JP2004344700A - 減圧蒸発濃縮装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】コンパクトでありながらも、蒸発凝縮水側に被処理液中の非揮発性成分の混入のない減圧蒸発濃縮装置を提供する。
【解決手段】被処理液の蒸気を発生させる蒸発沸騰缶部の上方に隣接して蒸発沸騰缶部から供給される蒸気を冷却・凝縮する冷却凝縮室部を有し、被処理液の蒸発面から蒸発した被処理液の蒸気を冷却凝縮室部の上部に導く、蒸発面上方に設けられた蒸気通路と、冷却凝縮室部内で、かつ、該蒸気通路の周囲に上記被処理液の蒸気を凝縮させるための冷却蛇管とを備えた減圧蒸発濃縮装置において、蒸気沸騰缶部の液体あるいは固体を冷却凝縮室部に到達させないためのミスト除去手段を蒸気通路に有する減圧蒸発濃縮装置。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、減圧蒸発濃縮装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
減圧蒸発濃縮装置は、めっきなどの各種水溶液を用いる化学工業において、その水溶液を回収利用することができるので、その成分の有効利用が可能となり、また、排水の排出自体を不要にすることができ、そのときには排水処理およびそのための設備が不要になるなどの効果が得られるため、広く使用されている。
【0003】
ここで、減圧蒸発濃縮装置の形式は、例えば隅谷信三による「真空蒸発装置(1)」(非特許文献1)に多数記載されているが、そのいずれもが大型となり、既存の工場の従来からある設備の間に簡単に設置できるようなコンパクトなものはなかった。
【0004】
【非特許文献1】
隅谷 信三 「真空蒸発装置(1)」 化学工場第6巻第8号第81〜84頁1962年8月号 日刊工業新聞社発行
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の減圧蒸発濃縮装置では、被処理液の蒸気を発生させる蒸発沸騰缶部とその蒸発沸騰缶部から供給される蒸気を冷却・凝縮する冷却凝縮室部とが別々に設けられ、これらの間が配管で接続されていたために、装置設置のために大面積が必要であり、背が高く、かつ接続配管が必要で、コンパクト化が困難であった。
【0006】
ここで、本発明者等は、コンパクト化を目的に、これらを接続する配管を省き、蒸発沸騰缶部の上方に隣接した位置に冷却凝縮室部を設けた減圧蒸発濃縮装置を試作した。
【0007】
しかしながら、そのとき、蒸発沸騰缶部内部の被処理液で発生した泡沫やミストが蒸気とともに冷却凝縮室部に持ち込まれ、冷却凝縮室部で凝縮、回収された液体には本来含まれていないはずの被処理液中の非揮発性成分が多く含まれると云う問題が生じた。
【0008】
本発明は、上記した従来の問題点を改善する、すなわち、コンパクトでありながらも、蒸発凝縮水側に被処理液中の非揮発性成分の混入のない減圧蒸発濃縮装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の減圧蒸発濃縮装置は上記課題を解決するため、請求項1に記載の通り、被処理液の蒸気を発生させる蒸発沸騰缶部の上方に隣接して蒸発沸騰缶部から供給される蒸気を冷却・凝縮する冷却凝縮室部を有し、被処理液の蒸発面から蒸発した被処理液の蒸気を冷却凝縮室部の上部に導く、蒸発面上方に設けられた蒸気通路と、 冷却凝縮室部内で、かつ、該蒸気通路の周囲に上記被処理液の蒸気を凝縮させるための冷却蛇管とを備えた減圧蒸発濃縮装置において、蒸気沸騰缶部の液体あるいは固体を冷却凝縮室部に到達させないためのミスト除去手段を蒸気通路に有する減圧蒸発濃縮装置であり、このような構成により、コンパクトでありながら蒸発凝縮水側に被処理液中の非揮発性成分の混入のない減圧蒸発濃縮装置が可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明において上記ミスト除去手段がバブルキャップトレーと疎水性繊維のウェブの積層体とから構成されていると、より効果的に蒸発凝縮水側に被処理液中の非揮発性成分の混入を防止することができる。
【0011】
これらは、蒸気通路の蒸発沸騰缶部側にバブルキャップトレーが、冷却凝縮室部側に疎水性繊維のウェブの積層体が配されていることが、高い効果が得られるので好ましい。
【0012】
疎水性繊維を構成する樹脂としては、水に対して濡れ性の小さい樹脂を選択する。このような樹脂としてポリテトラフッ化エチレンなどのフッ素系樹脂、ポリビニリデン系樹脂、および、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂が挙げられるが、安価で最終的な廃棄の際に環境負荷の小さいポリオレフィン系樹脂であることが望ましい。
【0013】
このような繊維からなるウェブの積層体は構成する繊維と繊維との間隔が10〜200μm程度となるものを選択することが望ましい。また、その積層方向が垂直に、かつ、蒸気の流れ方向に対して直角になるように配することが望ましい。このような構成によりより効果的に水蒸気中のミストを除去することができる。
このようなウェブの積層体は例えば目開き2〜3mmの比較的目開きの粗い、金属製ないし樹脂製の網によって保持される。
【0014】
ここで本発明の減圧蒸発濃縮装置について、図面を用いて説明する。
図1には本発明の減圧蒸発濃縮装置の一例のモデル断面図を示す。
この減圧蒸発濃縮装置1は、被処理液3の蒸気を発生させる円筒状の蒸発沸騰缶部2の上方に隣接して蒸発沸騰缶部2から供給される蒸気を冷却・凝縮する円筒状の冷却凝縮室部4を有し、被処理液3の蒸発面3aから蒸発した被処理液の蒸気を冷却凝縮室部4の上部に導く、蒸発面3a上方に設けられた円筒状の蒸気通路5と、冷却凝縮室部4内で、かつ、該蒸気通路の周囲に上記被処理液の蒸気を凝縮させるための冷却蛇管4aとを備えた減圧蒸発濃縮装置であって、蒸気沸騰缶部2の液体あるいは固体を冷却凝縮室部に到達させないためのミスト除去手段としてバブルキャップトレー5aと疎水性繊維のウェブの積層体5bとが蒸気通路5に配されている減圧蒸発濃縮装置である。
【0015】
冷却凝縮室部4、蒸気通路(途中のバブルキャップトレー5aより上側で膨径している円筒形)5、および蒸気通路5の周囲に螺旋形状の冷却蛇管4aがそれぞれ同心円状に配されている。なお、この例では冷却蛇管4aの最上部は蒸気通路5出口よりも低い位置に配されているため、冷却蛇管4aの全体が有効に利用される構造である。また、この例では単列の冷却蛇管を配したが、複数列の冷却蛇管を用いても良い。さらに、気流と冷却蛇管4aとの接触効率を向上させるために、バッフルプレートを付設して、冷却蛇管周囲の気流をジグザグ状に流れるようにさせても良い。
【0016】
この減圧蒸発濃縮装置1において、蒸気沸騰缶部2には被処理液3を加熱するためにヒータ2aが設けられていて、その入口2a1から出口2a2に向かって熱媒(本例では水蒸気)を送り込むことにより、被処理液3が所定の温度に加熱される。この際蒸気沸騰缶部2の被処理液3はポンプP1の働きにより蒸気沸騰缶部2底部から配管および導入管2bによって循環する。
【0017】
なお、この減圧蒸発濃縮装置1では、蒸気沸騰缶部2内部で被処理液3が加熱され、他に熱交換機等を設ける必要がないため、上記構成とともにコンパクトな減圧蒸発濃縮装置となっている。
【0018】
このように熱媒によって加熱された被処理液3の揮発性成分はその蒸発面3aから蒸発し、蒸気通路5に導かれ、蒸気通路5に設けられたバブルキャップトレー5aと疎水性繊維(この例ではポリプロピレン)のウェブの積層体5bにより、飛沫等の液体あるいは固体成分が充分に除去された状態で、冷却凝縮室部4上部に達する。ここで、疎水性繊維のウェブの積層体5bの上方および下方にはポリプロピレン製の網(目開きが約3mm)5c1および5c2が配されて、これらにより疎水性繊維のウェブの積層体5bが保持されている。
【0019】
冷却凝縮室部4内部は、上記の螺旋形状の冷却蛇管4aの導入口4a1から排出口4a2に向かって、すなわち、冷却凝縮室部4内部を冷媒(本例では冷却水を下から上に向かって流している)が流されているために、比較的温度が低く、冷却凝縮室部に達した蒸気は冷却凝縮室部4内で凝縮し液化する。
【0020】
凝縮した液は冷却凝縮室部4壁部下部に設けられた液体を冷却凝縮室部外に排出するための排出口4bから減圧蒸発濃縮装置1外の凝縮液受10に排出される。なお、凝縮液受10中の凝縮液が増加してその液面が所定位置に達すると、ポンプP2の働きにより凝縮液受10外部に排出される。
【0021】
なお、減圧蒸発濃縮装置内部は効率よい濃縮が行われるためには減圧状態に保たれている必要があるが、冷却凝縮室部4内部の排気のための排気口4c1は上記排出口4bとは別に、かつ、排出口4bよりも冷却凝縮室部4内の高い位置に設けられている。このため冷却凝縮室部4内部に溜まった凝縮された液が排気口4c1に達することなく、効率良い排気が維持される。
【0022】
邪魔板4d下端はこの例のように冷却蛇管4aの下端より低い位置となることが最も望ましい。
【0023】
さらに、本例では、排気口4c1が蒸気通路5付近に設けられている。ここで蒸気通路5は円柱状であり、かつ、円筒形の冷却凝縮室部4に同心円状となるように配されているため、排気口4c1は冷却凝縮室部4中央に近いところに設けられていることとなり、冷却凝縮室部4壁部下部に設けられている排出口4bからは離間した位置に配されているためにより確実に、冷却凝縮室部4内部に溜まった凝縮された液が排気口4c1に達することが防止されている。
【0024】
なお、図1では排気口4c1および排気口4c1に接続された配管が減圧蒸発濃縮装置1外に接続される接続口4c2を有する面での断面図であるために判りづらいが、図2にモデル斜視図(部分図)に示したように、蒸気通路5断面に占めるこれら配管は極めて小さく、蒸気沸騰缶部2から冷却凝縮室部4への蒸気の流れは、これら配管に妨げられることはない。接続口4c2は外部の排気ポンプP3に接続されている。
【0025】
さらに、図1に示されているように、冷却凝縮室部4の気流が一旦、冷却凝縮室部4内部の冷却蛇管4aの下端より低い位置に達したのちに上記排気口4c1に達するように導くための気流誘導手段としての邪魔板4dが設けられているため、排気口4c1に達する気流中の凝縮可能成分(通常は水分)が可能な限り除かれているために排気の効率が高く、減圧蒸発濃縮装置の内部の圧力をより低くすることが可能となるため、蒸発効率が向上する。
【0026】
また本例では排気口4c1は円筒形の蒸気通路5の側面に、その中心に対して対象な位置(180°回転した位置)に2つ設けられており、これら2つの排気口4c1に吸引される冷却凝縮室部4の気流は2つとなり冷却蛇管4aによる冷却がより効率的となる。このように排気口は上記排気口が複数、通常2つないし4つ、互いに離間して設けられていることが望ましい。
【0027】
【発明の効果】
本発明の減圧蒸発濃縮装置は、コンパクトでありながらも、蒸発凝縮水側に被処理液中の非揮発性成分の混入のない減圧蒸発濃縮装置である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る減圧蒸発濃縮装置の一例を示すモデル断面図である。
【図2】蒸気通路付近のモデル斜視図(部分図)である。
【符号の説明】
1 本発明に係る減圧蒸発濃縮装置
2 蒸発沸騰缶部
2a ヒータ
3 被処理液
3a 蒸発面
4 冷却凝縮室部
4a 冷却蛇管
4a1 導入口
4a2 排出口
4b 排出口
4c1 排気口
4c2 接続口
4d 邪魔板
5 蒸気通路
5a バブルキャップトレー
5b 疎水性繊維のウェブの積層体
5c1,5c2 網

Claims (5)

  1. 被処理液の蒸気を発生させる蒸発沸騰缶部の上方に隣接して蒸発沸騰缶部から供給される蒸気を冷却・凝縮する冷却凝縮室部を有し、
    被処理液の蒸発面から蒸発した被処理液の蒸気を冷却凝縮室部の上部に導く、蒸発面上方に設けられた蒸気通路と、
    冷却凝縮室部内で、かつ、該蒸気通路の周囲に上記被処理液の蒸気を凝縮させるための冷却蛇管とを備えた減圧蒸発濃縮装置において、
    蒸気沸騰缶部の液体あるいは固体を冷却凝縮室部に到達させないためのミスト除去手段を蒸気通路に有することを特徴とする減圧蒸発濃縮装置。
  2. 上記ミスト除去手段がバブルキャップトレーと疎水性繊維のウェブの積層体とからなることを特徴とする請求項1に記載の減圧蒸発濃縮装置。
  3. 上記冷却凝縮室部壁部下部あるいは冷却凝縮室部壁部底部に冷却凝縮室部内で凝縮した液体を冷却凝縮室部外に排出するための排出口、
    該排出口とは別に、かつ、該排出口よりも冷却凝縮室部内の高い位置に冷却凝縮室部内部の排気のための排気口、および、
    該冷却凝縮室部の気流が一旦、冷却凝縮室部内部の冷却蛇管より低い位置に達したのちに上記排気口に達するように導く気流誘導手段を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の減圧蒸発濃縮装置。
  4. 上記冷却凝縮室部が円柱形ないし略円柱状であって、その中央に円柱形ないし略円柱状の蒸気通路、該蒸気通路の周囲に螺旋形状の冷却蛇管がそれぞれ同心円状に配され、かつ、上記排気口が該蒸気通路付近に設けられていることを特徴とする請求項3に記載の減圧蒸発濃縮装置。
  5. 上記排気口が複数、互いに離間して設けられていることを特徴とする請求項4に記載の減圧蒸発濃縮装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104524791A (zh) * 2014-12-30 2015-04-22 南通三圣石墨设备科技股份有限公司 蒸发冷凝一体化蒸发器
CN108159716A (zh) * 2017-11-23 2018-06-15 诺圆环保科技(苏州)有限公司 一种适用于洗衣片的浓缩模具及单元

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