JP2005111320A - ヒートポンプ式濃縮装置並びにその運転方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 蒸発缶2から排出された蒸気成分S0を圧縮機7によって昇温し、この蒸気を加熱缶1内に供給するものであり、前記圧縮機7としてルーツブロワを適用したことを特徴として成り、圧縮機7に取り込まれる蒸気成分S0中にミストやドレンが有った場合でも、ドレンアタックによる圧縮機7の損傷を回避することができる。
【選択図】図1
Description
この種の装置は容器内において液体原料を加熱して溶媒成分を蒸発させるものであり、その熱源として、前記容器から排出された蒸気成分を圧縮機によって昇温させた過熱蒸気が用いられている。
そして前記圧縮機としては、高速回転で大容量の気体を処理することができる等の利点があることからスクリュー圧縮機が広く用いられている。しかしながらスクリュー圧縮機の場合、蒸気成分が凝縮して生成されたミストやドレンが圧縮機内に入り込むと、このものがスクリューブレードに衝突して損傷を招いてしまうため(ドレンアタック)、圧縮機入口での蒸気成分温度を1〜2℃過熱状態にしてミストやドレンの生成を抑えることが行われている。
化学工業便覧7・5蒸発装置の設計(化学工業会2000)
この発明によれば、ドレンアタックによる圧縮機の損傷を防止することができる。
この発明によれば、ルーツブロワ内での蒸気成分の再凝縮を回避して、液圧縮によるルーツブロワの損傷を防止することができる。
この発明によれば、ルーツブロワのオーバーヒートを防止するとともに、過冷却によるルーツブロワ内での蒸気成分の再凝縮を回避することができる。
この発明によれば、圧縮機に取り込まれる蒸気成分中にミストやドレンが有った場合でも、ドレンアタックによる圧縮機の損傷を回避することができる。
この発明によれば、ヒートポンプ式濃縮装置の運転状態に応じて圧縮機の作用を調節することができることができる。
この発明によれば、ルーツブロワのオーバーヒートを防止することができる。
この発明によれば、圧縮機に取り込まれる蒸気成分中にミストやドレンが有った場合でも、液圧縮によって圧縮機が損傷してしまうことがない。
そしてこれら各請求項記載の発明の構成を手段として前記課題の解決が図られる。
なお前記長管11の外部に供給される加熱媒体としては、蒸発缶2において分離された蒸気成分S0を圧縮機7によって昇温した蒸気S1を用いている。
まず前記加熱缶1について説明すると、このものは図2に示すように機密性が確保された筐体10内に、金属等の耐熱素材から成る管路である長管11を複数本具えるものであり、この長管11の下端部を筐体10下部に形成した給液口12と連通状態とし、一方、長管11の上端部を筐体10上部に形成した排出口13に連通状態として成るものである。
また前記筐体10の側周部分には、蒸気口14及びドレン口15が形成される。なお給液口12から長管11を通って排出口13に至る流路と、蒸気口14から筐体10内を通ってドレン口15に至る流路とは、双方を流れる流体が互いに干渉しないようになっており、双方の流路間では熱エネルギーのみが移動するものである。
更にまた前記加熱缶1に形成された蒸気口14には蒸気供給装置9が接続される。
また筐体20内にはノズル82が配されるものであり、このノズル82内から給液タンク8に貯留された液体原料L0が噴出される。なおこの液体原料L0の噴出量は、バルブ81の開度を調節することにより調節される。
なお前記戻り管路4には濃縮液排出口41が形成されるものであり、バルブ42を開放することにより、濃縮された液体成分L1を外部に排出できるように構成されている。
また前記ケーシング70には、その内部に冷却水を循環させるための流路が形成されるものであり、この流路に冷却水を供給するための給水口70aと排水口70bとが形成される。更に前記排水口70b付近には温度センサTが具えられる
〔初期運転〕
まず真空ポンプPを起動してヒートポンプ式濃縮装置Cの系内の減圧を図るものであり、適宜バルブ51を操作して蒸発缶2、加熱缶1及び予熱器5とこれらを結ぶ管路内を減圧しておく。
次いで蒸気供給装置9から加熱缶1内に蒸気を供給するものであり、長管11の外側を通過した蒸気は凝集してドレンDとなり、ドレン口15から排出されて予熱器5に至ることとなる。
そしてノズル82から蒸発缶2内に供給された液体原料L0は、戻り管路4を経由して加熱缶1における長缶11内に供給され、蒸気で加熱され長管11内部で沸騰し、発生した蒸気成分S0が長管11内を上昇する際に液体成分L1を引き上げることとなる。これら蒸気成分S0と液体成分L1とは長管11内を上昇して排出口13に至りここから吹込管路3内に入り込み、続いて蒸発缶2における流入口22から筐体20内に流入する。
また起動時の初期運転では、ケーシング20に供給する冷却水の量を絞るものであり、このような操作により、温度が定常状態となっていない圧縮器7内での蒸気成分S0の再凝縮を回避して、液圧縮によるルーツブロワの損傷を防止することができる。
また一対のロータ71の噛み合い部分にドレンが入り込んだ場合であっても、このものは連通口75から噛み合っていない部分に逃げることとなり、液圧縮が起こることはない。
このような運転を継続することにより、濃縮された液体成分L1は前記ノズル82から供給された新たな液体原料L0を伴って再び加熱缶1における長管11内に位置することとなり、更なる濃縮が行われるものである。
やがて系内の温度が十分に上昇した時点で蒸気供給装置9を停止し、定常運転に移行するものである。
続いて定常運転の状態にあるときの濃縮装置Cの作動態様について説明する。
まず給液タンク8内に貯留されていた液体原料L0(温度20℃)は、予熱器5に供給され、約70℃まで昇温されて排出されることとなる。このとき加熱管1から排出される未凝縮ガスS2及びドレンDは全て予熱器に供給されるため、これらが有する熱エネルギーを高効率で利用することができる。
そして液体原料L0は蒸発缶2の下部において濃縮された液体成分L1と混合され、その後加熱缶1における長管11に至ってここで溶媒が蒸発するものであるが、このとき液体原料L0と濃縮された液体成分L1との混合液は80〜85℃と高温状態を維持することができるため、長管11内において直ちに沸騰するものである。
なお以上のような定常運転時には、温度センサTによって前記冷却水の出口温度を監視し、この温度が所定の値となるように冷却水の流量を制御するものであり、これにより圧縮機7たるルーツブロワのオーバーヒートを防止するとともに、過冷却による圧縮機7内での蒸気成分の再凝縮を回避することができる。更に冷却しすぎによる加熱用蒸気のエンタルピーの低下、また過熱度が過大になることによる加熱缶の能力減少を防止することができる。
1 加熱缶
10 筐体
11 長管
12 給液口
13 排出口
14 蒸気口
15 ドレン口
2 蒸発缶
20 筐体
21 排気口
22 流入口
3 吹込管路
31 ダクト
4 戻り管路
41 濃縮液排出口
42 バルブ
5 予熱器
50 シェル
51 バルブ
7 圧縮機
70 ケーシング
70a 給水口
70b 排水口
71 ロータ
72 シャフト
73 凸部
74 凹部
75 連通口
76 吸込口
77 排出口
78 管路
79 デミスタ
8 給液タンク
81 バルブ
82 ノズル
9 蒸気供給装置
D ドレン
E1 エリア
E2 エリア
L0 液体原料
L1 液体成分
P 真空ポンプ
S0 蒸気成分
S1 加熱蒸気
S2 未凝縮ガス
T 温度センサ
Claims (7)
- 加熱缶と蒸発缶との間を吹込管路及び戻り管路によって接続することにより循環経路を形成し、前記蒸発缶内に供給された後、戻り管路を通じて前記加熱缶内に配した長管内に流入した液体を、この長管の外側に供給した蒸気からの加熱によって沸騰させることにより溶媒成分を蒸発させ、濃度の高まった液体成分と蒸気成分とを前記蒸発缶内に吹き込み、この蒸発缶内においてこれら液体成分と蒸気成分とを分離して高濃度の液体を得る装置であって、前記蒸発缶から排出された蒸気成分を圧縮機によって昇温して蒸気とし、この蒸気を加熱缶内に供給する装置の運転において、前記装置の起動時には、圧縮機の回転数を漸増させながら定常運転に移行することを特徴とするヒートポンプ式濃縮装置の運転方法。
- 前記圧縮機はケーシングに冷却水を通過させるための流路を具えたルーツブロワであり、ヒートポンプ式濃縮装置の起動時には冷却水量を絞ることを特徴とする請求項1記載のヒートポンプ式濃縮装置の運転方法。
- 前記冷却水の出口温度を監視し、この温度が所定の値となるように冷却水の流量を制御することを特徴とする請求項2記載のヒートポンプ式濃縮装置の運転方法。
- 加熱缶と蒸発缶との間を吹込管路及び戻り管路によって接続することにより循環経路を形成し、前記蒸発缶内に供給された後、戻り管路を通じて前記加熱缶内に配した長管内に流入した液体を、この長管の外側に供給した蒸気からの加熱によって沸騰させることにより溶媒成分を蒸発させ、濃度の高まった液体成分と蒸気成分とを前記蒸発缶内に吹き込み、この蒸発缶内においてこれら液体成分と蒸気成分とを分離して高濃度の液体を得る装置において、前記蒸発缶から排出された蒸気成分を圧縮機によって昇温し、この蒸気を加熱缶内に供給するものであり、前記圧縮機としてルーツブロワを適用したことを特徴とするヒートポンプ式濃縮装置。
- 前記ルーツブロワは、インバータによって回転数が制御されるものであることを特徴とする請求項4記載のヒートポンプ式濃縮装置。
- 前記ルーツブロワは、ケーシングに冷却水を通過させるための流路を具えたものであることを特徴とする請求項4または5記載のヒートポンプ式濃縮装置。
- 前記ルーツブロワは、ロータに連通口または溝を形成することにより、液圧縮を防止できるものであることを特徴とする請求項4、5または6記載のヒートポンプ式濃縮装置。
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