JPH10156101A - ヒート・ポンプを備えた蒸留プラント - Google Patents

ヒート・ポンプを備えた蒸留プラント

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JPH10156101A
JPH10156101A JP9307280A JP30728097A JPH10156101A JP H10156101 A JPH10156101 A JP H10156101A JP 9307280 A JP9307280 A JP 9307280A JP 30728097 A JP30728097 A JP 30728097A JP H10156101 A JPH10156101 A JP H10156101A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】主成分が水から構成されていない場合における
蒸気ジェット・ヒート・ポンプを備えた経済的な蒸留プ
ラントを提供すること。 【解決手段】蒸留プラント１は、作動流体がコンプレッ
サ１０によって圧縮されるヒート・ポンプを備える。回
収部６はプラント１の蒸留カラム２のストリッピング部
２０に配置され、回収された液体は気化されてストリッ
プ蒸気として供給される。連結部２６，２７，２８が回
収部６と第１及び第２の蒸発器７，８とを連通する。液
体はこれらの蒸発器７，８において気化される。コンプ
レッサ１０は、第２の蒸発器８の蒸気が第１の蒸発器７
の蒸気の駆動ジェット作用によって圧縮され、かつスト
リップ蒸気としてカラムで使用されるように、２つの蒸
発器７，８及びカラム２と連結される。ポンプ７０が第
１の蒸発器７の連結部に配置され、かつ制限部材８０が
第２の蒸発器８の連結部に含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、作動流体が蒸気ジ
ェット・コンプレッサによって圧縮されるヒート・ポン
プと、ストリッピング部及びストリッピング部の液体を
回収する回収部とを含むカラムを備え、回収された液体
の少なくとも一部が気化されてストリップ蒸気として供
給される蒸留プラント及びこの種のプラントを備えた蒸
留方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】カラムを用いて蒸留を行う際、排気蒸気
がエネルギー節約のためにヒート・ポンプによって使用
され得ることは周知である。カラムのヘッドに到達する
熱エネルギーの一部は、ヒート・ポンプによってより高
温レベルに達する。このように変換された熱エネルギー
は、サンプ蒸発器の加熱に使用される。この装置におい
て、排出蒸気の直接的な濃縮は、例えば遠心コンプレッ
サを用いて行われる。
【０００３】水蒸気によって作動する蒸気ジェット・コ
ンプレッサは、主生成物が水である場合、排気蒸気を濃
縮するための経済的な使用方法として公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、主生
成物が水から構成されていない場合における、蒸気ジェ
ット・ヒート・ポンプを備えた経済的な蒸留プラントを
提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的は、以下に記載
される本発明の蒸留プラントによって達成される。即
ち、蒸留プラントは、作動流体が蒸気ジェット・コンプ
レッサによって圧縮されるヒート・ポンプを備える。流
体を回収するための回収部が、プラント中の蒸留カラム
のストリッピング部に配置される。回収された流体の少
なくとも一部は気化されてストリップ蒸気として供給さ
れる。回収位置と第１の蒸発器及び第２の蒸発器とを連
結部が連結する。これらの蒸発器において、流体は、そ
れぞれ昇圧及び減圧にて気化され得る。蒸気ジェット・
コンプレッサは、２つの蒸発器とカラムに連結され、そ
れにより、第２の蒸発器から得られた蒸気は、第１の蒸
発器から得られた蒸気の駆動ジェット作用によって圧縮
され、かつストリップ蒸気としてカラムにて使用され
る。第１の蒸発器の連結部にはポンプが配置され、少な
くとも一つの制限部材が第２の蒸発器の連結部に包含さ
れる。
【０００６】好適な実施形態において、蒸気ジェット・
コンプレッサは、推進ジェットとして、更には作動流体
として、気化されたサンプ生成物によって作動する（こ
こで、作動流体とは、ヒート・ポンプが熱変換（低温に
て熱を吸収し／高温にて熱を放出すること）を実施する
ための物質を意味することを理解されたい）。得られた
蒸気混合物はカラムに供給され、ストリッピング手段と
して作用する。サンプ生成物に代わって、液体は駆動部
の二つの装着部の間に配置された回収部からも供給され
得る。低温の熱は、気化された主生成物の一部を濃縮す
ることによって、あるいはカラムの上方部における装着
部の間から分岐された蒸気の濃縮によって得られる。
【０００７】単一のヒート・ポンプに代えて、蒸気ジェ
ット・コンプレッサを備えた複数のヒート・ポンプが備
えられ、例えばサンプ生成物が第１のヒート・ポンプの
作動流体として使用され、中間生成物が第２のヒート・
ポンプの作動流体として使用される。低温熱源の温度
は、同一であるか、あるいは異なる。２つ以上のヒート
・ポンプの駆動ジェット流体は、共通の蒸発器によって
供給され得る。共通の低温熱源は、２つ以上のヒート・
ポンプとも連結され得る。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１に示すヒート・ポンプを備え
た蒸留プラントは以下の構成要素を備える：ストリッピ
ング部２０を備えたカラム２、サンプ２４、サンプ蒸発
器９４、ヘッド２５及びカラム２からの排気蒸気のため
のコンデンサ９５、蒸気ジェット・コンプレッサ１０、
第１の蒸発器７、ポンプ７０、第２の蒸発器８、制限部
材８０、更には種々の連結ライン。
【０００９】リザーバー３からの原料溶液Ｆは、蒸留に
よって、主としてサンプ生成物Ｂ（リザーバー４）と留
出物Ｄ（リザーバー５）とからなるフラクションに分離
される。原料溶液Ｆは、例えば、イソプロパノール、水
及びアセトンの混合液であり、その組成比は、それぞ
れ、８２．５、１６．５及び１．０重量％である。生成
されたサンプ生成物はアセトンを含んだ水であり、留出
物は８５．６重量％のイソプロパノール、１３．４重量
％の水及び１．０重量％のアセトンから構成される。
【００１０】カラム２は、据え付けられた挿入部である
装着部２３０，２４０及び２５０を含み、これらは例え
ば、規則正しく並べられたパッキングである。据え付け
られた挿入部２３０，２４０及び２５０は、充填体ある
いはベースのバルク回収部であり得る。原料溶液Ｆは、
ディストリビュータ２０３を介して据え付けられた挿入
部を備える装着部２３０に到達する。液体回収部６（ラ
メラ２０１，トラフ２０２）は装着部２３０の下方に配
置され、上向きの蒸気流が殆ど拘束されないように構成
される。回収部６内の液体の一部は、その下方装着部２
４０のディストリビュータ２０４へ流入し、そして、一
部は、ライン２６及び連結部２７及び２８を介してそれ
ぞれの蒸発器７及び８へと流入する。留出物Ｄはカラム
のヘッド２５へ再び戻され、ディストリビュータ２０５
によって上方装着部２３０の更に上方へと分配される。
【００１１】蒸気ジェット・コンプレッサ１０には、ラ
イン７１を介して第１の蒸発器７から駆動蒸気（本発明
による方法の実施例においては、絶対圧力：１９バー
ル；温度１８２℃）が供給される。蒸気（１バール；８
３℃）は第２の蒸発器８からライン８１を介して吸入さ
れ、同蒸発器８の熱源は排気蒸気を濃縮することにより
形成される。濃縮された排気蒸気はリザーバー５に流入
する。ストリップ蒸気（２．３バール；１４８℃）は蒸
気ジェット・コンプレッサ１０によって生成され、ライ
ン１１を介してカラム２の回収部６へ供給される。この
回収部６からの液体の一部（６７％）は、ポンプ７０に
よって第１の蒸発器７（圧力増加：１６．７バール）へ
と流入し、一部（３３％）は、制限部材８０を介して第
２の蒸発器８（圧力減少：１．３バール）へと流入す
る。
【００１２】図２に示す第２の実施の形態は第１の実施
形態と以下に示す２つの点が異なる：即ち、ａ）カラム
２のサンプ２４は、本発明に従う、蒸気ジェット・コン
プレッサ１０によるストリップ蒸気の生成に使用される
液体回収部６である。ｂ）カラム２の上方部の２つの装
着部２５０，２６０の間にある空間２６５にて分岐され
た蒸気は、第２の蒸発器８の熱源を形成する。
【００１３】この実施形態において、第２の蒸発器８に
て濃縮された蒸気は、ディストリビュータ２０６によっ
て中間装着部２６０へと供給される。ストリップ蒸気は
サンプ生成物Ｂから生成されるので、サンプ蒸発器９４
は不必要となる。ポンプ７０は、２つのライン２７，２
８が分岐する分岐点の上流にある連結ライン２６に配置
される。しかしながら、このような配置は必ずしも必要
ではない。分岐点は、ポンプ７０が連結部２７のみに配
置されるように、ポンプ７０の上流に配置してもよい。
もし必要ならば、サンプ２４及び第２の蒸発器８間の静
水圧の差異に打ち勝つ必要がある場合に、第２のポンプ
を連結部２８に設けてもよい。
【００１４】上述の２つの実施形態以外の組み合わせも
当然可能である：例えば、 ａ）蒸気ジェット・コンプレッサ１０及び第１の蒸発器
７を図２の実施形態に従って配置し、第２の蒸発器８を
図１に従って配置する； ｂ）第１の蒸発器７の蒸気ジェット・コンプレッサ１０
を図１に従って配置し、第２の蒸発器８を図２に従って
配置する。
【００１５】上記ａ）に従う第１の組み合わせによる方
法の実施例を以下に示す。原料溶液Ｆは、１−ブテン、
ｎ−ブタン及びｃ／ｔ−２−ブテンの混合物より構成さ
れ、それぞれの組成比（重量％）は、９９．０％、０．
２％及び０．８％である。得られたフラクションにおけ
る組成比（重量％）は、留出物Ｄでは、それぞれ９９．
８％、０．０％及び０．２％であり、サンプ生成物Ｂで
は、それぞれ５５．６％、７．８％及び３６．６％であ
る。第１の蒸発器７の蒸気は、２４．４バール、１２０
℃であり、第２の蒸発器８の蒸気は、２．８バール、２
７℃であり、蒸気ジェット・コンプレッサ１０により生
成されたストリップ蒸気は、５．６バール、６９℃であ
る。
【００１６】実際に、上述の方法は、ストリップ蒸気が
サンプ蒸発器９４によって生成され、かつ排気蒸気がコ
ンデンサ９５の熱回収を必要とせず液化される、ヒート
・ポンプを使用しない蒸留方法に匹敵しなければならな
い。本発明に従うプラントを使用することにより、エネ
ルギーに係る経費のコストを実質的に節約することが可
能となり、蒸気ジェット・コンプレッサを設置すること
による本発明の装置に係る更なるコスト（駆動ジェット
流体生成のための装置を含む）は比較的低いことが明ら
かにされた。エネルギーコストの節約は、本発明に従う
方法の第１の実施形態（図１）では３４％減であり、本
発明に従う方法の第２の実施形態（項目ａに従う組み合
わせ）では約３６％減である。
【００１７】既に述べたように、複数の蒸気ジェット・
ヒート・ポンプを同時に使用したプラントも本発明に含
まれる。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
主成分が水から構成されていない、蒸気ジェット・ヒー
ト・ポンプを備えた経済的な蒸留プラントが提供され
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う蒸留プラントの第１の実施の形態
を示す回路図。
【図２】本発明に従う蒸留プラントの第２の実施の形態
を示す回路図。
【符号の説明】
１…蒸留プラント、２…カラム、６…回収部、７…第１
の蒸発器、８…第２の蒸発器、１０…蒸気ジェット・コ
ンプレッサ、２０…ストリッピング部、２４…サンプ、
２５…ヘッド、２６，２７，２８…連結部、７０…ポン
プ、８０…制限部材、９４…サンプ蒸発器、９５…コン
デンサ、２０３，２０４，２０５…ディストリビュー
タ、２３０，２４０，２５０，２６０…装着部、Ｆ…原
料溶液、Ｂ…サンプ生成物、Ｄ…留出物。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 作動流体を蒸気ジェット・コンプレッサ
    （１０）によって圧縮するヒート・ポンプと、ストリッ
    ピング部（２０）及び前記ストリッピング部（２０）の
    液体を回収する回収部（６）とを含むカラム（２）とを
    備え、前記回収された液体の少なくとも一部が気化され
    てストリップ蒸気として供給される蒸留プラント（１）
    であって、 連結部（２６，２７，２８）が前記回収部（６）と第１
    の蒸発器（７）及び第２の蒸発器（８）とを連通し、同
    第１の蒸発器（７）及び第２の蒸発器（８）はそれぞれ
    加圧下あるいは減圧下にて液体を気化し、前記蒸気ジェ
    ット・コンプレッサ（１０）は連結部（７１，８１，１
    １）を介して２つの蒸発器（７，８）及びカラム（２）
    に連結され、それにより前記第２の蒸発器（８）からの
    蒸気が前記第１の蒸発器（７）からの蒸気の駆動ジェッ
    ト作用により圧縮され、かつストリップ蒸気としてカラ
    ム（２）中にて使用され、ポンプ（７０）が前記第１の
    蒸発器（７）の連結部に配置され、かつ少なくとも一つ
    の制限部材（８０）が前記第２の蒸発器（８）の連結部
    に包含されることを特徴とする蒸留プラント。
  2. 【請求項２】 前記カラム（２）のサンプ（２４）が回
    収部（６）であることを特徴とする請求項１に記載のプ
    ラント（１）。
  3. 【請求項３】 前記ストリッピング部（２０）の二つの
    装着部（２３０，２４０）の間に配置される液体コレク
    タ（２０１，２０２）が回収部（６）であることを特徴
    とする請求項１に記載のプラント（１）。
  4. 【請求項４】 前記カラム（２）の気体状の主成分が前
    記第２の蒸発器（８）の熱源として供給されることを特
    徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラン
    ト（１）。
  5. 【請求項５】 前記カラム（２）の上部にある二つの装
    着部（２５０，２６０）の間にて分岐される気体が、前
    記第２の蒸発器（８）の熱源として供給されることを特
    徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラン
    ト（１）。
  6. 【請求項６】 蒸気ジェット・コンプレッサ（１０）を
    備えた複数のヒート・ポンプが設けられ、同ヒート・ポ
    ンプの各々が第１の蒸発器（７）及び第２の蒸発器
    （８）を備え、サンプ生成物（Ｂ）が特に第１のヒート
    ・ポンプの作動流体であり、かつ中間生成物が第２のヒ
    ート・ポンプの作動流体であることを特徴とする請求項
    １乃至５のいずれか１項に記載のプラント（１）。
  7. 【請求項７】 異なる熱源が前記ヒート・ポンプの第２
    の蒸発器（８）に連結され、その際、特にそれらの熱源
    の温度が異なることを特徴とする請求項６に記載のプラ
    ント（１）。
  8. 【請求項８】 少なくとも二つのヒート・ポンプが共通
    する第１の蒸発器（７）あるいは共通する第２の蒸発器
    （８）を有することを特徴とする請求項６又は７に記載
    のプラント（１）。
  9. 【請求項９】 ヒート・ポンプあるいは各ヒート・ポン
    プにおいて、対応する第２の蒸発器（８）からの蒸気が
    同蒸発器（８）の圧力値の約二倍の圧力に圧縮されるこ
    とを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の
    プラント（１）を用いる蒸留方法。
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