CN109069946A

CN109069946A - 分离装置

Info

Publication number: CN109069946A
Application number: CN201780025358.1A
Authority: CN
Inventors: 佐藤直树; 中野邦彦; 吉野谷拓哉; 刘玉平; 中山龙太郎
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2016-04-28
Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2018-12-21
Anticipated expiration: 2037-04-28
Also published as: EP3449990A4; JP6801710B2; JPWO2017188440A1; KR20180135058A; US10744422B2; US20190060781A1; CN109069946B; WO2017188440A1; EP3449990A1; EP3449990B1; DK3449990T3

Abstract

分离装置具备：在一端侧设有馏出液排出口且在另一端侧设有残留产物排出口的气液接触流路；设于气液接触流路中的馏出液排出口与残留产物排出口之间的原料液导入口(214)；设于从原料液导入口到残留产物排出口之间且加热气液接触流路中的液体的回收部；设于从原料液导入口到馏出液排出口之间且冷却气液接触流路中的气体的浓缩部；以及设于气液接触流路内的多孔体(250)。

Description

分离装置

技术领域

本公开涉及将含有低沸点成分和高沸点成分而构成的原料液分离成馏出液和残留产物的分离装置。

背景技术

以往，作为用于酒精饮品、石油化学制品等的蒸馏、氨的去除、二氧化碳的回收的装置，研发了板式塔。板式塔为如下装置：在圆筒型的塔内，沿铅垂方向以预定间隔设置多个搁板，在各搁板间(层)阶段地进行气体与液体的接触(气液接触)。在板式塔中，含有相对低沸点成分较多的气相向上层输送，含有相对高沸点成分较多的液相向下层流下。板式塔构成为在各层实现气液平衡。

在这样的板式塔中，在搁板的构造上，需要确保搁板间的距离(层的高度)至少为几十cm(例如，60cm左右)。但是，板式塔存在以下问题：为了提高分离性能，如果增加层数，则装置本身在铅垂方向上变高。另外，板式塔也存在塔内的构造复杂且装置本身消耗巨大的成本。

因此，公开有以下技术：在沿水平方向延伸的箱型的流路的下部设置利用毛细管力推进液体的多个槽流路(例如，专利文献1)。在专利文献1的技术中，向槽流路导入原料液，并且对槽流路的一部分进行加热，从而将原料液进行蒸馏。另外，在专利文献1的技术中，使形成于槽流路的上方且通过加热原料液而生成的气体进行流通的气体层的高度降低至几mm左右，并且在槽流路的液相的表面进行气液接触。由此，能够大幅缩短达到气液平衡的时间，与板式塔比较，即使对装置进行小型化，也能够维持或提高低沸点成分与高沸点成分的分离性能。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009－106916号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述的将流路的高度降低的分离装置中，希望研发进一步提高分离性能的技术。

因此，鉴于这样的课题，本公开的目的在于提供一种能够进一步提高分离性能的分离装置。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，本公开的一方案的分离装置具备：在一端侧设有馏出液排出口且在另一端侧设有残留产物排出口的气液接触流路；设于上述气液接触流路中的上述馏出液排出口与上述残留产物排出口之间的原料液导入口；设于从上述原料液导入口到上述残留产物排出口之间且加热上述气液接触流路中的液体的回收部；设于从上述原料液导入口到上述馏出液排出口之间且冷却上述气液接触流路中的气体的浓缩部；以及设于上述气液接触流路内且形成使气体的流动曲折行进的曲折流路的曲折流路形成部。

另外，上述曲折流路形成部可以由多孔体构成。

另外，上述曲折流路形成部可以由沿与连结上述馏出液排出口和上述残留产物排出口的假想直线相交的方向延伸的一个或多个挡板构成。

另外，上述气液接触流路的底面可以从上述馏出液排出口朝向上述残留产物排出口向铅垂下方倾斜。

发明效果

根据本公开，能够进一步提高分离性能。

附图说明

图1A是第一实施方式的分离装置的立体图。

图1B是第一实施方式的分离装置的第一侧视图。

图1C是第一实施方式的分离装置的第二侧视图。

图2是分离装置的分解立体图。

图3A是说明气液接触单元及多孔体的图。

图3B是说明载热体单元的图。

图4A是对气液接触流路中的液体及气体的流动进行说明的第一图。

图4B是对气液接触流路中的液体及气体的流动进行说明的第二图。

图4C是对气液接触流路中的液体及气体的流动进行说明的第三图。

图4D是对气液接触流路中的液体及气体的流动进行说明的第四图。

图5A是对气液接触流路中的液体层及气体层进行说明的图。

图5B是说明加热流路中的低沸点成分的浓度分布的代表例1的图。

图5C是说明加热流路中的低沸点成分的浓度分布的代表例2的图。

图6是说明冷却流路中的低沸点成分的浓度分布的代表例的图。

图7A是说明第一实施方式的气液接触单元的图。

图7B是说明图7A的VIb向视图。

图8A是说明第二实施方式的气液接触单元的图。

图8B是图8A的VIIb向视图。

图8C是图8A的局部俯视图。

图9表示气液接触单元的局部俯视图。

图10A是第三实施方式的气液接触单元的第一俯视图。

图10B是第三实施方式的气液接触单元的第二俯视图。

图10C是第三实施方式的气液接触单元的第三俯视图。

图11A是说明第四实施方式的气液接触单元的第一图。

图11B是说明第四实施方式的气液接触单元的第二图。

图11C是说明第四实施方式的气液接触单元的第三图。

图12A是对构成第五实施方式的分离装置的各模块进行说明的第一图。

图12B是对构成第五实施方式的分离装置的各模块进行说明的第二图。

图13A是表示实施例及比较例的馏出液中的甲醇的浓度(重量％(wt％))的图。

图13B是表示实施例及比较例的甲醇回收率(％)的图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本公开的最佳的实施方式详细地进行说明。实施方式所示的尺寸、材料、其它具体的数值等只不过是为了容易进行理解的示例，除另有说明，并不限定本公开。此外，在本说明书及附图中，对于实质上具有相同的功能、结构的要素，标注相同的符号，从而省略重复说明。另外，对于与本公开无直接关系的要素，省略图示。

(第一实施方式：分离装置100)

图1A是第一实施方式的分离装置100的立体图。图1B是第一实施方式的分离装置100的第一侧视图。图1C是第一实施方式的分离装置100的第二侧视图。在本实施方式的以图1A～图1C为代表的以下的图中，如图示定义垂直相交的X轴、Y轴、Z轴。

分离装置100是将原料液分离为馏出液和残留产物的装置。原料液构成为含有低沸点成分(例如，甲醇)和沸点比低沸点成分高的高沸点成分(例如，水)。馏出液是低沸点成分浓度比原料液高的液体。残留产物是高沸点成分浓度比原料液高的液体。

本实施方式的分离装置100例如由不锈钢等金属材料形成。如图1A～图1C所示，分离装置100构成为包含主体部110、原料液导入部120、第一载热体导入部130、第一载热体排出部132、第二载热体导入部140、第二载热体排出部142、馏出液排出部150、以及残留产物排出部160。

原料液导入部120将原料液导入主体部110(图1A中，用白底箭头表示)。本实施方式中，主体部110从一端侧朝向另一端侧(图1A中，从馏出液排出部150侧朝向残留产物排出部160侧)向铅垂下方例如相对于水平面倾斜2.5度左右。因此，导入至主体部110的原料液从一端侧流向另一端侧。即，导入至主体部110的原料液流向残留产物排出部160。主体部110的倾斜角度也可以根据原料液的性质而适当变更。

第一载热体导入部130将低沸点成分的沸点以上的载热体导入主体部110的回收部的流路(图1A中，用黑底箭头表示)。并且，通过回收部的流路后的载热体通过第一载热体排出部132排出至外部。因此，第一载热体导入部130、第一载热体排出部132、以及回收部的流路作为回收部发挥功能。

第二载热体导入部140将不足低沸点成分的沸点的载热体导入主体部110的浓缩部的流路(图1中A，用阴影线的箭头表示)。然后，通过浓缩部后的流路的载热体通过第二载热体排出部142排出至外部。因此，第二载热体导入部140、第二载热体排出部142、以及浓缩部的流路作为浓缩部发挥功能。

于是，在主体部110，原料液蒸馏，分离为馏出液和残留产物。并且，在主体部110分离出的馏出液通过馏出液排出部150的馏出液排出口152排出至外部。另外，在主体部110分离出的残留产物通过残留产物排出部160的残留产物排出口162排出至外部。

此外，在本实施方式中，第一载热体导入部130从残留产物排出部160侧依次划分为第一载热体导入部130a、130b、130c、130d。就第一载热体导入部130a、130b、130c、130d而言，随着靠近残留产物排出部160提高导入回收部的流路的载热体的温度。另外，第二载热体导入部140从馏出液排出部150侧依次划分出第二载热体导入部140a、140b、140c、140d。就第二载热体导入部140a、140b、140c、140d而言，随着靠近馏出液排出部150降低导入浓缩部的流路的载热体的温度。由此，能够提高主体部110内的馏出液与残留产物的分离效率。

以下，对主体部110的具体的结构进行说明。图2是分离装置100的分解立体图。此外，图2中，为了容易理解，省略第一载热体导入部130、第二载热体导入部140、多孔体、设于载热体单元220的一端部侧的角铁(angle)228。

如图2所示，主体部110是将气液接触单元210和载热体单元220隔开预定的间隔交替层叠多个而成的构造。另外，气液接触单元210的图2中X轴方向的端部由第一载热体导入部130、第一载热体排出部132、第二载热体导入部140、第二载热体排出部142密封。而且，配置于最上方的载热体单元220的上表面由顶面112密封。在此，由气液接触单元210和载热体单元220的底面划分出的空间成为气液接触流路212。由载热体单元220和气液接触单元210的底面划分出的空间为载热体流路222。

在本实施方式的分离装置100中，并行设置气液接触流路212和载热体流路222。另外，分离装置100是气液接触流路212和载热体流路222交替层叠而成的构造。另外，在气液接触流路212设有后述的多孔体(图2中省略图示)。

图3A是说明气液接触单元210及多孔体250的图。图3B是说明载热体单元220的图。如图3A所示，气液接触单元210在底面形成有原料液导入口214。原料液导入口214接受从原料液导入部120导入来的原料液。另外，在气液接触单元210具备多个肋216a和多个肋216b。肋216a从原料液导入口214侧向残留产物排出部160侧延伸。肋216b从原料液导入口214侧向馏出液排出部150侧延伸。因此，从原料液导入口214导入至气液接触流路212的原料液等液体在由肋216a、216b划分出的流路即划分流路DR流动。也就是，在划分流路DR中形成液体的层亦即液体层。此外，以下，有时将肋216a、216b一并称为肋216。

另外，多孔体250载置于气液接触单元210的肋216的上表面。或者，多孔体250填充于划分流路DR的一部分。或者，多孔体250也可以载置于气液接触单元210的肋216的上表面，并进一步地填充于划分流路DR的一部分。在将多孔体250载置于肋216的上表面的情况下，多孔体250的底面与肋216的上表面接触，多孔体250的上表面与载热体单元220的底面接触。也就是，在气液接触单元210与载热体单元220之间配置多孔体250。气液接触流路212由划分流路DR(液体层)及多孔体250内的细小的曲折流路(气体层)构成。在将多孔体250填充于划分流路DR的情况下，填充于回收部的划分流路DR的原料液导入口214侧的全部流路。对于多孔体250，后面详细进行叙述。

另外，如图3B所示，载热体单元220具备沿与肋216相交的方向(本实施方式中，正交的方向)延伸的多个肋226。由肋226划分出的流路中的原料流路MR是设于在与气液接触单元210层叠时与原料液导入口214对应的位置的流路。从原料液导入部120向原料流路MR导入原料液。因此，原料液通过原料流路MR、原料液导入口214导入气液接触流路212。

另外，从第一载热体导入部130向由肋226划分出的流路中的回收部的流路Ra导入载热体。在回收部的流路Ra流动的载热体排出至第一载热体排出部132a。同样地，从第一载热体导入部130b导入来的载热体在回收部的流路Rb流动之后从第一载热体排出部132b排出。从第一载热体导入部130c导入来的载热体在回收部的流路Rc流动之后从第一载热体排出部132c排出。从第一载热体导入部130d导入来的载热体在回收部的流路Rd流动之后从第一载热体排出部132d排出。

另外，从第二载热体导入部140a导入来的载热体在浓缩部的流路Ca流动之后从第二载热体排出部142a排出。同样地，从第二载热体导入部140b导入来的载热体在浓缩部的流路Cb流动之后从第二载热体排出部142b排出。从第二载热体导入部140c导入来的载热体在浓缩部的流路Cc流动之后从第二载热体排出部142c排出。从第二载热体导入部140d导入来的载热体在浓缩部的流路Cd流动之后从第二载热体排出部142d排出。

另外，在载热体单元220的与肋226正交的方向(划分流路DR的延伸方向)的两端部设有向下方立设的角铁228。角铁228防止气体从划分流路DR向外部(馏出液排出口152)漏出。另外，角铁228防止残留产物从划分流路DR向位于该划分流路DR的下层的划分流路DR流入。

在此，对气液接触流路212的尺寸关系进行说明。划分流路DR的底面的宽度W(肋216彼此的基端间的距离)例如为1mm左右。划分流路DR的高度Hl(肋216的高度)例如为3mm左右。另外，如图2所示，肋216的前端与载热体流路222的底面的距离Hg例如为100μm～10mm左右(在此，1mm)。而且，气液接触流路212的流通方向的长度L例如为300mm。

(气液接触流路212中的液体及气体的流动)

接下来，对气液接触流路212中的液体及气体的流动具体地进行说明。图4A是对气液接触流路212中的液体及气体的流动进行说明的第一图。图4B是对气液接触流路212中的液体及气体的流动进行说明的第二图。图4C是对气液接触流路212中的液体及气体的流动进行说明的第三图。图4D是对气液接触流路212中的液体及气体的流动进行说明的第四图。图4A～图4D中，用白底箭头表示液体的流动，用黑底箭头表示气体的流动。此外，图4A～图4D中，为了容易理解，省略载热体流路222、多孔体250。

如上所述，主体部110(气液接触流路212的底面212a)从馏出液排出部150侧朝向残留产物排出部160侧向铅垂下方倾斜。因此，如图4A所示，从原料液导入口214导入来的原料液因自重而朝向残留产物排出口162在气液接触流路212(划分流路DR)流动。

在从原料液导入口214至残留产物排出口162之间，层叠有回收部的流路R。因此，在朝向残留产物排出口162流动的期间，原料液通过气液接触流路212中的被回收部的流路R加热的流路(以下，简称为“加热流路HR”)。于是，如图4B所示，原料液在通过加热流路HR时，被加热至低沸点成分的沸点以上。由此，由原料液生成含有较多低沸点成分的气体。

如上所述，若在加热流路HR原料液被加热，则从原料液生成气体。加热流路HR在整个区域被回收部的流路R加热。因此，在加热流路HR中，随着朝向残留产物排出口162，气体的生成量增加。因此，在加热流路HR中，在原料液导入口214侧和残留产物排出口162侧产生压力差。也就是，在加热流路HR中，残留产物排出口162侧的压力比原料液导入口214侧的压力高。由此，在加热流路HR生成的气体朝向与液体的流动相反的方向、即朝向原料液导入口214(馏出液排出口152)流动。

在从原料液导入口214至馏出液排出口152之间层叠有浓缩部的流路C。因此，从加热流路HR流向馏出液排出口152的气体通过气液接触流路212中的被浓缩部的流路C冷却的流路(以下，简称为“冷却流路CR”)。于是，如图4C所示，气体在通过冷却流路CR时被冷却至不足低沸点成分的沸点。因此，低沸点成分及高沸点成分凝结成为液体。于是，在冷却流路CR生成的液体流向加热流路HR。也就是，在本实施方式的分离装置100中，被浓缩部的流路C凝结的低沸点成分及高沸点成分返回加热流路HR。因此，完成回流，能够提高低沸点成分与高沸点成分的分离性能。

并且，如图4D所示，到达馏出液排出部150的气体且在馏出液排出部150凝结而成的液体作为馏出液通过馏出液排出口152排出至外部。另外，在加热流路HR未蒸发的液体作为残留产物通过残留产物排出口162排出至外部。

接下来，对气液接触流路212中的液体层及气体层进行说明。图5A是对气液接触流路212中的液体层及气体层进行说明的图。图5B是说明加热流路中的低沸点成分的浓度分布的代表例1的图。图5C是说明加热流路中的低沸点成分的浓度分布的代表例2的图。图6是说明冷却流路中的低沸点成分的浓度分布的代表例的图。此外，在图5A～图5C、图6中，为了容易理解，示出为，不使气液接触流路212倾斜而且使液体的层(液体层)和气体的层(气体层)的高度方向的距离相等。

如图5A所示，在气液接触流路212内形成液体层LL和气体层GL。液体层LL是液体从馏出液排出口152侧向残留产物排出口162流动的层。气体层GL是在液体层LL的上方且气体从残留产物排出口162侧向馏出液排出口152侧流动的层。而且，在液体层LL与气体层GL的边界产生气液接触，气液接触流路212成为气液平衡状态。

此外，如上所述，在本实施方式中，气液接触流路212的高度较短且为4mm左右。因此，液体层LL及气体层GL的高度也较短且为4mm以下。在此，对于气体层GL的高度与达到气液平衡的速度的关系，使用图5B、图5C、图6进行说明。如图5B、图5C所示，在加热流路HR(回收部的流路R侧)，低沸点成分从液体层LL蒸发。因此，在液体层LL，在与气体层GL的液面附近的边界层δl，低沸点成分的浓度低，随着远离气体层GL，低沸点成分的浓度变高。因此，在液体层LL，低沸点成分沿从壁面(底面)朝向气体层GL的方向扩散。在此，液体层LL的高度越小，低沸点成分的浓度斜度越大，因此，传质速率增大，促进蒸发。另一方面，如图6所示，在冷却流路CR(浓缩部的流路C侧)，通过冷却蒸汽，从而低沸点成分从气体层GL凝结。因此，在气体层GL，在与液体层LL的液面附近的边界层δg，低沸点成分的浓度低，且随着远离液体层LL，低沸点成分的浓度增高。因此，在气体层GL，低沸点成分沿从壁面(上表面)朝向液体层LL的方向扩散。在此，也由于气体层GL的高度越短，低沸点成分的浓度斜度越大，所以传质速率增大，促进凝结。

也就是，气体层GL及液体层LL的高度越短，传质所需的时间越短，因此，达到气液平衡的时间也变短。也就是，气体层GL及液体层LL的高度越短，达到气液平衡的速度越快。因此，通过缩短气体层GL及液体层LL的高度(例如，为10mm以下)，相比现有的板式塔，能够极度缩短达到气液平衡为止的时间。

但是，气体层GL的高度存在限度。因此，在本实施方式的分离装置100中，在气体层GL设置多孔体250，使在气体层GL流动的气体的流动曲折行进。也就是，使气液接触流路212中的气体流动的距离比连结馏出液排出部150和残留产物排出部160的最短距离长。

另一方面，由于蒸汽量和气体层GL的体积不变，所以滞留时间不变。也就是，在多孔体250内流动的气体曲折行进，并且流速暂时变快。由此，境界层δg的厚度进一步变薄。也就是，可以认为，传质速率加快，进一步缩短达到气液平衡的时间。因此，能够提高低沸点成分与高沸点成分的分离性能。

另外，在将多孔体250填充于划分流路DR的情况下，具有原料液容易流入全部划分流路DR的效果。由于使划分流路DR下斜，所以原料液流入划分流路DR，但是，由于作用于原料液和流路的表面张力等的阻力，产生流入一部分流路但未流入全部划分流路DR的情况。于是，由填充于划分流路DR的多孔体250促进原料液的流入。另一方面，若多孔体250被液体充满成饱和状态，则成为较大的阻力，原料液向还未流入的流路流入。反复进行该现象，最终，原料液流入全部划分流路DR。由此，原料液流动的滞留时间变长，充分被加热，会使大致全部的低沸点成分蒸发。因此，能够提高低沸点成分与高沸点成分的分离性能，特别是较大地提高回收率。

此外，对多孔体250的材质不进行限定，最好是热导率大且针对原料液含有的成分具有耐腐蚀性的材质。多孔体250例如最好由金属(例如，不锈钢、钛)、合成树脂、塑料(例如，氟树脂)、玻璃、陶瓷等构成。另外，多孔体250也可以是海绵。

另外，形成于多孔体250的曲折流路的流路横截面积最好大到不能由毛细管现象吸入液体层LL的液体的程度。也就是，基于原料液的成分设置多孔体250的流路横截面积(孔径)。由此，能够避免气体层GL的压力损失上升的情况。

如以上所说明地，根据本实施方式的分离装置100，在气体层GL设置多孔体250，从而能够提高气体的传质速率，提高低沸点成分与高沸点成分的分离性能，并且能够增加处理量。另外，分离装置100由于是气液接触单元210和载热体单元220交替层叠多个而成的构造，因此能够增加原料液的处理量。

(第二实施方式)

图7A是说明第一实施方式的气液接触单元210的图。图7B是图7A的VIb向视图。图8A是说明第二实施方式的气液接触单元310的图。图8B是图8A的VIIb向视图。图8C是图8A的局部俯视图。图9表示气液接触单元350的局部俯视图。

如图7A、图7B所示，上述第一实施方式的气液接触单元210在肋216a的底面与原料液导入口214之间设有立起部218。因此，若从原料液导入口214导入原料液，则原料液通过(越过)立起部218到达划分流路DR。此时，如图7B所示，对原料液(图7B中用虚线表示)作用表面张力，在配置于中央的划分流路DR4和其它划分流路DR1～3、DR5～7导入的原料液的量产生差。若具体说明，则随着从中央朝向配置于两端的DR1、DR7，原料液的导入量减少。

因此，如图8A～图8C所示，在肋216a的原料液导入口214侧预先设有整流板312。整流板312设置为从气液接触单元310的底面(立起部218的基端部)竖立设置。于是，从原料液导入口214导入的原料液通过整流板312间的流路而导入划分流路DR。也就是，原料液分配至整流板312间的流路，然后导入划分流路DR。由此，能够降低划分流路DR1～DR7间的原料的导入量的差，能够降低划每个分流路DR的分离性能的偏差。

另外，如图8B、图8C所示，在第二实施方式中，以整流板312间的距离Wa比划分流路DR的宽度W短的方式构成整流板312。因此，原料液从较窄的流路引导至较宽的划分流路DR。因此，在导入划分流路DR时，原料液的流速变缓，能够进一步降低划分流路DR1～DR7间的原料的导入量的差。

另外，也可以做成以使划分流路DR的原料液导入口214侧的端部的宽度Wb比残留产物排出部160侧宽的方式构成肋316a的图9所示的气液接触单元350。由此，能够扩宽划分流路DR的原料液的接受口，能够降低划分流路DR1～DR7间的原料的导入量的差。

(第三实施方式)

在上述第一实施方式中，举例说明了通过在气体层GL设置多孔体250来延长在气体层GL流动的气体的滞留时间的结构。在第三实施方式中，通过对形成液体层LL的划分流路的形状进行研究来延长液体的滞留时间。

图10A是第三实施方式的气液接触单元410的第一俯视图。图10B是第三实施方式的气液接触单元420的第二俯视图。图10C是第三实施方式的气液接触单元430的第三俯视图。此外，图10A～图10C中，为了容易理解，用黑底图案表示肋。

例如，图10A所示的气液接触单元410具备多个肋416a。肋416a沿与连结馏出液排出口152和残留产物排出口162的假想直线K(未设置肋416a的情况下的原料液的流动方向)正交的方向延伸。也就是，气液接触单元410是肋416a配置为所谓的迷宫构造的单元。另外，图10B所示的气液接触单元420具备多个肋426a。肋426a沿与假想直线K相交的方向延伸。另外，图10C所示的气液接触单元430为从底面立设有多个柱形状的杆部件436a的构造。

根据上述气液接触单元410～气液接触单元430，能够使在液体层LL流动的液体的流动曲折行进。也就是，能够形成使气液接触流路212中的液体流动的距离比自馏出液排出部150连结残留产物排出部160的最短距离长的曲折流路。

由此，能够延长液体层LL中的液体的滞留时间。因此，能够提高低沸点成分与高沸点成分的分离性能。

此外，也考虑在液体层LL设置上述多孔体250，但是与气体相比，液体的粘度高。因此，在将多孔体250设置于液体层LL的结构中，压力损失会增大，处理速度回降低。因此，通过采用上述气液接触单元410～气液接触单元430所示的那样的结构，能够防止处理速度的降低，并且提高低沸点成分与高沸点成分的分离性能。

(第四实施方式)

上述第一实施方式的气液接触单元210通过实施槽加工而形成。但是，也能够利用其它结构在气液接触单元形成多个划分流路DR。

图11A是说明第四实施方式的气液接触单元510的第一图。图11B是说明第四实施方式的气液接触单元520的第二图。图11C是说明第四实施方式的气液接触单元530的第三图。如图11A所示，也可以取代肋216，设置隆起以及下沉的板形状的部件512、即波形板形状(波纹形状)的板部件。于是，由部件512将气液接触流路212划分成多个划分流路DR。多个划分流路DR沿与假想直线K正交的方向(图11A中X轴方向)排列。另外，在部件512设有贯通孔514。因此，能够使在部件512的下方流动的液体向部件512的上方移动。另外，能够使在部件512的上方流动的液体向部件512的下方移动。因此，能够促进液体的扩散。另外，如图11B所示，也可以是设置了形成有切口524的部件512的气液接触单元520。

而且，如图11C所示，也可以是在图11C中Y轴方向上隔开预定间隔设有第一部件532、第二部件534的气液接触单元530。第一部件532、第二部件534是隆起及下沉而成的板形状的部件。第一部件532、第二部件534配置成，在假想直线K上(图11C中Y轴方向)，第一部件532的隆起部和第二部件534的下沉部重合。

这样，代替肋216而配置波形板形状的部件512、532、534，从而能够降低气液接触单元510、520、530的制造成本。

(第五实施方式)

在上述第一实施方式中，对在主体部110连接有馏出液排出部150及残留产物排出部160的分离装置100进行了说明。但是，根据原料液含有的成分，也有主体部110的长度L不足的情况。另外，在原料液含有三种以上的成分的情况下，也有欲将它们分别分离的要求。因此，第五实施方式中，对将主体部110、馏出液排出部150、残留产物排出部160模块化，从而不管原料液的成分如何都能够有效地分离原料液的分离装置进行说明。

图12A是对构成第五实施方式的分离装置的各模块进行说明的第一图。图12B是对构成第五实施方式的分离装置的各模块进行说明的第二图。此外，在图12A、图12B中，为了容易理解，省略第一载热体导入部130、第一载热体排出部132、第二载热体导入部140、第二载热体排出部142。

如图12A所示，第五实施方式的分离装置600构成为，包含流路模块610、导入模块620、第一排出模块630、以及第二排出模块640。流路模块610是在内部层叠有气液接触流路212和载热体流路222的模块。导入模块620是在内部层叠有气液接触流路212和载热体流路222的模块。另外，在导入模块620设有向气液接触流路212导入原料液的原料液导入部622。第一排出模块630是在内部层叠有气液接触流路212和载热体流路222的模块。在第一排出模块630设有从气液接触流路212排出液体的液体排出部632。第二排出模块640是在内部层叠有气液接触流路212和载热体流路222的模块。在第二排出模块640设有从气液接触流路212排出气体的气体排出部642。

组合上述流路模块610、导入模块620、第一排出模块630、第二排出模块640来构成分离装置，从而能够分离各种原料液。

例如，在原料液含有成分A、成分B、成分C，在尝试分离这三种成分A、B、C的情况下，如图12B所示，最好组合各模块610～640。于是，从导入模块620的原料液导入部导入原料液(含有成分A、成分B、成分C)，原料液在第二排出模块640、流路模块610、第一排出模块630移动，在此期间，成分A、B蒸发。并且，残留的成分C从设于图12B中右端的第一排出模块630的液体排出部632作为残留产物排出。另一方面，蒸发了的成分A、B向图12B中左侧移动，成分B从第二排出模块640的气体排出部642作为馏出气体排出。并且，成分A在通过导入模块620、第一排出模块630的期间凝结，从设于左端的第一排出模块630的液体排出部632作为馏出液排出。

另外，在分离原料液含有的成分C、D的情况下，也能够基于成分C、D的沸点的差，设定流路模块610的个数。例如，在成分C、D的沸点的差较大的情况下，流路模块610的个数变少。在成分C、D的沸点的差小的情况下，流路模块610的个数变多。

(实施例)

作为实施例1，使用将多孔体250载置于肋216的上表面(气体层)的分离装置100进行蒸馏。作为实施例2，使用将多孔体250填充于划分流路DR的一部分的分离装置100进行蒸馏。作为比较例，使用不具备曲折流路形成部(多孔体)的分离装置进行了蒸留。此外，作为原料液，使用甲醇与水的混合液。

图13A是表示实施例及比较例的馏出液中的甲醇的浓度(重量％(wt％))的图。图13B是表示实施例及比较例的甲醇回收率(％)的图。此外，图13A、图13B中，用菱形表示实施例1，用三角表示实施例2，用圆表示比较例。

此外，甲醇的回收率使用下记式(1)算出。

甲醇的回收率＝100×D×X_D/(F×X_F)…式(1)

在此，F表示原料液的供给流量(g/min)，D表示馏出液的排出流量(g/min)，X_F表示原料液中的甲醇的浓度，X_D表示流出液中的甲醇的浓度。

如图13A所示可明确：实施例1的馏出液的甲醇的浓度比比较例高。另外，可明确：在原料液的供给流量为7g/min以下的情况下，实施例2的馏出液中的甲醇的浓度比比较例高。另外，如图13B所示可明确：实施例1、2的甲醇的回收率比比较例高。

因此，确认了：根据分离装置100具备曲折流路形成部(多孔体)的结构，能够提高分离性能(馏出液中的低沸点成分的浓度)。另外，可以认为：分离性能的提高是因为，基于流体在曲折流路形成部内曲折行进得到的传质速度的增加，从而在加热流路HR产生的蒸汽的凝结量增加。另外，可以认为，是因为，通过能够均匀地流入划分流路DR，原料液在回收部的滞留时间变长，能够蒸发全部的低沸点成分。

以上，参照附图，对实施方式进行了说明，但是，不言而喻，本公开不限定于上述实施方式。可明确：本领域技术人员在权利要求书记载的范围内可以想到各种变更例或修正例，对于这些，应当理解，也属于本公开的技术性范围。

例如，在上述实施方式中，对气液接触流路212的底面212a从馏出液排出口152朝向残留产物排出口162向铅垂下方倾斜的结构进行了说明。但是，气液接触流路212的底面212a也可以沿水平方向延伸。

另外，在上述实施方式中，对在气液接触流路212的长度L方向整个区域设置多孔体250的结构举例进行了说明。但是，多孔体250也可以在气液接触流路212的长度L方向上间间断地设置。

另外，在上述实施方式中，对多孔体250的内部流路横截面积(孔的横截面积的和)在气液接触流路212的长度L方向整个区域为相同的结构举例进行了说明。但是，也可以在馏出液排出口152侧和残留产物排出口162侧，使孔的横截面积的和不同。例如，可以使残留产物排出口162侧的孔的横截面积的和比馏出液排出口152侧大。也就是，可以使加热流路HR的孔的横截面积的和比冷却流路CR的孔的横截面积大。由此，流路横截面积变大，能够在气体的量较多的残留产物排出口162侧降低气体的压力损失。

另外，在上述实施方式中，作为形成使在气体层GL流动的气体的流动曲折行进的曲折流路的蛇行流路形成部，举例说明了在气体层GL设置多孔体250的结构。但是，蛇行流路形成部只要能够形成使在气体层GL流动的气体的流动曲折行进的曲折流路，则对结构就不进行限定。例如，曲折流路形成部可以由沿与气体的流动方向相交的方向延伸的一个或多个挡板构成。

另外，在上述实施方式中，对气液接触流路212的尺寸关系、倾斜角进行说明。但是，基于原料液中的低沸点成分与高沸点成分的比例、作为目的的分离性能、原料液导入部120的原料液的导入流速(处理速度)，适当设定气液接触流路212的尺寸关系、倾斜角即可。

另外，在上述实施方式中，对低沸点成分及高沸点成分在常温常压下为液体的情况举例进行了说明。但是，低沸点成分也可以在常温常压下为气体。例如，在分离作为低沸点成分而含有氨、二氧化碳的原料液的情况下，也能够利用上述实施方式的分离装置。

生产上的可利用性

本公开能够用于将含有低沸点成分和高沸点成分而构成的原料液分离为馏出液和残留产物的分离装置。

符号说明

GL—气体层，100—分离装置，130—第一载热体导入部(回收部)，132—第一载热体排出部(回收部)，140—第二载热体导入部(浓缩部)，142—第二载热体排出部(浓缩部)，152—馏出液排出口，162—残留产物排出口，212—气液接触流路，214—原料液导入口，222—载热体流路(回收部、浓缩部)，250—多孔体(曲折流路形成部)，600—分离装置。

Claims

1.一种分离装置，其特征在于，具备：

气液接触流路，其在一端侧设有馏出液排出口，在另一端侧设有残留产物排出口；

原料液导入口，其设于上述气液接触流路中的上述馏出液排出口与上述残留产物排出口之间；

回收部，其设于从上述原料液导入口至上述残留产物排出口之间且加热上述气液接触流路中的液体；

浓缩部，其设于从上述原料液导入口到上述馏出液排出口之间且冷却上述气液接触流路中的气体；以及

曲折流路形成部，其设于上述气液接触流路内且形成使气体的流动曲折行进的曲折流路。

2.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，

上述曲折流路形成部由多孔体构成。

3.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，

上述曲折流路形成部由沿与连结上述馏出液排出口和上述残留产物排出口的假想直线相交的方向延伸的一个或多个挡板构成。

4.根据权利要求1～3中任一个所述的分离装置，其特征在于，

上述气液接触流路的底面从上述馏出液排出口朝向上述残留产物排出口向铅垂下方倾斜。