JPH0549802A

JPH0549802A - 凹凸表面型プレート熱交換器による水平式蒸発装置効用缶

Info

Publication number: JPH0549802A
Application number: JP3235447A
Authority: JP
Inventors: Carl L Elmore; エルエルモアカール; Kyle D Infante; デイーインフアントキール
Original assignee: Kamyr Inc
Current assignee: Kamyr Inc
Priority date: 1991-08-22
Filing date: 1991-08-22
Publication date: 1993-03-02

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】脱塩法における塩水の蒸発、又は紙パルプ処
理からの黒液のような他の種類の液の蒸発を多重効用蒸
発装置を用いて行うこと。【構成】各効用缶は、水平方向に長い凹凸表面型プレ
ート熱交蒸発装置要素２０，２１の組を包含する。水平
方向に流れる加熱流体、例えばスチームが、各効用缶の
蒸発要素の内部通路に導入され、そして循環液頭が設け
られ、蒸発されるべき薄い液膜状になって凹凸表面のプ
レートの組の外部表面の上に該液頭から下方に流れるよ
うにする。蒸発した蒸気は、液滴分離装置４８から抜き
出され、次の段の効用缶に対する加熱流体として使用さ
れる。蒸発しなかった循環液及び液滴分離操作で分離さ
れた液は、各効用缶付属の液頭へ再循環される。きれい
な凝縮液６１（例えば蒸留水）は最終段の効用缶から抜
き出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸発装置、蒸発可能の
液を蒸発させる方法、及び各個の蒸発効用缶に関し、こ
れらは多くの特定的プロセスに有利である。本発明は、
特に水、洗浄水の脱塩及び紙パルプ製造の際の黒液の蒸
発に特に適用できるが、これに限定されるものではな
い。

【０００２】

【従来の技術及び課題】水の脱塩用の従来的蒸発装置
は、複数の熱伝達管を有する多重用蒸発装置であるのが
典型的である。垂直管式蒸発装置と水平管式蒸発装置と
が共に使用される。塩水を管の外側に噴霧して蒸気を生
成させるのが典型的である。塩水から生成した水蒸気は
次の効用缶に流れ、ここでより低温での蒸発を更に行う
ために熱を供給する。塩水は、少々の蒸気によって部分
的に予熱してもよく、スチームと向流的に流れる。大抵
の場合、主スチームと下流側の蒸気は水平管の内部を流
れ、ここでこれらは凝縮し、生成物である水の流れを作
るのに寄与する。紙パルプ製造の際の黒液を蒸発するの
に使用される従来の多重効用蒸発装置は縦型のもので、
加熱要素として垂直方向に伸びた凹凸表面型のプレート
熱交換器、例えば米国特許第３，２１１，２１９号及び
第３，５１２，２３９号明細書に記載のプレート熱交換
器を有する（該特許の各々の開示内容を参考文献として
本明細書に引用する）。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、多重効
用蒸発装置、多重効用蒸発装置を使用して蒸発を行う方
法、及び蒸発装置の個々の効用缶が提供されるが、これ
らは多くの有利な特長を有しているものである。本発明
の各効用缶は、水平方向に長い凹凸表面型プレート熱交
換器を包含する。凹凸表面型のプレート熱交換器は一組
又はそれ以上の組のセットで、上下に重ねられた状態で
配設される。凹凸表面型のプレートを水平に配列した構
造のものは、高い熱伝達係数は勿論のこと、均一な液分
散、加熱要素間の間の比較的小さな蒸気圧力損失、及び
良好な液滴分離（最小の同伴）を有する。従って、これ
は従来の水平式管型蒸発装置に較べて有利である。ま
た、これは、紙パルプ製造に使用される既知の垂直式凹
凸表面型プレート熱交蒸発装置に対して経済的な利点を
有する。本発明によれば、同等な垂直式凹凸表面型プレ
ート熱交蒸発装置のそれよりも１５〜２０％優れた充填
効率が同じ空間内に達成され、設備費にも一般にこれに
対応する節約が得られる。

【０００４】本発明の実施態様の一つによれば、多重効
用蒸発装置を使用して蒸発可能な液体を蒸発する方法が
提供される。多重効用蒸発装置においては、各効用缶は
水平方向に長い凹凸表面型プレート熱交蒸発装置要素を
一組又はそれ以上の組（例えば、第一及び第二組）を有
する。ちなみにこの要素は前記米国特許第３，２１１，
２１９号及び第３，５１２，２３９号明細書に記載のよ
うな要素である。該要素の各組は、内部に通路、外部に
熱交表面を有し、第一組は第二組の上に配設されるよう
な恰好になっている。効用缶は直列に連結され、第一段
の缶は温度が一番高い効用缶で、最終段は温度は一番低
い効用缶である。本方法は（第一組と第二組プレート要
素を使用する時）以下の工程を包含する。（ａ）第一効
用缶の二組両方の要素の内部通路へ、及び以降の全ての
段の効用缶における少なくとも第二組の要素の内部通路
へ水平方向に流れる加熱流体を導入する工程。（ｂ）各
効用缶の第一組の要素の頂部へ蒸発されるべき液の循環
液頭を設ける工程。（ｃ）各効用缶の熱交要素の第一組
及び第二組の外部表面へ上記液頭から液を下向きに流す
工程。（ｄ）各効用缶から蒸発循環液の蒸気を抜き出す
とともに、これから液滴を取り除いて同伴液の蒸気から
の分離を行う工程。（ｅ）蒸発しなかった循環液を効用
缶付属の液頭へ再度循環する工程。（ｆ）各効用缶から
の抜き出された蒸気を、上記工程（ａ）の加熱流体とし
て次の段の効用缶へ水平に供給する工程（但し、最終段
は例外である）。及び（ｇ）最終段の効用缶からきれい
な凝縮液を取り出す工程。また、蒸発されるべき液を第
一効用缶の液頭へ導入する前にこれを予熱する工程
（ｈ）を付加することもできる。この予熱は、第一段の
効用缶を除く全ての効用缶の第一組要素の内部通路にこ
の液を通すことによって行われる。第一効用缶から最終
の段の効用缶まで第二組の内部通路を流れる蒸気に対し
て、液は向流的に流れる。最終段効用缶から抜き出され
た蒸気を圧縮し、最終段の温度を上げ、この蒸気を工程
（ａ）における加熱流体として第一効用缶へ圧縮蒸気と
して供給する工程を更に付加することもできる。更に、
各効用缶からの非凝縮性気体を除去し、この非凝縮性気
体を排出する前にこれから熱価値の大部分を回収する工
程（ｊ）を付加することもできる。最終効用缶を除く各
効用缶に対して、工程（ｆ）と工程（ｅ）との間に、凝
縮液を回収し、このように回収された液を次の段の効用
缶へ通し、フラッシュさせる工程を付加することもでき
る。

【０００５】本発明は、海水から淡水を製造する、水の
脱塩に特に有用であるが、紙パルプ製造工程から排出さ
れる黒液、又はこれと類似の作用を有する液を蒸発させ
るのにも使用することができる。

【０００６】本発明の実施態様の別の一つによれば、蒸
発器効用缶が提供される。この蒸発器効用缶は以下の部
品を包含する。頂部、底部、第一端及び第二端を有す
る、水平方向に伸びた槽。内部通路を内包し、外部表面
を有する、伸びた方向へ長い凹凸表面のプレート熱交蒸
発要素の一組又はそれ以上の組。この場合、第二組の、
伸びた方向へ長い凹凸表面のプレート熱交蒸発要素も同
様に内部通路を内包し、外部表面を有する。少なくとも
第二組の凹凸表面のプレート熱交蒸発要素の内部通路へ
加熱流体を導入する手段。凹凸表面のプレート熱交蒸発
要素の第一組及び第二組を取り付ける手段であって、前
記の水平に長い槽に第一組を第二組の上になるように前
記要素を取り付ける手段。循環液を蒸発させるために、
落下液膜状に前記第一及び第二蒸発器要素の外表面の上
に液が落下するように、蒸発させるべき循環液を槽の頂
部近くへ導入する手段。槽内に取り付けられた液滴分離
装置。液滴分離装置を経て槽から蒸発循環液を抜き出す
工程。蒸発しなかった循環液を槽の底部に別個に集める
ようにした手段。及び、槽の底部からの循環液出口。循
環液を導入する手段は、上が開放され、下が底になって
いる盆状のもので、前記熱交要素の上に取り付けられて
位置し、盆の底部には複数の開口が開けられているもの
を包含しているのが好ましい。指定された（例えば、第
一組の）要素の内部通路へ被予熱液を導入し、第二組の
要素の内部通路へ導入される流体と向流に流れるように
する手段を取り付けることもできる。

【０００７】本発明の実施態様の更に別の一つによれ
ば、複数の効用缶を一連の効用缶に相互連結される多段
蒸発装置が提供される。一連の効用缶は、第一の、温度
が一番高い効用缶から最後の、温度が一番低い効用缶ま
でを包含する。一連の効用缶の中で各一個の効用缶は、
上記に説明のものである。第一効用缶を除く各効用缶に
対して、加熱流体を導入する手段が、前段の効用缶から
蒸発循環液を抜き出す手段に接続される。分離壁も、各
効用缶の要素の近くに…槽の底部と共に…凝縮室を定義
するために設けられる。この「きれいな」凝縮液を同様
な凝縮室へ送るための出口が、凝縮室の底部から出るよ
うに設けられ、次の段の効用缶中にフラッシュして最後
の効用缶から出るようにする。

【０００８】多重効用缶を使用して蒸発可能液の効果的
蒸発を行うことが、本発明の主目的である。本発明のこ
の目的及び他の目的は本発明の詳細な説明、及び前記の
特許請求の範囲をよく吟味すれば明らかになるであろ
う。

【０００９】さて、図面を詳細に説明する。一般に参照
数字１０で示す図１は、本発明による多重効用蒸発装置
である。この蒸発装置は、水平に長い槽１１を複数の基
脚１２で支え、その一端に多くの加熱器１３などの要素
を内包したものである。図１に実際に示される実施態様
に対していえば、槽は例えば長さ約４００フィートで、
効用缶を１４基内包するものである。しかし、本発明は
効用缶の特定の数に限定されるものでなく、１４基以下
又は以上の複数の効用缶設けることができる。槽１１
は、頂部１４、底部１５、及び第一端、第二端それぞれ
１６，１７を有する。

【００１０】本発明の蒸発装置１０が取り得る単純な形
態の一つは、図２に示される。この図では効用缶は三缶
のみが示されれている。第一段効用缶（効用缶１）は温
度及び圧力が一番高い効用缶で、最終段効用缶（効用缶
３）は温度及び圧力が一番低い。各効用缶には一組又は
それ以上の組（少なくとも一組）の蒸発器要素が含まれ
る。例えば、各組には、第一組である参照数字２０で一
般に示される水平方向に長い凹凸表面のプレート熱交蒸
発器要素及び第二組である参照数字２１で一般に示され
る水平方向に長い凹凸表面のプレート熱交蒸発器要素が
含まれる。２０，２１の各組は、一対に配設した多くの
凹凸表面プレート板を用いて形成することができる。対
となった凹凸表面プレート板を間隔を置いて張り合わせ
るのである。例えば、２０，２１の各組は上記プレート
板を２００対も集めて構成することができる。

【００１１】凹凸表面プレート板自体は、前記米国特許
第３，２１１，２１９号及び第３，５１２，２３９号明
細書に記載されており、該特許の各々の開示内容は参考
文献として既に本明細書に引用した。このようなもので
あるから、上記プレートの各対は、内部通路、及び外部
表面を有する。第一組２０は第二組２１の上に配設さ
れ、そしてこの第二組２１は、これらの組を取り付ける
手段によって支持され、水平にさせられている。例え
ば、図５の支持ビーム２２を参照されたい。これは槽１
１に要素２０，２１を支持するための典型的な構造であ
る。以下の記載においては大部分凹凸表面プレート蒸発
器要素は二組だけが記載されているけれども、該プレー
トを三組、四組あるいはもっと多くの組用いてお互いの
上に積み重ねることも可能であり、逆に一組だけが必要
なこともある。例えば、図３及び４に効用缶１３として
示されている三番目の組２０′を参照されたい。これは
第一組と第二組との間に配設されている。

【００１２】少なくとも第二組の凹凸表面プレート蒸発
器要素２１の内部通路へは加熱流体を導入するための手
段が設けられる。第一効用缶に対しては、加熱流体は両
組２０、２１共へ加熱流体が導入される。好ましくは、
このような手段には、例えば第一効用缶に対しては、第
一効用缶１の外壁２４へ伸びる導管２３が含まれ、内圧
壁２５も設けられ第一効用缶の残りの部分を第二効用缶
から分離する。但し２０、２１組における内部通路は別
である。第一効用缶の槽の底部１５には、参照数字２６
で一般に示される凝縮液室が設けられる。「きれいな」
凝縮液用の出口は凝縮室２６から出ている。第一効用缶
の内部通路へ水平に導入された加熱流体の蒸気成分の中
凝縮するものは室２６に集められる。

【００１３】図２の蒸発装置１０の各効用缶、例えば第
一効用缶もまた槽の頂部の近くに蒸発されるべき循環液
を導入する手段を有し、蒸発されるべき循環液が要素２
０、２１の外部表面に落下し、循環液の一部が蒸発され
る。循環液導入手段は、好ましくは垂直に伸びた導管部
分２９を含み、この導管は再循環導管３０とポンプ３１
に接続され、該ポンプは循環液などを槽１１の底部１５
に付いている出口３２を経て抜き出す。導管２９は効用
缶の頂部の盆状分散板３３に至り、液の「頭」つまり液
位（図２〜５及び図７に概略示される）が盆板３３に形
成される。盆板３３には１インチ以上の深さになるのが
典型的である。各効用缶における液面は、液面調節器３
４によって制御されるが、この調節器は、各効用缶の循
環液補集底部部分（つまりサンプ）３７から伸びるライ
ン３６中の弁３５を操作する。

【００１４】典型的には、盆板３３は水平に伸びる底部
３８（図６を参照）を有し、この板に規則的に間隔をお
いて位置される複数の開口３９を定義する手段を備え
る。この開口のお陰で盆板３３の底３８から循環液が均
一な分散流となって２０、２１組の要素の外部表面の上
を膜状となって流れることが可能となる。

【００１５】導管２９から循環液を供給するメカニズム
の特定的詳細は、図５〜７に示される。垂直に伸びる導
管２９はティ４０に接続される。ティには第一端及び第
二端４１、４２が含まれ、各端はそれぞれ横断導管４
３、４４の中心部分に出口が開いている。導管４３、４
４の開口端はエルボ４５で、このエルボは盆板３３の略
液面に開いている。支持具４６（図は５及び７を参照）
を用いて、エルボ４５の開口底部端を盆板３３の水平底
３８から少し間隔を離して設置するのもよい。

【００１６】２０、２１の組の要素の表面を膜状となっ
て落下する循環液の一部蒸発するものは、デミスターつ
まり液滴分離器４８を通過する。デミスター４８におい
て同伴液滴は蒸気から除去され、液滴は、効用缶内で凝
縮したものに加えて、蒸発しなかった循環液と一緒にサ
ンプ３７へ落下する。蒸気自体は次に出口４９を通過
し、次段の効用缶の加熱流体入口へと入っていく。

【００１７】非凝縮性ガスも各効用缶から抜き出され
る。非凝縮性ガスはオリフィス５１又は弁５２を経て導
管５０を通過しライン５３へ至る。ライン５３は、非凝
縮性ガス全てに対する共通ポンプ（又はスチームエジェ
クター）５４と接続されているので、各効用缶を部分的
真空にすることができ、従って非凝縮性ガスは放出場所
５５に至ることになる。図３及び４に関し記載されるよ
うに、非凝縮性ガスの熱価値は実際に廃棄される前に大
部分回収することが好ましい。

【００１８】室２６からのきれいな凝縮液は、以前に述
べたように、出口２７を通過し次段の効用缶に付属する
きれいな凝縮液室２６へ入ることが好ましい。凝縮液室
の液面は、液面調節器５７によって制御される。この調
節器はライン２７の弁（又はオリフィス）を作動し、一
つの効用缶から次の効用缶へ至る凝縮液の移動を行わせ
（そして流量を制御し）たり、これを止めたりするもの
である。

【００１９】蒸発されるべき入口液は源５９から供給さ
れる。図２に示される実施態様においては、給源５９は
塩水、例えば海水が給源である。海水は先ず冷却器６０
を通過し、最後の効用缶（効用缶３）からの導管２７中
の凝縮液／生成水を冷却し、最終生成物（脱塩水／淡
水）を冷却後水は導管６２に出てくる。冷却器６０から
塩水は導管６２を通り指定の組、例えば、最終段の効用
缶（効用缶３）の最初の組２０の内部へと入り、そして
水平にかつ最初の効用缶から最終の効用缶へ至る蒸気の
流れと向流的に流れる。塩水は導管６２を流れ続け、導
管が第一効用缶の再循環導管３０と交わる点に至る。そ
してその後は全蒸発装置１０に対する蒸発可能入口水と
なる。勿論、冷却器６０（ここで熱を奪う）を通過し、
次に第一効用缶を除く全ての効用缶の凹凸表面プレート
蒸発器要素の第一組を通過することによって、塩水は予
熱され、より容易に蒸発するようになる。前段の効用缶
から、外部の管式円筒型予熱器（図示せず）で発生する
蒸気も塩水を向流的に予熱するのに使用することができ
る。

【００２０】入口５９からの塩水の別の一部は冷却器６
３へ入る。この加熱された入口塩水は次に一部はライン
６４を経てライン６２と合流し、残りは通常の塩濃度の
塩水６５として（例えば海へ）返送される。冷却器６３
で冷却される液は、最終段の効用缶からのライン３６を
経て最終段の効用缶のサンプ３７から抜き出された液
（循環される液ではない）である。この液は濃縮された
塩水で、冷却器６３においてここから熱の一部が回収さ
れた後は、６６の箇所の排出場所へ送られる。

【００２１】図２の実施態様において、第一効用缶へ至
るライン２３用の新しいスチームは容易には得られない
ので、蒸気圧縮機６７が設けられる。この蒸気圧縮機
は、最終段の効用缶（第三効用缶）の蒸気出口４９から
ライン６８に循環する蒸気の温度及び圧力を上昇させる
ために電力を使用する。

【００２２】本発明は記載の特定の温度範囲や流量に限
定されるものではないが、図２には装置の異なる場所に
おける各種流体の温度を例示的に示す。図３及び４は、
低圧のスチーム６９の給源が容易に得られる場合の多重
効用蒸発装置１０を示す。この特定的実施態様において
は１４個の効用缶が用いられるが、用いられる数はこれ
より多い場合も少ない場合もある。この実施態様の構造
においては、図２の実施態様と同じものは同じ参照数字
を付けて示される。図３及び４の装置の基本構造及び運
転は、図２のものと概略同じであるが、相違は次の通り
である。

【００２３】…第一効用缶のきれいな凝縮液室２６から
の、導管２７に抜き出される液は次の効用缶へ自然に流
されるのではなく、ポンプ７０によって抜き出され、液
面調節器７１によって制御されながら、きれいな凝縮液
７２の源へ送られる。この液は最終的には再加熱されて
（新しい補給水と一緒に）低圧スチーム源６９になる。

【００２４】…ライン５３中の非凝縮ガスから熱価値を
大部分回収する構造が設けられている。この構造は、従
来型のスチームエジェクターの形のもので、これに凝縮
器７４が付いており、この凝縮器の出口はライン７５を
経て第二スチームエジェクター７６へ繋がっており、今
度はその出口は第二凝縮器７７に連結されている。高温
スチームは、ライン７８を経てスチームエジェクター７
３、７６へ供給される。凝縮器７４、７６における熱
は、ライン７９を通過する入口塩水５９によって回収さ
れる。

【００２５】最終段（１４番目）の効用缶の後、ライン
４９の蒸気は表面凝縮器８０へ入る。表面凝縮器８０は
各個別の効用缶と大部分は同じ構造を有しており、相違
は、入口塩水が凹凸表面プレート蒸発器要素の第一組２
０の内部通路を通過するのではなく、むしろ塩水源５９
へ繋がったライン８１から缶の頂部の盆板３８へ供給さ
れ、要素２０、２１の外部表面の上を膜状に流れること
である。表面凝縮器８０からライン２７に抜き出される
凝縮液は冷却器６０へ流れ、ここで冷却され、最終的に
は生成水６１となる。表面凝縮器８０から抜き出された
ライン３６中の循環水は、（冷却器６０によって）加熱
されたライン８３中の入口塩水と混合され、この混合水
は更に加熱器／冷却器６３において更に加熱され、次い
で、ライン６４に流れ、ポンプ８４からの駆動力によ
り、蒸発装置１０の最終段効用缶の第一組要素２０へと
入っていく。入口液を加熱することに加えて、加熱器／
冷却器６３は、第１４効用缶からの導管３６中の、抜き
出され、濃縮された循環液を冷却する。

【００２６】…循環液及び抜き出された循環液は、ポン
プ３１によって同じ出口３２から取り出される。つま
り、循環ライン３０及び循環液抜き出し導管３６は、図
２の実施態様においては別個に繋げられているのとは異
なって、共にポンプ３１に連結されているのである。

【００２７】図３及び４の実施態様は塩水の脱塩に関し
て記載してきたが、実のところ指示された温度は黒液蒸
発のためのものである。脱塩に実際に用いる場合には、
給源６９からの低圧スチームは典型的には温度２１２°
を有し、そして各効用缶は加圧されるのではなく、効用
缶はいろいろな程度の真空の状態となる筈である。

【００２８】図７においては、図１〜６に示されるもの
とは少し異なる構成要素の実施態様が示される。図７に
おいて、一の効用缶からの蒸気は、液滴分離器４８を通
過した後、次の効用缶の２０、２１の両方の熱交換要素
へ加熱流体として流れる。従って、非凝縮性ガスは、２
０、２１の両方の組の頂部から導管５０へ抜き出され、
きれいな凝縮液は、効用缶の（図２、３及び４に示され
るような）上流端ではなく、その下流端で２０、２１の
両方の組の底部から抜き出される。この実施態様におい
ては、蒸発性液体が予熱されない（恐らく予熱の必要が
ない…例えばある種の紙パルプ工程から得られる黒液で
あるので）場合と予熱が外部の管式円筒型加熱器（図示
せず）で行われる場合とがある。

【００２９】操作多重効用蒸発装置１０を用い以下の方
法を段階的に行うことができる。本発明は、蒸発器要素
を二組使用したものに関して記載されるが、どんな数の
組（一組又はそれ以上の組）も用いることができること
が理解されねばならない。

【００３０】給源６９又は蒸気圧縮機６７からの加熱流
体が、第一効用缶の凹凸表面プレート蒸発器要素の第一
組及び第二組２０、２１両方の内部通路ヘライン２３中
に水平に導入され、そして蒸発蒸気は、以降の全ての効
用缶の少なくとも第二組２１の内部通路へ導入される。
循環液の圧力頭が各効用缶の第一組要素の頂部の盆板３
３に確立され、各効用缶の凹凸表面プレート蒸発器要素
の両方の組２０、２１の外部表面へこの液頭から液が下
向きに流れるようにされる。循環液の蒸発した部分はデ
ミスター４８で脱液滴され、液滴が蒸気から分離され、
分離液は、ポンプ及び循環ライン３０によって効用缶付
属の液頭（盆板３３）へ各効用缶から循環される。デミ
スター４８を通過したライン４９中の蒸気は、各効用缶
から加熱流体として、次段の効用缶（最後の段の効用缶
を除く）へ供給される。最後の段の効用缶では、蒸気は
ライン６８に送られて蒸気圧縮機６７によってその温度
が上昇させられる場合と、表面凝縮器８０へ送られ、そ
こで凝縮し、そのライン２７を経てきれいな凝縮液とし
て取り出される場合とがある。いずれの場合にしろ、き
れいな凝縮液は最後の段の効用缶からライン２７を経て
抜き出され、最終生成物（典型的には淡水）を生成す
る。

【００３１】最終段効用缶、又は表面凝縮器からライン
２７を経由してくる生成液は、冷却器６０を通過し、こ
こで温度が約８０°Ｆ以下に低下される。非凝縮ガスは
導管５３に抜き出され、好ましくは、スチームエジェク
ター７３、７６、凝縮器７４、７７及び類似の機器（図
３及び４を参照のこと）を用いて熱をこのガスから回収
するものとする。最終的には生成水は６１の所に、入口
塩水と同じ濃度の返送塩水は６５の所に、そして濃縮さ
れた塩水は６６の所に流れる。

【００３２】従って本発明によれば、蒸発可能液を蒸発
させる方法は、多重効用蒸発装置、及び多重効用蒸発装
置に対する特定の効用缶が提供され、それぞれ有利なも
のであることが分かるであろう。本発明に従えば、垂直
式凹凸表面プレート型蒸発装置に較べて投資費が節約さ
れ、水平式管型蒸発装置に比較して、より均一な液分
散、加熱要素間のより小さい蒸気圧力損失、より優れた
液滴分離（より少ない同伴液滴）、及び／又はより高い
熱伝達係数が得られる。

【００３３】本発明は、最も実際的、好ましい実施態様
であると現在考えられるものについてのみ本明細書にお
いて図示かつ説明されているに過ぎないのであるから、
当業者には本発明の範囲にて本発明について多くの変形
が可能であるのは明らかである。従って、本発明の範囲
は、記載の特許請求の範囲を最大限に解釈して等価の構
造及び方法を全て包括するようにするものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】脱塩蒸発器用の本発明の例示的多重効用蒸発槽
の側立面図である。

【図２】蒸気圧縮機付の三重効用蒸発装置の概略系統図
であり、図１の槽で使用することが可能である。

【図３】図３は、加熱流体としてきれいな低圧スチーム
を用いる１４個の効用蒸発缶のための概略系統図の一部
である。

【図４】図４は、加熱流体としてきれいな低圧スチーム
を用いる１４個の効用蒸発缶のための概略系統図の残り
の一部である。

【図５】一缶を示す図１の槽の端部の概略図である。

【図６】図５の蒸発器の循環液分散システムの上面図で
ある。

【図７】二つの効用缶の間の相互連結を詳細に示す側面
概略図であり、図３及び４の蒸発器の変形に関するもの
である。

【符号の説明】

１０…蒸発装置、１１…長手方向が水平な槽、１２…支
持脚、１３…加熱要素、１４…頂部、１５…底部、１
６，４１…第一端、１７，４２…第二端、２０…長手方
向が水平な凹凸表面のプレート熱交蒸発装置要素の第一
組、２１…長手方向が水平な凹凸表面のプレート熱交蒸
発装置要素の第二組、２３…加熱流体入口、２６…凝縮
液室、２７，３６，４９，５３，６８，７５，７８，７
９…ライン、２９…垂直方向へ伸びる導管、３０…循環
導管、３１，７０…ポンプ３２，４９…出口、３３…盆板、３４，５７…液面調節
器、３７…液体補修集底部部分（サンプ）、３８…盆板
の底部、３９…開口、４３，４４…横断導管、４５…エ
ルボ、４８…液滴分離装置（デミスター）、５０，６２
…導管、５１…オリフィス、５２…弁、５４，７３，７
６…スチームエジェクター、５５…放出場所、５８…弁
（オリフィス）、５９…水源、６０，６３…冷却器、６
１…生成水、６５…通常塩類濃度の塩水、６６…排出場
所、６７…蒸気圧縮機、６９…低圧スチーム源、７２…
きれいな凝縮液、７４，７７…凝縮器、８０…表面凝縮
器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者キールデイーインフアントアメリカ合衆国、12801−3686、ニユーヨーク州、グレンスフオールス、リツジセンター（無番地）カマヤーインコーポレーテツド内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各効用缶に配設された水平方向に長い凹
凸表面型プレート熱交蒸発装置要素（２０）の少なくと
も一組を有し、該要素の各組は、内部に通路、外部に熱
交表面を有し、効用缶は直列に連結され、第一の、温度
が一番高い効用缶、最終の、温度は一番低い効用缶を含
む多重効用蒸発装置（１０）を使用して蒸発可能な液体
を蒸発する方法において、（ａ）第一効用缶の要素（２
０）の内部通路へ、及び以降の全ての段の効用缶におけ
る内部通路へ水平方向に流れる加熱流体を導入する工
程、（ｂ）各効用缶の第一組の要素の頂部へ蒸発される
べき液の循環液頭を設ける工程、（ｃ）各効用缶の外部
表面へ上記液頭から液を下向きに流す工程、（ｄ）各効
用缶から蒸発循環液の蒸気を抜き出すとともに、これか
ら液滴を取り除いて同伴液の蒸気からの分離を行う工
程、（ｅ）蒸発しなかった循環液を効用缶付属の液頭へ
再度循環する工程、（ｆ）各効用缶からの抜き出された
蒸気を、上記工程（ａ）に供給される液体として最終段
を除く次の段の効用缶へ水平に供給する工程、及び
（ｇ）最終段の効用缶からきれいな凝縮液を取り出す工
程、の諸段階を包含することを特徴とする多重効用蒸発
装置を使用する蒸発可能液体の蒸発方法。
【請求項２】前記少なくとも一組の蒸発器要素が、少
なくとも第一及び第二組要素（２０，２１）を包含し、
各効用缶に対して第一組が第二組の頂部へ重なるように
配設され、そして循環液頭が各組の第一効用缶の頂部に
設けられることを更に特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】工程（ａ）が第一効用缶へスチームを導
入することによって第一効用缶に対して行われることを
更に特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】蒸発されるべき液を第一効用缶の液頭へ
導入する前にこれを予熱する工程（ｈ）を付加し、この
予熱は、第一段の効用缶を除く全ての効用缶の第一組要
素の内部通路にこの液を通すことによって行われ、該液
は、第一効用缶から最終段の効用缶まで第二組の内部通
路を流れる蒸気に対して向流的に流れることを特徴とす
る請求項２記載の方法。
【請求項５】各効用缶からの非凝縮性気体を除去し、
この非凝縮性気体を排出する前にこの非凝縮性ガスから
熱価値の大部分を回収する工程（ｊ）を付加することを
特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】蒸発されるべき液が、紙パルプ製造工程
から排出される黒液、又は塩水であることを更に特徴と
する請求項１記載の方法。
【請求項７】頂部（１４）、底部（１５）、第一端
（１６）及び第二端（１７）を有する、水平方向に伸び
た槽（１１）を包含する蒸発効用缶において、内部通路
を内包し、外部表面を有する、伸びた方向へ長い凹凸表
面のプレート熱交蒸発要素の第一組、前記凹凸表面のプ
レート熱交蒸発要素の内部通路へ加熱流体を導入する手
段（２３）、凹凸表面のプレート熱交蒸発要素の前記第
一組を取り付ける手段であって、前記槽中に前記要素を
その長手方向を水平になるように配設する手段（２
２）、蒸発されるべき循環液を前記槽の頂部近くに導入
し、落下液膜状に前記要素の外表面の上に液が落下する
ようにし、前記循環液をある程度蒸発させる手段（４
１，２９，３３など）、前記槽内に取り付けられた液滴
分離装置（４８）、前記液滴分離装置を経て前記槽から
蒸発循環液を抜き出す手段（例えば２５）、蒸発しなか
った循環液を前記槽に底部に集めるようにした手段（２
６）、及び前記槽の底部からの循環液出口（３６）を特
徴とする水平式蒸発効用缶。
【請求項８】内部通路を内包し、外部表面を有する、
伸びた方向へ長い凹凸表面のプレート熱交蒸発要素の第
二組（前記第一組は該第二組の頂部に取り付けられ、前
記第二要素の組はその長手方向に水平である）を更に特
徴とし、そして前記加熱流体導入手段は要素の前記第一
組及び第二組の内部通路へ加熱流体を導入するものであ
ることを特徴とする請求項７記載の蒸発効用缶。
【請求項９】循環液を導入する前記手段が、前記熱交
要素の上に取り付けられている上が開放され、下が底に
なっている盆板（３３）、及び前記盆板の底部（３８）
に複数の開口（３９）で前記盆板の底部に均一に配設さ
れている開口を定義する手段を包含することを特徴と
し、そして要素の前記第一組の内部通路へ予熱されるべ
き液を導入し、要素の前記第二組の内部通路へ導入され
る流体と向流に流れるようにする手段を更に特徴とする
請求項８記載の蒸発効用缶。
【請求項１０】第一の、温度が一番高い効用缶から最
後の、温度が一番低い効用缶までの一連の効用缶に相互
連結される複数の効用缶で構成される多段蒸発装置にお
いて、頂部（１４）、底部（１５）、第一端（１６）及
び第二端（１７）を有する水平方向に伸びた槽（１
１）；内部通路を内包し、外部表面を有する、伸びた方
向へ長い凹凸表面のプレート熱交蒸発器要素の第一組
（２０）；内部通路を内包し、外部表面を有する、伸び
た方向へ長い凹凸表面のプレート熱交蒸発器要素の第二
組（２１）；前記凹凸表面のプレート熱交蒸発器要素の
少なくとも前記第二組の内部通路へ加熱流体を導入する
手段（例えば、２３）；凹凸表面のプレート熱交蒸発要
素の前記第一組及び前記第二組を、前記槽中にその長手
方向を水平に、前記第二組の上に前記第一組を載せた形
になるように取り付ける手段（２２）；蒸発されるべき
循環液を前記槽の頂部近くに導入し、要素の前記第一及
び第二組の外表面の上に液が落下液膜状に落下するよう
にし、前記循環液をある程度蒸発させる手段（３１，２
９，３３など）；前記槽内に取り付けられた液滴分離装
置（４８）；前記液滴分離装置を経て前記槽から蒸発さ
れた循環液を抜き出す手段（例えば２５）；蒸発しなか
った循環液及び前記液滴分離装置で分離された液を前記
槽の底部に集めるようにした手段（２６）；及び前記槽
の底部からの循環液出口（３６）を特徴とする直列の各
効用缶を特徴とし、そして前記第一効用缶を除く各効用
缶に対して、加熱流体を導入する前記手段が一段前の効
用缶から蒸発された循環液を抜き出す前記手段に連結さ
れている多段蒸発装置。