JP2018192429A - Distillatory apparatus - Google Patents

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邦彦 中野
Kunihiko Nakano
邦彦 中野
佐藤 直樹
Naoki Sato
直樹 佐藤
拓哉 吉野谷
Takuya Yoshinoya
拓哉 吉野谷
玉平 劉
Yuping Liu
玉平 劉
竜太郎 中山
Ryutaro Nakayama
竜太郎 中山
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

To reduce energy consumption.SOLUTION: A distillatory apparatus 100 includes: a re-boiler part 120 including a compression container for storing a raw material gas containing a low-boiling point component and a high-boiling component with a higher boiling point than that of the low-boiling point component in a compressed state, and a heating part 124 for heating the raw material gas stored in the compression container; a condenser part 150 connected to the re-boiler part 120 via piping 130 (connection passage) and having a low-pressure container that is held at low pressure by the compression container; and a pressure holding valve 132 provided in the piping 130.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、低沸点成分および高沸点成分を含む原料ガスを分離する蒸留装置に関する。   The present disclosure relates to a distillation apparatus that separates a raw material gas containing a low-boiling component and a high-boiling component.

アルコール飲料、食用油、石油化学製品等の蒸留、アンモニアの除去、二酸化炭素の回収、および、医薬品の製造等に蒸留装置が用いられている。蒸留装置は、低沸点成分および高沸点成分を含む原料液を、留出液と缶出液とに分離する装置である。   Distillation apparatuses are used for distillation of alcoholic beverages, edible oils, petrochemical products, etc., removal of ammonia, recovery of carbon dioxide, production of pharmaceuticals, and the like. The distillation apparatus is an apparatus for separating a raw material liquid containing a low boiling point component and a high boiling point component into a distillate and a bottoms.

このような蒸留装置として、複数の棚が内部に設けられた蒸留塔と、リボイラと、コンデンサとを備えた装置が知られている(例えば、特許文献1)。特許文献1に記載の蒸留装置では、蒸留塔の中央に原料液が供給される。リボイラは、蒸留塔の底部から排出された液を加熱して蒸気を生成する。リボイラによって生成された蒸気は、蒸留塔の底部に還流される。コンデンサは、蒸留塔の頂部から排出された蒸気を冷却して留出液を生成する。コンデンサによって生成された留出液の一部は、蒸留塔の頂部に還流される。   As such a distillation apparatus, an apparatus including a distillation tower having a plurality of shelves provided therein, a reboiler, and a condenser is known (for example, Patent Document 1). In the distillation apparatus described in Patent Document 1, the raw material liquid is supplied to the center of the distillation column. The reboiler generates steam by heating the liquid discharged from the bottom of the distillation column. The steam produced by the reboiler is refluxed to the bottom of the distillation column. The condenser cools the vapor discharged from the top of the distillation column to produce a distillate. A part of the distillate produced by the condenser is refluxed to the top of the distillation column.

特開2003−089674号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-089674

ところで、上記蒸留装置を用い、大気圧下で気体として存在する原料ガスを分離したいという要望がある。この場合、原料ガスの少なくとも一部が液化する程度まで蒸留塔およびリボイラを加圧状態とする必要がある。一方、分離後の留出物(原料ガスより低沸点成分が高濃度の分離物)は液体である必要はないため、蒸留塔やリボイラと同程度までコンデンサを加圧する必要はない。   By the way, there is a demand for separating the raw material gas existing as a gas at atmospheric pressure using the distillation apparatus. In this case, the distillation column and the reboiler need to be in a pressurized state to such an extent that at least a part of the raw material gas is liquefied. On the other hand, since the distillate after separation (separate having a lower boiling point component than the raw material gas) does not need to be liquid, it is not necessary to pressurize the condenser to the same extent as in the distillation tower or reboiler.

しかし、上記蒸留装置は、蒸留塔、リボイラ、および、コンデンサが連通しているため、コンデンサのみを他より低圧にすることができない。このため、コンデンサを不要に加圧することになり、コンデンサの加圧に要する消費エネルギーが無駄になるという問題があった。   However, since the distillation apparatus, the reboiler, and the condenser communicate with each other, the condenser alone cannot have a lower pressure than the others. For this reason, the capacitor is unnecessarily pressurized, and there is a problem in that the energy consumed for pressurizing the capacitor is wasted.

本開示は、このような課題に鑑み、消費エネルギーを低減することが可能な蒸留装置を提供することを目的としている。   In view of such problems, the present disclosure aims to provide a distillation apparatus capable of reducing energy consumption.

上記課題を解決するために、本開示の一態様にかかる蒸留装置は、原料ガスを加圧状態で収容する加圧容器と、前記加圧容器に収容された前記原料ガスを加熱する加熱部とを有するリボイラ部と、前記リボイラ部に接続通路を介して接続され、前記加圧容器より低圧に保持される低圧容器を有するコンデンサ部と、前記接続通路に設けられた保圧弁と、を備える。   In order to solve the above problem, a distillation apparatus according to one aspect of the present disclosure includes a pressurized container that accommodates a source gas in a pressurized state, and a heating unit that heats the source gas accommodated in the pressurized container. A reboiler unit having a low pressure vessel connected to the reboiler unit via a connection passage and held at a lower pressure than the pressurization vessel, and a pressure holding valve provided in the connection passage.

また、前記コンデンサ部は、冷却部を有してもよい。   The capacitor unit may include a cooling unit.

また、前記低圧容器の圧力は、大気圧以上の圧力であってもよい。   The pressure of the low-pressure vessel may be a pressure equal to or higher than atmospheric pressure.

また、前記低圧容器に吸入側が接続され、吐出側が前記加圧容器に接続される還流ポンプを備えてもよい。   Further, a reflux pump may be provided in which a suction side is connected to the low-pressure vessel and a discharge side is connected to the pressurization vessel.

本開示によれば、消費エネルギーを低減することが可能となる。   According to the present disclosure, it is possible to reduce energy consumption.

蒸留装置の概略的な構成を説明する図である。It is a figure explaining the schematic structure of a distillation apparatus. 第1分離ユニットの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a 1st separation unit. 第2分離ユニットの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of a 2nd separation unit.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。   Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, and other specific numerical values shown in the embodiments are merely examples for facilitating understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Also, illustration of elements not directly related to the present disclosure is omitted.

(蒸留装置100)
図1は、蒸留装置100の概略的な構成を説明する図である。なお、図1中、液体の流れを実線の矢印で示し、気体の流れを破線の矢印で示す。蒸留装置100は、低沸点成分と、低沸点成分より沸点が高い高沸点成分とを含む原料ガスを、留出ガスと、缶出ガスとに分離する装置である。留出ガスは、原料ガスより低沸点成分が高濃度のガスである。缶出ガスは、原料ガスより高沸点成分が高濃度のガスである。なお、原料ガス、留出ガス、缶出ガスは、大気圧下で気体状態である。
(Distillation apparatus 100)
FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of the distillation apparatus 100. In FIG. 1, the flow of liquid is indicated by solid arrows, and the flow of gas is indicated by broken arrows. The distillation apparatus 100 is an apparatus that separates a raw material gas containing a low boiling point component and a high boiling point component having a higher boiling point than the low boiling point component into a distillate gas and a bottom gas. The distillate gas is a gas having a higher concentration of low-boiling components than the raw material gas. The bottom gas is a gas having a higher concentration of high boiling point components than the raw material gas. Note that the raw material gas, the distillate gas, and the bottom gas are in a gaseous state under atmospheric pressure.

図1に示すように、蒸留装置100は、原料ガス貯留容器110と、原料ガス供給ポンプ112と、リボイラ部120と、第1の保圧弁132と、缶出ガス排出ポンプ140と、缶出ガス貯留容器142と、減圧弁144と、コンデンサ部150と、還流ポンプ160と、留出ガス排出ポンプ170と、留出ガス貯留容器172と、第2の保圧弁174とを含んで構成される。   As shown in FIG. 1, the distillation apparatus 100 includes a raw material gas storage container 110, a raw material gas supply pump 112, a reboiler unit 120, a first pressure holding valve 132, a canned gas discharge pump 140, and a canned gas. A storage container 142, a pressure reducing valve 144, a condenser unit 150, a reflux pump 160, a distillate gas discharge pump 170, a distillate gas storage container 172, and a second pressure holding valve 174 are configured.

原料ガス貯留容器110は、原料ガスを貯留する容器(タンク)である。原料ガス貯留容器110は、配管110aを介して原料ガス供給ポンプ112の吸入側に接続される。原料ガス供給ポンプ112は、吐出側が、配管110bを介してリボイラ部120の第1分離ユニット122(通過口212a)に接続される。原料ガス供給ポンプ112は、加圧ポンプで構成される。原料ガス供給ポンプ112は、原料ガス貯留容器110に貯留された原料ガスを加圧して液化し、液化された原料ガス(原料液)をリボイラ部120(通過口212a)に供給する。   The source gas storage container 110 is a container (tank) for storing source gas. The source gas storage container 110 is connected to the suction side of the source gas supply pump 112 via a pipe 110a. The discharge side of the source gas supply pump 112 is connected to the first separation unit 122 (passage port 212a) of the reboiler unit 120 through the pipe 110b. The source gas supply pump 112 is a pressurizing pump. The raw material gas supply pump 112 pressurizes and liquefies the raw material gas stored in the raw material gas storage container 110, and supplies the liquefied raw material gas (raw material liquid) to the reboiler part 120 (passage port 212a).

リボイラ部120は、第1分離ユニット122と、加熱部124とを含んで構成される。第1分離ユニット122は、ステンレス鋼等の金属材料で構成され、内部に原料ガス(原料液)を収容する。第1分離ユニット122は、原料ガスの少なくとも一部が液体となる程度の加圧状態で原料ガスを収容する。加熱部124は、例えば、電気ヒータ、オイルヒータ等で構成され、第1分離ユニット122を加熱する。加熱部124は、第1分離ユニット122内を第1の温度に加熱する。なお、第1の温度は、低沸点成分の沸点以上であり、高沸点成分の沸点未満の所定の温度である。   The reboiler unit 120 includes a first separation unit 122 and a heating unit 124. The first separation unit 122 is made of a metal material such as stainless steel, and contains a source gas (raw material liquid) therein. The first separation unit 122 stores the source gas in a pressurized state such that at least a part of the source gas becomes liquid. The heating unit 124 includes, for example, an electric heater, an oil heater, and the like, and heats the first separation unit 122. The heating unit 124 heats the inside of the first separation unit 122 to the first temperature. The first temperature is a predetermined temperature that is equal to or higher than the boiling point of the low boiling point component and lower than the boiling point of the high boiling point component.

図2は、第1分離ユニット122の分解斜視図である。本実施形態の図2では、垂直に交わるX軸(水平方向)、Y軸(水平方向)、Z軸(鉛直方向)を図示の通り定義している。図2に示すように、第1分離ユニット122は、本体210(加圧容器)と、リブ220とを含んで構成される。   FIG. 2 is an exploded perspective view of the first separation unit 122. In FIG. 2 of the present embodiment, an X axis (horizontal direction), a Y axis (horizontal direction), and a Z axis (vertical direction) that intersect perpendicularly are defined as illustrated. As shown in FIG. 2, the first separation unit 122 includes a main body 210 (a pressurized container) and a rib 220.

本体210は、金属材料で形成された角柱形状の中空部材である。本体210は、底面212と、上面214と、側面216とを含んで構成される。底面212の一端側には、原料液供給口として機能する通過口212aが形成されている。底面212の他端側には、缶出液排出口として機能する通過口212bが形成されている。つまり、通過口212aと、通過口212bとは互いに離隔して底面212に形成される。   The main body 210 is a prismatic hollow member made of a metal material. The main body 210 includes a bottom surface 212, a top surface 214, and a side surface 216. On one end side of the bottom surface 212, a passage port 212a that functions as a raw material liquid supply port is formed. On the other end side of the bottom surface 212, a passage port 212b that functions as a bottom discharge port is formed. That is, the passage port 212a and the passage port 212b are formed on the bottom surface 212 so as to be separated from each other.

また、上面214の一端側には、蒸気排出口として機能する通過口214aが形成されている。通過口214aは、通過口212aに対向して設けられる。   In addition, a passage port 214 a that functions as a steam discharge port is formed on one end side of the upper surface 214. The passage port 214a is provided to face the passage port 212a.

リブ220は、底面212から立設し、通過口212a側から通過口212b側に延在した部材である。リブ220は、複数(ここでは、6個)設けられる。本実施形態において、リブ220は、基端222の幅(図2中X軸方向の幅)が、先端224の幅より大きい。また、リブ220の先端224は、上面214と離隔している。   The rib 220 is a member that stands from the bottom surface 212 and extends from the passage port 212a side to the passage port 212b side. A plurality of ribs 220 (here, six) are provided. In the present embodiment, the rib 220 has a width of the base end 222 (width in the X-axis direction in FIG. 2) larger than the width of the tip 224. Further, the tip 224 of the rib 220 is separated from the upper surface 214.

第1分離ユニット122の寸法関係について説明する。隣り合うリブ220の基端222間の距離は、例えば、1mm程度である。隣り合うリブ220の先端224間の距離は、例えば、2mm程度である。リブ220の高さ(基端222から先端224までの高さ、図2中Z軸方向の高さ)は、例えば、3mm程度である。また、リブ220の先端224と上面214との距離は、例えば、100μm〜10mm程度(ここでは、1mm)である。さらに、通過口212aの中心から通過口212bの中心までの長さLは、例えば、150mmである。   The dimensional relationship of the first separation unit 122 will be described. The distance between the base ends 222 of the adjacent ribs 220 is, for example, about 1 mm. The distance between the tips 224 of the adjacent ribs 220 is, for example, about 2 mm. The height of the rib 220 (the height from the base end 222 to the tip end 224, the height in the Z-axis direction in FIG. 2) is, for example, about 3 mm. The distance between the tip 224 of the rib 220 and the upper surface 214 is, for example, about 100 μm to 10 mm (here, 1 mm). Furthermore, the length L from the center of the passage opening 212a to the center of the passage opening 212b is, for example, 150 mm.

また、本実施形態において、第1分離ユニット122(底面212、上面214)は、通過口212a(原料液供給口)から通過口212b(缶出液排出口)に向かって鉛直下方(図2中Z軸方向)に傾斜している。なお、第1分離ユニット122の傾斜角は、例えば、2.5度程度である。   Further, in the present embodiment, the first separation unit 122 (the bottom surface 212, the top surface 214) is vertically downward (in FIG. 2) from the passage port 212a (raw material liquid supply port) toward the passage port 212b (boiler discharge port). Inclined in the Z-axis direction). Note that the inclination angle of the first separation unit 122 is, for example, about 2.5 degrees.

図1に戻って説明すると、リボイラ部120を構成する第1分離ユニット122の通過口214a(蒸気排出口)は、配管130(接続通路)を介してコンデンサ部150の第2分離ユニット152(通過口314b)に接続される。保圧弁132は、配管130に設けられる。保圧弁132は、第1分離ユニット122内の圧力が圧力P1以下である場合には閉弁している。一方、保圧弁132は、第1分離ユニット122内の圧力が圧力P1を上回ると開弁する。なお、圧力P1は、大気圧を上回る所定の圧力である。つまり、保圧弁132は、第1分離ユニット122内の圧力を圧力P1(加圧状態)に維持する。第1分離ユニット122内の圧力が圧力P1を上回り、保圧弁132が開弁すると、第1分離ユニット122内からコンデンサ部150(第2分離ユニット152内)に蒸気が導入される。   Returning to FIG. 1, the passage 214 a (steam discharge port) of the first separation unit 122 constituting the reboiler unit 120 is connected to the second separation unit 152 (passage) of the capacitor unit 150 via the pipe 130 (connection passage). Port 314b). The holding valve 132 is provided in the pipe 130. The pressure holding valve 132 is closed when the pressure in the first separation unit 122 is equal to or lower than the pressure P1. On the other hand, the pressure retaining valve 132 opens when the pressure in the first separation unit 122 exceeds the pressure P1. The pressure P1 is a predetermined pressure that exceeds the atmospheric pressure. That is, the pressure holding valve 132 maintains the pressure in the first separation unit 122 at the pressure P1 (pressurized state). When the pressure in the first separation unit 122 exceeds the pressure P1 and the pressure holding valve 132 is opened, steam is introduced from the first separation unit 122 into the condenser unit 150 (in the second separation unit 152).

また、リボイラ部120を構成する第1分離ユニット122の通過口212b(缶出液排出口)は、配管140aを介して缶出ガス排出ポンプ140の吸入側に接続される。缶出ガス排出ポンプ140は、吐出側が、配管140bを介して缶出ガス貯留容器142に接続される。配管140aには、減圧弁144が設けられる。減圧弁144は、通過口212bから排出された缶出液を減圧して気化(ガス化)させる。   Further, the passage port 212b (the bottom liquid discharge port) of the first separation unit 122 constituting the reboiler unit 120 is connected to the suction side of the bottom gas discharge pump 140 via the pipe 140a. The discharge side of the bottom gas discharge pump 140 is connected to the bottom gas storage container 142 via the pipe 140b. A pressure reducing valve 144 is provided in the pipe 140a. The pressure reducing valve 144 depressurizes and evaporates (gasifies) the bottoms discharged from the passage port 212b.

缶出ガス排出ポンプ140は、減圧弁144を介して、第1分離ユニット122から缶出液を抜き出す。抜き出された缶出液は、減圧弁144で減圧されて気化されるため、缶出ガス排出ポンプ140は、気化された缶出液(缶出ガス)を缶出ガス貯留容器142に送出する。こうして、リボイラ部120から抜き出された缶出ガスは、缶出ガス貯留容器142に貯留される。   The bottom gas discharge pump 140 extracts bottom liquid from the first separation unit 122 via the pressure reducing valve 144. Since the extracted bottom liquid is reduced in pressure by the pressure reducing valve 144 and vaporized, the bottom gas discharge pump 140 sends the vaporized bottom liquid (outgas) to the bottom gas storage container 142. . Thus, the canned gas extracted from the reboiler unit 120 is stored in the canned gas storage container 142.

コンデンサ部150は、第2分離ユニット152と、冷却部154とを含んで構成される。第2分離ユニット152は、ステンレス鋼等の金属材料で構成され、保圧弁132を通じて内部に蒸気が導入される。第2分離ユニット152は、蒸気の少なくとも一部が液体となる程度の加圧状態で蒸気を収容する。冷却部154は、例えば、空冷装置、水冷装置、油冷装置等で構成され、第2分離ユニット152を冷却する。冷却部154は、第2分離ユニット152内を第2の温度に冷却する。なお、第2の温度は、低沸点成分の沸点を上回る所定の温度である。   The capacitor unit 150 includes a second separation unit 152 and a cooling unit 154. The second separation unit 152 is made of a metal material such as stainless steel, and steam is introduced into the inside through the pressure holding valve 132. The second separation unit 152 stores the vapor in a pressurized state such that at least a part of the vapor becomes a liquid. The cooling unit 154 includes, for example, an air cooling device, a water cooling device, an oil cooling device, and the like, and cools the second separation unit 152. The cooling unit 154 cools the inside of the second separation unit 152 to the second temperature. The second temperature is a predetermined temperature that exceeds the boiling point of the low boiling point component.

図3は、第2分離ユニット152の分解斜視図である。本実施形態の図3では、垂直に交わるX軸(水平方向)、Y軸(水平方向)、Z軸(鉛直方向)を図示の通り定義している。図3に示すように、第2分離ユニット152は、本体310(低圧容器)と、リブ220とを含んで構成される。なお、上記第1分離ユニット122と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。   FIG. 3 is an exploded perspective view of the second separation unit 152. In FIG. 3 of the present embodiment, the X axis (horizontal direction), the Y axis (horizontal direction), and the Z axis (vertical direction) that intersect perpendicularly are defined as illustrated. As shown in FIG. 3, the second separation unit 152 includes a main body 310 (low pressure vessel) and a rib 220. In addition, about the component substantially equal to the said 1st separation unit 122, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted.

本体310は、金属材料で形成された角柱形状の中空部材である。本体310は、底面312と、上面314と、側面216とを含んで構成される。本体310の上面314の一端側には、留出ガス排出口として機能する通過口314aが形成されている。上面314の他端側には、蒸気導入口として機能する通過口314bが形成されている。つまり、通過口314aと、通過口314bとは互いに離隔して上面314に形成される。   The main body 310 is a prismatic hollow member made of a metal material. The main body 310 includes a bottom surface 312, a top surface 314, and a side surface 216. A passage port 314 a that functions as a distillate gas discharge port is formed on one end side of the upper surface 314 of the main body 310. On the other end side of the upper surface 314, a passage port 314b that functions as a steam inlet is formed. That is, the passage port 314a and the passage port 314b are formed on the upper surface 314 so as to be separated from each other.

また、底面312の他端側には、還流液排出口として機能する通過口312aが形成されている。通過口312aは、通過口314bに対向して設けられる。   Further, a passage port 312 a that functions as a reflux liquid discharge port is formed on the other end side of the bottom surface 312. The passage port 312a is provided to face the passage port 314b.

本実施形態において、第2分離ユニット152(底面312、上面314)は、一端側から他端側(通過口312a側)に向かって鉛直下方(図3中Z軸方向)に傾斜している(傾斜角は、例えば、2.5度程度)。   In the present embodiment, the second separation unit 152 (the bottom surface 312 and the top surface 314) is inclined vertically downward (Z-axis direction in FIG. 3) from one end side toward the other end side (passage port 312a side) ( The tilt angle is, for example, about 2.5 degrees).

図1に戻って説明すると、コンデンサ部150を構成する第2分離ユニット152の通過口312a(還流液排出口)は、配管160aを介して還流ポンプ160の吸入側に接続される。還流ポンプ160は、吐出側が、配管160b、110bを介して、第1分離ユニット122の通過口212a(原料液供給口)に接続される。還流ポンプ160は、凝縮液を第2分離ユニット152内から抜き出して、リボイラ部120(第1分離ユニット122)内に導入する。   Returning to FIG. 1, the passage port 312a (reflux liquid discharge port) of the second separation unit 152 constituting the capacitor unit 150 is connected to the suction side of the reflux pump 160 through the pipe 160a. The discharge side of the reflux pump 160 is connected to the passage port 212a (raw material liquid supply port) of the first separation unit 122 via the pipes 160b and 110b. The reflux pump 160 extracts the condensate from the second separation unit 152 and introduces it into the reboiler unit 120 (first separation unit 122).

また、コンデンサ部150を構成する第2分離ユニット152の通過口314a(留出ガス排出口)は、配管170aを介して、留出ガス排出ポンプ170の吸入側に接続される。留出ガス排出ポンプ170は、吐出側が、配管170bを介して、留出ガス貯留容器172に接続される。配管170aには、保圧弁174が設けられる。保圧弁174は、第2分離ユニット152内の圧力が圧力P2以下である場合には閉弁している。一方、保圧弁174は、第2分離ユニット152内の圧力が圧力P2を上回ると開弁する。なお、圧力P2は、上記圧力P1(第1分離ユニット122内の圧力)未満であり大気圧を上回る所定の圧力である。つまり、保圧弁174は、第2分離ユニット152内の圧力を所定の圧力P2(第1分離ユニット122より低圧の加圧状態)に維持する。   Further, the passage port 314a (distillate gas discharge port) of the second separation unit 152 constituting the capacitor unit 150 is connected to the suction side of the distillate gas discharge pump 170 via the pipe 170a. The discharge side of the distillate gas discharge pump 170 is connected to the distillate gas storage container 172 via the pipe 170b. A holding valve 174 is provided in the pipe 170a. The pressure holding valve 174 is closed when the pressure in the second separation unit 152 is equal to or lower than the pressure P2. On the other hand, the pressure holding valve 174 opens when the pressure in the second separation unit 152 exceeds the pressure P2. The pressure P2 is a predetermined pressure that is lower than the pressure P1 (pressure in the first separation unit 122) and higher than atmospheric pressure. That is, the pressure holding valve 174 maintains the pressure in the second separation unit 152 at a predetermined pressure P2 (pressurized state at a lower pressure than the first separation unit 122).

留出ガス排出ポンプ170は、保圧弁174が開弁している間、駆動される。留出ガス排出ポンプ170は、保圧弁174を介して、第2分離ユニット152から押し出された留出ガスを留出ガス貯留容器172に送出する。こうして、コンデンサ部150から押し出された留出ガスは、留出ガス貯留容器172に貯留される。   The distillate gas discharge pump 170 is driven while the pressure holding valve 174 is open. The distillate gas discharge pump 170 sends the distillate gas pushed out from the second separation unit 152 to the distillate gas storage container 172 via the pressure holding valve 174. In this way, the distillate gas pushed out from the capacitor unit 150 is stored in the distillate gas storage container 172.

続いて、蒸留装置100による原料ガスの蒸留について説明する。まず、原料ガス供給ポンプ112によって、原料ガスが加圧されて液化され、第1分離ユニット122の通過口212a(原料液供給口)に供給される。上記したように、保圧弁132によって第1分離ユニット122内は加圧状態に維持され、また、第1分離ユニット122は、通過口212aから通過口212bに向かって鉛直下方に傾斜している。このため、供給された原料液は、液体状態を維持しつつ、第1分離ユニット122内(リブ220間)を通過口212bに向かって流れる。   Subsequently, the distillation of the raw material gas by the distillation apparatus 100 will be described. First, the source gas is pressurized and liquefied by the source gas supply pump 112 and supplied to the passage port 212 a (source liquid supply port) of the first separation unit 122. As described above, the inside of the first separation unit 122 is maintained in a pressurized state by the pressure holding valve 132, and the first separation unit 122 is inclined vertically downward from the passage port 212a toward the passage port 212b. Therefore, the supplied raw material liquid flows in the first separation unit 122 (between the ribs 220) toward the passage port 212b while maintaining a liquid state.

第1分離ユニット122は、加熱部124によって第1の温度(低沸点成分の沸点以上であり、高沸点成分の沸点未満の所定の温度)に加熱されている。このため、原料液は、第1分離ユニット122内を流れる過程で加熱される。これにより、第1分離ユニット122において、原料液から、低沸点成分を多く含む蒸気(気体)が生成される。   The first separation unit 122 is heated to a first temperature (a predetermined temperature that is equal to or higher than the boiling point of the low boiling point component and less than the boiling point of the high boiling point component) by the heating unit 124. For this reason, the raw material liquid is heated in the process of flowing in the first separation unit 122. Thereby, in the 1st separation unit 122, the vapor | steam (gas) which contains many low boiling components from a raw material liquid is produced | generated.

そして、低沸点成分を多く含む蒸気(以下、単に「蒸気」と称する)は、通過口214a、保圧弁132を通じて、第1分離ユニット122外に押し出される。一方、第1分離ユニット122において蒸気が取り除かれた液体(蒸発しなかった液体)は、缶出液として通過口212bを通じて、缶出ガス排出ポンプ140によって第1分離ユニット122外に抜き出される。なお、上記したように、通過口212bと缶出ガス排出ポンプ140とを接続する配管には減圧弁144が設けられている。このため、缶出液は減圧弁144によって減圧されて気化され、気化された缶出液(缶出ガス)が缶出ガス排出ポンプ140によって抜き出される。   Then, steam containing a large amount of low-boiling components (hereinafter simply referred to as “steam”) is pushed out of the first separation unit 122 through the passage port 214 a and the pressure-holding valve 132. On the other hand, the liquid from which the vapor has been removed in the first separation unit 122 (liquid that has not evaporated) is drawn out of the first separation unit 122 as a bottom liquid through the passage port 212b by the bottom gas discharge pump 140. As described above, the pressure reducing valve 144 is provided on the pipe connecting the passage port 212b and the bottom gas discharge pump 140. Therefore, the bottoms are reduced in pressure by the pressure reducing valve 144 and vaporized, and the vaporized bottoms (outgas) is extracted by the bottoms gas discharge pump 140.

第1分離ユニット122から押し出された蒸気は、保圧弁132、第2分離ユニット152の通過口314bを通じて、第2分離ユニット152内に導入される。第2分離ユニット152は、冷却部154によって、第2の温度(低沸点成分の沸点を上回る所定の温度)に冷却されている。このため、蒸気(流体)は、第2分離ユニット152内を流れる過程で冷却される。これにより、第2分離ユニット152において、蒸気中の高沸点成分が凝縮して液体(凝縮液)が生成される。   The steam pushed out from the first separation unit 122 is introduced into the second separation unit 152 through the pressure holding valve 132 and the passage port 314 b of the second separation unit 152. The second separation unit 152 is cooled to a second temperature (a predetermined temperature exceeding the boiling point of the low boiling point component) by the cooling unit 154. For this reason, the vapor (fluid) is cooled in the process of flowing in the second separation unit 152. Thereby, in the 2nd separation unit 152, the high boiling point component in vapor | steam condenses and a liquid (condensate) is produced | generated.

そして、凝縮液(流体)が取り除かれた蒸気(凝縮しなかった蒸気)は、留出ガスとして通過口314a、保圧弁174を通じて、留出ガス排出ポンプ170によって第2分離ユニット152外に抜き出される。   Then, the vapor from which the condensate (fluid) has been removed (steam that has not been condensed) is extracted as a distillate out of the second separation unit 152 by the distillate gas discharge pump 170 through the passage port 314a and the pressure holding valve 174. It is.

また、上記したように第2分離ユニット152は、一端側(通過口314a側)から他端側(通過口312a(還流液排出口)側)に向かって鉛直下方に傾斜している。このため、凝縮液は、第2分離ユニット152内(リブ220間)を通過口312aに向かって流れる。   Further, as described above, the second separation unit 152 is inclined vertically downward from one end side (passage port 314a side) to the other end side (passage port 312a (refluxing liquid discharge port) side). For this reason, the condensate flows in the second separation unit 152 (between the ribs 220) toward the passage port 312a.

そして、凝縮液(流体)は、還流ポンプ160によって、第2分離ユニット152内(通過口312a)から抜き出され、第1分離ユニット122内(通過口212a)に導入される。   The condensate (fluid) is extracted from the second separation unit 152 (pass port 312a) by the reflux pump 160 and introduced into the first separation unit 122 (pass port 212a).

以上説明したように、本実施形態の蒸留装置100では、リボイラ部120(第1分離ユニット122)と、コンデンサ部150(第2分離ユニット152)とが別体に構成されている。また、リボイラ部120とコンデンサ部150とが保圧弁132を介して接続されている。これにより、リボイラ部120とコンデンサ部150とを異なる圧力にすることができる。したがって、保圧弁132を備えずにリボイラ部とコンデンサ部とが連通された従来技術とは異なり、原料ガスの少なくとも一部が液化する程度までリボイラ部120を加圧したとしても、コンデンサ部150の圧力をリボイラ部120の圧力未満とすることが可能となる。これにより、従来技術と比較して、コンデンサ部150の加圧に要する消費エネルギーを低減することができる。   As described above, in the distillation apparatus 100 of the present embodiment, the reboiler unit 120 (first separation unit 122) and the condenser unit 150 (second separation unit 152) are configured separately. Further, the reboiler unit 120 and the capacitor unit 150 are connected via a pressure holding valve 132. Thereby, the reboiler part 120 and the capacitor | condenser part 150 can be made into a different pressure. Therefore, unlike the prior art in which the reboiler part and the condenser part are communicated without providing the holding valve 132, even if the reboiler part 120 is pressurized to the extent that at least a part of the raw material gas is liquefied, the condenser part 150 The pressure can be made lower than the pressure of the reboiler unit 120. Thereby, compared with a prior art, the energy consumption required for the pressurization of the capacitor | condenser part 150 can be reduced.

また、コンデンサ部150の圧力を従来技術より低圧とすることができるため、冷却部154の消費エネルギーを低減して、原料ガスを蒸留することが可能となる。   Moreover, since the pressure of the capacitor | condenser part 150 can be made into a low pressure from a prior art, it becomes possible to reduce the energy consumption of the cooling part 154 and to distill raw material gas.

また、本実施形態の蒸留装置100では、還流ポンプ160がコンデンサ部150内の凝縮液をリボイラ部120内に導入する。これにより、原料ガスの蒸留効率(低沸点成分と高沸点成分の分離効率)を向上させることができる。   In the distillation apparatus 100 of the present embodiment, the reflux pump 160 introduces the condensate in the condenser unit 150 into the reboiler unit 120. Thereby, the distillation efficiency (separation efficiency of a low boiling point component and a high boiling point component) of source gas can be improved.

また、本実施形態の蒸留装置100では、原料液や凝縮液がリブ220間を流れるように第1分離ユニット122、第2分離ユニット152が構成されている。液体が流れる流路幅が大きいと、液体の表面張力によって、流路の端部側を流れる液体の流速と、流路の中央側を流れる液体の流速との差が大きくなってしまう。そこで、リブ220間の幅を2mm以下とすることで、流路の端部側を流れる液体の流速と、流路の中央側を流れる液体の流速との差を小さくすることができ、流路内における流速の均一化を図ることが可能となる。   Further, in the distillation apparatus 100 of the present embodiment, the first separation unit 122 and the second separation unit 152 are configured so that the raw material liquid and the condensate flow between the ribs 220. If the width of the flow path through which the liquid flows is large, the difference between the flow speed of the liquid flowing on the end side of the flow path and the flow speed of the liquid flowing on the center side of the flow path becomes large due to the surface tension of the liquid. Therefore, by setting the width between the ribs 220 to 2 mm or less, the difference between the flow speed of the liquid flowing on the end side of the flow path and the flow speed of the liquid flowing on the center side of the flow path can be reduced. It is possible to achieve a uniform flow rate inside.

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although embodiment was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this indication is not limited to the above-mentioned embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made in the scope described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present disclosure. Is done.

例えば、上記実施形態において、蒸留装置100が保圧弁174を備え、第2分離ユニット152内の圧力を、大気圧を上回る圧力に維持する構成を例に挙げて説明した。しかし、第2分離ユニット152内の圧力は、大気圧であってもよい。この場合、保圧弁174は必須の構成ではない。   For example, in the said embodiment, the distillation apparatus 100 was provided with the pressure-holding valve 174, and demonstrated and demonstrated the structure which maintains the pressure in the 2nd separation unit 152 at the pressure exceeding atmospheric pressure as an example. However, the pressure in the second separation unit 152 may be atmospheric pressure. In this case, the pressure holding valve 174 is not an essential configuration.

また、上記実施形態において、冷却部154が、高沸点成分が凝縮する温度まで蒸気を冷却する構成を例に挙げて説明した。しかし、冷却部154は、高沸点成分が凝縮する温度を上回る所定の温度程度まで蒸気を冷却すればよい。これにより、蒸気の容積を低減することができ、還流ポンプ160や留出ガス排出ポンプ170の動力を低減することが可能となる。なお、この際、還流ポンプ160は、蒸気(留出ガス)の一部を第1分離ユニット122に還流する。   Moreover, in the said embodiment, the cooling part 154 demonstrated and demonstrated the structure which cools a vapor | steam to the temperature which a high boiling point component condenses. However, the cooling unit 154 may cool the steam to a predetermined temperature that exceeds the temperature at which the high-boiling component condenses. Thereby, the volume of the steam can be reduced, and the power of the reflux pump 160 and the distillate gas discharge pump 170 can be reduced. At this time, the reflux pump 160 returns a part of the vapor (distilled gas) to the first separation unit 122.

また、上記実施形態において、蒸留装置100が還流ポンプ160を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、還流ポンプ160は、必須の構成ではなく、凝縮液をリボイラ部120に還流せずともよい。   Moreover, in the said embodiment, the structure which the distillation apparatus 100 is equipped with the reflux pump 160 was mentioned as an example, and was demonstrated. However, the reflux pump 160 is not an essential configuration, and the condensate may not be refluxed to the reboiler unit 120.

また、上記実施形態において、第1分離ユニット122の底面212、および、第2分離ユニット152の底面312が傾斜している構成について説明した。しかし、底面212、312は、水平方向に延在していてもよい。   In the above embodiment, the configuration in which the bottom surface 212 of the first separation unit 122 and the bottom surface 312 of the second separation unit 152 are inclined has been described. However, the bottom surfaces 212 and 312 may extend in the horizontal direction.

また、上記実施形態において、第1分離ユニット122、第2分離ユニット152の寸法関係や傾斜角について説明した。しかし、第1分離ユニット122、第2分離ユニット152は、原料ガス(原料液)における低沸点成分と高沸点成分との割合、目的とする蒸留効率、原料ガス供給ポンプ112による原料ガスの導入流速(処理速度)に基づいて、適宜設定されればよい。   In the above embodiment, the dimensional relationship and the inclination angle of the first separation unit 122 and the second separation unit 152 have been described. However, in the first separation unit 122 and the second separation unit 152, the ratio of the low boiling point component and the high boiling point component in the raw material gas (raw material liquid), the target distillation efficiency, the flow rate of the raw material gas introduced by the raw material gas supply pump 112 What is necessary is just to set suitably based on (processing speed).

また、上記実施形態において、第1分離ユニット122、第2分離ユニット152がリブ220を備える構成を例に挙げて説明した。しかし、リブ220に代えて多孔質体を本体210、310上に載置してもよい。多孔質体を載置することで、リブ220を設ける構成と同様に、流路の端部側を流れる液体の流速と、流路の中央側を流れる液体の流速との差を小さくすることができる。   In the above-described embodiment, the configuration in which the first separation unit 122 and the second separation unit 152 include the ribs 220 has been described as an example. However, a porous body may be placed on the main bodies 210 and 310 instead of the ribs 220. By placing the porous body, the difference between the flow rate of the liquid flowing on the end side of the flow path and the flow rate of the liquid flowing on the central side of the flow path can be reduced, as in the configuration in which the rib 220 is provided. it can.

また、上記実施形態において、通過口212a、212bが底面212に形成される構成、および、通過口312aが底面312に形成される構成を例に挙げて説明した。しかし、通過口212aおよび通過口212bのいずれか一方または両方は、側面216に形成されてもよい。同様に、通過口312aは、側面216に形成されてもよい。   In the above embodiment, the configuration in which the passage ports 212 a and 212 b are formed on the bottom surface 212 and the configuration in which the passage port 312 a is formed on the bottom surface 312 have been described as examples. However, one or both of the passage port 212a and the passage port 212b may be formed on the side surface 216. Similarly, the passage port 312a may be formed on the side surface 216.

本開示は、低沸点成分および高沸点成分を含む原料ガスを分離する蒸留装置に利用することができる。   The present disclosure can be used in a distillation apparatus that separates a raw material gas containing a low-boiling component and a high-boiling component.

100 蒸留装置
120 リボイラ部
124 加熱部
130 配管(接続通路)
132 保圧弁
150 コンデンサ部
154 冷却部
160 還流ポンプ
210 本体(加圧容器)
310 本体(低圧容器)
100 distillation apparatus 120 reboiler part 124 heating part 130 piping (connection passage)
132 Holding Pressure Valve 150 Capacitor 154 Cooling Unit 160 Reflux Pump 210 Main Body (Pressurized Vessel)
310 Main body (low pressure vessel)

Claims (4)

原料ガスを加圧状態で収容する加圧容器と、前記加圧容器に収容された前記原料ガスを加熱する加熱部とを有するリボイラ部と、
前記リボイラ部に接続通路を介して接続され、前記加圧容器より低圧に保持される低圧容器を有するコンデンサ部と、
前記接続通路に設けられた保圧弁と、
を備える蒸留装置。
A reboiler section having a pressurized container for storing the source gas in a pressurized state, and a heating section for heating the source gas stored in the pressurized container;
A capacitor unit having a low-pressure vessel connected to the reboiler unit via a connection passage and held at a lower pressure than the pressurized vessel;
A pressure holding valve provided in the connection passage;
A distillation apparatus comprising:
前記コンデンサ部は、冷却部を有する請求項1に記載の蒸留装置。   The distillation apparatus according to claim 1, wherein the condenser unit includes a cooling unit. 前記低圧容器の圧力は、大気圧以上の圧力である請求項1または2に記載の蒸留装置。   The distillation apparatus according to claim 1 or 2, wherein the pressure of the low-pressure vessel is a pressure equal to or higher than atmospheric pressure. 前記低圧容器に吸入側が接続され、吐出側が前記加圧容器に接続される還流ポンプを備える請求項1から3のいずれか1項に記載の蒸留装置。   The distillation apparatus according to any one of claims 1 to 3, further comprising a reflux pump having a suction side connected to the low-pressure vessel and a discharge side connected to the pressure vessel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115738342A (en) * 2022-12-28 2023-03-07 扬州晨化新材料股份有限公司 Catalytic distillation tower reactor for catalyst production

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