JPH05245302A - 蒸発濃縮装置 - Google Patents

蒸発濃縮装置

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JPH05245302A
JPH05245302A JP8484992A JP8484992A JPH05245302A JP H05245302 A JPH05245302 A JP H05245302A JP 8484992 A JP8484992 A JP 8484992A JP 8484992 A JP8484992 A JP 8484992A JP H05245302 A JPH05245302 A JP H05245302A
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Kazuo Ogawa
和男 小川
Kensuke Yano
謙介 矢野
Hiroichi Yoshida
博一 吉田
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Kimura Chemical Plants Co Ltd
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 沸点上昇の影響を可能な限り抑制し、設備費
及びランニングコストを低減して、NaOH水溶液など
の沸点上昇の大きい水溶液を効率よく蒸発濃縮する。 【構成】 熱交換器1a、2aと熱交換器1a、2aで
加熱濃縮された被濃縮液から蒸発水蒸気を分離させる液
室1b、2bを備えてなる蒸発缶1、2と、熱交換器1
a、2aへの被濃縮液の供給量を検出する検出手段8、
13と、検出手段8、13により検出される熱交換器1
a、2aへの被濃縮液の供給量が所定の熱交換を行わせ
るのに必要な量を満たしている場合には液室1b、2b
の被濃縮液(濃縮液)を熱交換器1a、2aに循環せ
ず、供給量が所定の熱交換を行わせるのに必要な量を満
たしていない場合には、熱交換器1a、2aへの被濃縮
液の供給量が所定の熱交換を行わせるのに必要な量にな
るように液室1b、2bの被濃縮液(濃縮液)を熱交換
器1a、2aに循環させる循環手段10、11、14、
16とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、蒸発濃縮装置に関
し、詳しくは、水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液な
どの沸点上昇の大きな水溶液から水を蒸発させて濃縮す
る蒸発濃縮装置に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】例え
ば、NaOH水溶液などの沸点上昇の大きい水溶液を蒸
発濃縮する場合、高濃度(例えば、NaOH水溶液の場
合では、NaOH濃度が40重量%以上)になると沸点
上昇の度合いが大きくなる。したがって、特に図示しな
いが、例えば、液膜降下式の熱交換器と液室を備えてな
る蒸発缶を用いた液膜降下式蒸発濃縮装置によりNaO
H水溶液を蒸発濃縮する場合において、被濃縮液を熱交
換器に循環させると、循環させない場合に比べて、熱交
換器内での被濃縮液濃度が、特に熱交換器の入口付近で
高く、沸点上昇度が大きいため、その影響が熱交換器全
体に及び、加熱源である蒸気との温度差が減少し、所定
の伝熱量を確保しようとすると熱交換器の伝熱面積を増
大させることが必要になり、設備費が増大するという問
題点がある。
【0003】そこで、高濃度領域においては、上記のよ
うな熱交換器全体にわたる沸点上昇の影響を抑制しつつ
蒸発濃縮を行なうことが必要になる。そのためには、熱
交換器で加熱濃縮された被濃縮液(濃縮液)を液室から
熱交換器に循環することなく抜き出して回収したり、後
段の濃縮工程の供給液とする方法が考えられる。しか
し、この方法では、熱交換器への被濃縮液の供給量が変
動した場合に、例えば、液膜降下式の熱交換器への供給
量が不足し、伝熱管で液切れが生じて良好な熱交換を行
うことができなくなるという問題点がある。
【0004】この発明は、上記問題点を解決するもので
あり、設備費及びランニングコストが小さく、沸点上昇
の大きいNaOHなどの水溶液を効率よく蒸発濃縮する
ことが可能な蒸発濃縮装置を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の蒸発濃縮装置は、沸点上昇の大きい物質
の水溶液を濃縮する蒸発濃縮装置において、供給される
被濃縮液を加熱し、水を蒸発させる熱交換器と該熱交換
器において加熱濃縮された被濃縮液と蒸発水蒸気を分離
させる液室を備えてなる蒸発缶と、前記熱交換器への被
濃縮液の供給量を検出する検出手段と、検出手段により
検出される熱交換器への被濃縮液の供給量が熱交換器に
おいて所定の熱交換を行わせるのに必要な量を満たして
いる場合には液室の被濃縮液を熱交換器に循環せず、熱
交換器への被濃縮液の供給量が熱交換器において所定の
熱交換を行わせるのに必要な量を満たしていない場合に
は、熱交換器への被濃縮液の供給量が所定の熱交換を行
わせるのに必要な量になるように液室の被濃縮液を熱交
換器に循環させる循環手段とを具備することを特徴とす
る。
【0006】また、前記熱交換器が液膜降下式の熱交換
器であることを特徴とする。
【0007】
【作用】蒸発缶の熱交換器(ヒータ)への被濃縮液の供
給量が、該熱交換器において所定の熱交換を行わせるの
に必要な量を満たしている場合には、液室の被濃縮液
(濃縮液)は熱交換器に循環されることがなく、沸点上
昇の影響が抑制される。また、熱交換器への被濃縮液の
供給量が、該熱交換器において所定の熱交換を行わせる
のに必要な量を満たしていない場合には、熱交換器への
被濃縮液の供給量(供給ラインから供給される被濃縮液
と液室から循環される被濃縮液(濃縮液)の合計量)が
熱交換器において所定の熱交換を行わせるのに必要な量
になるように液室の被濃縮液(濃縮液)が熱交換器に循
環されるが、液室から循環される被濃縮液(濃縮液)の
循環量は、被濃縮液の供給量にばらつきがあった場合に
おいて正常な熱交換状態(運転状態)を保持するために
不可避の量(必要最少量)に押えられるため、被濃縮液
の供給量にばらつきが生じた場合にも、沸点上昇の影響
が著しく大きくなること(すなわち、被濃縮液を液室か
ら熱交換器に定常的に循環する場合のように、熱交換器
の入口付近における被濃縮液濃度が高くなり、沸点が上
昇して熱交換器全体に影響を与えること)を防止しつ
つ、熱交換器の伝熱管における被濃縮液の液切れなどに
よる効率の低下を防止することができるようになる。
【0008】したがって、沸点上昇の過度の影響に対応
するために熱交換器の伝熱面積を大きくする必要性がな
くなるとともに、液室から被濃縮液(濃縮液)を定常的
に熱交換器に循環するための循環ポンプを設置する必要
がなくなり、設備費及びランニングコストを低減して、
沸点上昇の大きい物質の水溶液を効率的に蒸発濃縮する
ことが可能になる。
【0009】
【実施例】以下、この発明の実施例を図に基づいて説明
する。図1は、この発明の一実施例にかかる蒸発濃縮装
置を示す図である。この実施例の蒸発濃縮装置は、沸点
上昇の大きいNaOH水溶液(被濃縮液)を濃縮するた
めの3重効用式の蒸発濃縮装置であり、高濃度領域での
蒸発濃縮を行う第1蒸発缶(液膜降下式蒸発缶)1、第
2蒸発缶(液膜降下式蒸発缶)2、低濃度領域での蒸発
濃縮を行う第3蒸発缶(強制循環式蒸発缶)3を備えて
いる。
【0010】第3蒸発缶3には、被濃縮液を加熱するた
めの熱交換器(ヒータ)4が接続されており、管5から
供給される約30重量%のNaOH水溶液(被濃縮液)
が熱交換器4において加熱され、第3蒸発缶3で水分の
蒸発が行われる。
【0011】第2蒸発缶2は、液膜降下式の熱交換器2
a及び液室2bを備えており、液室2bはセパレータ2
cと連通している。そして、セパレータ2cには、第2
蒸発缶2における蒸発蒸気を加熱源として第3蒸発缶3
の熱交換器4に供給する管17が接続されている。ま
た、第2蒸発缶2には、第3蒸発缶3の濃縮液(第2蒸
発缶2の被濃縮液)を供給するための供給管6が接続さ
れており、さらに、供給管6には、送液ポンプ19と、
第2蒸発缶2の熱交換器2aへの被濃縮液(第3蒸発缶
3の濃縮液)の供給量を検出するための検出手段8が配
設されている。さらに、第2蒸発缶2には、第2蒸発缶
2の濃縮液(第1蒸発缶1の被濃縮液)を第1蒸発缶1
に供給するための送液ポンプ9と供給管7が接続されて
いる。供給管7には、第2蒸発缶から被濃縮液を第1蒸
発缶1に供給するとともに、検出手段8により検出され
る熱交換器2aへの被濃縮液の供給量が所定量以下にな
ると液室2bから抜き出される被濃縮液(濃縮液)を供
給管6を介して熱交換器2aに循環する循環ライン10
が配設されている。さらに、循環ライン10には閉止機
能を有する流量調節弁11が配設されており、この流量
調節弁11は、第3蒸発缶3から供給される被濃縮液の
供給量が、熱交換器2aの伝熱管2dで液切れを生じて
良好な伝熱(熱交換)を行うことができない程度にまで
減少した場合に開になり、液室2bの被濃縮液(濃縮
液)を供給管6を介して熱交換器2aに循環するととも
に、この被濃縮液(濃縮液)の循環量と第3蒸発缶3か
ら供給される被濃縮液との合計量が熱交換器2aにおい
て効率よく熱交換を行うことができる量になるように、
液室2bからの被濃縮液(濃縮液)の循環量を制御す
る。
【0012】また、第1蒸発缶1は、第2蒸発缶2と同
様に、液膜降下式の熱交換器1a及び液室1bを備えて
おり、液室1bはセパレータ1cと連通している。そし
て、セパレータ1cには、第1蒸発缶1における蒸発蒸
気を加熱源として第2蒸発缶2の熱交換器2aに供給す
る管18が接続されている。また、第1蒸発缶1には、
被濃縮液(第2蒸発缶2の濃縮液)を供給するための供
給管7及び被濃縮液(濃縮液)を抜き出すための抜出し
ポンプ15と抜出し管12が接続されている。そして、
供給管7には、第1蒸発缶1の熱交換器1aへの被濃縮
液(第2蒸発缶2の濃縮液)の供給量を検出するための
検出手段13が配設されており、抜出し管12には、被
濃縮液(濃縮液)を系外に取り出すとともに、検出手段
13により検出される熱交換器1aへの被濃縮液の供給
量が所定量以下になると、液室1bの被濃縮液(濃縮
液)を供給管7を経て熱交換器1aに循環する循環ライ
ン14が配設されている。また、循環ライン14には、
上記の循環ライン10に配設された流量調節弁11と同
様の閉止機能を有する流量調節弁16が配設されてい
る。
【0013】この実施例の蒸発濃縮装置を用いてNaO
H水溶液を濃縮する場合、NaOH濃度が約30重量%
で、沸点上昇がそれほど大きくない被濃縮液が第3蒸発
缶に供給され、所定の濃度にまで濃縮される。第3蒸発
缶3で所定の濃度にまで濃縮された被濃縮液(濃縮液)
は、送液ポンプ19と供給管6を経て第2蒸発缶2に供
給される。第2蒸発缶2に供給された被濃縮液(第3蒸
発缶3の濃縮液)は、液膜降下式の熱交換器2aで加熱
され、熱交換器2aにおいて蒸発濃縮が行われ、液室2
b、セパレータ2cにおいて気液分離が行われる。
【0014】そして、上記の蒸発濃縮工程において、検
出手段8により検出される熱交換器2aへの被濃縮液の
供給量が、熱交換器2aで効率よく熱交換を行うことが
できない程度にまで減少すると、流量調整弁11が開い
て、第3蒸発缶3から供給される被濃縮液との合計量が
熱交換器2aで効率よく熱交換を行うことが可能な量に
なるように液室2bから被濃縮液(濃縮液)が供給管6
を経て熱交換器2aに循環される。また、検出手段8に
おいて検出される熱交換器2aへの被濃縮液の供給量
が、熱交換器2aの伝熱管2dで液切れを生じたりせ
ず、効率よく熱交換することができる程度にまで回復す
ると、流量調整弁11が閉じて液室2bからの被濃縮液
(濃縮液)の循環が停止される。
【0015】第1蒸発缶1においても、上記第2蒸発缶
2と同様の方法により蒸発濃縮が行われ、NaOH濃度
が約50重量%にまで濃縮された濃縮液が抜出し管12
から製品として回収される。
【0016】上記のように、この実施例の蒸発濃縮装置
においては、沸点上昇の大きい濃度領域で蒸発濃縮を行
う第2蒸発缶2及び第1蒸発缶1においては、液膜降下
式の熱交換器2a、1aへの被濃縮液の供給量が、熱交
換器2a、1aにおいて液切れなどが生じることなく効
率的な熱交換を行うことができる範囲にある場合には、
液室2b、1bの被濃縮液(濃縮液)を熱交換器2a、
1aに循環せず、熱交換器2a、1aにおいて所定の熱
交換を行わせるのに必要な量を満たしていない場合にの
み、液室2b、1bから被濃縮液(濃縮液)を熱交換器
2a、1aに循環するようにしているため、被濃縮液の
供給量にばらつきが生じた場合にも、被濃縮液の沸点上
昇の過度の影響を受けること(すなわち、被濃縮液を液
室から熱交換器に定常的に循環する場合のように、熱交
換器の入口付近における被濃縮液濃度が高くなり、沸点
が上昇して熱交換器全体に影響を与えること)を防止し
つつ、熱交換器における伝熱管の液切れなどによる熱交
換効率の低下を防止することができる。
【0017】また、上記実施例では、3重効用の蒸発濃
縮装置について説明したが、この発明は3重効用の蒸発
濃縮装置に限られるものではなく、2重効用あるいは4
重効用以上の多重効用蒸発濃縮装置の各効用の蒸発缶に
適用することが可能であり、また、単効用の蒸発濃縮装
置にも適用することが可能である。
【0018】また、上記実施例では、熱交換器が液膜降
下式の熱交換器である場合について説明したが、この発
明は、液膜降下式の熱交換器に限らず、液膜上昇式の熱
交換器その他、供給液量の減少により伝熱管への液切れ
などによる伝熱効率の急激な低下を生じるような熱交換
器(ヒータ)を使用する蒸発濃縮装置において特に有意
義である。
【0019】
【発明の効果】上述のように、この発明の蒸発濃縮装置
は、熱交換器への被濃縮液の供給量を検出し、被濃縮液
の供給量が、熱交換器において所定の熱交換を行わせる
のに必要な量を満たしていない場合にのみ、熱交換器を
通過する被濃縮液の供給量が所定の熱交換を行わせるの
に必要な量になるように液室から被濃縮液(濃縮液)を
熱交換器に循環させるようにしているので、被濃縮液の
供給量にばらつきが生じた場合にも、被濃縮液の過度の
沸点上昇により伝熱温度差が著しく小さくなることを防
止しつつ、熱交換器における伝熱効率の低下を防止する
ことが可能になる。したがって、大幅な伝熱温度差の減
少に対応するための熱交換器の伝熱面積の増大を抑制す
るとともに、液室から被濃縮液(濃縮液)を定常的に熱
交換器に循環するための循環ポンプを不要にすることが
可能になり、設備費及びランニングコストを低減して沸
点上昇の大きい物質の水溶液を効率よく蒸発濃縮するこ
とが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例にかかる蒸発濃縮装置の構
成を示す図である。
【符号の説明】
1 第1蒸発缶 1a 第1蒸発缶の熱交換器 1b 第1蒸発缶の液室 2 第2蒸発缶 2a 第2蒸発缶の熱交換器 2b 第2蒸発缶の液室 8、13 検出手段 9、19 送液ポンプ 15 抜出しポンプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 沸点上昇の大きい物質の水溶液を濃縮す
    る蒸発濃縮装置において、供給される被濃縮液を加熱
    し、水を蒸発させる熱交換器と該熱交換器において加熱
    濃縮された被濃縮液と蒸発水蒸気を分離させる液室を備
    えてなる蒸発缶と、前記熱交換器への被濃縮液の供給量
    を検出する検出手段と、検出手段により検出される熱交
    換器への被濃縮液の供給量が熱交換器において所定の熱
    交換を行わせるのに必要な量を満たしている場合には液
    室の被濃縮液を熱交換器に循環せず、熱交換器への被濃
    縮液の供給量が熱交換器において所定の熱交換を行わせ
    るのに必要な量を満たしていない場合には、熱交換器へ
    の被濃縮液の供給量が所定の熱交換を行わせるのに必要
    な量になるように液室の被濃縮液を熱交換器に循環させ
    る循環手段とを具備することを特徴とする蒸発濃縮装
    置。
  2. 【請求項2】 前記熱交換器が液膜降下式の熱交換器で
    あることを特徴とする請求項1記載の蒸発濃縮装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011530653A (ja) * 2008-08-07 2011-12-22 ウエストレイク ビニール コーポレーション 陰極液熱回収蒸発器およびその使用方法
CN111870976A (zh) * 2020-06-30 2020-11-03 安徽南都华铂新材料科技有限公司 一种双极膜的硫酸锂浓缩装置及其使用方法

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