JPH1057702A - 水溶液の自己蒸発圧縮式濃縮方法及びその装置 - Google Patents

水溶液の自己蒸発圧縮式濃縮方法及びその装置

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JPH1057702A
JPH1057702A JP22351696A JP22351696A JPH1057702A JP H1057702 A JPH1057702 A JP H1057702A JP 22351696 A JP22351696 A JP 22351696A JP 22351696 A JP22351696 A JP 22351696A JP H1057702 A JPH1057702 A JP H1057702A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水溶液を、自己蒸気圧縮式で高い濃度に蒸発
濃縮する場合において、その設備を簡単にすると共に設
備費を著しく安価して、水溶液を高い濃度に蒸発濃縮す
ることに要するコストの低減を図る。 【手段】 ブロワー圧縮機15と蒸気エゼクター19を
備えた自己蒸気圧縮式蒸発缶1内に水溶液を供給し、こ
の水溶液を、前記ブロワー圧縮機15による蒸気の一段
圧縮にて中濃度まで蒸発濃縮し、次いで、この中濃度の
水溶液を、前記ブロワー圧縮機15による蒸気の圧縮
と、前記蒸気エゼクター19による蒸気の圧縮との二段
圧縮にて最終濃度まで蒸発濃縮する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水溶液を、当該水
溶液から発生する蒸気を圧縮して自身の熱源とすること
によって、高い濃度に蒸発濃縮するようにした自己蒸気
圧縮式の濃縮方法、及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、水溶液を高い濃度に蒸発濃縮す
るに際しては、その濃度が高くなることに伴い、当該水
溶液の沸点上昇が増大することになることにより、この
水溶液を、ブロワー圧縮機を使用した自己蒸気圧縮式濃
縮装置にて、目標とする高い濃度まで蒸発濃縮する場合
には、水溶液から発生した蒸気を、前記ブロワー圧縮機
により、蒸発に必要な熱を伝えることができる伝熱温度
差に高い濃度の沸点上昇を加えた温度にまで大きく圧縮
するようにしなければならず、換言すると、ブロワー圧
縮機における圧縮比を大きくしなければないから、ブロ
ワー圧縮機が著しく大型化すると共に、このブロワー圧
縮機を駆動するための運転経費が大幅に嵩むことにな
る。
【0003】そこで、従来は、水溶液を高い濃度に蒸発
濃縮するに際しては、例えば、先行技術としての特公平
1−44081号公報及び実公平7−161号公報に記
載されているように、水溶液から発生する蒸気をブロワ
ー圧縮機にて圧縮して当該水溶液を蒸発するための熱源
とするようにした自己蒸気圧縮式の低温蒸発缶と、ボイ
ラー等から高圧蒸気を熱源とする高温蒸発缶とを組合
せ、水溶液を、先づ前記自己蒸気圧縮式の低温蒸発缶に
供給して、中濃度にまで蒸発濃縮したのち、前記高温蒸
発缶に導いて最終の高い濃度にまで蒸発濃縮するように
している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】これらの濃縮方法は、
水溶液を、その蒸発濃縮に伴う沸点上昇及び熱伝達係数
の低下にかかわらず、高い濃度まで高い熱効率で連続的
に蒸発濃縮できる利点を有し、特に、後者の実公平7−
161号公報のものは、低温蒸発缶及び高温蒸発缶で水
溶液から発生した蒸気を圧縮して低温蒸発缶における熱
源とすることに加えて、前記蒸気の残りをボイラー等か
らの高圧蒸気にて作動するに蒸気エゼクターにて圧縮し
て高温蒸発缶における熱源とするものであることによ
り、前者のものよりも熱効率が高いと言う利点を有す
る。
【0005】しかし、その反面、前記した従来の濃縮方
法では、低温蒸発缶及び高温蒸発缶の二つの蒸発缶を必
要として、設備が複雑になって設備費が著しく嵩むこと
になるから、高い濃度に蒸発濃縮することに要するコス
トが大幅にアップすると言う問題があった。本発明は、
この問題を解消し、水溶液を、低コストで高い濃度に蒸
発濃縮するようにした濃縮方法と、その装置とを提供す
ることを技術的課題とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明の方法は、「ブロワー圧縮機と蒸気エゼク
ターを備えた自己蒸気圧縮式蒸発缶内に水溶液を供給
し、この水溶液を、前記ブロワー圧縮機による蒸気の一
段圧縮にて中濃度まで蒸発濃縮し、次いで、この中濃度
の水溶液を、前記ブロワー圧縮機による蒸気の圧縮と、
前記蒸気エゼクターによる蒸気の圧縮との二段圧縮にて
最終濃度まで蒸発濃縮することを特徴とする。」もので
ある。
【0007】また、本発明の装置は、「下部に水溶液溜
室を上部に伝熱管を各々有する蒸発缶と、前記水溶液溜
室内の水溶液を前記伝熱管の外側に供給するようにした
水溶液循環手段と、前記蒸発缶内で発生した蒸気を圧縮
するブロワー圧縮機と、このブロワー圧縮機の吐出側と
前記伝熱管内とを連通する蒸気ダクトとを備え、更に、
蒸気エゼクターを、当該蒸気エゼクターの吸い込み側が
前記ブロワー圧縮機の吐出側に、当該蒸気エゼクターの
吐出側が前記伝熱管内に各々連通するように設ける一
方、前記蒸気ダクト中に、前記蒸発缶内における水溶液
を中濃度まで蒸発濃縮したとき閉じるようにした蒸気切
換弁を、前記蒸気エゼクターへの駆動用高圧蒸気供給管
路に、前記蒸発缶内における水溶液を中濃度まで蒸発濃
縮したとき開くようにした蒸気供給弁を設ける。」と言
う構成にしたものである。
【0008】
【発明の作用・効果】このように本発明は、中濃度まで
は、ブロワー圧縮機による蒸気の一段圧縮により蒸発濃
縮を行う一方、中濃度を越えて最終濃度までは、ブロワ
ー圧縮機と蒸気エゼクターとによる蒸気の二段圧縮によ
り蒸発濃縮を行うもので、中濃度までの蒸発濃縮と、中
濃度から最終濃度までの蒸発濃縮との両方を、ブロワー
圧縮機における圧縮比を大きくすることなく、大きい温
度差を保った状態で行うことができるから、水溶液を高
い濃度に蒸発濃縮することが、従来のように、低温蒸発
缶及び高温蒸発缶の二つの蒸発缶を使用することなく、
一つの蒸発缶により、しかも、自己蒸気圧縮式と言う高
い熱効率を保った状態で確実に達成できるのである。
【0009】すなわち、本発明によると、一つの自己蒸
気圧縮式蒸発缶によって、そのブロワー圧縮機の圧縮比
を大きくすることなく、水溶液を高い濃度に蒸発濃縮す
ることができるから、その設備を簡単にできると共に設
備費を著しく安価にできて、水溶液を高い濃度に蒸発濃
縮することに要するコストを大幅に低減できる効果を有
する。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、
0.3wt%の水酸化テトラメチルアンモニウムを含む
水溶液を30wt%にまで蒸発濃縮する場合についての
図面に基づいて説明する。図1は、水酸化テトラメチル
アンモニウムの水溶液において、その濃度と沸点上昇と
の関係を示すもので、沸点上昇は、濃縮前における0.
3wt%濃度のときには略0℃で、15wt%濃度のと
き約2.5℃であるが、目標とする30wt%濃度のと
き9.7℃にも達する。
【0011】図2は、前記水酸化テトラメチルアンモニ
ウムの水溶液を蒸発濃縮するための装置を示し、この図
において、符号1は、下部に水溶液溜室2を備えた密閉
型の蒸発缶を示し、この蒸発缶1の上部には、複数本の
伝熱管3を束ねて成る伝熱管群4が水平横向きに配設さ
れ、この伝熱管群4の一端には、各伝熱管3内に連通す
る入口ヘッダー5が、他端には、同じく各伝熱管3内に
連通する出口ヘッダー6が各々設けられている。
【0012】符号7は、前記蒸発缶1内のうち前記伝熱
管群4の上方に配設した散布器を示し、この散布器7
に、吸い込み側を前記水溶液溜室2に管路8を介して接
続した循環ポンプ9からの循環管路10を接続すること
により、前記水溶液溜室2内の水溶液を、循環ポンプ9
により前記伝熱管群4における各伝熱管3の外側面に散
布したのち、水溶液溜室2に戻る循環を行うように構成
されており、前記循環管路10には、濃縮液の排出弁1
1が接続されている。
【0013】また、前記水溶液溜室2には、当該水溶液
溜室2内の液面を検出する水面計12を設けると共に、
水溶液供給管路13を接続し、この水溶液供給管路13
内に設けた流量制御弁14を前記水面計12に、水溶液
溜室2内の液面が水面計12より低くなると開くように
関連することにより、前記水溶液溜室2内に、水酸化テ
トラメチルアンモニウムの0.3wt%濃度の水溶液
を、当該水溶液の液面が略一定を保つように供給する。
【0014】符号15は、ブロワー圧縮機を示し、この
ブロワー圧縮機15の吸い込み側には、前記蒸発缶1の
上部からの吸い込みダクト16が接続され、また、この
ブロワー圧縮機15の吐出側は、蒸気ダクト17を介し
て前記伝熱管群4における入口ヘッダー5に接続され、
この蒸気ダクト17の途中には、蒸気切換弁18が設け
られている。
【0015】符号19は、蒸気エゼクターを示し、この
蒸気エゼクター19における吸い込み側には、前記蒸気
ダクト17のうちブロワー圧縮機15と蒸気切換弁18
との間の部分から分岐するダクト20が接続され、ま
た、この蒸気エゼクター19の吐出側は、ダクト21を
介して前記伝熱管群4における入口ヘッダー5又は前記
蒸気ダクト17に接続されており、更に、この蒸気エゼ
クター19への駆動用高圧蒸気供給管路22中には蒸気
供給弁23が設けられている。
【0016】符号24は、凝縮器を示し、この凝縮器2
4は、缶胴25内に複数本の伝熱管26を備えると共
に、前記伝熱管26内への冷却水入口27と、前記伝熱
管26内からの冷却水出口28とを備え、その缶胴25
内に、前記蒸発缶1の伝熱管群4における出口ヘッダー
6の底部を、管路29を介して接続する一方、前記缶胴
25内を、前記ブロワー圧縮機14への吸い込みダクト
16又は蒸発缶1の上部に、制御弁30を備えた管路3
1を介して接続し、更に、前記缶胴25には、当該缶胴
25内に大気圧以下の減圧状態に保持するための真空ポ
ンプ32が接続されていると共に、当該缶胴25内にお
ける凝縮水を排出するための凝縮水ポンプ33が接続さ
れている。
【0017】符号34は、制御回路を示し、この制御回
路34は、以下の述べるように、前記蒸気ダクト17中
の蒸気切換弁18、前記蒸気エゼクター19への駆動用
高圧蒸気供給管路22中における蒸気供給弁23、前記
管路31中における制御弁30、及び前記濃縮液の排出
弁11の各々を開閉制御すると共に、前記水溶液供給管
路13内に設けた流量制御弁14を水面計12に優先し
て閉じ制御するためのものである。
【0018】このように構成した蒸発濃縮装置によっ
て、0.3wt%の水酸化テトラメチルアンモニウムを
含む水溶液を30wt%にまで蒸発濃縮するに際して
は、前記制御回路34により、蒸気ダクト17中の蒸気
切換弁18を開にする一方、蒸気エゼクター19への駆
動用高圧蒸気供給管路22中における蒸気供給弁23、
管路31中における制御弁30、及び濃縮液の排出弁1
1の各々をいずれも閉にし、更に、前記蒸発缶1内を、
真空ポンプ32により沸点約70℃に相当する真空度を
保持し、この状態で、ブロワー圧縮機15を作動するこ
とにより、蒸発缶1における水溶液溜室2内に供給した
水溶液を、前記ブロワー圧縮機15による一段圧縮にて
蒸発濃縮する。
【0019】この場合において、前記蒸発缶1における
水溶液溜室2内には、水面計12と流量制御弁14とに
より、水溶液を、蒸発濃縮による減量分ずつ供給しなが
ら蒸発濃縮を行う。そして、この蒸発濃縮により、前記
水溶液溜室2内における水溶液が、中濃度の15wt%
になると、前記制御回路34により、蒸気ダクト17中
の蒸気切換弁18を閉じる一方、蒸気エゼクター19へ
の駆動用高圧蒸気供給管路22中における蒸気供給弁2
3、及び管路31中における制御弁30の各々をいずれ
も開にし、更に、水溶液供給管路13内に設けた流量制
御弁14を水面計12に優先して閉にし、加えて、前記
蒸発缶1内を、真空ポンプ32への大気導入弁35を制
御回路34にて調整することにより沸点約60℃に相当
する真空度に保持する。
【0020】これにより、ブロワー圧縮機15と、蒸気
エゼクター19との両方が駆動され、蒸発缶1内で発生
する蒸気は、前記ブロワー圧縮機15にて圧縮されたの
ち蒸気エゼクター19にて圧縮されると言うように、ブ
ロワー圧縮機15と蒸気エゼクター19との両方によっ
て二段圧縮されることになるから、前記水溶液溜室2内
における15wt%濃度の水溶液を、この二段圧縮によ
って大きな温度差を保持した状態で、最終の30wt%
濃度に達するまで蒸発濃縮することができる。
【0021】このようにして水溶液溜室2内における水
溶液を、最終の30wt%濃度まで蒸発濃縮すると、前
記の蒸発濃縮を停止したのち、制御回路34により前記
濃縮液排出弁11を開いて、濃縮液の全量を水溶液溜室
2から排出して、1バッチの運転を終了するのである。
なお、図2において符号36は、蒸発缶1に供給する水
溶液を、凝縮器24から排出される凝縮水によって余熱
するための熱交換器である。
【図面の簡単な説明】
【図1】水酸化テトラメチルアンモニウムの水溶液にお
いて、その濃度と沸点上昇との関係を示す図である。
【図2】本発明の実施形態による濃縮装置を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 蒸発缶 2 水溶液溜室 3 伝熱管 4 伝熱管群 5 入口ヘッダー 6 出口ヘッダー 9 水溶液の循環ポンプ 10 水溶液の循環管路 11 濃縮液の排出弁 13 水溶液供給管路 15 ブロワー圧縮機 17 蒸気ダクト 18 蒸気切換弁 19 蒸気エゼクター 22 高圧蒸気供給管路 23 蒸気供給弁 24 凝縮器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブロワー圧縮機と蒸気エゼクターを備えた
    自己蒸気圧縮式蒸発缶内に水溶液を供給し、この水溶液
    を、前記ブロワー圧縮機による蒸気の一段圧縮にて中濃
    度まで蒸発濃縮し、次いで、この中濃度の水溶液を、前
    記ブロワー圧縮機による蒸気の圧縮と、前記蒸気エゼク
    ターによる蒸気の圧縮との二段圧縮にて最終濃度まで蒸
    発濃縮することを特徴とする水溶液の自己蒸発圧縮式濃
    縮方法。
  2. 【請求項2】下部に水溶液溜室を上部に伝熱管を各々有
    する蒸発缶と、前記水溶液溜室内の水溶液を前記伝熱管
    の外側に供給するようにした水溶液循環手段と、前記蒸
    発缶内で発生した蒸気を圧縮するブロワー圧縮機と、こ
    のブロワー圧縮機の吐出側と前記伝熱管内とを連通する
    蒸気ダクトとを備え、更に、蒸気エゼクターを、当該蒸
    気エゼクターの吸い込み側が前記ブロワー圧縮機の吐出
    側に、当該蒸気エゼクターの吐出側が前記伝熱管内に各
    々連通するように設ける一方、前記蒸気ダクト中に、前
    記蒸発缶内における水溶液を中濃度まで蒸発濃縮したと
    き閉じるようにした蒸気切換弁を、前記蒸気エゼクター
    への駆動用高圧蒸気供給管路に、前記蒸発缶内における
    水溶液を中濃度まで蒸発濃縮したとき開くようにした蒸
    気供給弁を設けたことを特徴とする水溶液の自己蒸発圧
    縮式濃縮装置。
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