JP2001501868A - 汚れが低減される蒸留プロセス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 汚染物質を含有する流体原料ストリームから汚染物質を除去するための方法および装置を開示する。本発明の方法は、原料ストリーム（１０）を供給する工程と、汚染物質のいくらかを少なくとも部分的に除去するために、第一の工程（１８）における原料ストリームを加熱し、生じた濃縮物と留出物とからエネルギーを回収する工程とを包む。更に、第二の加熱する工程（２０）における原料ストリームを加熱分離器内で加熱することにより、飽和蒸気フラクション（３０）と濃縮液汚染物質フラクションとを生じさせる。蒸気フラクションを圧縮して（３２）、リボイラー交換器（３４）内に温度差を生じさせ、蒸気フラクションをリボイラー交換器と通過させて接触させて、蒸気の凝縮物ストリームをリボイラーから得ることができる。ストリーム中で約１質量％〜約50質量％の蒸気を維持するように、リボイラー交換器および加熱分離器を通してこのストリームを循環させ得る。本発明の装置は、最終的に汚染を除去するために、蒸気圧縮機と、強制循環（４２、４４、３８）サーキットと組み合わされた加熱分離器とを有する独自の構成を含む。

Description

【発明の詳細な説明】 汚れが低減される蒸留プロセス 技術分野 本発明は非常に効率的な水の蒸留プロセスおよびそのための装置に関し、本発 明は、より詳しくは、長期間の運転にわたって運転装置の汚れ（fouling）およ びスケーリング（またはスケール形成）を最小化する非常に効率的な水の蒸留プ ロセスに関する。 背景技術 水の蒸留は概して、純水の留出物を蒸発させ、かつ不揮発性成分を多量に含む 濃縮液を回収する非常に効率的な方法である。このプロセスは、汚染された（ま たは不純物を含む）供給源からクリーンな純水を回収するための効果的な方法で あり得る。しかしながら、水の蒸留プロセスは典型的にはいくつかの問題を有し 、その問題の少なからずは、蒸留される流体に由来する無機物または他の成分に よる装置の汚れまたはスケーリングであり得る。一般的なスケーリングを生じさ せる化合物は、カルシウム、マグネシウム、およびケイ素からなる。伝熱面の汚 れまたは多くの場合はスケーリングは、伝熱要素の能力について有害な影響を与 え、常套の蒸留プロセスを運転不能にする。 典型的な水の蒸留プロセスについてのもう一つの一般的な問題は、多くのエネ ルギーを加える必要があるということである。加えたエネルギーを効果的に回収 する手段がない場合には、必要とされるエネルギーは、その圧力／温度での水の 蒸発潜熱に等しい。この条件下における水の蒸留は、水質改善の用途に対して産 業的に実現可能でない。 常套の蒸留方法によって問題を克服するために、変数をいくつか考慮しなけれ ばならない。以下の３つの等式は、水の蒸留システムにおける基本的な伝熱関係 を記述し： Ｑ_{( 全体)} ＝ Ｕ×Ａ×ＬＭＴＤ （１） Ｑ_{( 顕熱)} ＝ ｍ×ＣＰ×（Ｔ１−Ｔ２） （２） Ｑ_{( 潜熱)} ＝ ｍ×Ｌ （３） ここで Ｑ ＝伝熱量（BTU hr^-1） Ｕ ＝総括伝熱係数またはシステムの伝熱能 （BTU hr^-1ft^-2Ｆ^-1） Ａ ＝伝熱面積（ft²） ＬＭＴＤ ＝システムの熱推進力または対数平均温度差（F） ｍ ＝液体または気体状態の流体の質量流量（lb hr^-1） ｃｐ ＝流体比熱（BTU hr^-1F^-1） Ｔ１，Ｔ２＝システムに入るまたは出る流体の温度（F） Ｌ ＝気化または凝縮の潜熱（BTU lb^-1） である。 効果的な蒸留システムを実現するためには、交換および回収される熱量（上記 の等式によってＱで表される）を最大化し、その一方で同時に残りの変数につい ての実際的な制限に従い、スケーリングおよび汚れを防止しなければならない。 熱交換装置における流体および流体力学について、変数Ｕ、ＣｐおよびＬは比較 的変化しない。従って、汚染された水の蒸留に関する問題を克服するために、変 数Ａ、ＱＡ^-1、ＬＭＴＤ、ｍ、ならびにＴ１およびＴ２に注意深い考慮がなされ るべきである。 汚染された水の蒸留に関する問題を完全に克服し、スケーリングを排除するた めに、他の必須の因子が上述の基本的等式にわたって考慮されなければならない ： ・熱流束またはＱＡ^-1として知られる、蒸留システム内で熱が伝達される速度 （BTU hr^-1ft^-2）； ・濃縮物中の汚染（または不純）物質レベル； ・蒸気流れの飽和温度に対する濃縮物の最終沸点； ・過飽和の程度および濃縮物の析出レベル；ならびに ・蒸発する流れの気化レベル。 本発明の前には、水の蒸留プロセスで伝達および回収される熱量を最大化する ことは、汚れまたはスケーリングなしに、長い連続期間にわたって実現すること ができなかった。 エネルギー効率が良好で、かつ、汚染された水（特に有機物、無機物、金属で 汚染された水）の蒸留において以前から存在しているスケーリングの問題を排除 するプロセスが開発されてきた。 産業上の利用可能性 本発明は、蒸留技術に利用可能である。 発明の開示 本発明は、別個の２つの概念の結合に基づき、これらの両方は従来技術におい て個々に識別されるが、本発明によって得られる相乗的な効果を有して独自に構 成されたことはない。常套の蒸気再圧縮サーキットを独自に構成された強制対流 式熱回収および伝達サーキットと共に用いることによって、伝熱を最大化し、熱 交換器のスケーリング（これは標準的な蒸留方法を実施する際に典型的に現れる ）を招かない所望の強制対流サーキットを保持するという点で非常に望ましい結 果を得ることができるということが解った。 本発明の１つの目的は、有機物、無機物、金属、または他の汚染物質の化合物 を含む水を蒸留して汚染物質がない精製水フラクション（画分）を得、そのうえ 蒸留装置のスケーリングを伴わない、改善された効果的なプロセスを提供するこ とにある。 本発明の更なる目的は、汚染物質を含む水の原料ストリームから汚染物質を除 去する方法であって： ａ）原料ストリームを供給する工程； ｂ）原料ストリームから該汚染物質のいくらかを少なくとも部分的に除去する ために、第一の工程における原料ストリームを加熱し、濃縮物と留出物とからエ ネルギーを回収する工程； ｃ）第二の加熱する工程における原料ストリームを加熱分離器内で加熱して、 蒸気フラクションと濃縮液汚染物質フラクションとを生じさせる工程； ｄ）リボイラー交換器内で温度差を生じさせるために、蒸気フラクションを圧 縮する工程； ｅ）蒸気フラクションをリボイラー交換器に通過させて接触させて、リボイラ ーから凝縮留出物を得る工程； ｆ）蒸気質量（または重量）に対する循環質量（または重量）の比を約２近く 〜約300に維持するように、リボイラー交換器および加熱分離器を通して濃縮物 の少なくとも一部を循環させる工程；および ｇ）汚染物質が実質的にない凝縮留出物を集める工程を含むことを特徴とする 方法を提供することにある。 循環質量の比を圧縮される蒸気フラクションの質量の約２倍〜300倍未満の範 囲内に精密にコントロールすることによって、好ましい利点がいくつか実現され ることが解った： １．リボイラーの蒸発側を通る循環濃縮物が、循環濃縮物の質量の約１％〜50 ％の精密にコントロールされた蒸気フラクションを含む； ２．この蒸気フラクションを精密に制御することによって、循環濃縮物の温度 上昇は、非常に小さい（約１F）ままであり、循環流体の温度付近の温度にある 低温の熱交換面は濡れたままである。これは、これらの面の汚れの危険性を低減 する； ３．この制御された小さい蒸気フラクションによって、交換器内の濃縮流体は 1.1未満の付加的な局所濃縮ファクター（率）となり、スケーリングを生じさせ る化合物の局所的な析出を回避する； ４．蒸気フラクションが増加し、濃縮ファクターがリボイラーを通過する間に 増加するので、流れの速度が著しく増加し、これによって汚れの危険性を低減す る； ５．蒸発する流体において蒸気フラクションをコントロールし得ることによっ て、顕著な伝熱が潜熱によってスケーリングなしで実現され得る； ６．リボイラーの蒸発側の温度上昇が非常に小さく保たれるので、リボイラー のＬＭＴＤが維持され、これにより圧縮エネルギーを非常に低く保つ；ならびに ７．熱流束を調節することによって、凝縮および蒸発のための濡れ表面の温度 を飽和水蒸気の条件温度の近くに維持する。生じる沸騰のタイプは、主として強 制された対流から濡れ表面を有する安定な核沸騰の範囲である。 本発明の1つの目的は、加熱分離器および熱交換器を用いて汚染物質を含む原 料ストリームから汚染物質を除去し、該分離器および該熱交換器の汚れおよびス ケール形成を防止する方法であって、以下のことを含むことを特徴とする方法を 提供することにある： ａ）加熱分離器からの汚染物質が実質的にない蒸気フラクションと、分離した 濃縮汚染物質フラクションとを生じさせること； ｂ）フラクションの温度を加熱分離器のそれよりも上昇させるために、蒸気フ ラクションを圧縮すること； ｃ）蒸気フラクションを熱交換器に通過させて接触させて、凝縮留出物を生じ させること；および ｄ）約２〜約300の蒸気質量に対する循環質量の比で濃縮汚染物質フラクショ ンを加熱分離器および熱交換器に通して連続的に循環させることによって、分離 器および交換器の加熱面を濃縮汚染物質フラクションと少なくとも接触させて維 持して、これにより、加熱面のスケール形成および汚れを防止すること。 本発明の更なる目的は、揮発性および不揮発性の汚染物質を含む流体原料スト リームから汚染物質を除去する方法であって、以下の工程を含むことを特徴とす る方法： ａ）原料ストリームを供給する工程； ｂ）原料ストリームから汚染物質のいくらかを少なくとも部分的に除去するた めに、第一の工程における原料ストリームを加熱し、濃縮物と留出物とからエネ ルギーを回収する工程； ｃ）第二の加熱する工程における原料ストリームを加熱分離器内で加熱して、 蒸気フラクションと濃縮液汚染物質フラクションとを生じさせる工程； ｄ）蒸気フラクションを留出物還流と接触させながら蒸留塔を通過させる工程 ； ｅ）リボイラー交換器内に温度差を生じさせるために、蒸気フラクションを圧 縮する工程； ｆ）蒸気フラクションをリボイラー交換器に接触させて通過させて、リボイラ ー交換器から凝縮留出物を得る工程； ｇ）凝縮留出物の一部を留出物還流として蒸留塔に再循環させる工程； ｈ）蒸気質量に対する循環質量の比を約２〜約300に維持するように、リボイ ラー交換器および加熱分離器を通して該濃縮物の少なくとも一部を循環させる工 程；および ｉ）汚染物質が実質的にない凝縮留出物を集める工程。 装置に関して、本発明の更にもう１つの目的は、少なくとも１種の汚染物質を 含む原料ストリームを処理して、少なくとも１種の汚染物質を含まない流出物を 得るための流体処理装置であって： 原料ストリームを加熱するための第一の加熱手段を含む蒸気再圧縮手段と； 第一の加熱手段と流体連通する、蒸気フラクションおよび濃縮フラクションを 生じさせるための加熱分離手段と； 蒸気フラクションを圧縮するための圧縮手段と； 圧縮手段と流体連通する、蒸気の凝縮物から潜熱を回収するための熱交換手段 と； 強制循環サーキット（または回路）であって： ポンプ手段と； ポンプ手段が加熱分離手段と熱交換手段との間で流体連通する、熱交換手段 と； 熱交換手段と加熱分離手段との間で強制循環サーキットを形成する流体連通 手段； とを含みポンプ手段は交換手段を通る流体の循環流量を選択的に変化させ、交 換手段は交換手段を通る蒸気フラクションの量を選択的に変化させる、強制循環 サーキットと を組み合わせて含むことを特徴とする装置を提供することにある。 概略的には、1つの可能な実施態様においては、留出する水を蒸発させて、メ ッシュ・パッド（mesh pad）に通し、圧縮機に入る前に同伴された水を除去する 。圧縮機は蒸気流れの圧力および温度を上昇させて加熱分離器のそれより大きく し、リボイラー熱交換器を横断する効果的な伝熱を可能にする。蒸気流れはその 後リボイラーに入り、そこで「過熱戻し（desuperheated）」され、留出させる ために凝縮される。熱エネルギーは、蒸気流れに対する循環濃縮物の質量を約２ 〜300未満の範囲で制御することによって、50％未満の蒸気、より厳密には10％ 未満の蒸気を循環濃縮物流れ中に生じさせ、これにより加熱分離器から循環濃縮 物へ伝導される。この蒸気相は蒸発潜熱によって伝導された熱を吸収しつつ、同 時に循環濃縮物に約１Fより大きい温度上昇をもたらさない。凝縮温度および圧 力の状態にあるクリーンな留出水は、流入する原料流れに対してシステムの顕熱 部分を回収するために予熱器を通過する。同時に濃縮物流れの一部は、汚染物質 の所望の濃度を制御するために加熱分離器から除去される。加熱分離器の温度お よび圧力にあるこの濃縮物のブローダウン流れは、残りの顕熱エネルギーを原料 流れに与えるために追加の予熱器を通過する。付加的な前処理および後処理の技 術が、蒸留操作の間に汚染物質を除去または含有（contain）するためにバッチ 式または連続式のプロセス方法として用いられ得、ｐＨコントロール方法は、対 象である蒸留プロセスを更に増強させるために、濃縮物において揮発性成分をイ オン化するか溶解条件を変えるために使用できる。 回収される留出水は、プロセス水として再使用されるか、蒸留水として再使用 されるか、自然の貯水池に放出され得る純度および温度に制御され得、実質的に 全ての水質環境基準に合致するか、これより優れている。 このプロセスの範囲に関しては、精油業、石油化学業、パルプおよび製紙業、 食品業、鉱業、自動車業／他の輸送産業、ならびに製造業などの工業処理水の汚 染物（または不純物）を除去するために同様のプロセスが容易に用いられ得る。 加えて、埋立地の浸出水、脱塩化、地下水の水質改善、井戸水の浄化、湖沼の水 質改善、油田の廃水回収、ならびに任意の形態のボイラー原料水の生成、および 希薄流れからの有価成分の濃縮についての用途が考えられる。この列挙は決して 全てを挙げるものではなく、むしろ例示的なものである。 上述のように本発明を説明してきたが、次に、本発明の好ましい実施態様を例 示する添付の図面について言及する。 図面の簡単な説明 図１は、記述する本発明の１つの実施態様の全体のプロセスの概略図である。 図２は、図１の別の実施態様である。 図３は、図１の更に別の実施態様である。 図４は、蒸発要素の周辺の代表的な圧力および温度条件を概略的に示す。 図５は、システム・リボイラー交換器についてのプロセスの凝縮／蒸発曲線で ある。 図６は、プレート／プレート式リボイラー熱交換器についてのフロー・パター ンの概略を例示する。 図７は、蒸気質量に対する循環流体質量の比に関して循環流体で生じる、リボ イラーにおける蒸発レベルを例示するグラフである。 図８は、蒸気フラクションの変化に対する、リボイラー中で得られる局所濃縮 効果（localized concentration effect）を例示するグラフである。 図９は、パイロット蒸留装置から得られた試験データを示すグラフである。 本明細書において使用される類似の番号は類似の部材を示す。 発明を実施するための形態 図１を参照して、本発明の１つの実施態様の例を示す。 概して番号１０で示される汚染された水の原料流れを、不溶性物質および揮発 性物質を除去するために、ならびに／あるいは原料流れ１０を調製するための他 のｐＨまたはコンディショニング工程のために概して１２で示される前処理工程 に導入する。揮発性成分は１４で原料流れから排出され、それほど揮発性でない 成分が１６で原料流れから排出される。前処理された原料流れは１２を出て、そ の後予熱器１８に入り、顕熱の回収を増強するために、原料流れの温度を上昇さ せその後加熱分離器２０に導入される。原料流れは、複数の流れに分割され得、 ユニットの十分な回収ポテンシャルを最大化するために、別の副顕熱回収予熱器 を通過する。このような配置は当業者に理解されるであろう。複数の予熱器は、 単一のマルチ・サービス（multi-service）予熱器あるいは１８および２２で示 される個別のユニットとして構成され得る。個別の原料流れは加熱分離器２０に 入る前に、再び混合され、加熱分離器の温度付近にまで加熱される。所望であれ ば、リボイラーで局所希釈効果（local dilution effect）を得るために、原料 流れはまた強制循環流れに導入され得る。加熱分離器は、サイクロン分離器のよ うな複数の分離ユニットを含んでもよい。番号２２でおおまかに示される下部は 、濃縮物中に固形物質を懸濁させ、配管２４で示されるように「ブローダウン」 と呼ばれるものまたは濃縮物を排出するサイクロン作用を有する。連続式または バッチ式のブローダウン２４の割合は、加熱分離器２０における成分の濃度を制 御し、これにより、加熱分離器２０における濃縮物の飽和度、過飽和度、続く固 形物の析出、および沸点を調節する。加熱分離器２０の温度にあるブローダウン ２４は、原料流れに熱を回収するために、配管２８を介して副予熱器２６を通過 する。ブローダウン流れ２４は、２２における原料流れに対して約３F以内の温 度に下がる。 加熱分離器２０の上部は、主として飽和した水蒸気を含み、蒸気／液分離に供 され、蒸気流れからの液滴を合体させるためにメッシュ・パッド（図示せず）の ような特徴を含み得る。加熱分離器２０を出た蒸気（概して配管３０で示される ）は、環境品質の留出物を構成し、原料流れに存在する成分に依存して飲用水ま たはボイラー用原料水となり得る。蒸気は圧縮機３２へ移送され、蒸気流れの圧 力および温度を上昇させ加熱分離器２０のそれよりも高くする。蒸気流れは、加 熱分離器をどのような圧力（真空を含む）で出てもよい。この蒸気は加熱分離 器２０の条件で主として飽和されるが、濃縮物が蒸気の沸点を上昇させるのに十 分な濃度で成分を含む場合には、蒸気は過飽和となり得る。この概念は沸点上昇 またはＢＰＲとして知られ、従って、圧縮が適切に補償され得ることが理解され るべきである。蒸気流れに与えられる付加的なエネルギーが、概して番号３４で 示されるリボイラー熱交換器において伝熱を実施するのに必要な熱推進力または ＬＭＴＤ要件を形成する。 番号３２で示される圧縮機またはブロワは、当業者に知られる任意の装置であ り得、これは蒸気に約３〜10psiの頭（またはヘッド）を生じさせ、所望のレベ ルの蒸気質量を流す。圧縮機３２からの必要とされる実際の頭は、特に加熱分離 器２０における蒸発条件とリボイラー３４についてのＬＭＴＤ要件とによって各 ユニットについて決定される。圧縮機３２を出る蒸気は、主として過熱された水 蒸気である。過熱の程度は排出圧力と圧縮装置３２の効率とに依存する。 リボイラー交換器３４は、圧縮機３２から受け取った圧縮蒸気を、リボイラー ３４から番号３６で示される凝縮物レシーバを通してドレーン排出される留出物 へ凝縮させるように機能する。この工程は、蒸気流れの過熱分および潜熱分を捕 捉し、これを番号３８で示される濃縮物循環流れへの熱推進力によって受け取る 。レシーバ３６に蓄積された留出物は、概して特定の温度および圧力条件にある 飽和液体である。留出物に含まれる付加的な顕熱は、ポンプ４０を使用して熱い 留出物を予熱器１８へ戻して通過させることによって回収され、ここで、出て行 く流れは１２から流入する原料流れに対して約３Fの範囲内まで冷却される。 加熱分離器２０から規定量の濃縮物を循環させるために濃縮物循環ポンプ４２ を用い、リボイラー交換器３４を通すことによって、交換器の表面の汚れまたは スケーリングの危険性がない顕著な結果が実現され得ることが見出された。循環 濃縮物の質量は、約２〜300未満の範囲から特に選択され、これにより、リボイ ラー交換器３４を出る流れ３８において１％近く〜50％未満の蒸気割合を精密に 生成させる。この質量流量は変化し得、概して番号４４で示される制御デバイス を使用して所望のパラメータで設定される。より詳細には、汚染が最もひどい原 料流れを考慮する場合、出てくる循環流れ３８の蒸気割合についての所望の目標 は10％未満の蒸気割合である。流れ３８で生じた蒸気は、圧縮機を通り、留出物 として４６で回収される量に質量が等しい。リボイラー交換器３４で生じた蒸気 は、ごく少量の質量割合（循環質量の約１〜10％）であってもリボイラー３４の 凝縮側から伝導された熱の大部分を吸収する。蒸気割合および濃縮物循環率の選 択は、汚れおよびスケール付着を減らす場合に重要な因子である。ほとんどの場 合、リボイラー交換器３４で温度交差が起きることなく、濃縮物循環流体の非常 に小さい温度上昇を確立し、効果的なＬＭＴＤを維持するために、このパラメー タは最も重要である。温度上昇は迅速にＬＭＴＤを無くし、伝熱は停止する。例 えば、流体が蒸気をいくらも生じさせることができないように循環濃縮物の圧力 がリボイラーで上昇した場合、顕熱の吸収によってＬＭＴＤがなくなるまで温度 が上昇し、従って伝熱が減少する。静圧頭損失および摩擦頭損失からなる濃縮物 循環システムの背圧は最小に設計される。実際に背圧は、交換器の動的圧力降下 が最小化されるので、直立交換器の静圧頭損失に本来等しい。循環濃縮物流れは 、その後、出口配管３８において約１％〜10％の蒸気割合を得るように選択され る。得られた温度上昇は非常に小さく、ＬＭＴＤはその設計値のままである。 次に図２を参照して、代替のプロセス概略図を示す。ここで、システムの総括 濃縮作用または濃縮ファクター（ＣＦ）が析出を起こす１種またはそれ以上の成 分に対して過飽和濃度となるように、加熱分離器２０からのブローダウン２４を 調節することが可能である。加熱分離器２０において固形物が生じ、形成される ので、固形物またはスラッジを除去するために概して番号５０で示される固／液 分離デバイスにブローダウン２４を通す。あるいは、固／液分離デバイス５０は リボイラー・ポンプ４２と交換器３４との間で分岐流または全体流に配置されて もよい。回収した液体を更に、５２で示すように加熱分離器２０へ戻して再循環 させ、ブローダウン量に対応する部分を熱回収のために予熱器２６に更に通し、 約３Fにまで冷却する。固／液分離デバイス５０は液体サイクロン、遠心沈降機 、重力沈降機、遠心分離機、デカンテーション分離機（decanting separator） などの当業者に知られる任意の形態であってよい。このプロセスは、主要な目的 が化合物を固形物として回収することにある場合、または化合物が顕著な商業的 価 値を有する場合に特に魅力がある。 図３を参照して、蒸気流れが原料流れに由来する特定の汚染物質の一部を含み 得る、更なるプロセスのバリエーションを示す。加熱分離器２０は、圧縮機３２ および圧縮機吸引配管３０の手前に分留カラム５４を備える。カラム５４は、番 号５６で示すクリーンな低温の水の還流と共に多段を用いて、汚染物質を分留し 、洗浄除去するために使用される。還流は、必要な還流温度に応じて、予熱器１ ８の上流または下流のいずれかあるいはそれらを組み合わせて取り出され得る。 このプロセスのバリエーションは、原料流れが例えば、炭化水素、グリコール、 アンモニアなどの揮発性物質を含む場合に魅力がある。 図４は、本発明のプロセスの蒸発部の周辺にある種々の流れの代表的な圧力と 温度との関係を例示する。この説明について、参照番号は図１〜３で使用したも のである。例示のために特定のプロセス・パラメータを示すが、これらはいずれ の特定の蒸留用途にも適合するように改変され得る。この概略図は、沸点上昇の ない流体と、大気圧よりもわずかに高い16psiaで、212.5Fで運転される加熱分離 器２０とに基づく条件を示す。循環濃縮物の温度上昇は、2.5psiのリボイラーの 圧力降下に対して1F未満である。循環流れの蒸気割合は約10％である。リボイラ ー交換器３４の付近の条件は、図５に示す蒸発／凝縮曲線で表され得る。交換器 の凝縮側において、過熱水蒸気が約250Fおよび21.5psiaにてＣ点で入り、約231. 8Fおよび21.4psiaにてＣ’点で蒸気の飽和圧力で凝縮される。この領域は、過熱 戻し領域として一般的に呼ばれ、交換器面積の約２％からなり、残りの領域は凝 縮の潜熱が放散される面積となる。圧力および温度のわずかな降下は、熱交換器 の本来的な圧力降下によって、交換器３４を通じて起こり得る。出口条件は、約 231.6Fおよび21.4psiaとなる。凝縮側における表面温度は、流入する蒸気の飽和 温度未満であり、これにより、熱交換面に凝縮物膜を形成する。熱伝達は、従っ て、湿った壁の条件から離れて生じ、膜の有効温度が蒸気飽和温度に保持される であろう。留出物はＤ点で交換器から凝縮器レシーバ３６へドレン抜きされ、リ ボイラーに液体が存在しない状態に保持し、熱交換器の全面を凝縮プロセスに曝 す。 蒸発側では、濃縮物は循環ポンプ４２を出た後、約212.5Fおよび18.6psiaにて Ａ点で、底部から向流的に交換器に入る。濃縮物質量の比が蒸気流量の少なくと も10倍となるように、循環流量が調節される。濃縮物流体の温度はＡ’点まで上 昇し始め、その後横ばいになってＢ点である約213.2Fに達する。ここで、静圧頭 は打ち消され、圧力は16.1psiaまで減少する。濃縮物が交換器３４を上昇する間 、蒸気が強制対流によって生じ始め、伝導された潜熱を吸収する。蒸発質量に対 する循環質量の比が所望の範囲内となるまで蒸発側において流体質量を増加させ ることによって、沸騰の影響を強制対流および安定な核沸騰領域の範囲内に制御 する。流体の質量流量が大きいので、伝熱面は、新たに生じた蒸気の飽和温度に 等しい温度において濡れたままである。交換器についての流束速度（ＱＡ^-1）が 6000BTU hr^-1ft^-2未満となることを更に確保することにより、蒸発側の温度上昇 を１F未満に維持し、濡れた膜表面を維持し、これによりスケーリングの危険性 を排除し得る。流束速度が大きすぎる場合、瞬間的に蒸気が促進する圧力降下は 、その場の静圧頭を一時的に上回り、不安定な一時的な逆流および濡れた伝熱面 の破壊を招く可能性がある。これは、伝熱面の汚れを招き得る。流束6000BTU hr^-1 ft^-2未満および蒸気質量に対する循環濃縮物質量が300未満の範囲において、 液体および蒸気が安定操業で共存することができ、リボイラーの蒸発側において 十分に濡れた伝熱面を維持でき、汚れおよびスケーリングの危険性がなくなる。 Ａ〜Ｄ点の参照符号を図６にもまた用いる。 図６は、当業者にプレート・アンド・フレーム式（plate and frame）熱交換 器として知られている高効率伝熱交換器５８の立面図を例示する。ここで、垂直 に積み重ねられたガスケット付きプレート６０の列が、２つの固いフレーム６２ および６４の間に配置されている。これらの装置は、それらがコンパクトなサイ ズを有し、非常に高いＵ値または総括伝熱係数を有し得るものとして周知である 。単一流路型向流式流れ配置として構成されるこの様式の交換器は、本発明によ く適合し、本発明の実施に際して特に以下の利点を提供する： １．プレート式交換器は、濃縮物循環流体または蒸発側に小さい決まった静圧 頭および非常に小さい圧力降下を与えつつ、比較的大きな伝熱係数を提供する； ２．熱流束は、所定のフレームにより多くの表面積またはプレートを追加する ことによって容易に調節され得る； ３．プレート・フレーム構造の凝縮側はドレーンが存在せず、小さい圧力降下 を有しつつ、比較的大きな伝熱係数を維持する； ４．非常に効果的な伝熱係数は、表面温度を両方の流体流れの温度に非常に近 くすることができ、汚れの危険性を低減する； ５．激しい乱流および同等に大きい流速は、汚れを少なくし、固形物が交換器 を通過するときに固形物を均質な浮遊物の状態に保持する； ６．ホット・スポットまたはコールド・スポットがなく、プレート・フレーム 構造に由来するデッド・フロー（dead flow）領域がなく、汚れまたはスケーリ ングの危険性を低減する； ７．プレートは滑らかで、十分に仕上げられ、汚れの危険性を低減する；なら びに ８．流体滞留時間が短く、平衡に達してスケーリング汚染物質を生じるのに十 分な時間がないので、析出の危険性を低減する。 より一般的に、プレート式熱交換器は非常にコンパクトであり、脱塩化型の適 用によくある流体腐蝕および応力腐蝕亀裂に耐えるために、費用の点で有効な新 種の合金プレートを備えてもよい。シェル・アンド・チューブ（shell and tube ）型、二重管型、フィン付き管型、スパイラル型などの他の様式の交換器もまた 、本発明の特定の要件が維持されるかぎりにおいて当業者に考慮され得る。 図７は、蒸気の質量流量に対する循環濃縮物の質量流量の比についての好まし い設計範囲（包括的に６６で示される）を示すグラフである。約10〜100の望ま しい範囲では、蒸気割合が10％未満から１％近くまでとなる。 図８は、熱交換器内での更なる過飽和および析出の危険性に関する局所濃縮フ アクター（local concentration factor）ＣＦ_交換器に与える影響を示すグラフ である。概して、システムの濃縮ファクターは以下のように表される； ＣＦ_全体＝ＣＦ_{ブローダウン}・ＣＦ_交換器 加熱分離器において定常状態に達する濃度は、加熱分離器からの連続的なブロ ーダウンとバランスがとれている蒸気の定常的除去に由来する。ＣＦ_全体の値は 、原料流れ中の汚染物質のレベルおよび種類に依存し、代表的には５倍〜約20倍 より少ないオーダーである。リボイラーを出る蒸気質量のレベルにも依存して、 得られるＣＦ_交換器が決定され（1.0〜1.1の間）、リボイラーにおいて望ましい 濃縮レベルを超えないようにブローダウンレートを調節する。代表的な例を以下 に示し得る： ・原料流れが20,000ＴＤＳを含み、濃縮物中で100,000ＴＤＳを超えないこと が望ましい。 ・最も効果的な質量比が20であると決定され、図７より５％の蒸気割合となる 。 ・図８より、ＣＦ_交換器は約1.07にある。ＣＦ_全体は（100,000／20000）＝５ と計算される。 ・ＣＦ_{フ゛ロータ゛ウン}は、（５／1.07）＝4.7と計算される。 ・従って、修正されたブローダウンレートは、入口の原料流れの（１／4.7） ＝21％となる。 従って、強制対流伝熱システムと共に蒸気再圧縮プロセスを使用することによ って、ならびに、約２〜300未満の蒸気流れ質量流量に対する循環システムの質 量流量の比、より詳細には約10〜100の比を注意深く選択する工程と、6000BTU h r^-1ft^-2未満の熱流束を選択する工程と、所望の濃縮作用（ＣＦ）を達成するた めにブローダウン流れをコントロールする工程とによって、長時間の運転にわた って汚れおよびスケーリングが起こりにくい非常に効果的な水の蒸留装置が得ら れる。知られている２つのプロセス・スキームを独自の熱交換構成と組み合わせ ることによって、より実際的には、従来技術によって前もって教示されていない 特定の濃縮物循環比となるように構成することによって、本発明は、汚れおよび スケーリングの危険性なしで、汚染物質がない水の効果的な蒸留方法を提供する ことができる。 本発明を例示するために以下の実施例を示す。 実施例１ この実施例の計算は、リボイラー交換器の周囲の熱収支を説明するものである 。この実施例は、汚染された供給源から53,000USGPDのクリーンな留出物を回収 するように設計された蒸留装置の設計のベースを示す。交換器の情報 表面積 3200 ft² 様式 ガスケット付きプレート−フレーム式 Ｕ 542BTU hr^-1ft^-2Ｆ^-1 修正ＬＭＴＤ 10.33F 運転能力（service duty）の計算値（3,200）＊（542）＊（10.33） 17,908,217BTU hr^-1 熱流束の計算値 （17,908,217）／（3200） 5596BTU hr^-1ft^-2 凝縮側 入口条件 21.5psiaにおいて250F（過熱状態） 出口条件 21.4psiaにおいて231.6F 飽和凝縮温度 21.5psiaにおいて231.8F 凝縮潜熱 21.5psiaにおいて957.6BTU lb^-1 水蒸気流れ 36.7USgpm＝18,352lb hr^-1 Ｑ_過熱戻し （18,352）＊（1.0）＊（250−231.8） 334,006BTU hr^-1 Ｑ_凝縮 （17,908,217−334,006） 17,574,211BTU hr^-1 流れの計算値 （17,574,211）／（957.6） 18,352lb hr^-1 蒸発側 入口条件 18.6psiaにおいて212.5F 出口条件 16.1psiaにおいて213.2F 蒸発潜熱 16.1psiaにおいて968.7BTU hr^-1 蒸気質量に対する循環質量の比 10 濃縮物の循環流量 370USgpm 184,926lb hr^-1 蒸気流れ 18,352lb hr^-1 蒸気％ （18,352／184,926）＝10％ Ｑ_蒸発 （18,352）＊（968.7） 17,778,769BTU hr^-1 Ｑ_{顕熱(Sensible)} （184,926）＊（1.0）＊（213.2−212.5） 129,448BTU hr^-1 Ｑ_全体 （17,775,747）＋（129,448） 17,908,217BTU hr^-1 この実施例は、循環流体において形成された10％の蒸気フラクションが凝縮側 から伝導された熱の99％を捕捉し、10倍の循環液体質量がある場合でも循環流体 の温度を１F未満しか上昇させない。 実施例２ 埋立地の浸出液貯水池から10,000USgpdのクリーンな留出物を回収するために 、試作装置を組み立てた。装置を長期間にわたってテストし、この期間に詳細な 性能テストのデータをとった。４ヶ月の長い期間にわたってパイロット装置は首 尾よく操作され、検査の際に、リボイラーおよび加熱分離器において汚れは無視 できる程度のものであった。パイロット・テストにおいて使用した装置は、3.0p siの差圧をもたらすスペンサー^TM・モデル・ＧＦ３６２０４Ｅ・ブロワ・コンプ レッサー（Spencer^TMModel GF36204E Blower Compressor）を含んでいた。テス トの間、標準的な単一パスのプレート−フレーム式熱交換器を使用した。 浸出液原料、濃縮されたブローダウン、および処理された流出物の特性は以下 の通りである： 注(1)アンモニアを制御するために前処理ｐＨ調節 注(2)数値を試験期間にわたる平均値として示す。 流出物は、地表水本体へ放出され得るような実際的に全ての規定された基準 （regulatory guideline）より優れた品質を有する。圧縮機の消費電力を、圧 縮機なしの条件および再循環条件を含む種々の運転状態について測定および記録 した。消費電力の測定値を、種々の留出物流量について1,000USgalあたりの消費 電力として図９にプロットした。試験データ曲線を流量範囲にわたって圧縮機の 効率（inefficiency）について修正すると、50KW−hr／1000USgalの均一な消費 電力値が導かれた。約77％の標準的な圧縮機効率とすれば、高効率な蒸留装置に 必要とされる消費電力は、約65KW−hr／1000USgalである。ブローダウン流れは 、テスト期間全体の平均で原料流れの約10％となり、10個の濃縮ファクター（Ｃ Ｆ）の平均で４となった。視認検査をテストの後に行い、加熱分離器およびリボ イラー装置においてスケーリングの徴候を示していなかった。 本発明のシステムに利用可能な装置に関して、加熱分離器、予熱器、リボイラ ー、ポンプ、圧縮機／ブロワなどの最も望ましい例が当業者に容易に理解される であろう。他の改変例が本発明の範囲を逸脱することなく容易に理解されるであ ろう。 本発明の実施態様を上述したが、本発明はこれに限定されず、請求の範囲およ び記述の本発明の概念、性質および範囲から逸脱しないかぎりにおいて、多数の 改変例が本発明の一部をなすことが当業者には明白であろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年３月３０日（１９９９．３．３０） 【補正内容】 明細書 汚れが低減される蒸留プロセス 技術分野 本発明は非常に効率的な水の蒸留プロセスおよびそのための装置に関し、本発 明は、より詳しくは、長期間の運転にわたって運転装置の汚れ（fouling）およ びスケーリング（またはスケール形成）を最小化する非常に効率的な水の蒸留プ ロセスに関する。 背景技術 水の蒸留は概して、純水の留出物を蒸発させ、かつ不揮発性成分を多量に含む 濃縮液を回収する非常に効率的な方法である。このプロセスは、汚染された（ま たは不純物を含む）供給源からクリーンな純水を回収するための効果的な方法で あり得る。しかしながら、水の蒸留プロセスは典型的にはいくつかの問題を有し 、その問題の少なからずは、蒸留される流体に由来する無機物または他の成分に よる装置の汚れまたはスケーリングであり得る。一般的なスケーリングを生じさ せる化合物は、カルシウム、マグネシウム、およびケイ素からなる。伝熱面の汚 れまたは多くの場合はスケーリングは、伝熱要素の能力について有害な影響を与 え、常套の蒸留プロセスを運転不能にする。 典型的な水の蒸留プロセスについてのもう一つの一般的な問題は、多くのエネ ルギーを加える必要があるということである。加えたエネルギーを効果的に回収 する手段がない場合には、必要とされるエネルギーは、その圧力／温度での水の 蒸発潜熱に等しい。この条件下における水の蒸留は、水質改善の用途に対して産 業的に実現可能でない。 この技術に関する従来技術の方法論は、米国特許第4,566,947号および仏国特 許第2,482,979号に述べられている。これらの参照文献は、蒸留または他の精製 技術による汚染物質の除去についての一般的な参照文献であり、本発明によって 解決される問題に取り組んでいない。 常套の蒸留方法によって問題を克服するために、変数をいくつか考慮しなけれ ばならない。以下の３つの等式は、水の蒸留システムにおける基本的な伝熱関係 を記述し： Ｑ_{( 全体)} ＝ Ｕ×Ａ×ＬＭＴＤ （１） Ｑ_{( 顕熱)} ＝ ｍ×ＣＰ×（Ｔ１−Ｔ２） （２） Ｑ_{( 潜熱)} ＝ ｍ×Ｌ （３） ここで Ｑ ＝伝熱量（BTU hr^-1） Ｕ ＝総括伝熱係数またはシステムの伝熱能 （BTU hr^-1ft^-2F^-1） Ａ ＝伝熱面積（ft²） ＬＭＴＤ ＝システムの熱推進力または対数平均温度差（F） ｍ ＝液体または気体状態の流体の質量流量（lb hr^-1） ｃｐ ＝流体比熱（BTU hr^-1F^-1） Ｔ１，Ｔ２＝システムに入るまたは出る流体の温度（F） Ｌ ＝気化または凝縮の潜熱（BTU lb^-1） である。 効果的な蒸留システムを実現するためには、交換および回収される熱量（上記 の等式によってＱで表される）を最大化し、その一方で同時に残りの変数につい ての実際的な制限に従い、スケーリングおよび汚れを防止しなければならない。 熱交換装置における流体および流体力学について、変数Ｕ、ＣｐおよびＬは比較 的変化しない。従って、汚染された水の蒸留に関する問題を克服するために、変 数Ａ、ＱＡ^-1、ＬＭＴＤ、ｍ、ならびにＴ１およびＴ２に注意深い考慮がなされ るべきである。 汚染された水の蒸留に関する問題を完全に克服し、スケーリングを排除するた めに、他の必須の因子が上述の基本的等式にわたって考慮されなければならない ： ・熱流束またはＱＡ^-1として知られる、蒸留システム内で熱が伝達される速度 （BTU hr^-1ft^-2）； ・濃縮物中の汚染（または不純）物質レベル； ・蒸気流れの飽和温度に対する濃縮物の最終沸点； ・過飽和の程度および濃縮物の析出レベル；ならびに ・蒸発する流れの気化レベル。 本発明の前には、水の蒸留プロセスで伝達および回収される熱量を最大化する ことは、汚れまたはスケーリングなしに、長い連続期間にわたって実現すること ができなかった。 エネルギー効率が良好で、かつ、汚染された水（特に有機物、無機物、金属で 汚染された水）の蒸留において以前から存在しているスケーリングの問題を排除 するプロセスが開発されてきた。 産業上の利用可能性 本発明は、蒸留技術に利用可能である。 発明の開示 本発明は、別個の２つの概念の結合に基づき、これらの両方は従来技術におい て個々に識別されるが、本発明によって得られる相乗的な効果を有して独自に構 成されたことはない。常套の蒸気再圧縮サーキットを独自に構成された強制対流 式熱回収および伝達サーキットと共に用いることによって、伝熱を最大化し、熱 交換器のスケーリング（これは標準的な蒸留方法を実施する際に典型的に現れる ）を招かない所望の強制対流サーキットを保持するという点で非常に望ましい結 果を得ることができるということが解った。 本発明の１つの目的は、有機物、無機物、金属、または他の汚染物質の化合物 を含む水を蒸留して汚染物質がない精製水フラクション（画分）を得、そのうえ 蒸留装置のスケーリングを伴わない、改善された効果的なプロセスを提供するこ とにある。 本発明の更なる目的は、リボイラー（熱）交換器および加熱分離器を用いて汚 染物質を含む流体原料ストリームから汚染物質を除去する方法であって： ａ）原料ストリームを供給する工程； ｂ）原料ストリームから汚染物質のいくらかを少なくとも部分的に除去するた めに、第一の工程における原料ストリームを加熱し、加熱により生じた濃縮物と 留出物とからエネルギーを回収する工程； ｃ）第二の加熱する工程における原料ストリームを加熱分離器内で加熱して、 蒸気フラクションと濃縮液汚染物質フラクションとを生じさせる工程； ｄ）リボイラー交換器内で温度差を生じさせるために、工程ｃ）からの蒸気フ ラクションを圧縮する工程； ｅ）蒸気フラクションをリボイラー交換器に通過させて接触させて、リボイラ ー交換器から凝縮留出物を得る工程； ｆ）蒸気質量（または重量）に対する循環質量（または重量）の比を約２近く 〜約300に維持するように、リボイラー交換器および加熱分離器を通して濃縮物 の少なくとも一部を循環させる工程；および ｇ）汚染物質が実質的にない凝縮留出物を集める工程を含み、それによってリ ボイラー交換器および加熱分離器の加熱面でのスケール形成および汚れを防止す ることを特徴とする方法を提供することにある。 循環質量の比を圧縮される蒸気フラクションの質量の約２倍〜300倍未満の範 囲内に精密にコントロールすることによって、好ましい利点がいくつか実現され ることが解った： １．リボイラーの蒸発側を通る循環濃縮物が、循環濃縮物の質量の約１％〜50 ％の精密にコントロールされた蒸気フラクションを含む； ２．この蒸気フラクションを精密に制御することによって、循環濃縮物の温度 上昇は、非常に小さい（約１F）ままであり、循環流体の温度付近の温度にある 低温の熱交換面は濡れたままである。これは、これらの面の汚れの危険性を低減 する； ３．この制御された小さい蒸気フラクションによって、交換器内の濃縮流体は 1.1未満の付加的な局所濃縮ファクター（率）となり、スケーリングを生じさせ る化合物の局所的な析出を回避する； ４．蒸気フラクションが増加し、濃縮ファクターがリボイラーを通過する間に 増加するので、流れの速度が著しく増加し、これによって汚れの危険性を低減す る； ５．蒸発する流体において蒸気フラクションをコントロールし得ることによっ て、顕著な伝熱が潜熱によってスケーリングなしで実現され得る； ６．リボイラーの蒸発側の温度上昇が非常に小さく保たれるので、リボイラー のＬＭＴＤが維持され、これにより圧縮エネルギーを非常に低く保つ；ならびに ７．熱流束を調節することによって、凝縮および蒸発のための濡れ表面の温度 を飽和水蒸気の条件温度の近くに維持する。生じる沸騰のタイプは、主として強 制された対流から濡れ表面を有する安定な核沸騰の範囲である。 本発明の1つの目的は、加熱分離器および熱交換器を用いて汚染物質を含む原 料ストリームから汚染物質を除去し、分離器および熱交換器の汚れおよびスケー ル形成を防止する方法であって、以下のことを含むことを特徴とする方法を提供 することにある： ａ）加熱分離器に曝された原料ストリームの、汚染物質が実質的にない蒸気フ ラクションと、分離した濃縮汚染物質含有フラクションとを生じさせること； ｂ）汚染物質含有フラクションの温度を加熱分離器の温度よりも上昇させるた めに、蒸気フラクションを圧縮すること； ｃ）蒸気フラクションを熱交換器に通過させて接触させて、凝縮留出物を生じ させること；および ｄ）約２〜約300の蒸気質量に対する循環質量の比で濃縮汚染物質フラクショ ンを加熱分離器および熱交換器に通して連続的に循環させることによって、加熱 分離器および熱交換器の加熱面を濃縮汚染物質フラクションと少なくとも接触さ せて維持して、加熱面のスケール形成および汚れを防止すること。 本発明の更なる目的は、リボイラー交換器および加熱分離器を用いて揮発性お よび不揮発性の汚染物質を含む流体原料ストリームから汚染物質を除去する方法 であって、以下の工程を含むことを特徴とする方法： ａ）原料ストリームを供給する工程； ｂ）原料ストリームから汚染物質のいくらかを少なくとも部分的に除去するた めに、第一の工程における原料ストリームを加熱し、加熱により生じた濃縮物と 留出物とからエネルギーを回収する工程； ｃ）第二の加熱する工程における原料ストリームを加熱分離器内で加熱して、 蒸気フラクションと濃縮液汚染物質フラクションとを生じさせる工程； ｄ）蒸気フラクションを回収（repair）フラクションの留出物還流と接触させ ながら蒸留塔を通過させる工程； ｅ）リボイラー交換器内に温度差を生じさせるために、蒸気フラクションを圧 縮する工程； ｆ）蒸気フラクションをリボイラー交換器に接触させて通過させて、リボイラ ー交換器から凝縮留出物を得る工程； ｇ）凝縮留出物の一部を留出物還流として蒸留塔に再循環させる工程； ｈ）蒸気質量に対する循環質量の比を約２〜約300に維持するように、リボイ ラー交換器および加熱分離器を通して濃縮物の少なくとも一部を循環させる工程 ；および ｉ）汚染物質が実質的にない凝縮留出物を集める工程。 装置に関して、本発明の更にもう１つの目的は、少なくとも１種の汚染物質を 含む原料ストリームを処理して、少なくとも１種の汚染物質を含まない流出物を 得るための流体処理装置であって： 原料ストリームを加熱するための第一の加熱手段を含む蒸気再圧縮手段と； 第一の加熱手段と流体連通する、蒸気フラクションおよび濃縮フラクションを 生じさせるための加熱分離手段と； 蒸気フラクションを圧縮するための圧縮手段と； 圧縮手段と流体連通する、蒸気の凝縮物から潜熱を回収するための熱交換手段 と； 強制循環サーキット（または回路）であって： ポンプ手段と； ポンプ手段が加熱分離手段と熱交換手段との間で流体連通する、熱交換手段 と； 熱交換手段と加熱分離手段との間で強制循環サーキットを形成する流体連通 手段と； を含みポンプ手段は交換手段を通る流体の循環流量を選択的に変化させ、交換 手段は交換手段を通る蒸気フラクションの量を選択的に変化させる、強制循環サ ーキットと を組み合わせて含むことを特徴とする装置を提供することにある。 概略的には、1つの可能な実施態様においては、留出する水を蒸発させて、メ ッシュ・パッド（mesh pad）に通し、圧縮機に入る前に同伴された水を除去する 。圧縮機は蒸気流れの圧力および温度を上昇させて加熱分離器のそれより大きく し、リボイラー熱交換器を横断する効果的な伝熱を可能にする。蒸気流れはその 後リボイラーに入り、そこで「過熱戻し（desuperheated）」され、留出させる ために凝縮される。熱エネルギーは、蒸気流れに対する循環濃縮物の質量を約２ 〜300未満の範囲で制御することによって、50％未満の蒸気、より厳密には10％ 未満の蒸気を循環濃縮物流れ中に生じさせ、これにより加熱分離器から循環濃縮 物へ伝導される。この蒸気相は蒸発潜熱によって伝導された熱を吸収しつつ、同 時に循環濃縮物に約１Fより大きい温度上昇をもたらさない。凝縮温度および圧 力の状態にあるクリーンな留出水は、流入する原料流れに対してシステムの顕熱 部分を回収するために予熱器を通過する。同時に濃縮物流れの一部は、汚染物質 の所望の濃度を制御するために加熱分離器から除去される。加熱分離器の温度お よび圧力にあるこの濃縮物のブローダウン流れは、残りの顕熱エネルギーを原料 流れに与えるために追加の予熱器を通過する。付加的な前処理および後処理の技 術が、蒸留操作の間に汚染物質を除去または含有（contain）するためにバッチ 式または連続式のプロセス方法として用いられ得、ｐＨコントロール方法は、対 象である蒸留プロセスを更に増強させるために、濃縮物において揮発性成分をイ オン化するか溶解条件を変えるために使用できる。 回収される留出水は、プロセス水として再使用されるか、蒸留水として再使用 されるか、自然の貯水池に放出され得る純度および温度に制御され得、実質的に 全ての水質環境基準に合致するか、これより優れている。 このプロセスの範囲に関しては、精油業、石油化学業、パルプおよび製紙業、 食品業、鉱業、自動車業／他の輸送産業、ならびに製造業などの工業処理水の汚 染物（または不純物）を除去するために同様のプロセスが容易に用いられ得る。 加えて、埋立地の浸出水、脱塩化、地下水の水質改善、井戸水の浄化、湖沼の水 質改善、油田の廃水回収、ならびに任意の形態のボイラー原料水の生成、および 希薄流れからの有価成分の濃縮についての用途が考えられる。この列挙は決して 全てを挙げるものではなく、むしろ例示的なものである。 上述のように本発明を説明してきたが、次に、本発明の好ましい実施態様を例 示する添付の図面について言及する。 図面の簡単な説明 図１は、記述する本発明の１つの実施態様の全体のプロセスの概略図である。 図２は、図１の別の実施態様である。 図３は、図１の更に別の実施態様である。 図４は、蒸発要素の周辺の代表的な圧力および温度条件を概略的に示す。 図５は、ジステム・リボイラー交換器についてのプロセスの凝縮／蒸発曲線で ある。 図６は、プレート／プレート式リボイラー熱交換器についてのフロー・パター ンの概略を例示する。 図７は、蒸気質量に対する循環流体質量の比に関して循環流体で生じる、リボ イラーにおける蒸発レベルを例示するグラフである。 図８は、蒸気フラクションの変化に対する、リボイラー中で得られる局所濃縮 効果（localized concentration effect）を例示するグラフである。 図９は、バイロット蒸留装置から得られた試験データを示すグラフである。 本明細書において使用される類似の番号は類似の部材を示す。 発明を実施するための形態 図１を参照して、本発明の１つの実施態様の例を示す。 概して番号１０で示される汚染された水の原料流れを、不溶性物質および揮発 性物質を除去するために、ならびに／あるいは原料流れ１０を調製するための他 のｐＨまたはコンディショニング工程のために概して１２で示される前処理工程 に導入する。揮発性成分は１４で原料流れから排出され、それほど揮発性でない 成分が１６で原料流れから排出される。前処理された原料流れは１２を出て、そ の後予熱器１８に入り、顕熱の回収を増強するために、原料流れの温度を上昇さ せその後加熱分離器２０に導入される。原料流れは、複数の流れに分割され得、 ユニットの十分な回収ポテンシャルを最大化するために、別の副顕熱回収予熱器 を通過する。このような配置は当業者に理解されるであろう。複数の予熱器は、 単一のマルチ・サービス（multi-service）予熱器あるいは１８および２２で示 される個別のユニットとして構成され得る。個別の原料流れは加熱分離器２０に 入る前に、再び混合され、加熱分離器の温度付近にまで加熱される。所望であれ ば、リボイラーで局所希釈効果（local dilution effect）を得るために、原料 流れはまた強制循環流れに導入され得る。加熱分離器は、サイクロン分離器のよ うな複数の分離ユニットを含んでもよい。番号２２でおおまかに示される下部は 、濃縮物中に固形物質を懸濁させ、配管２４で示されるように「ブローダウン」 と呼ばれるものまたは濃縮物を排出するサイクロン作用を有する。連続式または バッチ式のブローダウン２４の割合は、加熱分離器２０における成分の濃度を制 御し、これにより、加熱分離器２０における濃縮物の飽和度、過飽和度、続く固 形物の析出、および沸点を調節する。加熱分離器２０の温度にあるブローダウン ２４は、原料流れに熱を回収するために、配管２８を介して副予熱器２６を通過 する。ブローダウン流れ２４は、２２における原料流れに対して約３F以内の温 度に下がる。 加熱分離器２０の上部は、主として飽和した水蒸気を含み、蒸気／液分離に供 され、蒸気流れからの液滴を合体させるためにメッシュ・パッド（図示せず）の ような特徴を含み得る。加熱分離器２０を出た蒸気（概して配管３０で示される ）は、環境品質の留出物を構成し、原料流れに存在する成分に依存して飲用水ま たはボイラー用原料水となり得る。蒸気は圧縮機３２へ移送され、蒸気流れの圧 力および温度を上昇させ加熱分離器２０のそれよりも高くする。蒸気流れは、加 熱分離器をどのような圧力（真空を含む）で出てもよい。この蒸気は加熱分離器 ２０の条件で主として飽和されるが、濃縮物が蒸気の沸点を上昇させるのに十分 な濃度で成分を含む場合には、蒸気は過飽和となり得る。この概念は沸点上昇ま たはＢＰＲとして知られ、従って、圧縮が適切に補償され得ることが理解される べきである。蒸気流れに与えられる付加的なエネルギーが、概して番号３４で示 されるリボイラー熱交換器において伝熱を実施するのに必要な熱推進力またはＬ ＭＴＤ要件を形成する。 番号３２で示される圧縮機またはブロワは、当業者に知られる任意の装置であ り得、これは蒸気に約３〜10psiの頭（またはヘッド）を生じさせ、所望のレベ ルの蒸気質量を流す。圧縮機３２からの必要とされる実際の頭は、特に加熱分離 器２０における蒸発条件とリボイラー３４についてのＬＭＴＤ要件とによって各 ユニットについて決定される。圧縮機３２を出る蒸気は、主として過熱された水 蒸気である。過熱の程度は排出圧力と圧縮装置３２の効率とに依存する。 リボイラー交換器３４は、圧縮機３２から受け取った圧縮蒸気を、リボイラー ３４から番号３６で示される凝縮物レシーバを通してドレーン排出される留出物 へ凝縮させるように機能する。この工程は、蒸気流れの過熱分および潜熱分を捕 捉し、これを番号３８で示される濃縮物循環流れへの熱推進力によって受け取る 。レシーバ３６に蓄積された留出物は、概して特定の温度および圧力条件にある 飽和液体である。留出物に含まれる付加的な顕熱は、ポンプ４０を使用して熱い 留出物を予熱器１８へ戻して通過させることによって回収され、ここで、出て行 く流れは１２から流入する原料流れに対して約３Fの範囲内まで冷却される。 加熱分離器２０から規定量の濃縮物を循環させるために濃縮物循環ポンプ４２ を用い、リボイラー交換器３４を通すことによって、交換器の表面の汚れまたは スケーリングの危険性がない顕著な結果が実現され得ることが見出された。循環 濃縮物の質量は、約２〜300未満の範囲から特に選択され、これにより、リボイ ラー交換器３４を出る流れ３８において１％近く〜50％未満の蒸気割合を精密に 生成させる。この質量流量は変化し得、概して番号４４で示される制御デバイス を使用して所望のパラメータで設定される。より詳細には、汚染が最もひどい原 料流れを考慮する場合、出てくる循環流れ３８の蒸気割合についての所望の目標 は10％未満の蒸気割合である。流れ３８で生じた蒸気は、圧縮機を通り、留出物 として４６で回収される量に質量が等しい。リボイラー交換器３４で生じた蒸気 は、ごく少量の質量割合（循環質量の約１〜10％）であってもリボイラー３４の 凝縮側から伝導された熱の大部分を吸収する。蒸気割合および濃縮物循環率の選 択は、汚れおよびスケール付着を減らす場合に重要な因子である。ほとんどの場 合、リボイラー交換器３４で温度交差が起きることなく、濃縮物循環流体の非常 に小さい温度上昇を確立し、効果的なＬＭＴＤを維持するために、このパラメー タは最も重要である。温度上昇は迅速にＬＭＴＤを無くし、伝熱は停止する。例 えば、流体が蒸気をいくらも生じさせることができないように循環濃縮物の圧力 がリボイラーで上昇した場合、顕熱の吸収によってＬＭＴＤがなくなるまで温度 が上昇し、従って伝熱が減少する。静圧頭損失および摩擦頭損失からなる濃縮物 循環システムの背圧は最小に設計される。実際に背圧は、交換器の動的圧力降下 が最小化されるので、直立交換器の静圧頭損失に本来等しい。循環濃縮物流れは 、その後、出口配管３８において約１％〜10％の蒸気割合を得るように選択され る。得られた温度上昇は非常に小さく、ＬＭＴＤはその設計値のままである。 次に図２を参照して、代替のプロセス概略図を示す。ここで、システムの総括 濃縮作用または濃縮ファクター（ＣＦ）が析出を起こす１種またはそれ以上の成 分に対して過飽和濃度となるように、加熱分離器２０からのブローダウン２４を 調節することが可能である。加熱分離器２０において固形物が生じ、形成される ので、固形物またはスラッジを除去するために概して番号５０で示される固／液 分離デバイスにブローダウン２４を通す。あるいは、固／液分離デバイス５０は リボイラー・ポンプ４２と交換器３４との間で分岐流または全体流に配置されて もよい。回収した液体を更に、５２で示すように加熱分離器２０へ戻して再循環 させ、ブローダウン量に対応する部分を熱回収のために予熱器２６に更に通し、 約３Fにまで冷却する。固／液分離デバイス５０は液体サイクロン、遠心沈降機 、重力沈降機、遠心分離機、デカンテーション分離機（decanting separator） などの当業者に知られる任意の形態であってよい。このプロセスは、主要な目的 が化合物を固形物として回収することにある場合、または化合物が顕著な商業的 価値を有する場合に特に魅力がある。 図３を参照して、蒸気流れが原料流れに由来する特定の汚染物質の一部を含み 得る、更なるプロセスのバリエーションを示す。加熱分離器２０は、圧縮機３２ および圧縮機吸引配管３０の手前に分留カラム５４を備える。カラム５４は、番 号５６で示すクリーンな低温の水の還流と共に多段を用いて、汚染物質を分留し 、洗浄除去するために使用される。還流は、必要な還流温度に応じて、予熱器１ ８の上流または下流のいずれかあるいはそれらを組み合わせて取り出され得る。 このプロセスのバリエーションは、原料流れが例えば、炭化水素、グリコール、 アンモニアなどの揮発性物質を含む場合に魅力がある。 図４は、本発明のプロセスの蒸発部の周辺にある種々の流れの代表的な圧力と 温度との関係を例示する。この説明について、参照番号は図１〜３で使用したも のである。例示のために特定のプロセス・パラメータを示すが、これらはいずれ の特定の蒸留用途にも適合するように改変され得る。この概略図は、沸点上昇の ない流体と、大気圧よりもわずかに高い16psiaで、212.5Fで運転される加熱分離 器２０とに基づく条件を示す。循環濃縮物の温度上昇は、2.5psiのリボイラーの 圧力降下に対して１F未満である。循環流れの蒸気割合は約10％である。リボイ ラー交換器３４の付近の条件は、図５に示す蒸発／凝縮曲線で表され得る。交換 器の凝縮側において、過熱水蒸気が約250Fおよび21.5psiaにてＣ点で入り、約23 1.8Fおよび21.4psiaにてＣ’点で蒸気の飽和圧力で凝縮される。この領域は、過 熱戻し領域として一般的に呼ばれ、交換器面積の約２％からなり、残りの領域は 凝縮の潜熱が放散される面積となる。圧力および温度のわずかな降下は、熱交換 器の本来的な圧力降下によって、交換器３４を通じて起こり得る。出口条件は、 約231.6Fおよび21.4psiaとなる。凝縮側における表面温度は、流入する蒸気の飽 和温度未満であり、これにより、熱交換面に凝縮物膜を形成する。熱伝達は、従 って、湿った壁の条件から離れて生じ、膜の有効温度が蒸気飽和温度に保持され るであろう。留出物はＤ点で交換器から凝縮器レシーバ３６へドレン抜きされ、 リボイラーに液体が存在しない状態に保持し、熱交換器の全面を凝縮プロセスに 曝す。 蒸発側では、濃縮物は循環ポンプ４２を出た後、約212.5Fおよび18.6psiaにて Ａ点で、底部から向流的に交換器に入る。濃縮物質量の比が蒸気流量の少なくと も10倍となるように、循環流量が調節される。濃縮物流体の温度はＡ’点まで上 昇し始め、その後横ばいになってＢ点である約213.2Fに達する。ここで、静圧頭 は打ち消され、圧力は16.1psiaまで減少する。濃縮物が交換器３４を上昇する間 、蒸気が強制対流によって生じ始め、伝導された潜熱を吸収する。蒸発質量に対 する循環質量の比が所望の範囲内となるまで蒸発側において流体質量を増加させ ることによって、沸騰の影響を強制対流および安定な核沸騰領域の範囲内に制御 する。流体の質量流量が大きいので、伝熱面は、新たに生じた蒸気の飽和温度に 等しい温度において濡れたままである。交換器についての流束速度（ＱＡ^-1）が 6000BTU hr^-1ft^-2未満となることを更に確保することにより、蒸発側の温度上昇 を１F未満に維持し、濡れた膜表面を維持し、これによりスケーリングの危険性 を排除し得る。流束速度が大きすぎる場合、瞬間的に蒸気が促進する圧力降下は 、その場の静圧頭を一時的に上回り、不安定な一時的な逆流および濡れた伝熱面 の破壊を招く可能性がある。これは、伝熱面の汚れを招き得る。流束6000BTU hr^-1 ft^-2未満および蒸気質量に対する循環濃縮物質量が300未満の範囲において、 液体および蒸気が安定操業で共存することができ、リボイラーの蒸発側において 十分に濡れた伝熱面を維持でき、汚れおよびスケーリングの危険性がなくなる。 Ａ〜Ｄ点の参照符号を図６にもまた用いる。 図６は、当業者にプレート・アンド・フレーム式（plate and frame）熱交換 器として知られている高効率伝熱交換器５８の立面図を例示する。ここで、垂直 に積み重ねられたガスケット付きプレート６０の列が、２つの固いフレーム６２ および６４の間に配置されている。これらの装置は、それらがコンパクトなサイ ズを有し、非常に高いＵ値または総括伝熱係数を有し得るものとして周知である 。単一流路型向流式流れ配置として構成されるこの様式の交換器は、本発明によ く適合し、本発明の実施に際して特に以下の利点を提供する： １．プレート式交換器は、濃縮物循環流体または蒸発側に小さい決まった静圧 頭および非常に小さい圧力降下を与えつつ、比較的大きな伝熱係数を提供する； ２．熱流束は、所定のフレームにより多くの表面積またはプレートを追加する ことによって容易に調節され得る； ３．プレート・フレーム構造の凝縮側はドレーンが存在せず、小さい圧力降下 を有しつつ、比較的大きな伝熱係数を維持する； ４．非常に効果的な伝熱係数は、表面温度を両方の流体流れの温度に非常に近 くすることができ、汚れの危険性を低減する； ５．激しい乱流および同等に大きい流速は、汚れを少なくし、固形物が交換器 を通過するときに固形物を均質な浮遊物の状態に保持する； ６．ホット・スポットまたはコールド・スポットがなく、プレート・フレーム 構造に由来するデッド・フロー（dead flow）領域がなく、汚れまたはスケーリ ングの危険性を低減する； ７．プレートは滑らかで、十分に仕上げられ、汚れの危険性を低減する；なら びに ８．流体滞留時間が短く、平衡に達してスケーリング汚染物質を生じるのに十 分な時間がないので、析出の危険性を低減する。 より一般的に、プレート式熱交換器は非常にコンパクトであり、脱塩化型の適 用によくある流体腐蝕および応力腐蝕亀裂に耐えるために、費用の点で有効な新 種の合金プレートを備えてもよい。シェル・アンド・チューブ（shell and tube ）型、二重管型、フィン付き管型、スパイラル型などの他の様式の交換器もまた 、本発明の特定の要件が維持されるかぎりにおいて当業者に考慮され得る。 図７は、蒸気の質量流量に対する循環濃縮物の質量流量の比についての好まし い設計範囲（包括的に６６で示される）を示すグラフである。約10〜100の望ま しい範囲では、蒸気割合が10％未満から１％近くまでとなる。 図８は、熱交換器内での更なる過飽和および析出の危険性に関する局所濃縮フ ァクター（local concentration factor）ＣＦ_交換器に与える影響を示すグラフ である。概して、システムの濃縮ファクターは以下のように表される； ＣＦ_全体＝ＣＦ_{ブローダウン}・ＣＦ_交換器 加熱分離器において定常状態に達する濃度は、加熱分離器からの連続的なブロ ーダウンとバランスがとれている蒸気の定常的除去に由来する。ＣＦ_全体の値は 、原料流れ中の汚染物質のレベルおよび種類に依存し、代表的には５倍〜約20倍 より少ないオーダーである。リボイラーを出る蒸気質量のレベルにも依存して、 得られるＣＦ_交換器が決定され（1.0〜1.1の間）、リボイラーにおいて望ましい 濃縮レベルを超えないようにブローダウンレートを調節する。代表的な例を以下 に示し得る： ・原料流れが20,000ＴＤＳを含み、濃縮物中で100,000ＴＤＳを超えないこと が望ましい。 ・最も効果的な質量比が20であると決定され、図７より５％の蒸気割合となる 。 ・図８より、ＣＦ_交換器は約1.07にある。ＣＦ_全体は（100,000／20000）＝５ と計算される。 ・ＣＦ_{ブローダウン}は、（５／1.07）＝4.7と計算される。 ・従って、修正されたブローダウンレートは、入口の原料流れの（１／4.7） ＝21％となる。 従って、強制対流伝熱システムと共に蒸気再圧縮プロセスを使用することによ って、ならびに、約２〜300未満の蒸気流れ質量流量に対する循環システムの質 量流量の比、より詳細には約10〜100の比を注意深く選択する工程と、6000BTU h r^-1ft^-2未満の熱流束を選択する工程と、所望の濃縮作用（ＣＦ）を達成するた めにブローダウン流れをコントロールする工程とによって、長時間の運転にわた って汚れおよびスケーリングが起こりにくい非常に効果的な水の蒸留装置が得ら れる。知られている２つのプロセス・スキームを独自の熱交換構成と組み合わせ ることによって、より実際的には、従来技術によって前もって教示されていない 特定の濃縮物循環比となるように構成することによって、本発明は、汚れおよ びスケーリングの危険性なしで、汚染物質がない水の効果的な蒸留方法を提供す ることができる。 本発明を例示するために以下の実施例を示す。 実施例１ この実施例の計算は、リボイラー交換器の周囲の熱収支を説明するものである 。この実施例は、汚染された供給源から53,000USGPDのクリーンな留出物を回収 するように設計された蒸留装置の設計のベースを示す。交換器の情報 表面積 3200ft² 様式 ガスケット付きプレート−フレーム式 Ｕ 542BTU hr^-1ft^-2F^-1 修正ＬＭＴＤ 10.33F 運転能力（service duty）の計算値（3,200）＊（542）＊（10.33） 17,908,217BTU hr^-1 熱流束の計算値 （17,908,217）／（3200） 5596BTU hr^-1ft^-2 凝縮側 入口条件 21.5psiaにおいて250F（過熱状態） 出口条件 21.4psiaにおいて231.6F 飽和凝縮温度 21.5psiaにおいて231.8F 凝縮潜熱 21.5psiaにおいて957.6BTU lb^-1 水蒸気流れ 36.7USgpm＝18,352 lbhr^-1 Ｑ_過熱戻し （18,352）＊（1.0）＊（250−231.8） 334,006BTU hr^-1 Ｑ_凝縮 （17,908,217−334,006） 17,574,211BTU hr^-1 流れの計算値 （17,574,211）／（957.6） 18,352lb hr^-1 蒸発側 入口条件 18.6psiaにおいて212.5F 出口条件 16.1psiaにおいて213.2F 蒸発潜熱 16.1psiaにおいて968.7BTU hr^-1 蒸気質量に対する循環質量の比 10 濃縮物の循環流量 370 USgpm 184,926lb hr^-1 蒸気流れ 18,352lb hr^-1 蒸気％ （18,352／184,926）＝10％ Ｑ_蒸発 （18,352）＊（968.7） 17,778,769BTU hr^-1 Ｑ_{顕熱(Sensible)} （184,926）＊（1.0）＊（213.2−212.5） 129,448BTU hr^-1 Ｑ_全体 （17,775,747）＋（129,448） 17,908,217BTU hr^-1 この実施例は、循環流体において形成された10％の蒸気フラクションが凝縮側 から伝導された熱の99％を捕捉し、10倍の循環液体質量がある場合でも循環流体 の温度を１F未満しか上昇させない。 実施例２ 埋立地の浸出液貯水池から10,000USgpdのクリーンな留出物を回収するために 、試作装置を組み立てた。装置を長期間にわたってテストし、この期間に詳細な 性能テストのデータをとった。４ヶ月の長い期間にわたってパイロット装置は首 尾よく操作され、検査の際に、リボイラーおよび加熱分離器において汚れは無視 できる程度のものであった。パイロット・テストにおいて使用した装置は、3.0p si の差圧をもたらすスペンサー^TM・モデル・ＧＦ３６２０４Ｅ・ブロワ・コンプレ ッサー（Spencer^TMModel GF36204E Blower Compressor）を含んでいた。テスト の間、標準的な単一パスのプレート−フレーム式熱交換器を使用した。 浸出液原料、濃縮されたブローダウン、および処理された流出物の特性は以下 の通りである： 注(1)アンモニアを制御するために前処理ｐＨ調節 注(2)数値を試験期間にわたる平均値として示す。 流出物は、地表水本体へ放出され得るような実際的に全ての規定された基準（ regulatory guideline）より優れた品質を有する。圧縮機の消費電力を、圧縮機 なしの条件および再循環条件を含む種々の運転状態について測定および記録した 。消費電力の測定値を、種々の留出物流量について1,000USgalあたりの消費電力 として図９にプロットした。試験データ曲線を流量範囲にわたって圧縮機の効率 （inefficiency）について修正すると、50KW−hr／1000USgalの均一な消費電力 値が導かれた。約77％の標準的な圧縮機効率とすれば、高効率な蒸留装置に必要 とされる消費電力は、約65KW−hr／1000USgalである。ブローダウン流れは、テ スト期間全体の平均で原料流れの約10％となり、10個の濃縮ファクター（ＣＦ） の平均で４となった。視認検査をテストの後に行い、加熱分離器およびリボイラ ー装置においてスケーリングの徴候を示していなかった。 本発明のシステムに利用可能な装置に関して、加熱分離器、予熱器、リボイラ ー、ポンプ、圧縮機／ブロワなどの最も望ましい例が当業者に容易に理解される であろう。他の改変例が本発明の範囲を逸脱することなく容易に理解されるであ ろう。 本発明の実施態様を上述したが、本発明はこれに限定されず、請求の範囲およ び記述の本発明の概念、性質および範囲から逸脱しないかぎりにおいて、多数の 改変例が本発明の一部をなすことが当業者には明白であろう。 請求の範囲 １．リボイラー交換器および加熱分離器を用いて汚染物質を含む流体原料ストリ ームから汚染物質を除去する方法であって： ａ）原料ストリームを供給する工程； ｂ）該原料ストリームから該汚染物質のいくらかを少なくとも部分的に除去す るために、第一の工程における該原料ストリームを加熱し、該加熱により生じた 濃縮物と留出物とからエネルギーを回収する工程； ｃ）第二の加熱する工程における該原料ストリームを該加熱分離器内で加熱し て、蒸気フラクションと濃縮液汚染物質フラクションとを生じさせる工程； ｄ）該リボイラー交換器内で温度差を生じさせるために、工程ｃ）からの該蒸 気フラクションを圧縮する工程； ｅ）該蒸気フラクションを該リボイラー交換器に通過させて接触させて、該リ ボイラー交換器から凝縮留出物を得る工程； ｆ）蒸気質量に対する循環質量の比を約２近く〜約300に維持するように、該 リボイラー交換器および該加熱分離器を通して該濃縮物の少なくとも一部を循環 させる工程；および ｇ）汚染物質が実質的にない該凝縮留出物を集める工程を含み、それによって 該リボイラー交換器および該加熱分離器の加熱面でのスケール形成および汚れを 防止することを特徴とする方法。 ２．前記汚染物質のレベルを制御するために、前記加熱分離器から前記濃縮物の 少なくとも一部を除去する工程を更に包含することを特徴とする、請求の範囲第 １項に記載の方法。 ３．前記濃縮物の循環流量を変化させる工程を更に包含する、請求の範囲第１項 に記載の方法。 ４．前記濃縮物の前記循環流量が、約１％〜約50％の蒸気質量を維持するように 循環されることを特徴とする、請求の範囲第３項に記載の方法。 ５．前記原料ストリームが、加熱に先立って前処理手順に供されることを特徴と する、請求の範囲第１項に記載の方法。 ６．前記前処理手順が、濾過、イオン交換、蒸留、沈殿、および蒸発の少なくと も１つを含むことを特徴とする、請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．前記濃縮液汚染物質フラクションを再循環させる工程を更に包含する、請求 の範囲第１項に記載の方法。 ８．前記蒸気フラクションの温度を圧縮によって上昇させる工程を更に包含する 、請求の範囲第１項に記載の方法。 ９．圧縮後の前記蒸気フラクションの前記温度が、前記加熱分離器内での該蒸気 フラクションの温度よりも高いことを特徴とする、請求の範囲第８項に記載の方 法。 １０．前記凝縮蒸気を後処理手順に供する工程を更に包含する、請求の範囲第１ 項に記載の方法。 １１．前記後処理手順が、濾過、イオン交換、蒸留、沈殿、および蒸発の少なく とも１つを含むことを特徴とする、請求の範囲第１０項に記載の方法。 １２．前記原料ストリームから熱を取り出すために、蒸気の凝縮物を前記第一の 工程に再循環させる工程を更に包含する、請求の範囲第１１項に記載の方法。 １３．工程ｅ）の後に： ａ）前記濃縮物を過飽和にさせて、少なくとも１種の選択された固形物を析出 させる工程； ｂ）該濃縮物を濾過する工程；および ｃ）該少なくとも１種の選択された固形物を回収する工程 を更に包含する、請求の範囲第１項に記載の方法。 １４．前記循環させる工程が、スケール形成および汚れを低減するために前記加 熱分離器および前記リボイラーの加熱面上の濡れを保持することを特徴とする、 請求の範囲第１項に記載の方法。 １５．加熱分離器および熱交換器を用いて汚染物質を含む原料ストリームから汚 染物質を除去し、該分離器および該熱交換器の汚れおよびスケール形成を防止す る方法であって、以下のことを含むことを特徴とする方法： ａ）該加熱分離器に曝された該原料ストリームの、汚染物質が実質的にない蒸 気フラクションと、分離した濃縮汚染物質含有フラクションとを生じさせること ； ｂ）該汚染物質含有フラクションの温度を該加熱分離器の温度よりも上昇させ るために、該蒸気フラクションを圧縮すること； ｃ）該蒸気フラクションを該熱交換器に通過させて接触させて、凝縮留出物を 生じさせること；および ｄ）約２〜約300の蒸気質量に対する循環質量の比で該濃縮汚染物質フラクシ ョンを該加熱分離器および該熱交換器に通して連続的に循環させることによって 、該加熱分離器および該熱交換器の加熱面を該濃縮汚染物質フラクションと少な くとも接触させて維持して、該加熱面のスケール形成および汚れを防止すること 。 １６．前記循環質量が約10質量％の蒸気を含むことを特徴とする、請求の範囲第 １５項に記載の方法。 １７．前記蒸気がプレート−プレート式熱交換器において凝縮されることを特徴 とする、請求の範囲第１５項に記載の方法。 １８．リボイラー交換器および加熱分離器を用いて揮発性および不揮発性の汚染 物質を含む流体原料ストリームから汚染物質を除去する方法であって、以下の工 程を含むことを特徴とする方法： ａ）原料ストリームを供給する工程； ｂ）該原料ストリームから該汚染物質のいくらかを少なくとも部分的に除去す るために、第一の工程における該原料ストリームを加熱し、該加熱により生じた 濃縮物と留出物とからエネルギーを回収する工程； ｃ）第二の加熱する工程における該原料ストリームを該加熱分離器内で加熱し て、蒸気フラクションと濃縮液汚染物質フラクションとを生じさせる工程； ｄ）該蒸気フラクションを該回収フラクションの留出物還流と接触させながら 蒸留塔を通過させる工程； ｅ）該リボイラー交換器内に温度差を生じさせるために、該蒸気フラクション を圧縮する工程； ｆ）該蒸気フラクションを該リボイラー交換器に接触させて通過させて、該リ ボイラー交換器から凝縮留出物を得る工程； ｇ）該凝縮留出物の一部を留出物還流として該蒸留塔に再循環させる工程； ｈ）蒸気質量に対する循環質量の比を約２〜約300に維持するように、該リボ イラー交換器および該加熱分離器を通して該濃縮物の少なくとも一部を循環させ る工程；および ｉ）該汚染物質が実質的にない該凝縮留出物を集める工程。 １９．少なくとも１種の汚染物質を含む原料ストリームを処理して、該少なくと も１種の汚染物質を含まない流出物を得るための流体処理装置であって： 該原料ストリームを加熱するための第一の加熱手段を含む蒸気再圧縮手段と； 該第一の加熱手段と流体連通する、蒸気フラクションおよび濃縮フラクション を生じさせるための加熱分離手段と； 該蒸気フラクションを圧縮するための圧縮手段と； 該圧縮手段と流体連通する、蒸気の凝縮物から潜熱を回収するための熱交換手 段と； 強制循環サーキットであって： ポンプ手段と； 該ポンプ手段が該加熱分離手段と熱交換手段との間で流体連通する、熱交換 手段と； 該熱交換手段と該加熱分離手段との間で強制循環サーキットを形成する流体 連通手段と； を含み該ポンプ手段は該交換手段を通る流体の循環流量を選択的に変化させ、 該交換手段は該交換手段を通る蒸気フラクションの量を選択的に変化させる、強 制循環サーキットと を組み合わせて含むことを特徴とする装置。 ２０．前記装置がセルフ・クリーニング型であることを特徴とする、請求の範囲 第１９項に記載の装置。 ２１．前記ポンプ手段が、前記流体において約１質量％〜約50質量％の蒸気を維 持するために該流体を連続的に循環させることを特徴とする、請求の範囲第１９ 項に記載の装置。 ２２．前記加熱分離手段が、汚染物質が実質的にない蒸気フラクションと濃縮汚 染物質フラクションとを生じさせることを特徴とする、請求の範囲第１９項に記 載の装置。 【手続補正書】 【提出日】平成１２年９月１４日（２０００．９．１４） 【補正内容】 Ｉ．明細書 （１）第２頁第２行、「蒸留方法によって」を「蒸留方法における」に訂正。 （２）第４頁第５および７行、「工程における」を「工程において」に訂正。 （３）第４頁第１３〜１４行、「約２近く〜約300」を「約300〜約２近く」に訂 正。 （４）第４頁第１９行、「約２倍〜300倍未満」を「300倍未満〜約２倍」に訂正 。 （５）第５頁第３行、「蒸気フラクションが・・・通過する間に」を「リボイラ ーを通過する間に蒸気フラクションが増加し、濃縮ファクターが」に訂正。 （６）第５頁下から６行目、「約２〜約300」を「約300〜約２」に訂正。 （７）第６頁第１行、「方法：」を「方法を提供することにある：」に訂正。 （８）第６頁第４および６行、「工程における」を「工程において」に訂正。 （９）第６頁第１５行、「約２〜約300」を「約300〜約２」に訂正。 （１０）第７頁第６行、「を含み」の後に「、」を追加。 （１１）第７頁第１５〜１６行、「約２〜300未満」を「300未満〜約２」に訂正 。 （１２）第９頁第５行、「工程のために」の後に「、」を追加。 （１３）第９頁第１２行、「２２」を「２６」に訂正。 （１４）第１０頁第１４行、「圧縮機３２・・・頭は」を「圧縮機３２に必要な 実際の頭は」に訂正。 （１５）第１１頁第１行、「約２〜300未満」を「300未満〜約２」に訂正。 （１６）第１３頁第１〜３行、「熱伝達は・・・であろう。」を「従って、熱伝 達が、膜の有効温度を蒸気飽和温度に維持する濡れた壁から起こる。」に訂正。 （１７）第１３頁第１１行、「蒸発質量」を「蒸気質量」に訂正。 （１８）第１５頁下から８行目、「約２〜300未満」を「300未満〜約２」に訂正 。 １１．請求の範囲 別紙の通り （別紙） 請求の範囲 １．汚染物質を含む水原料ストリームから汚染物質を除去する方法であって： ａ）水原料ストリームを供給する工程； ｂ）該水原料ストリームから該汚染物質のいくらかを少なくとも部分的に除去し、濃縮物と留出物とからエネルギーを回収する ために、第一の工程において該水 原料ストリームを予め加熱する工程； ｃ）第二の加熱する工程において該水原料ストリームを加熱分離器内で加熱し て、蒸気フラクションと濃縮液汚染物質フラクションとを生じさせる工程； ｄ）リボイラー交換器内で温度差を生じさせるために、該蒸気フラクションを 圧縮する工程； ｅ）核沸騰を維持し、よって、濡れ表面を該リボイラー交換器内で維持するよ うに、濃縮物温度および該リボイラー交換器での温度差を制御する工程； ｆ）蒸気フラクションに対する濃縮物の質量比を300 〜２に維持し、よって該 リボイラー交換器を出る蒸気フラクションが約１質量％〜50質量％未満となる よ うに、該リボイラー交換器および該加熱分離器を通して該濃縮物の少なくとも一 部を循環させる工程；および ｇ）汚染物質が実質的にない凝縮留出物を集める工程 を含む 方法。 ２．前記汚染物質のレベルを制御するために、前記加熱分離器から前記濃縮物の 少なくとも一部を除去する工程を更に包含することを特徴とする、請求の範囲第 １項に記載の方法。 ３．前記濃縮物の循環流量を変化させる工程を更に包含する、請求の範囲第１項 に記載の方法。４ ．前記原料ストリームが、加熱に先立って前処理手順に供されることを特徴と する、請求の範囲第１項に記載の方法。５ ．前記前処理手順が、濾過、イオン交換、蒸留、沈殿、および蒸発の少なくと も１つを含むことを特徴とする、請求の範囲第４項に記載の方法。６ ．前記濃縮液汚染物質フラクションを再循環させる工程を更に包含する、請求 の範囲第１項に記載の方法。７ ．前記蒸気フラクションの温度を圧縮によって上昇させる工程を更に包含する 、請求の範囲第１項に記載の方法。８ ．圧縮後の前記蒸気フラクションの前記温度が、前記加熱分離器内での該蒸気 フラクションの温度よりも高いことを特徴とする、請求の範囲第７項に記載の方 法。９ ．前記凝縮蒸気を後処理手順に供する工程を更に包含する、請求の範囲第１項 に記載の方法。１０ ．前記後処理手順が、濾過、イオン交換、蒸留、沈殿、および蒸発の少なく とも１つを含むことを特徴とする、請求の範囲第９項に記載の方法。１１ ．前記原料ストリームによって熱を取り出すために、蒸気の凝縮物を前記第 一の工程に再循環させる工程を更に包含する、請求の範囲第１０項に記載の方法 。１２ ．工程ｅ）の後に： ａ）前記濃縮物を過飽和にさせて、少なくとも１種の選択された固形物を析出 させる工程； ｂ）該濃縮物を濾過する工程；および ｃ）該少なくとも１種の選択された固形物を回収する工程 を更に包含する、請求の範囲第１項に記載の方法。１３ ．前記循環させる工程が、スケール形成および汚れを低減するために前記加 熱分離器および前記リボイラーの加熱面上の濡れを保持することを特徴とする、 請求の範囲第１項に記載の方法。１４ ．加熱分離器および熱交換器を用いて汚染物質を含む水原料ストリームから 汚染物質を除去し、該分離器および該熱交換器の汚れおよびスケール形成を防止 する方法であって： ａ）該加熱分離器から、汚染物質が実質的にない蒸気フラクションと、分離し た濃縮汚染物質フラクションとを生じさせること； ｂ）該蒸気フラクションの温度を該加熱分離器の温度よりも上昇させるために 、該蒸気フラクションを圧縮すること； ｃ）該蒸気フラクションを該熱交換器に通過させて接触させて、凝縮留出物を 生じさせること；および ｄ）蒸気フラクションに対する濃縮物の質量比を300 〜２として、該濃縮汚染 物質フラクションを該加熱分離器および該熱交換器に通して連続的に循環させる ことによって、該熱交換器を出る蒸気フラクションを約１質量％〜50質量％未満 とし、よって、 該加熱分離器および該熱交換器の加熱面を該濃縮汚染物質フラク ションと少なくとも接触させて維持して、該加熱面のスケール形成および汚れを 防止することを含む方法。 １５ ．前記循環質量が約10質量％の濃度の蒸気を含むことを特徴とする、請求の 範囲第１４項に記載の方法。１６ ．前記蒸気がプレート−プレート式熱交換器において凝縮されることを特徴 とする、請求の範囲第１４項に記載の方法。１７．揮 発性および不揮発性の汚染物質を含む水原料ストリームから汚染物質を 除去する方法であって： ａ）水原料ストリームを供給する工程； ｂ）該水原料ストリームから該汚染物質のいくらかを少なくとも部分的に除去し、濃縮物と留出物とからエネルギーを回収する ために、第一の工程において該水 原料ストリームを予め加熱する工程； ｃ）第二の加熱する工程において該水原料ストリームを加熱分離器内で加熱し て、蒸気フラクションと濃縮液汚染物質フラクションとを生じさせる工程； ｄ）該蒸気フラクションを留出物還流と接触させながら蒸留塔を通過させる工 程； ｅ）リボイラー交換器内に温度差を生じさせるために、該蒸気フラクションを 圧縮する工程； ｆ）該蒸気フラクションを該リボイラー交換器に接触させて通過させて、該リ ボイラー交換器から凝縮留出物を得る工程； ｇ）該凝縮留出物の一部を留出物還流として該蒸留塔に再循環させる工程； ｈ）蒸気フラクションに対する濃縮物の質量比を300 〜２に維持し、よって 該リボイラー交換器を出る蒸気フラクションが約１質量％〜50質量％未満となる ように、該リボイラー交換器および該加熱分離器を通して該濃縮物の少なくとも 一部を循環させる工程；および ｉ）該汚染物質が実質的にない凝縮留出物を集める工程を含む方法。 １８ ．少なくとも１種の汚染物質を含む原料ストリームを処理して、該少なくと も１種の汚染物質を含まない流出物を得るための流体処理装置であって： 該原料ストリームを加熱するための第一の加熱手段を含む蒸気再圧縮手段と； 該第一の加熱手段と流体連通する、蒸気フラクションおよび濃縮フラクション を生じさせるための加熱分離手段と； 該蒸気フラクションを圧縮するための圧縮手段と； 該圧縮手段と流体連通する、蒸気の凝縮物から潜熱を回収するための熱交換手 段と； 強制循環サーキットであって： ポンプ手段と； 該ポンプ手段が該加熱分離手段と熱交換手段との間で流体連通する、熱交換 手段と； 該熱交換手段と該加熱分離手段との間で強制循環サーキットを形成する流体 連通手段と； を含み、該ポンプ手段は該交換手段を通る流体の循環流量を選択的に変化させ 、該交換手段は該交換手段を通る蒸気フラクションの量を選択的に変化させる、 強制循環サーキットと を組み合わせて含むことを特徴とする装置。１９ ．前記装置がセルフ・クリーニング型であることを特徴とする、請求の範囲 第１８項に記載の装置。２０ ．前記ポンプ手段が、前記流体において約１質量％〜約50質量％の蒸気を維 持するために該流体を連続的に循環させることを特徴とする、請求の範囲第１８ 項に記載の装置。２１ ．前記加熱分離手段が、汚染物質が実質的にない蒸気フラクションと濃縮汚 染物質フラクションとを生じさせることを特徴とする、請求の範囲第１８項に記 載の装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ラザギ，ミヌー カナダ、ティ２ダブリュー・４エックス ９、アルバータ、カルガリー、サウス・ウ エスト、サウスポート・ロード10201番、 ナンバー400 (72)発明者 スピーリング，ロバート カナダ、ティ２ダブリュー・４エックス ９、アルバータ、カルガリー、サウス・ウ エスト、サウスポート・ロード10201番、 ナンバー400 【要約の続き】 む。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．汚染物質を含む流体原料ストリームから汚染物質を除去する方法であって： ａ）原料ストリームを供給する工程； ｂ）該原料ストリームから該汚染物質のいくらかを少なくとも部分的に除去す るために、第一の工程における該原料ストリームを加熱し、濃縮物と留出物とか らエネルギーを回収する工程； ｃ）第二の加熱する工程における該原料ストリームを加熱分離器内で加熱して 、蒸気フラクションと濃縮液汚染物質フラクションとを生じさせる工程； ｄ）リボイラー交換器内で温度差を生じさせるために、該蒸気フラクションを 圧縮する工程； ｅ）該蒸気フラクションを該リボイラー交換器に通過させて接触させて、該リ ボイラーから凝縮留出物を得る工程； ｆ）蒸気質量に対する循環質量の比を約２近く〜約300に維持するように、該 リボイラー交換器および該加熱分離器を通して該濃縮物の少なくとも一部を循環 させる工程；および ｇ）汚染物質が実質的にない該凝縮留出物を集める工程を含むことを特徴とす る方法。 ２．前記汚染物質のレベルを制御するために、前記加熱分離器から前記濃縮物の 少なくとも一部を除去する工程を更に包含することを特徴とする、請求の範囲第 １項に記載の方法。 ３．前記濃縮物の循環流量を変化させる工程を更に包含する、請求の範囲第１項 に記載の方法。 ４．前記濃縮物の前記循環流量が、約１％〜約50％の蒸気質量を維持するように 循環されることを特徴とする、請求の範囲第３項に記載の方法。 ５．前記原料ストリームが、加熱に先立って前処理手順に供されることを特徴と する、請求の範囲第１項に記載の方法。 ６．前記前処理手順が、濾過、イオン交換、蒸留、沈殿、および蒸発の少なくと も１つを含むことを特徴とする、請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．前記濃縮液汚染物質フラクションを再循環させる工程を更に包含する、請求 の範囲第１項に記載の方法。 ８．前記蒸気フラクションの温度を圧縮によって上昇させる工程を更に包含する 、請求の範囲第１項に記載の方法。 ９．圧縮後の前記蒸気フラクションの前記温度が、前記加熱分離器内での該蒸気 フラクションの温度よりも高いことを特徴とする、請求の範囲第８項に記載の方 法。 １０．前記凝縮蒸気を後処理手順に供する工程を更に包含する、請求の範囲第１ 項に記載の方法。 １１．前記後処理手順が、濾過、イオン交換、蒸留、沈殿、および蒸発の少なく とも１つを含むことを特徴とする、請求の範囲第１０項に記載の方法。 １２．前記原料ストリームから熱を取り出すために、蒸気の凝縮物を前記第一の 工程に再循環させる工程を更に包含する、請求の範囲第１１項に記載の方法。 １３．工程ｅ）の後に： ａ）前記濃縮物を過飽和にさせて、少なくとも１種の選択された固形物を析出 させる工程； ｂ）該濃縮物を濾過する工程；および ｃ）該少なくとも１種の選択された固形物を回収する工程 を更に包含する、請求の範囲第１項に記載の方法。 １４．前記循環させる工程が、スケール形成および汚れを低減するために前記加 熱分離器および前記リボイラーの加熱面上の濡れを保持することを特徴とする、 請求の範囲第１項に記載の方法。 １５．加熱分離器および熱交換器を用いて汚染物質を含む原料ストリームから汚 染物質を除去し、該分離器および該熱交換器の汚れおよびスケール形成を防止す る方法であって、以下のことを含むことを特徴とする方法： ａ）該加熱分離器からの汚染物質が実質的にない蒸気フラクションと、分離し た濃縮汚染物質フラクションとを生じさせること； ｂ）該フラクションの温度を加熱分離器のそれよりも上昇させるために、該蒸 気フラクションを圧縮すること； ｃ）該蒸気フラクションを該熱交換器に通過させて接触させて、凝縮留出物を 生じさせること；および ｄ）約２〜約300の蒸気質量に対する循環質量の比で該濃縮汚染物質フラクシ ョンを該分離器および該交換器に通して連続的に循環させることによって、該加 熱分離器および該熱交換器の加熱面を該濃縮汚染物質フラクションと少なくとも 接触させて維持して、これにより、該加熱面のスケール形成および汚れを防止す ること。 １６．前記循環質量が約10質量％の蒸気を含むことを特徴とする、請求の範囲第 １５項に記載の方法。 １７．前記蒸気がプレート−プレート式熱交換器において凝縮されることを特徴 とする、請求の範囲第１５項に記載の方法。 １８．揮発性および不揮発性の汚染物質を含む流体原料ストリームから汚染物質 を除去する方法であって、以下の工程を含むことを特徴とする方法： ａ）原料ストリームを供給する工程； ｂ）該原料ストリームから汚染物質のいくらかを少なくとも部分的に除去する ために、第一の工程における該原料ストリームを加熱し、濃縮物と留出物とから エネルギーを回収する工程； ｃ）第二の加熱する工程における該原料ストリームを加熱分離器内で加熱して 、蒸気フラクションと濃縮液汚染物質フラクションとを生じさせる工程； ｄ）該蒸気ブラクションを留出物還流と接触させながら蒸留塔を通過させる工 程； ｅ）リボイラー交換器内に温度差を生じさせるために、該蒸気フラクションを 圧縮する工程； ｆ）該蒸気フラクションをリボイラー交換器に接触させて通過させて、該リボ イラー交換器から凝縮留出物を得る工程； ｇ）該凝縮留出物の一部を留出物還流として該蒸留塔に再循環させる工程； ｈ）蒸気質量に対する循環質量の比を約２〜約300に維持するように、該リボ イラー交換器および該加熱分離器を通して該濃縮物の少なくとも一部を循環させ る工程；および ｉ）該汚染物質が実質的にない該凝縮留出物を集める工程。 １９．少なくとも１種の汚染物質を含む原料ストリームを処理して、該少なくと も１種の汚染物質を含まない流出物を得るための流体処理装置であって： 該原料ストリームを加熱するための第一の加熱手段を含む蒸気再圧縮手段と； 該第一の加熱手段と流体連通する、蒸気フラクションおよび濃縮フラクション を生じさせるための加熱分離手段と； 該蒸気フラクションを圧縮するための圧縮手段と； 該圧縮手段と流体連通する、蒸気の凝縮物から潜熱を回収するための熱交換手 段と； 強制循環サーキットであって： ポンプ手段と； 該ポンプ手段が該加熱分離手段と熱交換手段との間で流体連通する、熱交換 手段と； 該熱交換手段と該加熱分離手段との間で強制循環サーキットを形成する流体 連通手段と； を含み該ポンプ手段は該交換手段を通る流体の循環流量を選択的に変化させ、 該交換手段は該交換手段を通る蒸気フラクションの量を選択的に変化させる、強 制循環サーキットと を組み合わせて含むことを特徴とする装置。 ２０．前記装置がセルフ・クリーニング型であることを特徴とする、請求の範囲 第１９項に記載の装置。 ２１．前記ポンプ手段が、前記流体において約１質量％〜約50質量％の蒸気を維 持するために該流体を連続的に循環させることを特徴とする、請求の範囲第１９ 項に記載の装置。 ２２．前記加熱分離手段が、汚染物質が実質的にない蒸気フラクションと濃縮汚 染物質フラクションとを生じさせることを特徴とする、請求の範囲第１９項に記 載の装置。