JPS62110702A - 2段圧縮式ヒ−トポンプ - Google Patents

2段圧縮式ヒ−トポンプ

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JPS62110702A
JPS62110702A JP60226678A JP22667885A JPS62110702A JP S62110702 A JPS62110702 A JP S62110702A JP 60226678 A JP60226678 A JP 60226678A JP 22667885 A JP22667885 A JP 22667885A JP S62110702 A JPS62110702 A JP S62110702A
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JP
Japan
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compressor
column
steam
evaporator
vapor
Prior art date
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Pending
Application number
JP60226678A
Other languages
English (en)
Inventor
Shoichi Kuroda
黒田 章一
Toshihiro Hamada
浜田 稔浩
Tadaaki Tajiri
忠昭 田尻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KIMURA KAKOKI KK
Kimura Chemical Plants Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
KIMURA KAKOKI KK
Kimura Chemical Plants Co Ltd
Tokyo Electric Power Co Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by KIMURA KAKOKI KK, Kimura Chemical Plants Co Ltd, Tokyo Electric Power Co Inc filed Critical KIMURA KAKOKI KK
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

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 本発明は一般に蒸留塔における熱エネルギーの利用に関
し、詳しくは蒸留塔の塔頂ベーパを低温側の熱源として
熱回収を計るようにした水を作動媒体とするヒートポン
プに関するものである。
従来の技術 従来から蒸留塔の塔頂ベーパのもつ熱エネルギーに着目
して塔頂ベーパを水蒸発器の加熱源として利用し、水の
保有熱に置換することによって、水蒸気として回収し、
機械式圧縮機で吸引、昇圧し、昇温蒸気を加熱源として
有効利用するようにした、いわゆる間接圧縮式ヒートポ
ンプが各種産業分野で採用されている。水を作動媒体と
する圧縮ヒートポンプにおいては、圧縮機として単段の
ターボ圧縮機が多用され、水の特性上、水の蒸発温度が
60℃〜70℃以上の比較的高い温度で使用されている
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、化学プラントにおいて複数の蒸留塔が設
けられ、個別に塔頂ベーパが得られる場合には、それら
の塔頂ベーパの露点が近似しているときに、機械圧縮機
によって昇圧蒸気を得、リボイラー等で熱回収をはかる
としても、利用すべき所要温度が塔ごとに相異するため
、熱回収には蒸留塔ごとにヒートポンプを設置する必要
があり、各々のサイクルに蒸発器、圧縮機ならびにリボ
イラーを必要とすることになり、設備費が高額となり、
ランニングコストも増大するという問題点がある。特に
圧縮機を複数必要とすることは、動力消費量が大きいだ
けでなく、その運転管理や保全にも人手を要するもので
あった。
このような複数の蒸留塔間の熱エネルギーの効率のよい
利用については、さきに本出願人の一人の出願にかかる
発明として「高圧縮ヒートポンプ熱回収方法及び装置」
 (特願昭6(1−12056゜0号)があり、2段の
圧縮機の中間にインタークーラを設けて、蒸留塔間の熱
バランスの調整に先鞭をつけたものであったが、近似条
件で運転される蒸留塔間における経済的な熱回収を計る
ことは試みられておらず、永らく課題として解決が望ま
れたものであった。
問題点を解決するための手段 そこで本発明では上述のような問題点に鑑み、これを解
決するとともに、新規な問題にも取組んで効率のよい熱
回収のための圧縮式ヒートポンプを提供することを目的
としている。すなわち、本発明は近似する露点を有する
複数の蒸留塔の塔頂ベーパを水を作動媒体とする共通の
蒸発器に導き、発生する水蒸気を2段ターボ圧縮機にお
いて昇圧、昇温させ、圧縮機においては蒸気の処理を複
数段とすることによって各格別に熱回収をはかり、ヒー
トポンプサイクルを形成することを要旨としている。こ
のようなヒートポンプでは、各塔頂ベーパを低温側の加
熱源とするとともに、蒸発器においては加熱缶を別個と
し、セパレータを共通のものとしてまとめられた蒸気を
圧縮機に送るようにし、圧縮機には増速機を共通とした
2段ターボ圧縮機を使用し、複数に分割した昇温蒸気を
各蒸留塔のりボイラー等の加熱側に戻すことを特徴とす
るものである。
実施例 以下本発明を図面に示す実施例のフロー図にもとづいて
詳細に説明する。
図においてAは第1の蒸留塔であって、リボイラーΔ、
を有し、このリボイラーA1 に熱源を供給されて塔頂
Δ2において塔頂ベーパを得ている。
このベーパVA の有する熱エネルギーを回収するため
、塔頂A2とリボイラーA+  との間にヒートポンプ
を形成することは従来例と同様である。即ちこのヒート
ポンプは水を作動媒体としており、水の蒸留器10とそ
の蒸発缶11に接続される機械圧縮機20を有し、圧縮
機20で昇温昇圧された水蒸気が液膜流下式熱交換器を
形成するりボイラーA1 に送られてA塔の熱量をまか
ない、凝縮水は蒸発缶11に戻されて間接圧縮式ヒート
ポンプサイクルを形成している。
一方、Bは第2の蒸留塔であって、リボイラーB1 を
有し、B塔の塔頂B2 とリボイラーB1 との間に同
様にヒートポンプを形成している。このヒートポンプも
圧縮式のものであって、水蒸発器10と機械圧縮機20
を有しているが、これらはA塔におけるヒートポンプ回
路と共通の構成となっている。ただし、A塔とB塔は一
般に運転条件が異っており、8塔の塔頂A2 、B2か
らのベーパの露点の差が例えば5℃以下と近似している
としても、リボイラーの熱源として回収利用する温度、
流量などの熱交換条件は異っているものとして設定され
ている。
次にA塔、B塔の各ヒートポンプに共通とされた水蒸発
器10について説明する。蒸発器10は、A塔側で蒸発
缶11A、加熱缶12Aからなる蒸発器10Aにおいて
液膜流下式の熱交換器を形成するとともに、B塔側でも
同様に蒸発缶11Bと加熱缶12Bとからなる蒸発器1
0Bを有し、ここで両方の蒸発缶11Δ、11Bのセパ
レータは共通に13とされている。なお、場合によって
は蒸発缶11A、IIBも共用できる。蒸発器10A、
IOBは公知の形式でCASCBの水循環管路によって
同一温度の水を循環させており、発生する水蒸気は共通
のセパレータ13に導入されて水蒸気を合流させるよう
になっている。
セパレータ13の頂部は管路H1によって機械圧縮器2
0に接続され、リボイラーA1 の凝縮水は管路14A
によって膨張弁15Aを介してセパレータ13に戻され
ている。
次に機械圧縮機20は2段ターボ圧縮機として構成した
ものであり、共通の駆動機21と共通の増速機22を有
して共軸に駆動され、前記管路H1は第1の圧縮機T1
 の入口23に接続され、第1圧縮機出口24はA塔の
りボイラーA、  に管路H2で接続されて、A塔側の
熱回収ヒートポンプサイクルを形成する。一方、管路H
2の分岐管H3は、第2の圧縮機T2 の入口25に接
続され、その出口26はB塔のりボイラーB+  に管
路H6によって接続され、リボイラーB1 において熱
源として使用した蒸気の凝縮水が管路14Bにより膨張
弁15Bを介してセパレータ13に戻されている。
以上によって、蒸留塔A、Bはその塔頂とリボイラーと
の間に蒸発器と機械圧縮機とを有し、それらの一部を共
有する間接圧縮式ヒートポンプサイクルを形成する。
本例はASB、2塔の蒸留塔間に構成したヒートポンプ
として示されているが、近似した運転条件の3塔以上の
蒸留塔についても適用が可能なことは明らかである。即
ち、〔1)同一塔頂条件のB塔、B′塔がある場合には
、両塔類を弁を介して連結し共通の管路■6 を蒸発缶
10Bに導き相加された量の蒸気を得たのち、対応する
A塔の蒸気とともに機械圧縮機に送る。ここでA塔とB
、B’塔の群に相補バランスをとったのち、第2圧縮機
出口からの昇温蒸気をB塔、B′塔に分割してそれぞれ
の加熱源とする。(2)また、近似の塔頂ベーパ条件の
他のC塔がある場合には、C塔に個別の蒸発缶10Cを
設け、例えばA塔とB塔+C塔に相補バランスがはかれ
る場合には上記(1)の場合に準じて蒸気の相加、分割
を行って本発明を展開実施することができる。
(’IE里 本発明の作用を好適な実施例の運転の説明によって述べ
る。ただし、上記各構成に与えられる符号はそこを通過
する流体をも示すこととする。
まずA塔側については、蒸留塔々頂のベーパ■、をヒー
トポンプの低温側熱源として蒸発器10の加熱缶12A
に導き、循環水CAを加熱し、セパレータ13から蒸気
H1を得る。この蒸気H1を2段ターボ圧縮機20で吸
引、昇圧し、第1圧縮機T1 の出口24からの昇温蒸
気H2をリボイラーA1 の加熱源として熱回収を計り
、その凝縮水は膨張弁15Aを通過したのちフラッシュ
蒸発させられ、セパレータ13に蒸気として戻されてヒ
ートポンプサイクルを形成する。
一方、これと同時に、B塔側においては、塔頂ベーパ■
8 を加熱缶12Bに導き、循環水C’Bを加熱し、水
蒸気を発生してセパレータ13において蒸気H1となる
。ここでA塔のベーパ■えとB塔のベーパ■3 とは露
点が近似しているが蒸発器10AとIOBへの供給量が
異なっているので、循環水CASCBはそれぞれ流量を
調節し、発生水蒸気温度は同圧力下により同一になって
いる。
従って、セパレータ13内の水蒸気は両流量のものの合
計量でHl  に取り出される。合流した水蒸気H1は
2段ターボ圧縮機20へ送られる。
第1圧縮機T1 の出口24の蒸気は両蒸発器10A、
IOBからの発生型が加えられており、これをこの出口
24において蒸気H2とH3とに分割する。
蒸気H3は第2圧縮機T2 の入口25に吸引され、昇
圧、昇温された蒸気I−1、をリボイラーB+の加熱源
として熱回収を計り、同様にB塔側にヒートポンプサイ
クルを形成する。
第1圧縮機T、の出口24における昇圧、昇温された蒸
気の11゜、l−13への分割は、A塔とB塔加熱側の
所要熱量によることとなり、セパレータ13内の合流と
は異ったものになる。すなわち、例えばA塔の所要量が
元来補給蒸気を必要とするようなものであり、B塔の所
要量がリサイクル蒸気に余剰熱量があるような場合にあ
っては、管路H2の方への抜き出しが多く管路H3の方
へは残余の量でまかなえるようになって、A塔、B塔の
ヒートポンプサイクルが共有構成となっていることによ
って、両サイクル間に過不足量を有無相通じさせるもの
となる。
ここにおいて、前記から明らかなように、第1圧縮機T
1 の容積流量は、蒸気H2とH3に分割されて第2圧
縮機T2 の容積流量が大幅に減少するので、各圧縮機
の負荷の差について考慮すると、測圧縮機の回転数は増
速機を共有していて同一であるから、第1、第2の圧縮
機T1、T2 のインペラーは、(])前者を斜流式、
後者を遠心式で同一口径とするか、(ii )第2圧縮
機のインペラーを遠心式でさらに1段階小口径とするこ
とが考えられる。
B塔以上の蒸留塔の場合も同様に理解される。
発明の効果 本発明は上述のようにヒートポンプが構成されているの
で、近似する塔頂ベーパの露点を有する複数の蒸留塔間
で経済的な熱回収が可能となる。
即ち、各蒸発器で発生する水蒸気は同一圧力下で蒸発す
るので、2段ターボ圧縮機を1組設置することにより、
発生水蒸気を全て吸引でき、かつ、1段圧縮機出口、2
段圧縮機出口からおのおの所要の蒸気を取り出すことが
できる。そのため複数の蒸留塔間で塔頂ベーパの持つ熱
量を各基で融通し合い加熱源として有効利用され、この
効果は格別顕著である。また、2段圧縮機1組の場合、
複数の圧縮機を設置する場合に比べて圧縮機の口径が大
きくなるため、圧縮効率が向上し、かつ機械損失が低減
するため圧縮機の所要軸動力が減少し、ランニングコス
トの節減がはかれる。さらに、圧縮機が1組で済むため
、設備費が安価となると同時に運転管理や保全の問題が
軽減される。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の2段圧縮式ヒートポンプの実施例をフロ
ーシートで示すものである。 A、 B   蒸留塔  Δl 、Bl    リボイ
ラー■□、VB   塔頂ベーパ 10.10A、IIB     蒸発器11.11Δ、
11−B     蒸発缶12Δ、12B     加
熱缶 13   セパレーク CA、CB       水循環管路 20  2段ターボ圧縮機 T1、T2      第1、第2圧縮機23.25 
     圧縮機入口 24.26      圧縮機出口 22   増速機

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)蒸留塔塔頂ベーパを低温側熱源として水蒸発器に
    導入し、発生した水蒸気を圧縮機で吸引、昇圧し、昇温
    蒸気を蒸留塔の加熱用の熱源として熱回収を計る圧縮式
    ヒートポンプであって、塔頂ベーパの露点が近似してい
    る複数の蒸留塔に付設されるものにおいて、少くとも2
    塔のヒートポンプは蒸発器の加熱缶は個別とするが2段
    ターボ圧縮機を共有するとともに、セパレータと2段タ
    ーボ圧縮機の第1圧縮機入口、第1圧縮機出口と第1の
    塔の加熱側ならびに第2圧縮機の入口、第2圧縮機の出
    口と第2の塔の加熱側、両塔加熱側と蒸発器とをそれぞ
    れ接続してヒートポンプサイクルを形成し、2段ターボ
    圧縮機は各圧縮機の増速機を共通としてなることを特徴
    とする熱回収用2段圧縮式ヒートポンプ。
  2. (2)複数の蒸留塔は2基である特許請求の範囲第1項
    に記載の2段圧縮式ヒートポンプ。
  3. (3)2段ターボ圧縮機の第1段目の圧縮機のインペラ
    ーが斜流式であり、第2段目の圧縮機のインペラーが遠
    心式である特許請求の範囲第1項に記載の2段圧縮式ヒ
    ートポンプ。
JP60226678A 1985-10-14 1985-10-14 2段圧縮式ヒ−トポンプ Pending JPS62110702A (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60125201A (ja) * 1983-12-09 1985-07-04 Ebara Corp 精溜塔における熱回収方法及びその装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60125201A (ja) * 1983-12-09 1985-07-04 Ebara Corp 精溜塔における熱回収方法及びその装置

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