JP6108408B2 - 産業的な生成物および副産物を濃縮するシステム - Google Patents
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Description
ある程度の(部分的な)真空状態にある空間としてのフィルタは、処理液体と処理済液体とを分離するものである。図7から明らかなように、通常、大気圧下にある処理液体84は、フィルタ86を通過して、その蒸留した態様を有する処理液体を生成する。残渣物90は、フィルタを通過することができないが、以下詳述するように、本発明に係る別の態様によるプロセスによれば、溶解可能な別の混入物質を残渣物として沈降させるか、または塩水を生成することができる。液体と、これに含まれる分散/溶解した物質とを分離するためには、このプロセスを実行するためにエネルギを供給しなければならない。このエネルギは、加熱チャンバ内の処理液体にエネルギ供給して、処理液体の一部を蒸気に代える加熱モジュールにより得られる。図8から明らかなように、エネルギ98が加熱チャンバ60に供給されると、大量の液体100が蒸気に変わり、蒸気チャンバ56へ移行し、ここでエネルギ102が放出され、蒸気または蒸気の少なくとも一部が凝縮する。
本発明に係るシステムの実施形態において、図9を参照すると、最初に、海水のような処理液体が中間容器122に汲み上げられ、ソース設備から矢印124に示すように搬送される。中間容器122内の水圧は大気圧と均衡しており、第1の洗浄ステップは、容器のフロア上に沈殿物を沈降させることにより行うことができる。容器122からの液体は、通常、加熱チャンバ60内の連続体を構成する。液体の上面110を特定レベルに維持するために、液体レベル(水準)126を加熱チャンバ60内の液体と特定の均衡状態に維持することができる。液体レベル126が高いほど、液体の上面110のレベルをより高くしてもよく、実際の高さの違いは、蒸気チャンバ56の真空度等の他の要因に依存する。処理済液体、すなわち良質の蒸留液体は、蒸気チャンバ56の底部に集められ、隔壁68により加熱チャンバ60内の液体とは分離される。隔壁68の実際の構成により、パイプ58を介して容器134に搬送される前に、蒸気チャンバ56内に蓄えられる処理済液体の量が決まる。
本発明に係るシステムの収量および保全性を制御するために、いくつかのパラメータを考慮する必要がある。加熱チャンバ/蒸気チャンバ内を真空状態にすると、処理液体の沸点が低くなるが、真空状態を維持することはエネルギを消費することになる。本発明に係るシステムの作動に必要となる真空状態を形成するためには2つの方法がある。第1の手法は、トリチェリの真空によるもので、これは、閉じた導管システムにおいて、液体を所定の高さまで汲み上げると、液体にかかる重力が液体の一部を引っ張ることにより、液体コラム(液柱)の上方水準のトップ面上に部分的な真空を形成するものである。別の手法(アプローチ)は、真空ポンプを蒸気チャンバに接続することである。真空チャンバ内の部分的な真空状態を形成するためには、図9に示すように、加熱部品158を加熱チャンバ158内の処理液体の上面110の近くに配置する。蒸気チャンバ内の蒸気を冷却して、凝縮させるためには、熱交換器の態様を有する能動的装置を蒸気チャンバ内に配置することができる。冷却フィン等の受動的放熱部品を蒸気チャンバの外側に取り付け、加熱された蒸気チャンバから周囲環境に放散される熱量を増大させることができる。
加熱チャンバ内部の液体水準を決定する数多くの動的な物理的要因がある。たとえば、開放容器内の液体に圧力をかける大気圧、加熱チャンバ内部の液体の密度、および蒸気チャンバ内部の実際の圧力である。加熱チャンバ内部の液体水準を計算することは、複数のセンサから得られるデータに基づいた複雑な作業となる。したがって、加熱チャンバ内部の液体水準に関する直接的な自動制御は、液体水準センサと、特定の状態にある水準、通常所定の水準に設定する電気的閉ループ制御とを用いて実現されることが有用である。超音波液体水準センサ等の液体水準センサ、または湿気およびチャンバ内における支配的ないくらか高い温度を許容する他の任意の利用可能な装置を適用することができる。必要ならば、追加的に、加熱チャンバおよび蒸気チャンバ内の中身および状態を視覚的に検査するための舷窓、すなわちのぞき窓を、専用照明部品とともに設けてもよい。
上述のように、液相から気相への相転移のためのエネルギは、電線により供給される電力等の従来式のエネルギ源から得ることができ、また発熱装置を用いて局在的に得ることができる。より環境を考慮した場合、煙突、産業用途の熱交換器、地熱エネルギ、太陽光エネルギ、風力エネルギ等の既存の熱源から得て、加熱チャンバ内部の処理液体を加熱するために用いることができる。
自然のまたは産業的な資源からの液体または一般には複数の液体は、通常、さまざまな量の溶解材料または懸濁材料を含む。加熱チャンバを処理液体で充填すると同時に、溶媒(水、にがりまたは油等)を蒸発させて、品質改良されたプロダクトを得ることができ、他方、上述のように沈殿物を形成して、沈殿チャンバ内に沈降させることができる。好適な時間において、沈殿物を沈殿チャンバから収集して、さらに処理を行い、または包装することができる。
本発明の別の具体的な産業的な用途は、煙突排出物の収集に関するものである。煙突排出物の収集は、図12に示すような特定の手法により行われる。煙突上部280のシャフトは狭窄部282を有する。上記狭窄部に加え、シャフトの外枠は拡張し、漏斗状構造体を形成する。矢印286は、排気ガスが煙突から流れる方向を示す。円錐状プラグ288と煙突の外枠との間には、狭小ギャップ290が存在する。傾斜壁292は、内側に面した内面294を有し、その外枠は流水層によりカバー(包囲)されている。好適には、円錐状プラグ288の表面も流水層によりカバーされている。傾斜壁292または同様に円錐状プラグ288の表面から落下し、または流出する水がトラフ(樋)298で集められ、導管302から流出される。こうした導管の数、寸法、および傾斜角は、実施上の問題である。集められ、導管302から流出する液体は、図9の容器122等の容器に汲み上げられる。煙突上部から集められた水は、上述のように溶解物質および/または分散物質を含むものであるが、図5〜図9を参照して説明したように、水と沈殿物に分離することができるので、煙突排出物から取り除かれた分散物質を回収し、水を浄化することができる。浄化された水を再び用いて、煙突上部に直線的に、または円錐状プラグもしくは傾斜壁の外枠の周りを螺旋状に流すことができる。一例として、硫化物で汚染された燃料を燃焼させる発電所において、燃焼により生じる二酸化硫黄(SiO2)は、煙突上部の水に溶解すると、硫酸になる。こうした用途において本発明を実施した際に、濃縮効果により、煙突上部で得られた溶液内の硫酸塩より多くの濃縮硫酸塩を、沈殿チャンバを用いて回収することができる。凝縮作用は、数多くの産業的用途において、きわめて有用である。
果実ジュースおよび野菜ジュースは、通常、好ましい溶解成分がより低い濃度で、植物から得られる。濃度を上げるためには、上述のシステムを用いることができる。たとえば、新たに収穫された果実の柑橘類ジュースを、図9に示すシステムの加熱チャンバに供給する。特定の要素をプロダクト内に温存するために、プロセス中、緩やかに加熱する。
Claims (8)
- 少なくとも2つの成分を含み、混合した処理液体中の少なくとも1つの成分を品質改良するためのシステムであって、
重ね合わせられた複数のサブユニットからなる塔本体部であって、最上方サブユニットが真空下で機能するように構成された、蒸気を凝縮させる蒸気チャンバである塔本体部と、
加熱チャンバとして機能する中間サブユニットと、
沈殿チャンバとして機能する最下方サブユニットと、
蒸気チャンバを加熱チャンバから部分的に分離する壁部と、
少なくとも1つの加熱ユニットと、
沈殿物が沈殿チャンバ内に沈殿しやすくするために、沈殿チャンバの上方であって、中間サブユニットの底部に設けた少なくとも1つのシャッタと、
大気圧と圧力平衡状態にある液体を保管するための中間保管容器と、
ポンプ作用により、中間サブユニットに再充填するための入口と、
処理済みの液体を最上方蒸気チャンバから外部容器へ搬送するための出口とを備えたことを特徴とするシステム。 - 処理液体が果実ジュースであり、品質改良プロダクトが濃縮物であることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 最上方蒸気チャンバ内の圧力と中間サブユニット内の圧力は、実質的に同じであることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 最上方サブユニットおよび中間サブユニット内の部分的な真空状態にある気相含有物が処理液体中の少なくとも1つの成分を選択的に品質改良することを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 最下方サブユニットが、処理液体の沈殿物および濃縮物の両方を含むことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 加熱ユニットがヒートポンプであることを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 蒸気を凝縮させるために、能動的装置が蒸気チャンバ内に配置されたことを特徴とする請求項1に記載のシステム。
- 能動的装置がヒートポンプであることを特徴とする請求項7に記載のシステム。
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