JPH03500738A - 低圧蒸留装置 - 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】 低圧蒸留装置 （技術分野） 本発明は、低圧蒸留装置、即ち蒸発が減圧で生じる蒸留装置に関する０本発明は 水の脱塩に特に関連して説明するが、この用途に限定されない。

（背景技術） 清浄水の製造費用を削減する観点から、蒸留装置、特に水の脱塩に使用される蒸 留装置の効率を改善する方法に多くの注意が払われてきた。

蒸発室の凝縮セクションで蒸留物を凝縮することが蒸留では通常行われている。

蒸気は凝縮セクションに入り、冷却水コイルによって冷却されて凝縮され、凝縮 による潜熱を含む熱を放出する。

冷却水は別個の循環路からこのコイルに入り、「回収した熱」を受け取り、高温 になる。「回収した熱」は、冷却水コイル内の冷却剤として蒸発室に入る供給液 体を用いることによって該液体を加熱するのにしばしば利用される。

効率を改善するため、蒸気を蒸発室から引出して遠心圧縮機によって凝縮する機 械的な蒸気圧縮機を用いることが一般である。

圧縮機は、一般には、蒸気シール、軸受、オイルシール及び回転部品を要し、設 備のうちで最も費用のかかる部品である。また、圧縮機は最も容易に損傷を受け 易い部品でもある。

減圧で蒸留器を操作することには多くの利点がある。このような装置は、例えば 、３０℃乃至５０℃の範囲の温度で作動する。

このような温度では、スケールの形成に伴う問題が著しく減少され、プラスチッ クの構造材料が使用できる。しかしながら、減圧装置に蒸気圧縮を用いる際の困 難性は、大気圧または大気圧以上の圧力で作動する蒸留器と比較して一層大きい 、その理由は、圧縮機が低圧で蒸気を抽出しなければならないからである。

本発明の目的は、減圧で作動し、先行技術の欠点の少なくとも幾つかをなくす効 率的な蒸留装置を提供することにある。

（発明の説明） 本発明によると、低圧蒸留装置において、供給液体入口と、濃縮液体出口と、蒸 気出口と、を持つ密閉形蒸発室を有し、蒸気出口は蒸留物タンク内に配置した蒸 気伴出装置と連通しており、蒸留物タンク内で、低圧蒸留装置の使用の際、蒸気 は蒸留物への凝縮による潜熱を解放する伴出装置内で凝縮する、ことを特徴とす る蒸留装置が提供される。

好ましくは、蒸気伴出装置は、回転インペラポンプを有するのがよく、回転イン ペラポンプは液体蒸留物中に完全に沈められておりかつ液体の流れを発生し、蒸 気の凝縮による潜熱を蒸留物によって直接回収するように、液体の流れの中に、 蒸気が伴出され凝縮される。この熱はヒートポンプ装置を使用してその後供給液 体の蒸発を助成するのに用いられるでもよい。

好ましくは、蒸留物と伴出されたガス及び蒸気との予めの渦運動を防止するため インペラの入口にせん断チューブがある。

好ましくは、蒸発室内に加熱コイルがあり、蒸留物室内に第１熱交換コイルがあ り、加熱コイルはヒートポンプ循環路内の第１熱交換コイルの上流で直列に配置 されている。濃縮液体は、引出されるが、「残留物」、ｒ残液」、または「ブロ ーダウン」とときには言われる。濃縮液体出口がブローダウンタンク内に配置し たブローダウン伴出装置と連通していてもよい、ブローダウン伴出装置は、その 送出媒体内に完全に沈められている第２回転インペラポンプを有してもよい。

１つの実施例では、第２熱交換コイルがブローダウンタンク内に配置され、ヒー トポンプ循環路内で直列に連結されている。

（図面の簡単な説明） 第１図は、本発明を実施する低圧力蒸留装置の概略図である。

第２図は、本発明の好ましい実施例で用いられる伴出装置の断面図である。

本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して例示的に以下に説明する。

（発明を実施する最良のＷ３様） 第１図を参照すると、低圧蒸留装置１は密閉形蒸発室２を有し、この蒸発室中に 、供給塩水が浸水式供給管３を経て選択的に入れられ、一方、蒸発室内で濃縮し たブライン及び粒状物質は蒸発室内に作用液面を設定するために配置された、濃 縮液出口４及びブローダウン管５を経て除去される。

ブローダウン管５は、ブローダウンタンク７内の送出媒体内に完全に沈められた ブローダウン伴出装置６で終わっている。

蒸発室２の頂部の蒸気出口８は、ワイヤメツシュから成るＭ／水滴分離器９によ って液面から分離されている。蒸気出口８は蒸気出口管１０を経て蒸留物タンク １２内の蒸留物内に完全に沈められた蒸気伴出装置１１に連結されている。

冷媒形ヒートポンプ循環路が熱の回収のため用いられており、蒸発室２内の液面 の下方に配置された加熱コイル１３を有する。

冷媒は、コイル　１３を通り、ブローダウンタンク７内の熱交換コイル１４を通 り、蒸留物タンク１２内の熱交換コイル１５を通って循環する。なお、これらす べてのコイルは直列に配置されている。ヒートポンプ−循環路は、圧１ａ機１６ 、ファン付放熱器１７及び液体−ガス膨張装置１８によって完成されている。

蒸気伴出装置１１は、回転インペラポンプを有し、第２図を参照して詳細に以下 に説明する。伴出装置は、下部ケーシング１９と上部ゲージング２０を有し、上 部ケーシング２０内に、回転インペラ２１が駆動軸２２の端に取付けられている 。インペラ２１を通る流路２３は、液体人口２４、蒸気人口２５と出口２６とを 連通させている。

使用の際、インペラ２］は、タンク１２の外部に配置したモータ（図示せず）に よって駆動軸　２２の端で回転させられ、液体は、蒸留物タンク１２から入口ノ ズル２４を通る流れ中に吸い込まれ、上方に向かってスロート２６を通り、せん 断チューブ２７を通過する。せん断チューブは、液体がインペラ２１に当たる前 に、予めの渦運動が液体に与えられるのを防止するものである。

遠心ポンプ作用が蒸留物を流路２３を通して吸い込み、出口２６から出してタン ク１２に戻す、スロート２６が入口２４より広くかつノズル２４から離れる液体 の流れが高速である結果、高い吸引作用が蒸気人口２５で発生され、入口２５に 達したガスはノズル２４とせん断チューブ２７の間で延びる液体の流れ中に伴出 される。伴出装置は、蒸発室２内の絶対圧力を約４０ｍ■水銀柱まで減じ、蒸発 室２内の溶液の沸点を約３５℃まで下げる。これらの数字は、もちろん、単に例 示的なものであり、圧力及び対応する沸点は、装置の設計及び蒸留される液体に よって、引用された数字からかなり変更できる。

一旦蒸発室２内の溶液が沸騰し始めると、溶液は、分離器９を通過する際水滴が 除去される蒸留蒸気を放出し、この蒸気は出口管１０を通して吸い込まれる。蒸 気が伴出装置の入口２５に達すると、蒸気の一部は液体の流れに凝縮され、一部 はガスの状態でスロート２６中に取り込まれる。流れは、スロート２６とせん断 チューブ２７の間で徐ｊｊに広くなる部分を通過するとき遅くなる。

このことにより、圧力の増大が生じ、残りの蒸気が凝縮される。

凝縮する蒸気と蒸留物の間に直接の熱伝達があるので、蒸気の凝縮による潜熱が ほとんど失われないで蒸留物に伝達される。

蒸留物に伝達された潜熱は、その後、熱交換コイル１５及び加熱コイル１３を含 む冷媒形ヒートポンプ循環路によって蒸発室２内の溶液を蒸発させるのを助成す るのに用いられる。ヒートポンプ循環路の箇所２８で、冷媒はガス状であり、比 較的低い温度にある。熱交換コイル１５を通過し、蒸留物によって受け取られた 凝縮による潜熱を引き出した後は、冷媒は依然としてガス状であるが、比較的高 い温度である０次に、冷媒は圧縮［１６に達し、圧縮機は、冷媒を圧縮してその 温度をさらにかなりの葉裏める。

次に、この高温圧縮ガスは、装置から余分な熱を除去するため、緩熱器１７を通 される０次に、高温ガス状冷媒は沈められた加熱コイル１３を通され、蒸発室２ 内の溶液を加熱し、溶液を沸騰させ蒸気を放出させる。

蒸発室内の溶液に熱を与えると、冷媒は冷却し、蒸発室を出るとき’ａｍして液 体になるように、凝縮する０次に、この液体が、例えば、毛細管または膨張弁か ら成ってもよい絞り装置１８を通過する。この絞り装置１８は高圧の液体冷媒を 低圧の冷たいガスに変換する。したがって、このガスが蒸留物タンク１２内の熱 交換コイル１５に達する前に熱交換コイル１４を介してタンク７内の濃縮したブ ラインから熱を回収し、循環を再び始める。

通常、濃縮したプラインはブローダウンタンク内に沈められた伴出装置６によっ て蒸発室２から引き出される。伴出装置６は、回転インペラを含んでもよく、ま た、蒸発室２に真空を引き入れ蒸発室内を低圧にする。

装置内の熱平衡は、生成物の蒸気凝縮からの潜熱及びブローダウン液体からの熱 を再循環して蒸発室内の加熱コイルに戻すことによって助成される０代表的なヒ ートポンプ装置では、圧縮機から得られる、例えば「圧縮熱」または摩擦の形態 の熱は、例えば、配管や蒸留室から空気へのエネルギー損失のようなエネルギー 損失を通常越えるので、装置から除去されねばならないが、本発明の場合、緩熱 ヒータ１７によって除去が行われている。別の実施例では、何らかの余分な熱は 貯蔵されて、その後側の蒸発に用いられてもよく、または供給液体を加熱しても よい。

本発明の実施例は低圧力／低温度装置に通常伴う利点を有する。

さらに、蒸気が蒸留物に沈められな伴出装置内で凝縮されるので、潜熱の極めて 効率的な再循環が可能であり、装置全体が低エネルギー条件で作動する。

また、好ましい実施例では、回転インペラポンプはシールを持たず、低摩擦損失 で作動するので、回転インペラポンプは蒸気圧縮ユニットによってのみ以前には 得られていた利点を得ることができ、同時に、先行技術の蒸気圧縮装置の多くの 欠点を回避できる。

伴出装置１１は、もちろん、例えば、戻り装置の前に配置した浸水形ポンプのよ うな回転インペラポンプ以外の他の形態で実施できる。

本発明は、水量外の液体の蒸留に使用されうるが、それに加えて任意の適当な冷 媒または熱伝達媒体が熱再循環路で使用されるなめ選ばれてもよく、本発明は多 数の別の構成で実施さでもよい国際調査報告

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．低圧蒸留装置において、供給液体入口と、濃縮液体出口と、蒸気出口と、を 持つ密閉形蒸発室を有し、蒸気出口は蒸留物タンク内に配置した蒸気伴出装置と 連通しており、蒸留物タンク内で、低圧蒸留装置の使用の際、蒸気は蒸留物への 凝縮による潜熱を解放する伴出装置内で凝縮する、ことを特徴とする蒸留装置。
2. ２．請求項１記載の蒸留装置において、蒸気伴出装置は回転インペラポンプを有 し、回転インペラポンプは液体蒸留物中に完全に沈められておりかつ液体の流れ を発生し、蒸気の凝縮による潜熱を蒸留物によって直接回収するように、液体の 流れの中に、蒸気が伴出され凝縮される、ことを特徴とする蒸留装置。
3. ３．請求項２記載の装置において、蒸留物によって回収された蒸気の凝縮による 潜熱はその後供給液体の蒸発を助成するのに用いられる、ことを特徴とする蒸留 装置。
4. ４．請求項２または３記載の蒸留装置において、蒸留物と伴出されたガス及び蒸 気との予めの渦運動を防止するためインペラの入口にせん断チューブがある、こ とを特徴とする蒸留装置。
5. ５．請求項１乃至４のいずれか１つに記載の蒸留装置において、蒸発室内に加熱 コイルがあり、蒸留物室内に第１熱交換コイルがあり、加熱コイルはヒートポン プ循環路内の第１熱交換コイルの上流で直列に配置されている、ことを特徴とす る蒸留装置。
6. ６．請求項１乃至５のいずれか１つに記載の蒸留装置において、濃縮液体出口が ブローダウンタンク内に配電したブローダウン伴出装置と連通している、ことを 特徴とする蒸留装置。
7. ７．請求項６記載の蒸留装置において、ブローダウン伴出装置は第２回転インペ ラポンプを有し、その送出媒体内に完全に沈められている、ことを特徴とする蒸 留装置。
8. ８．請求項７記載の蒸留装置において、第２熱交換コイルはブローダウンタンク 内に配置され、加熱コイルと第１熱交換手段の間のヒートポンプ循環路内で直列 に連結されている、ことを特徴とする蒸留装置。
9. ９．添付図面の第１図を参照して説明したものと同様な蒸留装置。
10. １０．蒸留方法において、 伴出装置によって蒸発室を部分的に排気し、蒸発室の内容物を加熱して蒸留物蒸 気を放出させ、 前記伴出装置内の凝縮した蒸留物の流れ中に蒸留物蒸気を伴出させ、 蒸留物蒸気が流れに伴出されている間に蒸留物蒸気を凝縮し、蒸留物の凝縮によ る潜熱を蒸発室の液体に戻す、ことを特徴とする蒸留方法。
11. １１．請求項１０記載の方法において、前記伴出された蒸留物蒸気の流れを圧縮 して凝縮させる、ことを特徴とする方法。
12. １２．添付図面を参照して説明したものと同様な蒸留方法。
13. １３．蒸留蒸気を凝縮した蒸留物の流れ中に伴出して凝縮するため蒸留装置の蒸 留タンク内で用いられるとき、添付図面の第２図を参照して説明したものと同様 な伴出装置。