JPH01139101A - 晶析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スケール成分、結晶質成分又は固形分を含む
溶、液を高濃度に濃縮又は結晶化する装置に関するもの
である。

（従来の技術） 従来からの蒸発晶析装置には標準形（Ｄ、Ｔ、Ｂ型）、
エレメント形、外部加熱形、生長形（Ｏｓｌｏ型）、生
長形（Ｃｒｙｓｔａｌ型）と種々あるがいずれも周知の
如く飽和溶液を蒸発缶外のヒーターで加熱昇温し、蒸発
缶でフラッシュ蒸発させ、過飽和液を作るかまたは、浸
管式強制循環か自然循環式加熱器で加熱し、液の上面近
くで蒸発させる方法が取られている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記いずれの蒸発晶析装置においても伝熱面にスケール
が付着するのが常であり、このスケール掃除が従来から
重大な問題点であった。即ち従来方式では■伝熱面上で
の溶液の攪拌力が小さいこと、■伝熱面上で激しく加熱
される部分と緩やかな部分があり均一でなく局部的に過
濃縮されること、■加熱蒸気と加熱される溶液の温度差
が大きすぎ濃度変化ではなく温度が変化してスケール又
は／及び結晶が析出する原因をつくっていた。

従来の晶析装置では上記のいずれかの原因または重複し
た原因をもっていたためスケール付着問題はさけられな
かった。

（問題を解決するための手段） 前記問題を解決するために本発明では、密閉式蒸発室に
水平に伝熱管を設は溶液を重力を利用して落下させ、そ
の流量を極端に大きく伝熱管群の水平投影単位面積当り
３０ｍ３／ｈ／ｒｄ”から９０ｍ３／ｈ／ｍ２とし伝熱
面上の攪拌力を大きくした。また加熱蒸気を伝熱管内を
ほぼ均一な速度で流すため伝熱管を順次管数の少ないｍ
数の管群に分け、各管群を上下に配置するとともに加熱
蒸気が最も管数の多い管群から順次少ない管群へ直列的
に流れるようにし、蒸気が管内で一部凝縮して減少した
後火に管数の少ない管群に流れ、すべての管群につきほ
ぼ同一流速にして溶液を均一に加熱するようにした。更
に加熱蒸気温度と溶液の温度差を小さくするために蒸発
量を６ｋｇ／ｈ／ｄ以上、１２ｋｇ／ｈ／ｎ−１’以下
とするよう伝熱面積を大きくして温度変化によって起る
伝熱面上でのスケール又は／及び結晶の析出を防止した
。

（発明の作用効果） 従来より、水平伝熱管外面に溶液を散布して蒸発させる
蒸発装置として多種類のものが使用されてきた。これら
の装置では伝熱管外面を液が流れたり止ったりしながら
一様に濡れ、乾かないように十分な流量が散布されてい
るがその流量は管群の水平投影単位面積当り１〜２　ｍ
３／　ｈ　／ｍ２程度であった。

このような場合、例えば上の管から下の管には第２図−
ａの正面及びその断面図に示すような水滴状で落下する
。ここにおいては伝熱管外面での溶液の攪拌効果を上げ
る設計思想はなかったが蒸発性能は高く蒸発装置として
は満足すべき技術であった。本発明では散布される溶液
の散布流量を管群の水平投影単位面積当り３０ｍ’／ｈ
／ｍ２以上とする。

そのときの伝熱管外面上での溶液の流れは第２図−すの
正面及びその断面図に示すように管は液膜で完全に覆れ
るばかりでなく管の下端部では管の長手方向に対し連続
した溶液膜状になって落下し、下の管に激しく衝突し攪
拌効果をおよぼす。しかし流量が９０ｍ３／ｈ／ｎｆ以
上では液の膜厚が厚すぎ、蒸発した蒸気が溶液から分離
するのを妨げるばかりでなく、管群と液流がひと塊とな
って衝突攪拌効果が減少することが明らかとなった。

加熱蒸気が例えば十分に長い一本の伝熱管内を流れて凝
縮する場合、入口部では流速が大きいが、次第に凝縮に
よって蒸気量が減って蒸気流速が小さくなると共に凝縮
水と不凝縮性ガス比率が増えるのに対しこれらを吹き飛
ばす蒸気流速が終端ではゼロとなり伝熱性能が悪くなる
。このため伝熱管の入口付近の外面では激しく蒸発が起
るのに対し終端では蒸発が少ない。この結果入口付近で
過濃縮が　　　゛起って伝熱管外面に結晶が析出する。

これに対し本発明では各々の管群で伝熱管の入口付近で
も加熱蒸気の流速が適性値になるように管数を選択して
おり、出口では少し流速が小さくなるが十分な速度を有
するような管長を選択し、順次パス数があがる毎に管数
の少ない管群へ流入させ適性流速を保つ。凝縮水はパス
数を変えるごとに分離されるので伝熱を妨げることなく
すべての管群についてほぼ均一な蒸発となる。

以上のようにすべての伝熱管について均一な蒸発が起る
ようにしても、加熱蒸気と溶液の温度差が大きすぎると
伝熱管すべてについて激しい蒸発が起って過濃縮となっ
て伝熱面にスケール又は／及び結晶が析出するばかりで
なく温変化のためスケール又は／及び結晶が析出する。

適正な温度差は溶液の沸点上昇によって左右される。例
えば沸点上昇の大きな溶液は該温度差を大きくしても激
しい蒸発が起らない。従って蒸発の激しさは伝熱管外面
１Ｍ当りの蒸発ｆｔ　（ｋｇ／　ｈ　／ｎｉ）で示すの
が都合がよい。本発明では６　ｋｇ／　ｈ　／ｄ以上１
２ｋｇ／ｈ／ｒｒｌ’以下の蒸発量にしたうえで溶液流
量と管群の条件を上記のようにすることによって伝熱面
上でのスケール付着、結晶析出を完全に防止できた。蒸
発量が大きすぎるとスケール、結晶析出が起り、小さす
ぎると無駄な伝熱管を使用することになり不経済である
。

（実施例） 以下本考案の実施例を第１図について説明すると、図に
おいて符号１は密閉式の蒸発室、符号２は前記蒸発室１
内に左右両側のヘッダー３．４間に装架して設けた多数
本の伝熱管の複数群、符号７は前記各伝熱管２の外側面
に原液と循環する濃縮液の混合液を散布供給するための
手段の一つの実施例であるところの散布器を各々示し、
該散布器７に、循環ポンプ５により循環される濃縮液と
原液加熱器により予熱された原液を混合する管路６を介
して供給する。

符号９は前記蒸発室１内で発生した水蒸気をダクト８を
介して吸引して圧縮昇温したのち、ダクト１０を介して
前記各伝熱管２の一端部における入口ヘッダ−３内の蒸
気人口室３ａに供給するようにした蒸気圧縮機、符号１
５は前記、各伝熱管２の他端部における出口ヘッダ−４
内の非凝縮性ガス出口室４ａに抽気管路１４を介して接
続した真空ポンプ等の抽気装置、符号１６は前記ヘッダ
ー４内の底部からポンプ１７付き管路１８により排出さ
れる凝縮水によって、原液を予熱するための原液加熱器
、符号１９は前記入口ヘッダー内の蒸気入口室３ａに接
続した補助加熱蒸気供給管路を示し、符号２０は前記蒸
発室より結晶質固形分を抜き出す管路２１付きのスラリ
ーポンプを介して固液分離機２２にスラリーを供給し、
結晶質固形分を除去した分離液戻り管２３を前記蒸発室
下部に接続した管路を各々示すものである。

前記抽気装置１５による非凝縮性ガスの抽出により、蒸
発室１内が大気圧以下の減圧状態に保持される一方、散
布器・７により散布された原液と前記濃縮液は各伝熱管
２の外側面において減圧下で蒸発し、その水蒸気は蒸気
圧縮機９で圧縮昇温したのち、入口ヘッダ−３内の蒸気
人口室３ａから各伝熱管２内に入り、各伝熱管２の外側
面に散布されている原液及び前記濃縮液を加熱蒸発し、
自身は各伝熱管２内において凝縮して、出口ヘッダ−４
内の非凝縮性ガス出口室４ａに溜り、この非凝縮性ガス
出口４ａの底部等からポンプ１７付き管路１８で凝縮水
として取り出される、前記原液は原液加熱器１６にて前
記出口ヘッダ−４ａ等内の底部から排出される凝縮水と
熱交換して暖められ、前記循環液と混合され、散布器７
により蒸発室１内に供給される。

散布器７により散布された原液と前記濃縮液は各伝熱管
２の外側面において減圧下で蒸発濃縮しながら１部結晶
質固形分が析出される。結晶質固形分導度の高くなった
濃縮液は管路２１付きのスラリーポンプ２０により固液
分離機２２に供給され固形分け系外に排出処理されるが
、一方固形分の除去された濃縮分離液は管路２３により
蒸発室１の下部に戻され、管外側面に結晶、スケール、
汚れ物質等の付着なしに連続運転することができるので
ある。

上記実施例は蒸気圧縮式晶析装置の実施例であるが蒸気
圧縮装置のない晶析装置においても同じ効果が得られる
ことは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例装置の図、第２図は本発明の伝
熱管における被濃縮液の流れを示す例示図である。 ■・・・蒸　発　室　　　１ａ・・・蒸発室底部２・・
・伝　熱　管　　　　３・・・入口ヘッダー４・・・出
口ヘッダ−４ａ・・・非凝縮性ガス出口室５・・・循環
ポンプ　　　　Ｂ・・・被濃縮液供給管路７・・・散　
布　器　　　　９・・・蒸気圧縮器Ｉ５・・・抽気装置
　　　　１６・・・原液加熱器２０・・・スラリーポン
プ　　２２・・・固液分離器２３・・・分離液戻り管路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）密閉式蒸発室に水平に伝熱管を設け、該伝熱管の
   外面に溶液を供給散布する手段と、 該伝熱管内面へ加熱蒸気を送る手段と、該 伝熱管側から非凝縮性ガスを排出する抽気 手段から成る晶析装置において、前記伝熱 管を順次管数の少ない複数の管群に分け各 管群を上下に配置するとともに加熱蒸気が 最も管数の多い管群から順次管数の少ない 管群へ直列に流れるようにし、前記蒸発室 の底に留った結晶を含む過飽和溶液をポン プによって前記溶液供給散布手段を通じ最 上部管群に供給し、その供給散布量を管群 の水平投影単位面積当り３０ｍ＾３／ｈ／ｍ＾２から９
   ０ｍ＾３／ｈ／ｍ＾２とし、該結晶を含む過飽和溶液の
   一部を抜き出し固液分離機で分離 された過飽和溶液を該蒸発室に導くことを 特徴とする晶析装置。
2. （２）伝熱管の外面を基準とした単位伝熱面積当りの蒸
   発量を６ｋｇ／ｈ／ｍ＾２以上１２ｋｇ／ｈ／ｍ＾２以
   下とした請求範囲第１項記載の晶析装置。