JP2713451B2 - 低圧蒸留装置 - Google Patents
低圧蒸留装置Info
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- B01D—SEPARATION
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
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- B01D1/30—Accessories for evaporators ; Constructional details thereof
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/02—Treatment of water, waste water, or sewage by heating
- C02F1/04—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
- C02F1/046—Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation under vacuum produced by a barometric column
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Description
【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、低圧蒸留装置、即ち蒸発が減圧で生じる蒸
留装置に関する。本発明は水の脱塩に特に関連して説明
するが、この用途に限定されない。
留装置に関する。本発明は水の脱塩に特に関連して説明
するが、この用途に限定されない。
(背景技術) 精浄水の製造費用を削減する観点から、蒸留装置、特
に水の脱塩に使用される蒸留装置の効率を改善する方法
に多くの注意が払われてきた。
に水の脱塩に使用される蒸留装置の効率を改善する方法
に多くの注意が払われてきた。
蒸発室の凝縮セクションで蒸留物を凝縮することが蒸
留では通常行われている。蒸気は凝縮セクションに入
り、冷却水コイルによって冷却されて凝縮され、凝縮に
よる潜熱を含む熱を放出する。冷却水は別個の循環路か
らこのコイルに入り、「回収した熱」を受け取り、高温
になる。「回収した熱」は、冷却水コイル内の冷却剤と
して蒸発室に入る供給液体を用いることによって該液体
を加熱するのにしばしば利用される。
留では通常行われている。蒸気は凝縮セクションに入
り、冷却水コイルによって冷却されて凝縮され、凝縮に
よる潜熱を含む熱を放出する。冷却水は別個の循環路か
らこのコイルに入り、「回収した熱」を受け取り、高温
になる。「回収した熱」は、冷却水コイル内の冷却剤と
して蒸発室に入る供給液体を用いることによって該液体
を加熱するのにしばしば利用される。
効率を改善するため、蒸気を蒸発室から引出して遠心
圧縮機によって凝縮する機械的な蒸気圧縮機を用いるこ
とが一般である。圧縮機は、一般には、蒸気シール、軸
受、オイルシール及び回転部品を要し、設備のうちで最
も費用のかかる部品である。また、圧縮機は最も容易に
損傷を受け易い部品でもある。
圧縮機によって凝縮する機械的な蒸気圧縮機を用いるこ
とが一般である。圧縮機は、一般には、蒸気シール、軸
受、オイルシール及び回転部品を要し、設備のうちで最
も費用のかかる部品である。また、圧縮機は最も容易に
損傷を受け易い部品でもある。
減圧で蒸留器を操作することには多くの利点がある。
このような装置は、例えば、30℃乃至50℃の範囲の温度
で作動する。このような温度では、スケールの形成に伴
う問題が著しく減少され、プラスチックの構造材料が使
用できる。しかしながら、減圧装置に蒸気圧縮を用いる
際の困難性は、大気圧または大気圧以上の圧力で作動す
る蒸留器と比較して一層大きい。その理由は、圧縮機が
低圧で蒸気を抽出しなければならないからである。
このような装置は、例えば、30℃乃至50℃の範囲の温度
で作動する。このような温度では、スケールの形成に伴
う問題が著しく減少され、プラスチックの構造材料が使
用できる。しかしながら、減圧装置に蒸気圧縮を用いる
際の困難性は、大気圧または大気圧以上の圧力で作動す
る蒸留器と比較して一層大きい。その理由は、圧縮機が
低圧で蒸気を抽出しなければならないからである。
本発明の目的は、減圧で作動し、先行技術の欠点の少
なくとも幾つかをなくす効率的な蒸留装置を提供するこ
とにある。
なくとも幾つかをなくす効率的な蒸留装置を提供するこ
とにある。
(発明の説明) 本発明によると、低圧蒸留装置において、供給液体入
口と、濃縮液体出口と、蒸気出口と、を持つ密閉形蒸発
室を有し、蒸気出口は蒸留物タンク内に配置した蒸気同
伴装置と連通しており、蒸留物タンク内で、低圧蒸留装
置の使用の際、蒸気は蒸留物への凝縮による潜熱を解放
する同伴装置内で凝縮する、ことを特徴とする蒸留装置
が提供される。
口と、濃縮液体出口と、蒸気出口と、を持つ密閉形蒸発
室を有し、蒸気出口は蒸留物タンク内に配置した蒸気同
伴装置と連通しており、蒸留物タンク内で、低圧蒸留装
置の使用の際、蒸気は蒸留物への凝縮による潜熱を解放
する同伴装置内で凝縮する、ことを特徴とする蒸留装置
が提供される。
好ましくは、蒸気同伴装置は、回転インペラポンプを
有するのがよく、回転インペラポンプは液体蒸留物中に
完全に沈められておりかつ液体の流れを発生し、蒸気の
凝縮による潜熱を蒸留物によって直接回収するように、
液体の流れの中に、蒸気が同伴され凝縮される。この熱
はヒートポンプ装置を使用してその後供給液体の蒸発を
助成するのに用いられるてもよい。
有するのがよく、回転インペラポンプは液体蒸留物中に
完全に沈められておりかつ液体の流れを発生し、蒸気の
凝縮による潜熱を蒸留物によって直接回収するように、
液体の流れの中に、蒸気が同伴され凝縮される。この熱
はヒートポンプ装置を使用してその後供給液体の蒸発を
助成するのに用いられるてもよい。
好ましくは、蒸留物と同伴されたガス及び蒸気との予
めの渦運動を防止すためインペラの入口にせん断チュー
ブがある。
めの渦運動を防止すためインペラの入口にせん断チュー
ブがある。
好ましくは、蒸発室内に加熱コイルがあり、蒸留物室
内に第1熱交換コイルがあり、加熱コイルはヒートポン
プ循環路内の第1熱交換コイルの上流で直列に配置され
ている。濃縮液体は、引出されるが、「残留物」、「残
液」、または「ブローダウン」とときには言われる。濃
縮液体出口がブローダウンタンク内に配置したブローダ
ウン同伴装置と連通していてもよい。ブローダウン同伴
装置は、その送出媒体内に完全に沈められている第2回
転インペラポンプを有してもよい。
内に第1熱交換コイルがあり、加熱コイルはヒートポン
プ循環路内の第1熱交換コイルの上流で直列に配置され
ている。濃縮液体は、引出されるが、「残留物」、「残
液」、または「ブローダウン」とときには言われる。濃
縮液体出口がブローダウンタンク内に配置したブローダ
ウン同伴装置と連通していてもよい。ブローダウン同伴
装置は、その送出媒体内に完全に沈められている第2回
転インペラポンプを有してもよい。
1つの実施例では、第2熱交換コイルがブローダウン
タンク内に配置され、ヒートポンプ循環路内で直列に連
結されている。
タンク内に配置され、ヒートポンプ循環路内で直列に連
結されている。
(図面の簡単な説明) 第1図は、本発明を実施する低圧力蒸留装置の概略図
である。
である。
第2図は、本発明の好ましい実施例で用いられる同伴
装置の断面図である。
装置の断面図である。
本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して例示的
に以下に説明する。
に以下に説明する。
(発明を実施する最良の態様) 第1図を参照すると、低圧蒸留装置1は密閉形蒸発室
2を有し、この蒸発室中に、供給塩水が浸水式供給管3
を経て選択的に入れられ、一方、蒸発室内で濃縮したブ
ライン及び粒状物質は蒸発室内に作用液面を設定するた
めに配置された、濃縮液出口4及びブローダウン管5を
経て除去される。
2を有し、この蒸発室中に、供給塩水が浸水式供給管3
を経て選択的に入れられ、一方、蒸発室内で濃縮したブ
ライン及び粒状物質は蒸発室内に作用液面を設定するた
めに配置された、濃縮液出口4及びブローダウン管5を
経て除去される。
ブローダウン管5は、ブローダウンタンク7内の送出
媒体内に完全に沈められたブローダウン同伴装置6で終
わっている。
媒体内に完全に沈められたブローダウン同伴装置6で終
わっている。
蒸発室2の頂部の蒸気出口8は、ワイヤメッシュから
成り、該ワイヤメッシュが蒸気を通して、蒸気を水滴か
ら分離する水滴分離器9によって液面から分離されてい
る。蒸気出口8は蒸気出口管10を経て蒸留物タンク12内
の蒸留物内に完全に沈められた蒸気同伴装置11に連結さ
れている。
成り、該ワイヤメッシュが蒸気を通して、蒸気を水滴か
ら分離する水滴分離器9によって液面から分離されてい
る。蒸気出口8は蒸気出口管10を経て蒸留物タンク12内
の蒸留物内に完全に沈められた蒸気同伴装置11に連結さ
れている。
冷媒形ヒートポンプ循環路が熱の回収のため用いられ
ており、蒸発室2内の液面の下方に配置された加熱コイ
ル13を有する。冷媒は、コイル13を通り、ブローダウン
タンク7内の熱交換コイル14を通り、蒸留物タンク12内
の熱交換コイル15を通って循環する。なお、これらすべ
てのコイルは直列に配置されている。ヒートポンプ−循
環路は、圧縮機16、ファン付放熱器17及び液体−ガス膨
張装置18によって完成されている。
ており、蒸発室2内の液面の下方に配置された加熱コイ
ル13を有する。冷媒は、コイル13を通り、ブローダウン
タンク7内の熱交換コイル14を通り、蒸留物タンク12内
の熱交換コイル15を通って循環する。なお、これらすべ
てのコイルは直列に配置されている。ヒートポンプ−循
環路は、圧縮機16、ファン付放熱器17及び液体−ガス膨
張装置18によって完成されている。
蒸気同伴装置11は、回転インペラポンプを有し、第2
図を参照して詳細に以下に説明する。同伴装置は、下部
ケーシング19と上部ケーシング20を有し、上部ケーシン
グ20内に、回転インペラ21が駆動軸22の端に取付けられ
ている。インペラ21を通る流路23は、液体入口24、蒸気
入口25と出口26とを連通させている。
図を参照して詳細に以下に説明する。同伴装置は、下部
ケーシング19と上部ケーシング20を有し、上部ケーシン
グ20内に、回転インペラ21が駆動軸22の端に取付けられ
ている。インペラ21を通る流路23は、液体入口24、蒸気
入口25と出口26とを連通させている。
使用の際、インペラ21は、タンク12の外部に配置した
モータ(図示せず)によって駆動軸22の端で回転させら
れ、液体は、蒸留物タンク12から入口ノズル24を通る流
れ中に吸い込まれ、上方に向かってスロート26を通り、
せん断チューブ27を通過する。せん断チューブは、液体
がインペラ21に当たる前に、予めの渦運動が液体に与え
られるのを防止するものである。遠心ポンプ作用が蒸留
物を流路23を通して吸い込み、出口26から出してタンク
12に戻す。スロート26が入口24より広くかつノズル24か
ら離れる液体の流れが高速である結果、高い吸引作用が
蒸気入口25で発生され、入口25に達したガスはノズル24
とせん断チューブ27の間で延びる液体の流れ中に同伴さ
れる。同伴装置は、蒸発室2内の絶対圧力を約40mm水銀
柱まで減じ、蒸発室2内の溶液の沸点を約35℃まで下げ
る。これらの数字は、もちろん、単に例示的なものであ
り、圧力及び対応する沸点は、装置の設計及び蒸留され
る液体によって、引用された数字からかなり変更でき
る。
モータ(図示せず)によって駆動軸22の端で回転させら
れ、液体は、蒸留物タンク12から入口ノズル24を通る流
れ中に吸い込まれ、上方に向かってスロート26を通り、
せん断チューブ27を通過する。せん断チューブは、液体
がインペラ21に当たる前に、予めの渦運動が液体に与え
られるのを防止するものである。遠心ポンプ作用が蒸留
物を流路23を通して吸い込み、出口26から出してタンク
12に戻す。スロート26が入口24より広くかつノズル24か
ら離れる液体の流れが高速である結果、高い吸引作用が
蒸気入口25で発生され、入口25に達したガスはノズル24
とせん断チューブ27の間で延びる液体の流れ中に同伴さ
れる。同伴装置は、蒸発室2内の絶対圧力を約40mm水銀
柱まで減じ、蒸発室2内の溶液の沸点を約35℃まで下げ
る。これらの数字は、もちろん、単に例示的なものであ
り、圧力及び対応する沸点は、装置の設計及び蒸留され
る液体によって、引用された数字からかなり変更でき
る。
一旦蒸発室2内の溶液が沸騰し始めると、溶液は、分
離器9を通過する際水滴が除去される蒸留蒸気を放出
し、この蒸気は出口管10を通して吸い込まれる。蒸気が
同伴装置の入口25に達すると、蒸気の一部は液体の流れ
に凝縮され、一部はガスの状態でスロート26中に取り込
まれる。流れは、スロート26とせん断チューブ27の間で
徐〃に広くなる部分を通過するとき遅くなる。このこと
により、圧力の増大が生じ、残りの蒸気が凝縮される。
離器9を通過する際水滴が除去される蒸留蒸気を放出
し、この蒸気は出口管10を通して吸い込まれる。蒸気が
同伴装置の入口25に達すると、蒸気の一部は液体の流れ
に凝縮され、一部はガスの状態でスロート26中に取り込
まれる。流れは、スロート26とせん断チューブ27の間で
徐〃に広くなる部分を通過するとき遅くなる。このこと
により、圧力の増大が生じ、残りの蒸気が凝縮される。
凝縮する蒸気と蒸留物の間に直接の熱伝達があるの
で、蒸気の凝縮による潜熱がほとんど失われないで蒸留
物に伝達される。
で、蒸気の凝縮による潜熱がほとんど失われないで蒸留
物に伝達される。
蒸留物に伝達された潜熱は、その後、熱交換コイル15
及び加熱コイル13を含む冷媒形ヒートポンプ循環路によ
って蒸発室2内の溶液を蒸発させるのを助成するのに用
いられる。ヒートポンプ循環路の箇所28で、冷媒はガス
状であり、比較的低い温度にある。熱交換コイル15を通
過し、蒸留物によって受け取られた凝縮による潜熱を引
き出した後は、冷媒は依然としてガス状であるが、比較
的高い温度である。次に、冷媒は圧縮機16に達し、圧縮
機は、冷媒を圧縮してその温度をさらにかなりの量高め
る。次に、この高温圧縮ガスは、装置から余分な熱を除
去するため、緩熱器17を通される。次に、高温ガス状冷
媒は沈められた加熱コイル13を通され、蒸発室2内の溶
液を加熱し、溶液を沸騰させ蒸気を放出させる。
及び加熱コイル13を含む冷媒形ヒートポンプ循環路によ
って蒸発室2内の溶液を蒸発させるのを助成するのに用
いられる。ヒートポンプ循環路の箇所28で、冷媒はガス
状であり、比較的低い温度にある。熱交換コイル15を通
過し、蒸留物によって受け取られた凝縮による潜熱を引
き出した後は、冷媒は依然としてガス状であるが、比較
的高い温度である。次に、冷媒は圧縮機16に達し、圧縮
機は、冷媒を圧縮してその温度をさらにかなりの量高め
る。次に、この高温圧縮ガスは、装置から余分な熱を除
去するため、緩熱器17を通される。次に、高温ガス状冷
媒は沈められた加熱コイル13を通され、蒸発室2内の溶
液を加熱し、溶液を沸騰させ蒸気を放出させる。
蒸発室内の溶液に熱を与えると、冷媒は冷却し、蒸発
室を出るとき凝縮して液体になるように、凝縮する。次
に、この液体が、例えば、毛細管または膨張弁から成っ
てもよい絞り装置18を通過する。この絞り装置18は高圧
の液体冷媒を低圧の冷たいガスに変換する。したがっ
て、このガスが蒸留物タンク12内の熱交換コイル15に達
する前に熱交換コイル14を介してタンク7内の濃縮した
ブラインから熱を回収し、循環を再び始める。
室を出るとき凝縮して液体になるように、凝縮する。次
に、この液体が、例えば、毛細管または膨張弁から成っ
てもよい絞り装置18を通過する。この絞り装置18は高圧
の液体冷媒を低圧の冷たいガスに変換する。したがっ
て、このガスが蒸留物タンク12内の熱交換コイル15に達
する前に熱交換コイル14を介してタンク7内の濃縮した
ブラインから熱を回収し、循環を再び始める。
通常、濃縮したブラインはブローダウンタンク内に沈
められた同伴装置6によって蒸発室2から引き出され
る。同伴装置6は、回転インペラを含んでもよく、ま
た、蒸発室2に真空を引き入れ蒸発室内を低圧にする。
められた同伴装置6によって蒸発室2から引き出され
る。同伴装置6は、回転インペラを含んでもよく、ま
た、蒸発室2に真空を引き入れ蒸発室内を低圧にする。
装置内の熱平衡は、生成物の蒸気凝縮からの潜熱及び
ブローダウン液体からの熱を再循環して蒸発室内の加熱
コイルに戻すことによって助成される。代表的なヒート
ポンプ装置では、圧縮機から得られる、例えば「圧縮
熱」または摩擦の形態の熱は、例えば、配管や蒸留室か
ら空気へのエネルギー損失のようなエネルギー損失を通
常越えるので、装置から除去されねばならないが、本発
明の場合、緩熱ヒータ17によって除去が行われている。
別の実施例では、何らかの余分な熱は貯蔵されて、その
後別の蒸発に用いられてもよく、または供給液体を加熱
してもよい。
ブローダウン液体からの熱を再循環して蒸発室内の加熱
コイルに戻すことによって助成される。代表的なヒート
ポンプ装置では、圧縮機から得られる、例えば「圧縮
熱」または摩擦の形態の熱は、例えば、配管や蒸留室か
ら空気へのエネルギー損失のようなエネルギー損失を通
常越えるので、装置から除去されねばならないが、本発
明の場合、緩熱ヒータ17によって除去が行われている。
別の実施例では、何らかの余分な熱は貯蔵されて、その
後別の蒸発に用いられてもよく、または供給液体を加熱
してもよい。
本発明の実施例は低圧・低温装置に通常伴う利点を有
する。さらに、蒸気が蒸留物に沈められた同伴装置内で
凝縮されるので、潜熱の極めて効率的な再循環が可能で
あり、装置全体が低エネルギー条件で作動する。
する。さらに、蒸気が蒸留物に沈められた同伴装置内で
凝縮されるので、潜熱の極めて効率的な再循環が可能で
あり、装置全体が低エネルギー条件で作動する。
また、好ましい実施例では、回転インペラポンプはシ
ールを持たず、低摩擦損失で作動するので、回転インペ
ラポンプは蒸気圧縮ユニットによってのみ以前には得ら
れていた利点を得ることができ、同時に、先行技術の蒸
気圧縮装置の多くの欠点を回避できる。
ールを持たず、低摩擦損失で作動するので、回転インペ
ラポンプは蒸気圧縮ユニットによってのみ以前には得ら
れていた利点を得ることができ、同時に、先行技術の蒸
気圧縮装置の多くの欠点を回避できる。
同伴装置11は、もちろん、図2に示された形態以外の
他の形態で実施できる。
他の形態で実施できる。
本発明は、水以外の液体の蒸留に使用されうるが、そ
れに加えて任意の適当な冷媒または熱伝達媒体が熱再循
環路で使用されるため選ばれてもよく、本発明は多数の
別の構成で実施さてもよい
れに加えて任意の適当な冷媒または熱伝達媒体が熱再循
環路で使用されるため選ばれてもよく、本発明は多数の
別の構成で実施さてもよい
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スペンサー コリン ウィリアム オーストラリア国 ニュー サウス ウ ェールズ 2107 ビルゴラ ザ サーペ ンタイン 54 (56)参考文献 特開 昭62−53702(JP,A) 特開 昭60−209202(JP,A) 特開 昭60−153986(JP,A) 特開 昭57−209602(JP,A) 特開 昭60−168582(JP,A) 特公 昭59−7313(JP,B2)
Claims (1)
- 【請求項1】低圧蒸留装置において、供給液体入口と、
濃縮液体出口と、蒸気出口と、を持つ密閉形蒸発室を有
し、蒸気出口は蒸留物タンク内に配置した蒸気同伴装置
と連通しており、蒸留物タンク内で、低圧蒸留装置の使
用の際、蒸気は蒸留物への凝縮による潜熱を解放する同
伴装置内で凝縮する、ことを特徴とする蒸留装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
AU5083 | 1987-10-26 | ||
AUPI508387 | 1987-10-26 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03500738A JPH03500738A (ja) | 1991-02-21 |
JP2713451B2 true JP2713451B2 (ja) | 1998-02-16 |
Family
ID=3772522
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63508564A Expired - Lifetime JP2713451B2 (ja) | 1987-10-26 | 1988-10-26 | 低圧蒸留装置 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5108548A (ja) |
EP (1) | EP0383805B1 (ja) |
JP (1) | JP2713451B2 (ja) |
KR (1) | KR930012025B1 (ja) |
AT (1) | ATE92355T1 (ja) |
AU (1) | AU603720B2 (ja) |
CA (1) | CA1334016C (ja) |
DE (1) | DE3883004T2 (ja) |
WO (1) | WO1989003715A1 (ja) |
Families Citing this family (26)
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