JP6931543B2 - 排熱利用システム、アルコール蒸留設備及び排熱利用方法 - Google Patents

Description

本開示は、排熱利用システム、該排熱利用システムを備えたアルコール蒸留設備及び排熱利用方法に関する。

アルコール蒸留設備は、通常、１つ以上のアルコール蒸留塔（以下、単に「蒸留塔」とも言う。）を有し、不純物を含む粗留アルコールは蒸留塔で蒸留される過程で不純物が分離され、アルコール分が濃縮される。通常、蒸留塔には、気化したアルコールベーパを冷却水等で凝縮させる凝縮器が設けられ、蒸留塔内のアルコール水溶液のアルコール濃度を高めるため、凝縮液の一部を蒸留塔に還流することが行われる。

特許文献１には、上記凝縮器で熱回収水がアルコールベーパと熱交換されて気化した水蒸気をエジェクタ及び圧縮機で昇圧し、蒸留塔の加熱源として供給する排熱利用手段が開示されている。

特許第４０３１２２０号公報

アルコール蒸留設備において、アルコール抽出塔（以下「抽出塔」とも言う。）に供給される粗留アルコールの品質によって分離の度合いが変わり、蒸留塔の稼働が不安定となる。そのため、加熱源として必要な水蒸気の量も変動する（蒸留塔の負荷変動）。
特許文献１には、蒸留塔の負荷変動に関する記述はなく、従って、蒸留塔の負荷変動に対して加熱源として必要な水蒸気を安定供給する手段も開示されていない。

少なくとも一実施形態は、アルコール蒸留塔の負荷変動に対応してアルコール蒸留塔に加熱源としての水蒸気を安定供給できる排熱利用システムを提案することを目的とする。

（１）少なくとも一実施形態に係る排熱利用システムは、
アルコール蒸留塔から得られるアルコールベーパの凝縮熱を回収するための排熱利用システムであって、
前記アルコールベーパと熱回収水とを熱交換する熱交換器で前記熱回収水が気化した水蒸気を前記アルコール蒸留塔を含むアルコール蒸留装置に供給する供給路と、
前記供給路に直列に設けられ前記水蒸気を昇圧させる圧縮機及び容量可変型エジェクタと、を備え、
前記圧縮機及び前記容量可変型エジェクタで昇圧した前記水蒸気を前記供給路を介して前記アルコール蒸留装置の加熱源として供給する。

ここで、「アルコール蒸留装置」とは、１個以上の蒸留塔を含む装置であり、上記（１）の構成は、１個の蒸留塔から回収した排熱を複数の蒸留塔又は複数の蒸留塔の中の任意の蒸留塔に再利用する場合を含んでいる。
上記（１）の構成によれば、上記供給路に直列に設けられた圧縮機及び容量可変型エジェクタによって、上記熱交換器でアルコールベーパと熱交換して得られる水蒸気量を蒸留塔へ供給する過程で制御する。これによって、蒸留塔の負荷変動に対して、蒸留塔への水蒸気の安定供給が可能となり、蒸留塔の稼動を安定化できる。

（２）一実施形態では、前記（１）の構成において、
前記圧縮機及び前記容量可変型エジェクタで昇圧された前記水蒸気を熱源として前記アルコール蒸留塔のアルコール水溶液を加熱する流下液膜式加熱器を備え、
前記流下液膜式加熱器は、前記アルコール水溶液を前記流下液膜式加熱器の伝熱面に流下させて前記水蒸気と前記アルコール水溶液とを熱交換させるように構成される。
上記（２）の構成によれば、上記流下液膜式加熱器を備えることで、水蒸気とアルコール水溶液との熱交換効率を向上できる。これによって、蒸留塔の負荷変動に追従して水蒸気とアルコール水溶液との熱交換量を安定化できるので、蒸留塔の稼働を安定化できる。

（３）一実施形態では、前記（１）又は（２）の構成において、
前記供給路において、前記容量可変型エジェクタは前記圧縮機の下流側に設けられる。
上記（３）の構成によれば、上記熱交換器で生成した水蒸気をまず圧縮機で昇圧した後、容量可変型エジェクタでさらに昇圧して蒸留塔に供給する。容量可変型エジェクタを圧縮機の下流側に設けることで、容量可変型エジェクタに供給される駆動流体の流量を可変することができるので、所望の水蒸気流量に調整できる。また、圧縮機は容量可変型エジェクタの上流側に設けられるので、駆動流体は圧縮機に流入しない。従って、圧縮機の吸込み量が増加しないので、圧縮機の動力を増加させずに、所望の吐出圧を得ることができる。

（４）一実施形態では、前記（１）〜（３）の何れかの構成において、
前記圧縮機の接ガス部は無給油式の容量可変型容積圧縮機である。
上記（４）の構成によれば、圧縮機の接ガス部は無給油式であるので、蒸留塔のアルコール水溶液に潤滑油などが混入せず、そのため、アルコールベーパの品質に影響を与えない。また、圧縮機は容量可変型容積圧縮機であるので、水蒸気量が変動してもそれに追従した運転が可能であり、圧縮性能が低下しない。

（５）一実施形態では、前記（２）〜（４）の何れかの構成において、
前記供給路は、前記圧縮機及び前記容量可変型エジェクタの下流側で、第１アルコール蒸留塔に前記水蒸気を供給する精留塔供給路と、第２アルコール蒸留塔に前記水蒸気を供給する抽出塔供給路と、を有し、
前記流下液膜式加熱器は前記精留塔供給路又は前記抽出塔供給路の一方に設けられる。
上記（５）の構成によれば、第１アルコール蒸留塔及び第２アルコール蒸留塔に水蒸気を供給できる。また、負荷変動がある蒸留塔に熱交換効率が高い流下液膜式加熱器を設けるので、負荷変動がある蒸留塔の稼働を安定化できる。

（６）一実施形態では、前記（５）の構成において、
前記第１アルコール蒸留塔はアルコール抽出塔であって、前記第２アルコール蒸留塔はアルコール精留塔であり、
前記流下液膜式加熱器は、前記精留塔供給路又は前記抽出塔供給路のうち、前記アルコール抽出塔に前記水蒸気を供給する分岐路に設けられる。
上記（６）の構成によれば、アルコール精留塔（以下、単に「精留塔」とも言う。）は負荷変動は発生しない。流下液膜式加熱器を負荷変動が起こり得る抽出塔に設けることで、抽出塔の負荷変動に追従してアルコール水溶液と水蒸気との熱交換量を安定化できるので、抽出塔の運転稼働を安定化できる。

（７）一実施形態では、前記（５）又は（６）の構成において、
前記精留塔供給路及び前記抽出塔供給路の各々に流量調整弁を備える。
上記（７）の構成によれば、精留塔供給路及び抽出塔供給路の各々に流量調整弁を備えることで、第１アルコール蒸留塔又は第２アルコール蒸留塔の負荷変動に対応してこれらの蒸留塔に供給する水蒸気量を調整可能である。これによって、これら蒸留塔の稼働を安定化できる。

（８）一実施形態では、前記（５）〜（７）の何れかの構成において、
前記精留塔供給路及び前記抽出塔供給路の分岐部に設けられ、前記供給路、前記精留塔供給路及び前記抽出塔供給路が接続されるヘッダと、
前記駆動流体として前記容量可変型エジェクタに供給される水蒸気の駆動流体流路と、
前記駆動流体流路から分岐し前記駆動流体の一部を前記ヘッダに供給する分岐流路と、
前記分岐流路に設けられる圧力調整弁と、
を備える。

上記（８）の構成によれば、上記ヘッダを備えることで、精留塔供給路及び抽出塔供給路への水蒸気の分配が容易になると共に、該ヘッダ内の水蒸気圧を調整することで、第１アルコール蒸留塔及び第２アルコール蒸留塔に供給する水蒸気の圧力調整が容易になる。
また、上記分岐流路を備えることで、ヘッダ内の水蒸気の圧力が足りないときに、上記駆動流体としての水蒸気をヘッダに供給することで、ヘッダ内水蒸気の圧力を高めることができる。

（９）少なくとも一実施形態に係るアルコール蒸留設備は、
少なくとも１個のアルコール蒸留塔と、
上記（１）〜（８）の何れかの構成を有する排熱利用システムと、
を備える。
上記（９）の構成によれば、上記（１）〜（８）の何れかの構成を有する排熱利用システムを備えることで、上記圧縮機及び上記容量可変型エジェクタによって、上記熱交換器でアルコールベーパと熱交換して得られる水蒸気量を蒸留塔へ供給する過程で制御する。これによって、蒸留塔の負荷変動に対して、蒸留塔への水蒸気の安定供給が可能となり、蒸留塔の稼動を安定化できる。

（１０）少なくとも一実施形態に係る排熱利用方法は、
アルコール蒸留塔から得られるアルコールベーパの凝縮熱を回収するための排熱利用方法であって、
前記アルコールベーパと熱回収水とを熱交換して前記熱回収水を気化する熱交換ステップと、
前記熱交換ステップで前記熱回収水が気化した水蒸気を前記アルコール蒸留塔を含むアルコール蒸留装置に加熱源として供給する排熱供給ステップと、
前記水蒸気を前記アルコール蒸留装置に供給する供給路に直列に設けられた圧縮機及び容量可変型エジェクタで、前記水蒸気を昇圧させる昇圧ステップと、
を含む。

上記（１０）の方法によれば、上記熱交換ステップで発生する水蒸気量を、上記昇圧ステップで、圧縮機及び容量可変型エジェクタによって蒸留塔の負荷変動に合わせて制御するので、蒸留塔への水蒸気の安定供給が可能である。これによって、蒸留塔の運転を安定化できる。

（１１）一実施形態では、前記（１０）の方法において、
前記水蒸気が飽和水蒸気である。
上記（１１）の方法によれば、熱源として飽和水蒸気を用いることで、蒸留塔におけるアルコール水溶液の加熱効率を向上できる。

少なくとも一実施形態によれば、蒸留塔の負荷変動に対して、アルコールベーパとの熱交換で発生する水蒸気量を、蒸留塔の負荷変動に合わせて制御するため、蒸留塔への水蒸気の安定供給が可能となり、これによって、蒸留塔の運転を安定化できる。

一実施形態に係る排熱利用システムを備えるアルコール蒸留設備の系統図である。 一実施形態に係る流下液膜式加熱器の断面図である。 一実施形態に係る排熱利用システムの制御系を示すブロック線図である。 一実施形態に係る排熱利用方法のフロー図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載され又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

一実施形態に係るアルコール蒸留設備１０は、図１に示すように、少なくとも１個の蒸留塔１２（１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ）と、後述する排熱利用システム３０とを備える。
一実施形態では、蒸留塔１２は、抽出塔１２（１２Ａ）、精留塔１２（１２Ｂ）及びメチル塔１２（１２Ｃ）を含む。抽出塔１２（１２Ａ）に供給された粗留アルコールは加熱され、不純物を含むアルコールベーパが塔頂から流出し、メチル塔１２（１２Ｃ）に付設された加熱器１４の加熱源として利用された後、塔頂凝縮器１６で凝縮される。塔頂凝縮器１６で凝縮した凝縮液の一部は抽出塔内のアルコール水溶液のアルコール濃度を増加させるために抽出塔１２（１２Ａ）に還流され、残りはアルコール副産物として抜出される。

抽出塔内のアルコール水溶液は精留塔１２（１２Ｂ）に送られ、精留塔１２（１２Ｂ）に加熱源として供給される水蒸気で加熱され純度の高いアルコールベーパとなって塔頂から回収される。このアルコールベーパは熱交換器（塔頂凝縮器）１８で冷却水（熱回収水）ｗと熱交換して凝縮し、凝縮液の一部は精留塔内のアルコール水溶液のアルコール濃度を高めるために、精留塔内に還流され、他の凝縮液はメチル塔１２（１２Ｃ）に送られる。メチル塔１２（１２Ｃ）に送られた凝縮液はアルコール水溶液として加熱器１４に循環されて加熱され、蒸留分は塔頂からメチルアルコール等がアルコール副産物として取り出され、塔底からはエチルアルコールが製品として取り出される。

一実施形態では、メチル塔１２（１２Ｃ）において、アルコール水溶液は加熱器１４で加熱されてメチル塔に戻される。但し、加熱器１４での加熱量が足りないときは、ボイラ蒸気を熱源としてサイフォン式加熱器２０で加熱する。一実施形態として、加熱器１４は流下液膜式加熱器が用いられる。

排熱利用システム３０は、少なくとも１個の蒸留塔１２から得られるアルコールベーパの凝縮熱を回収し、蒸留塔１２の加熱源として利用するために設けられる。
図１において、蒸留塔１２から流出したアルコールベーパは熱交換器１８で冷却水ｗと熱交換して凝縮する。冷却水ｗは水蒸気Ｓｗとなり、供給路３２を介して１個又は２個以上の蒸留塔１２に熱源として供給される。
供給路３２には圧縮機３４及び容量可変型エジェクタ３６が直列に設けられている。供給路３２に流入した水蒸気Ｓｗは圧縮機３４及び容量可変型エジェクタ３６によって昇圧された後、蒸留塔１２のどれかに加熱源として供給される。

上記構成によれば、供給路３２に直列に設けられた圧縮機３４及び容量可変型エジェクタ３６で、熱交換器１８で発生する水蒸気量を供給路３２から蒸留塔１２に供給する過程で制御する。これによって、蒸留塔１２の負荷変動に対して、蒸留塔１２への水蒸気Ｓｗの安定供給が可能であるので、蒸留塔１２の運転を安定化できる。

一実施形態では、図１に示すように、圧縮機３４及び容量可変型エジェクタ３６で昇圧された水蒸気を加熱源として、蒸留塔１２のアルコール水溶液を加熱する流下液膜式加熱器３８を備える。流下液膜式加熱器３８は、アルコール水溶液を流下液膜式加熱器３８に形成された伝熱面に流下させて水蒸気とアルコール水溶液とを熱交換させるように構成される。
流下液膜式加熱器３８を備えることによって、水蒸気とアルコール水溶液との熱交換効率を向上できる。そのため、水蒸気が供給される蒸留塔１２に負荷変動があっても、負荷変動に追従して水蒸気とアルコール水溶液との熱交換量を安定化できる。これによって、蒸留塔１２の稼働を安定化できる。

図２は、一実施形態に係る流下液膜式加熱器３８の構成を示す。
図２において、流下液膜式加熱器３８は内部に密閉空間を有するチャンネルカバー４０を有する。流下液膜式加熱器３８が設けられた蒸留塔内のアルコール水溶液Ｌｔは循環路４２を介しポンプ４４によってチャンネルカバー４０に循環される。チャンネルカバー４０の内部には複数の伝熱管４６が並列に設けられる。伝熱管４６は上下管板４８に固定される。

アルコール水溶液Ｌｔは上部管板４８の上部空間Ｓｔに供給され、伝熱管４６の内壁４６ａ（伝熱面）を流下して下方空間Ｓｂに落ちる。水蒸気Ｓｗは上下管板４８間に形成された空間Ｓｍに供給され、伝熱管４６を介してアルコール水溶液Ｌｔと熱交換する。
アルコール水溶液Ｌｔは伝熱管４６の内部を流下する際に、伝熱管４６の内壁面に液膜を形成するため、水蒸気Ｓｗとの熱交換効率を向上できる。
例えば、１０５℃の水蒸気Ｓｗと１００℃のアルコール水溶液Ｌｔとの間で高い熱交換効率が可能になり、抽出塔１２（１２Ａ）に負荷変動があり、水蒸気Ｓｗの流量が変動しても、抽出塔１２（１２Ａ）の稼働を安定化できる。

一実施形態では、熱交換器１８は流下液膜式加熱器が用いられる。熱交換器１８では、冷却水ｗが上部空間Ｓｔに供給され、蒸留塔１２の塔頂から流出したアルコールベーパが空間Ｓｍに供給される。冷却水ｗは伝熱管４６の内部を流下する際に、伝熱管４６の内壁面に液膜を形成することで、アルコールベーパとの熱交換効率を向上できる。
一実施形態では、熱交換器１８の下部にはタンク５０が設けられ、冷却水ｗが気化した水蒸気Ｓｗはタンク５０に貯留される。タンク５０は供給路３２を介して圧縮機３４の吸入口に連通しており、タンク内の水蒸気は圧縮機３４に吸引されるためタンク内は負圧となる。例えば、熱交換器１８に流入するアルコールベーパが８０℃であったとしても、タンク内が負圧となるため、冷却水ｗは気化可能である。

一実施形態では、供給路３２において、容量可変型エジェクタ３６は圧縮機３４の下流側に設けられる。
供給路３２に流入した水蒸気Ｓｗはまず圧縮機３４で昇圧され、次に、容量可変型エジェクタ３６でさらに昇圧されて蒸留塔１２に供給される。容量可変型エジェクタ３６を圧縮機３４の下流側に設けることで、容量可変型エジェクタ３６に供給される駆動流体は圧縮機３４に流入しない。そのため、圧縮機３４の吸込み量が増加しないので、圧縮機３４の動力を増加させずに、所望の吐出圧を得ることができる。

一実施形態では、圧縮機３４は接ガス部が無給油式の容量可変型容積圧縮機である。圧縮機３４は無給油式であるので、蒸留塔１２のアルコール水溶液に潤滑油などが混入しないため、蒸留塔１２で蒸留される生成物の品質に影響を与えない。また、圧縮機３４は容量可変型容積圧縮機であるので、水蒸気Ｓｗの流量が変動しても追従可能であり、圧縮性能が低下しない。
圧縮機３４は、例えば、スクリュー圧縮機、遠心圧縮機等を用いることができる。また、図１に示すように、駆動部としてこれら圧縮機の回転数を可変とするインバータモータ３４ａを備えることで、圧縮容量を可変とすることができる。

一実施形態では、図１に示すように、供給路３２は、圧縮機３４及び容量可変型エジェクタ３６の下流側で、１個の蒸留塔１２に水蒸気Ｓｗを供給する精留塔供給路５２と、別な蒸留塔１２に水蒸気Ｓｗを供給する抽出塔供給路５４と、を有する。そして、流下液膜式加熱器３８は精留塔供給路５２又は抽出塔供給路５４の一方に設けられる。
上記構成によれば、２個の蒸留塔１２に水蒸気Ｓｗを供給できると共に、負荷変動がある蒸留塔に熱交換効率が高い流下液膜式加熱器３８を設けることで、負荷変動がある蒸留塔の稼働を安定化できる。

一実施形態では、精留塔供給路５２は精留塔１２（１２Ｂ）に水蒸気Ｓｗを供給し、抽出塔供給路５４は抽出塔１２（１２Ａ）に水蒸気Ｓｗを供給する。流下液膜式加熱器３８は抽出塔供給路５４に設けられる。
負荷変動が発生する可能性がある抽出塔１２（１２Ａ）に水蒸気Ｓｗを供給する抽出塔供給路５４に流下液膜式加熱器３８を設けることで、抽出塔に負荷変動があっても抽出塔の稼働を安定化できる。

一実施形態では、図１に示すように、精留塔供給路５２及び抽出塔供給路５４に夫々流量調整弁５６及び５８を設ける。
精留塔供給路５２及び抽出塔供給路５４の各々に流量調整弁５６又は５８を備え、好ましくは、さらに、流量センサ５７又は５９を備え、流量センサ５７又は５９の検出値に基づいて流量調整弁５６又は５８の開度を制御することで、少なくとも２個の蒸留塔１２の負荷変動に対応してこれら蒸留塔に供給する水蒸気量を調整可能である。これによって、これら蒸留塔の稼働を安定化できる。

一実施形態では、図１に示すように、精留塔供給路５２及び抽出塔供給路５４の分岐部にヘッダ６０が設けられ、ヘッダ６０に供給路３２、精留塔供給路５２及び抽出塔供給路５４が接続される。また、容量可変型エジェクタ３６に駆動流体流路６６が接続され、駆動流体流路６６に水蒸気が供給される。駆動流体流路６６から分岐流路６８が分岐し、分岐流路６８はヘッダ６０に接続される。駆動流体の一部は分岐流路６８を介してヘッダ６０に供給される。分岐流路６８には圧力調整弁７０が設けられ、圧力調整弁７０によってヘッダ６０に供給される駆動流体の圧力が調整される。

上記構成によれば、ヘッダ６０を備えることで、精留塔供給路５２及び抽出塔供給路５４への水蒸気の分配が容易になると共に、ヘッダ６０内の水蒸気圧を調整することで、少なくとも２個の蒸留塔１２に供給する水蒸気の圧力調整が容易になる。
また、分岐流路６８を備えることで、ヘッダ６０内の水蒸気の圧力が足りないときに、駆動流体としての水蒸気の一部をヘッダ６０に供給することで、ヘッダ内の水蒸気の圧力を高めることができる。

一実施形態では、図１に示すように、容量可変型エジェクタ３６には駆動流体流路６６から供給される駆動流体の流量を調整可能な流量調整弁３７が設けられる。これによって、容量可変型エジェクタ３６の吐出流量を調整できる。

一実施形態では、図１に示すように、駆動流体流路６６にボイラ７２が設けられ、ボイラ７２で製造した水蒸気を駆動流体流路６６に供給できる。また、ボイラ７２で生成した水蒸気をサイフォン式加熱器２０に供給できる。
一実施形態では、流下液膜式加熱器３８に供給され、アルコール水溶液Ｌｔとの熱交換に供された後の水蒸気Ｓｗは、温水タンク（不図示）などを経てボイラ７２に戻される。

一実施形態では、図１に示すように、ヘッダ６０にヘッダ６０内の水蒸気の圧力を検出する圧力センサ６２及びヘッダ内の水蒸気の温度を検出する温度センサ６４を設ける。また、駆動流体流路６６及び分岐流路６８に夫々流量センサ７８及び８０を設ける。
圧力センサ６２、温度センサ６４及び流量センサ７８、８０の検出値を監視することで、少なくとも２個の蒸留塔１２に供給する水蒸気の圧力、温度及び流量を最適値に調整できる。

一実施形態では、図１に示すように、分岐流路６８にヘッダ８２が設けられ、ヘッダ８２より上流側の分岐流路６８に圧力調整弁７６が設けられる。
上記構成により、ボイラ７２で生成した高圧の水蒸気をヘッダ８２及び６０で段階的に減圧できるので、蒸留塔１２に供給する水蒸気の流量調整が容易になる。
一実施形態では、駆動流体流路６６の入口付近に開閉弁７４を設け、排熱利用システム３０の稼働開始時又は稼働終了時に開閉弁７４を開閉する。

一実施形態では、図３に示すように、制御部８４が設けられる。流量センサ５７，５９、７８，８０、圧力センサ６２及び温度センサ６４の検出値が制御部８４に入力され、制御部８４は、これらの検出値に基づいて、インバータモータ３４ａの回転数、流量調整弁３７、５６，５８及び圧力調整弁７０、７６の開度、及び開閉弁７４の開閉を制御する。
制御部８４を設けることで、排熱利用システム３０の自動運転が可能になる。

少なくとも一実施形態に係る排熱利用方法は、蒸留塔１２から得られるアルコールベーパの凝縮熱を回収して蒸留塔１２の加熱源として利用するものである。
図４に示すように、少なくとも１個の蒸留塔１２で得られるアルコールベーパと冷却水ｗとを熱交換して冷却水ｗを気化する（熱交換ステップＳ１０）。
熱交換ステップＳ１０の後、熱交換ステップＳ１０で冷却水ｗが気化した水蒸気Ｓｗを、少なくとも１個の蒸留塔１２を含むアルコール蒸留装置に加熱源として供給する（排熱供給ステップＳ１２）。
また、排熱供給ステップＳ１２において、水蒸気Ｓｗをアルコール蒸留装置に供給する供給路３２に直列に設けられた圧縮機３４及び容量可変型エジェクタ３６で、水蒸気Ｓｗを昇圧させる（昇圧ステップＳ１４）。

熱交換ステップＳ１０で得た水蒸気Ｓｗを圧縮機３４及び容量可変型エジェクタ３６で昇圧して蒸留塔１２に供給する。蒸留塔１２の負荷変動に対して、圧縮機３４及び容量可変型エジェクタ３６で水蒸気Ｓｗの流量を制御して負荷変動に追従させるため、水蒸気量の変動に追従して蒸留塔１２への水蒸気Ｓｗの安定供給が可能である。これによって、蒸留塔の運転を安定化できる。

一実施形態では、熱交換ステップＳ１０で飽和水蒸気が生成される。一実施形態では、図１に示す冷却水ｗで飽和水蒸気が生成され、生成された飽和水蒸気は圧縮機３４に吸引される。蒸留塔１２に供給する加熱源として飽和水蒸気を用いることで、蒸留塔１２におけるアルコール水溶液Ｌｔの加熱効率を向上できる。
なお、蒸留塔１２に供給する加熱源として、飽和水蒸気をさらに加熱した過熱水蒸気でもよい。

少なくとも一実施形態によれば、アルコール蒸留設備において、アルコールベーパからの熱回収で得た水蒸気を蒸留塔の負荷変動に合わせて制御するため、蒸留塔への水蒸気の安定供給が可能となり、これによって、蒸留塔の運転を安定化できる。

１０ アルコール蒸留設備
１２ 蒸留塔
１２Ａ 抽出塔
１２Ｂ 精留塔
１２Ｃ メチル塔
１４ 加熱器
１６ 塔頂凝縮器
１８ 熱交換器
２０ サイフォン式加熱器
３０ 排熱利用システム
３２ 供給路
３４ 圧縮機
３４ａ インバータモータ
３６ 容量可変型エジェクタ
３７、５６、５８、 流量調整弁
３８ 流下液膜式加熱器
４０ チャンネルカバー
４２ 循環路
４４ ポンプ
４６ 伝熱管
４８ 管板
５０ タンク
５２ 精留塔供給路
５４ 抽出塔供給路
６０、８２ ヘッダ
６２ 圧力センサ
６４ 温度センサ
６６ 駆動流体流路
６８ 分岐流路
７０、７６ 圧力調整弁
７２ ボイラ
７４ 開閉弁
５７，５９、７８、８０ 流量センサ
８４ 制御部
Ｌｔ アルコール水溶液
Ｓｗ 水蒸気
ｗ 冷却水

Claims (11)

1. アルコール蒸留塔から得られるアルコールベーパの凝縮熱を回収する排熱利用システムであって、
   前記アルコールベーパと熱回収水とを熱交換する熱交換器で前記熱回収水が気化した水蒸気を前記アルコール蒸留塔を含むアルコール蒸留装置に供給する供給路と、
   前記供給路に設けられ前記水蒸気を昇圧させる圧縮機と、
   前記圧縮機と直列に前記供給路に設けられて前記水蒸気を昇圧させるとともに、前記水蒸気の吐出流量を調整可能に構成されたエジェクタと、を備え、
   前記圧縮機及び前記エジェクタで昇圧した前記水蒸気を前記供給路を介して前記アルコール蒸留装置に熱源として供給することを特徴とする排熱利用システム。
2. 前記圧縮機及び前記エジェクタで昇圧された前記水蒸気を熱源として前記アルコール蒸留塔のアルコール水溶液を加熱する流下液膜式加熱器を備え、
   前記流下液膜式加熱器は、前記アルコール水溶液を前記流下液膜式加熱器の伝熱面に流下させて前記水蒸気と前記アルコール水溶液とを熱交換させるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の排熱利用システム。
3. 前記供給路において、前記エジェクタは前記圧縮機の下流側に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の排熱利用システム。
4. 前記圧縮機は無給油式の容量可変型容積圧縮機であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の排熱利用システム。
5. 前記供給路は、前記圧縮機及び前記エジェクタの下流側で、第１アルコール蒸留塔に前記水蒸気を供給する第１供給路と、第２アルコール蒸留塔に前記水蒸気を供給する第２供給路と、を有し、
   前記流下液膜式加熱器は前記第１供給路又は前記第２供給路の一方に設けられることを特徴とする請求項２乃至４の何れか一項に記載の排熱利用システム。
6. 前記第１アルコール蒸留塔はアルコール抽出塔であって、前記第２アルコール蒸留塔はアルコール精留塔であり、
   前記流下液膜式加熱器は、前記アルコール抽出塔に前記水蒸気を導く前記第１供給路に設けられることを特徴とする請求項５に記載の排熱利用システム。
7. 前記第１供給路及び前記第２供給路の各々に流量調整弁を備えることを特徴とする請求項５又は６に記載の排熱利用システム。
8. 前記第１供給路及び前記第２供給路の分岐部に設けられ、前記供給路、前記第１供給路及び前記第２供給路が接続されるヘッダと、
   駆動流体として前記エジェクタに供給される水蒸気の駆動流体流路と、
   前記駆動流体流路から分岐して前記駆動流体の一部を前記ヘッダに供給する分岐流路と、
   前記分岐流路に設けられる圧力調整弁と、
   を備えることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の排熱利用システム。
9. 少なくとも１個のアルコール蒸留塔と、
   請求項１乃至８の何れか一項に記載の排熱利用システムと、
   を備えることを特徴とするアルコール蒸留設備。
10. アルコール蒸留塔から得られるアルコールベーパの凝縮熱を回収する排熱利用方法であって、
    前記アルコールベーパと熱回収水とを熱交換して前記熱回収水を気化する熱交換ステップと、
    前記熱交換ステップで前記熱回収水が気化した水蒸気を前記アルコール蒸留塔を含むアルコール蒸留装置に加熱源として供給する排熱供給ステップと、
    前記水蒸気を前記アルコール蒸留装置に供給する供給路に直列に設けられた圧縮機、及び、該圧縮機と直列に前記供給路に設けられて前記水蒸気を昇圧させるとともに、前記水蒸気の吐出流量を調整可能に構成されたエジェクタで、前記水蒸気を昇圧させる昇圧ステップと、
    を含むことを特徴とする排熱利用方法。
11. 前記水蒸気が飽和水蒸気であることを特徴とする請求項１０に記載の排熱利用方法。
    

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