JP2024003611A - Distillation apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば各種機械部品等の加工品の洗浄液として使用される溶剤を再生するための蒸留装置に関する。 The present invention relates to a distillation apparatus for regenerating a solvent used as a cleaning liquid for processed products such as various mechanical parts.
機械部品等の加工には種々の加工油が使用されるため、加工品を洗浄して加工油を除去する必要がある。従来使用されている洗浄液としては、アルコール系、グリコールエーテル系、炭化水素系などの有機溶剤が使用されている。 Since various machining oils are used in machining machine parts, etc., it is necessary to wash the workpiece to remove the machining oil. Conventionally used cleaning liquids include organic solvents such as alcohols, glycol ethers, and hydrocarbons.
溶剤を用いて被洗浄物(ワーク)の洗浄を行う形態としては、例えば、洗浄槽内に貯留された溶剤にワークを浸漬する浸漬洗浄や、溶剤で洗浄されたワークに溶剤蒸気を接触させて乾燥させる蒸気洗浄が知られている。これらの洗浄後の溶剤は、油分等の異物を含んでいるので、使用後、異物を除去して再生し、繰り返し使用するのが環境面や省資源の面からも好ましい。 Examples of methods for cleaning objects to be cleaned (workpieces) using solvents include immersion cleaning, in which the workpiece is immersed in a solvent stored in a cleaning tank, and solvent vapor is brought into contact with the workpiece that has been cleaned with the solvent. Steam cleaning that involves drying is known. Since these cleaning solvents contain foreign matter such as oil, it is preferable from the environmental and resource-saving standpoints to remove foreign matter, regenerate, and use the solvent repeatedly after use.
洗浄液として引火性のある溶剤や高沸点溶剤、揮発性の高い溶剤などを用いる場合、溶剤の回収および再生は蒸留により行うのが一般的である。蒸留は、蒸留釜の底部に加熱コイルを配置し、この加熱コイルに熱媒体(例えば熱媒オイル)を通して、蒸留釜内に貯留された使用済み溶剤を加熱して行われ、蒸留釜上部から排出された溶剤蒸気は凝縮器により凝縮されて溶剤が再生される。 When using a flammable solvent, a high boiling point solvent, a highly volatile solvent, etc. as a cleaning liquid, the recovery and regeneration of the solvent is generally performed by distillation. Distillation is performed by placing a heating coil at the bottom of the distillation pot, passing a heating medium (such as heating oil) through this heating coil to heat the used solvent stored in the distillation pot, and discharging it from the top of the distillation pot. The solvent vapor thus produced is condensed by a condenser to regenerate the solvent.
しかし、洗浄に使用された溶剤は、油分等の異物を含んでいるので、蒸留により溶剤の気化が進むと、残留した溶剤における油分等の異物の濃度が高まり、溶剤の突沸が生じやすくなる。このような突沸が発生すると、溶剤蒸気に異物が混入しやすくなるため、再生された溶剤の質が低下する。 However, since the solvent used for cleaning contains foreign substances such as oil, as the solvent evaporates through distillation, the concentration of foreign substances such as oil in the remaining solvent increases, making bumping of the solvent more likely to occur. When such bumping occurs, foreign matter is likely to be mixed into the solvent vapor, resulting in a decrease in the quality of the recycled solvent.
溶剤蒸気に異物が混入するのを抑制するために、通常、蒸留釜内に貯留される溶剤の液面より上方に複数段の整流板(邪魔板)を配置し、さらに必要に応じて、整流板よりも上方に金属メッシュからなるデミスターを配置することが行われている。
特許文献1には、蒸発釜の下部に配設された電熱ヒータの上部を液状溶剤の液面よりも上に出し、かつコイル径を大きくして泡消し部を構成し、これにより溶剤の発泡や突沸が発生しても泡消し部に接触して消滅させることができる蒸留再生器が記載されている。
In order to suppress the mixing of foreign matter into the solvent vapor, multiple rectifying plates (baffle plates) are usually placed above the liquid level of the solvent stored in the still, and if necessary, a rectifying plate is installed. A demister made of metal mesh is placed above the plate.
しかし、従来提案の蒸留再生器は、溶剤蒸気に異物が混入するのをある程度抑制することができるが、溶剤の突沸を抑制するものでないために、溶剤蒸気へ異物が混入する危険性がある。 However, although the conventionally proposed distillation regenerator can suppress the mixing of foreign substances into the solvent vapor to some extent, it does not suppress bumping of the solvent, so there is a risk that foreign substances will mix into the solvent vapor.
本発明の課題は、蒸留により溶剤の回収及び再生を行うにあたり、異物を含む溶剤の突沸を抑制して、再生溶剤の質の低下を低減することができる蒸留装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a distillation apparatus that can suppress bumping of a solvent containing foreign substances and reduce deterioration in the quality of the recycled solvent when recovering and regenerating a solvent by distillation.
上記課題を解決するための本発明の蒸留装置は、例えば、異物を含む液状溶剤を気化させて液状溶剤から異物を分離除去するものであって、液状溶剤の供給口および排気口が設けられた蒸留釜と、該蒸留釜に設置された、溶剤を加熱蒸発させるための加熱部と、前記蒸留釜の下部に配置され、少なくとも一部が前記液状溶剤に浸漬される高さを有する空隙保有部材と、を備える。 The distillation apparatus of the present invention for solving the above problems is for separating and removing foreign substances from the liquid solvent by vaporizing a liquid solvent containing foreign substances, and is provided with a supply port and an exhaust port for the liquid solvent. a distillation pot; a heating section installed in the distillation pot for heating and evaporating a solvent; and a void retaining member disposed below the distillation pot and having a height such that at least a portion thereof is immersed in the liquid solvent. and.
本発明によれば、蒸留釜の下部に配置され液状溶剤に浸漬される空隙保有部材によって、液状溶剤の突沸を抑制することができるので、再生溶剤の質の低下を抑制して、精密蒸留が可能となり、溶剤の再生効率も向上する。 According to the present invention, bumping of the liquid solvent can be suppressed by the void retaining member placed at the bottom of the distillation pot and immersed in the liquid solvent, thereby suppressing the deterioration of the quality of the recycled solvent and enabling precision distillation. This makes it possible to improve solvent regeneration efficiency.
本発明の一実施形態に係る蒸留装置を図1~図4に基づいて説明する。図1に示すように、蒸留装置100は、溶剤の供給口1aおよび排気口1bが設けられた蒸留釜1を備える。供給口1aは、異物を含む液状溶剤5を蒸留釜1内に供給するものであり、蒸留釜1の下部に設けられる。また、排気口1bは、気化した溶剤を排出するものであり、蒸留釜1の上部、例えば頂部に設けられる。
A distillation apparatus according to an embodiment of the present invention will be explained based on FIGS. 1 to 4. As shown in FIG. 1, the
蒸留釜1は、例えば、ステンレス鋼等の金属で作られており、外周面を断熱材等で被覆した形態を有する。蒸留釜1の内部には、下から順に加熱コイル2(加熱部)、複数段の整流板3およびデミスター4が設けられる。液状溶剤5は、通常、加熱コイル2を浸漬する高さまで蒸留釜1内に供給される。
蒸留は、常圧下で行ってもよく、減圧下で行うものであってもよい。減圧下で行う場合、真空度は-80kPa以上―99kPa以下であるのがよい。
The
Distillation may be performed under normal pressure or under reduced pressure. When performing under reduced pressure, the degree of vacuum is preferably -80 kPa or more and -99 kPa or less.
液状溶剤5は、例えば、機械部品等の洗浄装置において、洗浄槽またはすすぎ槽で洗浄液として使用された溶剤であり、該溶剤には洗浄やすすぎで発生した油分等の異物を含んでいる。蒸留装置100は、このような溶剤を異物から分離して再生・回収するものである。溶剤としては、例えば、アルコール系、グリコールエーテル系、炭化水素系などの有機溶剤が挙げられ、引火性のある溶剤や高沸点溶剤、揮発性の高い溶剤等である。なお、異物は油分に限定されず、液状溶剤5よりも高沸点な成分等も含まれる。
The
加熱コイル2は、内部に熱媒を通して液状溶剤5を加熱気化させるものであり、熱媒配管をコイル状に巻回し筒状に形成したものである。熱媒としては、例えば鉱油、シリコーン油などのオイル、水蒸気、加熱水等が用いられる。熱媒は、加熱コイル2の一端の熱媒供給口2aから供給され、他端の熱媒排出口2bから排出される。また、加熱コイル2は、コイル状の電熱ヒータであってもよい。
The heating coil 2 heats and vaporizes the
図1,2に示すように、蒸留釜1の下部には、加熱コイル2と共に空隙保有部材6が配置されている。すなわち、加熱コイル2は、全体として筒形の形態を有しており、空隙保有部材6は、図2に示すように、加熱コイル2の外周側と蒸留釜1との間に配置された外側空隙保有部材6a、および筒形の加熱コイル2の内周側に配置された内側空隙保有部材6bとを備えている。なお、空隙保有部材6は、外側空隙保有部材6aおよび内側空隙保有部材6bの少なくともいずれか一方を備えていればよい。
外側空隙保有部材6aおよび内側空隙保有部材6bは、加熱コイル2の全周または一部に配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
The outer gap retaining member 6a and the inner gap retaining member 6b are arranged around the entire circumference or a part of the
空隙保有部材6としては、例えばメッシュ材またはパンチング材等が挙げられる。メッシュ材としては、例えば図3に示すように、ステンレス鋼等の金属線7をメッシュ状に編んだ金属メッシュ材が使用可能であり、具体的には、例えば、後述する蒸留釜1内のデミスター4として使用されているワイヤーメッシュ材と同様なものが使用可能である。デミスター4は、一般に、蒸気流に同伴する異物(不純物)をワイヤーメッシュ内の線条によって捕集分離するものであり、図1に示すように、蒸留釜1の上部に配置される。
Examples of the
メッシュ材を構成する金属線7は、線径が0.1mm以上、好ましくは0.5mm以上で、1.5mm以下、好ましくは1.0mm以下であるのがよい。また、メッシュ材は、3メッシュ以上、好ましくは5メッシュ以上で、15メッシュ以下、好ましくは12メッシュ以下であるのがよい。メッシュとは、1インチ(2.54cm)内にある金属線7の本数をいい、メッシュ材の密度を表す。
メッシュ材は、複数枚を重ね合わせるか、あるいは複数回折り畳んだ状態で蒸留釜1の下部に配置収容されるのがよい。重ね合わせ、または折り畳みによって、空隙保有部材6は、多数の空隙を全体に有し、大きな空隙率(空間率)と大きな表面積を有している。メッシュ材の重ね合わせ枚数または折り畳み回数は、特に制限されず、例えば少なくとも3枚の重ね合わせ、あるいは少なくとも3回の折り畳みであればよく、それ以上の重ね合わせまたは折り畳みであれば、空隙がより増大するので、より好ましい。
The
It is preferable that the mesh material is arranged and accommodated in the lower part of the
また、空隙保有部材6として使用されるパンチング材は、例えば、図4に示すように、ステンレス鋼等の金属板8に多数の貫通孔9を形成したものである。パンチング材としては、例えば、貫通孔9の孔径dが0.5~3mm、ピッチpが1~5mm、開口率が10~30%のものが使用可能である。ここで、開口率とは、パンチング加工によって打ち抜いた貫通孔9部分の全体に占める割合をいう。なお、貫通孔9の形状(円形、矩形、菱形等)や配列は特に制限されない。
このようなパンチング材は、前記したメッシュ材と同様に、複数枚を重ね合わせるか、あるいは複数回折り畳んだ状態で蒸留釜1の下部に配置収容される。従って、重ね合わせ、または折り畳みによって、空隙保有部材6は、多数の空隙を全体に有し、大きな空隙率(空間率)と大きな表面積を有している。
Further, the punching material used as the
Similar to the above-mentioned mesh material, such punching material is placed and housed in the lower part of the
本実施形態における空隙保有部材6は、少なくとも一部が液状溶剤5に浸漬されている。これによって、蒸留釜1内の液状溶剤5が、その沸点に達しても、予期せぬ突沸を抑制することができる。従って、突沸によって蒸留釜1の上部から留去される溶剤蒸気に異物が同伴するのが低減され、再生溶剤の質の低下を有効に防止することができる。
空隙保有部材6によって液状溶剤5の突沸が抑制される機序については明らかではないが、空隙保有部材6が多くの空隙を有していることが関係していると推測される。
At least a portion of the
Although the mechanism by which bumping of the liquid solvent 5 is suppressed by the
図1では、空隙保有部材6は、液状溶剤5に全体が浸漬されているが、少なくとも一部が液状溶剤5に浸漬される高さを有すればよい。すなわち、空隙保有部材6は、蒸留釜1の底部に設置され、上端が液状溶剤5の液面5aよりも上方に突出していてもよく、液状溶剤5の液面5aよりも下方に位置していてもよい。具体的には、空隙保有部材6の底部からの高さは、蒸留釜1の底部から液状溶剤5の液面5a(沸騰前の液面)までの高さに対して、30%以上であるのがよく、好ましくは50%以上がよい(100%を超えていてもよい)。
なお、空隙保有部材6は、蒸留釜1の底部に直接設置せずに、蒸留釜1の底部にスペーサー(図示せず)を介して設置してもよく、あるいは蒸留釜1の底部に接触しないように上方から吊り下げてもよい。
In FIG. 1, the
Note that the
本実施形態では、気液分離性能を向上させるために、液状溶剤5の液面5aよりも上方に複数段の整流板3が配置される(図1)。各整流板3は、水平な棚板(トレイ)で構成され、各整流板3と蒸留釜1の間に開口3aが交互に反対方向に形成されている。
また、整流板として、多数の貫通孔を設けた整流板(図示せず)を使用してもよい。
In this embodiment, in order to improve gas-liquid separation performance, multiple stages of rectifying
Further, as the current plate, a current plate (not shown) provided with a large number of through holes may be used.
また、必要に応じて、整流板3の上方に、ワイヤーメッシュ等からなるデミスター4を設けてもよい。これにより、分離作用(分留精留)をより効果的に行うことができる。
Further, if necessary, a
蒸留釜1の上部排気口1bから留出した溶剤蒸気は、図示しない凝縮器で液体溶剤に凝縮させる。得られた液体溶剤は、例えば、再生洗浄液として洗浄槽に送られ、循環使用される。また、留出した溶剤蒸気をそのまま部品等の蒸気洗浄に使用することもできる。
The solvent vapor distilled from the upper exhaust port 1b of the
次に、蒸留釜1の底部に空隙保有部材6を設置した蒸留装置100について、評価試験を行ったので、その結果を以下に示す。
Next, an evaluation test was conducted on the
(試験例1)
試験に使用した蒸留装置A、B、Cを表1に示す。
蒸留装置Cは、デミスター4を有しない他は、図1、2に示す本実施形態の蒸留装置100に相当する。空隙保有部材6としては、ステンレス鋼(SUS304)からなり、線径φ0.8mmx10メッシュのメッシュ材を使用し、これを複数枚重ね合わせて、加熱コイル2の内周側および外周側にそれぞれ充填した。
蒸留装置A、Bは、いずれも本実施形態の蒸留装置100における空隙保有部材6(メッシュ材)を有しないものであり、蒸留装置Aは、さらに整流板3およびデミスター4を有しないものである。
(Test example 1)
Table 1 shows distillation apparatuses A, B, and C used in the test.
The distillation apparatus C corresponds to the
Both distillation apparatuses A and B do not have the void retaining member 6 (mesh material) in the
加熱コイル2の熱媒は150℃の鉱物オイルを使用し、蒸留釜1内の真空度は-90kPa、熱媒を加熱するためのヒータは15kWとした。
評価は、溶剤として油分を5質量%含有したアクアソルベントGF(登録商標、アクア化学(株)製のイソパラフィン系炭化水素)を使用し、蒸留再生量(L/時)と、蒸留後の再生溶剤の油分量を調べた。その結果を表1に併せて示す。表1において、「〇」は有り、「-」はなし、をそれぞれ意味している。
Mineral oil at 150° C. was used as the heating medium of the
The evaluation used Aqua Solvent GF (registered trademark, isoparaffinic hydrocarbon manufactured by Aqua Chemical Co., Ltd.) containing 5% by mass of oil as a solvent, and measured the amount of distillation regeneration (L/hour) and the regenerated solvent after distillation. The oil content was investigated. The results are also shown in Table 1. In Table 1, "〇" means yes, and "-" means no.
表1から、整流板3やデミスター4および空隙保有部材6を有しない蒸留装置Aを使用した場合は、突沸が発生し、蒸留後の再生溶剤には油分が検出され、溶剤品質が低下していた。
空隙保有部材6を有しない蒸留装置Bを使用した場合は、突沸が発生するが、整流板3やデミスター4によって溶剤が油分と分離されるため、蒸留後の再生溶剤には蒸留装置Aよりも油分が低減されていた。
これに対して、空隙保有部材6(メッシュ材)と整流板3(3段)を有する蒸留装置Cを使用した場合は、蒸留後の再生溶剤には油分がほぼ検出されず、蒸留再生量も良好であった。
From Table 1, when using distillation apparatus A that does not have the
If distillation apparatus B, which does not have the
On the other hand, when using the distillation apparatus C having the void retaining member 6 (mesh material) and the rectifying plate 3 (three stages), almost no oil is detected in the recycled solvent after distillation, and the amount of distillation recycled is also small. It was good.
(試験例2)
空隙保有部材6としてメッシュ材に代えて、貫通孔9の孔径d1.5mm、ピッチp3mm、開口率22.7%のパンチング材を使用した他は、試験例1の蒸留装置Cと同様にして蒸留装置Dを作成した。パンチング材は、ステンレス鋼(SUS304)からなる。
その結果、蒸留再生量は67L/時であり、蒸留前の油分5質量%に対して、蒸留前の油分は0.001質量%未満であり、蒸留後の再生溶剤には油分がほぼ検出されなかった。
(Test example 2)
Distillation was carried out in the same manner as in the distillation apparatus C of Test Example 1, except that a punching material with a through hole 9 having a hole diameter d of 1.5 mm, a pitch of 3 mm, and an aperture ratio of 22.7% was used instead of the mesh material as the
As a result, the distillation regeneration amount was 67L/hour, and the oil content before distillation was less than 0.001% by mass compared to 5% by mass before distillation, and almost no oil was detected in the recycled solvent after distillation. There wasn't.
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において種々の改良や改善が可能である。例えば、上記実施形態では、メッシュ材6と共に、整流板3およびデミスター4を蒸留釜1内に配置したが、上記評価試験で使用した蒸留器Cのように、メッシュ材6と整流板3との組み合わせであってもよく、あるいはメッシュ材6のみを配置するだけであっても同様の効果が得られる。また、加熱部は加熱コイル2に限定されるものではなく、他の加熱装置を使用してもよい。例えば、加熱釜1の外周面を覆い、熱媒を通すジャケットや、電気ヒータを内蔵したジャケットであってもよい。
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and improvements can be made within the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the rectifying
1 蒸留釜
1a 供給口
1b 排気口
2 加熱コイル(加熱部)
2a 熱媒供給口
2b 熱媒排出口
3 整流板
3a 開口
4 デミスター
5 液状溶剤
5a 液面
6 メッシュ材
7 金属線
8 金属板
9 貫通孔
100 蒸留装置
1 Distillation pot 1a Supply port
2a Heat medium supply port 2b Heat
Claims (7)
該蒸留釜に設置された、前記液状溶剤を加熱蒸発させるための加熱部と、
前記蒸留釜の下部に配置され、少なくとも一部が前記液状溶剤に浸漬される高さを有する空隙保有部材と、を備えた蒸留装置。 a distillation pot equipped with a liquid solvent supply port and a solvent vapor exhaust port;
a heating section installed in the distillation pot for heating and evaporating the liquid solvent;
A distillation apparatus comprising: a void retaining member disposed below the distillation pot and having a height such that at least a portion thereof is immersed in the liquid solvent.
The distillation apparatus according to claim 4, wherein a demister is arranged above the rectifying plate.
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- 2022-06-27 JP JP2022102863A patent/JP7212977B1/en active Active
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