JPS58143801A - 多段落下液膜式蒸発装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明１弓蒸発諸工程、及び装置に関し、更に詳しくは
、溶融固体を含有する液体の多段落下液膜式蒸発及びそ
れに有効庁新規な蒸発装置に関する。

発明の背景 多くの商業的及び工業的操作により１個若しくは複数個
の溶融固体を含有する液体の生成が行われるようになっ
た。溶融固体は時に汚染物あるいは廃棄物であるが、他
方、価値ある物質として分離回収したい場合もある。し
かしながらいずれの場合も、液体の量を低減あるいは排
除さえして含有固体を増大し、これによりその処理を容
易にしたね溶液から固体の結晶化をｇ７Ｂ進したりする
ことがしばしば望壕れる。

従来、溶融固体を含有する液体を濃縮する方法として、
工業用蒸発装置、特に底部に蒸気−液体保持部材を有す
る円筒多管式落下液嘆式蒸発器を使用する方法がある。

′ｆ４縮される液体は通常、所望の程度に濃縮されるま
で、落下液膜として管を介して再循環される。そして、
含有固体は、水あるいけ有機溶媒である揮発性溶媒の蒸
発により増大するので、液体は一回通過する毎に濃縮さ
れる。

液体の含有する溶融固体が増大するにつれて、管と液体
との間の熱交換効率は減少する。更に重要なことは、液
体を蒸発するに必要な熱の温度が、溶融固体濃度の増加
につれて増大するということである。これは、固体濃度
の増大により液体の沸点及び粘度が−に昇するからであ
る。蒸発器πおける有益なエネルギーが、液体の沸点が
上昇するためにロスとなる。沸点が上昇するということ
は、沸騰液体に用意すべき温度が、沸１１ｆｆｉ液体に
よって生ずる蒸気の温度以上に上列するということであ
る。かくして沸点−ヒ昇に１駆動力のロス並びに熱源か
らの使用ＦｉｆｆＥエネルギのロスを生むことに々る。

このことは、機１＆　（１；）スチームコンプレッサ、
ザーモコンプレツ・す、ソーラヒーク、低圧他熱源から
得られるよう々低ｒ品加熱流体を使用しようとする場合
、重大な事項と々る。

１１ｊ−蒸発器において液体濃縮に固有の沸点ト昇の悪
影響を最小にするため、一連の分離した個々に独）”ｌ
した蒸発器を並列に配備して使用し、濃縮を部分的に各
蒸発器で行なうようにすることができる。このような構
成だおいて第１蒸発器の動作は比較的ゆるやかでありか
つ沸点上何度は低く、従って、沸点−上昇度が高く最終
所望濃度で動作する後方の蒸発器よりも熱伝導効率が良
好である。更に亦、この蒸発器構成の場合、第１蒸発器
の動作ｈ１１性け；異なる動作濃度の故に、後方の蒸発
器の粘性よりも低くなる。３落下液膜タイプの蒸発器の
場合、液膜粘性を増大すると、熱伝導係数すなわら熱伝
導効率が（販めて低減することに々る。

かくして、このように蒸発器を配置すると所望のエネル
ギ効率が得られるが、設備投下負零が増大するという欠
点もある。従ってエネルギ効率が有効でかつ安価な改良
型落下液１漠蒸発器及びそのプロセスの必要性が生じて
い乙。

発明の要旨 本発８１１は多段蒸発装置を提供するイ、ので、該蒸発
装置１は、 管の−Ｌ方入口端と連通ずる熱交換器の−１−万端部に
密封液体ボックスを何する落下液膜垂直円筒多管式熱交
換器と、 液体ボックスの内部空間を第１部分と第２部分、あるい
け必要に応じて更に複数個の部分に分割して各部分をい
くつかの管の入［１と特定的に連通せしめる仕切壁と、 円筒多管式熱交換器の下方端（で設けたところの管の出
口喘部と連通する蒸気−液体保持部分と、 ＋Ｆ 該蒸気−液体保持部材の下方内部空間を第１及び第２液
体保持部分に分割する仕切壁と、前記液体ボックス及び
蒸気−液体保持部分の両仕切壁は、液体ボックス第１部
分から供給されて管を通って出る非蒸発液体の実質量が
第１液体保挽部分に落下し、かつ、液体ボックス第２部
分からｆｌ！（給されて贅をａつで出る非蒸発液体の実
質量が、第２液体保持部分に落下するよう配置されてお
り、 第１液体保持部分から液体をとり出して再循環せしめる
とともにそれを液体ボックス第１部分に供給する手段と
、 第２腋体保持部分から液体をとり出して再循環せしめる
とともにそれを液体ボックス第２部分に供給する手段と
、そして、 第１液体保持部分からの液体を第２ｅ体保持部分に移行
せしめる１段とを有することを特徴としている。

本発明に係る多段落下液膜式蒸発器（ａ　ｍｕｌｔｉｓ
−ｔａｇｅ　ｆａｌｌｉｎｇ　ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ　
）　Ｏ’、ｓ　シェル側に加熱流体の低エネルギ源を使
用し等価蒸発能力と有する従来の単段タイプの円筒多管
式落下液１烏代蒸発器と比較して、全熱交換面を基準に
して約２０〜２５％小型に形成することができる。この
ことは水溶液を蒸発する場合、特りこ顕著である。

蒸発器に管のシェル側を加熱するニド段を配備しても良
い。この場合、熱交換器のシェル側を介して高温流体を
循環するため、入［］及び出］」ボートを配備する。

共通蒸気空間に第１及び第２液体保トを部分の上に配置
するのが望捷しい。更に亦、好才しい実施例として、蒸
気体から蒸気を吉シ除いて熱交換器のシェル側に供給す
る手段を設けることもできる。蒸気を熱交換器のシェル
側に供給する前に、機械的コンプレッサあるいにザーモ
コンプレツサを最初て使用して蒸気を適切に圧縮するよ
うにすると、蒸気は要求される醪）をほぼ全部提供する
ことができる。−に述したように加熱するため知蒸気を
使用する場合、シェル側に供給される熱の比較１ｒ・］
小部分のみを用意すれば良いことになる。

液体ボックスの仕切壁及び、蒸気−液体保持部材の仕切
壁は両方とも垂直であるのが望ましい。更に亦、該両（
，１：　ｊＥ壁は実質的１で平面状でありかつ実質的に
回−ｒ而に位置せしめる。

多段蒸発器は更に、液体ボックス第２部分から送られた
液体を蒸気−液体保持部材の第２部分へ向けるだめの液
体指向そらせ板を管出口端部のト部に近接して配備して
いる。

蒸発器は更に、低濃度液体供給流れを液体ボックスの第
１部分へ直接若しくけ間接的に供給する手段を通常イイ
している。

管は全て同一寸法でも良いし、Ｕ々る寸法でも良く、そ
の水平断面は円形、楕円、正方形、矩形いずれでも良い
。

液体ボックスの第１部分及び第２部分をそれぞれ、同−
若しくｔま異なる寸法の十分な数量の管と連通せしめて
略同等の熱交換面を配備するよって構成し得るが、液体
ボックスの第２部分よυも、第１部分を実質的に大きい
方の管状熱交換面とｉ車通すると太き々利点が得られる
。管の寸法が全て同一の場合、管の少くとも６０％ある
いは７５％を液体ボックスの第１部分と連通ずるよう配
置することが９！゛ましい。史に亦、溶媒が水の場合、
第１蒸発段階で蒸発の約６５〜９０％を行なうのが望ま
しい。この場合、第１濃縮段階における液体の沸点ト碧
に１通常、約０２〜１．５Ｆであるのに対し、第２段階
における沸点を昇に容易に３〜５Ｆと々るからである。

この上昇は、管壁の温度差が約６〜１４Ｆである場合、
特に、１６ｇｒ；〜２５０Ｆの範囲の低品質熱媒体を熱
交換器のシェル側で使用する場合、極めて重要である。

蒸発器の管を通る液体流れをいくつかの段階に分割して
も、熱交換器のシェル側の空間全てが流体流れと連通ず
るとともに着金ての周囲で単一の高温流体循環により加
熱ｒＩＴ能であるように構成するのが望ましい。すなわ
ら、シェル側を隔室に分割する必要はないのである。

液体保持部材のｆｌ：　＋７Ｊ壁に頂部縁部を設けて、
その」二を液体が液体保持部材の第１部分から第２部分
へと流れるＪ：うにし、これにより、液体を該第１部分
から１該第２部分へと移行せしめて、液体を第１＃発段
階から第２蒸発段階へ移動せしめる。

蒸気体にｋいて蒸気の移動流れを容易にするため、液体
保持部（詞の仕切壁に、管の出口端部よりも実質的Ｋ　
Ｆ方でかつその下に位置するよう頂部縁部を設けること
ができる。

特に有効な構成において、液体保持部材の仕切壁に頂部
縁部を形成し、そらせ板に下方縁部を形成し、そして、
そらせ板の下方縁部を前記什ＶＪ壁の頂部縁部より下方
に配置する。このように構成することにより、第２段階
において更に濃縮された液体が、第１段階において部分
的に濃縮された低濃度液体と混合しないようＫすること
ができる。

更に本発明は、頂部に液体ボックスを、底部に蒸気−液
体保持部材を備えた垂直円筒多管式熱交換器を有するＫ
Ｆ液液式式蒸発器おいて、溶融固体を含有する低濃度の
液体を蒸発することにより、該液体を１ｍ　ｌ＠する方
法を提供するものであり、本発明π係る方法は、低濃度
液体流れを、特定の管入口と連通ずる液体ボックスの第
１部分に供給して液体が管を下方に流れかつ熱交換器の
シェル側での高温流体上の熱交換により蒸発温度に加熱
されそして蒸気−液体保持部材の第１部分に流れるよう
にする工程と、蒸気−液体保持部材の第１部分から、蒸
発していない部分的Ｋ　ａ縮した液体をとり出すととも
に該液体を液体ボックスの第１部分に再循環する工程と
、 部分的π濃縮した液体を、液体ボックスの第１部分とけ
連通していないところのいくつかの管入口々連通ずる液
体ボックスの第２部分て送り、この部分的に’ａ　Ａｔ
Ｒした液体が管を下方に流れ、かつ熱交換器のシェル側
での高温流体との熱交換により蒸発馬鹿に加熱され、そ
して蒸発して更ｌＬ濃縮された液体となって蒸気−液体
保持部柑の第２部分に流れるようにする工程と、そして
、 蒸気−液体保持ｆＥ＋ｓ拐の第２部分から濃縮前体を吉
り出してこれを液体ボックスの第２　＋６＋　分へ出？
盾環する工程と、 から成る・−とを特ｙ／、、！する。

ＩＩＩＪ、なる上程′７）例ｒＩｙ　ｌ、　（−、１例
えば第］ｇｊ、体部分を使用して、必要とあらば第１液
木ボツクスと連通ずる１個若しくけ複数個の管を介して
保持部材の第１液体部分から液体をに方向に圧送するこ
とにより、液体の内部再循環を行うこともできる。この
場合これらの管の下方端を閉鎖室と連通せしめ、液体を
この閉鎖室に圧送し、これらの肴内を−Ｌ方向て通して
頂部の液体ボックスに送るものである。＋Ｊｉ：　ｗ４
環液体は、これらの管内を−に方向に移行しながら加熱
され、そして液体ボックス内に入ると飛散するので、第
１液体部分において、残りの１；方流動管に対する液体
配分が良好に行われる。このシステムは、装置が有する
第２液体部分及びその他の液体部分にも適用できる。

本方法は、通常蒸気−液体保持部分の第１及び第２部分
が木質的１（一定の濃度を有するよう安定した条件トで
行われる。各段階において蒸発により水分を十分除去１
７て、各段階で連続的にイ」加される液体や水分散のバ
ランスをとる。

液体の蒸発により形成される兄気Ｃ」蒸気−ｎ斧体保持
部制からとり川すとともに勿）交換本のシェル側に圧送
して管を加熱するよってするのが望ましい。蒸気−液体
保持部（シから除去した蒸気は、熱交換を行うため、熱
交換器のシェル側て圧縮され、ここで該蒸気−より高い
？品度で薄給して、危・内部で液体の落−ト液膜を加熱
する。

この蒸発器の希釈部においては沸点に列及び粘性が小さ
いので、管壁を通る熱伝導が大きくなり、蒸発器の製造
能力が増大する。

部分的にａ縮された液体は通常、蒸気−液体保持部材の
第１部分からその第２部分へｉｉ’ｉ接的に供給される
が、これは、蒸気−液体保持部材２の第１部分において
部分的ＶＣ濃縮されだ面体を、仕切壁を溢れ出さしめて
該壁の他側に在る第２部号に送るようにすることにより
、達成することができる。

所望の固体濃度を有する濃縮液体が生成される吉、それ
を蒸気−液体保持部材の第２部分からとり出して目（ｆ
＝］場所へ送るものである。

発明の詐述 添付図面において、妥当かつ実際的な範囲において同様
の部枳にに１同じ参照番号を伺している。

第１，２図において、多段蒸発器（１０）は液体ボック
ス（１２）と、熱交換器（１４）と、蒸気−液体保持部
材（１６）とを有している。

熱交換器（１４）−垂直円筒円形状金属シェル（１８）
を有し、該シェル０８］１−１　、に方に突出して液体
ボックス（１２）の外壁シェル四を構成している。更に
シェル（１８）は本実施例において、蒸気保持部材＋１
６１の方へ下方に伸張しているが、これは蒸気保持部材
の頂部まで伸張するように構成することもｉｉＪ能であ
る。

複数の垂直金属管（四をシェル（１８）内部に相ｒｉ、
　Ｋ離間間開している。金管（２２ｉ何１一方／ｉへ・
シート（２４１及び下方管シート＋２６１を貫通してい
る。これらの管シーｈ　＋２４＋　＋２６＋は円形状で
あり、例對−は溶接、によりシェルｆ１８）の内部に接
合されている。管シーｌ−に孔を形成しているので管１
２漬は液密状にシートを貫通することができる。入１−
１（社）はシェル（１８）の１一方かつ管シート（２４
ｊの下方に配備され、加熱流体で熱交換器１１４）のシ
ェル側に供給する１、シェル（１８）の下方に形成され
た出ＩＴＩ　ｆ３０）　ｌ−ｊ熱交換器の下方シェル側
と連通し、冷却された加熱流体を熱交換器のシェル側か
らとり出す部材として作用する。　液体ボックス（１１
：ｌフラットプレート状の垂直仕切部材（３りを有し、
該仕切部材（３りは管シート（２４）から上方て伸張し
ている。この仕切部利（功により液体ボックス（１２）
が第１部分（３４）と第２部分（３Ｇ）に効果内定分割
される。液体ボックス（１２）の頂部は取はずし可能な
カバー（３８）でおおわ九でいる。

必要に応じて、仕切部材（社）を該カバー（３８）き接
触するよう−Ｌ方に伸張することもできる。

蒸気保持部拐（１Ｇ）は中央円筒円形シェル（４０）を
有し、ここから円錐台状シェル０のが一１１方に突出し
てシェル（ｌ→と接触している。ｐ：ｌ錐台状シェルＧ
１４）は円筒状シェル（４０）の丁方縁がらＦ方に球形
状先端部θＧまで伸張し、かくして蒸気−Ｍ　ｔ４ｊ保
持部拐：位が形成されると吉もに蒸気空間（７）を閉鎖
している。蒸気出口（至）を円錐台状シェル０２に配備
し、中央シェル（４０）の蒸気空間から導管６３１によ
り蒸気をとり出すよう圧している。

垂直仕切板５４）が円錐台状シェル０→において上方向
て、シェル＋１８］の底縁部の下方に位置する水平縁部
まで伸張しており、蒸気−液体流れのだめの空隙をその
間に形成している。この仕切板ｒ４４１　Ｏ液体保持空
間を第１液体保持部分Ｗと第２液体保持部分關とに効果
的に分割している。仕すノ板乃４）を液体相部オシ（３
いと同一平面内に配Ｈ１するのが望せしい。

φ河平たんなそらせ板で、管シートｉ２６＋の底部に接
続されている。該そらせ板（ｔｏ）　Ｎ、液体ボックス
の第２部分（支）から供給されて管から出てくる液体を
液体保持部材の第２部分（５８）へ向けて該液体が液体
保Ｊ′寺部材の第１部分醸内へ飛散ｌ−ないように、垂
直線から傾斜してＦ方に伸張している。

出口（７０）は液体保持部拐の第１部分周）の下方部分
と連通している。導管（７２１娃］山ｎ　ニア１１）か
らポンプ（７４）の入口へ配設されている。導’ｉ’ｔ
’　ｆ７ｉ’ｉｌはポンプ（７４）の出口から、液体ボ
ックスの第１部分（３４）と連通ずる入口（７８）へ配
設されている。導管（７７１は導管１７ｔｉ）と連通し
、低濃度液体供給入口を構成している。　出口（８０）
は液体保持部材の第２部うχ詔）のＦ方部と連通してい
る。導管（８４が出ＩＴＩ　＋８０＋からポンプ（８４
）の入口へ配設されている。導管（８Ｇ）がポンプ（８
４）の出口から、液体箱部材の第２部分（３６）と連通
ずる入口（測へ配設されている。導管（９０）は導管（
８６）と連通し、高濃度液体を排出する出口を構成して
いる。

第１．２図を参照にして説明してきた多段蒸発器は、加
熱流体を入口（２８）から熱交換器のシェル側て供給す
ることてより動作がはじ捷る。熱交換器が十分に高温に
なると、低濃度液体が導管１７７１１７６１を介して液
体ボックスの第１部分（３４１へ供給され、該第１部分
が液体を受容して第１段駆落発を行う。液体は、液体ボ
ックスの第１部分（３４）と連通ずる管伐乃内をＭ　’
Ｆ液膜として丁装置流動する。落下液膜が下方に流動す
るにつれて、液体は部分的に蒸発する。そして、液体は
上記管ｔ２２から出て液体保持部Ｈの第１部分Ｗへ落下
する。次に、該液体は出Ｄ　＋７０＋を介して第１部分
（イ）から吉り出され、導管ヴｚにょゎポンプｆｆ４１
へ送られる。該液体は導管（７６）に圧送され、入口内
から液体ボックスの狛１部分（３４）へ送られ、そして
再び、前記管（２′４をＦ方へ流動する。この第１段駆
落発動作は、液体が部分的に濃縮されるまでくり返され
る。通常、第１段階で６５〜９０％の蒸発を行うように
するのが望ましい。

液体が第１段階で十分ａ縮されると、該液体に蒸発器の
策２段階部分に移行されそこで更て濃縮される。所望の
高濃度にａ縮しだ液体が液体保持部材の第１部分子１ｆ
ｉ）Ｋたまり同一割合で仕切部材（５４）の頂縁部を超
えて液体保持部拐の＠２部分＋５８１　Ｋ流入するよう
、第１段階における蒸発と液体供給割合を相ｒｉに関連
せしめることにより、上記移行を容易に行うことができ
る。

部分的に濃縮された液体は液体保持部拐の第２部分彌）
から出口（叫を介して回収され、導管（８りｒよりポン
プ（８４）の入口側へ供給される。そして、該液体はポ
ンプ１８４）の川口側から１］１て導管幀π入り、該導
管（８６１により入口＋８８）　（ｙ送られ、かくして
、該液体は液体ボックスの第２部分（３６）へ供給され
る。次に、該液体は第２部分（３（支）と連通する管伐
り内を落下液膜として下方て流動し、そして、非蒸発液
体はそらせ板別）にあたって、第２液体保持部分（財）
内に落下する。液体は向後、所望の濃度に到達するまで
、−Ｌ述したように再循環を行う。そして、所望の濃度
を有する液体は、導管１９０１　Ｋより木システムから
とり出されて目的地へ送られ、更に処理されたり、放棄
される。

液体が管（２２）内を下方に流動する際に、熱交換器（
１４）のシェル側で高温流体と液体が熱交換を行つて形
ｌ戊される蒸気（」、管のＦ万端から出て、蒸気保持部
材１１１ｉ）内を１−別する。これは、上記２つのｉｍ
縮段階両方において形成される蒸気てついて行われる。

蒸気日蒸気出口５ｚ及び導管・５３）を介して除去され
て適１７ノに処分される。通常、蒸気ポンプ（図示せず
）を配置没して、蒸気の除去を容易にするとともに蒸気
保持部材（１０を適すノに真空にするよう構成する。

第３図に本発明の好捷しい＠２実施例を示す。第１．３
図に示す多段蒸発器の差異−下記の通りである。

第３図に示すように、蒸気出口ｌ５２）　ｉづ導管・囮
と連通し、この導管０Ｌ１１ｄモーク（１０４）によっ
て駆動される蒸気コンプレッサ（１０２）の蒸気人口に
接続されている。導管（１０６）にコンプレッサ（１０
２）の出［１と蒸気人ｔ’ｌ　（１０８）に接続され、
該蒸気人口（１０８）は熱交換器（１４）のシェル側の
一１〕方部に連通している。このように構成することに
より、多段蒸発工程において生成される蒸気を、特に導
管間から供給される流体が例えば約１５０’Ｆ〜２４０
°Ｆといった中位の温度であっても既に加熱されている
場合、熱交換器のシェル側における一次加熱流体として
使用することかできる。そして、入口（２〜から補助熱
を容易に供給することができる。蒸気保持室内に凝滴除
手段（１１０）を配設して、蒸発器から出る蒸気から液
体小滴を除去して、製造ロスを回避すると吉もにコンプ
レツ→ノを保護するようにすることもできる。

上記図示した本発明の′実施例シ」特に、水溶液を濃縮
するのに適している。蒸発により生成される蒸気は、第
３図に示すように使用して熱交換器のシェル側を加熱せ
しめることもできるし、第１図に示すように別の場所′
＼移送することもできる。更に亦、蒸気は、図示する各
実施例において必要な爪だけ加熱流体として入１」・２
８）から供給することもできる。

次に、本発明を更に説り］するため具体例をあげて説明
を行う。

具体例 第３図に示す本発明に基つく多段落下面；模式蒸発器は
、直径２インチの管を合計９４９本何体重いる。約１０
．ＯＯＯ平方フィートの熱交換面積を供する７３０本の
管により、液体ボックスの第１部分と連通ずる蒸発器の
第１段階すなわら低Ｎ１１．部分を構成する。そして、
液体ボックスの箔２部分き連通ずる蒸発器の第２段階す
なわら高固体部分け２１９木の管により構成されて、約
ａ、ｏｏｏ平方フィートの熱交換面積を有する。これら
の管を、７．５フイートの直径で相互に２８フイ一ト離
間した２枚の円形管シート間に垂１百に配置する。」−
万骨シートの縁部から３フイート内側のところに、垂直
仕切板を配置して、液体ボックスを第１部分と第２部分
とに分割する。

蒸気−液体保持部材は直径１５フイート、直線状垂直側
部の長さ８フイートであわ、円錐状の底部と頂部を有し
ている。蒸気−液体保持部材に内部そらせ板を配備して
、その底部空間を２個の液体隔室に分割せしめ、これて
より、各隔室が熱交換器の高固体部分若しくは低固体部
分から液体をそれぞれ受容するように構成する。　低固
体液体１Ｊ−循環ループにおいて、１６〜１８インチの
直径のパイプと分当り４７５０ガロンの容量のポンプを
使用し、そして高（ＩＩ１１体液体再循環ループにおい
て１０〜１２インヂの直径の−くイブと分当り１６５０
ガロンの等率のポンプを使用する。

蒸気用パイプの直径−４２〜４４インチであり、亦、４
４，８６６ボンド／時間のコンプレッサを使用して８．
４５　ｐｓｉａ−５，９９ｐｓｉａの蒸気を圧縮して約
２６６Ｆ　に過熱した蒸気を生成する。尚、蒸気はヒー
タに入れる前に過熱度を下げるこ吉もできる。

熱交換器のシェル側は５．８５　ｐｓｉａの圧力かつ１
６ぽＦで、管側ｎ　８．６８　ｐｓｉａ　　の圧力で作
動する。

全溶融固体濃度５５％をめざす第１段階では、沸点上昇
は１ｆＦ、動作温度は１６０Ｆ、粘性は約５．５ｃｐと
なる。そして全溶融固体濃度７０％をめざす第２段階で
は、沸人“Ｊ上列は１５Ｆ１動作温度は１６４°Ｆ１粘
性は約７．２ｃｐ　　となる。

ト述の多段蒸発器は２１３％の溶融くえん酸固体を含有
する状態で液体ボックスの第１部分に供給される水溶液
流れを濃縮するのに使用することができ、固体濃度を第
１低固体段階で約５５％に、そして第２高固体段階で約
７０％にＬ昇せしめることができるものである。

【図面の簡単な説明】

免１図は、本発明に基づく多段垂直円筒多管落下液膜式
蒸発器の部分断面ｒＥ而面である。 第２図に第１図の線２−２に沿った断面図である。 第３図は第１図と同様の多段蒸発器ではあるが蒸発器内
で遊離した蒸気を利用して管を加熱するようにした装置
を（−１加した蒸発器の部分断面正面図である。 （１０）・・多段蒸発器、（１２１・・１液体ボックス
、（１４）・・熱交換器、（１６）・・蒸気液体保持部
材、（１８）　ＩｇＯ）・・シェル、固・・垂直金属管
、（２４）ρ０・・シート、０り・・垂直仕切部拐。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）管の上端及び入１」端と連通する熱交４＠器の−
   に万端に密封液体ボックスを有するところの落下液膜垂
   直円筒多管式熱交換器と、 液体ボックス内部空間を第１部分と第２部分に、若しく
   は必要に応じ更に多くの部分に分割し、各部分がそれぞ
   れ、特定の管入口と独占的に連通ずるようにする仕切壁
   と、 熱交換器のシェル側に高温流体を供給するとともに、該
   シェル側から該高温流体を回収する手段と、 管の出口端と連通ずる、円筒多質式熱交換器の下方端に
   配備された蒸気−液体保持部４Ａと、蒸気−液体保持部
   材の内部下方空間を第１、第２ｇ１本保持部分に分割す
   る仕切壁と、液体ボックス及び蒸気−液体保持部材内に
   配備される１−記仕１７Ｊ壁に、液体ボックス第１部分
   から供給されて管を通って出ていく非蒸発液体の実質量
   が第１腋体保持部分に落下し、かつ、液体ボックス第２
   部分から供給さねて管を通り−Ｃ出ていく非蒸発液体の
   実質量が第２液体保持部分に落下するよう、配設されて
   おり、 蒸気−液体保持部組の上方部に配設された蒸気出口と、 第１液体保持部分から液体をとり出して再循環するとと
   もにそれを第１ｉ体ボックス部分へ送る手段と、 第２液体保持部分から液体を収り出しでｉ１丁循環する
   と七もにそれを第２液体ボックス部分へ送る手段と、そ
   して、 第１腋休保持部分から第２液体保持部分へ液体を移行せ
   しめる手段と、 からなることを特徴とする多段落下液膜式茜発装置。 （２１液体ボッ、クスのイ４切壁及び、蒸気−液体保持
   部（才の仕切壁に１いずれも垂１貞であることを動機と
   する特許請求の範囲第１項に記載の多段階下液膜式蒸発
   装置。 （３）　　前記両仕切壁は実質的に平面状でありかつ同
   一平面内ＶＣＷ’−（ＩＲｔされていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項に記載の多段落丁液膜式蒸発装
   置。 （４）　　管の出口端のＦ部に近接して配備され、腋体
   Ａζノクス第２部分から送られる液体を蒸気−腋体保狛
   部拐の第２部分へ向けるだめの液体方向つけそらせ板を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の
   多段落下液膜式蒸発装置。 （５）　　低濃度液体供給流れを、液体ボックス第１部
   分へ供給する手段を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の多段落下液膜式蒸発装置。 （６）液体ボックスの第１及び第２部分は、それぞれ同
   −ＸＩ法の異なる数量の管と連通しているこ吉を特徴と
   する特ｒ［請求の範囲第１項に記載の多段落下液膜式蒸
   発装置。 （７）　　管の少くとも６０％は液体ボックスの第１部
   分と連通していることを特徴とする特許請求の範囲第６
   項に記載の多段落下液１１ψ戊４へ発装賄。 ！８＋　　、熱交換器のシェル側空聞に１全て、全ての
   ＩＱ・の周囲を鎖環する中−高ｒ品流体により加熱ｉ’
   ＋１能であり、かつ、流体流れと連通し−Ｃいることを
   特徴とする特に１−請求の範囲第１項に記載の多段落下
   液）漢式蒸発装置。 （９）　　液体保持部Ｈの仕９Ｊ壁の頂縁部を超えて、
   液体保持部材の狛１部分から第２部分へ液体が流れ、こ
   れて」：す、該第１部分から該第２部分へ液体を移行せ
   しめつることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   の多段落下液模式蒸発装置。 （１０）液体保持部組の仕切壁の頂縁部け、管の出目端
   部より実質的に下方かつその下に位置していることを特
   徴とする特に１−請求の範囲＠１項に記載の多段落下液
   膜式蒸発装置。 （ＩＩ＋　　ｇｆ、体保持部材の仕９Ｊ壁の「１縁部は
   、そらせ板の下方縁部よりも」二方にあることを特徴と
   する特許請求の範囲第４項に記載の多段落下液膜式蒸発
   装置。 （１２）　　第１及び第２ａｋ休保杓部分の上方に共通
   蒸気空間が配着されていることを特徴とする特ＩＩ請求
   の範囲第１項に記載の多段落下液膜式％式％ （１３ｊ　　ｆｆｆ体を液体保持部分からとり出して、
   熱交換器の少くとも１本の管を介して上方に釘循環して
   液体ボックス部分へ送り、そして該液体ボックス部分か
   ら６ｆｉ記液体保持部分へ流動せしめる手段を含むこと
   を特徴とする特ｒ［請求の範囲第１項に記載の多段落下
   液膜式蒸発装置。 （１４）　　管の−１一方かつ入［−１部と連通ずる２
   ３交換器の１−万端に密封液体ボックスを有する落下液
   膜垂直円筒多管熱交換器と、 液体ボックスの内部空間を第１部分と第２部針上に分割
   し各部分を特定の管入口と独占的に連通せしめる仕切壁
   と、 円筒多管式熱交換器の下方端に配備され、管の出口端と
   連通ずる蒸気−液体保持部材と、蒸気−液体保持部材の
   下方内部空間を、第１及び第２液体保持部分π分割する
   仕り壁と、上記液体ボックス及びに記蒸気−液体保持部
   材の両仕切壁は、液体ボックス第１部分から管を通って
   出ていく非蒸発液体の実質量が第１液体保持部分て落下
   し、かつ、液体ボックス第２ｓ分から吟を通って出て行
   く非蒸発液体の実質量が第２液体保持部分に落下するよ
   う、設けられており、 蒸気−液体保持部材の上方部に設けられた蒸気出口と、 蒸気出口と連通しかつ熱交換器のシェル側と連通し、こ
   れにより、蒸気をシェル側だ向けて管を加熱するのに使
   用せしめる導管手段と、熱交換器のシェル側から冷却蒸
   気をとり出す手段と、 第１液体保持部分から液体をとり出して再循環せしめ、
   該液体を第１液体ボックス部分へ送る手段と、 第２液体保持部分から液体をとり出して再循環せしめ、
   該液体を第２液体ボックスＦｌ　分へ送る手段と、そし
   て、 液体を第１腋体保持部分から第２液体保持部分へ移行せ
   しめる手段と、 から成ることを特徴とする多段落下液膜式蒸発装置。 （１５）　　導管手段に、蒸気が熱交換器のシェル側へ
   送られるｎ「＋に、蒸気を圧縮する圧縮機を内蔵するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載の多段落
   下ｇｌ膜式蒸発装置。 （１６）　　蒸気体から生ずる蒸気夏外の高温流体を熱
   交換器のシェル側に供給するとともに該流体を該熱交換
   器シェル側から回収する手段を有することを特徴とする
   特許請求の範囲第１４項に記載の多段落下液膜式蒸発装
   置。 （１η　液体ボックスの仕切壁と液体保持部材の仕切壁
   にいずれも垂直であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１４項に記載の多段落下液膜式蒸発装置ｆｆ　０ ０８１　１ｉ１７記両仕１刀壁は実質的に平面状であり
   、かつ同一平面内に在ることを特徴とする特許請求の範
   囲第１７項に記載の多段落下液膜式蒸発装置。 （Ｉ９）　　管の出［１端の下部に近接して配備され、
   そして、液体ボックス第２部号から送られる液体を蒸気
   −液体保持部材の第り部什へ向けるだめの液体方向つけ
   そらせ板を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   ４項１（記載の多段落下液膜弐４発装首。 （２０）　　低濃度液体供給流れを液体ボックスの第１
   部分へ供給する手段を有することを特徴とする特許請求
   の範囲第１４項に記載の多段落下液膜式蒸発装置。 し１）　　液体ボックス第１部分及び第２部分けそれぞ
   れ、同−寸法メ９４なる数量の管と」「１罵通しでいる
   ことを特徴とする特許請求の範囲？ｆＪ１４項に記載の
   多段落下液膜式蒸発装置。 固　管の少くとも６０％は液体ボックスの第１部分と連
   通していることを特徴とする特許請求の範囲第２１項に
   記載の多段落下液膜式蒸発装置。 （２：（ｌ　　％交換器のシェル側空間は全て、全ての
   管の周囲を循環するｃｌを一高温流体により加勢可能で
   あり、そして、流体流れと連通状態にあることを特徴と
   する特許請求の範囲第１４項に記載の多段落下液膜式蒸
   発装置。 （２４）　　液体保持部材のｆｌ：切壁の頂縁部を超え
   て、液体保持部材の第１部分から第２部分へ液体が流動
   し、これにより、液体を該第１部分から該第２部分へ移
   行せしめうる特許請求の範囲第１４項に記載の多段落下
   液膜式蒸発装置（２５１液体保持部材の仕切壁の頂縁部
   はす３・の出口端より実質的にド方かつその下に位置し
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第１４項に記載
   の多段落下液膜式蒸発装置。 （２Ｉ＋）　　液体保持部材の仕９ノ壁の頂縁部は、そ
   らせ板のド方縁部よりも」一方に在ることを特徴とする
   特許請求の範囲第１９項ＶＣ，ｉ１．！載の多段落下液
   膜式蒸発装置。 （２η　第１及び第２液本保持部分の−１−万π共通蒸
   気空間が設けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１４項に記載の多段落下液１１φ式蒸発装置。 駅　液体を液体保持部分から々り出して、熱交換器の少
   くとも１本の管を介して−１一方に１ｆ循環して液体ボ
   ックス部分へ送り、そして該液体ボックス部分からｌｉ
   Ｉ＋記液体保液体保持部分せしめる手段を含むことを特
   徴とする特ＴＦ請求の範囲第１４項に記載の多段落下液
   膜式蒸発装置。 （２９）　　頂部に液体ボックスを、かつ、底部に蒸気
   −液体保持部材を有する垂直円筒多管式熱交換器を具備
   する落■パ液膜式蒸発装置により蒸発して、溶融固体を
   含イ了する低濃度液体を濃縮する方法であって、 低濃度液体流れを、特定の管入口と連通ずる液体ボック
   ス第１部分へｆ共給して、これにょリ、液体を管内を下
   方に流動せしめ、熱交換器のシェル側で高温流体との熱
   交換により蒸発温度に加熱し、そして、蒸気−液体保持
   部材の第１部分へ流れるようにする工程と、蒸気−液体
   保持部材の第１部分から、非蒸発の部分的濃縮液体をと
   り出して、それを液体ボックス第１部分へ１１１循環す
   る工程と、液体ボックス第１部分と連通していないいく
   つかの管入口部と連通ずる液体ボックス第り部汁へ、部
   分（ｄＪ濃縮液体を移送し、これにより、該部分的ａ縮
   液体−管内を下方に流動し、熱交換器のシェル側で高温
   流体との熱交換てよね蒸発温度に加熱され、そして、蒸
   発して更に濃縮した液体となって蒸気−液体保持部材の
   第２部分へ流入する］−程と、そして、蒸気−液体保持
   部４ｇの第２部分から濃縮液体をとり出し、それを液体
   ボックス第２部分へ再循環する工程と、 から成ることを特徴とする方法。 ＋３０ｊ　　ｇ１体の蒸発により形成される蒸気を、蒸
   気−液体保持部材からとり出して、該蒸気を熱交換器の
   シェル側に供給して管を加熱するだめに使用することを
   特徴とする特に１−請求の範囲第２９項に記載の方法。 附）　部分的濃縮液体は、蒸気−液体保持部Ｈの第１部
   分からその第２部分へ供給されるこ々を特徴とする特許
   請求の範囲第２９項に記載の方法。 （ハ）　部分的濃縮液体は、分割Ｉｆ：　ＩｊＪ　ｏ、
   ｙの１−をあふれ出て、蒸気−液体保持部４Ｅの第１部
   分から第２部分へ供給されることを特徴表するネＫ）請
   求の範囲第３１項に記載の方法。 （３３）　　所望の高固体濃度を有する液体は、蒸気−
   液体保持部材の第２部分からとり出されて１」的場所へ
   搬送されることを特徴とする特許請求の範囲第２９項に
   記載の方法。 （財）　蒸気−液体保持部材からとり出された蒸気は、
   熱交換器のシェル側に供給される前て、圧縮されること
   を特徴とする特、￥１−請求の範囲第３０項に記載の方
   法。 廁液体保持部材の１つの部分からと９出される非蒸発部
   分的濃縮液体を、熱交換器の少くとも１本の管を介して
   −に方に再循環して液体ボックス部分′＼送り、そして
   、該液体を該液体ボックス部から前記液体保持部材の部
   分へ流動せ］７めることを特徴とする特許請求の範囲第
   ２９項に記載の方法。