JPS61136481A - 水溶液の濃縮方法 - Google Patents

水溶液の濃縮方法

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JPS61136481A
JPS61136481A JP25572084A JP25572084A JPS61136481A JP S61136481 A JPS61136481 A JP S61136481A JP 25572084 A JP25572084 A JP 25572084A JP 25572084 A JP25572084 A JP 25572084A JP S61136481 A JPS61136481 A JP S61136481A
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JP
Japan
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hydrate
gas
water
aqueous solution
liquid
Prior art date
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Pending
Application number
JP25572084A
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English (en)
Inventor
Shuichi Iwasaki
修一 岩崎
Tadami Eito
栄藤 忠已
Muneshichi Kurita
栗田 宗七
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Ryowa Engineering Co Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Ryowa Engineering Co Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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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) 本発明に、水溶液の新規な濃縮方法に関する。
従来、溶液の濃縮には蒸発法、蒸溜法が行われている。
しかし、蒸発法では、水の蒸発潜熱が多大であるため、
濃縮のためのエネルギー消費が大となる。そのため、多
重効用缶等があるが、設備費、運転上の制約等から効用
数が制限されるため、エネルギー消費の節減にも限度が
めり、蒸発蒸気1時当p消費エネルギーは100 ’k
o&1以下にすることは困難であろう。
ま次蒸溜法においては高濃度の溶質が得られる利点があ
るが、還15!を必要とし、エネルギー消費の点では不
十分である。
このような蒸発法、蒸溜法の欠点を補う目的で、例えは
海水からの淡水製造法として、水和物を生成させ、これ
を母液から分離する技術、言い換えれば水和物による海
水の濃縮技術が研究されている。これは、海水に液体プ
ロパンを供給し、該液体プロパンの1部が気化する際の
断熱冷却に15海水を冷却して水和物を生成させ、これ
を母液から分離するもので6る。
更に、この水和物を利用した濃縮技術として、疎水性有
機fII#Eから水を除去する方法が知られている(q
8公昭55−10555号公報参照)。
(発明が解決しLうとする問題点) 上記の海水濃縮技術は、水和物を母液(すなわち海水ン
から分離し几場合、母液の1部が水和物に付着する。こ
れを分解して水利剤(すなわちプロパンツと淡水に分け
た時、母液が淡水側に混入しく希薄)溶液となる。この
溶液がそのま\処分できる場合は問題ないが、何らかの
処理が必要となる時はその処理設備が新たに必要となる
また疎水性有機溶媒からの水の除去は、疎水性の液体中
の水分は微少であり、これをそのまま大量の水分を除去
する方法に適用すると、コスト高となる。元素、親水性
溶液(例えば、上述の海水、あるいはメタノール溶液等
ンでは水和物を造り離<、天然ガスパイプラインの水和
物による閉塞防止のため、メタノール等を注入する等の
例がある程である。従って、親水性溶液中で水和物を生
成させて水を除去する技術は技術常識からは外れる(従
って、上述の海水濃縮技術も未だ研究段階に止まり、実
用化には至っていないン。
本発明は、上記の諸点に鑑み、エネルギ効率の良い水g
液(すなわち親水性溶液)の濃縮方法を提供することを
目的とするものである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、上記した親水性溶液中での水和物生成という
技術常識に反し、敢えて該溶液中で水和物生成を行い、
この水和物生成の几めの冷却熱負荷、圧縮動力等の節減
を図ると共に、洗滌の効果的な方法を加味して、上記目
的を達成するものである。
なお、親水性溶液の場合は、前述のLうに水和物が生成
し難く、かつ高濃度まで濃縮する場合はこれが尚甚しく
なる。従って、水和物生成温度は低温にする必要があり
、一方、この水和物を洗滌する際の洗滌水は最終的には
淡水で十分、付着液を洗い落さなければ被濃縮溶液のロ
スとなり、実用上底9立tなくなる。
本発明は、これらの点に基づくもので、被濃縮水溶液及
び5水塩以上の結晶水の水和物を生成するガスを、5℃
以下の低温:、 100 K97cm”以下の加圧下の
水和槽に圧入し、前記水溶液とガスとを接触せしめて水
和物を生成させ、その水和物を槽外に取り出し、凍結温
度低下を目的とし九給液成分供給用濃度調整ラインと温
度調節器を持った洗滌液ラインを備えた液分離機にて、
前記水和物を洗滌することを特徴とする水溶液の濃縮方
法に関するものである。
以下、添付図面等を参照して本発明方法を詳述する。
第1図は本発明方法の一実施態様例を示すフローシート
である。
第1図において、5℃以下の低温で且つ100kQ/c
m” B下に加圧された水和槽9において、0℃付近或
はそれ以下に冷却された水溶液は、ガスコンプレッサー
22及び昇圧機15、ガス循環様16エクの水和物を生
成し得る有機あるいは無機ガス(以下、当該ガスを水利
剤と記す]と接触することによって、そのガス成分との
水和物を析出する条件下におかれる。この水和物は、例
えばCIHs ・17 Hzo、 04 ・55/4H
20等ノ分子式を持ち氷状に成長する。この氷状の結晶
を液分離機10にて付着液体ができるだけ少い状態でロ
ータリーバルブ20経由で散気槽11に取り出す。こ\
で水和槽9乃至液分離機10よp減圧および/あるいは
昇温されて上記の水和物は平衡を失って分解し水とガス
になる。然し、処理液によっては溶質の水和物生成阻害
性のため、水和物生成条件を可成り低温側に設定する必
要がアリ、水和槽9における操作条件も、従って低温に
保たれる場合が多い。この時は水和物の洗滌に若干の工
夫を要す。即ち、液分離機10内の水和物は付着液の種
類、濃度、温度、圧力によって分解、あるいは生成を行
うから、温度調節器21を洗滌用ラインに設け、且つ氷
点降下の目的で供給ポンプ8経由で液分離機10に供給
される給液の1部を該洗滌ラインに導入し、最終的には
淡水による洗滌を行う。水和物は・液分離機10を経て
散気槽11に入る。こ\は液分離機内エリ減圧されてお
り且つ若干高温であるから、水和物は平衡を失ってガス
と水に分解し、水は淡水受槽17、ポンプ25、クーラ
ー28経由で洗滌水として使用する以外はポンプ24、
クーラー5経由で系外に出る。濃縮液は水和槽9の底部
よりポンプ26、クーラー4経由で系外に出る。散気槽
11で発生したガスはガスクーラー23経由で循環使用
される。
このように本発明においては、■脱水するのに、水和物
を生成させ、それを母液から分離すること、■水和物の
洗滌に洗滌水ラインrCfIk度調整ライン29お工び
温度調節器21を設けたことが重要である。
これらの点につき、さらに説明を加えれば、本発明では
、水利剤は温度制御下にあるガス状で供給され且つ大量
に循環している母液と接触するので、前記した海水から
の淡水製造法に比し温度差、濃度差が少く且つ均一な条
件下(緩和な条件)で水和物が析出されることになり、
粒径の大きいものが得られる。また、水和物を母液から
分離した場合、母液の1部が水和物に付着する。これを
分解して水利剤と(淡)水に分は几時、母液が(淡)水
側に混入しく希薄ン溶液となる。この溶液がそのま\処
分できる場合は問題ないが、何らかの処理が必要となる
時はその処理設備が新次に必要となり、この設備如何が
本発明の効果に大きな影響を与える。従って、水和物に
付着する母液を機械的に十分分離すると共に洗滌水にL
り付着母液を洗い流すことが必要となるのである。然し
、付着液の種類および濃度、温度、圧力、等の条件によ
って、水和物の分解、生成が行われるため、付着母液濃
度の高い間は洗滌水として淡水を使えず(淡水の場合a
cDL下では使えない]洗滌効果が悪い。本発明では水
和物付着母液中の溶質濃度を段々に低下させ水和物の分
解を起こさせずに最終的にはクーラー28よりの淡水で
例えば0℃で洗滌を行うのである。
上述した本発明方法は、稀薄溶液の濃縮例えばアルコー
ル(発酵)溶液の予備濃縮、有価排液の濃縮、例えばパ
ルプ排液の予備濃縮等に適用することができる。
(実施例) Wc1図のフローに沿って稀メタノール水溶液の濃縮を
行った。
メタノール水溶液はタンク1からポンプ2によって送ら
れ、フィルター5、クーラー4及びクーラー6、或はク
ーラー5及びクーラー6経 4由で一14℃まで冷却さ
れ次後、受タンク7、供給ポンプ8経由で液分離機10
の上部に供給される。こ\で水和物と接触し、水和物に
付着した濃縮メタノール液を洗い流す。従って、水和物
付着液の濃度は水和槽9で濃縮された状態から濃縮前の
水溶液の濃度になる。
水和槽9では30チのメタノール濃度でも水和物が生成
する条件、即ち、−14℃、約55隨/♂に保すれてお
夕、メタノール溶液は循環タンク12、循環ポンプ14
経由で槽9内にくり返し供給される。水和槽9の底部か
らの濃縮液はポンプ26、クーラー4を経由して系外に
出る。また、プロパンガスはガスタンク13からガスコ
ンプレッサー22によって補給され、ガス循携機16、
昇圧機15を経て水和槽9に供給され、該槽内でメタノ
ール溶液と接触し、水和物03H@・17a、oを形成
する。余剰のガスはガス循環機16t−経由して、くり
返し使用される。
水和槽9の底部液面付近にはプロパンと水との水和物(
Cj、H,・17H,O)が集まって来るので、これを
液分離°機10に導き、右上方にかき上げながら、水和
物のみを取り出す。その途中で、上述の供給稀薄メタノ
ール溶液と接触し、付層してい友水和槽の液は供給液と
入れ替り、更にそれは固型物が右上方に移動している間
に固型物から重力に1℃分離する。
この時、水和物に付着の母液にメタノール10チの水溶
液であり、五5 K11l/ぼ2の圧力下では−1,5
℃程度の温度でないと、水和物の分解が起ることになる
。これに0℃の淡水を洗滌水として直ちに使うことは、
水和物の温度上昇を来し分解の原因となる。そこで濃度
調整ライン29経由の供給液を少量供給し、5部程度の
メタノール水溶液として、且つ温度調節器21にて5チ
メタノール水溶液の凍結温度以上で−1,5℃以下の温
度に調節した・ものを洗滌水として液分離機10に注入
し、水和物付着メタノール水浴液をfilき換え、51
11度の付着液とする。この濃度の時は0℃以上の温度
でも水和物の分解は生じないから、クーラー28経由の
淡水にて付着液を置きかえ且つ水切りを十分性つ九上、
ロータリーパルプ20経由で散気槽11に気密を保ちな
がら取り出す。こ\でヒーター18に工52℃まで加温
し、約2.8随/−まで減圧されガスと水に分解する。
分解して発生したガスはガスクーラー23おLび昇圧機
15経由で水和槽9に供給される。また、水は一部洗滌
水として淡水受槽17、ポンプ25、クーラー28経由
で使用されるが、大部分はポンプ24、クーラー5経由
で系外に取り出す。図中19は冷凍機等の冷却装置でク
ーラー6、ガスクーラー23、クーラー27、クーラー
28へ冷媒を供給する。
本例におけるエネルギ消費を、第2図を参照して概算す
ると次の如くなる。
液入口 メタノール10wt%水浴液、(1000′に
g当り)・・争メタノール100にq、水900ゆ液出
口 メタノール50 wt%水溶液、(1oooH当す
)・・・メタノール100ゆ、水255ゆ脱水量 90
0−255=667時 但し、洗滌水系同房5m55Kgを加算すると、脱水負
荷667+135中800隋 プロパン所要量 17水塩 800×工×ユーキ2.61K17−moll 8 1
7 1】 クーラー6熱負荷 クーラー6人口154℃、出口−14CQ、: 100
0XIX(α54−(−143) == 14,540
kca115520=4.52冷凍トン 2) ガスクーラー23熱負荷 グロバン2.61に9−fllol  0P中18kc
al/に9−mo1℃2℃→・・14℃ 18X2.6
1 Xl 6=751.7 kca115!i20キ1
25冷凍トン クーラー28 13151X(2−0ンX1:264k
Cal/3520中(LO8冷凍トン 冷凍負荷4.52+123+α08+α=t65+α=
5冷凍トン5)P= (LaHPx5=tO)P  X
(L7457=&OkW但し、α8は1冷凍トン当りの
電力消電量、α7457は単位概算係数を示す。
5) ガス圧入動力 循環機  5霧Cs”s  −1’℃、五5ゆダ→屯0
ψ譬ηユ=cty、pl:吸込圧力にg/crw”[=
1.2.V:吸込状態換算吐出風im/m1Z=1段 ガス圧入動力計 (L7+1.18==1.88中2)
pX(17457!1.5kW液圧入動力 1yy/、1a礒五5ゆ’cJ(A4atm) r=1
00晩々とすると、 PB ” rQ: Ht7/75=1000X1156
00X (54−10)/75=α09)P 17=(L7  α09./G、7XO−7457* 
11 kW液循環動力  5 m” 、 Head 1
5m’X’ts=1000X5/ 56oox1s/’
75==α2781−P+7=+(17(L278/I
L7X(17457中a5kW動力合計 五〇+1.5
+(Ll +IIL5+α=4.9+α5=5.4 k
W発電効率55%  55.4X860/1155=1
5261L6kcalヒーター18に訃ける熱負荷 8
00X(2−0)=1600kcal故に、合計熱t(
所要エネルギーり 1526a6+1600=1486a6 kcal脱水
量   667− 故に、脱水量1kP当夕熱量(所要エネルギー′#、]
1486a6/667 =22.5 kcaVfC9一
方、従来の蒸溜法におけるエネルギ消費の概算すると通
の如くなる。
水25稗1:1λ94 環流比a5.塔底蒸発量 1 &07Xt5 = 24
.105′kg−mol塔底組成  中jrJQチ■冨
O 塔底における蒸気発生のための熱量 550X18X24.105=239,085kcal
脱水量1ゆ当り換算 259,085/647=451
14kcal/kp従って、上記本発明法との比は55
a4:22.5=1&1:1  となる。
尚、本発明法における散気槽での加熱源は低温のもので
よいので、場所によっては廃熱(使途のない)を利用で
きる。その時は、1隋脱水に要する熱量tj: 132
Blb、6/667 = 20kcal  となシ、蒸
溜法の約18分の1でよいことになる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施態様例を示す70−シート、第
2図は本発明の実施例における所要エネルギーの概算を
する九めの説明図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 被濃縮水溶液及び5水塩以上の結晶水の水和物を生成す
    るガスを、5℃以下の低温;100kg/cm^2以下
    の加圧下の水和槽に圧入し、前記水溶液とガスとを接触
    せしめて水和物を生成させ、その水和物を槽外に取り出
    し、凍結温度低下を目的とした給液成分供給用濃度調整
    ラインと温度調節器を持つた洗滌液ラインを備えた液分
    離機にて、前記水和物を洗滌することを特徴とする水溶
    液の濃縮方法。
JP25572084A 1984-12-05 1984-12-05 水溶液の濃縮方法 Pending JPS61136481A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001004056A1 (en) * 1999-07-12 2001-01-18 Marine Desalination Systems, L.L.C. Desalination using positively buoyant or negatively buoyant/assisted buoyancy hydrate and concomitant carbon dioxide capture yielding liquid carbon dioxide

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001004056A1 (en) * 1999-07-12 2001-01-18 Marine Desalination Systems, L.L.C. Desalination using positively buoyant or negatively buoyant/assisted buoyancy hydrate and concomitant carbon dioxide capture yielding liquid carbon dioxide

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