JPS604561Y2 - 自然循環式濃縮装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は濃縮中に固形分が生じる液を高濃度に濃縮でき
る様にした小規模の自然循環式濃縮装置の改良に関する
ものである。

液体の濃縮方法には種々の形式が存在しており、小規模
の場合はロータリーエバポレーターが広く使用されてい
る。

ロータリーエバポレーターは粘性の低い液の濃縮には適
しているが、液を煮沸して濃縮する形式であるから粘性
の高い液や発泡性のある液の場合は飛沫同伴又は泡の流
出により液中の固形分が溜出液中に混入しやすい欠点を
持っている。

又長時間煮沸するために熱に感受性の高い成分を含む液
の濃縮には不適当であり、更に濃縮中に生じた固形分は
突沸の原因になる。

粘性の高い液、発泡性の液、熱感受性の高い成分を含む
液の濃縮のために、加熱管内を液が上昇することによっ
て蒸発し、蒸気と液の混合物を気液分離器で分離し液を
再度加熱管に導いて濃縮する自然循環式濃縮装置が開発
され、第１図の構造をもっている。

更に第１図を改良した第２図の構造のものも存在してい
る。

第１図の構造はロータリーエバポレーターの欠点が大き
く改善されているが、濃縮をつづけながら濃縮液を取出
せない欠点は改善されてなく、更に濃縮中に固形分が析
出する場合は生成した固形分が加熱管の内壁にスケール
５となって固着する欠点を持っている。

第２図は濃縮を続けながら濃縮液を取出し、かつ濃縮中
に析出した固形分を分離沈澱させるために、液の滞留器
３を設けたものであるが、濃縮中に析出する微細な固形
分は、液と充分分離せずに循環液とともに蒸発器に進み
、加熱管の内壁にスケールが固着する性質はあまり改善
されていない。

液体の濃縮の際には■蒸発した部分＠濃縮液の濃縮によ
って生じた固形分を目的とする場合があり、濃縮をつづ
けながら必要なときに溜出液、濃縮液を外部に取出せる
ことが望ましい。

蒸発溜分を目的とする場合は液中の固形分が混入しない
様に蒸気と液を充分分離できることが望ましい。

濃縮液を目的とする場合も同様に液が濃厚になるに従っ
て生じる粘性、発泡性の増加に対応できる気液分離能力
が必要である。

濃縮中に生じた固形分が目的の場合は、生皮した固形分
を液と分離し、液のみ濃縮をつづけて更に固形分を生成
させられる機構が必要である。

又かかる機構があれば固形分が不要な場合でも液の濃縮
度を上げられる利益がある。

濃縮中に溜出液又は濃縮液を外部に取出すためには液の
供給口の外に取出し口を設ければ良いことになる。

本考案は上記の目的に対応してなされたものであって、
従来の濃縮装置に比較して、濃縮中に固形分が生成する
液体の濃縮に特に効果を有するものである。

以下に本考案の実施例を図面を使用して説明する。

第１図は従来より使用されている自然循環式濃縮装置の
構造図であり、第２図は第１図の改良型であり、第３図
は本考案による自然循環式濃縮装置の構造図である。

図において１は管型の蒸発器であり、給液コツクロ、温
度計１１、熱媒体の加熱した水、油又は蒸気の入口、出
口１２を持っている。

２は気・液分離器であり、蒸発器１で蒸発した蒸気と液
の混合物は導管１３を通って気液分離器２の壁に切線方
向に入り、回転して液は壁に押しつけられて蒸気と分離
される。

３は液の滞留器であり、気液分離器の直下に位置し、頂
部は気液分離器よりの導管１６と連絡し、側面上部に液
に出口１５が附属して流量調節コック７を通り蒸発器１
の下部と連絡する。

下に液の引抜コック１０が附属している。

なお導管１６の液は滞留器３を貫通し、その先端１４は
液の出口１５より下に位置している。

４は冷却器であり、液体と分離された蒸気は冷却液化さ
れて溜液ダメ５に入る。

溜液ダメ５には排気口（減圧吸引口）８と溜液取出しコ
ック９が附属している。

濃縮中に固形分が析出する液を濃縮するとき第１図の構
造の場合は、析出した固形分が蒸発器１に入り、加熱管
の内壁にスケールとなって固着するので濃縮を続けるこ
とはできなくなる。

第２図の構造の場合は気液分離器２よりの導管１６の下
部先端１４が液の滞留器３の上に位置しているので、液
の流れは１４から液の出口１５に直進し、１４から１５
に進む間に析出物を沈降するが一部は液と一緒になって
蒸発器１に進む。

濃縮中に析出する物が母液と比重差が大きく、且母液の
粘性が低い場合は析出物は効果的に液の滞留器３に沈降
するが、この様な例はまれにしか存在しない。

一般の液体は析出性成分の他にエキス分を含むので濃縮
して析出物を分離し、更に濃縮をつづけると液の比重、
粘性も増加し、析出物が分離しがたい様な液になる。

一方析出物は気液が導管１３より気液分離器２に噴射さ
れた所で微細な固体として析出する。

析出物が微細な場合は液との相対比重差は小さく、液の
流れに乗りやすいので液と分離しがたい状態を示すこと
になる。

以上の理由で第２図の構造は第１図のスケール耐着性の
欠点は幾分改善されるけれども充分機能する程の改善は
行なわれていない。

本考案の第３図の構造においては、気液分離器２よりの
導管１６が液の滞留器３の上面を貫通し、下部先端１４
が滞留器３の液出口１５よりも下に位置しているので、
気液分離器２より降下した液は、液の滞留器３の中を直
下に向って降下した後、反転して上昇流となり、かつ滞
留器３内を低流速になって上昇した後、液の出口１５か
ら蒸発器１の下部に入る。

したがって、第３図においては液が下降するときに、濃
縮液中の固形分は第２図の構造よりも多く分離沈降し、
さらに液が上昇するとき確実に固形分が液より分離し、
液のみが液の出口１５から流量調節コック７を通って蒸
発器１の下に入る。

また特に蒸発しやすい有機溶媒等を含んだ液を濃縮する
場合は、蒸発器１から気液混合物が流量調節コック７を
通って逆流する傾向があるので、従来は気液分離器２に
液を多量に入れ、かつ流量調節コック７をし、ぼって濃
縮する必要があったが、本考案においては、気液分離器
２の下部先端１４が液の出口１５より下に位置している
ので逆流防止効果も生じ、濃縮装置の運転が容易になる
ものである。

以上のように本考案においては、固形分分離タンク等の
特別の設備をすることなく、液の滞留器３の構造を僅か
に変えたのみで、固形分分離、濃縮機の運転面において
大きい効果を生じさせたものである。

液はコック８により装置内に減圧にした後、コツクロよ
り吸引され、液が気液分離器２の太い径の管の下端まで
入ったとき、蒸発器１を加熱して濃縮を開始する。

蒸発器１の加熱は、通常の場合は常圧の蒸気を通すが、
特に熱感受性の物質を含む場合は減圧にした蒸気または
加温した水または油を１２に通すことによって加熱され
る。

蒸発器１で液は加熱されて一部が蒸発し、気液混合物は
早い流速で導管１３を通って気液分離器２に入り、蒸気
と液に分離される。

蒸気と分離した液は導管１６を下降して液の滞留器３に
降下し、滞留器３内を反転して低流速の上昇流となり、
液の出口１５からコック７を通って再度濃縮される。

濃縮中に固形分が生じる液の場合は、気液分離器２の入
口で蒸気と液が分離したときに微細な固形分が発生する
。

発生した固形分は液より重いので、液の滞留器３に液が
降下したとき液と分離して沈澱し、さらに液が低流速で
上昇するときに固形分は充分に液と分離味液のみが液の
出口１５からコック７を通って蒸発器１の下に入る。

第１図の従来の構造では、液が直接コック７を通って蒸
発器に入るので、固形分が発生しはじめると加熱管の内
壁にスケールとなって固着する現象が生じる。

スケールが生じると加熱管の伝達が阻害されるばかりで
なく、内壁の温度上昇により液が熱損傷を受けたり、液
の通過が阻害されて濃縮の継続が不可能になる。

第２図の第１図を改良した構造の場合は、気液分離器２
の下の導管１６の下部先端１４が液の滞留器の上面にあ
るので、気液分離器２より下降した液は液の出口１５に
直進して再度濃縮され、液中に含まれる固形分の一部は
液の滞留器３の底に沈降するが、一部は未分離のまま蒸
発器１に入り、スケールの原因になる。

したがって、固形分分離については、第２図は第１図よ
り優れているが、特に第１図の欠点が改善されたことに
ならない。

従来は固形分が生じはじめたならば濃縮液の全量を取出
して冷却し、固形分を分離してから再度濃縮するか、ま
たは濃縮温度を高くして固形分の発生を遅らせる方法を
取っていた。

しかしながら、固形分を分離した液中には固形分の原因
物が多量に溶解しているので、再度濃縮してもすぐ固形
分が発生するので、分離操作を何回も行なわなければな
らず、煩雑な作業になる。

本考案の構造の場合は、液の滞留器３で固形分が分離沈
降するので、従来の構造より数等濃縮度を上げることが
できる。

さらに固形分は底に沈降するので、コック１０の下部に
溜液ダメ５の構造の容器を取付は減圧にした後、コック
１０を開いて固形分の多い泥状液を取出すことによって
、濃縮をつづけながら固形分を分離することが可能であ
る。

さらに液の滞留器３で固形分が分離できるので、泥状物
よりの固形分は冷却せずに濾過また遠心分離によって液
と分離し、液は給液コツクロに供給することりかでき、
固形分の多量の収得と液の高度の濃縮が極めて容易にで
きる。

たとえば市販の醤油は１７１．５の容量まで濃縮すると
食塩が析出するが、第１図の構造では、食塩の析出が始
まるとすぐに蒸発器１内の加熱管の内７壁に食塩がスケ
ールとなって耐着腰濃縮の継続が不可能になる。

食塩は温度による溶解度の差が小さいために濃縮液を取
出し、冷却して食塩を分離した液を再度濃縮しても、す
ぐに食塩が析出しスケールとなるので、濃縮度を上げる
ことが著しくむづかしい。

第２図の構造では、第１図より幾分濃縮度を上げられる
が、１／２の容量まで濃縮するのが限度である。

本考案の第３図の構造の場合は、濃縮中に析出した食塩
をコック１０より取出しながら濃縮を続けた結果、１／
３の容量（シロップ状になる）まで濃縮することができ
、かつ濃縮中に加熱管の内壁にスケールが生じることが
なかった。

以上記載した如く、本考案は、液の滞留器３の構造を従
来の形と変えることにより、濃縮中の固形分が生じる液
でも容易に高濃度まで濃縮できるようにしたものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来の自然循環式濃度装置の構造
図であり、第３図は本考案に係る自然循環式濃縮装置の
構造図である。 １・・・・・・蒸発器、２・・・・・・気液分離器、３
・・・・・・液の滞留器、７・・・・・・流量調節コッ
ク、１０・・・・・・引抜コック、１３，１６・・・・
・・導管、１４・・・・・・導管１６の下部先端、１５
・・・・・・液の出口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 管型の蒸発器１の頂部に設けた導管１３を気液分離器２
   と連結し、気液分離器２の直下に液の滞留器３を設け、
   気液分離器２よりの導管１６で液の滞留器３を貫通し、
   導管１６の下部先端１４が液の滞留器３の上部に設けた
   液の出口１５より下に位置するように、気液分離器２と
   液の滞留器３を連結して成る自然循環式濃縮装置。