JPH06296801A

JPH06296801A - 濃縮液濃度管理方法、および、濃縮液濃度管理装置

Info

Publication number: JPH06296801A
Application number: JP8975193A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Komatsubara; 保幸小松原; Mitsugi Shirai; 貢白井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-04-16
Filing date: 1993-04-16
Publication date: 1994-10-25

Abstract

(57)【要約】【目的】溶媒濃度計を用いずに、濃縮液の濃度を管理
し、過濃縮による蒸発溶媒中への溶質の多量の混入を防
止し、かつ濃縮液の溶媒濃度低下による引火などの危険
を回避する。【構成】加熱蒸気との熱交換により、溶液中の溶媒を
気化させ、溶液を蒸発濃縮して濃縮液とする蒸発濃縮装
置の濃縮液濃度管理方法において、上記加熱蒸気の温度
が、あらかじめ設定された温度に達すると濃縮液を排出
し、上記濃縮液の温度が、あらかじめ設定された温度に
達すると上記蒸発濃縮装置を停止させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液体を蒸発濃縮する際
の濃縮液濃度管理方法、および、濃縮液濃度管理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】工業用施設の排液等、高沸点有機物等を
含んだ排液は、蒸発濃縮して、高沸点有機物等の排液中
の濃度を高くし、産業廃棄排水量を減らすとともに、蒸
発した溶媒を冷却して液化し、再利用する必要がある。

【０００３】このため、従来より、蒸発濃縮装置が用い
られているが、一般に、高沸点有機物等を含む排水を蒸
発濃縮し、その蒸留再生水を再利用する場合、該蒸留再
生水中に含まれる有機物等の濃度は、濃縮液中の溶媒濃
度が低くなると上昇する。低溶媒濃度で濃縮を行うと、
濃縮液の温度が高くなるため有機物の一部が気化し、蒸
留再生水中の有機物等の濃度が高くなるためである。こ
のため、低溶媒濃度における濃縮では、再利用に必要な
所定の純度が得られなくなる。

【０００４】また、有機物等の種類によっては、溶媒濃
度が低下すると引火性を持ち、火災、爆発等の危険性が
出てくる場合があるので、濃縮液の溶媒濃度を管理する
ことは安全上非常に重要である。

【０００５】濃縮液の溶媒濃度を管理するために、従来
技術では、濃縮液の排出タイミングをタイマーで設定
し、一定の時間ごとに一定量だけ濃縮液を排出し、未濃
縮の溶液を補給する方法が採られていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この方法によると、濃
縮液中の溶媒濃度を検知していないため、蒸発濃縮装置
に入ってくる原液濃度に変動があった場合、排出される
濃縮廃水の濃縮度にばらつきが出るという問題点があっ
た。また、溶媒濃度計等の計測装置は高価であり、溶媒
濃度計による濃度測定を行うとすれば、装置のコストが
高くなってしまう。

【０００７】そこで、本発明の第１の目的は、溶媒濃度
計を用いずに、濃縮液の濃度を管理し、過濃縮による蒸
発溶媒中への溶質の多量の混入を防止する濃縮液濃度管
理方法および濃縮液濃度管理装置を提供することであ
る。また、本発明の第２の目的は、濃縮液の溶媒濃度低
下による引火などの危険を回避するための、上記蒸発濃
縮装置の非常停止を可能とする濃縮液濃度管理方法およ
び濃縮液濃度管理装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、本発明の一態様では、上記加熱蒸気および上記
濃縮液の少なくともいずれか一方の温度が、あらかじめ
設定された温度に達すると濃縮液を排出する。また、本
発明の濃縮液濃度管理装置の一態様では、上記温度を測
定し、あらかじめ設定された温度で信号を出力する、温
度計と、該温度計からの信号に応じて動作するコントロ
ーラとを有する。該コントローラは、上記温度計からの
信号に応じて、濃縮液引き抜き用アクチュエータ付きバ
ルブを開くよう指示する。

【０００９】上記第２の目的を達成するため、本発明の
一態様では、上記加熱蒸気および上記濃縮液の少なくと
もいずれか一方の温度が、あらかじめ設定された温度に
達すると上記蒸発濃縮装置を停止させる。また、本発明
の濃縮液濃度管理装置の一態様では、上記温度を測定
し、あらかじめ設定された温度で信号を出力する、温度
計と、該温度計からの信号に応じて動作するコントロー
ラとを有する。該コントローラは、上記温度計からの信
号に応じて、上記加熱蒸気用アクチュエータ付きバルブ
を閉じ、上記濃縮液循環用ポンプと、上記真空ポンプと
を停止させるよう指示する。

【００１０】

【作用】高沸点アルコールなどの有機物等を含む溶液を
蒸発濃縮する場合、その濃縮液中の溶媒濃度が、ある値
以下になると、濃縮液の温度は上昇する。これには、溶
媒に対する溶質の量が相対的に増加するので、沸点上昇
が起こるためなどの理由が考えられる。また、濃縮液を
蒸発させるために伝熱管体中を流す加熱蒸気（以下、単
に加熱蒸気という。）の温度も、前記濃縮液の溶媒濃度
が低下するにつれて上昇する。上記加熱蒸気の温度は、
濃縮液の溶媒が気化することにより発生する蒸気との熱
交換によって低下する。しかし、溶媒濃度が低下する
と、上記沸点上昇により、濃縮液の蒸気の温度も上昇す
るため、熱交換による温度低下が少なくなるので、上記
加熱蒸気の温度も上昇するのである。

【００１１】図２に、高沸点アルコールなどの有機物等
を含む排水を蒸発濃縮する場合を例にして、濃縮液溶媒
濃度と濃縮液温度、加熱蒸気温度の関係を示す。蒸留濃
縮により、濃縮液水分濃度が低下するにつれて、水分濃
度３５％付近から、まず加熱蒸気温度Ｔ２が上昇し始め
ている。又、濃縮液温度Ｔ１は水分濃度２０％付近から
上昇している。

【００１２】本発明では、この温度上昇を利用し、濃縮
液温度と、加熱蒸気温度を温度計により監視する。これ
により、濃縮液の溶媒濃度管理を行ない、濃縮液の排出
タイミングの検知及び、過濃縮による危険の防止に役立
てている。

【００１３】前記濃縮液温度の温度上昇開始水分濃度
と、前記加熱蒸気温度の温度上昇開始水分濃度とは異な
り、一般的に、前記加熱蒸気温度の方が、高い水分濃度
で温度上昇を開始し、前記濃縮液温度は、より低い水分
濃度で上昇を開始することがわかっている。

【００１４】この温度上昇開始水分濃度の差を利用し
て、前記加熱蒸気温度の上昇を温度計により検知するこ
とにより、過濃縮による蒸留再生水への過度の有機物等
の混入を防止できる。又、前記濃縮液温度の上昇を温度
計により検知することにより、過濃縮による引火性の発
生等の危険を防止できる。

【００１５】

【実施例】本実施例で用いられる蒸発濃縮装置の構造
を、図３により説明する。なお、ここでは、溶媒が水の
場合を例にして説明する。

【００１６】蒸発濃縮装置は、ヒータ１０を有し、清水
を加熱することにより加熱蒸気を発生させ、上記濃縮缶
４内の伝熱管体１１の中に上記加熱蒸気を循環させる水
蒸気発生器９と、溶液を濃縮する濃縮缶４とを有する。

【００１７】上記濃縮缶４の中には、熱交換により溶液
中の水分を気化するための伝熱管体１１と、蒸気を冷却
するためのコンデンサ２と、濃縮液の飛沫同伴を防ぐた
めのミストキャッチャー３とを備える。また、蒸気濃縮
缶４には、真空ポンプ１と、図示されていない原液溜り
とが配管を介して接続されており、該原液溜りと上記濃
縮缶４とをつなぐ配管には、原液供給用モータバルブ１
４が取付けられている。なお、本実施例では、アクチュ
エータ付きバルブとして、モータバルブを用いている。

【００１８】上記濃縮缶４の内部を真空ポンプ１で減圧
し、モータバルブ１４を開くと、濃縮前の、有機物等を
含んだ原液は、濃縮缶４の中に吸い込まれる。濃縮缶４
の中に入った原液は、ポンプ７によりポンプアップさ
れ、シャワー部１３を経由して、伝熱管体１１の上にシ
ャワーされ、循環する。シャワーされた原液は、伝熱管
体１１により、前記加熱蒸気と熱交換し、水分が蒸発す
るとともに濃縮され、徐々に濃縮液となる。

【００１９】蒸発した蒸気は、上記濃縮液の飛沫同伴を
防ぐためのミストキャッチャー３を通過し、コンデンサ
ー２により冷却復水され、蒸留水として再利用されるた
め、ポンプ５により抜き出される。

【００２０】濃縮液の液面は、図示されていない液位セ
ンサーにより管理され、液位が下がった場合には、モー
タバルブ１４を開いて、原液の補給が行なわれる。濃縮
液循環配管１５から分岐した配管１６には、モータバル
ブ８を持ち、該モータバルブ８を開くことにより、濃縮
液を排出できる構造となっている。また、濃縮液の液温
を確認するために、濃縮液循環配管１５には、温度計６
が設置されており、加熱蒸気の温度を確認するために、
伝熱管体１１の中にも温度計１２が設けられている。

【００２１】なお、本実施例では、加熱蒸気の温度に応
じて濃縮液を排出し、濃縮液の温度に応じて蒸発濃縮装
置を非常停止するが、温度の測定の対象は、加熱蒸気、
濃縮液のいずれか一方であればよい。

【００２２】（実施例１）本実施例の濃縮液濃度管理方
法は、図３に示したような、加熱蒸気と濃縮液との温度
を測定できる蒸発濃縮装置であれば、用いることができ
る。また、温度の測定できない蒸発濃縮装置の場合は、
温度計を所定の位置に設置すればよい。ここでは、図１
の装置の場合を例にして、本実施例の濃縮液濃度管理方
法を説明する。なお、本実施例では、濃縮液水分濃度と
温度との関係を、あらかじめ調査し、濃縮液を排出する
加熱蒸気温度と、過濃縮による非常停止を行う濃縮液温
度とを決定しておかねばならないが、ここでは、上述の
図２に示すようなものであるとする。

【００２３】まず、温度計１２にて、加熱蒸気温度Ｔ２
を監視する。例えば、図２に示す加熱蒸気温度７６℃を
濃縮液排出のタイミングとし、該タイミングでモータバ
ルブ８を開放すれば、濃縮液水分濃度２０％の濃縮液を
排出することができる。濃縮液が排出されると、濃縮液
の液位が下がるので、図示されていない液位センサーが
これを検知し、モータバルブ１４を開ける。すると、水
分濃度の高い原液が補給され、濃縮液の水分濃度が上昇
する。

【００２４】この方法により、濃縮液の過濃縮を防止
し、蒸留水の純度を保つと共に、一定濃度の濃縮排出液
を抜き出すことができる。

【００２５】さらに、設備の不具合等により過濃縮が進
むと、蒸発した溶媒へ溶質が多量に混入してしまうのみ
ならず、濃縮液が引火点を持つことがあるときには、安
全上の問題が生じることがある。このため、引火等の危
険を回避するためには、設備を停止させる必要がある。
この設備停止のタイミングを、本実施例では、例えば、
図２に示すように、濃縮液温度が７４℃に上昇した時点
とする。この温度は、濃縮液中の水分が１０％を割った
ことを意味しているためである。非常停止のためには、
電源をオフにすればよい。

【００２６】（実施例２）次に、本発明による濃縮液濃
度管理装置の実施例を、図１を用いて説明する。本実施
例の装置は、あらかじめ、接点付き温度計１９、２０
に、それぞれ、使用する溶剤に応じた、濃縮液を排出す
るための加熱蒸気温度Ａと、過濃縮による非常停止のた
めの濃縮液温度Ｂとを設定しておき、該温度Ａ、Ｂを検
出して、図３の蒸発濃縮装置に接続して、該温度Ａ、Ｂ
を検出し、濃縮液の濃度を管理するための装置である。
なお、本実施例では、温度計として、動作設定温度の可
変な、接点付き温度計１９、２０を有しているが、図３
の蒸発濃縮装置の温度計１２、６が、上記設定温度Ａ、
Ｂで動作する接点付き温度計である場合は、該温度計１
２、６に接続し、本濃縮液濃度管理装置には温度計を備
えなくてもよい。

【００２７】本実施例の濃縮液濃度管理装置は、加熱蒸
気の温度を測定する接点付き温度計１９と、濃縮液の温
度を測定する接点付き温度計２０と、シーケンスコント
ローラ１７とを有する。該シーケンスコントローラ１７
は、濃縮液引き抜き用モータバルブ８と、加熱蒸気用モ
ータバルブ１４と、濃縮液循環用ポンプ７と、濃縮缶４
内を減圧するための真空ポンプ１とに接続されている。
また、該シーケンスコントローラ１７は、濃縮液の温度
を測定する接点付き温度計２０と、加熱蒸気の温度を測
定する接点付き温度計１９とにも接続されている。上記
温度計１９は、温度計１２と同様に、伝熱管体中の加熱
蒸気の温度Ｔ２が測定できるように設置され、上記温度
計２０は、温度計６と同様に、濃縮液配管１５内の濃縮
液温度Ｔ１が測定できるように設置されている。

【００２８】加熱蒸気温度Ｔ２が、設定温度Ａに達する
と、接点付き温度計Ｔ２の接点がＯＮとなり、上記シー
ケンスコントローラ１７に信号が渡される。上記シーケ
ンスコントローラ１７は、該信号を受け取ると、濃縮液
引き抜き用バルブを開く。これにより、濃縮液の液位が
下がるので、図３の装置では、上述したように、図示さ
れていない液位センサーがこれを検知し、原液が補給さ
れ、濃縮液の水分濃度が上昇する。なお、このような、
濃縮液量による原液の補給がなされない装置では、原液
補給用のバルブも、上記シーケンスコントローラ１７に
より開く必要がある。なお、上記シーケンスコントロー
ラ１７はタイマ１８を内蔵しており、一定時間が経過す
ると、上記濃縮液引き抜き用バルブを閉じる。

【００２９】濃縮液温度Ｔ１が、設定温度Ｂに達する
と、接点付き温度計６の接点がＯＮとなり、上記シーケ
ンスコントローラ１７に信号が渡される。上記シーケン
スコントローラ１７は、該信号を受け取ると、加熱蒸気
用モータバルブ１４と、濃縮液循環用ポンプ７と、濃縮
缶４内を減圧するための真空ポンプ１とを停止させ、設
備を非常停止状態とする。このようにすれば、濃縮液の
温度上昇による引火などを防ぐことができる。

【００３０】なお、本実施例では、コントローラとし
て、シーケンスコントローラを用いているが、マイコン
等、記憶装置と制御装置とを有するコンピュータをコン
トローラとして用いてもよい。また、本実施例では、温
度計として接点付き温度計を用いているが、これに限ら
れない。

【００３１】

【発明の効果】そこで、本発明の第１の目的は、溶媒濃
度計を用いずに、濃縮液の濃度を管理し、過濃縮による
蒸発溶媒中への溶質の多量の混入を防止する濃縮液濃度
管理方法および濃縮液濃度管理装置を提供することであ
る。また、本発明の第２の目的は、濃縮液の溶媒濃度低
下による引火などの危険を回避するための、上記蒸発濃
縮装置の非常停止を可能とする濃縮液濃度管理方法およ
び濃縮液濃度管理装置を提供することを目的とする。

【００３２】本発明によれば、運転管理用の温度計を利
用して、濃縮液の水分濃度管理が可能となり、水分濃度
計等の高価な測定機器を使用せずに、安全に蒸留濃縮装
置を運転することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を使用する蒸留濃縮装置の制御装置
の説明図。

【図２】濃縮液水分濃度と濃縮液温度、加熱蒸気温度の
関係を示すグラフ。

【図３】蒸留濃縮装置の機構例を示す構成図。

【符号の説明】

１…真空ポンプ２…コンデンサー３…ミストキャッチャー４…濃縮缶５…蒸留水取り出し用ポンプ６…濃縮液用温度計７…濃縮液循環用ポンプ８…濃縮液引き抜き用モータバルブ９…水蒸気発生器１０…ヒータ１１…伝熱管体１２…加熱蒸気用温度計１３…シャワー部１４…原液供給用モータバルブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱蒸気と熱交換することにより、溶液中
の溶媒を気化させ、該溶液を蒸発濃縮して濃縮液とする
蒸発濃縮装置の濃縮液濃度管理方法において、上記熱交換後の加熱蒸気の温度を監視し、あらかじめ設
定された温度を基準として、運転を管理するとことを特
徴とする濃縮液濃度管理方法。
【請求項２】請求項１において、上記運転の管理とは、上記加熱蒸気の温度が、あらかじ
め設定された温度に達すると、上記濃縮液を排出するこ
とである濃縮液濃度管理方法。
【請求項３】請求項１において、上記運転の管理とは、上記加熱蒸気の温度が、あらかじ
め設定された温度に達すると、上記蒸発濃縮装置を停止
させることである濃縮液濃度管理方法。
【請求項４】加熱蒸気と熱交換することにより、溶液中
の溶媒を気化させ、該溶液を蒸発濃縮して濃縮液とする
蒸発濃縮装置の濃縮液濃度管理方法において、上記濃縮液の温度を監視し、あらかじめ設定された温度
を基準として、運転を管理するとことを特徴とする濃縮
液濃度管理方法。
【請求項５】請求項４において、上記運転の管理とは、上記濃縮液の温度が、あらかじめ
設定された温度に達すると、上記濃縮液を排出すること
である濃縮液濃度管理方法。
【請求項６】請求項４において、上記運転の管理とは、上記濃縮液の温度が、あらかじめ
設定された温度に達すると、上記蒸発濃縮装置を停止さ
せることである濃縮液濃度管理方法。
【請求項７】加熱蒸気と熱交換することにより、溶液中
の溶媒を気化させ、該溶液を蒸発濃縮して濃縮液とする
蒸発濃縮装置の、濃縮液濃度管理装置において、熱交換後の加熱蒸気の温度を測定し、信号を出力する加
熱蒸気用温度計と、上記加熱蒸気用温度計からの、あらかじめ設定された温
度であることを示す信号に応じて、運転を管理するコン
トローラを有することを特徴とする濃縮液濃度管理装
置。
【請求項８】請求項７において、上記蒸発濃縮装置は、溶液を蒸発濃縮させて得られる濃
縮液を排出するための濃縮液引き抜き用アクチュエータ
付きバルブを備え、上記運転の管理とは、上記濃縮液引き抜き用アクチュエ
ータ付きバルブを開くよう指示することである濃縮液濃
度管理装置。
【請求項９】請求項７において、上記運転の管理とは、上記蒸発濃縮装置を停止させるこ
とである濃縮液濃度管理装置。
【請求項１０】加熱蒸気と熱交換することにより、溶液
中の溶媒を気化させ、該溶液を蒸発濃縮して濃縮液とす
る蒸発濃縮装置の、濃縮液濃度管理装置において、濃縮液の温度を測定し、信号を出力する、濃縮液用温度
計と、上記加熱蒸気用温度計からのあらかじめ設定された温度
であることを示す信号に応じて、運転を管理するコント
ローラを有することを特徴とする濃縮液濃度管理装置。
【請求項１１】請求項１０において、上記蒸発濃縮装置は、溶液を蒸発濃縮させて得られる濃
縮液を排出するための濃縮液引き抜き用アクチュエータ
付きバルブを備え、上記運転の管理とは、上記濃縮液引き抜き用アクチュエ
ータ付きバルブを開くよう指示することである濃縮液濃
度管理装置。
【請求項１２】請求項１０において、上記運転の管理とは、上記蒸発濃縮装置を停止させるこ
とである濃縮液濃度管理装置。