JP2012055833A - 脱水装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、被処理流体から水を分離する脱水装置1であって、水を分離する前の被処理流体を貯留する第1のタンク2と、水を分離した後の被処理流体が流入する第2のタンク3と、被処理流体から水を分離するための分離膜を有し、第1のタンク2と第2のタンク3との間において被処理流体の流れ方向に沿って並列に配設された複数の膜容器ユニット101,・・・,110とを備え、被処理流体が、第1のタンク2と第2のタンク3との間を往復するように構成され、被処理流体が、複数の膜容器ユニット101,・・・,110を複数回通過するようになっている。
【選択図】 図1
Description
特許文献1の脱水装置においては、複数の水分離膜がシェル部の内部において直列になるように配置されている。この脱水装置では、水を含む被処理流体が、直列配置された水分離膜を順次通過し、これにより、水が被処理流体から分離されるようになっている。
図7に示すように、脱水装置31は、被処理流体(粗エタノール水溶液)が供給される第1のタンク32と、脱水処理後の製品エタノールが流入する第2のタンク33と、被処理流体を第1のタンク2から第2のタンク3へ流すためのライン34と、第1のタンク2と第2のタンク3との間に配置された複数の水分離膜ユニット35A,35B,35C,35D,・・・,35Jと、被処理流体から分離された水が流入する第3のタンク36とを備えている。
例えば、水分離膜ユニットが直列に配置されていると、水分離膜ユニットのうち上流側の水分離膜ユニットで不具合が生じた場合、その影響が下流側の水分離膜ユニットまで波及することになる。つまり、上流側の水分離膜ユニットで不具合が生じると、脱水装置全体を停止してメンテナンスを行わなければならず、脱水装置の安定運転ができないという問題があった。また、バイパスラインを設けることで脱水装置の運転は継続できるが、水分離膜ユニットを通過する回数が少なくなり、所定の濃度まで脱水できない可能性もある。
図8に示すように、流速が約0.6m/sでは水の透過量の比が約1になっているが、被処理流体の流速が小さくなるほど、水分離膜を透過した物質における水の透過量の割合が小さくなる。このように、水分離膜を用いる場合、被処理流体の流速が小さい場合には、水分離膜における水の透過量の割合が小さくなり、水の分離性能が低下することになる。
図9(a)の(1)のグラフに示すように、被処理流体の流速が小さいと、水分離膜の近傍ほど水の濃度が低く、水分離膜に対して垂直な方向(断面方向)に水分離膜から離れるほど水の濃度が高くなる。このような濃度分極が生じる結果、図9(a)の(2)のグラフに示すように、被処理流体の流れ方向に水の濃度の変化を見ると、水の濃度がほとんど小さくならず、水の分離性能に問題があることがわかる。
一方、図9(b)の(1)に示すように、被処理流体の流速が十分にある場合、水分離膜において水が透過し、濃度分極が発生しない。その結果、図9(b)の(2)のグラフに示すように、被処理流体の流れ方向に水の濃度の変化を見ると、水の濃度が徐々に小さくなっており、十分な水の分離性能が得られることになる。
以下、本発明の第1実施形態に係る脱水装置を、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る脱水装置の全体を示した模式図である。
このような構成から、被処理流体が、第1のタンク2と第2のタンク3の間で第1のライン41を往復するようになっている。
図1に示すように、第1の開閉弁201,202,203,204,・・・,210及び第2の開閉弁301,302,303,304,・・・,310は、制御手段5に接続されており、制御手段5の制御に基づいて開閉動作を行うようになっている。
図1に示すように、各水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110は、蒸気弁401,・・・,410を介して第3のタンク4に接続されており、各水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110において引き抜かれた水蒸気は、第3のタンク4に流入するようになっている。
また、第1のライン41には、第2のポンプ62及び第2の熱交換器72を迂回するための第2のバイパス管82が設けられている。この第2のバイパス管82の両端部と第1のライン41とは、分岐弁(図示せず)を介して接続されている。
なお、分岐弁は、制御手段5に接続されており、制御手段5の制御に基づいて開閉動作を行うようになっている。
検出器101a,・・・,110aは、膜容器の状態を連続監視し、オンラインで不具合を検出するようになっている。例えば、膜容器の閉塞などで透過量が低下した場合、検出器101a,・・・,110aは、供給側の出口温度の低下が小さいことを検出する。また、膜容器に不具合が生じて透過量が増加した場合、検出器101a,・・・,110aは、透過側の温度低下が大きくなったことを検出する。また、検出器101a,・・・,110aは、透過量の変動によって、供給側の出口濃度が変動したことも検出するようになっている。
次に、制御手段5は、第1のライン41と第1のバイパス管81との間の分岐弁を制御し、被処理流体が、第1のライン41を流れるようにする。その後、第1のポンプ61によって、被処理流体が第1のタンク2から第2のタンク3へ向かって流される。
第1のライン41を流れる被処理流体は、第1の熱交換器71によって加熱され、並列に配置された複数の水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110に流れる。この際、各水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110において引き抜かれた水蒸気は、第3のタンク4に流入する。
次に、制御手段5は、第1のライン41と第2のバイパス管82との間の分岐弁を制御し、被処理流体が、第2のバイパス管82を流れるようにする。そして、第2のバイパス管82を通過した被処理流体は、第2のタンク3に流れることになる。
まず、制御手段5は、第1のライン41と第2のバイパスライン82との間の分岐弁を制御し、被処理流体が、第1のライン41を流れるようにする。そして、第2のポンプ62によって、被処理流体が第2のタンク3から第1のタンク2へ向かって流される。
第1のライン41を流れる被処理流体は、第2の熱交換器72によって加熱され、並列に配置された複数の水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110に流れる。この際、各水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110において引き抜かれた水蒸気は、第3のタンク4に流入する。
次に、制御手段5は、第1のライン41と第1のバイパス管81との間の分岐弁を制御し、被処理流体が、第1のバイパス管81を流れるようにする。そして、第1のバイパス管81を通過した被処理流体は、第1のタンク2に流れることになる。
その後、第2のタンク3内の全ての被処理流体が第1のタンク2に流れた後、制御手段5は、第1のタンク2の第1のエタノール濃度計2aによって測定された濃度を受信する。そして、制御手段5は、第1のエタノール濃度計2aによって測定された濃度が所定の濃度に達しているかを検知する。濃度が所定の濃度に達してない場合には、制御手段5は、再び、被処理流体を第1のタンク2から第2のタンク3へ流すように制御する。
以上のような動作を、被処理流体が所定の濃度に達するまで繰り返し行う。そして、最終的に所定の濃度に達した被処理流体は、製品エタノールとして第2のタンク3から回収される。
図2の横軸の「段数」は、被処理流体を複数の水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110に通した回数に対応している。例えば、段数1とは、本実施形態では、被処理流体が第1のタンク2から第2のタンク3へ1回流れた時点を示し、段数2とは、被処理流体が第2のタンク3で折り返して再び第1のタンク2まで流れた時点を示している。
図2に示すように、本実施形態に係る脱水装置1によれば、複数の水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110を通過するごとにエタノール濃度が上昇し、製品エタノールの所定の濃度に近づいていくことがわかる。
本発明の第1実施形態に係る脱水装置1は、このような問題を解決するものであり、被処理流体を第1のタンク2と第2のタンク3との間で往復させて、被処理流体を水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110に繰り返し通過させることによって、被処理流体を所定の濃度まで確実に脱水することができる。
以下、本発明の第2実施形態に係る脱水装置1を、図面を参照しながら説明する。図3は、本発明の第2実施形態に係る脱水装置の全体を示した模式図である。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
第1のポンプ61及び第2のポンプ62は、制御手段5に接続されている。第1のポンプ61は、制御手段5の制御に基づいて第1のタンク2内の被処理流体を第2のタンク3に向かって流すようになっている。第2のポンプ62もまた、制御手段5の制御に基づいて第2のタンク3内の被処理流体を第1のタンク2に向かって流すようになっている。
一方、本実施形態において、第2のライン42は、水分離膜ユニットや熱交換器を配設しておらず、第2のライン42は、被処理流体を第2のタンク3から第1のタンク2へ戻す専用のラインとなっている。
検出器は、制御手段5に接続されており、検出器の検出信号は、制御手段5に送信されるようになっている。制御手段5は、膜容器に不具合が生じたことを示す検出信号を受信すると、不具合が生じた水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110に対応する第1の開閉弁201,202,203,204,・・・,210及び第2の開閉弁301,302,303,304,・・・,310の両方を閉めるように制御する。このような構成により、不具合が生じた水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110だけをメンテナンス及び交換することが可能となる。
その後、第1のポンプ61によって、被処理流体が第1のタンク2から第2のタンク3へ向かって流される。
第1のライン41を流れる被処理流体は、第1の熱交換器71によって加熱され、並列に配置された複数の水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110に流れる。この際、各水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110において引き抜かれた水蒸気は、第3のタンク4に流入する。
そして、複数の水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110を通過した被処理流体は、第2のタンク3に流れることになる。
そして、第2のエタノール濃度計3aによって測定された濃度が所定の濃度に達していない場合には、制御手段5は、第2のポンプ62を制御する。これにより、被処理流体は、第2のライン42を通って第2のタンク3から第1のタンク2へ向かって流れることになる。
その後、第2のタンク3内の全ての被処理流体が第1のタンク2に流れた後、制御手段5は、再び、被処理流体を第1のタンク2から第2のタンク3へ流すように制御する。
以上のような動作を、被処理流体が所定の濃度に達するまで繰り返し行う。そして、最終的に所定の濃度に達した被処理流体は、製品エタノールとして第2のタンク3から回収される。
また、本発明の第2実施形態に係る脱水装置1によれば、第1のライン41と第2のライン42の2つのラインを設けることで被処理流体の流れが一方向となるので、装置の構成をより簡略化することができる。また、第1のタンク2の被処理流体が流れ終わる前に、第2のライン42を用いて被処理流体を第2のタンク3から第1のタンク2へ向かって流せるので、1つのラインだけで被処理流体を往復させる構成に比べて第2のタンク3の容量を小さくすることができる。
以下、本発明の第3実施形態に係る脱水装置1を、図面を参照しながら説明する。図4は、本発明の第3実施形態に係る脱水装置1の全体を示した模式図である。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
第1のポンプ61及び第2のポンプ62は、制御手段5に接続されている。第1のポンプ61は、制御手段5の制御に基づいて第1のタンク2内の被処理流体を第2のタンク3に向かって流すようになっている。第2のポンプ62もまた、制御手段5の制御に基づいて第2のタンク3内の被処理流体を第1のタンク2に向かって流すようになっている。
検出器は、制御手段5に接続されており、検出器の検出信号は、制御手段5に送信されるようになっている。制御手段5は、膜容器に不具合が生じたことを示す検出信号を受信すると、不具合が生じた水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110に対応する第1の開閉弁201,202,203,204,・・・,210及び第2の開閉弁301,302,303,304,・・・,310の両方を閉めるように制御する。このような構成により、不具合が生じた水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110だけをメンテナンス及び交換することが可能となる。
その後、第1のポンプ61によって、被処理流体が第1のタンク2から第2のタンク3へ向かって流される。
第1のライン41を流れる被処理流体は、第1の熱交換器71によって加熱され、並列に配置された第1のユニット群101,102,・・・,105に流れる。この際、第1のユニット群101,102,・・・,105において引き抜かれた水蒸気は、第3のタンク4に流入する。
そして、第1のユニット群101,102,・・・,105を通過した被処理流体は、第2のタンク3に流れることになる。
そして、第2のエタノール濃度計3aによって測定された濃度が所定の濃度に達していない場合には、制御手段5は、第2のポンプ62を制御する。これにより、被処理流体は、第2のライン42を通って第2のタンク3から第1のタンク2へ向かって流れることになる。
第2のライン42を流れる被処理流体は、第2の熱交換器72によって加熱され、並列に配置された第2のユニット群106,107,・・・,110に流れる。この際、第2のユニット群106,107,・・・,110において引き抜かれた水蒸気は、第3のタンク4に流入する。
そして、第2のユニット群106,107,・・・,110を通過した被処理流体は、第1のタンク2に流れることになる。
以上のような動作を、被処理流体が所定の濃度に達するまで繰り返し行う。そして、最終的に所定の濃度に達した被処理流体は、製品エタノールとして第2のタンク3から回収される。
また、本発明の第2実施形態に係る脱水装置1によれば、複数の水分離膜ユニット101,102,103,104,・・・,110を2つのユニット群に分割しているので、被処理流体の流速の低下が抑制され、膜容器において水の分離性能の低下を抑えることができる。
以下、本発明の第4実施形態に係る脱水装置1を、図面を参照しながら説明する。図5は、本発明の第4実施形態に係る脱水装置1の全体を示した模式図である。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
図5に示すように、第1のライン41は、被処理流体を第1のタンク2から中間タンク9へ流すための上流側流体ライン41Aと、被処理流体を中間タンク9から第2のタンク3へ流すための下流側流体ライン41Bとから構成されている。
また、第2のライン42は、被処理流体を第2のタンク3から中間タンク9へ流すための上流側流体ライン42Aと、被処理流体を中間タンク9から第1のタンク2へ流すための下流側流体ライン42Bとから構成されている。
なお、図5には、1つの中間タンク9を設置した実施形態が示されているが、中間タンクを2つ以上設置してもよい。中間タンクを2つ以上設置した場合には、それぞれの中間タンクの間に水分離膜ユニットを並列に設置できる。
また、第2のライン42の上流側流体ライン42Aは、第2のタンク3の近傍の位置に配置された第3のポンプ63を備え、第2のライン42の下流側流体ライン42Bは、中間タンク9の近傍の位置に配置された第4のポンプ64を備えている。
また、第3のユニット群111,112,・・・,115が、第2のライン42の下流側流体ライン42Bにおいて並列に配設され、第4のユニット群116,117,・・・,120が、第2のライン42の上流側流体ライン42Aにおいて並列に配設されている。
また、第2のライン42の上流側流体ライン42Aには、第3のポンプ63と第4のユニット群116,117,・・・,120との間に第3の熱交換器73が配設されている。また、第2のライン42の下流側流体ライン42Bには、第4のポンプ64と第3のユニット群111,112,・・・,115との間に第4の熱交換器74が配設されている。
図5に示すように、第1のユニット群101,102,・・・,105及び第3のユニット群111,112,・・・,115は、蒸気弁を介して第3のタンク4Aに接続されており、第1のユニット群101,102,・・・,105及び第3のユニット群111,112,・・・,115において引き抜かれた水蒸気は、第3のタンク4Aに流入するようになっている。
また、第2のユニット群106,107,・・・,110及び第4のユニット群116,117,・・・,120は、蒸気弁を介して第4のタンク4Bに接続されており、第2のユニット群106,107,・・・,110及び第4のユニット群116,117,・・・,120において引き抜かれた水蒸気は、第4のタンク4Bに流入するようになっている。
図5に示すように、バイパスライン10は、第2のライン42の上流側流体ライン42Aと第1のタンク2とを接続するものである。バイパスライン10は、第3のユニット群111,112,・・・,115及び第4のユニット群116,117,・・・,120の2つのユニット群を迂回して、第2のタンク3から流れた被処理流体を直接第1のタンク2へ流すようになっている。
なお、本実施形態では、中間タンクが1つであるため、バイパスライン10を第2のライン42上の2つのユニット群を迂回するように設けている。一方、中間タンクを複数設けた場合には、バイパスラインは、第2のライン42上の1つ以上のユニット群を迂回して中間タンクに接続するように設けることができる。
また、図示を省略しているが、各水分離膜ユニット101,・・・,120は、膜容器の不具合を検出するための検出器を備えており、検出器は、制御手段に接続されている。制御手段は、膜容器に不具合が生じたことを示す検出信号を受信すると、不具合が生じた水分離膜ユニット101,・・・,120に対応する第1の開閉弁201・・・,220及び第2の開閉弁301,・・・,320の両方を閉めるように制御する。このような構成により、不具合が生じた水分離膜ユニット101,・・・,120だけをメンテナンス及び交換することが可能となる。
図5に示すように、その後、第1のポンプ61によって、被処理流体が第1のタンク2から中間タンク9に向かって流される。
第1のライン41の上流側流体ライン41Aを流れる被処理流体は、第1の熱交換器71によって加熱され、並列に配置された第1のユニット群101,102,・・・,105に流れる。この際、第1のユニット群101,102,・・・,105において引き抜かれた水蒸気は、第3のタンク4Aに流入する。
そして、第1のユニット群101,102,・・・,105を通過した被処理流体は、中間タンク9に流れることになる。
第1のライン41の下流側流体ライン41Bを流れる被処理流体は、第2の熱交換器72によって加熱され、並列に配置された第2のユニット群106,107,・・・,110に流れる。この際、第2のユニット群106,107,・・・,110において引き抜かれた水蒸気は、第4のタンク4Bに流入する。
そして、第2のユニット群106,107,・・・,110を通過した被処理流体は、第2のタンク3に流れることになる。
第2のライン42の上流側流体ライン42Aを流れる被処理流体は、第3の熱交換器73によって加熱され、並列に配置された第4のユニット群116,117,・・・,120に流れる。この際、第4のユニット群116,117,・・・,120において引き抜かれた水蒸気は、第4のタンク4Bに流入する。
そして、第4のユニット群116,117,・・・,120を通過した被処理流体は、中間タンク9に流れることになる。
第2のライン42の下流側流体ライン42Bを流れる被処理流体は、第4の熱交換器74によって加熱され、並列に配置された第3のユニット群111,112,・・・,115に流れる。この際、第3のユニット群111,112,・・・,115において引き抜かれた水蒸気は、第3のタンク4Aに流入する。
そして、第3のユニット群111,112,・・・,115を通過した被処理流体は、第1のタンク2に流れることになる。
以上のような動作を、被処理流体が所定の濃度に達するまで繰り返し行う。そして、最終的に所定の濃度に達した被処理流体は、製品エタノールとして第2のタンク3から回収される。
また、本発明の第4実施形態に係る脱水装置1によれば、脱水装置1は、第1のタンク2と第2のタンク3との間に配置された中間タンク9を備えている。これにより、被処理流体を中間タンク9でも貯留できるので、被処理流体を第1のタンク2に連続して供給して脱水装置1全体の運転を行うことができる。
本発明の第4実施形態に係る脱水装置1によれば、原料のエタノール水溶液を脱水装置1に連続的に供給し、製品エタノールを連続的に回収することができる。
以下、本発明の第5実施形態に係る脱水装置1を、図面を参照しながら説明する。図6は、本発明の第5実施形態に係る脱水装置1の全体を示した模式図である。なお、前述した実施形態で説明したものと同様の部分については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
なお、図6には、2つの中間タンク(第1の中間タンク9A及び第2の中間タンク9B)を設置した実施形態が示されているが、中間タンクを3つ以上設置してもよい。中間タンクを3つ以上設置した場合には、それぞれの中間タンクの間に水分離膜ユニットを並列に設置できる。
また、第4のユニット群116,117,・・・,120が、第2のライン42の下流側流体ライン42Cにおいて並列に配設され、第5のユニット群121,122,・・・,125が、第2のライン42の中間流体ライン42Bにおいて並列に配設され、第6のユニット群126,127,・・・,130が、第2のライン42の上流側流体ライン42Aにおいて並列に配設されている。
また、第2のライン42の上流側流体ライン42Aには、第3のポンプ63と第6のユニット群126,127,・・・,130との間に第4の熱交換器74が配設されている。また、第2のライン42の中間流体ライン42Bには、第5のポンプ65と第5のユニット群121,122,・・・,125との間に第5の熱交換器75が配設されている。また、第2のライン42の下流側流体ライン42Cには、第6のポンプ66と第4のユニット群116,117,・・・,120との間に第6の熱交換器76が配設されている。
第1のバイパスライン11は、第2のライン42の中間流体ライン42Bに分岐弁(図示せず)を介して連結されている。図6に示すように、第1のバイパスライン11は、第2のライン42の中間流体ライン42Bと第1のタンク2とを接続するものである。第1のバイパスライン11は、第4のユニット群116,117,・・・,120及び第5のユニット群121,122,・・・,125の2つのユニット群を迂回して、第2の中間タンク9Bから流れた被処理流体を直接第1のタンク2へ流すようになっている。
第2のバイパスライン12は、第2のライン42の上流側流体ライン42Aに分岐弁(図示せず)を介して連結されている。図6に示すように、第2のバイパスライン12は、第2のライン42の上流側流体ライン42Aと第1の中間タンク9Aとを接続するものである。第2のバイパスライン12は、第5のユニット群121,122,・・・,125及び第6のユニット群126,127,・・・,130の2つのユニット群を迂回して、第2のタンク3から流れた被処理流体を直接第1の中間タンク9Aへ流すようになっている。
なお、本実施形態では、第1及び第2のバイパスライン11,12が、第2のライン42上の2つのユニット群を迂回するようになっているが、中間タンクを複数設けた場合には、バイパスラインは、第2のライン42上の1つ以上のユニット群を迂回して中間タンクに接続するように設けることができる。
また、図示を省略しているが、各水分離膜ユニット101,・・・,130は、膜容器の不具合を検出するための検出器を備えており、検出器は、制御手段に接続されている。制御手段は、膜容器に不具合が生じたことを示す検出信号を受信すると、不具合が生じた水分離膜ユニット101,・・・,130に対応する第1の開閉弁201・・・,230及び第2の開閉弁301,・・・,330の両方を閉めるように制御する。このような構成により、不具合が生じた水分離膜ユニット101,・・・,130だけをメンテナンス及び交換することが可能となる。
図6に示すように、その後、第1のポンプ61によって、被処理流体が第1のタンク2から第1の中間タンク9Aに向かって流される。
第1のライン41の上流側流体ライン41Aを流れる被処理流体は、第1の熱交換器71によって加熱され、並列に配置された第1のユニット群101,102,・・・,105に流れる。そして、第1のユニット群101,102,・・・,105を通過した被処理流体は、第1の中間タンク9Aに流れることになる。
第1のライン41の中間流体ライン41Bを流れる被処理流体は、第2の熱交換器72によって加熱され、並列に配置された第2のユニット群106,107,・・・,110に流れる。そして、第2のユニット群106,107,・・・,110を通過した被処理流体は第2の中間タンク9Bに流れることになる。
第1のライン41の下流側流体ライン41Cを流れる被処理流体は、第3の熱交換器73によって加熱され、並列に配置された第3のユニット群111,112,・・・,115に流れる。そして、第3のユニット群111,112,・・・,115を通過した被処理流体は第2のタンク3に流れることになる。
第2のライン42の上流側流体ライン42Aを流れる被処理流体は、第4の熱交換器74によって加熱され、並列に配置された第6のユニット群126,127,・・・,130に流れる。そして、第6のユニット群126,127,・・・,130を通過した被処理流体は、第2の中間タンク9Bに流れることになる。
第2のライン42の中間流体ライン42Bを流れる被処理流体は、第5の熱交換器75によって加熱され、並列に配置された第5のユニット群121,122,・・・,125に流れる。そして、第5のユニット群121,122,・・・,125を通過した被処理流体は、第1の中間タンク9Aに流れることになる。
第2のライン42の下流側流体ライン42Cを流れる被処理流体は、第6の熱交換器76によって加熱され、並列に配置された第4のユニット群116,117,・・・,120に流れる。そして、第4のユニット群116,117,・・・,120を通過した被処理流体は、第1のタンク2に流れることになる。
以上のような動作を、被処理流体が所定の濃度に達するまで繰り返し行う。そして、最終的に所定の濃度に達した被処理流体は、製品エタノールとして第2のタンク3から回収される。
また、本発明の第5実施形態に係る脱水装置1によれば、脱水装置1は、第1のタンク2と第2のタンク3との間に第1の中間タンク9A及び第2の中間タンク9Bを備えている。これにより、被処理流体を第1の中間タンク9A及び第2の中間タンク9Bでも貯留できるので、被処理流体を第1のタンク2に連続して供給して脱水装置1全体の運転を行うことができる。
本発明の第5実施形態に係る脱水装置1によれば、原料のエタノール水溶液を脱水装置1に連続的に供給し、製品エタノールを連続的に回収することができる。
2 第1のタンク
3 第2のタンク
2a,3a エタノール濃度計
4 第3のタンク
5 制御手段
9,9A,9B 中間タンク
10,11,12 バイパスライン
41 第1のライン
42 第2のライン
41A,41B,41C 第1のラインの流体ライン(第1流体ライン)
42A,42B,42C 第2のラインの流体ライン(第2流体ライン)
61,62,63,64,65,66 ポンプ
71,72,73,74,75,76 熱交換器
81,82 バイパス管
101,・・・,130 水分離膜ユニット(膜容器ユニット)
101a,・・・,110a 検出器
201,・・・,230 第1の開閉弁
301,・・・,330 第2の開閉弁
Claims (5)
- 被処理流体から水を分離する脱水装置であって、
水を分離する前の前記被処理流体を貯留する第1のタンクと、
水を分離した後の前記被処理流体が流入する第2のタンクと、
前記被処理流体から水を分離するための分離膜を有し、前記第1のタンクと前記第2のタンクとの間において前記被処理流体の流れ方向に沿って並列に配設された複数の膜容器ユニットとを備え、
前記被処理流体が、前記第1のタンクと前記第2のタンクとの間を往復するように構成され、前記被処理流体が、前記複数の膜容器ユニットを複数回通過するようになっていることを特徴とする脱水装置。 - 前記被処理流体を前記第1のタンクと前記第2のタンクとの間で往復させる第1のラインを備え、
前記複数の膜容器ユニットが、前記第1のラインにおいて並列に配設され、
前記被処理流体が、前記第1のライン上の前記複数の膜容器ユニットを通って前記第1のタンクから前記第2のタンクへ流れ、前記第1のタンク内の前記被処理流体が空になった後に、前記被処理流体が、前記第1のライン上の前記複数の膜容器ユニットを通って前記第2のタンクから前記第1のタンクへ流れるようになっていることを特徴とする請求項1に記載の脱水装置。 - 前記被処理流体を前記第1のタンクから前記第2のタンクへ流すための第1のラインと、
前記被処理流体を前記第2のタンクから前記第1のタンクへ流すための第2のラインとを備え、
前記複数の膜容器ユニットが、前記第1のラインにおいて並列に配設され、
前記被処理流体が、前記第1のライン上の前記複数の膜容器ユニットを通って前記第1のタンクから前記第2のタンクへ流れ、前記第1のタンク内の前記被処理流体が空になった後に、前記被処理流体が、前記第2のラインを通って前記第2のタンクから前記第1のタンクへ流れるようになっていることを特徴とする請求項1に記載の脱水装置。 - 前記被処理流体を前記第1のタンクから前記第2のタンクへ流すための第1のラインと、
前記被処理流体を前記第2のタンクから前記第1のタンクへ流すための第2のラインとを備え、
前記複数の膜容器ユニットが、前記第1のラインにおいて並列に配設された第1のユニット群と、前記第2のラインにおいて並列に配設された第2のユニット群とに分割され、
前記被処理流体が、前記第1のライン上の前記第1のユニット群を通って前記第1のタンクから前記第2のタンクへ流れ、前記第1のタンク内の前記被処理流体が空になった後に、前記被処理流体が、前記第2のライン上の前記第2のユニット群を通って前記第2のタンクから前記第1のタンクへ流れるようになっていることを特徴とする請求項1に記載の脱水装置。 - 前記被処理流体を前記第1のタンクから前記第2のタンクへ流すための第1のラインと、
前記被処理流体を前記第2のタンクから前記第1のタンクへ流すための第2のラインと、
前記第1のタンクと前記第2のタンクとの間に配置され、前記第1のラインと前記第2のラインとの両方に接続された少なくとも1つの中間タンクとを備え、
前記第1のラインが、前記中間タンクを間に挟むように複数の第1流体ラインに分割されるとともに、前記第2のラインが、前記中間タンクを間に挟むように複数の第2流体ラインに分割され、
前記複数の膜容器ユニットが、前記第1流体ライン及び前記第2流体ラインの総数と同じ数のユニット群に分割され、前記複数の膜容器ユニットの各ユニット群は、前記第1及び第2流体ラインのそれぞれにおいて並列に配設され、
前記被処理流体が、前記第1のライン上の各ユニット群と前記中間タンクとを順次通過して前記第1のタンクから前記第2のタンクへ流れ、前記被処理流体が、前記第2のライン上の各ユニット群と前記中間タンクとを順次通過して前記第2のタンクから前記第1のタンクへ流れるようになっており、
前記第2のラインは、少なくとも1つのバイパスラインを備え、該バイパスラインは、前記第2のライン上のユニット群のうち1つ以上のユニット群を迂回して前記被処理流体を前記中間タンク又は前記第1のタンクへ戻すようになっていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
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