JP2002058902A

JP2002058902A - 蒸留装置

Info

Publication number: JP2002058902A
Application number: JP2000250777A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Tamura; 勝典田村; Yoichi Harada; 陽一原田
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-08-22
Filing date: 2000-08-22
Publication date: 2002-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】蒸留装置の占有面積を小さくすることができ、
コストを低くすることができるようにする。【解決手段】塔本体と、該塔本体内を分割する中仕切り
と、第１の蒸留部と、第２の蒸留部と、第３の蒸留部
と、低沸点成分に富んだ蒸気を凝縮させる凝縮器８１
と、ベントガスを吸引する負圧発生手段と、ベントガス
を冷却するガスクーラ９２と、塔サイドに接続され、融
点の高い材料から成る中間成分に富んだ液体を排出する
ための第１の排出系と、塔底に接続され、融点の高い材
料から成る高沸点成分に富んだ液体を排出するための第
２の排出系とを有する。前記第１の排出系は第１の固化
防止手段を備え、第２の排出系は第２の固化防止手段を
備える。この場合、塔頂から低沸点成分に富んだ蒸気が
排出され、かつ、低沸点成分が融点の低い材料から成る
ので、各種の補機が不要になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸留装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複数の成分を含有する原液を蒸留
して各成分を分離させ、所定の成分を製品として回収す
るために各種の蒸留装置が提供されている。

【０００３】例えば、三つの成分Ａ〜Ｃを含有する原液
において、成分Ａが成分Ｂより、該成分Ｂが成分Ｃより
沸点が低く、前記成分Ａによって低沸点成分が、成分Ｂ
によって中間成分が、成分Ｃによって高沸点成分が構成
される場合、次のような蒸留装置によって原液が蒸留さ
れ、各成分Ａ〜Ｃが分離させられる。

【０００４】図２は従来の蒸留装置の概念図である。

【０００５】図において、２０１は第１の蒸留塔、２０
２は第２の蒸留塔、２０３、２０５は蒸発器、２０４、
２０６は凝縮器である。前記第１の蒸留塔２０１は、塔
頂から塔底に向けて順に形成された第１セクション２１
１〜第５セクション２１５から成り、そのうちの第２セ
クション２１２及び第４セクション２１４には、図示さ
れない充填（てん）物エレメントが配設され、それぞれ
濃縮部及び回収部が形成される。また、前記第２の蒸留
塔２０２は、塔頂から塔底に向けて順に形成された第１
セクション２１６〜第５セクション２２０から成り、そ
のうちの第２セクション２１７及び第４セクション２１
９には、前記充填物エレメントが配設され、それぞれ濃
縮部及び回収部が形成される。

【０００６】そして、例えば、三つの成分Ａ〜Ｃを含有
する原液Ｍが第１の蒸留塔２０１の第３セクション２１
３に供給されると、成分Ａに富んだ蒸気が第１の蒸留塔
２０１の塔頂から排出されて凝縮器２０４に送られ、該
凝縮器２０４において凝縮されて成分Ａに富んだ液体に
なり、該成分Ａに富んだ液体は留出液として凝縮器２０
４から排出される。また、前記留出液の一部が還流液と
して第１の蒸留塔２０１内に還流されるとともに、前記
留出液の残りが外部に排出される。

【０００７】一方、成分Ｂ、Ｃに富んだ液体は第１の蒸
留塔２０１の塔底から缶出液として排出される。そし
て、該缶出液の一部は、蒸発器２０３に送られ、該蒸発
器２０３において加熱されて成分Ｂ、Ｃに富んだ蒸気に
なり、該成分Ｂ、Ｃに富んだ蒸気は第１の蒸留塔２０１
に循環させられ、前記缶出液の残りは第２の蒸留塔２０
２の第３セクション２１８に供給される。

【０００８】前記缶出液が第３セクション２１８に供給
されると、成分Ｂに富んだ蒸気が第２の蒸留塔２０２の
塔頂から排出されて凝縮器２０６に送られ、該凝縮器２
０６において凝縮されて成分Ｂに富んだ液体になり、該
成分Ｂに富んだ液体は留出液として凝縮器２０６から排
出される。そして、前記留出液の一部が還流液として第
２の蒸留塔２０２内に還流されるとともに、前記留出液
の残りが外部に排出される。

【０００９】一方、成分Ｃに富んだ液体は第２の蒸留塔
２０２の塔底から缶出液として排出される。そして、該
缶出液の一部は、蒸発器２０５に送られ、該蒸発器２０
５において加熱されて成分Ｃに富んだ蒸気になり、該成
分Ｃに富んだ蒸気は第２の蒸留塔２０２に循環させら
れ、前記缶出液の残りは外部に排出される。

【００１０】次に、成分Ｂ及びＣが融点の高い材料から
成る場合の蒸留装置について説明する。

【００１１】図３は中間成分及び高沸点成分が融点の高
い材料から成る場合の従来の蒸留装置の概念図である。

【００１２】図において、Ｍは三つの成分Ａ〜Ｃを含有
する原液、２０１は第１の蒸留塔、２０２は第２の蒸留
塔、２０３、２０５は蒸発器、２０４、２０６は凝縮器
である。

【００１３】この場合、前記第２の蒸留塔２０２の塔頂
から排出された成分Ｂに富んだ蒸気を凝縮器２０６にお
いて凝縮させるに当たり、凝縮器２０６において成分Ｂ
に富んだ蒸気を冷却するための冷却媒体として通常の冷
却水を使用すると、冷却水の温度より成分Ｂの融点が高
い（例えば、冷却水の温度が３０〜３５〔°〕であるの
に対して、成分Ｂの融点が３０〜３５〔°〕より高い）
場合、蒸留装置の運転が開始された後、成分Ｂに富んだ
蒸気の温度が十分に高くなるまでの間は、成分Ｂに富ん
だ蒸気を凝縮させることができず、凝縮器２０６内にお
いて成分Ｂに富んだ蒸気が固化してしまう。したがっ
て、成分Ｂに富んだ液体を留出液として得ることができ
なくなってしまう。

【００１４】そこで、蒸留装置の運転が開始された後、
所定の時間が経過するまで、前記凝縮器２０６に接続さ
れた冷却系２２５において、前記冷却媒体として、前記
成分Ｂの融点以上の温度に加熱された固化防止用の媒
体、例えば、温水、冷熱媒油、水蒸気等を使用し、凝縮
器２０６内において成分Ｂに富んだ蒸気が固化するのを
防止するようにしている。また、凝縮器２０６から留出
液が排出されるラインＬ１１、前記留出液の一部を第２
の蒸留塔２０２内に還流するためのラインＬ１２、及び
前記留出液の残りを排出するためのラインＬ１３内にお
いて留出液が固化するのを防止するために、ラインＬ１
１〜Ｌ１３は二重管構造を有する。

【００１５】そして、第２の蒸留塔２０２の塔底から成
分Ｃに富んだ液体を缶出液としてラインＬ１５に排出
し、かつ、缶出液の一部をラインＬ１６を介して蒸発器
２０５に送り、缶出液の残りをラインＬ１７を介して排
出するに当たり、外気の温度より成分Ｃの温度が高い場
合、ラインＬ１５〜Ｌ１７内において缶出液が固化する
のを防止するために、前記ラインＬ１５〜Ｌ１７は二重
管構造を有する。なお、二重管構造は、同心状に配設さ
れた内管及び外管から成り、内管と外管との間に加熱媒
体としての蒸気が流され、該蒸気によって内管内を流れ
る留出液及び缶出液が固化するのを防止するようになっ
ている。なお、前記加熱媒体として蒸気を使用するよう
になっているが、該蒸気に代えて熱媒油等を使用するこ
ともできる。また、前記二重管構造に代えてトレース配
管構造を使用することもできる。該トレース配管構造
は、並列に配設された主管及び副管から成り、副管内に
加熱媒体としての蒸気、熱媒油等が流され、該蒸気、熱
媒油等によって主管内を流れる留出液及び缶出液が固化
するのを防止する。

【００１６】ところで、蒸発器２０３、２０５において
各缶出液を加熱する際に消費されるエネルギーを少なく
するために、蒸発器２０３、２０５の温度を低くするの
が好ましいが、蒸発器２０３、２０５の温度を低くする
と、缶出液を蒸気にするのがその分困難になる。そこ
で、凝縮器２０４、２０６にそれぞれ真空発生装置２２
７、２２８が接続され、該真空発生装置２２７、２２８
によって第１、第２の蒸留塔２０１、２０２内に負圧を
発生させるようにしている。したがって、缶出液を容易
に蒸気にすることができ、第１、第２の蒸留塔２０１、
２０２内で発生したベントガスを吸引し、大気中に放出
することができる。

【００１７】ところが、前記凝縮器２０６と真空発生装
置２２８とを直接接続すると、成分Ｂに富んだ蒸気の一
部が、前記ベントガス内に混入し、凝縮器２０６から真
空発生装置２２８に送られ、該真空発生装置２２８にお
いて固化し、真空発生装置２２８を破損させてしまう。
そこで、凝縮器２０６と真空発生装置２２８との間にベ
ントガス処理装置２３０を配設し、該ベントガス処理装
置２３０によってベントガス内に混入した成分Ｂに富ん
だ蒸気を除去するようにしている。前記ベントガス処理
装置２３０は、コンデンサ２３１、２３２を備え、該コ
ンデンサ２３１、２３２においてベントガスと成分Ｂに
富んだ蒸気とが分離させられる。そして、凝縮器２０６
とコンデンサ２３１、２３２とを接続するラインＬ２１
〜Ｌ２３、コンデンサ２３１、２３２と真空発生装置２
２８とを接続するラインＬ２４〜Ｌ２６、及びコンデン
サ２３１、２３２に接続されたドレーン用のラインＬ２
７〜Ｌ２９はスチームトレース構造を有する。該スチー
ムトレース構造は、並列に配設された主管及び副管から
成り、副管内に加熱媒体としての蒸気が流され、該蒸気
によって主管内を流れる成分Ｂに富んだ蒸気が固化する
のを防止するようになっている。

【００１８】

【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、各種の補機が必要になるの
で、蒸留装置の占有面積が大きくなるだけでなく、コス
トが高くなってしまう。

【００１９】図４は従来の冷却系を説明する図である。
なお、図３と同じ構造を有する部分については、同じ符
号を付与することによって説明を省略する。

【００２０】第２の蒸留塔２０２からラインＬ３１に排
出された成分Ｂに富んだ蒸気は、凝縮器２０６において
凝縮され、留出液としてラインＬ１１に排出される。そ
して、凝縮器２０６内において成分Ｂに富んだ蒸気が固
化するのを防止するために、冷却媒体として、前記成分
Ｂの融点以上の温度に加熱された温水が凝縮器２０６に
供給される。

【００２１】そのために、冷却系２２５は、温水溜
（た）め２３５、冷却器２３６、ポンプ２３７、バルブ
２３８、２３９等を備え、蒸留装置の運転が開始される
前に、バルブ２３８が開放され、冷却系２２５を立ち上
げるために必要な容量、すなわち、ホールドアップ容量
を満たすだけの冷却水が図示されない所定のライン及び
ラインＬ３２を介して温水溜め２３５にあらかじめ充填
される。また、蒸留装置の運転が開始されてから所定の
時間だけ、バルブ２３８が開放され、ラインＬ３２を介
して温水溜め２３５に水蒸気が供給される。

【００２２】そして、温水溜め２３５において前記水蒸
気によって前記成分Ｂの融点以上の温度に加熱された温
水が、ラインＬ３６、ポンプ２３７及びラインＬ３５を
介して冷却器２３６に送られ、該冷却器２３６において
低温の水によって冷却されて所定の温度にされ、所定の
温度の温水がラインＬ３４を介して凝縮器２０６に供給
され、該凝縮器２０６において成分Ｂに富んだ蒸気を凝
縮させる。したがって、成分Ｂに富んだ蒸気が固化する
のが防止され、融点以上の温度の留出液を得ることがで
きる。また、凝縮器２０６において加熱された温水は、
ラインＬ３３を介して温水溜め２３５に送られる。な
お、前記バルブ２３８は、温水溜め２３５内の温水の温
度が設定温度以上である場合に閉鎖され、温水溜め２３
５内の温水の温度が設定温度より低い場合に開放され
る。

【００２３】このように、冷却系２２５に温水溜め２３
５、冷却器２３６等を補機として配設する必要があるの
で、蒸留装置の占有面積が大きくなるだけでなく、コス
トが高くなってしまう。

【００２４】図５は従来の他の冷却系を説明する図であ
る。なお、図４と同じ構造を有する部分については、同
じ符号を付与することによって説明を省略する。

【００２５】この場合、凝縮器２０６内において成分Ｂ
に富んだ蒸気が固化するのを防止するために、冷却媒体
として、前記成分Ｂの融点以上の温度に加熱された冷熱
媒油が凝縮器２０６に供給される。

【００２６】そのために、冷却系２４１は、油溜め２４
２、冷却器２３６、ポンプ２３７、バルブ２３８、２３
９等を備え、蒸留装置の運転が開始される前に、バルブ
２３８が開放され、冷却系２４１のホールドアップ容量
を満たすだけの、融点以上に加熱された冷熱媒油がライ
ンＬ３２を介して油溜め２４２に供給される。そして、
油溜め２４２において前記冷熱媒油が、ラインＬ３６、
ポンプ２３７及びラインＬ３５を介して冷却器２３６に
送られ、該冷却器２３６において低温の水によって冷却
されて所定の温度にされ、所定の温度の冷熱媒油がライ
ンＬ３４を介して凝縮器２０６に供給され、該凝縮器２
０６において成分Ｂに富んだ蒸気を凝縮させる。

【００２７】したがって、成分Ｂに富んだ蒸気が固化す
るのが防止され、融点以上の温度の留出液を得ることが
できる。また、凝縮器２０６において加熱された冷熱媒
油は、ラインＬ３３を介して油溜め２４２に送られる。
なお、前記バルブ２３８は、油溜め２４２内の冷熱媒油
の温度が設定温度以上である場合に閉鎖され、油溜め２
４２内の冷熱媒油の温度が設定温度より低い場合に開放
される。

【００２８】このように、冷却系２４１に冷却器２３
６、油溜め２４２等を補機として配設する必要があるの
で、蒸留装置の占有面積が大きくなるだけでなく、コス
トが高くなってしまう。

【００２９】図６は従来の更に他の冷却系を説明する図
である。

【００３０】図において、２５２は第２の蒸留塔、２５
６は該第２の蒸留塔２５２内に配設された凝縮器であ
り、該凝縮器２５６内において成分Ｂに富んだ蒸気が固
化するのを防止するために、冷却媒体として、前記成分
Ｂの融点以上の温度に加熱された温水が凝縮器２５６に
供給される。

【００３１】そのために、冷却系２６１は、温水溜め２
６２、バルブ２６３〜２６６等を備え、蒸留装置の運転
が開始されてから所定の時間だけ、バルブ２６３が開放
され、ラインＬ４１を介して温水溜め２６２に水蒸気が
供給される。そして、温水溜め２６２において気水が分
離させられ、前記成分Ｂの融点より高い温度に加熱され
た温水が、ラインＬ４２を介して凝縮器２５６に供給さ
れ、該凝縮器２５６において成分Ｂに富んだ蒸気を凝縮
させる。したがって、成分Ｂに富んだ蒸気が固化するの
が防止され、融点以上の温度の留出液を得ることができ
る。また、凝縮器２５６において加熱された温水（純
水）は、凝縮器２５６内のプロセス蒸気温度に対応させ
られて加圧熱水になり、該加圧熱水はラインＬ４３を介
して温水溜め２６２に送られる。なお、この間バルブ２
６４〜２６６は閉鎖された状態に保持される。

【００３２】そして、蒸留装置が定常状態で運転される
ようになると、温水溜め２６２に供給された加圧熱水
は、温水溜め２６２において水蒸気と熱水とに分離させ
られる。続いて、バルブ２６３を閉鎖し、バルブ２６４
〜２６６を開放すると、純水がラインＬ４４を介して温
水溜め２６２に供給され、該温水溜め２６２内の温水が
ラインＬ４２を介して凝縮器２５６に供給される。な
お、温水溜め２６２内の蒸気はラインＬ４５を介して排
出され、温水溜め２６２内の温水は定期的にラインＬ４
６及びバルブ２６６を介してブローされて排出される。
この場合、温水をブローすることによって冷却系２６１
内が洗浄される。

【００３３】このように、冷却系２６１に温水溜め２６
２を補機として配設する必要があるので、蒸留装置の占
有面積が大きくなるだけでなく、コストが高くなってし
まう。

【００３４】図７は従来のベントガス処理装置を説明す
る図である。なお、図３と同じ構造を有する部分につい
ては、同じ符号を付与することによって説明を省略す
る。

【００３５】この場合、ベントガス処理装置２３０は、
スイッチコンデンサ方式で作動させられる。そのため
に、凝縮器２０６に対して二つのコンデンサ２３１、２
３２が並列に配設され、二つのコンデンサ２３１、２３
２のうちの一方、例えば、コンデンサ２３１を運転し、
他方、例えば、コンデンサ２３２を待機させる。そし
て、運転中のコンデンサ２３１に冷媒を供給し、ベント
ガスに混入した成分Ｂに富んだ蒸気を、冷却して融点以
下の温度にし、コンデンサ２３１内において固化させて
成分Ｂに富んだ固形物にする。

【００３６】固化に伴って、コンデンサ２３１における
伝熱面積が小さくなり、該伝熱面積が許容値より小さく
なると、コンデンサ２３１を待機させ、コンデンサ２３
２を運転する。また、前記コンデンサ２３１に圧縮空気
を供給することによってコンデンサチューブ内の冷媒を
ブローした後、コンデンサ２３１に水蒸気を供給するこ
とによって、コンデンサ２３１内の成分Ｂに富んだ固形
物を溶融させて成分Ｂに富んだ液体にし、該成分Ｂに富
んだ液体をラインＬ２８、Ｌ２９を介して排出すること
ができる。一方、水蒸気は凝縮させられて蒸気コンデン
セートになる。そして、成分Ｂに富んだ液体が排出され
た後、コンデンサ２３１に冷媒が供給され、コンデンサ
２３１は予冷される。

【００３７】このように、ベントガス処理装置２３０に
コンデンサ２３１、２３２を補機として配設する必要が
あるので、蒸留装置の占有面積が大きくなるだけでな
く、コストが高くなってしまう。

【００３８】図８は従来の他のベントガス処理装置を説
明する図である。

【００３９】この場合、凝縮器２０６とベントガス処理
装置２７０とがラインＬ７１によって接続され、真空発
生装置２２８とベントガス処理装置２７０とがラインＬ
７４によって接続される。前記ベントガス処理装置２７
０はベントスクラバ方式で作動させられる。そのため
に、前記ベントガス処理装置２７０は、ベントスクラバ
２７１、ポンプ２７３、熱交換器２７４、バルブ２７
５、２７６等を備え、前記ベントスクラバ２７１は釜
（かま）部２８１及び充填塔部２８２を備える。

【００４０】そして、ベントガスを成分Ｂに富んだ蒸気
と共に吸着させるための溶液が、ポンプ２７３によって
循環させられる。すなわち、前記溶液は、釜部２８１か
らラインＬ７２に排出されると、ポンプ２７３及びライ
ンＬ７３を介して熱交換器２７４に送られ、更にライン
Ｌ７７を介して充填塔部２８２に供給され、塔頂から散
布され、下方に移動させられる。ベントガスは、ライン
Ｌ７１を介して釜部２８１に供給された後、充填塔部２
８２内を上方に移動させられ、前記溶液に吸着される。
ベントガスを吸着した溶液は、ラインＬ７２に排出され
た後、所定のタイミングでラインＬ７５を介して図示さ
れない処理装置に送られる。なお、Ｌ７６は溶液を補給
するためのラインである。また、前記溶液としては、融
点の高い成分Ｂに富んだ蒸気を十分に吸着することがで
きる特性を有するものが使用される。

【００４１】このように、ベントガス処理装置２７０に
ベントスクラバ２７１、熱交換器２７４等を補機として
配設する必要があるので、蒸留装置の占有面積が大きく
なるだけでなく、コストが高くなってしまう。しかも、
溶液として、融点の高い成分Ｂに富んだ蒸気を十分に吸
着することができる特性を有するものを使用する必要が
あるので、蒸留装置のコストが高くなってしまう。

【００４２】本発明は、前記従来の蒸留装置の問題点を
解決して、占有面積を小さくすることができ、コストを
低くすることができる蒸留装置を提供することを目的と
する。

【００４３】

【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、塔頂に接続され、塔頂
から排出された低沸点成分に富んだ蒸気を凝縮させる凝
縮器と、該凝縮器に接続され、負圧を発生させ、塔本体
内で発生したベントガスを吸引する負圧発生手段と、前
記凝縮器と負圧発生手段との間に配設され、ベントガス
を冷却するガスクーラと、塔サイドに接続され、融点の
高い材料から成る中間成分に富んだ液体を排出するため
の第１の排出系と、塔底に接続され、融点の高い材料か
ら成る高沸点成分に富んだ液体を排出するための第２の
排出系とを有する。

【００４４】そして、前記第１の排出系は、中間成分に
富んだ液体が固化するのを防止するための第１の固化防
止手段を備える。また、前記第２の排出系は、高沸点成
分に富んだ液体が固化するのを防止するための第２の固
化防止手段を備える。

【００４５】

【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。

【００４６】図１は本発明の実施の形態における蒸留装
置の概念図、図９は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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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、塔
サイドの第１室１５Ａにフィードノズル４１が、同様に
塔サイドの第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１
１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４
５及び蒸気入口４６がそれぞれ形成される。

【００５１】前記構成の結合型蒸留塔１０において、三
つの成分Ａ〜Ｃを含有する原液Ｍが、ラインＬ５１を介
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より沸点が低く、前
記成分Ａによって低沸点成分が、成分Ｂによって中間成
分が、成分Ｃによって高沸点成分が構成される。また、
成分Ｂ及びＣは融点の高い材料から成る。

【００５２】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１４Ａ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ＡＲ３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ＡＲ５
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。

【００５３】このように、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。

【００５４】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が気液分離させ
られ、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、蒸気及び液体か
ら成る流体を発生させ、第１の蒸留部２５の下端から第
３の蒸留部２７に前記流体が供給される。

【００５５】さらに、該流体は、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と接触させられる。これ
に伴って、該原液Ｍのうちの成分Ａが下方に移動するの
が防止され、成分Ａが回収されるので、第３の蒸留部２
７に成分Ａが混入するのが防止される。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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からラインＬ５２に排
出される。

【００６０】また、前記缶出液の一部はラインＬ５３を
介して蒸発器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、ラインＬ５４を介して蒸気入口４６に送られ、該
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。また、前記缶出液の残りは、ラインＬ
５５を介して図示されない缶出液収容部に供給される。

【００６１】続いて、前記成分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、サイドカットノズル４２からサイ
ドカット液としてラインＬ５６に排出され、図示されな
いサイドカット液収容部に供給される。なお、前記ライ
ンＬ５６によって第１の排出系が構成される。

【００６２】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、前記サイドカット液として
サイドカットノズル４２からラインＬ５６に排出され
る。

【００６３】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からライ
ンＬ５７に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、
留出液としてラインＬ５８に排出される。また、成分Ａ
の蒸留の効率を高くするために、前記留出液の一部は、
ラインＬ５９を介して還流液入口４４に送られ、該還流
液入口４４から濃縮部ＡＲ３に還流され、該濃縮部ＡＲ
３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。そして、前記留出液の残りは、ライ
ンＬ６０を介して図示されない留出液収容部に供給され
る。

【００６４】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。

【００６５】ところで、前記成分Ｂ及びＣの融点は外気
より高いので、ラインＬ５６内においてサイドカット液
が固化するのを防止するために、また、ラインＬ５２、
Ｌ５３、Ｌ５５内において缶出液が固化するのを防止す
るために、ラインＬ５２、Ｌ５３、Ｌ５５、Ｌ５６は二
重管構造を有する。なお、前記ラインＬ５２、Ｌ５３、
Ｌ５５によって第２の排出系が構成される。また、ライ
ンＬ５６が有する二重管構造によって第１の固化防止手
段が、ラインＬ５２、Ｌ５３、Ｌ５５が有する二重管構
造によって第２の固化防止手段が構成される。前記二重
管構造は、同心状に配設された内管及び外管から成り、
内管と外管との間に加熱媒体としての蒸気が流され、該
蒸気によって内管内を流れる缶出液及びサイドカット液
が固化するのを防止する。本実施の形態においては、第
１、第２の固化防止手段として二重管構造が使用される
が、該二重管構造に代えてスチームトレース構造を使用
することもできる。該スチームトレース構造は、並列に
配設された主管及び副管から成り、副管内に加熱媒体と
しての蒸気が流され、該蒸気によって主管内を流れる缶
出液及びサイドカット液が固化するのを防止する。

【００６６】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。

【００６７】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Ａ〜Ｃに分離させることがで
きる。

【００６８】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、蒸留装置の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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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１６の
第１室１６Ａに供給される。

【００７２】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１６Ｂ
に供給される。

【００７３】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。

【００７４】ところで、本実施の形態においては、塔頂
から排出された成分Ａに富んだ蒸気を凝縮器８１におい
て凝縮させるに当たり、凝縮器８１において成分Ａに富
んだ蒸気を冷却するための冷却媒体として通常の冷却水
を使用しているが、冷却水の温度より成分Ａの融点が低
い（例えば、冷却水の温度が３０〜３５〔°〕であるの
に対して、成分Ａの融点が３０〜３５〔°〕より低い）
ので、成分Ａに富んだ蒸気を十分に凝縮させることがで
き、凝縮器８１内において成分Ａに富んだ蒸気が固化す
ることがない。

【００７５】したがって、冷却媒体として、温水、冷熱
媒油、水蒸気等を使用する必要がない。その結果、前記
凝縮器８１に冷却系を接続する必要がなくなる。

【００７６】また、蒸発器８２において缶出液を加熱す
る際に消費されるエネルギーを少なくするために、蒸発
器８２の温度を低くするのが好ましいが、蒸発器８２の
温度を低くすると、缶出液を蒸気にするのがその分困難
になる。そこで、凝縮器８１に負圧発生手段としての真
空発生装置９１が接続され、該真空発生装置９１によっ
て結合型蒸留塔１０内に負圧を発生させるようにしてい
る。したがって、缶出液を容易に蒸気にすることがで
き、結合型蒸留塔１０内で発生したベントガスを吸引
し、大気中に放出することができる。

【００７７】この場合、凝縮器８１と真空発生装置９１
との間にガスクーラ９２を配設し、真空発生装置９１に
よって吸引されたベントガスをガスクーラ９２によって
冷却するようにしている。なお、凝縮器８１とガスクー
ラ９２とがラインＬ６１によって、ガスクーラ９２と真
空発生装置９１とがラインＬ６２によって接続される。
したがって、前記ベントガス内に混入した成分Ａに富ん
だ蒸気が、凝縮器８１からガスクーラ９２に送られる
と、ガスクーラ９２によってベントガスが冷却されるの
に伴って成分Ａに富んだ蒸気は液体になり、成分Ａに富
んだ液体はベントガスから除去される。その結果、凝縮
器８１と真空発生装置９１との間にベントガス処理装置
を配設する必要がなくなる。なお、前記ガスクーラ９２
において、冷却媒体として通常の冷却水を使用すること
ができる。また、前記蒸留装置は、前記塔本体、中仕切
り２２〜２４、第１〜第３の蒸留部２５〜２７、凝縮器
８１、真空発生装置９１、ガスクーラ９２及びラインＬ
５２、Ｌ５３、Ｌ５５、Ｌ５６によって構成される。

【００７８】このように、塔頂から成分Ａに富んだ蒸気
が排出され、かつ、成分Ａが融点の低い材料から成るの
で、温水溜め、冷却器、油溜め、コンデンサ、ベントス
クラバ等の各種の補機が不要になる。したがって、蒸留
装置の占有面積を小さくすることができるだけでなく、
コストを低くすることができる。

【００７９】本実施の形態においては、凝縮器８１と真
空発生装置９１との間にガスクーラ９２が配設されるよ
うになっているが、ガスクーラ９２に代えてベントスク
ラバ方式のベントガス処理装置を配設することもでき
る。その場合、使用される溶液としては、融点の高い材
料から成る成分Ｂに富んだ蒸気を十分に吸着することが
できる特性を有するものを使用する必要がないので、蒸
留装置のコストを低くすることができる。

【００８０】また、本実施の形態においては、成分Ａに
富んだ蒸気が蒸気出口４３からラインＬ５７に排出さ
れ、凝縮器８１に送られるようになっているが、凝縮器
を塔本体の第１セクション内に配設することによって、
塔頂と凝縮器とを接続することもできる。

【００８１】なお、前記構成の蒸留装置においては、炭
化水素類、アルコール類、ケトン類、エステル類、脂肪
酸類、フェノール類、窒素化合物類、香料等の有機化合
物を蒸留によって分離させることができる。そして、炭
化水素類としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ビ
フェニール、ナフタリン等を分離させ、アルコール類と
しては、メタノール、エタノール、ブタノール、ヘプタ
ノール、オクタノール等を分離させ、ケトン類として
は、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチル
ケトン等を分離させ、エステル類としては、酢酸エチ
ル、酢酸ブチル、酢酸メチン、アクリル酸ブチル等を分
離させ、脂肪酸類としては、酢酸、酪酸、脂肪酸類、高
級アルコール類等を分離させ、フェノール類としては、
フェノール、クレゾール、キシレノール等を分離させ、
窒素酸化物としては、ジメチルアミン、トリエチルアミ
ン、アニリン、ピリジン、ピコリン、キノリン等を分離
させ、香料としては、アンスラニル酸メチル、安息香酸
メチル、イソオイゲノール、カプロン酸エチル、オイゲ
ノール、グラニオール等を分離させることができる。

【００８２】特に、本実施の形態においては、少量多品
種の香料、油脂、脂肪酸類等であって、炭素数がＣ８〜
Ｃ２２程度の高沸点材料を、減圧下で分離させる場合に
好適である。

【００８３】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。

【００８４】

【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、塔頂に接続さ
れ、塔頂から排出された低沸点成分に富んだ蒸気を凝縮
させる凝縮器と、該凝縮器に接続され、負圧を発生さ
せ、塔本体内で発生したベントガスを吸引する負圧発生
手段と、前記凝縮器と負圧発生手段との間に配設され、
ベントガスを冷却するガスクーラと、塔サイドに接続さ
れ、融点の高い材料から成る中間成分に富んだ液体を排
出するための第１の排出系と、塔底に接続され、融点の
高い材料から成る高沸点成分に富んだ液体を排出するた
めの第２の排出系とを有する。

【００８５】そして、前記第１の排出系は、中間成分に
富んだ液体が固化するのを防止するための第１の固化防
止手段を備える。また、前記第２の排出系は、高沸点成
分に富んだ液体が固化するのを防止するための第２の固
化防止手段を備える。

【００８６】この場合、塔頂から低沸点成分に富んだ蒸
気が排出され、かつ、低沸点成分が融点の低い材料から
成るので、温水溜め、冷却器、油溜め、コンデンサ、ベ
ントスクラバ等の各種の補機が不要になる。

【００８７】したがって、蒸留装置の占有面積を小さく
することができるだけでなく、コストを低くすることが
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蒸留装置の概念図
である。

【図２】従来の蒸留装置の概念図である。

【図３】中間成分及び高沸点成分が融点の高い材料から
成る場合の従来の蒸留装置の概念図である。

【図４】従来の冷却系を説明する図である。

【図５】従来の他の冷却系を説明する図である。

【図６】従来の更に他の冷却系を説明する図である。

【図７】従来のベントガス処理装置を説明する図であ
る。

【図８】従来の他のベントガス処理装置を説明する図で
ある。

【図９】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。

【符号の説明】

１０結合型蒸留塔１４Ａ、１５Ａ、１６Ａ第１室１４Ｂ、１５Ｂ、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８１凝縮器９１真空発生装置９２ガスクーラＡＲ１、ＡＲ３、ＡＲ５濃縮部ＡＲ２、ＡＲ４、ＡＲ６回収部Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５５、Ｌ５６ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4D076 AA13 AA22 AA23 AA24 BB04 BB13 BB27 CA02 CA11 CA13 CD22 DA02 DA21 DA25 EA05Y EA14Y FA31 FA35 FA37 JA03

Claims

【特許請求の範囲】

【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、（ｆ）塔頂に接続され、塔頂から排出された低沸
点成分に富んだ蒸気を凝縮させる凝縮器と、（ｇ）該凝
縮器に接続され、負圧を発生させ、塔本体内で発生した
ベントガスを吸引する負圧発生手段と、（ｈ）前記凝縮
器と負圧発生手段との間に配設され、ベントガスを冷却
するガスクーラと、（ｉ）塔サイドに接続され、融点の
高い材料から成る中間成分に富んだ液体を排出するため
の第１の排出系と、（ｊ）塔底に接続され、融点の高い
材料から成る高沸点成分に富んだ液体を排出するための
第２の排出系とを有するとともに、（ｋ）前記第１の排
出系は、中間成分に富んだ液体が固化するのを防止する
ための第１の固化防止手段を備え、（ｌ）前記第２の排
出系は、高沸点成分に富んだ液体が固化するのを防止す
るための第２の固化防止手段を備えることを特徴とする
蒸留装置。