JPS59203608A - 溶液分離装置 - 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】 〔発明の属する板前分野〕 この発明は、少くとも一つの浴蔽用徂媒質室と蒸、２を
通過性・、／）！戻と透過物室とを備える溶牧分雛装置
に関すゐものである。

〔従来技術とそθ問題点」 ６過蒸発法（Ｐｅｒｖａｐｏｒａｔｉｏｎ　）　ｖ′ｉ
液伏混合物を精ぜｇあるいは分ｉする方法である。ここ
で、ま混合液が液体・、はほとんど通過させず蒸気はコ
ントロールして通過させる膜に、４−、かれる。膜の背
面側は減圧状態に置かれ、腋を通った蒸気は直ちＩＣ排
出すれコンデンサにおいて液に戻る。通過した蒸気を洗
浄ガスを使用して引き出し冷却器で凝結させることも可
能である。膜は多くの場合合成樹脂で作られ通過省、・
は膜の厚さを減らすことによって増大するから、極めて
薄いたわみ性のフォイルを特殊構成Ｑ連通蒸発器に固足
するか組み込まなければならない。

従来・殻状混合物は主として蒸留によって分離した。多
数の（昆合物例えば水／エタノール、りａａホルム／ヘ
キサンエタノール／／クロヘキサン。

ブタノール／ヘプタ／、水／イングロパノール。

水／テトラヒドロフラン、水／ジオキサ／、メタノール
／アセトン、メタノール／べ／ビン、エタノール／酢酸
エチルおよびメタノール／酢酸メチルで１よ共沸的Ｖこ
蒸発する濃縮物となりそれ以上の分離は不可１化となる
。第三物質の添加によって改善することができ、抽出蒸
留によってａ′羨が更に進行するが、著しく高価上なる
。

これに代る方法は透過蒸発法である。この場合両成分の
一方が一つの１漠に例えば吸着される。流れ込み側か絶
えず陵に続く混合液にさらされる膜の背面では真空にな
っているため、吸着された液が蒸気として膜から放出さ
れ新たに吸着される液に対する余地が生ずる。適当な膜
を選定することにより共沸混合液でもその成分に分解す
ることができる。

この技術は最近に開発されたものであり、透過蒸発法を
実施する理想的な機器（はまだ存在しなめ。

現在は逆浸透を利用する機器が使用されている。

これは）臭の両側の高い圧力差のような別の物理的ｉゴ
提に基〈技術であり、送り込みとＭ過は共に散としてで
あり、透過中熱の損失はない。

フォイル状の膜を使用するものとしてはらせん状に巻力
・れた膜を使用する機器がある。流れ込み室と透過室は
この場合模を支える合成樹脂格子等で構成され、敢まそ
の網目を通して流れる。膜の圧縮・、は接着固化により
、装＃１・ま管容器内に収められる。

更ｖＣ別の方法は平坦な膜か枠に帳らｔしている枠モジ
ュールを使用することである。この枠に・は１ｉ４りの
室への潅流導管が組み込まれ、気密結合寸○リング又は
成形バッキング環による。枠の構成は流れろむ混合１夜
に対１〜て平板形の室か膜の上方に１杉成されるよう（
Ｃなっている。ＩＩ第のド面ｌよ細目の格子父Ｉまフリ
ット上に置かれ、その細孔全通して清適′吻が集合導管
に引き出される（ドイツ連邦共和国特許公告第２８０２
７８０号公報参照）。

上記り）装置・・よ積み重ねて堆漬を構成させ、終端７
ランジにおいて上側と下側からねしボルトによって圧縮
保持される。

この１車モジユール、ばその構成から極めて圧力に強＜
＋ｎい拐糾を使用しである。容器、ねじボルト、７ラン
ジ、接続管等、・ま４０乃全１００　ｂａｒの圧１ｙ　
ｖｃｌ射えるようして設計されている。バッキング方式
と板間を気密に圧着する成形ゴムの溢流ボｌレトは材料
の強ざを大きぐ低Ｆさせるこ吉を許さないから、耐圧ｉ
　ｂａｒと真空動作との二つの要求を満たすよう（で材
料の犬Δさと品質を低ドさせること・ま不用１１ヒであ
る。

透過蒸発ではｊ漠の付近に生ずる蒸発ｊｊＬ象に基き大
きな熱損失を生じ、溶液の流動性の−Ｆ限を超える仁と
が起り得る。この場合：大過蒸発効率は付加的に指数関
数に従って低−Ｆする。

この熱損失を補ｆ１（するだめの熱の補給は公印のモジ
ュールを利用する場合不用能である。一つＱ打１痢策と
して例えば流れ込み混合ガスを４０Ｋまで冷却すること
ができるが、この場合溶液をモジュールの外であらため
て加熱し次のモジュールに送り込む。モジュールの長さ
、ｄ分離するガス混合物に許される冷却度に関係させな
ければならない。

冷却度が直接膜の仕事率に関係する一方、膜の仕事率、
・ま温耽低下と共に急激に沈滞するから、受は入れられ
る情況は小でいモジュール寸法においてだけ達成される
。

余り大きくないモジュールにある膜面を置（へたコンパ
クトな装置・寸中間に熱交換器を置いた遥に小形のモジ
ュール内に同じ膜面を置いたものより良好であることは
、設備費が化ジュール・ユニツｒ毎に２ｉｌＩ！ｉＩ設
けられる安定な端板とその接続部によって決められるこ
とからも明らかである。

在来のモジュールによる有利な解決法、ｄ大きなニーニ
ットを組立て流れろみｌ没が数倍（ｊＤ速度で嘆りを通
過するようにし、それによって温度差へｔを低］ごさぜ
熱交換器を通過づせて熱損失を補償することである。こ
の場合大部分の液は同じモジュールに前方から供給され
、一部（約１０％）が次のモジュールに送られそこでポ
ンプ加速されて循環する、 この運転方式は前のものよりも設備費の点で遥に有利で
あるが、単位時間当り士数倍の榎量を送らなければなら
ない加速ポンプを使用するため運転費が著しく増大する
。モジュールの形状の関係で一求度の上昇と共に流動抵
抗は比例以上の率で増大し、エネルギー使用量もそれ（
Ｃ伴って急上昇する。

既存のモジュールを使用する際の別の間悄は透過側にお
いての高い流動抵抗である。Ｔｆ！Ｌ過物の不完全な運
搬に基き分離効果を低ドさせるか消滅させる平衡状態が
作られる。

公知の構成を調べると、５ｍｂａｒという典型的な動作
圧において流れ込む蒸気量を運び去ること、・ま不可能
であることが分る。公知構造では最も有利な徘を反構造
においても、例えば通過盾２５に２７ｍ２ｄのときの通
流速度・・ま単に透過物側の流れの断面積が著しく小さ
い吉いうことから１００ｍ／ｅに達する。

透過′吻の引出しが適当に行なわれ゛ないときｖｉｌ漠
の片面に凝結物がたまり、それ・足よって生ずる浸透現
象により膜を通して譲度平＃が起り、差引では流れ込み
混合液の分離は生じないことになる。

透過物の大部分が排液設備によって排出されるとしても
公知の排液構造の網目が細いことから、蒸気圧が低１ニ
ー１．Ｒ後に・は毛管現象と表面張力の法則＋ｆＣ従っ
て毛管凝縮が起る。

従って公知モジュールを使用すると可能な：ｍ　！ｙ適
当な変可を加えたとしても、逆ｔψ透の点で１．１：有
効であっても透過４発）つ点で、、ｉ不満足な装置とな
る、 同順にして公知１７４造ンこ洗浄ガスを使用（−でも膜
の完全な利用は不ＩＪＪ酢であり、透過蒸発技術で要求
さｎる能力は４）戊さ；？１ない。

〔発明の目的〕

この発明の目的は透過蒸発技術（（おいて要求さ九る次
の条件を満足する秀過蒸発装置金得ることである。

（１）嗅か単位空間当りできるだけ大きな面積を占める
、。

（２１イｉ久としての流れ込みＩｆｌｌｌと蒸気ＩＩと
の闇の気密結合が達ｂｋされる。

（，３）連続的なｔ仮流とケリ、膜面全体か一慨に洗わ
れるっ （４）適当な支持体配置（でより不安定な膜を支に−る
。

・５）支持体によって流れ込む蒸気＋、’（）流れ出し
が妨害されなれ。

（６）蒸気イ１１１ｊの通流抵抗か大きな断面の選定（
／Ｃよって小さくなり、比較的大量の透過物θ１ｔ（・
ておいても充分低し０圧力に保たれる。

（７）　　悦を曲しての蒸発が起る場合気化熱による熱
損失を補償する装置を用７呟する。

〔発・男の構成〕

この目的・ま特許請求の範囲第１ｆＡに４徴として挙げ
、ａ構造とすることによ゛りて達成される。

特許請求の範囲第２項以下Ｖこｔｄ　（の発明の有利な
実施形態が示されている。。

〔発明の効果〕

この発明によって次の利点が得られる。

（イ）大きな断面積を持つ短い透過物通路（透過物通路
の最大長は喚り１＋ｉｌｌ而の半分に対Ｉ；、；する） （ロ）　　ノ’ＩＩｉ々の応用分野に対１〜で良好ケ適
応注（透過蒸発器の長を、加熱−洩宋・、Ｏ数、溶孜室
の１妾続形氏、冴）局′吻覗出し位置、迭ｊ尚ヲ春発冊
桐ギ１の選定による） １ｃつ　加熱及素の集積構成 （→　両室系内の小さい圧力損失 に→　傳い仮状素子の使用による高い実・瑛密罪（へ）
　七磯曲の１餉 （ト）先（争ガスの多ｎ　ｌｌ　’ｊｌＵ　８売１’ｌ
’　Ｉ正性蒸発Ｇ′Ｃよって１５１１溶液から熱が奪わ
れるか、温度差を、悦・ｊ′）梼、１ヒに許される範囲
内にとどめるため溶須全認での室に並列ＶＣ導き、子桁
ニーて叱れ６熱４ｊ呆・１イ鴇（水）によって加熱され
るようにする、その代り（ｔＣＣ液液直列しく接続され
た室をｖＩしれ、そり。

ｖｃ　、ｒ：つて透、１如蒸発器内で必襖な熱が力［Ｊ
えら九るようにしてもよい。

１′発明の実施例〕 第１図乃至第５図を参照し実〃逗傍」（〆こついてこの
発明を更に詳、ｌ＋１Ｉｌｆて説明する。

・先、争カスを１更用せすＶＣ透過物室仰］イ辷減圧Ｖ
こして作動する透過蒸発晶■僕成部品、つ配夕１ｊ仄襟
を第１図１に示す。図６で示されて（八るもの・ま虫媒
′胃室１と２、透過後１室３と４．これらの室の間Ｖこ
置かれ）乞ｒ’ｖ％　５と６および両側−′（加熱板Ｆ
３と９を備える加熱室７から構成される堆積ユニットで
ある６総ての＋Ｘｂ品は今しい外寸去を持たせ矩形とす
る（１）が有ｆｉｌであるか、円形、長円形、正方形あ
るいは多角形としてもよｌｚ＋。

透過物ｒｇ１　虫媒゛Ｊｑ￥および加熱室１まぞれそれ
伜で四重れ、この枠ｖＣ５ま粗媒質や加熱媒体を入れ、
洗浄ガスを導くか減圧とするための通孔かあり、連結管
１０〜１５が取り付けられている。膜５゜に寸虫媒質室
１ある１７ｉは２と透過物室３あろいま４の間に置かれ
る。粗媒質（解散）は、粗砕實室１と２ｒ丁から上に向
ってほぼ層流として流れ、その際入］」から出口の間で
而１が的の冷却か行なわれる。

この冷却は加熱を行なうことによって阻止される。その
ためＶ′Ｃ／ｌｌｌ：虫媒買電１ならびに経済的ならび
に構先十の理由から現１吠対夫ｒ妃置の徂ｉ某質室２の
全表面全加熱室７　ＶＬｃ接触さぜる。この字Ｖ′ｃは
加熱媒体（水）が詔、謀′、ｇ　Ｈ，−、：ｔ　、　　
２内の粗砕′乃の流れ（（対して逆１「Ｔ１八に流れる
。加熱媒体、・ま中間？こ！ｔかれだ力１］４４げ反８
，９をＪｊカシて熱を粗砕′霞に与え、↑且媒質室１，
２内で祖媒ノ盾・９温度分布を一様ンこする。

刀１　：、ｉＱ％室７　と力Ｉ」幌冒反８．　９　の代
りに′ｉ住気ノ用ゾノ目反（〆ζよって徂、媒′准２加
熱することもＥＪ能である。透、υ′吻か多せである・
易＠に・衝、涛過紫発Ｋｊ５の１彪１“１ヒを阻１Ｒす
る（となくホ過物室：３と・１をそれＶＣ対応した大き
な寸、云とすることができる。

第２図乃至第５図１〆て透過物１６、粗砕・實］７、加
；ｊｉｉｉ　！！某体］８．先１争ガス２０心よび凝９
．柄物１９の１を２・ノド忙噴タリを小す。その中温２
図と第：（図（ｌよ１頁列コ、４・売でぬり、第７１図
と第５図・・よ１１ｐ　９１１接続である。

いずれもぬ洋ガスを使用しなし）ものと使用するものか
示しである。

各媒擺の（８１ｆ、れ方向・！、ｉｉ模Ｍとガロ熱血Ｈ
ＦＱ間に矢印−と？示す。実暎室機器であるか工業的用
途、Ｑものであるかに従ってこれ以外のＨ）５４々の接
ソツ［方式も考えられる。

〔発明の幼未〕

この発明よこれによって従来の機器の欠点を冷い′ＩＣ
透過蒸発模イＪの経ｊ斉的な佑想を与えるものである。

この発明１次（／こ挙げる目的を達成するこ七を特徴と
する。

（ａ）　　モジュール集積り熱交換による気化熱の補給
（’？＋）　　短い排出路を９ｍえ充分な寸法を持つ透
過物室の構、双 （（１）分離目的に応じて分離室の直タ１ｊ、並夕１」
又は・昆合接続を行なうこと （（１）低い圧力差をもって嘆を完全かつ一傅に流れる
こと （ｅ）　　高い実装密度 ｊｆ）　　不活ｉ生洗浄ガスが逍週室全コントロールき
れて流れることにより気密閉鎖運転か可１１目となるこ
と 板状構成の透過蒸発器、・ま次の特徴を示す。

（ｇ）　　室の機能の交ｉＩｌ！！ｒｊｌＪら透過物室
に粗媒質に導き、粗砕買電に透過ζ吻を導いて膜の表面
ンで附ＩＷの過に祥が起らな１．７）ようにすることか
口Ｉ能（）Ｉ）実験室様器から工業設備−寸での間の多
方面の使用かｍＪ能 （１）一定の高温度において喚が最大の透過物通流−虹
と最高丸、う選択性を示すから透ＪＶＡ蒸発藷ｉｃ直接
（・つエネルキー供給か口■能 （ｊ）　　透過物室の通路か短く流辿断面債が太き：ハ
ことにより透過物電力・ら蒸気を急速に排［Ｂすること
かでき、そ八によって嘆の背面の低濃Ｊ、Ｙか迷Ｊ戊さ
瓦る。

（１１）　　粗砕′ａ力・模衾逆６＋ｊ　Ｌ粗砕買電か
ら蒸気を取り出すことにより膜の８げ方と後方Ｖこ・湧
い礫ＬＷの発生を防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図、は粗砕買電１と２、］ｘ洒物室３と４１、模５
と６、加熱室７および加熱板８と９から５溝成される堆
積ユニットの部品配夕１」を示す図面、第２図と第３図
は透過物１６、祖媒瞥Ｊ７、加熱媒体］８、洗浄ガス２
０および凝縮物１９の直列接続方式を示し、第４図と第
５図・Ｉまそれらの並列接・読方式を示す。 第１頁の続き ０発　明　者　ゲルハルト・カーン ドイツ連邦共和国ゲーストアハ ト・ツルペンベーク２０ ０発　明　者　グンター・リュールス　　　　　１゜手
続補正書（オ式り 昭和よ）年ｊ番月チ　日 特許庁長官殿 事件の表示　斗寿靜ソ呂’４−２４２２４発明の名称　
ら粗ヲＬ’＋食涯；ｇｉ 補正をする者

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）徂媒′ａ′？（１又は２）内部で溶液を一様な最議
   化ｏＪ能の温度Ｖζ力り熱する訓熱装置４（７乃ｆｓ９
   ）が設けられていることを特徴とする。容液を収容する
   粗媒・６室と蒸気全通過させる膜と透過物室とを少くと
   も一つうつ備え透過蒸発に」：つて溶液を分離する装置
   ｆ、。 ２）柑媒”α１ゲ（１，２）と、戻（３，４）７）寸法
   ・′こ適合し／ζ加熱室（７）が設けられ、　７Ｊｌ］
   熱媒体かこの室を貫流して熱エネルギーを直接あるいは
   ＋ＪＤ熱叛（８，９）を介して溶液ケこ伝えることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載′／）装置、 ３）柑媒ｄ′候（１１，，２）と膜（３，４）の寸法に
   田４付した刀ｐ　１名：１反（８，９）か設（けられ、
   この板が熱エネルギー全直接浴液に伝えることを特徴と
   する特許請求の範囲第１唄記載り装づ）加熱室（７）又
   は加鵡板（８，！１）か一つの１漠堆４責ユニツト内に
   互（ｌで））２行し７てＩＵつ）れた二つの徂媒ノ直：
   ａ＜１と２）を１ｄ１時に刀ロイ込することを特徴とす
   る特許請求の範囲第１拍乃−ｒ生′、３Ｉ貞の一つｉ＋
   ’ｔ：記載の装置。 ５）透過物室（３，４）が柑媒質至（１，２）よりも大
   きな容積を持ち、減圧のドにあるい″′ｉ分浄ガスを従
   しながら動作することを特徴とする特許請求の範囲第１
   １Ｊｌ：Ｉ乃至第１１負の一つｉｚｃ　７己絨の装置。