JP6612961B1 - 蒸留装置 - Google Patents
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Abstract
Description
高沸点成分と、前記高沸点成分より高濃度の低沸点成分とを含有する液の蒸留を行い、前記低沸点成分を主成分とする第2塔頂ベーパと、前記低沸点成分よりも前記高沸点成分を高い割合で含有する第2塔底液に分離する第2蒸留塔と、
前記高沸点成分と、前記高沸点成分より高濃度の前記低沸点成分とを含有する原料液と、前記第2塔底液との混合液を循環させて加熱・蒸発させ、前記第2蒸留塔の塔底に供給する第2リボイラと、
前記第2蒸留塔の塔頂から取り出される前記低沸点成分を主成分とする前記第2塔頂ベーパを、塔頂コンデンサ用循環冷却水により冷却して、前記低沸点成分を主成分とする凝縮液を留出液として回収するための塔頂コンデンサと、
前記塔頂コンデンサにおいて前記第2塔頂ベーパの冷却に用いられ、昇温した前記塔頂コンデンサ用循環冷却水の一部から熱回収を行うとともに、回収した熱を電力により温度レベルを上げて前記第2リボイラに第2リボイラ用高温水として供給するように構成された第2ヒートポンプと、
前記第2塔底液の蒸留を行う第1蒸留塔であって、塔頂に供給される前記第2塔底液を蒸留して、塔頂から取り出される第1塔頂ベーパと、塔底から取り出される第1塔底液とに分離し、かつ、前記第1塔頂ベーパが前記第2蒸留塔の塔底に供給されるように構成された第1蒸留塔と、
前記第1塔底液を循環させて加熱・蒸発させ、前記第1蒸留塔の塔底に供給する第1リボイラと、
前記塔頂コンデンサにおいて前記第2塔頂ベーパの冷却に用いられ、昇温した前記塔頂コンデンサ用循環冷却水のうち、前記第2ヒートポンプに送られた一部を除いた残部から熱回収を行うとともに、回収した熱を電力により温度レベルを上げて前記第1リボイラに第1リボイラ用高温水として供給するように構成された第1ヒートポンプと、
前記第2ヒートポンプで温度レベルを上げて前記第2リボイラに供給される前記第2リボイラ用高温水の温度が、前記塔頂コンデンサにおいて前記第2塔頂ベーパの冷却に用いられ、昇温した前記塔頂コンデンサ用循環冷却水の温度よりも15℃以上40℃以下の範囲で高く、かつ、前記第1ヒートポンプで温度レベルを上げて前記第1リボイラに供給される前記第1リボイラ用高温水の温度が、前記塔頂コンデンサにおいて前記第2塔頂ベーパの冷却に用いられ、昇温した前記塔頂コンデンサ用循環冷却水の温度よりも30℃以上60℃以下の範囲で高いという条件が満たされる操作圧となるように、前記塔頂コンデンサを経て真空吸引し、系内を減圧にする真空ポンプと
を備え、
前記第2ヒートポンプのCOPの値が、前記第1ヒートポンプのCOPの値より1.0以上大きくなるように構成されていること
を特徴としている。
そして、このように構成した場合、第1ヒートポンプのCOPを3、第2ヒートポンプのCOPを4(=3+1)とすると、第1ヒートポンプと第2ヒートポンプの2つのヒートポンプのトータルのCOPは(3+4)/2=3.5となり、上述の従来技術の場合のCOP3に対して、約1.17倍の効率を得ることができる。
以下、図1を参照しつつ、本実施形態にかかる蒸留装置100についてさらに詳しく説明する。
また、予熱器41としては、プレート式熱交換器が用いられている。
なお、本実施形態では、10台のヒートポンプの合計の動力が523kWとなるように構成されている。
そして、3台のヒートポンプの合計の動力が216kWとなるように構成されている。
(1)従来の、ヒートポンプを用いずに蒸気を熱エネルギーとして用いた蒸気式の蒸留装置と、
(2)本発明のように蒸留塔を2塔に分けずに1塔式として、蒸留塔の塔頂ベーパからヒートポンプを用いて熱回収を行うようにした蒸留装置(この場合ヒートポンプのCOPは約3.7となる)と、
(3)上記実施形態にかかる蒸留装置100と、
のそれぞれのエネルギー消費量を示す。
原料液供給量:10000kg/hr(メタノール濃度70wt%)
回収液 :7035kg/hr (メタノール99.5wt%)
年間稼働時間:8000時間
電力12円/kW
蒸気:5000円/1000kg
2 第2蒸留塔
11 第1リボイラ
12 第2リボイラ
21 塔頂コンデンサ
31 真空ポンプ
32 吸引ライン
33 供給ライン
34 第2温水循環ポンプ
35 第2温水供給ライン
36 第2冷却水循環ポンプ
37 第2冷却水供給ライン
38 循環ライン
39 貫流ポンプ
40 還流ライン
41 予熱器
42 第2循環ポンプ
43 移送ポンプ
44 第1循環ポンプ
45 供給ライン
46 第1冷水循環ポンプ
47 循環ライン
48 循環ライン
49 第1温水循環ポンプ
50 循環ライン
51 冷却塔
52 ライン
53 冷却水循環ポンプ
54 ライン
100 蒸留装置
HP1 第1ヒートポンプ
HP2 第2ヒートポンプ
Claims (6)
- 高沸点成分と、前記高沸点成分より高濃度の低沸点成分とを含有する液の蒸留を行い、前記低沸点成分を主成分とする第2塔頂ベーパと、前記低沸点成分よりも前記高沸点成分を高い割合で含有する第2塔底液に分離する第2蒸留塔と、
前記高沸点成分と、前記高沸点成分より高濃度の前記低沸点成分とを含有する原料液と、前記第2塔底液との混合液を循環させて加熱・蒸発させ、前記第2蒸留塔の塔底に供給する第2リボイラと、
前記第2蒸留塔の塔頂から取り出される前記低沸点成分を主成分とする前記第2塔頂ベーパを、塔頂コンデンサ用循環冷却水により冷却して、前記低沸点成分を主成分とする凝縮液を留出液として回収するための塔頂コンデンサと、
前記塔頂コンデンサにおいて前記第2塔頂ベーパの冷却に用いられ、昇温した前記塔頂コンデンサ用循環冷却水の一部から熱回収を行うとともに、回収した熱を電力により温度レベルを上げて前記第2リボイラに第2リボイラ用高温水として供給するように構成された第2ヒートポンプと、
前記第2塔底液の蒸留を行う第1蒸留塔であって、塔頂に供給される前記第2塔底液を蒸留して、塔頂から取り出される第1塔頂ベーパと、塔底から取り出される第1塔底液とに分離し、かつ、前記第1塔頂ベーパが前記第2蒸留塔の塔底に供給されるように構成された第1蒸留塔と、
前記第1塔底液を循環させて加熱・蒸発させ、前記第1蒸留塔の塔底に供給する第1リボイラと、
前記塔頂コンデンサにおいて前記第2塔頂ベーパの冷却に用いられ、昇温した前記塔頂コンデンサ用循環冷却水のうち、前記第2ヒートポンプに送られた一部を除いた残部から熱回収を行うとともに、回収した熱を電力により温度レベルを上げて前記第1リボイラに第1リボイラ用高温水として供給するように構成された第1ヒートポンプと、
前記第2ヒートポンプで温度レベルを上げて前記第2リボイラに供給される前記第2リボイラ用高温水の温度が、前記塔頂コンデンサにおいて前記第2塔頂ベーパの冷却に用いられ、昇温した前記塔頂コンデンサ用循環冷却水の温度よりも15℃以上40℃以下の範囲で高く、かつ、前記第1ヒートポンプで温度レベルを上げて前記第1リボイラに供給される前記第1リボイラ用高温水の温度が、前記塔頂コンデンサにおいて前記第2塔頂ベーパの冷却に用いられ、昇温した前記塔頂コンデンサ用循環冷却水の温度よりも30℃以上60℃以下の範囲で高いという条件が満たされる操作圧となるように、前記塔頂コンデンサを経て真空吸引し、系内を減圧にする真空ポンプと
を備え、
前記第2ヒートポンプのCOPの値が、前記第1ヒートポンプのCOPの値より1.0以上大きくなるように構成されていること
を特徴とする蒸留装置。 - 前記第2ヒートポンプのCOPの値が、前記第1ヒートポンプのCOPの値より1.5以上大きくなるように構成されていること
を特徴とする請求項1記載の蒸留装置。 - 前記第2ヒートポンプとして、COPの値が5.0以上8.0以下のヒートポンプが用いられるように構成されていることを特徴とする請求項1または2記載の蒸留装置。
- 前記第1蒸留塔の塔径が、前記第2蒸留塔の塔径よりも小さくなるように構成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の蒸留装置。
- 前記低沸点成分が有機溶剤であり、前記高沸点成分が水であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の蒸留装置。
- 前記低沸点成分と前記高沸点成分が、いずれも有機溶剤であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の蒸留装置。
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