JPS5815161B2 - ジヨウリユウホウシキ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は蒸留方式に関する。

特に本発明は塔頂と塔底の温度差の大きい蒸留操作と温
度差の小さい蒸留操作の組み合さった系において、二種
以上の熱媒体を用い、熱媒体の循環サイクルを二元以上
とする蒸留方式に関するものである。

蒸留操作は混合物を成分の蒸気圧差を利用して分離する
ものであり、蒸発、凝縮の繰り返し操作である。

このため蒸留操作を行なう蒸留塔にあっては第１図に示
すように、塔頂部に凝縮器ａを、塔底部にリボイラーｃ
を備えるのが普通である。

図中す、ｄは冷却用熱交換器であり、工業的に使用され
ている蒸留塔では加熱源としてスチームを使用し、冷媒
として冷却水あるいは海水を使用することが多い。

この蒸留操作を熱収支から見ると、入熱の大部分はりボ
イラーｃに加えられるスチームの熱量であり、出熱の大
部分は凝縮器ａで冷却水に奪われる熱量である。

すなわちリボイラーで加えた熱を冷却水で運び捨ててい
るわけで熱効率のきわめて悪い操作であるといえる。

このため、エネルギー節約の方策が種々提案されており
、その中でも古くから実施されているのはヒートポンプ
方式である。

ヒートポンプ方式には塔頂蒸気の持つ熱量を利用する第
２図の方法と塔底液の持つ熱量を利用する第３図の方法
がある。

すなわち、第２図の方法では、塔頂蒸気は圧縮機ｅを経
てリボイラーｃに熱量を与え留出液冷却用熱交換器すを
通って留出液として取り出される。

また第３図の方法では、塔底液は凝縮器ａにおいて塔頂
蒸気と熱交換をし、圧縮機ｅを経て蒸留塔にもどる。

これらの方法には共通して次のような欠点がある。

（１）蒸留塔一本につき一台の圧縮器が必要である。

（２）塔頂と塔底の温度差の大きな系には適用できない
。

（３）留出液、罐出液からの熱回収が困難である。

これらの欠点のうち温度差の大きい系に適用できないの
は次の理由による。

すなわち、熱媒体の凝縮温度と蒸気温度との温度差は熱
媒体の特性にもよるが通常６０〜８０℃である。

これは主として圧縮器の設計上、操作上の経済性による
。

一般に使用される熱媒体（アンモニア、フッ化炭化水素
類（商品名：フレオン）、ｎ−ブタンなど）では６０〜
８０℃の温度差は圧縮比にして１０程度となり、これを
こえる時、圧縮器の選定、使用は経済上著しく困難にな
る。

本発明者はこれら欠点を改良すべく種々研究を行なった
結果、蒸留装置のすべての凝縮器および冷却用熱交換器
の冷却に、熱媒体の蒸発による除熱を利用し、発生した
蒸気を圧縮昇温し、これをすべてのりボイラーおよび加
熱用熱交換器の熱源として用い、熱を供給して凝縮した
熱媒体を減圧弁により降圧した後、再度凝縮器あるいは
冷却用熱交換器に送る熱媒体の循環サイクルを用い、こ
の循環サイクルにおいて、二種以上の熱媒体を用い、循
環サイクルを二元以上組み合わせるとき、塔頂と塔底の
温度差の大きな蒸留操作を含む系にもヒートポンプ方式
を容易に適用でき、一台の圧縮器により複数個の熱交換
器の加熱および冷却が可能なシステムとなることを見い
出し、本発明に到達したものである。

すなわち、本発明は、熱媒体の冷却−加熱循環サイクル
を二元以上組み合わせた蒸留方式に関するものであり、
本発明の蒸留方式は特にブタジェン、イソプレン、イソ
ブチレンなどの抽出蒸留に適用される。

また重合後のストリップ液からモノマー溶媒の回収、精
製などにも適用される。

本発明の蒸留方式によれば次のような利点がある。

（１）塔頂と塔底の温度差の大きな蒸留操作に容易に適
用できる。

（２）留出液および罐出液からの熱回収が容易であり、
熱効率を高めることができる。

（３）一台の圧縮器により複数個の熱交換器の加熱およ
び冷却が可能である。

本発明に用いられる熱媒体としては特に制限はない。

熱容量が大きく、熱的に安定で、腐食性の無いものが使
用される。

第一元勲媒体としては、アンモニア、フッ化炭化水素類
（商品名：フレオン）、低沸点炭化水素、例えばエタン
、プロパン、ブタン、ペンタンなどの飽和炭化水素ある
いはエチレン、プロピレンブチレンなどの不飽和炭化水
素あるいは低沸点アルコール類、ケトン類、エーテル類
などが使用可能であり、凝縮器あるいは冷却用熱交換器
で凝縮あるいは冷却する流体温度と、操作圧力を考慮し
て上記熱媒体中から適当に選択される。

また第二元以降の熱媒体としては、水、高沸点炭化水素
、例えばヘキサン、ヘプタン、オクタンなどの飽和炭化
水素、あるいはベンゼン、トルエンなどの芳香族炭化水
素あるいは高沸点アルコール類、ケトン類、エーテル類
、エステル類などが使用され、リボイラーまたは加熱用
熱交換器で蒸発あるいは加熱する流体温度操作圧力およ
び熱媒体の臨界温度・臨界圧力を考慮して選択される。

圧縮器の形式についても特に制限はない。

通常の往復式、遠心式、軸流式、回転式、スクリュ一式
のいづれも使用することができる。

塔頂と塔底の温度差の大きい蒸留操作と温度差の小さい
蒸留操作の組み合さった系の１例として、従来性なわれ
てきたブタジェンの抽出蒸留装置を第４図に示す。

この装置は、抽出蒸留塔、放散塔、第１精留塔および第
２精留塔を備えており、各基に凝縮器１゜２．３，４お
よびリボイラー９，１０，１１゜１２がそれぞれ一基づ
つ設けられている。

また冷却用熱交換器は抽出溶媒用５が抽出蒸留塔に、留
出液用６，７が第１および第２精留塔にそれぞれ設けら
れ、罐出液用８が第２精留塔に設けられている。

この装置における流体の流れは同図に示すとおりである
が、抽出蒸留塔および放散塔は、塔頂と塔底の温度差の
大きい蒸留塔に相当し、リボイラー９，１０は大きな熱
量を必要とする。

第１および第２精留塔は温度差の小さい蒸留塔に相当す
る。

本発明はこのような形式の蒸留系に適用されるもので、
本発明の蒸留方式を第５図によって説明する。

同図には二種の熱媒体ｉ−ペンタンおよびｎ−ペンタン
の循環径路を示しである。

図中の符号は第４図に示す系における各部分と同一部分
を示す。

第一元勲媒体としてｉ−ペンタン、第二元熱媒体として
ｎ−ヘキサンを使用し、二台の圧縮器の吸入・吐出条件
を次のようにした。

第−元 第二元 媒 体 ｉ−ペンタン ｎ−ヘキサン吸入圧・温
度 １籾／ｆｆｌ、２８°Ｃ２峻保、９３°Ｃ吐出圧・
温度 ９ｋｇ／１１１．１１３°Ｃ９ｋｙ／ｉ、 ｔ
６２℃凝縮器１〜４および熱交換器５〜８によって蒸発
したｉ−ペンタンは、第−元圧縮器によって圧縮・昇温
され、リボイラー１１，１２および中間熱交換器におい
て低温のｎ−ヘキサンに熱を与え、自身は冷却される。

さらに減圧弁を通して降圧冷却され、凝縮器１〜４、熱
交換器５〜８と循環する。

一方、高温のｉ−ペンタンによって蒸発したｎ−ヘキサ
ンは第二元圧縮器によって圧縮・昇温され、リボイラー
９，１０に熱を与え、自身は冷却され、さらに減圧弁を
通して降圧冷却されるサイクルをとる。

この蒸留装置での入熱と出熱はほぼバランスがとれ、２
０，０００×１０３Ｋｃａｌ／ｈｒであった。

循環するｌ−ペンタン、ｎ−ヘキサンの流量はそれぞれ
３６０ × １０３に９／ｈｒであった。

また第−元さ第二元の圧縮器の駆動に要するエネルギー
は合わせて１８，０００×１０３Ｋｃａｌ／ｈｒであっ
た。

すなわち本蒸留方式はエネルギー的にみて優位にあるこ
とが明らかとなった。

また冷却水を冷却塔で冷却循環する方式にくらべても冷
却塔でのエネルギーが不要であるという効果がある。

次に三元の熱媒体サイクルを用いたブタジェンの抽出蒸
留系（図示せず）について説明する。

第−元の熱媒体としてｎ−ブタン、第二元、第三元の熱
媒体として水を使用し、王台の圧縮器の吸入・吐出条件
を次のようにした。

循環するｎ−ブタン、水の流量はそれぞれ３３０×１０
３．４０×１０”、３０×１０３ｋｇ／ｈｒであった。

また王台の圧縮器の駆動に要するエネルギーはあわせて
１５，０００× １０３Ｋｃａｌ／ｈｒであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な蒸留装置、第２図は塔頂蒸気の持つ熱
量を利用する蒸留方式を、第３図は塔底液の持つ熱量を
利用する蒸留方式をそれぞれ示す。 第４図は従来のブクジエン押出蒸留装置、第５図は本発
明の蒸留方式の熱媒体循環図である。 １．２，３，４・・・・・・凝縮器、５，６，７，８・
・・・・・冷却用熱交換器、９，１０，１１，１２・・
・・・・リボイラー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸留装置のすべての凝縮器および冷却用熱交換器の
   冷却に熱媒体の蒸発による除熱を利用し、発生した蒸気
   を圧縮、加温してこれをすべてのりボイラーおよび加熱
   用熱交換器の加熱に用い、凝縮した熱媒体を循環使用す
   る方式において、二種以上の熱媒体を用い、熱媒体の循
   環サイクルを二元以上にすることを特徴とする蒸留方式
   。