JP2000140501A - 蒸留装置及びその蒸留方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】計装品を少なくすることができ、制御を簡素化
することができ、蒸留装置を小型化することができるよ
うにする。 【解決手段】塔本体と、該塔本体内を分割し、互いに隣
接させて第１室１４Ａ〜１６Ａ及び第２室１４Ｂ〜１６
Ｂを形成する中仕切り２２〜２４と、フィードノズル４
１を介して原液Ｍが供給され、濃縮部ＡＲ１及び回収部
ＡＲ２を備えた第１の蒸留部２５と、該第１の蒸留部２
５の上端に接続され、濃縮部ＡＲ３、及び中仕切り２２
を介して前記第１の蒸留部２５の濃縮部ＡＲ１と隣接す
る回収部ＡＲ４を備えた第２の蒸留部２６と、中仕切り
２３を介して前記第１の蒸留部２５の回収部ＡＲ２と隣
接する濃縮部ＡＲ５、及び回収部ＡＲ６を備えた第３の
蒸留部２７とを有する。そして、前記中仕切り２２〜２
４は、蒸留条件に対応させて第２室１４Ｂ〜１６Ｂ側に
偏心させられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸留装置及びその
蒸留方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の蒸留塔を組み合わせ、複数
の成分を含有する原液から各成分を蒸留によって分離さ
せて製品を得る場合、前記各蒸留塔を別々に建設すると
占有面積が大きくなってしまう。また、側塔方式の蒸留
装置においては、各蒸留塔内の圧力を調整するために各
蒸留塔間における蒸気の分配を制御する必要があるの
で、各蒸留塔を安定させて運転することができない。

【０００３】そこで、外筒内に内筒を配設し、該内筒内
に原液を供給して蒸留を行うようにしたペトリューク式
の蒸留装置が提供されている。ところが、この場合、内
筒を外筒に対して支持したり、外筒を貫通させてライン
を配設したり、内筒にフィードノズルを取り付けたりす
ることが困難であり、蒸留装置のコストが高くなってし
まう。また、ラインと外筒との間、及びフィードノズル
と内筒との間を十分にシールすることができないので、
前記蒸留塔における蒸留の効率が低くなってしまう。

【０００４】そして、内筒と外筒とが同心的に配設さ
れ、回収部及び濃縮部が環状体構造になるので、前記回
収部及び濃縮部に配設されるトレイを製造するのが困難
になる。そこで、内部を平板状の中仕切りによって区画
した蒸留装置が提供されている（米国特許第４２３０５
３３号明細書参照）。

【０００５】この場合、該蒸留装置は、入口管を介して
原液が供給され、前記入口管より上方に形成された濃縮
部、及び前記入口管より下方に形成された回収部を備え
た第１の蒸留部と、該第１の蒸留部の上端に接続され、
該上端より上方に形成された濃縮部、及び前記上端より
下方に形成され、かつ、前記第１の蒸留部の濃縮部と中
仕切りを介して隣接する回収部を備えた第２の蒸留部
と、前記第１の蒸留部の下端に接続され、該下端より上
方に形成され、かつ、前記第１の蒸留部の回収部と中仕
切りを介して隣接する濃縮部、及び前記下端より下方に
形成された回収部を備えた第３の蒸留部とを有する。

【０００６】したがって、蒸留装置のコストを低くする
ことができ、蒸留の効率を高くすることができ、充填
（てん）物エレメントを容易に製造することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の蒸留装置においては、上方から下方に移動してきた
液体を第１の蒸留部の濃縮部及び第２の蒸留部の回収部
に適正に分配するために、第２の蒸留部の濃縮部から第
１の蒸留部の濃縮部に供給される液体の流量をアナライ
ザ、流量コントローラ及び流量制御弁によって調整する
必要があるだけでなく、第２の蒸留部の濃縮部から第２
の蒸留部の回収部に供給される液体の流量をレベルセン
サ、流量コントローラ及び流量制御弁によって調整する
必要がある。

【０００８】また、上方から下方に移動してきた液体を
第１の蒸留部の回収部及び第３の蒸留部の濃縮部に適正
に分配するために、第１の蒸留部に供給される原液の流
量を流量コントローラ及び流量制御弁によって調整する
必要があるだけでなく、第１、第２の蒸留部間から排出
される製品の量をレベルセンサ、流量コントローラ及び
流量制御弁によって調整する必要がある。

【０００９】そして、下方から上方に移動してきた蒸気
を第１の蒸留部の回収部及び第３の蒸留部の濃縮部に適
正に分配するために、第３の蒸留部の回収部から第１の
蒸留部の回収部に供給される蒸気の流量をアナライザ及
び流量制御弁によって調整する必要があるだけでなく、
第３の蒸留部の回収部から第３の蒸留部の濃縮部に供給
される蒸気の流量をアナライザ及び流量制御弁によって
調整する必要がある。

【００１０】このように、液体及び蒸気を適正に分配す
るために、アナライザ、流量コントローラ、流量制御
弁、レベルセンサ等の計装品を配設する必要があるだけ
でなく、各計装品を操作して複雑な制御を行う必要があ
るので、蒸留装置が大型化してしまうとともに、蒸留装
置のコストが高くなってしまう。本発明は、前記従来の
蒸留装置の問題点を解決して、計装品を少なくすること
ができ、制御を簡素化することができ、小型化すること
ができ、コストを低くすることができる蒸留装置及びそ
の蒸留方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の蒸
留装置においては、塔本体と、該塔本体内を分割し、互
いに隣接させて第１室及び第２室を形成する中仕切り
と、フィードノズルを介して原液が供給され、前記フィ
ードノズルより上方に形成された濃縮部、及び前記フィ
ードノズルより下方に形成された回収部を備えた第１の
蒸留部と、該第１の蒸留部の上端に接続され、該上端よ
り上方に形成された濃縮部、及び前記上端より下方に形
成され、かつ、中仕切りを介して前記第１の蒸留部の濃
縮部と隣接する回収部を備えた第２の蒸留部と、前記第
１の蒸留部の下端に接続され、該下端より上方に形成さ
れ、かつ、中仕切りを介して前記第１の蒸留部の回収部
と隣接する濃縮部、及び前記下端より下方に形成された
回収部を備えた第３の蒸留部とを有する。

【００１２】そして、前記中仕切りは、蒸留条件に対応
させて第２室側に偏心させられる。本発明の蒸留装置の
蒸留方法においては、中仕りを介して互いに隣接する第
１室及び第２室を備え、かつ、前記中仕切りが第２室側
に偏心させられた蒸留装置に適用される。そして、第１
の蒸留部における濃縮部と回収部との間に形成されたフ
ィードノズルを介して原液を供給し、前記第１の蒸留部
の上端に接続され、該上端より上方に形成された濃縮
部、及び前記上端より下方に形成され、かつ、中仕切り
を介して前記第１の蒸留部の濃縮部と隣接する回収部を
備えた第２の蒸留部から留出液を排出し、前記第１の蒸
留部の下端に接続され、該下端より上方に形成され、か
つ、中仕切りを介して前記第１の蒸留部の回収部と隣接
する濃縮部、及び前記下端より下方に形成された回収部
を備えた第３の蒸留部から缶出液を排出し、前記第２の
蒸留部の回収部と第３の蒸留部の濃縮部との間に形成さ
れたサイドカットノズルからサイドカット液を排出す
る。

【００１３】また、前記第２の蒸留部の濃縮部から第１
室及び第２室に分配される液体の分配比率を、前記中仕
切りの偏心の度合いに対応させて設定する。本発明の他
の蒸留装置の蒸留方法においては、さらに、前記分配比
率は流量を調整する調整手段によって設定される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の
実施の形態における結合型蒸留塔の概念図、図２は本発
明の実施の形態における蒸留装置の概念図、図３は本発
明の実施の形態における結合型蒸留塔の要部概念図、図
４は本発明の実施の形態における結合型蒸留塔の要部断
面図である。

【００１５】図において、１０は結合型蒸留塔であり、
該結合型蒸留塔１０は、第１セクション１１、第２セク
ション１２、第３セクション１３、第４セクション１
４、第５セクション１５、第６セクション１６、第７セ
クション１７、第８セクション１８及び第９セクション
１９から成る。そして、前記結合型蒸留塔１０の塔本体
は、前記第４セクション１４、第５セクション１５及び
第６セクション１６において、それぞれ平板状の中仕切
り２２〜２４によって第１室１４Ａ〜１６Ａと第２室１
４Ｂ〜１６Ｂとに区分され、第１室１４Ａ〜１６Ａと第
２室１４Ｂ〜１６Ｂとは互いに隣接させられる。また、
前記第１室１４Ａ〜１６Ａによって第１の蒸留部２５
が、前記第１セクション１１、第２セクション１２、第
３セクション１３及び第２室１４Ｂによって第２の蒸留
部２６が、前記第２室１５Ｂ、１６Ｂ、第７セクション
１７、第８セクション１８及び第９セクション１９によ
って第３の蒸留部２７がそれぞれ形成される。

【００１６】なお、前記中仕切り２２〜２４を断熱材に
よって形成したり、中仕切り２２〜２４の内部を真空に
したりして、中仕切り２２〜２４を断熱構造にすること
もできる。この場合、第１室１４Ａと第２室１４Ｂとの
間、第１室１５Ａと第２室１５Ｂとの間、及び第１室１
６Ａと第２室１６Ｂとの間の熱伝達をそれぞれ少なくす
ることができるので、蒸留の効率を高くすることができ
る。

【００１７】そして、結合型蒸留塔１０の高さ方向にお
けるほぼ中央に前記第５セクション１５が配設され、第
１室１５Ａにフィードノズル４１が、第２室１５Ｂにサ
イドカットノズル４２がそれぞれ形成される。また、結
合型蒸留塔１０の塔頂に前記第１セクション１１が配設
され、該第１セクション１１に、凝縮器８１に接続させ
て蒸気出口４３及び還流液入口４４がそれぞれ形成され
る。さらに、結合型蒸留塔１０の塔底に第９セクション
１９が配設され、該第９セクション１９に、蒸発器８２
に接続させて缶出液出口４５及び蒸気入口４６がそれぞ
れ形成される。

【００１８】前記構成の結合型蒸留塔１０において、成
分Ａ〜Ｃを含有する混合物が原液Ｍとして前記フィード
ノズル４１に供給される。なお、成分Ａは成分Ｂより、
該成分Ｂは成分Ｃより沸点が低い。前記結合型蒸留塔１
０、前記凝縮器８１、蒸発器８２等によって蒸留装置が
構成される。また、前記第１の蒸留部２５内において、
前記フィードノズル４１より上方に配設された第１室１
４Ａによって濃縮部ＡＲ１が、フィードノズル４１より
下方に配設された第１室１６Ａによって回収部ＡＲ２が
それぞれ形成される。そして、前記第２の蒸留部２６は
前記第１の蒸留部２５の上端に接続され、該上端より上
方に配設された第２セクション１２によって濃縮部ＡＲ
３が、前記第１の蒸留部２５の上端より下方において、
前記濃縮部ＡＲ１と隣接させて配設された第２室１４Ｂ
によって回収部ＡＲ４がそれぞれ形成される。さらに、
前記第３の蒸留部２７は前記第１の蒸留部２５の下端に
接続され、該下端より上方において、前記回収部ＡＲ２
と隣接させて配設された第２室１６Ｂによって濃縮部Ａ
Ｒ５が、前記第１の蒸留部２５の下端より下方に配設さ
れた第８セクション１８によって回収部ＡＲ６がそれぞ
れ形成される。

【００１９】このようにして、第１の蒸留部２５の上端
が第２の蒸留部２６の高さ方向におけるほぼ中央に、第
１の蒸留部２５の下端が第３の蒸留部２７の高さ方向に
おけるほぼ中央にそれぞれ接続される。そして、前記回
収部ＡＲ２においては、フィードノズル４１から供給さ
れた原液Ｍが下方に移動し、上方において成分Ａ及びＢ
に富んだ蒸気を、下方になるに従って成分Ｂ及びＣに富
んだ液体を発生させ、第１の蒸留部２５の下端から第３
の蒸留部２７に成分Ｂ及びＣに富んだ液体が供給され
る。

【００２０】さらに、該成分Ｂ及びＣに富んだ液体は、
第３の蒸留部２７内において加熱されて成分Ｂ及びＣに
富んだ蒸気になり、該成分Ｂ及びＣに富んだ蒸気は、前
記回収部ＡＲ２内を上方に移動させられる間に、原液Ｍ
と接触し、該原液Ｍから成分Ａ及びＢに富んだ蒸気を発
生させる。続いて、該成分Ａ及びＢに富んだ蒸気は、濃
縮部ＡＲ１内を上方に移動し、前記第１の蒸留部２５の
上端から第２の蒸留部２６に供給される。さらに、前記
成分Ａ及びＢに富んだ蒸気は、第２の蒸留部２６内にお
いて冷却されて凝縮され、成分Ａ及びＢに富んだ液体に
なる。

【００２１】そして、該成分Ａ及びＢに富んだ液体の一
部は、濃縮部ＡＲ１に還流され、該濃縮部ＡＲ１内を上
方に移動させられる成分Ａ及びＢに富んだ蒸気と接触さ
せられる。このようにして、第１の蒸留部２５の上端か
ら第２の蒸留部２６に成分Ａ及びＢに富んだ蒸気を供給
することができる。

【００２２】前記回収部ＡＲ６においては、成分Ｂ及び
Ｃに富んだ液体が下方に移動し、上方において成分Ｂに
富んだ蒸気を、下方になるに従って成分Ｃに富んだ液体
をそれぞれ発生させる。したがって、成分Ｃに富んだ液
体は缶出液として缶出液出口４５から排出される。ま
た、該缶出液出口４５から排出された成分Ｃに富んだ液
体の一部は蒸発器８２に送られ、該蒸発器８２によって
加熱されて成分Ｃに富んだ蒸気になる。該成分Ｃに富ん
だ蒸気は、蒸気入口４６から第９セクション１９に供給
され、該第９セクション１９内及び前記回収部ＡＲ６内
を上方に移動させられる間に、成分Ｂ及びＣに富んだ液
体と接触し、該成分Ｂ及びＣに富んだ液体から成分Ｂに
富んだ蒸気を発生させる。

【００２３】続いて、該成分Ｂに富んだ蒸気の一部は、
濃縮部ＡＲ５内を上方に移動し、第３の蒸留部２７の上
端において第２の蒸留部２６からの成分Ｂに富んだ液体
と接触し、成分Ｂに富んだ液体になる。このようにし
て、前記第３の蒸留部２７の上端において得られた成分
Ｂに富んだ液体は、サイドカット液としてサイドカット
ノズル４２から排出される。

【００２４】一方、前記第２の蒸留部２６の回収部ＡＲ
４においては、成分Ａ及びＢに富んだ液体が下方に移動
し、上方において成分Ａに富んだ蒸気を、下方になるに
従って成分Ｂに富んだ液体をそれぞれ発生させる。この
ようにして、前記第２の蒸留部２６の下端において得ら
れた成分Ｂに富んだ液体は、サイドカット液としてサイ
ドカットノズル４２から排出される。

【００２５】そして、前記成分Ａに富んだ蒸気は、濃縮
部ＡＲ３内を上方に移動して前記蒸気出口４３から排出
されて前記凝縮器８１に送られ、該凝縮器８１によって
凝縮されて成分Ａに富んだ液体になり、留出液として排
出される。このようにして、成分Ａ及びＢに富んだ蒸気
は、前記第２の蒸留部２６によって成分Ａに富んだ蒸気
と成分Ｂに富んだ液体とに分離させられ、成分Ａに富ん
だ蒸気は塔頂から排出され、前記凝縮器８１によって凝
縮されて成分Ａに富んだ液体になり、成分Ｂに富んだ液
体はサイドカット液としてサイドカットノズル４２から
排出される。また、成分Ｂ及びＣに富んだ液体は、前記
第３の蒸留部２７によって成分Ｂに富んだ液体と成分Ｃ
に富んだ液体とに分離させられ、成分Ｂに富んだ液体は
サイドカット液としてサイドカットノズル４２から排出
され、成分Ｃに富んだ液体は塔底から排出される。

【００２６】そして、成分Ａの蒸留の効率を高くするた
めに、前記成分Ａに富んだ液体の一部は、還流液入口４
４から濃縮部ＡＲ３に還流され、該濃縮部ＡＲ３内を上
方に移動させられる成分Ａ及びＢに富んだ蒸気と接触さ
せられる。なお、前記各濃縮部ＡＲ１、ＡＲ３、ＡＲ５
及び各回収部ＡＲ２、ＡＲ４、ＡＲ６は、一つの節から
成る充填物によって形成されるようになっているが、蒸
留しようとする各成分間の比揮発度によっては、蒸留に
必要な理論段数を確保するために、使用される充填物の
特性に対応させて複数の節から成る充填物によって形成
することもできる。また、各節間にディストリビュータ
を配設することもできる。さらに、フィードノズル４１
及びサイドカットノズル４２を必ずしも同じ高さに配設
する必要はない。

【００２７】このようにして、複数の蒸留塔を使用する
ことなく、原液Ｍを各成分に分離させることができる。
また、複数の蒸留塔において加熱及び冷却をそれぞれ繰
り返す必要がないので、凝縮器、蒸発器、ポンプ等の計
装品を多数配設する必要がなくなる。したがって、占有
面積を小さくすることができるだけでなく、ユーティリ
ティの使用量及び消費エネルギーを少なくすることがで
き、蒸留装置のコストを低くすることができる。

【００２８】なお、前記結合型蒸留塔１０は、全体とし
て約３０〜１００段の理論段数を有し、第４セクション
１４及び第６セクション１６にそれぞれ５〜３０段程度
を当てるようにするのが好ましい。ところで、第３セク
ション１３にコレクタ５４及びチャンネル型のディスト
リビュータ６１が配設され、前記コレクタ５４によって
集められた液体は、前記ディストリビュータ６１によっ
て所定の分配比率で第４セクション１４の第１室１４Ａ
と第２室１４Ｂとに異なる量ずつ分配される。

【００２９】また、第５セクション１５の第１室１５Ａ
におけるフィードノズル４１の直上にはコレクタ６２
が、直下にチューブラ型のディストリビュータ６３が配
設され、前記コレクタ６２によって集められた液体は、
前記フィードノズル４１を介して供給された原液Ｍと共
に、ディストリビュータ６３によって第６セクション１
６の第１室１６Ａに供給される。

【００３０】一方、第５セクション１５の第２室１５Ｂ
におけるサイドカットノズル４２の直上にはチムニーハ
ット型のコレクタ６５が、直下にチューブラ型のディス
トリビュータ６６が配設され、前記コレクタ６５によっ
て集められた液体は、サイドカット液として前記サイド
カットノズル４２から排出されるとともに、ディストリ
ビュータ６６によって第６セクション１６の第２室１６
Ｂに供給される。

【００３１】さらに、第７セクション１７にコレクタ６
７及びチューブラ型のディストリビュータ６８が配設さ
れ、第６セクション１６から下方に移動してきた液体
は、前記コレクタ６７によって集められた後、ディスト
リビュータ６８によって前記第８セクション１８に供給
される。ところで、本実施の形態においては、上方、す
なわち、第２セクション１２から第３セクション１３に
移動してきた液体を、第４セクション１４の第１室１４
Ａ及び第２室１４Ｂに分配するようになっているが、分
配比率は原液Ｍの成分の種類、原液Ｍの組成、結合型蒸
留塔１０の理論段数、製品に要求される純度（品質）等
の蒸留条件に基づいてあらかじめ設定される。

【００３２】そのために、前記ディストリビュータ６１
は、液体を中仕切り２２に対して直角の方向に分配する
図示されない分配部を備え、該分配部によって前記第１
室１４Ａの上方部（以下「第１室上方部」という。）に
供給される液体の量と、前記第２室１４Ｂの上方部（以
下「第２室上方部」という。）に供給される液体の量と
を異ならせるようになっている。

【００３３】なお、前記サイドカット液がサイドカット
ノズル４２から排出されるので、第１室上方部に供給さ
れる液体の量より第２室上方部に供給される液体の量が
多くされる。また、蒸留装置において２種類以上の製品
を得るために、蒸留条件を変更する必要がある場合に
は、蒸留条件に対応させて前記分配比率を変更する必要
がある。そこで、前記分配部を複数配設し、各分配部ご
とに前記分配比率を異ならせるようにしている。そのた
めに、前記第２セクション１２から下方に移動してきた
液体は、コレクタ５４によって集められ、液体の流量を
調整する調整手段としての切換弁８３、８４を介して選
択的にディストリビュータ６１に供給される。例えば、
純度が９９．９８〔重量％〕の製品を得る場合、切換弁
８３、８４を調整することによって分配比率は４：６に
され、純度が９９．９９９〔重量％〕の製品を得る場
合、前記切換弁８３、８４を調整することによって分配
比率は２：８にされる。また、負荷率は５０〜１００
〔％〕に変更される。

【００３４】このように、分配部を配設するだけで最適
な分配比率で液体を分配することができるので、液体を
分配するためのアナライザ、流量コントローラ、流量制
御弁、レベルセンサ等の計装品を多数配設する必要がな
いだけでなく、各計装品を操作して複雑な制御を行う必
要がない。したがって、蒸留装置を小型化することがで
きるだけでなく、蒸留装置のコストを低くすることがで
きる。なお、前記切換弁８３、８４を調整するに当た
り、図示されない流量計を配設することができる。

【００３５】ところで、例えば、原液Ｍの供給量に対し
てサイドカット液の量が極めて多く、供給量に対するサ
イドカット液の量の割合がほぼ１００〔ｗ％〕であり、
サイドカット液だけが製品になる場合、原液Ｍにおける
各成分Ａ〜Ｃの比率をＦ_A 〜Ｆ_C 〔％〕とすると、前記
原液Ｍの組成は、 Ｆ_B ≫Ｆ_A 、Ｆ_C （Ｆ_A ≠Ｆ_C ） になる。

【００３６】このような原液Ｍの組成においては、例え
ば、中仕切り２２〜２４を結合型蒸留塔１０の中央に配
設して第１室１４Ａ〜１６Ａの断面積Ｓ１と第２室１４
Ｂ〜１６Ｂの断面積Ｓ２とを等しくしても、蒸発器８２
に加わる熱負荷が大きくなることはない。これに対し
て、各成分Ａ〜Ｃのうちの二つの成分の占める割合が大
きく、一つの成分の占める割合が小さくて、原液Ｍの組
成が、 Ｆ_A 、Ｆ_B ＞Ｆ_C Ｆ_A 、Ｆ_C ＞Ｆ_B Ｆ_B 、Ｆ_C ＞Ｆ_A のいずれかである場合、及び成分Ｂ以外の一つの成分の
占める割合が大きく、二つの成分の占める割合が小さく
て、原液Ｍの組成が、 Ｆ_A ＞Ｆ_B 、Ｆ_C Ｆ_C ＞Ｆ_A 、Ｆ_B のいずれかである場合は、断面積Ｓ１、Ｓ２を等しくす
ると、第１室１４Ａ〜１６Ａ内を流れる蒸気及び液体の
量と、第２室１４Ｂ〜１６Ｂ内を流れる蒸気及び液体の
量とが異なるので、第１室１４Ａ〜１６Ａ及び第２室１
４Ｂ〜１６Ｂの一方が蒸気及び液体の量に対して必要以
上に広く、他方がその分狭くなってしまい、第１室１４
Ａ〜１６Ａ及び第２室１４Ｂ〜１６Ｂを有効に利用する
ことができない。したがって、蒸発器８２に加わる熱負
荷が大きくなり、蒸留のための消費エネルギーが多くな
ってしまう。

【００３７】そこで、前記中仕切り２２〜２４を原液Ｍ
の組成に対応させて第２室１４Ｂ〜１６Ｂ側に偏心さ
せ、断面積Ｓ１、Ｓ２を異ならせるようにしている。ま
た、結合型蒸留塔１０の塔本体の断面積に占める断面積
Ｓ１、Ｓ２の比γ γ＝Ｓ１／Ｓ２ を、成分Ｂの比率が大きいほど１に近い値にし、成分Ｂ
の比率が小さいほど大きい値にする。ただし、偏心させ
る量が大きくなるほど前記分配比率を設定することがで
きる自由度が低下する。

【００３８】このように、断面積Ｓ１、Ｓ２を異ならせ
ることによって、第１室１４Ａ〜１６Ａ内を流れる蒸気
及び液体の量と、第２室１４Ｂ〜１６Ｂ内を流れる蒸気
及び液体の量とが異なっても、第１室１４Ａ〜１６Ａ及
び第２室１４Ｂ〜１６Ｂを有効に利用することができ
る。したがって、蒸発器８２に加わる熱負荷を小さくす
ることができるので、蒸留のための消費エネルギーを少
なくすることができる。

【００３９】そして、本発明の蒸留装置の蒸留方法にお
いては、第２の蒸留部の濃縮部から第１室１４Ａ〜１６
Ａ及び第２室１４Ｂ〜１６Ｂに分配される液体の分配比
率が前記中仕切り２２〜２４の偏心の度合いに対応させ
て設定される。したがって、第２室１４Ｂ〜１６Ｂにお
いて無用な蒸気が上方に移動することがなくなるので、
該蒸気と接触させられる液体を無用に多くする必要がな
くなる。その結果、蒸発器８２に加わる熱負荷を小さく
することができるので、蒸留のための消費エネルギーを
少なくすることができる。

【００４０】なお、原液Ｍの供給量は、塔頂から排出さ
れる留出液の量、サイドカットノズル４２から排出され
るサイドカット液の量、及び塔底から排出される缶出液
の量より多いので、中仕切り２２〜２４を第１室１４Ａ
〜１６Ａ側に偏心させることはない。

【００４１】

【実施例】〔実施例１〕本発明の結合型蒸留塔１０を使
用し、成分Ａとしてベンゼン（Ｃ₆ Ｈ₆ ）を、成分Ｂと
してトルエン（Ｃ₇ Ｈ₈ ）を、成分Ｃとしてキシレン
（Ｃ₆ Ｈ₄ （ＣＨ ₃ ）₂ ）を含有する原液Ｍから各成分
Ａ〜Ｃを分離させた。

【００４２】原液Ｍ及び各成分Ａ〜Ｃの条件は以下のと
おりである。 原液Ｍの組成：Ｆ_A 、Ｆ_C ＞Ｆ_B Ｆ_A ５０〔ｗ％〕 Ｆ_B ３〔ｗ％〕 Ｆ_C ４７〔ｗ％〕 原液Ｍの供給量 １０００〔ｋｇ／ｈ〕 留出液の純度 ９９．９〔ｗ％〕以上 缶出液の純度 ９９．９〔ｗ％〕以上 そして、断面積Ｓ１、Ｓ２の割合をそれぞれ６０、４０
〔％〕にし、以下のとおりの蒸留条件で蒸留を行った。

【００４３】 この場合、蒸発器８２に加わる熱負荷は１７００００
〔ｋｃａｌ／ｈ〕であった。なお、分配比率は、第１室
１４Ａ〜１６Ａと第２室１４Ｂ〜１６Ｂとの差圧を算出
することによって最適値を求めることができる。

【００４４】また、断面積Ｓ１、Ｓ２の割合をそれぞれ
７０、３０〔％〕にし、以下のとおりの蒸留条件で蒸留
を行った。 この場合、蒸発器８２に加わる熱負荷は１４００００
〔ｋｃａｌ／ｈ〕であった。

【００４５】すなわち、成分Ｂの比率Ｆ_B は３〔ｗ％〕
であり、有効とされる１〔ｗ％〕以上の値であるので、
断面積Ｓ１、Ｓ２の割合をそれぞれ６０、４０〔％〕に
したときと比べて還流比を小さくすることができ、留出
液をその分多くすることができる。したがって、塔本体
内を流れる蒸気の量を少なくすることができるので、蒸
発器８２に加わる熱負荷は小さくなり、断面積Ｓ１、Ｓ
２の割合をそれぞれ６０、４０〔％〕にしたときの約８
０〔％〕になる。 〔比較例１〕従来の２基の蒸留塔を組み合わせた蒸留装
置を使用し、成分Ａとしてベンゼンを、成分Ｂとしてト
ルエンを、成分Ｃとしてキシレンを含有する原液Ｍから
各成分Ａ〜Ｃを分離させた。

【００４６】原液Ｍ及び各成分Ａ〜Ｃの条件は以下のと
おりである。 原液Ｍの組成：Ｆ_A 、Ｆ_C ＞Ｆ_B Ｆ_A ５０〔ｗ％〕 Ｆ_B ３〔ｗ％〕 Ｆ_C ４７〔ｗ％〕 原液Ｍの供給量 １０００〔ｋｇ／ｈ〕 留出液の純度 ９９．９〔ｗ％〕以上 缶出液の純度 ９９．９〔ｗ％〕以上 そして、以下のとおりの蒸留条件で蒸留を行った。

【００４７】 理論段数 第１の蒸留塔 ３０段 第２の蒸留塔 ３０段 還流比 第１の蒸留塔 １．３０ 第２の蒸留塔 ２．２３ 温度（常圧） 第１の蒸留塔の塔頂 ８０．２〔℃〕 第１の蒸留塔の塔底 １３５．０〔℃〕 第２の蒸留塔の塔頂 １１０．６〔℃〕 第２の蒸留塔の塔底 １３９．１〔℃〕 塔本体の径 第１の蒸留塔 ４５０〔ｍｍ〕 第２の蒸留塔 ３５０〔ｍｍ〕 この場合、蒸発器８２に加わる熱負荷は、第１の蒸留塔
において、１１５０００〔ｋｃａｌ／ｈ〕であり、第２
の蒸留塔において、５９０００〔ｋｃａｌ／ｈ〕であ
り、合計で１７４０００〔ｋｃａｌ／ｈ〕であった。 〔比較例２〕中仕切り２２〜２４を塔本体の中央に配設
した蒸留装置を使用し、成分Ａとしてベンゼンを、成分
Ｂとしてトルエンを、成分Ｃとしてキシレンを含有する
原液Ｍから各成分Ａ〜Ｃを分離させた。

【００４８】原液Ｍ及び各成分Ａ〜Ｃの条件は以下のと
おりである。 原液Ｍの組成：Ｆ_A 、Ｆ_C ＞Ｆ_B Ｆ_A ５０〔ｗ％〕 Ｆ_B ３〔ｗ％〕 Ｆ_C ４７〔ｗ％〕 原液Ｍの供給量 １０００〔ｋｇ／ｈ〕 留出液の純度 ９９．９〔ｗ％〕以上 缶出液の純度 ９９．９〔ｗ％〕以上 そして、以下のとおりの蒸留条件で蒸留を行った。

【００４９】 この場合、蒸発器８２に加わる熱負荷は１７００００
〔ｋｃａｌ／ｈ〕であった。 〔実施例２〕図５は本発明の実施例における蒸留条件を
示す第１の図、図６は本発明の実施例における蒸留条件
を示す第２の図、図７は本発明の実施例における蒸留条
件を示す第３の図、図８は本発明の実施例における蒸留
条件を示す第４の図である。

【００５０】本発明の結合型蒸留塔１０（図２）を使用
し、成分Ａとしてメタノール（ＣＨ ₃ ＯＨ）を、成分Ｂ
としてエタノール（Ｃ₂ Ｈ₅ ＯＨ）、イソプロパノール
（（ＣＨ₃ ）₂ ＣＨＯＨ）及びイソブタノール（（ＣＨ
₃ ）₂ ＣＨＣＨ₂ ＯＨ）を、成分Ｃとして水（Ｈ₂ Ｏ）
を含有する原液Ｍから各成分Ａ〜Ｃを分離させた。原液
Ｍ及び各成分Ａ〜Ｃの条件は以下のとおりである。

【００５１】 なお、前記生蒸気は、メタノールの濃度を低くするとと
もに、蒸発器８２による加熱を補助するために塔底に吹
き込まれる。この場合、メタノールは製品として排出さ
れ、水は塔底から排水される。

【００５２】そして、断面積Ｓ１、Ｓ２の割合をそれぞ
れ６０、４０〔％〕にし、以下のとおりの蒸留条件で蒸
留を行った。 この場合、蒸発器８２に加わる熱負荷は５４７０００
〔ｋｃａｌ／ｈ〕であった。なお、図５において、原液
Ｍ、生蒸気、留出液、サイドカット液及び缶出液の温
度、圧力、流量及び組成が示される。

【００５３】次に、断面積Ｓ１、Ｓ２の割合をそれぞれ
７０、３０〔％〕にし、以下のとおりの蒸留条件で蒸留
を行った。 この場合、蒸発器８２に加わる熱負荷は５３８０００
〔ｋｃａｌ／ｈ〕であった。なお、図６において、原液
Ｍ、生蒸気、留出液、サイドカット液及び缶出液の温
度、圧力、流量及び組成が示される。

【００５４】次に、断面積Ｓ１、Ｓ２の割合をそれぞれ
７５、２５〔％〕にし、以下のとおりの蒸留条件で蒸留
を行った。 この場合、蒸発器８２に加わる熱負荷は５３２０００
〔ｋｃａｌ／ｈ〕であった。なお、図７において、原液
Ｍ、生蒸気、留出液、サイドカット液及び缶出液の温
度、圧力、流量及び組成が示される。

【００５５】次に、断面積Ｓ１、Ｓ２の割合をそれぞれ
８０、２０〔％〕にし、以下のとおりの蒸留条件で蒸留
を行った。 この場合、蒸発器８２に加わる熱負荷は５２５０００
〔ｋｃａｌ／ｈ〕であった。なお、図８において、原液
Ｍ、生蒸気、留出液、サイドカット液及び缶出液の温
度、圧力、流量及び組成が示される。なお、この場合、
蒸発器８２に加わる熱負荷を後述される比較例４の８０
〔％〕にすることができる。 〔比較例３〕従来の２基の蒸留塔を組み合わせた蒸留装
置を使用し、成分Ａとしてメタノールを、成分Ｂとして
エタノール、イソプロパノール及びイソブタノールを、
成分Ｃとして水を含有する原液Ｍから各成分Ａ〜Ｃを分
離させた。

【００５６】原液Ｍ及び各成分Ａ〜Ｃの条件は以下のと
おりである。 そして、以下のとおりの蒸留条件で蒸留を行った。

【００５７】 理論段数 第１の蒸留塔 ３０段 第２の蒸留塔 ３０段 還流比 第１の蒸留塔 ２．１ 第２の蒸留塔 ３．９ 温度（常圧） 第１、第２の蒸留塔の留出液 ６４．６〔℃〕 第１、第２の蒸留塔のサイドカット液 ６８．４〜６８．９〔℃〕 塔本体の径 第１の蒸留塔 ５００〔ｍｍ〕 第２の蒸留塔 ４００〔ｍｍ〕 この場合、蒸発器８２に加わる熱負荷は合計で５７０２
００〔ｋｃａｌ／ｈ〕であった。 〔比較例４〕図９は比較例における蒸留条件を示す図で
ある。

【００５８】中仕切り２２（図３）〜２４を塔本体の中
央に配設した蒸留装置を使用し、成分Ａとしてメタノー
ルを、成分Ｂとしてエタノール、イソプロパノール及び
イソブタノールを、成分Ｃとして水を含有する原液Ｍか
ら各成分Ａ〜Ｃを分離させた。原液Ｍ及び各成分Ａ〜Ｃ
の条件は以下のとおりである。

【００５９】 そして、以下のとおりの蒸留条件で蒸留を行った。

【００６０】 この場合、蒸発器８２（図２）に加わる熱負荷は５５４
０００〔ｋｃａｌ／ｈ〕であった。なお、図において、
原液Ｍ、生蒸気、留出液、サイドカット液及び缶出液の
温度、圧力、流量及び組成が示される。

【００６１】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【００６２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、蒸留装置においては、塔本体と、該塔本体内を分
割し、互いに隣接させて第１室及び第２室を形成する中
仕切りと、フィードノズルを介して原液が供給され、前
記フィードノズルより上方に形成された濃縮部、及び前
記フィードノズルより下方に形成された回収部を備えた
第１の蒸留部と、該第１の蒸留部の上端に接続され、該
上端より上方に形成された濃縮部、及び前記上端より下
方に形成され、かつ、中仕切りを介して前記第１の蒸留
部の濃縮部と隣接する回収部を備えた第２の蒸留部と、
前記第１の蒸留部の下端に接続され、該下端より上方に
形成され、かつ、中仕切りを介して前記第１の蒸留部の
回収部と隣接する濃縮部、及び前記下端より下方に形成
された回収部を備えた第３の蒸留部とを有する。

【００６３】そして、前記中仕切りは、蒸留条件に対応
させて第２室側に偏心させられる。この場合、第１室及
び第２室に液体を分配することができるので、液体を分
配するためのアナライザ、流量コントローラ、流量制御
弁、レベルセンサ等の計装品を多数配設する必要がない
だけでなく、各計装品を操作して複雑な制御を行う必要
がない。したがって、蒸留装置を小型化することができ
るだけでなく、蒸留装置のコストを低くすることができ
る。

【００６４】また、第１室の断面積と第２室の断面積と
が異なるので、第１室内を流れる蒸気及び液体の量と、
第２室内を流れる蒸気及び液体の量とが異なっても、第
１室及び第２室を有効に利用することができる。したが
って、蒸発器に加わる熱負荷を小さくすることができる
ので、蒸留のための消費エネルギーを少なくすることが
できる。

【００６５】本発明の蒸留装置の蒸留方法においては、
中仕りを介して互いに隣接する第１室及び第２室を備
え、かつ、前記中仕切りが第２室側に偏心させられた蒸
留装置に適用される。そして、第１の蒸留部における濃
縮部と回収部との間に形成されたフィードノズルを介し
て原液を供給し、前記第１の蒸留部の上端に接続され、
該上端より上方に形成された濃縮部、及び前記上端より
下方に形成され、かつ、中仕切りを介して前記第１の蒸
留部の濃縮部と隣接する回収部を備えた第２の蒸留部か
ら留出液を排出し、前記第１の蒸留部の下端に接続さ
れ、該下端より上方に形成され、かつ、中仕切りを介し
て前記第１の蒸留部の回収部と隣接する濃縮部、及び前
記下端より下方に形成された回収部を備えた第３の蒸留
部から缶出液を排出し、前記第２の蒸留部の回収部と第
３の蒸留部の濃縮部との間に形成されたサイドカットノ
ズルからサイドカット液を排出する。

【００６６】また、前記第２の蒸留部の濃縮部から第１
室及び第２室に分配される液体の分配比率を、前記中仕
切りの偏心の度合いに対応させて設定する。この場合、
第２の蒸留部の濃縮部から第１室及び第２室に分配され
る液体の分配比率が前記中仕切りの偏心の度合いに対応
させて設定されるので、第２室において無用な蒸気が上
方に移動することがなくなる。したがって、該蒸気と接
触させられる液体を無用に多くする必要がなくなるの
で、蒸発器に加わる熱負荷を小さくすることができる。
その結果、蒸留のための消費エネルギーを少なくするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における結合型蒸留塔の概
念図である。

【図２】本発明の実施の形態における蒸留装置の概念図
である。

【図３】本発明の実施の形態における結合型蒸留塔の要
部概念図である。

【図４】本発明の実施の形態における結合型蒸留塔の要
部断面図である。

【図５】本発明の実施例における蒸留条件を示す第１の
図である。

【図６】本発明の実施例における蒸留条件を示す第２の
図である。

【図７】本発明の実施例における蒸留条件を示す第３の
図である。

【図８】本発明の実施例における蒸留条件を示す第４の
図である。

【図９】比較例における蒸留条件を示す図である。

【符号の説明】

１０ 結合型蒸留塔 １４Ａ〜１６Ａ 第１室 １４Ｂ〜１６Ｂ 第２室 ２２〜２４ 中仕切り ２５〜２７ 第１〜第３の蒸留部 ４１ フィードノズル ４２ サイドカットノズル ８１ 凝縮器 ８２ 蒸発器 ８３ 切換弁 ８４ 切換弁 ＡＲ１、ＡＲ３、ＡＲ５ 濃縮部 ＡＲ２、ＡＲ４、ＡＲ６ 回収部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０７Ｃ 15/08 Ｃ０７Ｃ 15/08 29/80 29/80 31/04 31/04 31/08 31/08 31/10 31/10 31/12 31/12 (72)発明者 田村 勝典 東京都品川区北品川五丁目９番11号 住友 重機械工業株式会社内 (72)発明者 緑 静男 三重県四日市市大協町２−３ 協和油化株 式会社四日市工場内 Ｆターム(参考） 4D076 BB11 BB23 CA12 CB02 CB04 CB06 EA16Y 4H006 AD11 BD82 FE11

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）塔本体と、（ｂ）該塔本体内を分
   割し、互いに隣接させて第１室及び第２室を形成する中
   仕切りと、（ｃ）フィードノズルを介して原液が供給さ
   れ、前記フィードノズルより上方に形成された濃縮部、
   及び前記フィードノズルより下方に形成された回収部を
   備えた第１の蒸留部と、（ｄ）該第１の蒸留部の上端に
   接続され、該上端より上方に形成された濃縮部、及び前
   記上端より下方に形成され、かつ、中仕切りを介して前
   記第１の蒸留部の濃縮部と隣接する回収部を備えた第２
   の蒸留部と、（ｅ）前記第１の蒸留部の下端に接続さ
   れ、該下端より上方に形成され、かつ、中仕切りを介し
   て前記第１の蒸留部の回収部と隣接する濃縮部、及び前
   記下端より下方に形成された回収部を備えた第３の蒸留
   部とを有するとともに、（ｆ）前記中仕切りは、蒸留条
   件に対応させて第２室側に偏心させられることを特徴と
   する蒸留装置。
2. 【請求項２】 中仕りを介して互いに隣接する第１室及
   び第２室を備え、かつ、前記中仕切りが第２室側に偏心
   させられた蒸留装置の蒸留方法において、（ａ）第１の
   蒸留部における濃縮部と回収部との間に形成されたフィ
   ードノズルを介して原液を供給し、（ｂ）前記第１の蒸
   留部の上端に接続され、該上端より上方に形成された濃
   縮部、及び前記上端より下方に形成され、かつ、中仕切
   りを介して前記第１の蒸留部の濃縮部と隣接する回収部
   を備えた第２の蒸留部から留出液を排出し、（ｃ）前記
   第１の蒸留部の下端に接続され、該下端より上方に形成
   され、かつ、中仕切りを介して前記第１の蒸留部の回収
   部と隣接する濃縮部、及び前記下端より下方に形成され
   た回収部を備えた第３の蒸留部から缶出液を排出し、
   （ｄ）前記第２の蒸留部の回収部と第３の蒸留部の濃縮
   部との間に形成されたサイドカットノズルからサイドカ
   ット液を排出するとともに、（ｅ）前記第２の蒸留部の
   濃縮部から第１室及び第２室に分配される液体の分配比
   率を、前記中仕切りの偏心の度合いに対応させて設定す
   ることを特徴とする蒸留装置の蒸留方法。
3. 【請求項３】 前記分配比率は流量を調整する調整手段
   によって設定される請求項２に記載の蒸留装置の蒸留方
   法。