JPH07104072B2

JPH07104072B2 - 吸収ヒ−トポンプ装置

Info

Publication number: JPH07104072B2
Application number: JP62194889A
Authority: JP
Inventors: 貴雄田中; 米造井汲
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1987-08-04
Filing date: 1987-08-04
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPS6438573A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、化学プロセス用設備などの精留塔から流出す
る被処理媒体（たとえばアルコール）の蒸気を吸収ヒー
トポンプの熱源として利用した後、再び精留塔へ戻すよ
うにした上記設備と吸収ヒートポンプとの組合せシステ
ムにおける吸収ヒートポンプ装置の改良に関する。

（ロ）従来の技術上記型式の吸収ヒートポンプ装置の従来の技術として、
被処理媒体の蒸気を吸収ヒートポンプの蒸発器および発
生器の熱源に用いた後、被処理媒体のドレンを溜める還
流槽に導き、ここからドレンの一部を精留塔へ戻す一
方、一部を留出液〔例えば液状アルコール〕として取出
すシステム（実開昭59−31404号公報参照）がある。

（ハ）発明が解決しようとする問題点上記のような従来の技術においては、吸収ヒートポンプ
側の運転が不安定〔特に、蒸発器および吸収器内の温度
が不安定〕になると精留塔へ戻る被処理媒体の温度ハン
チングを引起してこれが精留塔の性能を不安定なものに
するため、所望濃度の留出液〔所定の度数のアルコー
ル〕を取得し難くなる問題点があった。

本発明は、このような問題点に鑑み、前述の型式の吸収
ヒートポンプ装置における運転の安定化の達成を目的と
するものである。

（ニ）問題点を解決するための手段本発明は、上記の問題点を解決する手段として、化学プ
ロセス用設備の精留塔からの被処理媒体の潜熱を吸収ヒ
ートポンプの発生器および蒸発器の熱源に活用した後、
被処理媒体を精留塔へ戻すようにした化学プロセス用設
備と吸収ヒートポンプとの組合せシステムにおける吸収
ヒートポンプ装置に、その蒸発器内の温度等により吸収
器での被加熱媒体の流量を調節する第１制御器と凝縮器
出口側の冷却媒体の温度により凝縮器での冷却媒体の流
量を調節する第２の制御器とを備える構成としたもので
ある。

（ホ）作用本発明の吸収ヒートポンプ装置においては、第１制御器
が吸収器の被加熱媒体の流量を調節しつつこれと吸収液
との交換熱量を加減して吸収器および蒸発器内の飽和蒸
気圧、飽和温度をほぼ設定値に保つと共に第２制御器が
凝縮器の冷却媒体の流量を調節しつつこれと冷媒との交
換熱量を加減して凝縮器および発生器内の飽和蒸気圧、
飽和温度をほぼ設定値に保つ作用を発揮する。

この作用により、吸収ヒートポンプ装置の運転の安定化
が可能となり、かつまた、吸収ヒートポンプから流出す
る被処理媒体の温度ハンチングが緩和される。そして、
吸収ヒートポンプから流出して精留塔へ戻る被処理媒体
の温度ハンチングが緩和されることにより、精留塔の性
能の安定化がもたらされて所望濃度の被処理媒体を留出
液として安定的に取出すことが可能となる。

（ヘ）実施例図面は本発明による吸収ヒートポンプ装置の一実施例を
示した概略構成説明図である。図において、（１）は化
学プロセスなどの設備に用いられている精留塔であり、
（２）は吸収ヒートポンプである。（３），（４），
（５），（６），（７）は、それぞれ、吸収ヒートポン
プ（２）の発生器、凝縮器、蒸発器吸収器、溶液熱交換
器で、これら機器はポンプ（８）の備えられた冷媒液用
管路（９）、ポンプ（10）を備えられた冷媒液還流用管
路（11）、ポンプ（12）の備えられた吸収液用管路（1
3）、吸収液流下用管路（14）により接続されて従来の
吸収ヒートポンプと同様に冷媒〔水〕および吸収液〔臭
化リチウム水溶液〕の循環路が形成されている。

（15）は発生器（３）用の加熱器、（16）は蒸発器
（５）用の給熱器、（17）は凝縮器（４）用の冷却器で
あり、（18）は吸収器（６）用の被加熱器である。

精留塔（１）頂部と加熱器（15）入口側および給熱器
（16）入口側とは、それぞれ、管路（19），（20）、管
路（19），（21）で結ばれれおり、精留塔（１）からの
被処理媒体（例えばアルコール）の蒸気が加熱器（1
5）、給熱器（16）に流入するようになっている。ま
た、加熱器（15）出口側および給熱器（16）出口側は、
それぞれ、管路（22），（24）、管路（23），（24）に
よりタンク（25）と結ばれており、加熱器（15）、給熱
器（16）でそれぞれ潜熱を奪われて液化した被加熱媒体
のドレンがタンク（25）に溜まるようになっている。さ
らに、タンク（25）底部と精留塔（１）上部とはポンプ
（26）の備えられた管路（27）で結ばれ、被処理媒体の
ドレンの１部が精留塔（１）へ戻される一方、１部が留
出液〔精製されたアルコール〕として管路（28）経由で
取出されるようになっている。

なお、（29）は精留塔（１）底部と接続した罐出液用管
路であり、（30）は精留塔（１）中間部と接続した原料
供給用管路である。なおまた、（31）は精留塔（１）の
液相部に備えたヒーターで、このヒーターは管路（3
2），（33）によりボイラー（34）と結ばれている。

そしせ、（35）は被加熱媒体としての水のフラッシュタ
ンクで、このフラッシュタンクの底部と被加熱器（18）
入口側、および被加熱器（18）出口側とフラッシュタン
ク（35）の気相部は、それぞれ、管路（36），（37）で
結ばれている。（38）は管路（36）に配備したポンプで
あり、（V₁），（V₂）はそれぞれ管路（37）、管路（3
6）のポンプ（38）吸込み側に配備したミキシング・バ
ルブで、これらバルブはフラッシュタンク（35）のバイ
パス用管路（39）によって結ばれている。また、（C₁）
はポンプ（38）の作動およびミキシング・バルブ
（V₁），（V₂）を制御するコントローラーであり、これ
は蒸発器（５）内の温度を検出するセンサー（Ｓ）や温
度設定部〔図示せず〕などを具備している。なお、（4
0）はフラッシュタンク（35）頂部と接続した管路であ
り、（41）は開閉弁（V₃）付きの補給水用管路である。

そして、（42），（43）は冷却器（17）と接続した冷却
水用管路で、管路（43）には吐出量可変ポンプ（P_C）が
備えてあり、このポンプは管路（42）の温度センサー
（St）からの信号の入力される第２コントローラー
（C₂）によって制御されるようになっている。

次に、このような構成の本発明装置の動作例を説明す
る。先ず、化学プロセス用設備の稼働開始により精留塔
（１）から加熱器（15）および給熱器（16）へ被処理媒
体の蒸気が供給され始める起動時においては、蒸発器
（５）内の温度は第１コントローラー（C₁）の設定温度
よりもはるかに低いので、このコントローラーはセンサ
ー（Ｓ）からの信号を受けつつミキシング・バルブ
（V₁），（V₂）のフラッシュタンク（35）側との接続路
を全閉にすると共にポンプ（38）のモータを低速で回転
させる。かつまた、冷却器（17）に冷却水を流通させ、
ポンプ（８），（10），（12）を稼働させる。その結
果、吸収ヒートポンプ（２）において冷媒と吸収液との
循環による従来の吸収ヒートポンプと同様のヒートポン
プ作用が発揮され始め、吸収器（６）内に散布される吸
収液が蒸発器（５）からの気状冷媒を吸収する際に発生
する熱により、被加熱器（18）内の水が温められて昇温
する。そして、本発明装置の起動時においては、熱交換
器（18）内を流通する水は、フラッシュタンク（35）側
からの低温と水とミックスされることなく、管路（36）
と被加熱器（18）と管路（37）とバイパス用管路（39）
とで形成された水回路を循環するため、短時間で高温に
なる。すなわち、吸収ヒートポンプ（２）の起動時の立
上りが早まり、その蒸発器（５）内の温度は短時間で第
１コントローラー（C₁）の設定温度に達する。

次いで、センサー（Ｓ）の検出温度がコントローラー
（C₁）の設定温度をわずかに越えると、このコントロー
ラーは、ミキシング・バルブ（V₁），（V₂）のフラッシ
ュタンク（35）側との接続路の開度を拡大すると同時に
この拡大によってポンプ（38）の水吸込量の増えた分だ
けポンプ・モータの回転速度を上げてその吐出量を増大
させるように、ポンプ（38）の吐出量およびミキシング
・バルブ（V₁），（V₂）の開度をPID制御する。その結
果、蒸発器（５）内の飽和温度、飽和蒸気圧がほぼ設定
値に保たれて給熱器（16）から流出する被処理媒体のド
レン温度もほぼ所望温度に保たれる。

一方、第２コントローラー（C₂）は、温度センサー（S
t）からの信号を受けつつ、このコントローラーの設定
温度とセンサー（St）の感知温度との偏差が零となるよ
うに、ポンプ（P_C）の吐出量をPID制御する。その結
果、凝縮器（４）内延いては発生器（３）内の飽和蒸気
圧、飽和温度も第２コントローラー（C₂）の設定値に保
たれる。なお、図示していないが、ポンプ（P_C）の作動
を制御する代りに冷却水管路の弁の開度を制御しても良
いことは勿論である。

このように、本発明装置においては、吸収ヒートポンプ
（２）の蒸発器（５）および吸収器（６）と発生器
（３）および凝縮器（４）との圧力差がほぼ一定に維持
されるため、吸収ヒートポンプ（２）での冷媒と吸収液
の循環が円滑かつ安定に保たれてヒートポンプ（２）の
運転が安定化し、加熱器（15）から流出する被処理媒体
のドレンの温度ハンチングも緩和される。かつまた、バ
ルブ（V₁）を介して被加熱器（18）からフラッシュタン
ク（35）に流入する高温水の温度もほぼ所望の温度に保
たれる。そして、フラッシュタンク（35）内に流入した
高温水はフラッシュしつつ水蒸気を発生し、この水蒸気
は管路（40）経由で精留塔（１）の液相部の加熱源や給
湯・暖房用あるいはその他の用途の熱源などに活用され
る。

また、フラッシュタンク（35）内に高温水が流入してこ
のタンク内の水が昇温するのに伴なってミキシング・バ
ルブ（V₂）で混合された水の温度が上昇することによ
り、吸収器（６）および蒸発器（５）内の飽和温度が設
定温度よりも引続き高くなる場合には、第１コントロー
ラー（C₁）はバルブ（V₁），（V₂）の開度およびポンプ
（38）の吐出量をさらに増大させる。これにより、被加
熱器（18）を流通する水の吸熱量が増えるため、蒸発器
（５）内の温度がほぼ設定温度に保たれる。そして、フ
ラッシュタンク（35）内の水温とこのタンクに流入する
高温水の温度との差が所定値になったとき、あるいは、
タンク（35）内の水位が下限レベルに達したとき、この
タンクに設けたサーモスイッチあるいは液面リレー〔図
示せず〕により弁（V₃）が開かれて低温の補給水がタン
ク（35）へ供給される。なお、このときに蒸発器（５）
内の温度が設定温度よりも低くなると、第１コントロー
ラー（C₁）はミキシング・バルブ（V₁），（V₂）の開度
およびポンプ（38）の吐出量を減らすことによって蒸発
器（５）内の温度をほぼ設定値に維持する。

このように、本発明装置においては、第１コントローラ
ー（C₁）がセンサー（Ｓ）からの検出温度の信号を受け
つつこの検出温度と設定温度との偏差を零へ近ずけるよ
うポンプ（38）の吐出量およびミキシング・バルブ
（V₁），（V₂）の開度をPID制御する一方、第２コント
ローラー（C₂）がセンサー（St）からの検出温度を受け
つつポンプ（P_C）の吐出量をPID制御するので、吸収ヒ
ートポンプ（２）のヒートポンプサイクルが乱れること
なくその運転が安定に保たれ、かつ、吸収ヒートポンプ
（２）から流出して精留塔（１）へ戻る被処理媒体〔ア
ルコール〕のドレンの温度ハンチングも緩和され、それ
に伴ない精留塔（１）における精留能力のバラツキの発
生が防止される。

なお、本発明装置において、センサー（Ｓ）の代りに蒸
発器（５）もしくは吸収器（６）内の圧力センサー〔図
示せず〕の信号で第１コントローラー（C₁）によるPID
制御を行なっても精留塔（１）および吸収ヒートポンプ
（２）の運転を安定化させることができる。なおまた、
コントローラー（C₁），（C₂）の制御をPID制御とする
代りにPI制御もしくは比例制御にすることも可能であ
る。尤も、温度ハンチングを緩和しやすいPID制御を採
用することが望ましい。

（ト）発明の効果以上のとおり、本発明によれば、吸収ヒートポンプの蒸
発器内の温度等で吸収器の熱交換器〔被加熱器〕内の被
加熱媒体〔水〕の流量を調節する制御器〔第１コントロ
ーラー〕が蒸発器内の飽和温度・飽和蒸気圧をほぼ一定
に保つ作用を発揮すると共に、凝縮器出口側の冷却媒体
〔冷却水〕の温度で凝縮器の熱交換器〔冷却器〕内の冷
却媒体流量を調節する制御器〔第２コントローラー〕が
凝縮器内の飽和温度、飽和蒸気圧をほぼ一定に保つ作用
を発揮するので、吸収ヒートポンプの運転の安定化効果
がもたらされると共に、吸収ヒートポンプから流出して
精留塔へ戻る被処理媒体の温度もほぼ一定に保たれて精
留塔の性能のバラツキ防止効果がもたらされ、良質な被
処理媒体〔例えばアルコール〕を留出液として得ること
ができる。

このように、本発明は、化学プロセスなどの設備と吸収
ヒートポンプの組合せシステムにおける吸収ヒートポン
プ装置の運転の安定化と設備からの良質な被処理媒体の
取得とを可能にするものとして実用的価値の高いもので
ある。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明装置の一実施例を示した概略構成説明図で
ある。（１）……精留塔、（２）……吸収ヒートポンプ、
（３）……発生器、（４）……凝縮器、（５）……蒸発
器、（６）……吸収器、（15）……加熱器、（16）……
給熱器、（17）……冷却器、（18）……被加熱器、（1
9）〜（24）……管路、（25）……タンク、（26）〜（2
8）……管路、（35）……フラッシュタンク、（36），
（37）……管路、（38）……ポンプ、（39）……バイパ
ス用管路、（40）……管路、（41）……補給水用管路、
（C₁）……第１コントローラー、（Ｓ）……センサー、
（V₁），（V₂）……ミキシング・バルブ、（V₃）……開
閉弁、（C₂）……第２コントローラー、（St）……温度
センサー、（P_C）……ポンプ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】化学プロセス等の設備に用いられている精
留塔からその被処理媒体の蒸気を熱源として吸収ヒート
ポンプの発生器と蒸発器に流通させ再び精留塔へ被処理
媒体を戻す流路および吸収ヒートポンプの吸収器の熱交
換器を流通する被加熱媒体の流路ならびに吸収ヒートポ
ンプの凝縮器の熱交換器を流通する冷却媒体の流路が形
成され、かつ、吸収ヒートポンプの蒸発器もしくは吸収
器内の蒸気圧または蒸発器内の温度により吸収器の熱交
換器内の被加熱媒体の流量を調節する制御器と凝縮器の
熱交換器出口側の冷却媒体の温度によりこの熱交換器内
の冷却媒体の流量を調節する制御器とが配備されている
ことを特徴とした吸収ヒートポンプと化学プロセス等の
設備との組合せシステムにおける吸収ヒートポンプ装
置。