JPH03262585A

JPH03262585A - 超純水製造装置および方法

Info

Publication number: JPH03262585A
Application number: JP2063150A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Sawada; 澤田　英隆; Shoichi Momose; 祥一百瀬; Shiro Inoue; 司朗井上; Hideo Suematsu; 末松　日出雄; Kazunori Koba; 木場　和則
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1990-03-14
Filing date: 1990-03-14
Publication date: 1991-11-22
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: US5250183A; FR2680776B1; GB2258823A; JP2520317B2; GB2258823B; FR2680776A1; JPH0671585B2; DE4128594A1; DE4128594C2; GB9118106D0; JPH04126583A

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】［産業上の利用分野コこの発明は、たとえば半導体工業等の電子工業で使用さ
れる超純水を製造するための装置に関する。

［従来技術および解決すべき課題］近年、半導体工業等の電子工業では、極めて高度に精製
された水が必要とされている。この精製水の原水として
は、通常、工業用水、上水道水、井戸水等が用いられて
いるが、これら原水中には懸濁物質、電解質、微粒子、
微生物、有機物、溶存ガス等が、要求される水質基準値
に対して多量に含まれているため、これら不純物を除去
しなければならない。

従来、上記の如き不純物を除去して超純水を得るには、
添付の第２図から第４図に示す方法が行なわれていた。

従来例１第２図において、工業用水、市水等の原水は、蒸発器（
Ｉ）に内蔵された復水器（５１）内の伝熱管に通され、
最終の第ｎ効用段の蒸発管（５６〉内で発生した水蒸気
の凝縮潜熱を受けて加熱される。こうして加熱された原
水の一部は供給水として脱炭酸／脱気器（５２）に供給
され、この供給水に例えば硫酸等の酸が添加され、その
ｐＨは４以下に低下せしめられる。供給水のｐＨを４以
下に低下せしめると、供給水に溶存しているＥＣＯ，−
ＣＯ，−−は（Ｈ２０＋　ＣＯ２）に変化し、供給水が
脱炭酸／脱気器（５２〉内に入ると、炭酸ガスは器内で
供給水に溶存している酸素等の揮発性ガスと共に供給水
中から脱気される。

脱気された供給水はポンプ〈５３）で蒸発器（Ｉ）内の
予熱管（５４）に送られ、同管内を流れて最終的に所定
温度まで予熱される。予熱された供給水は第１効用段の
濃縮液と混合し、循環ポンプ（５５）により循環管（５
７）を経て第１効用段内の蒸発管（５６〉内に下行状に
送られ、管外面に供給された加熱蒸気の凝縮潜熱を受け
て蒸発し、水蒸気を発生する。発生した水蒸気はミスト
分離器（５８）を通り、ここで同伴するミストが除去さ
れ、第２効用段内の蒸発管（５６〉外に流入し管外面で
凝縮する。このような蒸発・凝縮の各工程を経て、最終
的に蒸発器（Ｉ）の最低温部の液溜（６０〉より純水ポ
ンプ（５９）によって純水が蒸発器（１）から導出され
る。

このプロセスでは供給水は蒸発器（１）に入る前に脱炭
酸／脱気処理されるから、蒸発器（Ｉ）内の供給水の加
熱によるＣａＣ０，やＭｇ（ＯＨ）２の予熱管（５４）
および蒸発管（５６）面上でのスケールの析出は防止で
きた。しかし、脱炭酸処理のみではＣａ５Ｏ，スケール
化を防止することはできないため、このスケール化防止
のために一段供給水の最高加熱温度は１２５℃以下に抑
えられ、その結果、蒸発器における熱効率が低いものと
なっていた。また、供給水を１２５℃以上に加熱した場
合は、上述の如く各伝熱管面上にＣａＳＯ４のスケール
が析出し、この除去のため運転を一時停止し、各伝熱管
内の酸洗いやメカニカルクリーニングを行なうため、メ
インテナンス費が高くついた。

従来例２第２図の蒸発器の改善のため、第３図に示す蒸発器が提
案された。ここでは供給水は、蒸発器（Ｉ）に入る前に
ポンプ（６２）によって逆浸透装置（６３）に通され、
スケール成分となるＨＣＯｓ−ＣＯ３−−Ｃａ”　　５
Ｏ４−一等のイオン成分の大半が除去された後、蒸発器
に供給していた。この場合、Ｃａ　ＣＯｉ　、Ｍｇ　（
ＯＨ）２、ＣａＳＯ４等のスケールは予熱管（６４）お
よび蒸発管（６５）面上に析出せず、供給水を１２５℃
以上に加熱することができ、蒸発器（１）の各伝熱面積
を小さくすることができ、蒸発器（１）もコンパクトに
なった。しかし、逆浸透装置（６３）ではＨＣＯ３−Ｃ
ｏ、−を極めて微量にまでは除去できず、この残存ＨＣ
Ｏ，−Ｃｏ。

−は蒸発器（１）内で熱分解により炭酸ガスとなり、蒸
発器（Ｉ）内で発生した水蒸気が蒸発管（６５）および
予熱管（６４）の各管外面上で凝縮する過程で上記残存
イオンが凝縮液中に再溶解し、凝縮液の比抵抗を低下せ
しめて蒸発器出口で例えば比抵抗１７ＭΩ・８１以上の
超純水を得ることができなかった。また、逆浸透膜面上
の汚れの付着あるいは経時的膜性能の劣化により、ＨＣ
ｏ、−ｃｏ、　−が予期以上に除去さけない場合があり
、更に比抵抗を低下せしめるという欠点があった。

従来例３また他の改善策として、第４図に示す超純水製造システ
ム（７１）も提案された。ここでは、１次純水系（７２
）は、濾過装置（７４）、逆浸透装置（７５〉、脱気装
置（７６）およびイオン交換装置（７７）よりなり、２
次純水系（７３）は、紫外線殺菌装置（７８）、デミネ
ライザ−（７９）および逆浸透装置（８ｏ）よりなって
いる。この場合、供給水中のイオン成分は逆浸透装置（
７５）（ｌｉｄ）、イオン交換装置（７７）、デミネラ
イザ−（７９）により極めて微量まで除去され、例えば
比抵抗１７ＭΩ・０１１１以上の超純水を製造できるが
、多数の処理装置を組合わせているため、装置の構成が
複雑となると共に、運転監視が面倒なものとなり、さら
にはイオン交換装置を使用しているため、イオン交換樹
脂の再生のための費用が高くつくといった欠点があった
。

この発明は、上記従来技術の問題点を全て解決した超純
水製造装置を提供することを目的とする。

［ｉ題の解決手段］この発明は、多重効用蒸留器の前流に供給水前処理用の
脱炭酸／脱気装置および逆浸透装置が配設されているこ
とを特徴とする、超純水製造装置である。

脱炭酸／脱気装置と逆浸透装置の配設順序はいずれが前
流側にあっても良い。

［実　施　例］本発明の一例を第１図に示す。

同図において、工業用水、市水等の原水は、蒸発器（Ｉ
）に内蔵された復水器（１）内の伝熱管（］２）に通さ
れ、第ｎ効用段内の蒸発管（７）内で発生した水蒸気の
凝縮潜熱を受けて所定温度まで加熱される。こうして加
熱された原水の一部は供給水として脱炭酸／脱気器（２
）に供給され、この供給水のｐＨ値が４以下になるよう
に供給水に酸が添加される。供給水に溶存しているＨＣ
Ｏ，−およびＣＯ３−のイオンは、ｐＨ値が４以下にな
っているので、（Ｈ２０＋Ｃ０２）の状態にあり、脱炭
酸／脱気器（２）で供給水中から溶存していた揮発性ガ
スと共に炭酸ガスが脱気され、脱炭酸／脱気器（２）出
口の供給水中の炭酸ガスは極めて微量にまで除去されて
いる。

ポンプ（３）によって脱炭酸／脱気器（２）から抜き出
された供給水は、そのまま蒸発器に供給されると蒸発器
の構成材である金属材料を腐食する恐れがあるので、こ
れに例えば苛性ソーダ溶液等のアルカリを注入して供給
水のｐＨ値を約４から７〜８位まで上げた後、逆浸透装
置（４）に供給される。逆浸透装置（４）で供給水中に
溶存するスケール成分となるＣ　ａ　”　　Ｓ　０４−
等のイオンの大半が供給水中から除去される。

透過水は蒸発器（１）内の各効用段を縦貫する予熱管（
５）に供給され、各効用段の蒸発管（ア）内で発生した
水蒸気の一部の凝縮潜熱を受けて加熱され、第１効用段
内の予熱管（５）で加熱蒸気の一部の凝縮潜熱を受けて
１２５℃以上の所定温度に加熱され、第１効用段底部の
水溜部（１３）に入る。水溜部（１３）に入った供給水
は蒸発管（７）内で水蒸気を発生した残りの濃縮液と混
合し、混合液の大部分は循環ポンプ（６）を介して第１
効用段上部に配置された上部氷室〈１５）に供給され、
垂直に配置された蒸発管（７）内を薄膜状に流下し、管
外面から加熱蒸気の大半の凝縮潜熱を受けて１２５℃以
上の温度で蒸発し水蒸気を発生する。水蒸気を発生した
濃縮液は水溜部〈１３）に流下し、前記の如く供給水と
混合し、その大半は循環ポンプ（６）を介して上部水室
（１５〉に送られる。残りの混合液は連通口（１４）を
通って第２効用段水溜部（１３〉に入り、ここで同じく
蒸発管（７）内から流下する濃縮液と混合し、その大部
分は第２効用段の循環ポンプ（６）を介して第２効用段
上部氷室（１５）に送られる。

第１効用段の蒸発管（７）で発生した水蒸気はミスト分
離器（ｉ６）を経て第２効用段内の蒸発管（７〉外部に
入り、水蒸気に同伴するミストが極めて微量になるよう
に、ミスト分離器（１６）でミストの大半が除去される
。この水蒸気の大部分は蒸発管（７）外面で凝縮し、凝
縮液は第２効用段内の凝縮液収集部（図示せず）に入り
、残余の水蒸気は第２効用段予熱管（５）外面で凝縮し
、凝縮液は凝縮液収集部で蒸発管（７）からの凝縮液と
混合し、その全部が第３効用段内の凝縮液収集部に入る
。

前記のとおり、供給水中のイオン成分の大半が逆浸透装
置（４）で除去され、発生蒸気に同伴する不純物を含む
ミストの大半がミスト分離器（１６〉で除去され、発生
蒸気がほぼ純水な水蒸気となっているため、また供給水
中め炭酸根が極めて微量になるよう供給水が脱炭酸／脱
気器（２）で処理されているため、蒸発管（７）および
予熱管（５）内での炭酸根の熱分解による炭酸ガスの発
生は極く微量であり、また蒸発管（７〉および予熱管（
５）外面での水蒸気の凝縮過程での炭酸ガスの再溶解は
効果的に抑制され、凝縮液収集部の凝縮液は極めて純度
の高い超純水となっている。

前記のプロセスを各効用段毎に繰り返し、最終的に凝縮
液は蒸発器第ｎ効用段に近接した復水器（１）下部の水
溜部（１１）より超純水ポンプ内を介して超純水として
導出される。

この実施例においては、供給水はまず脱炭酸／脱気器（
２）で処理された後、逆浸透装置（４）で処理されてい
るが、処理順序はこの逆であっても良い。

また供給水への苛性ソーダ等のアルカリ注入は逆浸透装
置に供給水が入る前に行なっているが、透過水に行なっ
ても良い。

また、多重効用蒸留器置では循環液を蒸発管（７）内面
に膜状に流下させて蒸発させているが、この発明はこれ
に限定されることなく、同波を蒸発管り７）内で上昇さ
せて蒸発せしめてもよい。

また処理された供給水を水平伝熱管の管外面に流して蒸
発せしめる蒸留器を用いてもよい。また、各多重効用蒸
留装置に蒸気圧縮式を採用してもよい。

［発明の効果］この発明によれば、多重効用蒸留器の前流に供給水前処
理用の脱炭酸／脱気装置および逆浸透装置が配設されて
いるので、脱炭酸／脱気器で供給水中に溶存する炭酸根
の大部分を脱気し、また逆浸透装置で供給水中のスケー
ル成分となる（　ａ＋＋　　ＳＱ　４＋４、Ｍｇ”＋等
の大半を除去することができる。その結果、蒸発器にお
いて炭酸根の熱分解により発生した炭酸ガスの再溶解を
効果的に抑制でき、極めて純度の高い超純水を得ること
ができる。また、硫酸カルシウム等のスケール析出なし
で供給水を蒸発器内で１２５℃以上に加熱できる上に、
蒸発器をコンパクトなものとし、かつメインテナンス費
を節減できる。

また、イオン交換樹脂、デミネライザー等が不要であり
、多数の処理装置を組合せていないため、装置の構成が
シンプルで、運転監視、維持管理を楽に行なうことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すフローシート、第２図
、第３図および第４図は従来技術を示すフローシートで
ある。以上

Claims

【特許請求の範囲】

多重効用蒸留器の前流に供給水前処理用の脱炭酸／脱気
装置および逆浸透装置が配設されていることを特徴とす
る、超純水製造装置。