、該蒸発面表面の温度を従来の突沸温度を回避する温度設定とするのではなく、該蒸発面表面の温度を突沸が発生するに十分な熱流を供給し、原液薄膜温度を上昇させ、突沸が生じても構わないものとする。この高い蒸発面表面温度設定により、処理液溶媒の蒸発を促し、濃縮される原液・処理液粘度を下げ、流動性を上げることにより、より均一性のある薄膜形成と維持及び修復を促す。積極的に突沸で飛散する処理液又はミスト化される処理液を蒸発プレートの蒸発面と前記熱媒プレートの蒸発面間で相互にかけ合うことにより濃縮効果を高める。
前記蒸発面に形成される前記縦溝の側面が、開口端に向かって開口幅を大きく形成されていることを特徴とする請求項1又は2項のうちいずれか一方記載の表面流下式濃縮装置。
請求項1又は2項記載の発明で溝の側面は、前記対向面へ開口部を漸次広く形成し側壁壁面は開口部へ拡がるよう傾き角度が形成されるように溝形状を形成しておけば、開口部へ近付くほど側壁壁面が開口部へ拡がっているので、突沸により処理液が対向面へ向かい拡がって飛沫し、対向面への衝突着地後もより薄い液膜が形成され、対向面に局所的なドライアウトが生じている場合もより広い範囲の液膜回復を図ることができる。開口部の開き具合は、直線的である必要はなく、開口端面部が凸面形状でも同様の効果は与えられる。
前記縦溝は前記蒸気プレート平面内で鉛直方向から傾けて形成されていることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項記載の表面流下式濃縮装置。
溝を板面平面内鉛直方向から傾けると、原液は溝の側面を液の底面とし溝の底面は液の側面を支持するものとして作用し、安定した液膜流路を確保する。もって、均等な流下を実現し、所定の濃度の濃縮液の濃縮を可能とする。
前記縦溝は、少なくとも下流で下流方向に漸次拡幅していることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか一項記載の表面流下式濃縮装置。
表面流下式濃縮方法で濃縮すると、流下し下流にいくほど濃度が増し、多くの原液は、濃度が増すと粘度も増加する関係にあり、下流に行くほど液の粘度が増す。下流に行くほど粘性抵抗が増すのであるから、溶媒の蒸発による体積の減少と下流に行くほど増加する粘性抵抗とのバランスによっては、粘性抵抗を減少させる手当てをしないと液膜が下流に行くほど厚くなったり、溝から溢れて流下が不安定になる可能性もある。その弊害を防止するため、溶媒・溶質の特性を考慮して下流で下流方向に拡幅していることが好ましい。結果として、均等な流下を確保、濃縮液の所定の濃度への濃縮を可能とする効果を得る。
前記蒸発面に形成される前記溝間は隣接する溝を谷部とする山形に形成されていることを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか一項記載の熱交換器。
請求項1に係る発明では、蒸発面に処理液を単に流下させる場合に比して、互いに離隔する上段の伝熱体の下端先細部から下段のプレートの上端先細部へ滴下させ、上下段プレートの間隔が滴下する液滴の大きさに適合しプレート間の滴下又はプレート間で液膜の架橋が構成されれば、液膜は溝間の先細部にも充填され、条件によっては溝間の蒸発面に拡がり流下する場合もあり得る。
前記熱媒プレートの前記蒸発面及び前記蒸発プレートの前記蒸発面に対向する真空容器壁面は加熱手段を備えることを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか一項記載の表面流下式濃縮装置。
前記濃縮プレート構造の積層された一端に対向する真空容器壁面は加熱手段を備え、突沸で飛散された液は該容器壁面で再加熱され、該容器壁面を流下し濃縮されることを特徴とする。本発明に係る濃縮方法で使用する伝熱部材が、複数積層されるとしてもその端面の伝熱部材面は真空減圧吸引される容器雰囲気中に露出せざるを得ない。そうすると端面両面で突沸飛沫する液は濃縮効率を下げ、熱効率を下げ、飛沫するミストにより濃縮液の品質を下げる可能性がある。この両端面が面する減圧容器の壁面加熱し該容器壁面を流下し濃縮させれば、幾分かはこの悪さが緩和される。
濃縮プレート構造群の積層端には、加熱面を備える端面プレートが配置されていることを特徴とする請求項1〜7のうちいずれか一項記載の表面流下式濃縮装置。
前記積層配置された濃縮プレート構造の積層端には、蒸発面を備える端面プレートが配置され、該端面プレートの蒸発面は再加熱面として機能し、濃縮プレート構造の端にある蒸発面から突沸で飛散された液は該端面プレートの蒸発面で再加熱され、該端面プレートを流下し濃縮し、又は該端面プレート上で突沸を起こし、対向する前記蒸発面へ飛散することを特徴とする。本発明に係る濃縮方法で使用する伝熱部材が、複数積層されるとしてもその端面の伝熱部材面は、真空減圧吸引される容器雰囲気中に露出せざるを得ない。そうすると端面両面で突沸飛沫する液は濃縮効率を下げ、熱効率を下げ、飛沫するミストにより濃縮液の品質を下げる可能性がある。この両端面が面して端面には原液を流さぬ上部構造とする端面用プレートを配置し、該端面プレートは再加熱面であるから、突沸で飛散された液は該端面プレートで再加熱され、該端面プレートを流下し濃縮し、又は該端面プレート上で突沸を起こし、対面の伝熱面へ飛散する。端面プレートを配置し、端面プレートで飛沫を受止め再加熱し、該端面プレートを流下し濃縮させれば、幾分かはこの悪さが緩和される。
蒸発面表面には流下方向に溝が形成され原液を流下し原液の重力落下により原液薄膜を形成し蒸発を促進する伝熱部材には、該蒸発面に離隔して対向する位置に蒸発面を配する他の対向伝熱部材を対向配置し、前記原液薄膜に突沸を生じる熱流を与える条件下又は突沸を生じる減圧条件下の少なくともいずれか一方の条件の下で原液を流下処理し、前記突沸が生ずるときには、突沸で飛散する処理液又はミスト化される処理液は前記対向配置される対向伝熱部材に付着後再加熱され、再び濃縮され下流に流下し又は再度突沸により前記蒸発面表面に飛散し、表面流下濃縮を繰返す濃縮工程を備えることを特徴とする表面流下式濃縮方法。
請求項1に係る濃縮装置の発明についての技術的特徴を、方法の発明として記載したものである。
突沸発生状況を検知する手段と、
予め設定されてルールにより突沸を判定制御する手段と、
運転条件を制御する手段を備え、
突沸の発生状況と前記ルールに照らし突沸を促進する判定であれば、
突沸を促進する運転制御をし、
突沸の発生状況と前記ルールに照らし突沸を抑制する判定であれば、
突沸を抑制する運転制御をすることを特徴とする突沸制御工程を備えたことを特徴とする請求項9項記載の表面流下式濃縮方法。
突沸は、液過熱状態、液の粘度・熱特性、伝熱面での流れ、伝熱面の濡れ性及び伝熱面の局所温度等が複雑に絡む確率過程と認識すべきであり、本発明に係る表面流下式濃縮方法では、液膜という僅かな流量の液を加熱するもので、小型化を目指せば、局所的な過熱が生ずる運転条件と成らざるを得ないし、そのような限界的な条件下であれば、運転条件により過熱を避ける制御を追求するよりも、むしろ、局所的に生ずる突沸をモニターし、この発生を運転条件に反映させることが得策である。
運転条件を制御する手段により、突沸を抑制する運転条件、例えば、熱媒体流量の抑制、熱交換器収納容器内の圧力を上げる等の変更をしたり、全体として蒸発量が不足で未だ所定の突沸の発生域に達していないものであり、蒸発量を促進すべきと評価判定する場合には、運転条件を制御する手段により、蒸発を促進する条件、同時に突沸を促進する運転条件、例えば、熱媒体流量の増加、熱交換器収納容器内の減圧等の変更をする。
請求項9又は10項のいずれか一方記載の表面流下式濃縮方法を使用する濃縮装置。
本発明に係る表面流下式濃縮方法を用いて原液の濃縮液を製造する装置についての発明である。請求項10項記載の濃縮装置は請求項8又は9項のいずれか一方記載の表面流下式濃縮方法を具現化した製造設備に相当するものである。該製造方法を用いて原液の濃縮液を製造する装置は本発明の生産方法の発明の製造装置に該当する。
前記蒸気プレート及び熱媒プレートは、基材をステンレス鋼材よりも熱伝導率の高いセラミックス材とすることを特徴とする請求項1〜8又は11のうちいずれか一項記載の表面流下式濃縮装置。
セラミックスの利用は原液が腐食性の強い物質への適用を考慮した場合に、メリットが大きい。金属材料であれば、伝熱性を確保する為に板薄材を使用すると、溝の加工によって材料の変形を生じたり、残留応力によって加熱した場合に変形する可能性もあり、応力や不動態膜の欠損などによって腐食に非常に弱くなってしまう事も考えられるが、高熱伝導性セラミックスであれば、このような不都合はなく、耐腐食性材料として用いられるステンレス鋼よりも高熱伝導度のセラミックスであれば、伝熱部材の材料として好適である。
前記伝熱体の基材表面を基材よりも伝熱性が高い、ステンレス鋼材、セラミックス材又は高熱伝導性高分子材で被膜することを特徴とする請求項1〜14項のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
基材は、熱媒体、例えば温水との耐食性と熱伝導性、耐久性等の相性と加工性、組立製作面、コスト等の特性から選択される一方で、原液との熱交換を実施する伝熱体表面は、原液との耐食性、熱伝導性を考慮し最適な被膜材量を選択することで、濡れ性の最適化も含め選択することが好ましい。
前記セラミックス材は、炭化ケイ素、窒化アルミニウム又はアルミナを主成分とすることを特徴とする請求項12又は13項のいずれか一方に記載の表面流下式濃縮装置。
炭化ケイ素、窒化アルミニウム又はアルミナは、セラミックスの中でもステンレス鋼材よりも熱伝導率熱伝導率が高いもので伝熱部材の材料として好適である。ここでいう主成分とは、前記セラミックスを構成する全成分100質量%に対して、50質量%以上を占める成分をいう。主成分の同定については、X線回折法を用い、主成分の含有量については蛍光X線分析法またはICP発光分析法により求めればよい。
前記セラミックス材を用いた濃縮装置の伝熱部材は、押出し成形又は加圧成形により形成することを特徴とする請求項12〜14項のうちいずれか一項に記載の表面流下式濃縮装置。
セラミックス材は、金属材料と異なり、押出しや加圧成型によって溝を形成でき、切削などの加工による溝の形成がなくなれば、コストを抑える効果を得られる。本方式であれば、溝の加工によって材料の変形を生じてしまったり、残留応力によって加熱した場合に変形したりする可能性もない。さらにセラミックス材は、腐食に非常に強いという特性がある。セラミックスは、熱膨張もステンレスより小さいので、精密に焼結する量産技術を確立すると、メリットは大きく、溝の形成方向に押出し成形できればコストを抑える効果が大きい。溝が斜行するもの等、押出し方向に同一の溝形をもたないものは、加圧成形によるのが好適であり、金属加工を要さず、量産に向く成形法を利用できることがセラミックス材の利点である。
図1は、本発明に係る濃縮方法を使用する濃縮装置の模式斜視図であり、図2は、本発明に係る濃縮装置の伝熱部材である熱媒プレートの正面図(熱媒面図)であり、図3は、同裏面図(蒸発面図)であり、図4は、本発明に係る濃縮装置のもう一つの伝熱部材である蒸発プレートの正面図(蒸発面図)である。本発明に係る濃縮装置の伝熱部材である熱媒プレート1ともう一つの伝熱部材である蒸発プレート2は組として、真空手段に結合されている真空容器100内に積層配置されている。図1では、2組のプレートが明示されているが、図の後方に複数の組が同様に要求される濃縮能力に見合うよう複数配置され得る。真空容器は、排気口101から図示されない真空手段である真空ポンプにより吸引排気され、例えば、−0.09MPa程度に保たれ、容器内の気圧は圧力計の監視の元で制御されている。原液は、原液分配共通口(分配マニュホールド)10の原液投入口11から消費に応じて投入され、各組の蒸発プレートへ接続されている原液分配口12から蒸気面原液入口25へ導かれ、複数の縦溝14に等配分され、縦溝に沿って落下しつつ伝熱面上で薄膜を形成し、伝熱面を介し熱媒プレート1の熱媒面6と蒸発プレート2の熱媒プレート接合面間7に流れる熱媒(例えば温水)により温められ、蒸発し濃縮後に濃縮滴17となり容器に流下し、濃縮液出口19から濃縮液として排出される。熱媒プレート1の熱媒面6と蒸発プレート2の熱媒プレート接合面間7に流れる熱媒は、ガスケット52により真空雰囲気と遮断され、熱媒プレートには熱源である熱媒が熱媒供給口20から供給され、熱媒排出口21から排出され、再熱された後この経路を循環する。ガスケット52は熱媒プレート1の熱媒面6に設けられているガスケットホルダ51に保持され、蒸発プレート2の熱媒プレート接合面7とでガスケット52を固定し、両プレートの締結により熱媒の流路を確保する。ガスケット52は必ずしもガスケットホルダ51に保持されている要はなく、直接熱媒面6に予め接着され又は圧着されて、両プレートの締結により熱媒プレート1の熱媒面6と蒸発プレート2の熱媒プレート接合面7とで熱媒流路を確保できればよい。原液注入口25を備える原液供給部カバー18はシール16を挿み締結口31を介して蒸発面に締結されている。原液投入口11に投入された原液は、原液分配共通口(分配マニュホールド)10から原液分配口12、原液注入口25を経由し各プレートの蒸気面に設けられている蒸気面原液入口13へ管路を通じて供給され、蒸気面原液入口13から溝幅が等しく形成されている各縦溝14には、原液が等しく分配される。
突出制御工程S15は、突出発生検知工程と突沸判定工程及び運転制御工程の各サブ工程からなる。
Claims (15)
- 真空化手段に連結された真空容器内に複数の熱媒プレートと蒸発プレートを積層する構造を備える表面流下式濃縮装置であって、
前記熱媒プレートは、片面に熱媒入口と熱媒出口及びこれらを連通する熱媒流路溝が形成される熱媒面と、熱媒プレートの裏面に原液入口とこれに連通し下端が開放され原液が流下する複数の縦溝の流下路が形成される蒸発面とを備え、
前記蒸発プレートは、片面に原液入口とこれに連通し下端が開放され原液が流下する複数の縦溝の流下路が形成される蒸発面と、蒸発プレートの裏面に熱媒プレート接合面を備え、
前記熱媒プレートの前記熱媒面と前記蒸発プレートの前記熱媒プレート接合面とは、前記熱媒出入口及び流路を囲むガスケットを挟み連結され、該熱媒プレートと該蒸発プレートは一組の濃縮プレート構造を構成し、この一組の濃縮プレート構造が複数組有し、
一方の組の前記蒸発プレートの前記蒸発面と他方の組の前記熱媒プレートの前記蒸発面とが対向配置されていることを特徴とする表面流下式濃縮装置。 - 前記原液に突沸を生じる熱流を与える構成又は突沸を生じる圧力に減圧する構成のうち少なくともいずれか一方の構成を有することを特徴とする請求項1記載の表面流下式濃縮装置。
- 前記蒸発面に形成される前記縦溝の側面が、開口端に向かって開口幅を大きく形成されていることを特徴とする請求項1又は2項のうちいずれか一方記載の表面流下式濃縮装置。
- 前記縦溝は前記蒸気プレート平面内で鉛直方向から傾けて形成されていることを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか一項記載の表面流下式濃縮装置。
- 前記縦溝は、少なくとも下流で下流方向に漸次拡幅していることを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか一項記載の表面流下式濃縮装置
- 前記蒸発面に形成される前記溝間は隣接する溝を谷部とする山形に形成されていることを特徴とする請求項1〜5のうちいずれか一項記載の熱交換器。
- 前記熱媒プレートの前記蒸発面及び前記蒸発プレートの前記蒸発面に対向する真空容器壁面は加熱手段を備えることを特徴とする請求項1〜6のうちいずれか一項記載の表面流下式濃縮装置。
- 濃縮プレート構造群の積層端には、加熱面を備える端面プレートが配置されていることを特徴とする請求項1〜7のうちいずれか一項記載の表面流下式濃縮装置。
- 蒸発面表面には流下方向に溝が形成され原液を流下し原液の重力落下により原液薄膜を形成し蒸発を促進する伝熱部材には、該蒸発面に離隔して対向する位置に蒸発面を配する他の対向伝熱部材を対向配置し、前記原液薄膜に突沸を生じる熱流を与える条件下又は突沸を生じる減圧条件下の少なくともいずれか一方の条件の下で原液を流下処理し、前記突沸が生ずるときには、突沸で飛散する処理液又はミスト化される処理液は前記対向配置される対向伝熱部材に付着後再加熱され、再び濃縮され下流に流下し又は再度突沸により前記蒸発面表面に飛散し、表面流下濃縮を繰返す濃縮工程を備えることを特徴とする表面流下式濃縮方法。
- 突沸発生状況を検知する手段と、
予め設定されてルールにより突沸を判定制御する手段と、
運転条件を制御する手段を備え、
突沸の発生状況と前記ルールに照らし突沸を促進する判定であれば、
突沸を促進する運転制御をし、
突沸の発生状況と前記ルールに照らし突沸を抑制する判定であれば、
突沸を抑制する運転制御をすることを特徴とする突沸制御工程を備えたことを特徴とする請求項9項記載の表面流下式濃縮方法。 - 請求項9又は10項のいずれか一方記載の表面流下式濃縮方法を使用する濃縮装置。
- 前記蒸気プレート及び熱媒プレートは、基材をステンレス鋼材よりも熱伝導率の高いセラミックス材とすることを特徴とする請求項1〜8又は11のうちいずれか一項記載の表面流下式濃縮装置。
- 前記伝熱体の基材表面を基材よりも伝熱性が高い、ステンレス鋼材、セラミックス材又は高熱伝導性高分子材で被膜することを特徴とする請求項1〜14項のうちのいずれか一項に記載の熱交換器。
- 前記セラミックス材は、炭化ケイ素、窒化アルミニウム又はアルミナを主成分とすることを特徴とする請求項12又は13項のいずれか一方に記載の表面流下式濃縮装置。
- 前記セラミックス材を用いた濃縮装置の伝熱部材は、押出し成形又は加圧成形により形成することを特徴とする請求項12〜14項のうちいずれか一項に記載の表面流下式濃縮装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014104765A JP6532193B2 (ja) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | 表面流下式濃縮装置並びに表面流下式濃縮方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014104765A JP6532193B2 (ja) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | 表面流下式濃縮装置並びに表面流下式濃縮方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015217371A true JP2015217371A (ja) | 2015-12-07 |
JP2015217371A5 JP2015217371A5 (ja) | 2017-06-01 |
JP6532193B2 JP6532193B2 (ja) | 2019-06-19 |
Family
ID=54777255
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2014104765A Active JP6532193B2 (ja) | 2014-05-20 | 2014-05-20 | 表面流下式濃縮装置並びに表面流下式濃縮方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6532193B2 (ja) |
Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57122290A (en) * | 1980-12-08 | 1982-07-30 | Alfa Laval Ab | Plate type evaporator |
JPS61287401A (ja) * | 1985-06-11 | 1986-12-17 | Hisaka Works Ltd | 薄膜流下型蒸発器 |
WO1990009220A1 (en) * | 1989-02-13 | 1990-08-23 | Hisaka Works Limited | Falling film condenser |
JPH0526588A (ja) * | 1991-07-15 | 1993-02-02 | Hisaka Works Ltd | 液流下型プレート式熱交換器の液分散装置 |
JP2002524255A (ja) * | 1998-09-12 | 2002-08-06 | デグサ−ヒュルス アクチェンゲゼルシャフト | 気−液反応の実施法及びこのためのフローリアクター |
JP2003164859A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-06-10 | Tokuyama Corp | 水酸化テトラアルキルアンモニウム廃液の濃縮方法 |
JP2003170041A (ja) * | 2001-12-07 | 2003-06-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 気液接触用の高分子材料製充填物および気液接触装置 |
JP2006015323A (ja) * | 2004-05-31 | 2006-01-19 | Nissan Motor Co Ltd | マイクロチャネル型蒸発器及びそれを用いたシステム |
JP2011200801A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Sumiju Plant Engineering Kk | 蒸発装置及びその洗浄方法 |
JP2015218990A (ja) * | 2014-05-20 | 2015-12-07 | 国立大学法人 東京大学 | 表面流下式濃縮に用いる熱交換器及びそれを使用する濃縮装置並びに表面流下式濃縮方法及びその装置 |
-
2014
- 2014-05-20 JP JP2014104765A patent/JP6532193B2/ja active Active
Patent Citations (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57122290A (en) * | 1980-12-08 | 1982-07-30 | Alfa Laval Ab | Plate type evaporator |
JPS61287401A (ja) * | 1985-06-11 | 1986-12-17 | Hisaka Works Ltd | 薄膜流下型蒸発器 |
WO1990009220A1 (en) * | 1989-02-13 | 1990-08-23 | Hisaka Works Limited | Falling film condenser |
JPH0526588A (ja) * | 1991-07-15 | 1993-02-02 | Hisaka Works Ltd | 液流下型プレート式熱交換器の液分散装置 |
JP2002524255A (ja) * | 1998-09-12 | 2002-08-06 | デグサ−ヒュルス アクチェンゲゼルシャフト | 気−液反応の実施法及びこのためのフローリアクター |
JP2003164859A (ja) * | 2001-11-30 | 2003-06-10 | Tokuyama Corp | 水酸化テトラアルキルアンモニウム廃液の濃縮方法 |
JP2003170041A (ja) * | 2001-12-07 | 2003-06-17 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 気液接触用の高分子材料製充填物および気液接触装置 |
JP2006015323A (ja) * | 2004-05-31 | 2006-01-19 | Nissan Motor Co Ltd | マイクロチャネル型蒸発器及びそれを用いたシステム |
JP2011200801A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Sumiju Plant Engineering Kk | 蒸発装置及びその洗浄方法 |
JP2015218990A (ja) * | 2014-05-20 | 2015-12-07 | 国立大学法人 東京大学 | 表面流下式濃縮に用いる熱交換器及びそれを使用する濃縮装置並びに表面流下式濃縮方法及びその装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6532193B2 (ja) | 2019-06-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6769870B2 (ja) | 熱交換器 | |
CN107850359B (zh) | 蒸发器及具备该蒸发器的涡轮制冷装置 | |
CN109216302B (zh) | 具有导流功能的强化浸没式冷却装置 | |
JP2010164248A (ja) | 吸収ヒートポンプ | |
US9052126B2 (en) | Heat exchange circulatory system | |
US20150085600A1 (en) | Apparatus and Method for Contacting a Gas and a Liquid | |
JP5971177B2 (ja) | 苛性ソーダ水溶液の蒸発濃縮設備 | |
JP6616213B2 (ja) | 熱交換システム | |
JP2015217371A (ja) | 表面流下式濃縮装置並びに表面流下式濃縮方法及びその方法を使用する装置 | |
RU2649170C1 (ru) | Способ охлаждения электронного оборудования с использованием комбинированных пленочных и капельных потоков жидкости | |
US10436519B1 (en) | Cocurrent loop thermosyphon heat transfer system for sub-ambient evaporative cooling and cool storage | |
JP2015218990A (ja) | 表面流下式濃縮に用いる熱交換器及びそれを使用する濃縮装置並びに表面流下式濃縮方法及びその装置 | |
CN100566530C (zh) | 微液滴冷却装置 | |
FI3913312T3 (fi) | Lämmönvaihdinlaitteisto sekä lämmönvaihdinlaitteiston käsittäviä jäähdytysjärjestelmiä | |
JP2011108685A (ja) | 自然循環式沸騰冷却装置 | |
JP6591320B2 (ja) | 蒸気排出用煙突 | |
CN101539386A (zh) | 一种蒸发器的汽液分离方法及蒸发器 | |
JP4644631B2 (ja) | 吸収式ヒートポンプ | |
CN105444467B (zh) | 吸收式热泵 | |
JP6658259B2 (ja) | 分離装置 | |
JP2020006350A (ja) | 気液接触装置 | |
WO2021262808A1 (en) | Evaporators, condensers and systems for separation | |
US10926197B2 (en) | Multifunctional phase separation apparatus | |
JP6668169B2 (ja) | 気化装置 | |
KR20220046404A (ko) | 조습 가스 발생 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170412 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20170412 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180226 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180302 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180501 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180914 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181109 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190426 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190521 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6532193 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |