JPS6125602A - Distillation apparatus - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To save energy consumption by allowing carrier gas to contact with feed liquid to cause evaporation and adiabatic expansion, separating the mist and circulating after executing adiabatic compression. CONSTITUTION:Feed liquid is atomized from a nozzle 7 and is allowed to contact with carrier gas from a passage 28 and evaporated. Unevaporated mist is separated in a mist separator 8 and then fed back to a feed liquid tank 5. The carrier gas contg. the vapor is expanded adiabatically in a turbine 9, cooled to condense the vapor, which is recovered in a mist separator 20. The carrier gas is then compressed adiabatically in a turbine 23 to elevate the temp. and circulated.

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、原液を部分蒸発させその蒸発成分の蒸気を液
化回収して留出液と残留物とに分離する操作に供される
Ｍ留装置に関するものである。Detailed Description of the Invention [Industrial Application Field] The present invention relates to an M distillate which is subjected to an operation in which a stock solution is partially evaporated, the vapor of the evaporated component is liquefied and recovered, and separated into a distillate and a residue. It is related to the device.

［従来の技術］ 蒸留は液体の精製方法として占い歴史をもつもので、今
日でも石油化学工業や醸造業をはじめとする産業分野で
広く利用されている。しかし、その方法は基本的には何
ら変わらず、原液を加熱蒸発して得た蒸気を冷却し凝結
させて留出液として分離回収するものである。[Prior Art] Distillation has a history of fortune-telling as a method of refining liquids, and is still widely used today in industrial fields such as the petrochemical industry and the brewing industry. However, the method basically remains the same; the vapor obtained by heating and evaporating the stock solution is cooled and condensed, and then separated and recovered as a distillate.

しかるに、かかる原理にもとづく蒸留工程に着１１シて
みると、原液からの蒸発段階では必要な蒸発潜熱（気化
熱）等の全てを加熱源から供給する一方、凝結段階では
前記蒸発潜熱等の熱を冷却水等の冷媒に放出させており
、このため非常にエネルギロスの大きなものとなってい
る。換言すれば、従来の蒸留装置では、エネルギの消費
ψが大さく、ランニングコストが高くつくという問題が
ある。However, when we look at the distillation process based on this principle, we find that in the evaporation stage from the stock solution, all the necessary latent heat of vaporization (heat of vaporization) is supplied from the heating source, while in the condensation stage, the heat such as the latent heat of vaporization is supplied. is released into the refrigerant such as cooling water, resulting in a very large energy loss. In other words, conventional distillation apparatuses have the problem of high energy consumption ψ and high running costs.

［発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、このような事情に着目してなされたもので、
殆どエネルギを回収することなく無駄に使用していた従
来装置に比べてエネルギの消費微を大幅に減少させるこ
とが可能であり、しかも、構造が簡単で実施つ；容易で
ある画期的な蒸留装置を堤供せんとしている。[Problems to be solved by the invention] The present invention has been made by focusing on the above-mentioned circumstances.
This innovative distillation method can significantly reduce energy consumption compared to conventional equipment that wastes energy without recovering it, and has a simple structure and is easy to implement. We are about to donate the equipment.

［問題点を解決するための手段］ 本発明は５問題解決のために採る手段として、原液をキ
ャリヤガスに接触させ原液の蒸発成分をキャリヤガス中
に蒸発手段と、この蒸発手段から導出されるキャリヤガ
スを断熱Ｗ１ｇｉさせるタービンと、このタービンから
吐出される低温のキャリヤガス中に混入している前記蒸
発成分のミストをキャリヤガス中から分離する分離手段
と、この分離手段を通過したキャリヤガスを断熱圧縮さ
せて前記蒸発手段に供給するコンプレッサと、このコン
プレツサを前記タービンの回転動力を利用して駆動する
駆動手段とを具備してなることを特徴とするものである
。[Means for solving the problems] The present invention takes steps to solve the five problems. A turbine that makes the carrier gas adiabatic W1gi, a separation means that separates the mist of the evaporated components mixed in the low-temperature carrier gas discharged from the turbine from the carrier gas, and a separation means that separates the carrier gas that has passed through the separation means. The present invention is characterized by comprising a compressor that performs adiabatic compression and supplies the compressor to the evaporation means, and a drive means that drives the compressor using the rotational power of the turbine.

Ｃ作用］ 本発明の蒸留装置によると、まず蒸発手段で原液から蒸
発成分の蒸気をキャリヤガス中に混入させ、次いでこの
キャリヤガスをタービンで断熱膨張して低温に冷却する
とともにキャリヤガス中に前記蒸発成分をミスト状に凝
縮させ、この蒸発成分のミストを含むキャリヤガスを該
ミストを分離する分離手段を通過させて前記蒸発成分を
留出液として回収する一方、前記ミストを除去したキャ
リヤガスはコンプレッサで断熱圧縮し高温のキャリヤガ
スとして前記蒸発手段に供給することにより、キャリヤ
ガスを循環させなからａ統帥に蒸留できるものとなって
いる。そして、この蒸留装置では、キャリヤガスが断熱
膨張するさいのｍｉ仕事として得られる前記タービンの
回転動力をキャリヤガスを断熱圧縮するコンプレッサを
駆動するための駆動手段にその駆動動力として利用でき
るものとなっている。すなわち、このタービンーコノプ
レンサ機構により、キャリヤガス中に含まれる蒸発成分
の基発潜熱等を有効に回収して原液からＭ発成分を新た
に気化させるための熱エネルギとして再利用できるシス
テムとして作用するものとなっている。C action] According to the distillation apparatus of the present invention, first, the vapor of the evaporated component is mixed into the carrier gas from the stock solution by the evaporation means, and then this carrier gas is adiabatically expanded by the turbine and cooled to a low temperature, and the vapor of the vaporized component is mixed into the carrier gas. The evaporated components are condensed into a mist, and the carrier gas containing the mist of the evaporated components is passed through a separation means that separates the mist to recover the evaporated components as a distillate, while the carrier gas from which the mist has been removed is By adiabatically compressing the carrier gas with a compressor and supplying it to the evaporation means as a high-temperature carrier gas, it is possible to distill the carrier gas in a uniform manner without having to circulate the carrier gas. In this distillation apparatus, the rotational power of the turbine obtained as mi work when the carrier gas expands adiabatically can be used as driving power for the drive means for driving the compressor that adiabatically compresses the carrier gas. ing. In other words, this turbine-conoplexer mechanism acts as a system that can effectively recover the fundamental latent heat of the vaporized components contained in the carrier gas and reuse it as thermal energy for newly vaporizing the M-generated components from the stock solution. It has become something to do.

［実施例］ 以ト′、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。[Example] Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

蒸発手段ｌ、ターヒノ９１分離手段１６およびコンプレ
ッサ２３をこの順に直列に接続してキャリヤガスが循環
される蒸留装置を構成している。The evaporation means 1, the Tahino 91 separation means 16, and the compressor 23 are connected in series in this order to constitute a distillation apparatus in which the carrier gas is circulated.

前記蒸発手段ｌは、蒸留対象物である原液をキャリヤガ
スに接触させ原液の蒸発成分をキャリヤガス中に蒸発さ
せるためのものであって、一端にキャリヤガスの人口３
を、他端に同出口４を設けてなる蒸発チャンバ２の内部
に、その人【」３側で原液タンク５からポンプ６で送ら
れる原液をミスト状に噴射するノズル７を、一方出口４
側で蒸発しないミスト分を捕獲するミストセパレータ８
を対向配設して構成したものである。つまり、この蒸発
手段１では、蒸発チャンバ２の入口３から供給されるキ
ャリヤガスにノズル７から原液がミスト状に噴射されて
その蒸発成分がキャリヤガス中に蒸気として混込される
一方、蒸発しないミスト分はセパレータ８で回収され原
液タンク５に回送されるのである。この蒸発手段１のチ
ャンバ２はその出Ｌ−」４を次のターピノ９の導入口１
０に通路１１を介して接続している。The evaporation means 1 is for bringing the undiluted solution to be distilled into contact with a carrier gas and evaporating the evaporated components of the undiluted solution into the carrier gas.
Inside the evaporation chamber 2, which has the same outlet 4 at the other end, there is a nozzle 7 that sprays the stock solution in the form of a mist, which is sent from the stock solution tank 5 by the pump 6 on the person's side.
Mist separator 8 that captures mist that does not evaporate on the side
The two are arranged facing each other. That is, in this evaporation means 1, the undiluted solution is injected in the form of a mist from the nozzle 7 into the carrier gas supplied from the inlet 3 of the evaporation chamber 2, and the evaporated components are mixed into the carrier gas as vapor, while the mist that does not evaporate is The fraction is collected by the separator 8 and sent to the stock solution tank 5. The chamber 2 of this evaporation means 1 connects its output L-4 to the inlet 1 of the terpino 9.
0 via a passage 11.

前記タービン９は、前記蒸発チャツバ２から導出される
ギヤリヤガス、つまり原液の蒸発成分を混入したキャリ
ヤガスを断熱膨張させるためのものであって、開示しな
いケーシング内に羽根車１２を収容したラジアルタービ
ン構造をなしている。そして、このタービン９の吐出口
１３を通路１４を介して次の分離手段１６の入口１７に
接続している。なお、この通路１４には必要ならば図・
１ξのように補助冷却用の熱交換器１５を介在させるこ
とができる。The turbine 9 is for adiabatically expanding the gear gas derived from the evaporator 2, that is, the carrier gas mixed with the evaporated components of the stock solution, and has a radial turbine structure in which an impeller 12 is housed in a casing (not disclosed). is doing. The discharge port 13 of this turbine 9 is connected to the inlet 17 of the next separating means 16 via a passage 14. In addition, if necessary, this passage 14
A heat exchanger 15 for auxiliary cooling can be interposed as in 1ξ.

前記分離手段１６は、前記タービン９から吐出されるキ
ャリヤガス、つ才り断熱膨張して低温に冷却し前記蒸発
成分のミストをその中に混入している混和状態のキャリ
ヤガスからそのミスト分を分離し除去するためのもので
あって、一端にキャリヤガスの人口１７を、他端に同出
口１８を設けてなる分離チャンバ１９の内部に、キャリ
ヤガス中のミスト分を選択的に捕獲するミストセパレー
タ２０を配設して構成したもので、該、セパレータ２０
で捕獲集合した蒸発成分の留出液を滴下して回収するた
めの貯留タンク２１を付設している。The separation means 16 separates the mist from the carrier gas discharged from the turbine 9, which is adiabatically expanded, cooled to a low temperature, and mixed with the mist of the evaporated components. A mist that selectively captures the mist in the carrier gas is placed inside a separation chamber 19 which is for separating and removing the carrier gas and has a carrier gas population 17 at one end and an outlet 18 at the other end. It is configured by disposing a separator 20, and the separator 20
A storage tank 21 is provided for dripping and collecting the distillate of the evaporated components captured and collected in the tank.

そして、この分離手段１６のチャンバ１９の出ロエ８を
通路２２を介して次のコンズレ・ンサ２３の人■１２４
に接続している。Then, the outlet 8 of the chamber 19 of the separation means 16 is passed through the passage 22 to the next condenser 23 124.
is connected to.

前記コンプレッサ２３は、前記分離手段１６を通過した
キャリヤガス、っまりミスト分を分離除去しであるキャ
リヤガスを断熱圧縮させるためのものであって、図示し
ないケーシング内に羽根車２５を収容したラジアルコン
プレッサ構造をなしている。このコンプレッサ２３は、
これを駆動するための駆動手段２６を具備しているとと
もに、その出［」２７を通路２８を介して前記蒸発手段
１における蒸発チャンバ２の人口３に接続している。つ
まり、コンプレッサ２３は、キャリヤカスを断熱圧縮し
て高温に昇温し蒸発手段ｌに送り戻している。The compressor 23 is a radial compressor having an impeller 25 housed in a casing (not shown), and is for adiabatically compressing the carrier gas that has passed through the separating means 16, in other words, separating and removing mist. It has a compressor structure. This compressor 23 is
It is provided with drive means 26 for driving this, and its output 27 is connected via a passage 28 to the port 3 of the evaporation chamber 2 in the evaporation means 1. In other words, the compressor 23 adiabatically compresses the carrier waste, raises the temperature to a high temperature, and sends it back to the evaporation means 1.

また、このコンプレッサ２３の前記駆動手段２６は、前
記タービン９の回転動力を利用しで該コンプレッサ２３
を駆動するものに構成している。Further, the driving means 26 of the compressor 23 uses the rotational power of the turbine 9 to drive the compressor 23.
It is configured to drive the

すなわち、駆動手段２６は、前記コンプレー、す２３の
羽根車２５と前記タービン９の羽根車１２とを回転軸２
９を介して直結するとともに、この同転輪２９を高周波
モータ３ｏにより補助的に回転付勢し得るように構成し
たものであるにの高周波モータ３０は、起動時の回転を
与える役目もがねている。That is, the driving means 26 connects the impeller 25 of the compressor 23 and the impeller 12 of the turbine 9 to the rotating shaft 2.
The high-frequency motor 30 is configured to be directly connected to the rotary wheels 29 through a high-frequency motor 3o and to be able to auxiliary rotationally urge the co-rotating wheels 29 by a high-frequency motor 3o. ing.

なお、キャリヤカスとしては、ハ留する原液の種類に応
じて、任意のもの（例えば空気、窒素。Note that the carrier residue may be of any type (e.g., air, nitrogen, etc.) depending on the type of stock solution to be concentrated.

アルゴン、ヘリウム等）が選ばれる。argon, helium, etc.) are selected.

このようなａ成のものであれば、先にＣ作用コで述へた
ように、コンプレッサ２３で断熱圧縮されタービンＩ２
で断熱膨張されて循環するキャリヤカスが、その蒸発手
段ｌで原液の蒸発成分を１発混入し　一方その分離手段
１６でノ＆発成分のミストを分離するサイクルを繰り返
して　タック５に入れた原液から貯留タンク２１にへ留
した留出液を連続的に抽出することが可能となる。そし
て、この装置ではキャリヤガス中の店売成分の４気が凝
結するさいに放出される蒸発Ｎ５１１１等のエネルギを
断熱膨張仕事としてタービン９で回収し、これを駆動手
段２６の回転軸２９を介し蒸発手段１に高温のキャリヤ
ガスを供給するための４即ち原液から新たに蒸発成分を
気化するためのコンプレッサ２３の断熱圧縮仕事に変換
しているため。If it is of such a configuration, it will be adiabatically compressed by the compressor 23 and the turbine I2 will be
The circulating carrier gas is adiabatically expanded by the evaporation means 1, and the evaporation component of the stock solution is mixed therein, and the separation means 16 is used to separate the mist of the evaporated components.This cycle is repeated, and from the stock solution put into the tack 5. It becomes possible to continuously extract the distillate stored in the storage tank 21. In this device, the energy of evaporated N5111, etc., released when the four gases of the store-bought components in the carrier gas are condensed is recovered by the turbine 9 as adiabatic expansion work, and is transferred via the rotating shaft 29 of the drive means 26. This is because the work is converted into adiabatic compression work by the compressor 23 for supplying high-temperature carrier gas to the evaporation means 1, that is, for newly vaporizing the evaporated components from the stock solution.

エネルギロスが少なく、シたがって従来の蒸留装置と比
較するとはるかにエネルギ消費量の少ないものが提供で
きる。There is little energy loss, and therefore, compared to conventional distillation equipment, it is possible to provide a device that consumes far less energy.

また、この蒸留装置では、キャリヤガスの循環凍度を高
めることにより大きな蒸留処理部カが発揮できること、
従来のようにカロ熱源の設置や冷媒の使用を要さず装置
構成もキャリヤガスを循環する簡易なりローズトシステ
ムのもので足りるから、小型化で、！ｔなおかつ大きな
蒸留能力をもたせることができる； 本発明は前記実施例のものに限定されないのは勿論であ
り、装置の各要素はその目的の範囲内で具体的構成を変
えることができる０例えば、コンプレッサ２３には駆動
手段２６の高周波モータ３Ｏの他に、あるいはこれに代
えて、コンプレッサ２：３の動力を補うものとして高圧
ガスタービンを刊設するようにしてもよい、また断熱膨
張仕事を断熱圧縮仕事に変換するターとンーコンブレ７
すの対はこれを多段に設けてもよい。さらに、キャリヤ
カスの流通通路には、前記実施例で示すものの他に、必
要な場合には熱交換器を介設してギヤリヤカスの温度を
調節することもできる。また、蒸発手段１や分離手段１
６に形式は前記実施例のもの以外に種々のものが採用で
きる。In addition, with this distillation apparatus, a large distillation processing capacity can be exerted by increasing the circulation freezing degree of the carrier gas.
There is no need to install a caloric heat source or use a refrigerant as in the past, and the device configuration can be a simple or roasted system that circulates carrier gas, making it more compact! Furthermore, it is possible to provide a large distillation capacity; it goes without saying that the present invention is not limited to the above embodiments, and the specific configuration of each element of the apparatus can be changed within the scope of the purpose. In addition to or in place of the high-frequency motor 3O of the drive means 26, the compressor 23 may be provided with a high-pressure gas turbine to supplement the power of the compressor 2:3. Combre 7 that converts into compression work
Pairs of windows may be provided in multiple stages. Furthermore, in addition to the one shown in the above embodiment, a heat exchanger may be provided in the carrier cass circulation passage to adjust the temperature of the gear cass, if necessary. In addition, the evaporation means 1 and the separation means 1
6, various types can be adopted in addition to those in the above embodiments.

なお、本装置の蒸留対象物は特に限定されない。Note that the object to be distilled by this apparatus is not particularly limited.

［発明の効果〕 本発明は１以上のような構成をＸ備してなるものである
から、従来のものに比較してエネルギ消費量が非常に少
なくて済み、しかも小型で大きな処理能力を発揮する画
期的な蒸留装置を提供できるものである。また、本装置
はキャリヤガスを選択することにより、蒸留過程で化学
反応等による変質を起こすのを防止できる利へも併せも
つもりである。[Effects of the Invention] Since the present invention is equipped with one or more of the above configurations, it consumes much less energy than conventional products, and has a large processing capacity with a small size. This enables us to provide an innovative distillation device that Furthermore, this apparatus is also intended to have the advantage of being able to prevent deterioration due to chemical reactions or the like during the distillation process by selecting a carrier gas.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

図面は本発明の一実施例を示すシステム説明図である。 １１０．蒸発手段　２００．蕉発チャンバ５−−−原液
タンク　７ｅΦ噂ノズル ８−・・ミストセパレータ ９＃・・タービン　１６・・拳分離手段１９Φ−・分離
チャンバ ２０−・・ミストセパレータ ２１・・・貯留タンク ２３・・・コンプレッサ ２６・拳・駆動手段　２９φｅ−回転軸３０争・９高周
波モータThe drawing is a system explanatory diagram showing an embodiment of the present invention. 110. Evaporation means 200. Shochu chamber 5 --- Raw solution tank 7e Φ rumored nozzle 8 --- Mist separator 9 # -- Turbine 16 --- Fist separation means 19 Φ --- Separation chamber 20 --- Mist separator 21 --- Storage tank 23 --- Compressor 26, fist, drive means 29φe-rotating shaft 30, 9 high frequency motor

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 原液をキャリヤガスに接触させ原液の蒸発成分をキャリ
ヤガス中に蒸発させる蒸発手段と、この蒸発手段から導
出されるキャリヤガスを断熱膨張させるタービンと、こ
のタービンから吐出される低温のキャリヤガス中に混入
している前記蒸発成分のミストをキャリヤガス中から分
離する分離手段と、この分離手段を通過したキャリヤガ
スを断熱圧縮させて前記蒸発手段に供給するコンプレッ
サと、このコンプレッサを前記タービンの回転動力を利
用して駆動する駆動手段とを具備してなることを特徴と
する蒸留装置。evaporation means for contacting the undiluted solution with a carrier gas and evaporating the evaporated components of the undiluted solution into the carrier gas; a turbine for adiabatic expansion of the carrier gas derived from the evaporation means; and a low-temperature carrier gas discharged from the turbine. a separating means for separating the mixed mist of the evaporated component from the carrier gas; a compressor that adiabatically compresses the carrier gas that has passed through the separating means and supplies it to the evaporating means; 1. A distillation apparatus comprising: a driving means for driving the distillation apparatus using the .