JP7506618B2 - 蒸留装置 - Google Patents
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Description
高沸点成分と低沸点成分とを含有し、前記低沸点成分よりも前記高沸点成分を高濃度に含む原料液を蒸留するための蒸留装置であって、
前記原料液の蒸留を行って、前記低沸点成分を主成分とする塔頂ベーパを塔頂から取り出し、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塔底液を塔底から取り出すように構成された蒸留塔と、
前記蒸留塔の塔底液を再加熱するためのリボイラと、
前記蒸留塔の塔頂から取り出される塔頂ベーパを冷却して凝縮させるとともに、凝縮液の一部を前記蒸留塔への還流液として用い、残部を留出液として回収することができるように構成されたコンデンサと、
水蒸気を圧縮して温度レベルを上昇させた圧縮蒸気を、加熱源として前記リボイラに供給する蒸気圧縮機と、
前記蒸留塔の塔底液から熱回収を行うための熱回収ヒータであって、熱回収ヒータに循環供給される循環水と、前記蒸留塔の塔底液とを熱交換させることにより、前記蒸留塔の塔底液が有する熱を回収するとともに、前記循環水を蒸発させて前記蒸気圧縮機に供給される水蒸気を発生させる熱回収ヒータと、
前記蒸気圧縮機から前記リボイラに供給された圧縮蒸気が前記リボイラで前記蒸留塔の塔底液の再加熱に用いられることにより凝縮した凝縮水の一部を蒸発させて、前記蒸気圧縮機に供給される水蒸気を発生させるとともに、蒸発しなかった前記凝縮水を前記熱回収ヒータに戻すように構成された膨張機構と
を具備し、
前記熱回収ヒータで発生させた水蒸気と、前記膨張機構で発生させた水蒸気とを、前記蒸気圧縮機で圧縮することにより温度レベルを上昇させた圧縮蒸気が、前記リボイラに加熱源として供給されるように構成されていること
を特徴としている。
前記膨張機構が、
膨張弁と、
前記膨張弁を通過することで前記凝縮水から蒸発した水蒸気と、蒸発しなかった前記凝縮水とを分離するセパレータと
を備えた構成のものであることが好ましい。
前記熱回収ヒータに循環供給される前記循環水の温度が102℃以上であり、
前記蒸気圧縮機で圧縮された圧縮蒸気の温度が、前記熱回収ヒータで発生させた水蒸気の温度より5℃以上95℃以下の範囲で高く、
前記蒸留塔の塔底液の温度が105℃以上195℃以下となるように構成されていること
が好ましい。
なお、本発明の蒸留装置においては、通常、蒸留装置の操作圧力を制御することにより、上述の各要件を満たすことができる。
また、本発明の蒸留装置においては、原料液に含まれる高沸点成分の濃度が80wt%以上である場合、より効率よく熱エネルギーを回収、利用することが可能になり、本発明をさらに実効あらしめることができる。
なお、圧力を常圧に戻すことにより、上記留出液を気体として回収することも可能であることは上述の通りである。
上述したように、本実施形態にかかる蒸留装置100においては、その設計条件を以下の通りとしている。
(1-1)原料液組成
高沸点成分:ベンゼン98wt%
低沸点成分:プロパン2wt%
(1-2)原料液供給量:50000kg/h
(1-3)操作圧(系内圧力):0.63MPa
(1-4)蒸留塔への原料液供給温度:150℃
(1-5)留出液(蒸留塔の塔頂ベーパの凝縮液)組成
低沸点成分:プロパン99.99wt%
高沸点成分:ベンゼン0.01wt%
(1-6)缶出液(蒸留塔塔底液)組成
高沸点成分:ベンゼン99.9999wt%
低沸点成分:プロパン0.0001wt%
また、リボイラ2における、蒸気圧縮機7で圧縮された167℃の圧縮蒸気と、蒸留塔1の163℃の塔底液の間の交換熱量は1100kWとなる。
さらに、蒸気圧縮機7の使用電力は124.3kWとなる。
(2-1)従来の蒸気式の蒸留装置のエネルギー消費量
・蒸気加熱量:1100kW
・1次エネルギー:1100kW
(2-2)本発明の実施形態にかかる蒸留装置100のエネルギー消費量
・蒸気圧縮機電力:124.3kW
・1次エネルギー(1次エネルギー換算係数:2.57として換算)
1次エネルギー=124.3kW×2.57=319.5kW
(1100-319.5)/1100×100=70.9%
となり、「本実施形態にかかる蒸留装置100」によれば、消費エネルギーを「従来の蒸気式の蒸留装置」の消費エネルギーの3割にまで削減できることがわかる。
2 リボイラ
3 缶出液ポンプ
4 セパレータ
5 循環ポンプ
6 熱回収ヒータ
7 蒸気圧縮機
8 コンデンサ
9 膨張弁
10 膨張機構
11 留出液排出ライン
100 蒸留装置
Claims (4)
- 高沸点成分と低沸点成分とを含有し、前記低沸点成分よりも前記高沸点成分を高濃度に含む原料液を蒸留するための蒸留装置であって、
前記原料液の蒸留を行って、前記低沸点成分を主成分とする塔頂ベーパを塔頂から取り出し、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塔底液を塔底から取り出すように構成された蒸留塔と、
前記蒸留塔の塔底液を再加熱するためのリボイラと、
前記蒸留塔の塔頂から取り出される塔頂ベーパを冷却して凝縮させるとともに、凝縮液の一部を前記蒸留塔への還流液として用い、残部を留出液として回収することができるように構成されたコンデンサと、
水蒸気を圧縮して温度レベルを上昇させた圧縮蒸気を、加熱源として前記リボイラに供給する蒸気圧縮機と、
前記蒸留塔の塔底液から熱回収を行うための熱回収ヒータであって、熱回収ヒータに循環供給される循環水と、前記蒸留塔の塔底液とを熱交換させることにより、前記蒸留塔の塔底液が有する熱を回収するとともに、前記循環水を蒸発させて前記蒸気圧縮機に供給される水蒸気を発生させる熱回収ヒータと、
前記蒸気圧縮機から前記リボイラに供給された圧縮蒸気が前記リボイラで前記蒸留塔の塔底液の再加熱に用いられることにより凝縮した凝縮水の一部を蒸発させて、前記蒸気圧縮機に供給される水蒸気を発生させるとともに、蒸発しなかった前記凝縮水を前記熱回収ヒータに戻すように構成された膨張機構と
を具備し、
前記熱回収ヒータで発生させた水蒸気と、前記膨張機構で発生させた水蒸気とを、前記蒸気圧縮機で圧縮することにより温度レベルを上昇させた圧縮蒸気が、前記リボイラに加熱源として供給されるように構成されていること
を特徴とする蒸留装置。 - 前記膨張機構が、
膨張弁と、
前記膨張弁を通過することで前記凝縮水から蒸発した水蒸気と、蒸発しなかった前記凝縮水とを分離するセパレータと
を備えていることを特徴とする請求項1記載の蒸留装置。 - 前記熱回収ヒータで蒸発させた水蒸気が前記セパレータに導かれて、前記凝縮水から蒸発した水蒸気とともに、前記蒸気圧縮機に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項2記載の蒸留装置。
- 前記蒸気圧縮機で圧縮することにより温度レベルを上昇させた圧縮蒸気の温度が110℃以上200℃未満であり、
前記熱回収ヒータに循環供給される前記循環水の温度が102℃以上であり、
前記蒸気圧縮機で圧縮された圧縮蒸気の温度が、前記熱回収ヒータで発生させた水蒸気の温度より5℃以上95℃以下の範囲で高く、
前記蒸留塔の塔底液の温度が105℃以上195℃以下と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。
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