JPS60125201A - 精溜塔における熱回収方法及びその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、精溜塔においてヒートポンプを利用して塔頂
から排出される低沸点蒸気の持つ熱エネルギーを回収す
る方法及びその装置に関する。

〔従来技術〕

従来、２成分、又はそれ以上の成分を含む混合液体から
単一の成分を分離するには、混合溶液を構成する各成分
の蒸気圧の差を利用して、各成分に分離する精溜による
のが最も普通である。このためには、混合液体を蒸発さ
せるために必要な熱量の補給と、発生した蒸気の冷却と
が必要である。熱量の補給のためには、加熱媒体が必要
であシ、通常スチームやダウサム等が用いられている。

また、蒸気を冷却するためには、冷却媒体が必要であシ
、通常工業用水が用いられる。　− 加熱媒体としてスチームを用い、冷却媒体として工業用
水を用いる方法は、加熱のだめの熱量と冷却めための熱
量がほぼ相等しいにも拘らず、それらを互いに関連させ
ずに捨て去るものであるから、熱の不経済は莫大なもの
である。。

そこで、冷却機構として使われる熱量を加熱機構に使わ
れる熱量に関連させて、この二つの熱量の間に熱交換を
行なわせて、精製を行なうことが考えられた。これが精
留におけるヒートポンプを利用した方法である。

ヒートポンプによる熱回収方法の原理を図面により説明
すると次のとおシである。第１図は、熱ポンプを利用し
た精製方法の定常状態における流れを示寸概略図である
。第１図において、混合液体は（から精製塔１へ導入さ
れ、鞘部塔内で加熱さ、する。その結果、低沸点蒸気は
、パイプ２を通し、圧縮機３に入り、ここで断熱圧縮さ
れて昇温され、加圧下の気体状態でパイプ４を経て再沸
器５に導入され、ここで冷却されて液状となシ、バイブ
ロから出て、その一部はパイグーから低沸点成分として
取出される。低沸点成分の残余部分は、パイプ７を通シ
、減圧弁によりパイプ２内の蒸気圧とほぼ等しい低圧ま
で減圧され、再び精製塔へ還流される。他方、高沸点成
分は、パイプ８を通って精製塔１がら液状で排出され、
その一部はパイプＨから高沸点成分として取出される。

高沸点成分の残部はパイプ９を通って、再沸器５へ送ら
れ、ここでパイプ４から流入する高温の低沸点部分と熱
交換により加熱され気体状態となシ、パイプ１゜を経て
精製塔１内へ導入される。このように、ヒートポンプを
利用した方法では、外部から加熱用スチームや冷却用水
を必要としないので、熱エネルギーの消費は極めて僅か
で足シることになる。

ところが、従来のヒートポンプによる熱回収方法におい
ては、精製塔から排出される低沸点蒸気の種類如何によ
って色々な問題が生じている。

例えば、塔頂から排出される低沸点蒸気が、圧縮して高
温になると分解あるいは重合を起すなどして性質が変化
するおそれのある場合には、直接圧縮によるヒートポン
プによる方法は使用できない。

一方、該低沸点蒸気が、エタンであるときのように、そ
の飽和蒸気を断熱圧縮した場合に液状物、即ち凝縮物を
生じない場合には、上記方法は何の障害もな〈実施でき
る。ところが、該低沸点蒸気がベンゼンのように、その
飽和蒸気を断熱圧縮した場合、液状物を生じる場合には
、該低沸点蒸気が圧縮機に導入される前に予熱器で予熱
しく特公昭５４−３９２３６号公報参照）、或いは加圧
後の高温低沸点蒸気の一部を混合して加圧中に液状物が
生じないようにする必要がある。

又、該低沸点蒸気がベンゼンのように可燃性のものであ
る場合、或いは毒性を有−ｆる蒸気である場合には、こ
れらの蒸気を圧縮する圧縮機の軸封装置として、これら
の蒸気が圧縮機の外部に漏れることのないように、メカ
ニカルシール又はオイルフィルムシールのように非常に
複雑、高度なものを用いる必要がある。

又、該低沸点蒸気が、硫化水素を含有している場合のよ
うに腐食性のある場合、該蒸気が通過又は、接触する配
管、圧縮機、弁、再沸器、計装機器の該蒸気との接触部
の材質を、ステンレス鋼又はモネルのように高価な耐食
性のあるものにする必要がある。

〔発明の目的〕

本発明は、上記公知の精留におけるヒートポンプによる
熱回収方法に□おいて、上記の欠点を取シ除くため精製
塔の塔頂から排出される低沸点蒸気を水蒸気発生器に導
入して凝縮し、その凝縮熱エネルギーで水蒸気を発生さ
せ、この発生した水蒸気を断熱圧縮して高温高圧蒸気と
することによシ、前記低沸点蒸気の熱を回収し、熱源と
して利用する方法及びその装置を提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

本発明は、精製塔の頂部から排出される低沸点蒸気部分
の持つ熱エネルギーをヒートポンプによシ利用する方法
において、上記低梯点蒸気溜分を水蒸気発生器に通して
水蒸気を発生させると共に凝縮させ、この発生した水蒸
気を加圧することによシ高温高圧水蒸気とし、熱源とし
て利用することを特徴とする熱回収方法、および 精製塔に、精製塔頂部から排出される低沸点蒸気部分に
よシ水蒸気を発生させる水蒸気発生装置、該水蒸気発生
装置で生成した蒸気を加圧する加圧装置、並びに加圧さ
れた水蒸気を塔底部分の再沸器に供給するように結合し
てなる精製塔である。

本発明の一実施の態様を述べると、本発明は、精製塔の
頂部から排出される低沸点蒸気部分を水蒸気発生器に導
入して低沸点蒸気部分を凝縮すると共に水蒸気を発生さ
せ、生成した低沸点凝縮液の一部を必要に応じ冷却器で
過冷却した後精製塔に還流し、残余の部分を系外に取り
出し、一方上記水蒸気発生器で発生した水蒸気を圧縮器
で圧縮して高温高圧の水蒸気とし、該水蒸気をデス−パ
ーヒーターに通して飽和蒸気としだ後或いは直接再沸器
に導入し、該再沸器中で塔底から排出される高沸点部分
の一部を加熱し蒸気として精製塔底部に戻して鞘部を行
う、ヒートポンプを利用した熱を効率よく利用する方法
及びその装置である。

つぎに図面に基いて本発明を説明する。

第２図は、本発明方法の定常状態における部分、水蒸気
等の流れ、及び本発明の装置の結合状態を模式的に示す
もので、図中１１は原料供給管、１２は精製塔、１４は
水蒸気発生器、１５は冷却器、１９は圧縮器、２１は再
沸器、１５゜１５．１６，１７，１８，２０，２２，２
３゜２４、−２５．２６．２７は夫々配管を示し、２８
は水補給管を示す。

第２図において、原料供給管１１から精製塔１２に供給
された鞘部すべき混合液体は鞘部塔内で加熱精測され、
その結果低沸点蒸気は、塔の頂部から配管１３を経て引
出され、水蒸気発生器１４に導入され熱交換にょシ凝縮
された後、必要に応じ冷却器１５で所定の温度まで冷却
し凝縮した低沸点部分の一部は、配管１６がら系外に抜
き出し、残余は精製塔の頂部に配管１７を経て還流する
。

一方、水蒸気発生器１４で発生した水蒸気は配管１８を
経て圧縮器１９に導入され圧縮して高温にした後、配管
２０又は配管２７によシ、再沸器２１、又は、系外の水
蒸気需要部に供給され熱交換によシ熱エネルギーを供給
し、凝縮した後配管２２を通シ水蒸気発生器１４に戻る
。

又水が不足する時は、管２８から補給される。

他方、高沸点成分は、塔底から配管２３を通って精製塔
１２から液状で引出され、その一部は、配管２４から高
沸点成分として取出されるが、残部は配管２５を経て再
沸器２１へ送られ、ここで配管２０から導入される高温
水蒸気と熱交換され、加熱されて蒸気となって、配管２
６を通り、精製塔１２へ導入される。この高沸点成分の
流れは、第１図に示した公知の方法と同じである。

第３図は、２個の精製塔を用いて夫々異なる供給原料Ａ
、Ｂの鞘部を行うが、各水蒸気発生器で発生する水蒸気
圧が同じである場合の本発明の一実施例を示す概略図で
ある。

第３図において、符号５１．５６は原料供給管、３２．
３７は精製塔、３４．５９は水蒸気発生器、４３．４４
は再沸器、４２は圧縮器を示し、他の符号は配管を示す
。

第３図において、混合原料液体Ａが原料供給管３１から
精製塔３２に供給され、鞘部塔内で加熱され、その結果
低沸点蒸気は塔の頂部から配管３３を経て、水蒸気発生
器３４に導入され、熱交換により水蒸気を発生し発生し
た水蒸気は配管３５を経て引出される。一方、態別液体
Ｂの精製塔３７においても同様に、水蒸気発生器３９で
水蒸気を発生し、該水蒸気は配管４０を経て引出され、
配管４１で配管３５から引出された水蒸気と合流し圧縮
器４２に導入され、該圧縮器中で加圧され、高温の水蒸
気となる。そしてこの第３図に示す例においてＩｒ、、
ｊ　、水蒸気の異なる圧縮段階から水蒸気を引き出す例
が示されている。〜即ち、再沸器４３及び４４、或いは
管４７．４８を通じて供給する系外における水蒸気需要
条件に応じて圧織された段階即ち管４６．４８あるいは
４５．４７を通じて蒸気を引出し、あるいは、同時に夫
々異な−る温度の水蒸気を引出して再沸器等に供給する
ものである。

第４図は、２個の鞘部塔を用いて夫々異なる供給原料Ａ
、Ｅの鞘部を行う際、夫々の鞘部塔の水蒸気発生器で発
生する水蒸気圧が異なる場合の本発明の一実施例を示す
概略図である。

第４図において各符号は４１′を除いて第３図に示した
符号と同じ意味を有し、４１′はよシ高圧の水蒸気導入
管を示す。

第４図に示す方法においては、水蒸気発生器３４および
３９において発生する水蒸気圧が異なる場合、低圧の水
蒸気を圧縮器４２の初段に接続する配管４１を通じて圧
縮器に導入し、高圧の水蒸気を圧縮器４２の中間段に接
続する配管４１′を通じて圧縮器に導入するようにした
ものであって、このようにすることにより、両鞘部塔に
おいて発生する水蒸気圧が異なる場合にも十分に対応し
うるものである。その他は第２図で説明したのと同様で
ある。

第３図及び第４図においては鞘部塔を２個使用する場合
について説明したが、３個以上の鞘スチームエジェクタ
ーを使用してもよく、蒸気発生器として薄膜流下式蒸発
缶を用いるとより効率的である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、塔頂から排出される低沸点蒸気が圧縮
されて高温になると分解あるいは重合などを起すおそれ
のあるものの場合、又は、該蒸気を圧縮すると凝縮する
ため、圧縮機の前に予熱参を必要とするものの場合、又
は、該蒸気が毒性を有し、あるいは可燃性であるため圧
縮機の構造を複雑で高度なものにする必要のある場合、 又は、該蒸気が腐食性であるため、該蒸気の接触する配
管、弁、圧縮機、再沸器、計装機器の材質を高価な耐食
性のあるものにする必要のあるものの場合、 のように、該蒸気のオ■、類により、そのまま圧縮して
ヒートポンプとして利用すると障害のある場合等、該蒸
気の持つ熱エネルギーを水蒸気に熱交換し、すなわち熱
媒体を水蒸気に変換することによシ、安価な材料を用い
た水蒸気圧縮機、配管、弁を用いることができ、さらに
高温高圧蒸気による加熱であるため、炭化水素による加
熱よシ熱伝達率が良く、伝熱面積の小さな再沸器を使用
することができ、又流量が小さくてすむので小型の圧縮
器を用いうる等非常゛に経済的かつ安全に鞘部を行うこ
とができるばかりでなく、外部からの熱の供給を必要と
しない。

しかも、上記高温高圧水蒸気は、系外に水蒸気需要のあ
る場合には、水蒸気供給源としても利用できる。

又、高温高圧水蒸気配管に系外の水蒸気配管を逆止弁を
通し接続すれば、運転開始時は、系外の水蒸気で加熱し
、定常状態になれば、圧縮器で圧縮された水蒸気の圧力
が外部蒸気圧力より高くなり、逆止弁によシ外部水蒸気
の供給は停止し、特別な操作を必要としないで運転でき
る。

又、２塔あるいはそれ以上の塔頂から排出され石像沸点
蒸気が互いに異なる成分、性状のものである場合におい
ても、水蒸気に変換することによシ発生した水蒸気を混
合することができ、従って一台の圧縮機で圧縮できるた
め非常に経済的であり、又、再沸器の熱源に系外の水蒸
気を用いていた鞘部塔に本発明を適用すれば既設の再沸
器は全く改造の必要はなく非常に経済的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を説明するための図面、第２図、第３図
及び第４図は本発明の一実施例を示す図面である。 １．１２，３２．３７・・・鞘溜塔 １４．３４．３９・・・水蒸気発生器 ３．１９．４２・・・圧縮器 ５．２１，４３．４４・・・再沸器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　精溜塔の頂部から排出される低沸点蒸気部分の持
   つ熱エネルギーをと一トポンプによシ利用する方法にお
   いて、上記低沸点蒸気部分を水蒸気発生器に通して水蒸
   気を発生させると共に凝縮させ、この発生した水蒸気を
   加圧することにより高温高圧水蒸気とし、熱源として利
   用することを特徴とする熱回収方法。 ２、精溜塔に、精溜塔頂部から排出される低沸点蒸気部
   分によシ水蒸気を発生させる水蒸気発生装置、該水蒸気
   発生装置で生成した蒸気を加圧する加圧装置、並びに加
   圧された水蒸気を塔底構分の再沸器に供給するように結
   合してなる精溜塔。