JPH10259241A - 強制循環式蒸発缶 - Google Patents

強制循環式蒸発缶

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JPH10259241A
JPH10259241A JP6609097A JP6609097A JPH10259241A JP H10259241 A JPH10259241 A JP H10259241A JP 6609097 A JP6609097 A JP 6609097A JP 6609097 A JP6609097 A JP 6609097A JP H10259241 A JPH10259241 A JP H10259241A
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tube
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Susumu Harada
原田　　進
Chikao Oda
親生 小田
Hidekazu Nakamoto
英和 中元
Yasunari Sase
康成 佐世
Michio Suzuki
宙夫 鈴木
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】循環式蒸発缶において、均一な蒸発特性、均一
な反応特性を得、さらには被処理液がスラリーの場合で
も固体粒子の沈殿がない低沸点成分を連続的に蒸発させ
るに好適な装置の提供。 【解決手段】上記課題は、立形の蒸発缶１内に多管式熱
交換器４を内蔵し、多管式熱交換器の上部に配置した撹
拌翼１１（あるいは蒸発缶の内壁と多管式熱交換器の外
壁との間に設けた撹拌翼）を介して、蒸発缶１の内壁と
多管式熱交換器４の外壁との間を被処理液２が強制的に
流下し、再び多管式熱交換器４に流入し、効果的に加
熱、循環することによって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低沸点揮発物を分
離する蒸発装置に関し、特に強制循環式により揮発物を
連続して蒸発するのに好適な装置構造に関し、さらに、
エステル化反応に用いて好適な強制循環式蒸発缶に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、強制循環式あるいは自然循環式に
より揮発物を連続して蒸発させる装置として、特開昭５
４ー１９９２８号公報に示されるように、外部に熱交換
器を設けた循環ループをもつ立形混合槽式の蒸発缶が公
知となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術は装置の小形化や熱交換器部分での被処理液の流
速分布の均一性、すなわち均一な蒸発特性、均一な反応
特性及び被処理液がスラリーの場合の固体粒子の沈殿に
対する配慮が十分でなかった。
【０００４】本発明の目的は、上記従来技術を改善し、
比較的簡単な構造の装置により被処理液を強制循環させ
ながら低沸点成分を連続的に蒸発させるに好適な装置を
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、立形の蒸発
缶内に多管式熱交換器を内蔵し、多管式熱交換器の上部
に配置した撹拌翼あるいは蒸発缶の内壁と多管式熱交換
器の外壁との間に設けた撹拌翼を介して、蒸発缶の内壁
と多管式熱交換器の外壁との間を被処理液が強制的に流
下し、再び多管式熱交換器に流入し、効果的に加熱、循
環することによって達成される。好ましくは、蒸発缶の
内壁と多管式熱交換器の外壁との間を流下する被処理液
の平均流速を多管式熱交換器の管内側を上昇する被処理
液の平均流速よりも小さくするとともに多管式熱交換器
の下部に内部循環する被処理液を一様に流入させるため
の助走空間を設ける構造によって達成される。さらに
は、被処理液がスラリーの場合には、立形の蒸発缶の底
部に内部循環する被処理液を上昇させるための円錐状の
部材を設けることによって達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施例を示す。
被処理液２は立形の蒸発缶１内の下部に設けた入口３よ
り流入し、多管式熱交換器４の複数の伝熱管内（図示し
ていない）側を流れ加熱され、多管式熱交換器４の上部
に設けられた撹拌翼１１により強制的に上昇させられ
る。ここで被処理液２の低沸点成分の一部は蒸発しベー
パー管５より装置外に放出される。残りの被処理液２は
蒸発缶１の内壁と多管式熱交換器４のシェルの外壁との
間を流下し、多管式熱交換器４に設けられた複数の伝熱
管に流入し、各被処理液は再び均一に加熱され強制対流
による循環を繰り返す。この過程で徐々に低沸点成分は
蒸発し、適当な滞留時間を経た後に濃縮された被処理液
９は出口１０を通って系外へ導き出される。このように
撹拌翼１１の回転数を適当に設定することによって、被
処理液は多管式熱交換器４の伝熱管内で効果的に加熱、
循環され短い滞留時間で蒸発あるいは反応を行うことが
できる。なお、７は熱媒の入口、８は熱媒の出口を示
し、蒸発缶１のまわりは断熱材あるいはジャケットによ
り囲まれている（図示していない）。従って、本発明の
蒸発缶では滞留時間が短いので装置の小形化が可能とな
り、熱交換器の軸方向に沿って効果的に被処理液は加熱
されるので、均一な蒸発あるいは反応を行うことがで
き、より良好な製品品質を短い滞留時間で得ることがで
きる効果がある。
【０００７】図２に本発明の他の実施例を示す。本実施
例で図１と同一符号のものの説明は省略する。被処理液
２は蒸発缶１の内壁と多管式熱交換器４の外壁との間を
強制対流により流下し、多管式熱交換器４の下部に設け
られた円筒状の助走区間６に流入する。ここで処理液は
乱れの少ない整流されたものになり、さらに多管式熱交
換器４の管内の平均流速は強制対流で流下する平均流速
よりも増速されているのでより均一な速度分布で複数の
伝熱管に流入し、各被処理液は均一に加熱され強制対流
による循環を繰り返す。ここで、円滑な増速流を発生さ
せるためには、伝熱管の総流路面積よりも蒸発缶１の内
壁と多管式熱交換器４の外壁との間に形成される二重管
部分の流路面積を大きくすることにより達成される。従
って、本発明の蒸発缶では熱交換器の軸方向に沿って速
度分布が均一なため被処理液はより均一にかつ効果的に
加熱されるので、より均一な蒸発あるいは反応を行うこ
とができ、より良好な製品品質を短い滞留時間で得るこ
とができる。
【０００８】図３本発明のに他の実施例を示す。本実施
例で図１と同一符号のものの説明は省略する。蒸発缶１
の基本構造は図１の実施例と同様であるが、被処理液２
を強制的に循環する撹拌翼１１は蒸発缶１の内壁と多管
式熱交換器４の外壁との間に設けられている。図４に撹
拌翼１１’の側面図を示す。撹拌翼１１’は図に示した
方向に適当に回転することにより、被処理液を下方に流
下させることができる。また翼形状は本実施例に限定さ
れるものではなく、被処理液を軸方向に流下させる作用
を持った適当なもので良い。従って、本実施例によれば
図１で示したものと同様な効果がある。
【０００９】図５に本発明の他の実施例例を示す。図３
と同一符号のものの説明は省略する。被処理液２は蒸発
缶１の内壁と多管式熱交換器４の外壁との間を強制対流
により流下し、多管式熱交換器４の下部に設けられた円
筒状の助走区間６に流入する。ここで処理液は乱れの少
ない整流されたものになり、さらに多管式熱交換器４の
管内の平均流速は強制対流にで流下する平均流速よりも
増速されているのでより均一な速度分布で複数の伝熱管
に流入し、各被処理液は均一に加熱され強制対流による
循環を繰り返す。ここで、円滑な増速流を発生させるた
めには、図２で説明したように伝熱管の総流路面積より
も蒸発缶１の内壁と多管式熱交換器４の外壁との間に形
成される二重管部分の流路面積を大きくすることにより
達成される。従って、本発明の蒸発缶では熱交換器の軸
方向に沿って速度分布が均一なため被処理液はより均一
にかつ効果的に加熱されるので、より均一な蒸発あるい
は反応を行うことができ、より良好な製品品質を短い滞
留時間で得ることができる。
【００１０】図６に本発明の他の実施例を示す。本実施
例で図２と同一符号のものの説明は省略する。被処理液
２が固体粒子と液体の混合物（以下スラリーと記述す
る）の場合も、図２と同様に強制循環するスラリーは多
管式熱交換器４のシェル下部に設けられた円筒状の助走
空間６に流入するが、円錐状の部材１２に沿ってより円
滑に上昇するために、固体粒子が底部に沈殿することが
ない。被処理液がスラリーの場合は蒸発缶の底部に内部
循環する被処理液を上昇させるための円錐状の部材を設
けることにより、スラリーに含まれる固体粒子の沈殿を
防ぐことができる。ここで、円錐状の部材はある曲率を
持っていても良い。従って、本発明の蒸発缶ではスラリ
ーの強制循環により好適な蒸発缶を提供できる効果があ
り、信頼性のある良好な品質の製品を得ることができ
る。
【００１１】図７に本発明の他の実施例を示す。本実施
例で図６と同一符号のものの説明は省略する。立形の蒸
発缶１には例えば差圧式の液面計１３が設けられ、液面
計の指示により被処理液９の出口１０の下流に設けられ
た自動弁１４の開度調整が行われる。本構造の蒸発缶で
は被処理液の液面を制御することにより被処理液の滞留
時間を調整できるので、最適な蒸発時間あるいは最適な
反応時間を容易に設定できる。従って、本実施例によれ
ば被処理液は蒸発缶内で最適な滞留時間で加熱処理され
るので、より良好な製品品質を短い滞留時間で得ること
ができる。
【００１２】図８に本発明の実施例に係る蒸発缶をポリ
エチレンテレフタレート製造法に用いた場合の一構成例
を示す。原料のテレフタル酸とエチレングリコールを混
合して得られたスラリー２０は内部に多管式熱交換器４
を内蔵した強制循環式蒸発缶１に連続的に供給される。
適当な滞留時間で反応して生成された重合度の低いビス
ーβーヒドロキシエチルテレフタレートは次に例えば撹
拌式の初期重合槽２１にポンプ（図示していない）を介
して送られ重合度を高められる。さらに、重合物は例え
ば横型の最終重合槽２２に送られ真空下で加熱、撹拌さ
れ重合度１００程度のポリエチレンテレフタレート２３
が製造される。従って、本発明によればエステル化工程
で品質の良いエステル化反応物を短い滞留時間で製造で
きるので、装置の小型化が可能でより良好な品質のポリ
エチレンテレフタレートを製造できる効果がある。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、被処理液を効果的に均
一に加熱できるのでより短い滞留時間で低沸点成分を蒸
発させることができ、より良好な製品品質を得ることが
できる。さらに、被処理液が反応を伴って蒸発する場合
でも同様な効果がある。また、被処理液がスラリーの場
合でもスラリーに含まれる固体粒子の沈殿を防ぐことが
でき、より信頼性のある良好な品質の製品を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による蒸発缶の一実施例を示す便宜的な
断面図である。
【図２】本発明による蒸発缶の他の実施例を示す便宜的
な断面図である。
【図３】本発明による蒸発缶の他の実施例を示す便宜的
な断面図である。
【図４】本発明の実施例に用いられる撹拌翼の一例を示
す便宜的な側面図である。
【図５】本発明による蒸発缶の他の実施例を示す便宜的
な断面図である。
【図６】本発明による蒸発缶の他の実施例を示す便宜的
な断面図である。
【図７】本発明による蒸発缶の他の実施例を示す便宜的
な断面図である。
【図８】本発明によるポリエチレンテレフタレート製造
装置の一実施例を示す流れ図である。
【符号の説明】
１…蒸発缶、２…被処理液、４…多管式熱交換器、６…
助走空間、１１…撹拌翼、１１’…撹拌翼１２…円錐状
部材、１３…液面計、１４…自動弁、２０…スラリー、
２１…初期重合槽、２２…最終重合槽、２３…ポリエチ
レンテレフタレート。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐世 康成 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 鈴木 宙夫 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】立形の円筒容器本体に被処理液の入口及び
    出口を設け、上部には蒸気を排出するベーパー管を設
    け、前記円筒容器本体を熱媒ジャケットで覆い、前記円
    筒容器本体の内部に管外側を熱媒により加熱され、管内
    側を被処理液が上昇する多管式熱交換器を内蔵した蒸発
    缶において、前記多管式熱交換器の上部に撹拌翼を設
    け、前記円筒容器本体の内壁と前記多管式熱交換器の外
    壁との間を前記撹拌翼により被処理液が強制的に流下
    し、再び前記多管式熱交換器に流入し循環する構造を有
    することを特徴とする強制循環式蒸発缶。
  2. 【請求項２】立形の円筒容器本体に被処理液の入口及び
    出口を設け、上部には蒸気を排出するベーパー管を設
    け、前記円筒容器本体を熱媒ジャケットで覆い、前記円
    筒容器本体の内部に管外側を熱媒により加熱され、管内
    側を被処理液が上昇する多管式熱交換器を内蔵した蒸発
    缶において、前記円筒容器本体の内壁と前記多管式熱交
    換器の外壁の間に撹拌翼を設け、前記円筒容器本体と前
    記多管式熱交換器の外壁との間を前記撹拌翼により被処
    理液が強制的に流下し、再び前記多管式熱交換器に流入
    し循環する構造を有することを特徴とする強制循環式蒸
    発缶。
  3. 【請求項３】前記円筒容器本体の内壁と前記多管式熱交
    換器の外壁の間を流下する被処理液の平均速度を前記多
    管式熱交換器の管内側を上昇する被処理液の平均速度よ
    りも小さくし、且つ前記多管式熱交換器の下部に内部循
    環する前記被処理液を一様に流入させるための助走空間
    を設けたことを特徴とする請求項１から請求項２記載の
    強制循環式蒸発缶。
  4. 【請求項４】前記円筒容器本体の下部に内部循環する被
    処理液を上昇させるための円錐状の部材を設けたことを
    特徴とする請求項１から請求項３に記載の強制循環式蒸
    発缶。
  5. 【請求項５】前記立形の円筒容器本体に液面計を設け、
    前記円筒容器本体に設けられた被処理液の出口配管に自
    動弁を有し、前記液面計により前記自動弁を制御するこ
    とを特徴とする請求項１から請求項４に記載の強制循環
    式蒸発缶。
  6. 【請求項６】テレフタル酸を主とするジカルボン酸とエ
    チレングリコールを主とするグリコールとからなるスラ
    リーを連続的にエステル化反応させ重合度の低いビスー
    βーヒドロキシエチルテレフタレートを製造し、その後
    に重縮合させポリエチレンテレフタレートを製造するに
    際し、前記スラリーを下記の強制循環式蒸発缶を用いて
    エステル化反応を行うことを特徴とするポリエチレンテ
    レフタレートの製造方法。上記強制循環式蒸発缶は、立
    形の円筒容器本体に被処理液の入口及び出口を設け、上
    部には蒸気を排出するベーパー管を設け、前記円筒容器
    本体を熱媒ジャケットで覆い、前記円筒容器本体の内部
    に管外側を熱媒により加熱され、管内側を被処理液が上
    昇する多管式熱交換器を内蔵した蒸発缶において、前記
    多管式熱交換器の上部に撹拌翼を設け、前記円筒容器本
    体の内壁と前記多管式熱交換器の外壁との間を前記撹拌
    翼により被処理液が強制的に流下し、再び前記多管式熱
    交換器に流入し循環する構造を有する。
  7. 【請求項７】立形の円筒容器本体に被処理液の入口及び
    出口を設け、上部には蒸気を排出するベーパー管を設
    け、前記円筒容器本体を熱媒ジャケットで覆い、前記円
    筒容器本体の内部に管外側を熱媒により加熱され、管内
    側を被処理液が上昇する多管式熱交換器を内蔵した蒸発
    缶において、前記多管式熱交換器の上部に撹拌翼を設
    け、前記円筒容器本体の内壁と前記多管式熱交換器の外
    壁との間を前記撹拌翼により被処理液が強制的に流下
    し、再び前記多管式熱交換器に流入し循環する構造を有
    する強制循環式蒸発缶を用いて、テレフタル酸を主とす
    るジカルボン酸とエチレングリコールを主とするグリコ
    ールとからなるスラリーを連続的にエステル化反応させ
    重合度の低いビスーβーヒドロキシエチルテレフタレー
    トを製造する手段と、その後に重縮合させポリエチレン
    テレフタレートを製造する手段とからなることを特徴と
    するポリエチレンテレフタレートの製造装置。
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