JP2018510066A - 廃熱を用いる蒸留システム - Google Patents

Abstract

本発明は、廃熱を用いる蒸留システムに関する。本発明に係る廃熱を用いる蒸留システムは、供給原料の供給を受け、沸点差によって供給原料を分離し、供給原料の分離過程で廃熱が発生する廃熱供給源と、水供給源から供給された水が廃熱供給源から供給された廃熱と熱交換して蒸発する熱交換部と、熱交換部で生成された水蒸気の供給を受けて圧縮する機械的蒸気再圧縮モジュール、および機械的蒸気再圧縮モジュールに供給される水蒸気の量が増加するように、別途の工程で生成された廃水を熱交換部に供給する廃水供給部を含むことを特徴とする。

Description

本発明は、廃熱を用いる蒸留システムに関する。より詳細には、廃熱供給源から供給された廃熱と水を熱交換部で熱交換して生成された水蒸気を、機械的蒸気再圧縮モジュールに供給するとき、他の工程で使用して残った廃水を熱交換部に供給することによって、機械的蒸気再圧縮モジュールに供給される水蒸気の量を増加させることができる、廃熱を用いる蒸留システムに関するものである。

蒸留システムは、供給原料中に存在する混合物質を、沸点差によって蒸発分離するためのものである。蒸留システムの上部では、低沸点物質（ｈｉｇｈ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）が蒸発して上部蒸気（ｏｖｅｒｈｅａｄ ｖａｐｏｒ）形態に分離し、蒸留システムの下部では、高沸点物質（ｌｏｗ ｖｏｌａｔｉｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）が未蒸留形態に分離する。このとき、低沸点物質と高沸点物質は、それぞれ単一成分であることもでき、それぞれ２成分以上の混合物であることもできる。

図１は、ストリップ槽（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ｖｅｓｓｅｌ）を備えた従来の蒸留システムを概略的に示す図である。図１を参照すると、ストリップ槽を備えた従来の蒸留システム１０は、供給部１５から供給された供給原料が高沸点物質と低沸点物質に分離するストリップ槽１１と、低沸点物質の上部蒸気が凝縮される凝縮蒸発器１２を含んで構成される。

ストリップ槽１１を用いて、低沸点物質は除去および精製して原料物質として回収し、高粘度の高沸点物質は乾燥して最終製品を得る。ストリップ槽１１にスチーム供給部１４からスチームが供給されると、スチームは、ストリップ槽１１下部の高粘度の混合物質と直接接触して熱を伝達し、この熱によって混合物質のうちの低沸点物質が蒸発して水蒸気とともに上部蒸気として排出され、混合物質のうちの高沸点物質は、スチームの凝縮水とともに外部に排出される。

凝縮蒸発器１２は、ストリップ槽１１から供給される上部蒸気を凝縮させ、最大の熱量を水に伝達することによって、伝達熱量に相応する熱量の水蒸気を生成させる構成である。上部蒸気から熱伝達を受けた水は、飽和水蒸気となって圧縮モジュール（図示せず）に供給される。

上部蒸気を直接圧縮する場合、過度の圧縮が要求される問題点を解決するために、凝縮蒸発器１２を用いて上部蒸気との熱交換をして飽和水蒸気を生成している。

しかし、凝縮蒸発器１２に供給される上部蒸気は、ストリップ槽１１から排出されるものに限定されるので、これによって生成される飽和水蒸気の量が制限される問題点がある。

したがって、本発明の目的は、このような従来の問題点を解決するためのものであって、熱交換部で廃熱供給源から供給された廃熱と水を熱交換して生成された水蒸気を機械的蒸気再圧縮モジュールに供給するとき、他の工程で使用して残った廃水を熱交換部に供給して、機械的蒸気再圧縮モジュールの吸入圧力のような圧力で減圧蒸発するようにすることにより、別途の構成が要求されず、機械的蒸気再圧縮モジュールに供給される飽和水蒸気の量を増加させることができる廃熱を用いる蒸留システムに関するものである。

前記目的は、本発明により、供給原料の供給を受け、沸点差によって前記供給原料を分離し、前記供給原料の分離過程で廃熱が発生する廃熱供給源と、水供給源から供給された水が前記廃熱供給源から供給された前記廃熱と熱交換して蒸発する熱交換部と、前記熱交換部で生成された水蒸気の供給を受けて圧縮する機械的蒸気再圧縮（ＭＶＲ：Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）モジュール、および前記機械的蒸気再圧縮モジュールに供給される水蒸気の量が増加するように、別途の工程で生成された廃水を前記熱交換部に供給する廃水供給部を含むことを特徴とする廃熱を用いる蒸留システムによって達成される。

ここで、前記廃水供給部は、前記熱交換部の気液分離部に前記廃水を供給することが好ましい。

ここで、前記気液分離部は、前記水が蒸発した水蒸気と、未蒸発の水とが分離する領域であることが好ましい。

ここで、前記廃水は、熱水であることが好ましい。

ここで、前記廃熱供給源は、蒸発分離器であり、前記廃熱は、前記蒸発分離器から排出される上部蒸気であることが好ましい。

ここで、前記機械的蒸気再圧縮モジュールで圧縮された飽和水蒸気の少なくとも一部は前記廃熱供給源に供給されることが好ましい。

ここで、前記熱交換部は、垂直型流下膜式蒸発器（ＶＦＦＥ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｆａｌｌｉｎｇ Ｆｉｌｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）であることが好ましい。

ここで、前記熱交換部は、水平型流下膜式蒸発器（ＨＦＦＥ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｆａｌｌｉｎｇ Ｆｉｌｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）であることが好ましい。

ここで、前記熱交換部は、ケトル型熱交換器であることが好ましい。

本発明によれば、熱交換部で廃熱供給源から供給された廃熱と水を熱交換して生成された水蒸気を機械的蒸気再圧縮モジュールに供給するとき、他の工程で使用して残った廃水を熱交換部に供給することによって、機械的蒸気再圧縮モジュールに供給される水蒸気の量を増加させることができる廃熱を用いる蒸留システムが提供される。

また、廃水を活用し、減圧水蒸気を圧縮して再活用する機械的蒸気再圧縮モジュールの投資経済性は非常に低いため、検討対象から除外されるが、廃水が減圧蒸発して生成された水蒸気を、廃熱供給源から供給された廃熱と水の熱交換によって生成された水蒸気と合わせ、機械的再圧縮モジュールに供給することによって、互いに異なる廃熱源で相互経済的価値を高める効果を得ることができる廃熱を用いる蒸留システムが提供される。

また、廃水を熱交換部に供給し、機械的蒸気再圧縮モジュールで要求される温度および圧力に圧縮することによって、廃水を膨張、蒸発させるためのフラッシュ室（ｆｌａｓｈ ｖｅｓｓｅｌ）などの別途の構成が要求されない廃熱を用いる蒸留システムが提供される。

また、熱交換部で廃熱である上部蒸気と水を熱交換することによって、低沸点物質の成分や飽和蒸気圧の差に関係なく適用することができるので、脱去（ストリップ）対象物質の種類に拘らない廃熱を用いる蒸留システムが提供される。

ストリップ槽を備えた従来の蒸留システムを概略的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る廃熱を用いる蒸留システムを概略的に示す図である。 図２の廃熱を用いる蒸留システムで熱水を熱交換部に供給していない場合の概略的な説明図である。 図２の廃熱を用いる蒸留システムの適用例である。 図２の廃熱を用いる蒸留システムの熱交換部の斜視図である。 図２の廃熱を用いる蒸留システムの熱交換部での熱交換状態を概略的に示す図である。 図２の廃熱を用いる蒸留システムの他の適用例である。 図２の廃熱を用いる蒸留システムのまた他の適用例である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態に係る廃熱を用いる蒸留システムについて詳細に説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係る廃熱を用いる蒸留システムを概略的に示す図である。図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る廃熱を用いる蒸留システム１００は、供給原料およびスチームの供給を受けて供給原料を分離するとき、廃熱を生成する廃熱供給源１１０と、廃熱供給源１１０から排出される廃熱を水と熱交換させる熱交換部１２０と、熱交換部１２０で生成された飽和水蒸気の供給を受けて、飽和水蒸気を圧縮させる機械的蒸気再圧縮モジュール１３０と、熱交換部１２０に廃水を供給する廃水供給部１４０を含む。

廃熱供給源１１０は、供給部（図示せず）を介して供給された供給原料を沸点差によって分離し、熱交換部１２０で水を蒸発させるように供給原料分離するとき、発生する廃熱を熱交換部１２０に供給する構成である。ここで、供給原料は、合成ゴムの重合反応以後に生産される混合物質などを例にあげることができる。

蒸留システムは、沸点差によって物質を分離する蒸発分離器を必須に含んでおり、このような蒸発分離器には、蒸留塔（ｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ ｃｏｌｕｍｎ）、精留塔（ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｃｏｌｕｍｎ）、ストリップ塔（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ｃｏｌｕｍｎ）、ストリップ槽（ｓｔｒｉｐｐｉｎｇ ｖｅｓｓｅｌ、ｓｔｒｉｐｐｅｒ）などがある。

蒸発分離器のうち、低沸点物質を抽出して目標とする対象製品にする場合には、精留塔が使用され、高沸点物質を抽出して目標とする対象製品にする場合には、ストリップ塔またはストリップ槽が使用される。ストリップ塔は、主に低粘度の高沸点物質を抽出するときに使用され、ストリップ槽は、高粘度の高沸点物質を抽出するときに使用される。

すなわち、廃熱供給源１１０は、蒸発分離器を意味し、対象製品によって蒸留塔、精留塔、ストリップ塔およびストリップ槽のうちの少なくともいずれか１つで設けられることができる。

原料供給部（図示せず）から廃熱供給源１１０内部に供給原料が供給され、供給原料を分離するためにスチーム供給部（図示せず）から廃熱供給源１１０内部にスチームが供給される。スチームは、供給原料に含まれた高沸点物質と直接接触して熱を伝達し、この伝達された熱によって供給原料に含まれた低沸点物質が蒸発して水蒸気とともに上部蒸気として排出され、この上部蒸気は、熱交換部１２０に供給される。すなわち、廃熱は、供給原料を分離するときに発生する上部蒸気を意味する。

熱交換部１２０は、廃熱供給源１１０から供給される上部蒸気を凝縮させて、最大の熱量を水に伝達することにより、伝達熱量に相応する熱量の水蒸気を生成させる。熱交換部１２０には、別途の水供給源から水が供給され、熱交換部１２０は、上部蒸気を凝縮させて水に熱量を伝達することにより、水の温度と圧力が機械的蒸気再圧縮モジュール１３０で要求される温度および圧力になるようにする。

本実施例においては、上部蒸気を圧縮せずに、上部蒸気と熱交換して生成された水蒸気を圧縮するので、飽和蒸気圧が異なる２成分以上の低沸点物質を蒸留する場合にも制限なく適用することができる。また、上部蒸気の凝縮潜熱を水の蒸発潜熱で除去することによって、上部蒸気の凝縮潜熱を循環冷却水の顕熱で除去することと比較して、必要な水の量をかなり減らすことができる。

機械的蒸気再圧縮モジュール（ＭＶＲ：Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）１３０は、熱交換部１２０で生成された飽和水蒸気を廃熱供給源１１０で要求される温度および圧力に圧縮するための構成である。

機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給された飽和水蒸気は圧縮され、好ましくは、廃熱供給源１１０で要求される温度および圧力に圧縮された後、廃熱供給源１１０に供給されて供給原料を分離するための熱源として使用される。

廃水供給部１４０は、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に流入する飽和水蒸気の量を増加させる。本発明においては、廃水は、他の工程で使用されて残った熱水を意味する。

機械的蒸気再圧縮モジュール１３０で圧縮された飽和水蒸気は、廃熱供給源１１０に供給されて、供給原料を分離するための熱源として使用される。すなわち、本発明は、廃熱供給源１１０で生成された廃熱である上部蒸気を用いて熱交換部１２０で水から飽和水蒸気を生成した後、飽和水蒸気を圧縮して圧縮された飽和水蒸気を再び供給原料を分離するために使用する。

しかし、廃熱供給源１１０で供給原料を分離して、生成された上部蒸気の量は限定的であるため、上部蒸気と熱交換して生成される飽和水蒸気の量も限定的であるという問題点がある。すなわち、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給される飽和水蒸気の量が限定的であるため、飽和水蒸気を廃熱供給源１１０に再供給して熱源として使用するには不足する問題点がある。

これにより、本発明では、他の工程で使用して残った工程用水である熱水を、廃水供給部１４０を介して熱交換部１２０に供給することによって、生成される飽和水蒸気の量を増加させる。このとき、それぞれ異なる工程で使用して残った熱水を使用することができ、このとき、熱水の温度は、１００℃〜２５０℃など異なることができる。

熱水は、熱交換部１２０の気液分離部に流入する。ここで、気液分離部は、水と上部蒸気との熱交換によって飽和水蒸気が分離する領域である。または、気液分離部は、水と飽和水蒸気が共存する領域である。より詳細には、気液分離部では、上部蒸気と熱交換された水から生成された飽和水蒸気は、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０側に移動し、残った水は、再び熱交換部１２０に供給されるように排出される。廃水供給部１４０から供給される熱水は、熱交換部１２０の気液分離部に供給され、この熱水は、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０の吸入圧力と同じ圧力に減圧されて同じ温度の飽和水蒸気となり、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給される。

例えば、１６５℃であり、飽和蒸気圧が７ｂａｒＡである熱水が、気液分離部に供給されて１ｂａｒＡ（飽和蒸気温度＝１００℃）まで減圧されると、１００℃の水になりながら６５，０００ｋｃａｌ／ｈの熱量を放出し、１２０．６ｋｇ／ｈの水蒸気に変わることになる。このとき、水が放出する熱量である６５，０００ｋｃａｌ／ｈは、（１６５−１００）℃×１０００ｋｇ／ｈ×１ｋｃａｌ／ｋｇ℃から導出され、１２０．６ｋｇ／ｈの水蒸気は、（６５，０００ｋｃａｌ／ｈ）／（５３９ｋｃａｌ／ｋｇ）から導出される。ここで、５３９ｋｃａｌ／ｋｇは、１００℃水蒸気の潜熱である。

一方、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０は、気液分離部の蒸発蒸気を吸入するので、水の蒸発圧力と熱水の減圧蒸発圧力は、同一になる。

図３は、図２の廃熱を用いる蒸留システムで熱水を熱交換部に供給していない場合を示す概略的な説明図である。図３を参照すると、熱水を熱交換部に供給していない場合、熱水から飽和水蒸気を生成して、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給することができるように、フラッシュ室（ｆｌａｓｈ ｖｅｓｓｅｌ）が必要である。すなわち、熱水を減圧蒸発させるための別途の装置が必要である。

しかし、本発明は、上部蒸気を圧縮せず、上部蒸気の凝縮潜熱を水の蒸発潜熱で除去することによって、顕熱で除去する冷却水量に比べてかなり少ない水を用いるように、熱交換部１２０を備えている。この熱交換部１２０に他工程で使用して残った廃水である熱水を供給することによって、別途のフラッシュ室が要求されず、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給される飽和水蒸気の量を増加させる優れた効果を得ることができる。

また、廃水が有する熱量は、初期温度と減圧して得る温度の差に応じて変わることになる。例えば、温度差が１０℃の場合、熱水の熱量１０ｋｃａｌ／ｈと、機械的蒸気再圧縮モジュールに供給するための水蒸気の蒸発潜熱（５４０〜５６０）ｋｃａｌ／ｋｇに基づいて、減圧蒸発させて水蒸気化させることができる流量を計算してみると、１０／（５４０〜５６０）ｋｇ／ｈに過ぎない。したがって、廃熱水を活用し、減圧水蒸気を圧縮して再活用する機械的蒸気再圧縮モジュールは、投資経済性が低くて検討対象から除外されているが、本発明では、廃水が減圧蒸発して生成された水蒸気を、廃熱供給源から供給される廃熱と水の熱交換により生成された水蒸気と合わせて、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給することによって、互いに異なる廃熱源との間で相互的に経済的価値を高める効果が導出される。

ここからは、本発明の一実施形態に係る廃熱を用いる蒸留システムの適用例について説明する。

図４は、図２の廃熱を用いる蒸留システムの適用例である。図４を参照すると、本発明の一実施形態に係る廃熱を用いる蒸留システムは、供給原料が供給されるストリッパーモジュール１１０、ストリッパーモジュール１１０から排出される上部蒸気と水が熱交換される熱交換部１２０、熱交換部１２０で生成された飽和水蒸気の供給を受けて圧縮させる機械的蒸気再圧縮モジュール１３０、熱交換部１２０に廃水を供給する廃水供給部１４０、熱交換部１２０で凝縮されていない上部蒸気の供給を受けて凝縮させる凝縮器１５０、蒸留塔１６０および再沸器（ｒｅｂｏｉｌｅｒ）１７０を含む。

ストリッパーモジュール１１０は、供給原料のうち、低沸点のモノマーを除去し、高粘度の高沸点ポリマーを得るためのものであって、ストリップ槽モジュールを意味する。ここで、供給原料は、合成ゴムの重合反応以後に生産される混合物質などを例にあげることができる。

ストリッパーモジュール１１０には、ストリッパーモジュール１１０で要求される温度などの条件に応じて制御されるバルブなどを介して、スチーム供給部（図示せず）からスチームが供給される。また、ストリッパーモジュールには、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０で圧縮された飽和水蒸気が供給される。すなわち、スチームと飽和水蒸気は、同じ物質である。スチーム供給部（図示せず）から供給されるスチームがストリッパーモジュール１１０下部の高沸点物質と直接接触して熱伝達し、この熱によって、混合物質に含まれた低沸点物質が蒸発して水蒸気とともに上部蒸気として排出される。

一方、本適用例では、ストリッパーモジュール１１０は、単一のストリップ槽で設けられることにしたが、必ずしもこれに制限されるものではなく、複数のストリップ槽で設けられて、各ストリップ槽で互いに異なる沸点を有する物質を分離するように設けられることもできる。

図５は、図２の廃熱を用いる蒸留システムの熱交換部の斜視図である。熱交換部１２０は、廃熱供給源１１０から供給される上部蒸気を凝縮させ、最大の熱量を水に伝達することによって、伝達熱量に相応する熱量の水蒸気を生成させる構成である。熱交換部１２０には、別途の水供給源から水が供給され、熱交換部１２０は、水が機械的蒸気再圧縮モジュール１３０で要求される温度および圧力を有するように、上部蒸気を凝縮させて水に熱量を伝達する。本適用例では、熱交換部１２０は垂直型流下膜式蒸発器（ＶＦＦＥ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｆａｌｌｉｎｇ Ｆｉｌｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）であるものとする。

図６は、図２の廃熱を用いる蒸留システムの熱交換部での熱交換状態を概略的に示す図である。図６を参照すると、Ａと表示されたように別途の水供給源から水が熱交換部１２０の内部に供給され、供給された水は、チューブ１２１の内部に沿って移動する。一方、ストリッパーモジュール１１０から排出された上部蒸気はＢと表示されたように熱交換部１２０の内部に供給される。チューブ１２１の内部の水と上部蒸気は熱交換する。上部蒸気は凝縮されて、Ｃと表示されたように排出され、水は上部蒸気から熱量が伝達されて、一部は飽和水蒸気となる。水と飽和水蒸気は落下して気液分離部１２２内部に供給され、水はＥと表示されたように排出され、飽和水蒸気はＤと表示されたように排出される。Ｄと表示されたように排出された飽和水蒸気は、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給され、Ｅと表示されたように排出された水は循環して、Ａと表示されたように再び熱交換器内部に供給される。一方、廃水供給部１４０から供給される熱水は、気液分離部１２２に供給される。

図７は、図２の廃熱を用いる蒸留システムの他の適用例であり、図８は、図２の廃熱を用いる蒸留システムのまた他の適用例である。本適用例において、熱交換部１２０は、垂直型流下膜式蒸発器（ＶＦＦＥ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｆａｌｌｉｎｇ Ｆｉｌｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）であるものとしたが、必ずしもこれに制限されるものではなく、水平型流下膜式蒸発器（ＨＦＦＥ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｆａｌｌｉｎｇ Ｆｉｌｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）またはケトル型熱交換器で設けられることができる。

機械的蒸気再圧縮モジュール（ＭＶＲ：Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）１３０は、熱交換部１２０で生成された飽和水蒸気をストリッパーモジュール１１０で要求される温度および圧力に圧縮するための構成である。機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給された飽和水蒸気は圧縮され、好ましくは、飽和水蒸気は、ストリッパーモジュール１１０で要求される温度および圧力に圧縮された後、ストリッパーモジュール１１０に供給されて、供給原料を分離するための熱源として使用される。

機械的蒸気再圧縮モジュール１３０は、高速圧縮機、低速送風遠心圧縮機などを使用することができる。送風遠心圧縮機を使用する場合、送風遠心圧縮機は１００００ｒｐｍ以下の低速の送風遠心圧縮機として低価であり、低速運転されるため、長時間の運転時にも圧縮機の損傷なしで安定的に運営が可能な長所がある。ただし、送風遠心圧縮機は、１００００ｒｐｍ以下、好ましくは４０００〜７０００ｒｐｍの低速圧縮機として高速多段ターボ圧縮機に比べて圧縮比が低いので、低い圧縮比を補償するために、複数の送風遠心圧縮機で設けられる。すなわち、熱交換部１２０で飽和された飽和水蒸気は、所定の圧縮比に応じて複数の送風遠心圧縮機で多段圧縮される。本実施例において、機械的蒸気再圧縮装置は、低速送風遠心圧縮機を例にあげて説明したが、熱交換部１２０で生成された飽和水蒸気をストリッパーモジュール１１０で要求される温度および圧力に圧縮できるならば、必ずしもこれに制限されるものではない。

機械的蒸気再圧縮モジュール１３０の流入端には、流量制御部１３１が設置されることができる。ストリッパーモジュール１１０の初期駆動時には、上部蒸気の量が多くなく、これによって、熱交換部１２０で生成される飽和水蒸気の量が少ないこともある。機械的蒸気再圧縮モジュール１３０から要求される流量よりも低い場合、騒音および振動が発生することになり、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に損傷をもたらすことがあり得る。このとき、流量制御部１３１が設置されることにより、前述した問題点を防止することができる。流量制御部１３１には、入口案内翼（ＩＧＶ：Ｉｎｌｅｔ Ｇｕｉｄｅ Ｖａｎｅ）またはインバータモーター制御などが含まれる。

凝縮器１５０は、熱交換部１２０で凝縮されなかった上部蒸気を凝縮する構成である。熱交換部１２０で凝縮されなかった上部蒸気は、凝縮器１５０に供給され、凝縮器１５０で最終的に凝縮される。凝縮器１５０で生成された凝縮液は比重によって分離した後、蒸留塔１６０に供給される。

蒸留塔１６０は、凝縮器１５０で生成して供給された凝縮水を整流するためのものであり、再沸器（ｒｅｂｏｉｌｅｒ）１７０は、蒸留塔１６０にスチームを供給するための構成である。蒸留塔１６０にスチームを供給した後、再沸器１７０で生成されるスチームの凝縮水は、膨張・蒸発した後、供給原料を分離するための熱源としてストリッパーモジュール１１０に供給され、蒸留塔１６０で生成された上部蒸気は、熱交換部１２０に供給される。すなわち、本適用例での廃熱供給源は、初期にはストリッパーモジュール１１０となり、蒸留塔１６０で上部蒸気が生成された後には、ストリッパーモジュール１１０と蒸留塔１６０が廃熱供給源となる。

ここからは、前述した本発明の一実施形態に係る廃熱を用いる蒸留システムの適用例の作動について説明する。

まず、供給部（図示せず）からストリッパーモジュール１１０に供給原料を供給する。ストリッパーモジュール１１０で要求される温度などの条件に応じて制御されるバルブなどを介して、スチーム供給部（図示せず）からストリッパーモジュール１１０にスチームを供給する。スチームは、ストリッパーモジュール１１０下部の高沸点物質と直接接触して熱伝達する。この熱によって供給原料のうち、一定温度以下の沸点を有する低沸点物質が蒸発して、水蒸気とともに上部蒸気として排出され、高沸点物質は未蒸留に分離される。

ストリッパーモジュール１１０から排出される上部蒸気は、熱交換部１２０に流入する。上部蒸気は、熱交換部１２０で一部が凝縮されて、別途の水供給源から熱交換部１２０に供給される水に熱量を伝達する。上部蒸気から熱が伝達された水は、飽和水蒸気となって機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給され、凝縮されなかった上部蒸気は凝縮器１５０に供給される。

一方、廃水供給部１４０から熱交換部１２０の気液分離部１２２に熱水が供給される。水と上部蒸気が熱交換されて、生成された飽和水蒸気と水が分離する気液分離部１２２に熱水が供給されると、熱水は減圧蒸発を介して飽和水蒸気になって機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給される。すなわち、別途の水供給源から供給された水によって生成された飽和水蒸気と、廃水供給部１４０から供給された熱水によって生成された飽和水蒸気が機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給される。

熱交換部１２０で凝縮されなかった上部蒸気は、凝縮器１５０に供給されて、最終的に凝縮される。凝縮器１５０で生成されて分離した凝縮液は、蒸留塔１６０に供給されて整流される。このとき、蒸留塔１６０での整流のために再沸器１７０からスチームが供給される。蒸留塔１６０にスチームを供給した後、再沸器１７０で生成されるスチームの凝縮水は膨張・蒸発した後、ストリッパーモジュール１１０に供給され、蒸留塔１６０で生成された上部蒸気は、熱交換部１２０に供給される。

一方、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給された飽和水蒸気は、ストリッパーモジュール１１０で要求される温度および圧力を有するように圧縮された後、ストリッパーモジュール１１０に供給され、ストリッパーモジュール１１０での供給原料を分離するための熱源として使用される。熱交換部１２０に熱水が供給されることによって、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０に供給される飽和水蒸気の量が十分となるので、機械的蒸気再圧縮モジュール１３０を通過してストリッパーモジュール１１０に供給されるスチームの量が十分となる。

したがって、本発明によれば、熱交換部で廃熱供給源から供給された廃熱と水を熱交換して生成された水蒸気を機械的蒸気再圧縮モジュールに供給するとき、他の工程で使用して残った廃水を熱交換部に供給することによって、別途の構成が要求されず、機械的蒸気再圧縮モジュールに供給される飽和水蒸気の量を増加させることができる廃熱を用いる蒸留システムが提供される。

本発明の権利範囲は、前述した実施形態に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲内で様々な実施形態で具現され得、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく、当該発明の属する技術分野における通常の知識を有する者により変形可能な多様な形態まで本願の特許の請求範囲の記載範囲内にあるものとみなす。

Claims (9)

1. 供給原料の供給を受け、沸点差によって前記供給原料を分離し、前記供給原料の分離過程で廃熱が発生する廃熱供給源、
   水供給源から供給された水が、前記廃熱供給源から供給された前記廃熱と熱交換して蒸発する熱交換部、
   前記熱交換部で生成された水蒸気の供給を受けて圧縮する機械的蒸気再圧縮（ＭＶＲ：Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｒｅｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）モジュール、および
   前記機械的蒸気再圧縮モジュールに供給される飽和水蒸気の量が増加するように、別途の工程で生成された廃水を前記熱交換部に供給する廃水供給部を含むことを特徴とする廃熱を用いる蒸留システム。
2. 前記廃水供給部は、前記熱交換部の気液分離部に前記廃水を供給することを特徴とする請求項１に記載の廃熱を用いる蒸留システム。
3. 前記気液分離部は、前記水が蒸発した水蒸気と、未蒸発の水とが分離する領域であることを特徴とする請求項２に記載の廃熱を用いる蒸留システム。
4. 前記廃水は、熱水であることを特徴とする請求項１に記載の廃熱を用いる蒸留システム。
5. 前記廃熱供給源は、蒸発分離器であり、前記廃熱は、前記蒸発分離器から排出される上部蒸気であることを特徴とする請求項１に記載の廃熱を用いる蒸留システム。
6. 前記機械的蒸気再圧縮モジュールで圧縮された飽和水蒸気の少なくとも一部は、前記廃熱供給源に供給されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の廃熱を用いる蒸留システム。
7. 前記熱交換部は、垂直型流下膜式蒸発器（ＶＦＦＥ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｆａｌｌｉｎｇ Ｆｉｌｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）であることを特徴とする請求項６に記載の廃熱を用いる蒸留システム。
8. 前記熱交換部は、水平型流下膜式蒸発器（ＨＦＦＥ：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ Ｆａｌｌｉｎｇ Ｆｉｌｍ Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）であることを特徴とする請求項６に記載の廃熱を用いる蒸留システム。
9. 前記熱交換部は、ケトル型熱交換器であることを特徴とする請求項６に記載の廃熱を用いる蒸留システム。

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