JP2020110806A - 低沸点物質の回収装置及び回収方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、従来からアンモニアを高濃度で回収できると共に、省エネルギー化が図られた低沸点物質回収装置が要望されていた。
「低沸点物質」としては、アンモニア、メタノール等のアルコール類、アセトン等のケトン類、酢酸メチル等のエステル類等が適用できる。
「水」としては、純水、軟水、イオン交換水等が適用できる。
図1は実施の形態に係るアンモニア回収装置の全体構成図である。アンモニア回収装置(本願発明の低沸点物質回収装置に相当)1は、加熱用水蒸気が吹き込まれスチームストリッピングを行う蒸留塔2と、蒸留塔2の塔頂部から排出されるアンモニア含有蒸気と水とを熱交換し水を蒸発させる蒸発器3と、蒸発器3から排出される水蒸気を圧縮昇温して加熱用水蒸気として蒸留塔2に排出する圧縮装置4と、蒸発器3で濃縮されたアンモニア含有蒸気を取り込み、当該蒸気を冷却して水分を除去してアンモニア含有蒸気の濃度を高濃度(例えば20wt%以上)に上げる濃縮塔5と、濃縮塔5からのアンモニア含有蒸気に水分を吸収させ所定濃度の回収アンモニア水を生成する第1吸収塔6と、第1吸収塔内の未凝縮のアンモニア含有蒸気が外部に排出されることを防止する第2吸収塔7とを備える。ここで、本実施の形態1に係るアンモニア回収装置1の特徴の概略を説明すれば、蒸発器3と、蒸発器3の後段に配置される濃縮塔5を設け、蒸留塔2から排出されたアンモニア含有蒸気を、蒸発器3と濃縮塔5とによる2段階の濃縮により所定の高濃度(例えば20wt%以上)のアンモニア水を回収することができるように構成されていることである。
蒸留塔2には、多段のものを用いてもよく、また、これに限定されず、多段でないものを用いてもよい。即ち、蒸留塔2には、棚段塔や充填塔を用いることができる。この蒸留塔2の塔頂部には、原液(アンモニア含有排水)が原液供給管L1を介して供給される。なお、原液を事前にpH調整するようにしてもよい。
1に接続されており、該塔底部の貯留液(低濃度アンモニア水)が管L2を介して熱回収槽11に供給されるようになっている。蒸気エゼクター10は、蒸気の吸引・圧縮を行う蒸気圧縮手段であり、蒸気吸い込み側10aには、ボイラー等の高圧蒸気源(図示せず)から供給される蒸気が流通する蒸気供給管L5及び熱回収槽11から延びる蒸気再利用管L6が接続されている。このような構成により、熱回収槽11内の貯留液がフラッシュ蒸発して蒸気エゼクター10によって吸引、圧縮され、蒸気供給管L5からの蒸気と混合して、加熱用蒸気として蒸留塔2の塔底部に吹き込まれる。このように熱回収槽11内の貯留液がフラッシュ蒸発して加熱用蒸気の一部として再利用され、熱の回収が行われるようになっている。
熱交換器H1,H2,H3は、排出管L7上において処理水排出用ポンプP1よりも下流側に位置しており、且つ、以下の順序で設置されている。即ち、排出管L7上において、熱交換器H1は熱交換器H2より上流側に設置されている。このような順序で設置することにより、処理水から水へ与えられる熱量が最も大きくなるため、水を加熱する蒸発器3において省エネルギー化が図られる。また、熱交換器H3を設置する理由が処理水の冷却を目的とすることから、熱交換器H3は熱交換器H1,H2より下流側に設置されている。
また、伝熱管群15内を流通して凝縮した凝縮水(低濃度アンモニア水)は、ヘッダー
16Aに貯留され、凝縮水ポンプP3の駆動により管L11を介して還流液として蒸留塔2の塔頂部に戻される。残りの余剰蒸気(濃縮されたアンモニア含有蒸気)は管L12を介して濃縮塔5の塔頂部に排出される。
2吸収塔7の塔底部に管L30を介して水が供給され、塔底部に貯留される水は、循環ポンプP6の駆動によりスプレー管L31を通って塔頂部から噴霧されるようになっている。第1吸収塔6と第2吸収塔7との間には、第1吸収塔6内の未凝縮アンモニア含有蒸気を第2吸収塔7の塔頂部に導く管L32と、第2吸収塔7内の凝縮水を第1吸収塔6に戻す管L33とが設けられている。また、第2吸収塔7の塔頂部には、アンモニウムが除去された蒸気を排気する排気管L34が設けられている。
なお、図1〜図3において、L40は冷却水供給管、L41は冷却水供給管L40から分岐した管、L21は冷却水供給管L40から分岐した管であり、冷却水供給管L40上には熱交換器H5が設けられ、管L41上には熱交換器H2が設けられ、管L21上には熱交換器H4が設けられている。
(1)上記実施の形態では、蒸発器3や第2吸収塔7には「水」を供給する構成として説明したが、この「水」は具体的には、純水、軟水、イオン交換水等を適用することができる。
3:蒸発器 4:圧縮装置
5:濃縮塔 6:第1吸収塔
7:第2吸収塔 18,19:蒸気圧縮機
Claims (6)
- 低沸点物質を含む原液を加熱用水蒸気に接触させ、前記原液から低沸点物質を分離しガス化させ低沸点物質を含む蒸気として塔頂部から排出すると共に、原液から低沸点物質が除去された処理水を塔底部に貯留する蒸留塔と、
前記蒸留塔の塔頂部から排出される低沸点物質を含む蒸気と、水とを熱交換させることにより、前記低沸点物質を含む蒸気を分縮させ前記低沸点物質を含む蒸気を濃縮させ、且つ、前記水を蒸発させ水蒸気として排出する蒸発器と、
前記蒸発器から排出される水蒸気を圧縮昇温し、この圧縮昇温された水蒸気を前記蒸留塔に導き、蒸留塔で使用される加熱用水蒸気として利用する圧縮装置と、
前記蒸留塔の塔底部に貯留される処理水を外部に排出する排出ラインの途中に設けられ、前記蒸発器において使用される水を、予め前記処理水と熱交換して加熱する予熱器と、
を備えたことを特徴とする低沸点物質の回収装置。 - 前記蒸発器で分縮した後の低沸点物質を含む蒸気を取り込み、当該蒸気を冷却して水分を除去して低沸点物質を含む蒸気をさらに濃縮する濃縮塔をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の低沸点物質の回収装置。
- 前記圧縮装置は複数の蒸気圧縮機が並列に接続されて構成されている請求項1または2記載の低沸点物質の回収装置。
- 前記低沸点物質はアンモニアである請求項1〜3のいずれかに記載の低沸点物質の回収装置。
- 蒸留塔に加熱用水蒸気を吹き込み、低沸点物質を含む原液に加熱用水蒸気を接触させ、前記原液から低沸点物質を分離しガス化させ低沸点物質を含む蒸気として蒸留塔の塔頂部から排出すると共に、原液から低沸点物質が除去された処理水を蒸留塔の塔底部に貯留する第1工程と、
前記蒸留塔の塔頂部から排出される低沸点物質を含む蒸気と、水とを蒸発器において熱交換させることにより、前記低沸点物質を含む蒸気を分縮させ前記低沸点物質を含む蒸気を濃縮させ、且つ、前記水を蒸発させ水蒸気として排出する第2工程と、
前記蒸発器から排出される水蒸気を圧縮装置において圧縮昇温し、この圧縮昇温された水蒸気を前記蒸留塔に導き、蒸留塔で使用される加熱用水蒸気として利用する第3工程と、
を備え、
前記蒸留塔の塔底部に貯留される処理水を外部に排出する排出ラインの途中に設けられた予熱器によって、前記蒸発器において使用される水を、予め前記処理水と熱交換して加熱する
ことを特徴とする低沸点物質の回収方法。 - 前記蒸発器で分縮した後の低沸点物質を含む蒸気を取り込み、当該蒸気を冷却して水分を除去して低沸点物質を含む蒸気を濃縮塔においてさらに濃縮する第4工程をさらに備えたことを特徴とする請求項5に記載の低沸点物質の回収方法。
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