JP2019141820A - Ｍｖｒ式アンモニア水溶液の蒸留装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータで発生した蒸気（ベーパ）を圧縮機で断熱圧縮して自己のヒータの加熱源として用いることで、さらなる省エネルギーを図ることが可能なＭＶＲ式のアンモニア水溶液の蒸留装置を提供する。【解決手段】（ａ）第１蒸留塔１０の塔底液を被加熱側流路（チューブ側）１１ａに供給し、（ｂ）圧縮機１２により断熱圧縮された圧縮ベーパを加熱側流路（シェル側）１１ｂに供給し、（ｃ）加熱側流路（シェル側）に供給され塔底液の加熱に用いられた圧縮ベーパの一部を、高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスとしてリボイラ１１から抜き出すことにより、加熱側流路（シェル側）におけるアンモニア濃度を低く保つとともに、気液平衡によって加熱側流路（シェル側）の露点が降下することを抑制して、加熱媒体（シェル側流体）の温度が、リボイラにて塔底液に対して意図する熱量を与えることが可能な温度に維持されるように構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、アンモニア水溶液の蒸留装置に関し、詳しくは、蒸留塔の塔頂ベーパを圧縮機で断熱圧縮して自己のヒータの加熱源として用いる、ＭＶＲ（mechanical vapor recompression）式のアンモニア水溶液の蒸留装置に関する。

近年、第８次総量削減として、窒素の総量削減基本方針が策定され、アンモニアを含む排水も対象となる。

そこで、アンモニアを含む排水を蒸留して、アンモニアと水とを分離し、蒸留塔の塔頂ベーパから、２５ｗｔ％程度の高濃度のアンモニア水としてアンモニアを回収しながら、蒸留塔の塔底からは、アンモニア濃度が１０ｐｐｍ程度の排水を排出するようにしたアンモニアの蒸留装置（アンモニアの除去装置）の需要が拡大することが考えられている。

なお、蒸留塔の塔頂液中のアンモニア濃度を２５ｗｔ％程度とするのが好ましいのは、それ以上の濃度になると常温でガス化する危険性が高く、保管の為に低温のチラー水が必要となることによる。

ところで、上述のようなアンモニア水溶液の蒸留装置においては、熱エネルギーとして、通常は水蒸気（スチーム）が用いられているが、近年、蒸留装置における消費エネルギーの削減が強く求められるに至っている。

そして、エネルギー消費を抑えてアンモニアを効率よく回収するための回収装置（蒸留装置）として、例えば、特許文献１には、以下に説明するようなアンモニアの回収装置が提案されている。

すなわち、特許文献１に記載されているアンモニアの回収装置は、２重効用に接続される第１フラッシュ型蒸発器Ａ１と第２フラッシュ型蒸発器Ａ２を備えている。

蒸発器Ａ１は缶Ｂ１と加熱器Ｃ１とを備え、蒸発器Ａ２は缶Ｂ２と加熱器Ｃ２とを備えており、加熱器Ｃ１には外部蒸気が供給され、缶Ｂ１で生成されたアンモニア含有蒸気は加熱器Ｃ２の加熱源として利用されるように構成されている。
缶Ｂ２には外部から処理液が供給される管１３が接続され、缶Ｂ２で蒸発されなかったアンモニア含有処理液は、缶Ｂ１に供給されるように構成されている。
そして、缶Ｂ２には凝縮器２が接続され、加熱器Ｃ２にはアンモニア水を排出する管１９が接続され、管１９は凝縮器２に接続されており、缶Ｂ１にはアンモニアが除去された処理液を排出する管９が接続されている。

上述のように構成されたアンモニアの回収装置によれば、アンモニアを効率良く回収でき、かつ、エネルギー消費を抑えることができるとされている。

特開２０１１−１５３０４３号公報

しかしながら、上述の特許文献１のアンモニアの回収装置には、さらなる省エネルギーの余地があり、これまで以上の省エネルギーを実現することができるアンモニアの回収装置が期待されているのが実情である。

本発明は、上記課題を解決するものであり、蒸留塔の塔頂ベーパを圧縮機で断熱圧縮して、自己のヒータの加熱源として用いることで、さらなる省エネルギーを図ることが可能な、ＭＶＲ式のアンモニア水溶液の蒸留装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、発明者等は検討、実験を行い、以下に説明するような知見を得た。
すなわち、一般的な蒸留装置においては、通常、エネルギーとして水蒸気が用いられており、その消費量がエネルギーの使用量となる。

これに対し、蒸留装置として、蒸留塔の塔頂ベーパを断熱圧縮して、昇温し、これをリボイラにおける加熱に用いて、装置全体としてのエネルギーを抑えるようにした、ＭＶＲ式の蒸留装置が知られている。

このＭＶＲ式の蒸留装置は、自己で発生させたエネルギー（蒸発潜熱）を加熱源としており、外部にエネルギーを放出しない（つまり、捨てるエネルギーがほとんどない）ことから、高い省エネルギー性を備えている。

しかしながら、圧縮機における消費電力が大きくなりやすく、十分な省エネルギーを実現するためには、圧縮機の消費電力をできるだけ少なくすることが望ましい。また、一般的なＭＶＲ式では、リボイラの加熱側流路で気液平衡による露点降下を起こし、加熱媒体（第１蒸留塔の塔頂ベーパを断熱圧縮した圧縮ベーパ）の温度が熱交換に必要な温度を維持できないため、適用が不可能であった。

そこで、発明者等はさらに検討を行い、
（ａ）圧縮機に供給される第１蒸留塔の塔頂ベーパの温度をできるだけ高くすること、
（ｂ）リボイラの加熱側流路を通流する加熱媒体のアンモニア濃度を低く保つことで、気液平衡による露点降下を抑制すること、すなわち、加熱媒体の温度が、リボイラにて、第１蒸留塔の塔底液に意図する熱量を与えることができる温度に維持されるようにすること
などが必要であることを知った。
そして、さらに種々の検討を行い、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置は、
アンモニアを所定の割合で含むアンモニア水溶液である原液の蒸留を行う第１蒸留塔と、
前記第１蒸留塔の塔底液を再加熱するリボイラであって、加熱媒体が通流する加熱側流路と、被加熱流体である前記第１蒸留塔の塔底液が通流する被加熱側流路とが隔離された構造を有する間接熱交換式のリボイラと、
前記第１蒸留塔の塔頂から取り出される塔頂ベーパを断熱圧縮することで昇温した圧縮ベーパを、前記リボイラに加熱源として供給する圧縮機と、
前記圧縮機で断熱圧縮され、加熱源として前記リボイラに供給された前記圧縮ベーパのうち、前記リボイラにおいて凝縮させずに抜き出した不凝縮ガスの蒸留を行う第２蒸留塔と、
前記第２蒸留塔の塔頂ベーパを冷却するコンデンサと
を備え、
前記リボイラは、（ａ）前記第１蒸留塔の前記塔底液が前記被加熱流体として前記被加熱側流路に供給され、（ｂ）前記圧縮機により断熱圧縮された前記圧縮ベーパが前記加熱媒体として前記加熱側流路に供給されるように構成され、かつ、（ｃ）前記塔底液の加熱に用いられた前記圧縮ベーパの一部を、高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスとして前記加熱側流路から抜き出すことにより、前記加熱側流路におけるアンモニア濃度を低く保つことで、気液平衡による露点降下を抑制して、前記加熱側流路を通流する前記加熱媒体の温度が、前記リボイラにて前記塔底液に意図する熱量を与えることができる温度に維持されるように構成されており、
前記第２蒸留塔は、前記リボイラの前記加熱側流路から抜き出された、高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスを蒸留対象ベーパとし、前記コンデンサにおいて凝縮した凝縮液を還流液とし、前記不凝縮ガスと前記還流液とを気液接触させることにより蒸留が行われるように構成されているとともに、
前記コンデンサは、前記第２蒸留塔の塔頂ベーパを冷却して、前記第２蒸留塔に還流液として戻される凝縮液と、前記塔頂ベーパよりもアンモニアを高い割合で含む不凝縮ガスとに分離するように構成されていること
を特徴としている。

本発明のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置においては、
前記第１蒸留塔の操作圧が、大気圧以下であり、
前記圧縮機により前記塔頂ベーパを断熱圧縮した圧縮ベーパの圧力が、１０ｋＰａＡ〜大気圧以下であることが好ましい。

また、前記第１蒸留塔に供給される前記原液のアンモニア濃度が０．１ｗｔ％以上２０．０ｗｔ％以下で、前記第１蒸留塔の塔底から排出される排出液のアンモニア濃度が０．１ｗｔ％以下であることが好ましい。

また、前記コンデンサにおける前記不凝縮ガスのアンモニア濃度が３０ｗｔ％以上であることが好ましい。

また、前記コンデンサにおける前記不凝縮ガスに含まれるアンモニアを水に吸収させて、アンモニア濃度が３０ｗｔ％未満のアンモニア水を回収するアンモニア吸収装置を備えていることが好ましい。

本発明のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置は、上述のように構成されており、（ａ）第１蒸留塔の塔底液が被加熱流体として被加熱側流路に供給され、（ｂ）圧縮機により断熱圧縮された圧縮ベーパが加熱媒体として加熱側流路に供給されるように構成され、かつ、（ｃ）加熱側流路に供給され塔底液の加熱に用いられた圧縮ベーパの一部を、高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスとしてリボイラから抜き出すことにより、加熱側流路におけるアンモニア濃度を低く保つとともに、気液平衡によって加熱側流路を通流する加熱媒体の露点が降下することを抑制して、加熱媒体の温度が、リボイラにて塔底液に対して意図する熱量を与えることが可能な温度に維持されるように構成されている。

また、第２蒸留塔は、リボイラの加熱側流路から抜き出された、高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスを蒸留対象ベーパとし、コンデンサにおいて凝縮した凝縮液を還流液とし、不凝縮ガスと還流液とを気液接触させることにより蒸留が行われ、さらに高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスが塔頂から排出され、後述のコンデンサに供給されるように構成されている。

さらに、コンデンサは、第２蒸留塔の塔頂ベーパを冷却して、第２蒸留塔に還流液として戻される凝縮液と、凝縮液よりもアンモニアを高い割合で含む不凝縮ガスとに分離するように構成されており、このコンデンサでは前記塔頂ベーパを凝縮させるが、一部のベーパは不凝縮ガスとして抜き出す（つまり、分縮させる）ように構成されている。

そして、このような構成を備えていることにより、高い省エネルギー性を備えたＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置を提供することが可能になる。

すなわち、上記構成を備えた本発明のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置によれば、
（１）リボイラにおいて塔底液の加熱に用いられた圧縮ベーパの一部を、高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスとしてリボイラから抜き出すことにより、リボイラの加熱側流路を通流する加熱媒体（圧縮ベーパ）中のアンモニア濃度を低く保ち、露点降下を抑制することが可能になる、
（２）コンデンサにおいて、第２蒸留塔の塔頂ベーパをコンデンサに導いて、分縮操作を行い、アンモニア濃度の高い不凝縮ガスを系外に抜き出すことにより、コンデンサの操作温度を高く保ち、チラー水を不要とすることが可能になる、
（３）上記（１）のように、リボイラの加熱媒体中のアンモニア濃度を低く保つ、すなわち第１蒸留塔の還流液中のアンモニア濃度を低く保つことで、第１蒸留塔の塔頂ベーパ中のアンモニアの量を減らして、第１蒸留塔の塔頂ベーパの温度を高く保つことが可能になる、
（４）上記（３）のように、第１蒸留塔の塔頂ベーパの温度を高く保つことで、圧縮機における圧縮率が少なくなり、圧縮機の負荷を減らすことが可能になる、
などの作用効果を得ることができる。

そして、上述のように、（１）リボイラの加熱側流路を通流する加熱媒体（圧縮ベーパ）中のアンモニア濃度を低く保ち、露点降下を抑制すること、（２）チラー水を不要とすること、（３）塔頂ベーパの温度を高くすること、（４）圧縮機の負荷を減らすことなどがいずれも可能になる結果、全体として高い省エネルギー性を備えたＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置を実現することが可能になる。

また、本発明のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置においては、第１蒸留塔の操作圧を、大気圧以下とし、圧縮機により塔頂ベーパを断熱圧縮した圧縮ベーパの圧力を、１０ｋＰａＡ〜大気圧以下とすることにより、機器が圧力容器構造規格の対象から外れ、かつ冷却のためのチラー水を不要とすることが可能になり、好ましい。

また、本発明のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置においては、第１蒸留塔に供給される原液のアンモニア濃度を０．１ｗｔ％以上２０．０ｗｔ％以下の範囲とし、第１蒸留塔の塔底から排出される排出液のアンモニア濃度を０．１ｗｔ％以下とする場合において、効率のよい蒸留を行って、省エネルギー効果を確保しつつ、アンモニアを分離、回収することが可能になる。

また、本発明のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置においては、上述のコンデンサにおける不凝縮ガスのアンモニア濃度を３０ｗｔ％以上となるようにすることで、効率のよい蒸留を行うことが可能になる。

また、本発明のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置においては、コンデンサにおける不凝縮ガスに含まれるアンモニアを水に吸収させて、アンモニア濃度が３０ｗｔ％未満のアンモニア水を回収するアンモニア吸収装置を備えることにより、上記コンデンサにおいて、低温の冷却水を用いて高濃度のアンモニア水を凝縮させることを必要とせずに、十分な省エネルギー効果を実現しつつ、高濃度のアンモニア水を回収することが可能になる。

本発明の一実施形態にかかるＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置の構成を示すフローシートである。

以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。

なお、本実施形態では、アンモニアを主成分とする低沸点成分と、水を主成分とする高沸点成分を含む原液（アンモニア水溶液）を蒸留してアンモニアを分離するための蒸留装置であって、コンデンサにおける不凝縮ガスに含まれるアンモニアを水に吸収させて、高濃度のアンモニア水として回収するアンモニア吸収装置を備えているＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置（以下単に「蒸留装置」ともいう）を例にとって説明する。

図１に示すように、本実施形態にかかるＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置１００は、アンモニアを所定の割合で含むアンモニア水溶液である原液（アンモニア０．１ｗｔ％、２５℃）の蒸留を行う第１蒸留塔１０と、第１蒸留塔１０の塔底液（８６．０℃）を再加熱する間接熱交換式のリボイラ１１とを備えている。

第１蒸留塔１０では、リボイラ１１で発生したベーパと、予熱器４１を通過して昇温した原液（供給液）と、リボイラ１１の被加熱側で凝縮した凝縮液である還流液とを気液接触させることで、アンモニアの蒸留が行われる。
なお、第１蒸留塔１０は、通常、操作圧は１０ｋＰａＡ〜大気圧以下の範囲で操作されることが好ましい。

また、本実施形態にかかるＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置１００は、第１蒸留塔１０の塔頂から取り出される塔頂ベーパ（アンモニア５．０ｗｔ％、８４．６℃）を断熱圧縮するとともに、断熱圧縮することで昇温した圧縮ベーパを、リボイラ１１に加熱源として供給することができるように構成された圧縮機１２を備えている。

なお、圧縮機１２では、６０ｋＰａＡ、８４．６℃の、第１蒸留塔１０の塔頂ベーパを１００ｋＰａＡ、９８．１℃にまで断熱圧縮するように構成されている。このときの圧縮機１２の消費エネルギーは２００ｋＷとなる。
なお、本発明のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置１００においては、圧縮機１２により塔頂ベーパを断熱圧縮した圧縮ベーパの圧力が、１０ｋＰａＡ〜大気圧以下となるように操作されることが望ましい。

また、加熱源としてリボイラ１１に供給された圧縮ベーパのうち、リボイラ１１において凝縮させずに抜き出した不凝縮ガスの蒸留を行う第２蒸留塔２０と、第２蒸留塔２０の塔頂ベーパを冷却するコンデンサ３０とを備えている。

また、上述のリボイラ１１は、複数の管１３（図１では１本の管１３のみを示し、他は省略している）を両端管板１４によって本体胴１５と連結することにより形成されており、本体胴１５の内部において各管１３の管内（チューブ側）１１ａと管外（シェル側）１１ｂが隔離され、かつ、チューブ側（管内）１１ａには、上部から第１蒸留塔１０の塔底液が供給され、シェル側（管外）１１ｂには、下部から圧縮機１２で断熱圧縮された圧縮ベーパが加熱源として供給され、第１蒸留塔１０の塔底液が間接加熱により、再加熱されるように構成されている。

すなわち、リボイラ１１においては、
（ａ）第１蒸留塔１０の塔底液が被加熱流体としてチューブ側（被加熱側流路）１１ａに供給され、
（ｂ）上述の圧縮機１２により断熱圧縮された圧縮ベーパが加熱媒体としてシェル側（加熱側流路）１１ｂに供給されるように構成されている。

すなわち、リボイラ１１は、第１蒸留塔１０の塔底液を加熱するための加熱源として、上述の圧縮機１２において、第１蒸留塔１０の塔頂から取り出される塔頂ベーパを断熱圧縮することで所定の温度（本実施形態では９８．１℃）にまで昇温させた圧縮ベーパを用いるように構成されている。

なお、リボイラ１１の加熱側流路（シェル側）１１ｂに供給された圧縮ベーパは、凝縮した後に還流液（９７．０℃）として、第１蒸留塔１０の塔頂に戻される。

さらに、本実施形態にかかるＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置１００においては、
（ｃ）第１蒸留塔１０の塔底液の加熱に用いられた圧縮ベーパの一部を、高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスとしてリボイラ１１のシェル側から抜き出すことにより、加熱側流路（シェル側）１１ｂにおけるアンモニア濃度を低く保ち、気液平衡による露点降下を抑制して、加熱媒体（シェル側流体）の温度が、リボイラ１１にて、第１蒸留塔１０の塔底液に意図する熱量を与えることができる温度に維持されるように構成されている。

また、第２蒸留塔２０は、リボイラ１１の加熱側流路（シェル側）１１ｂから抜き出された、高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスを蒸留対象ベーパとし、コンデンサ３０において凝縮した凝縮液を還流液として、上記不凝縮ガスと還流液とを気液接触させることにより蒸留が行われるように構成されている。

なお、第２蒸留塔２０の塔頂ベーパ（アンモニア濃度３９．２ｗｔ％、８６．７℃）は、コンデンサ３０に導かれて冷却される。

そして、コンデンサ３０は、間接熱交換式のコンデンサであり、第２蒸留塔２０の塔頂ベーパを冷却して、第２蒸留塔２０に還流液として戻される凝縮液と、前記塔頂ベーパよりもアンモニアを高い割合で含む不凝縮ガスとに分離するように構成されている。

そして、コンデンサ３０における凝縮液（アンモニア濃度１８．２ｗｔ％、４０℃）は、還流液として第２蒸留塔２０に戻される。

また、コンデンサ３０における不凝縮ガス（アンモニア濃度９４．１ｗｔ％、４０℃）は、後述のアンモニア吸収装置５０に送られて、濃度２５ｗｔ％のアンモニア水として回収される。

ここで、本実施形態にかかるＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置１００は、さらに、コンデンサ３０における不凝縮ガスに含まれるアンモニアを水に吸収させて、アンモニア濃度が３０ｗｔ％未満（本実施形態では２５ｗｔ％）のアンモニア水とするアンモニア吸収装置５０を備えている。

このアンモニア吸収装置５０は、吸収塔５１と、例えば１０℃の水を供給する水供給ライン５２と、吸収塔５１内に設けられ、コンデンサ３０における不凝縮ガスと上記１０℃の水とを向流接触させる充填部５３と、水供給ライン５２から供給された水がアンモニアを吸収することにより生成したアンモニア水を冷却するクーラ５４と、チラーユニット５５とを備えている。

このように、アンモニア吸収装置５０を備え、コンデンサ３０の不凝縮ガスからアンモニアを吸収してアンモニアを回収するように構成した場合、例えば、コンデンサ３０で、温度の低い水（チラー水）を用いて冷却し、アンモニア水を凝縮させて回収するようにした場合に比べて、チラー水を用いることを不要にして、省エネルギー性に優れ、効率よく高濃度のアンモニア水を回収することが可能なＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置を実現することができる。

ところで、一般的な蒸留装置においては、通常、エネルギーとして水蒸気が用いられている。

これに対し、本実施形態のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置１００においては、上述のように、自己で発生させたエネルギー（蒸発潜熱）を加熱源としており、外部にエネルギーを放出しない（つまり、捨てるエネルギーがほとんどない）ことから、高い省エネルギー性を発揮することができる。

すなわち、上述のような構成を備えた本実施形態のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置１００においては、
（１）リボイラ１１において塔底液の加熱に用いられた圧縮ベーパの一部を、高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスとしてリボイラ１１から抜き出すようにしているので、リボイラ１１のシェル側流体（加熱媒体）中のアンモニア濃度を低く保ち、露点降下を抑制することができる、
（２）コンデンサ３０は、分縮操作を行い、不凝縮ガスとして系外に取り出すようにしているので、コンデンサの温度を高く保ち、チラー水を不要とすることが可能となる、
（３）上記（１）のように、リボイラ１１で分縮操作を行い、アンモニア濃度の高い不凝縮ガスを第２蒸留塔に抜き出して、アンモニア濃度を低く保つことで、第１蒸留塔１０の塔頂ベーパ中のアンモニア濃度を減らして、塔頂ベーパの温度を高く保つことが可能になる、
（４）上記（３）のようにして、第１蒸留塔１０の塔頂ベーパの温度を高く保つようにしているので、圧縮率が低減し、圧縮機１２の負荷を減らすことができる、
などの特有の作用効果を得ることが可能になる。

その結果、全体として、高い省エネルギー性を備えたＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置を実現することが可能になる。

次に、本実施形態にかかるＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置１００を用いてアンモニア水溶液の蒸留を行った場合の運転結果の一例について説明する。

本実施形態にかかる蒸留装置１００を用いてアンモニア水溶液の蒸留を行うに当たっては、原液として、温度：２５℃、アンモニア濃度：１．０ｗｔ％のアンモニア水溶液を、予熱器４１、リボイラ１１を経て、１５０００ｋｇ／ｈｒの割合で第１蒸留塔１０に供給した。
ここで、第１蒸留塔１０に供給される原液中のアンモニア量は１時間当たり１５０ｋｇとなる。

一方、第１蒸留塔１０の塔底液として、温度：２８℃、アンモニア濃度：１０ｐｐｍの水（アンモニアが分離された処理液）を１５１６３ｋｇ／ｈｒの割合で系外に排出した（アンモニア排出量：０．１５１ｋｇ）。

また、コンデンサ３０の不凝縮ガスを、アンモニア吸収装置５０に送って水に吸収させ、温度：１０℃、アンモニア濃度：２５．０ｗｔ％の高濃度のアンモニア水溶液を５９９．４ｋｇ／ｈｒの割合で回収した（アンモニア回収量は１４９．８５ｋｇ）。

アンモニア吸収装置５０においてアンモニア水溶液として回収したアンモニア量は１時間当たり１４９．８５ｋｇ（５９９．４ｋｇ／ｈｒ×０．２５＝１４９．８５ｋｇ／ｈｒ）となる。したがって、第１蒸留塔１０に供給される原液中のアンモニアのほぼ全量が回収されることになる。

また、本実施形態におけるアンモニア水溶液の蒸留装置１００全体の消費エネルギー、すなわち、電力消費量は、圧縮機１２の２００ｋＷを含めて、全体で約２５０ｋＷであった。

なお、本実施形態の条件に準じる条件で、スチームを加熱源として用いた蒸留装置によりアンモニアの蒸留を行い、アンモニアを回収するようにした場合には、消費エネルギーは、約３７００ｋＷ相当となる。

したがって、本実施形態にかかるＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置を用いることにより、従来のスチームを加熱源として用いた蒸留装置の場合に比べて大幅な省エネルギーを実現できることがわかる。

なお、上記実施形態で説明し、あるいは、図１に示した、原液、第１蒸留塔１０および第２蒸留塔２０の塔頂ベーパ、塔底液、リボイラ１１におけるシェル側流体（加熱媒体）やチューブ側流体（被加熱流体）などの各種の量や、温度、アンモニア濃度、消費エネルギー（ｋＷ）、圧力などに関する値は、あくまでも例示であって、本発明は、それらの値が上記実施形態の値とは異なる値となる場合を排除するものではない。

また、上記実施形態では、リボイラとして、いわゆるシェル＆チューブ式の熱交換器を用いたが、本発明において用いることが可能なリボイラの構造はこれに限られるものではなく、例えばプレート式熱交換器など公知の種々の構造のものを用いることが可能である。

本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲内において、応用、変形を加えることが可能である。

１０ 第１蒸留塔
１１ リボイラ
１１ａ 被加熱側流路（チューブ側）
１１ｂ 加熱側流路（シェル側）
１２ 圧縮機
１３ （複数の）管
１４ 両端管板
１５ 本体胴
２０ 第２蒸留塔
３０ コンデンサ
４１ 予熱器
５０ アンモニア吸収装置
５１ 吸収塔
５２ 水供給ライン
５３ 充填部
５４ クーラ
５５ チラーユニット
１００ ＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置

Claims (5)

1. アンモニアを所定の割合で含むアンモニア水溶液である原液の蒸留を行う第１蒸留塔と、
   前記第１蒸留塔の塔底液を再加熱するリボイラであって、加熱媒体が通流する加熱側流路と、被加熱流体である前記第１蒸留塔の前記塔底液が通流する被加熱側流路とが隔離された構造を有する間接熱交換式のリボイラと、
   前記第１蒸留塔の塔頂から取り出される塔頂ベーパを断熱圧縮することで昇温した圧縮ベーパを、前記リボイラに加熱源として供給する圧縮機と、
   前記圧縮機で断熱圧縮され、前記加熱源として前記リボイラに供給された前記圧縮ベーパのうち、前記リボイラにおいて凝縮させずに抜き出した不凝縮ガスの蒸留を行う第２蒸留塔と、
   前記第２蒸留塔の塔頂ベーパを冷却するコンデンサと
   を備え、
   前記リボイラは、（ａ）前記第１蒸留塔の前記塔底液が前記被加熱流体として前記被加熱側流路に供給され、（ｂ）前記圧縮機により断熱圧縮された前記圧縮ベーパが前記加熱媒体として前記加熱側流路に供給されるように構成され、かつ、（ｃ）前記塔底液の加熱に用いられた前記圧縮ベーパの一部を、高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスとして前記加熱側流路から抜き出すことにより、前記加熱側流路におけるアンモニア濃度を低く保つことで、気液平衡による露点降下を抑制して、前記加熱側流路を通流する前記加熱媒体の温度が、前記リボイラにて前記塔底液に意図する熱量を与えることができる温度に維持されるように構成されており、
   前記第２蒸留塔は、前記リボイラの前記加熱側流路から抜き出された、高濃度のアンモニアガスを含む不凝縮ガスを蒸留対象ベーパとし、前記コンデンサにおいて凝縮した凝縮液を還流液とし、前記不凝縮ガスと前記還流液とを気液接触させることにより蒸留が行われるように構成されているとともに、
   前記コンデンサは、前記第２蒸留塔の塔頂ベーパを冷却して、前記第２蒸留塔に還流液として戻される凝縮液と、前記塔頂ベーパよりもアンモニアを高い割合で含む不凝縮ガスとに分離するように構成されていること
   を特徴とするＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置。
2. 前記第１蒸留塔の操作圧が、大気圧以下であり、
   前記圧縮機により前記塔頂ベーパを断熱圧縮した圧縮ベーパの圧力が、１０ｋＰａＡ〜大気圧以下であることを特徴とする請求項１記載のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置。
3. 前記第１蒸留塔に供給される前記原液のアンモニア濃度が０．１ｗｔ％以上２０．０ｗｔ％以下で、前記第１蒸留塔の塔底から排出される排出液のアンモニア濃度が０．１ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１または２記載のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置。
4. 前記コンデンサにおける前記不凝縮ガスのアンモニア濃度が３０ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置。
5. 前記コンデンサにおける前記不凝縮ガスに含まれるアンモニアを水に吸収させて、アンモニア濃度が３０ｗｔ％未満のアンモニア水を回収するアンモニア吸収装置を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＭＶＲ式アンモニア水溶液の蒸留装置。

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