JPS6265701A - 蒸発装置における熱回収方法 - 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 本発明は蒸発装置における熱利用に関し、ことに醗酵液
等の蒸発濃縮に際し不凝縮ガスの発生を伴うときに、発
生する蒸発蒸気を機械圧縮機により吸引し、昇圧昇温す
ることによって再び加熱缶の熱源として利用する自己蒸
気機械圧縮式蒸発装置において熱エネルギーの再利用を
はかる技術に関するものである。

従来の技術 不凝縮ガスを発生する溶液の蒸発濃縮には、前処理とし
て前段に脱ガス工程を付設したものや、単効用又は多重
効用の蒸発装置で、強制循環型又は自然循環型のものが
多く用いられていた。一方、蒸発装置の熱エネルギーの
経済面から、蒸発蒸気を機械圧縮機を使用して吸引、昇
圧し、昇温蒸気を被蒸発液の加熱源として用いることに
より、蒸発蒸気の潜熱を繰返し使用する自己蒸気機械圧
縮式蒸発装置が俗用されてきている。これらの装置の一
層の省エネルギーのために、従来の多重効用強制循環型
蒸発装置に代えて、醗酵液等の濃縮に対応させるための
ものが望まれていた。

発明が解決しようとする問題点 醗酵液等の濃縮時には加熱による加水分解等によってア
ンモニア等の不凝縮性ガスが多量に発生し、しかも濃縮
の進行中この発生が継続する。この様な場合、不凝縮ガ
スによって伝熱抵抗やガス分圧のために蒸気凝縮温度が
低下し、加熱缶の総括伝熱係数Ｕが影響され、濃縮熱効
率が低下する。

機械圧縮式蒸発濃縮装置では、省エネルギーのために加
熱缶の実効温度差ΔＴは通常で２〜３℃程度が採用され
ており、強制循環型における１０〜２０℃に比べて加熱
缶の熱交換伝熱面積Ａ　（＝Ｑ／ΔＴ−Ｕ）が極めて大
きくなる問題がある。

とくに醗酵液の濃縮において、炭酸ガス、酸素などの溶
存遊離物質は、ストリッピング等の前処理によって脱ガ
スできるが、濃縮時に発生するアンモニアは前処理によ
る方法では除去できず、しかも、アンモニアは水蒸気と
の比重差が小さいために、加熱缶のシェルからのガス抜
きを十分できず、アンモニアが３．ｏ　ｏ　ｏ　ｐｐｍ
含まれる蒸気は、清浄なものに比べてＵ値が４０チも低
下するので、不凝縮ガスの除去は熱効率上大きな問題で
あった。

問題点を解決するための手段 不凝縮ガスを発生する被蒸発液の蒸発濃縮等のために機
械圧縮式蒸発装置を用いる場合、前記のような問題を解
決するため、！縮時に発生する不凝縮ガスを除去するに
あたり、この不凝縮ガスの有する熱エネルギーも回収す
ることが望まれる。一方、加熱缶で発生する不凝縮ガス
は加熱蒸気と混在していて個別の脱ガスが困難である。

そこで、本発明では真空発生装置によるガス抜きを強化
し、加熱蒸気と不凝縮ガスとを混在したまま抜き出すこ
とによって、蒸発装置における熱効率の低下を阻止し、
一方、加熱蒸気と不凝縮ガスの持つ熱エネルギーは、被
蒸発液の供給管路に高効率の熱交換器を設けて、供給液
を予熱することによってともに回収することを要旨とし
ている。このような不凝縮ガスの抜き出しは完全な除去
ではないが、前記したような加熱缶での総括伝熱係数の
低下を約４０襲から約２０％にとどめる改善をもたらす
。

実殉例 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、１は蒸発器であって、Ｌ’ｆｊａ流下式熱
交換器を構成するカロ熱缶２と蒸発缶３とからなり、醗
Ｚ液を例とする被濃縮液（以下原液という）Ｆが加熱缶
２の頂部２１かも供給され、底部２２から循環ポンプ２
３によって循環させられて濃縮液Ｐとして取出される。

ここで加熱缶２はシェル２４とチューブ２５からなり、
シェル２４の上部２６に蒸気管Ｓが接続され、下部２Ｔ
からその凝縮水が取出されている。そして加熱缶下部は
気液分離案２８であって液室を有するとともに蒸発缶３
のセパレータ３１に連通している。セパレータ３１の頂
部３２はラインｖ１によって機械圧縮機４の入口４１に
接続され、圧、縮機４は原動機Ｍによって駆動され、そ
の出口４２は前記蒸気管Ｓとともに加熱缶２の上部２６
とラインＶ、によって接続されている。次に、５は真空
発生装置であって、冷却水５１が供珀される凝縮器５２
と真空ポンプｖｐを有し、凝拘器５２と加熱管２のシェ
ル側２４とは管路Ｇによって接続されている。５３は復
水である。

以上の構成によって、蒸発器１は機械圧縮機４で昇圧、
昇温された蒸気を自己蒸気蒸発用熱源として機械圧縮式
蒸発装置を構成し、原液の濃縮などに使用できる。

本発明の蒸発装置は、上記の構成に加えて、熱回収のた
めに２つの熱交換器を有している。

すなわち、第１の熱交換器６は上記の管路Ｇを高温側と
し、原液Ｆの供給管を低温側として原液を予熱するよう
に溝成し、多管式熱交換器またはとぐに、高能率のプレ
ート式熱交換器を採用するのがよい。そして、シェル２
４から抜き出されたガス中の水蒸気のドレンは６１から
取り出され、加熱缶２かものドレン管路に合流６２され
、ポンプ６３によってドレンＤとして排出される。

７は第２のプレート式熱交換器であって、原液Ｆの供給
管の前段に設けられ、上記ドレンＤを通過させている。

なお、本発明が対象とする原液Ｆが蒸発濃縮され、蒸発
にともなってアンモニアのような不凝縮ガスを発生する
ものであるから、管路Ｇの加熱缶２への接続は、水蒸気
とアンモニアの比重差が少ないことから、シェル２４の
複数段の高さ２９．２９・・・・・・によって行う。

さらに加熱缶２からのガス抜きについて述べれば本発明
の真空発生装置５では真空ポンプｖｐの性能を強化させ
てあり、加熱缶２における加熱蒸気の１０チ程度を発生
する不凝縮ガスとともに抜き出す。

作用 本発明の作用を上記実施例の運転方法に基づいて説明す
る。なお、前記各部に与えられた符号は本項において各
部の機能と通過する流体についても共通とする。

原液Ｆは蒸発器１の加熱缶２の頂部に供給され、シェル
２４側に与えられる蒸気Ｓによってチューブ２５内で加
熱され、ポンプ２３によって循環されて濃縮される。

加熱された原液ｙは蒸発缶３の液室２８で気液分離し、
蒸気Ｖ、は頂部３２から機械圧縮機４に吸引されて昇圧
される。圧縮機４の出口４２からは昇温された蒸気Ｖ！
が加熱缶２に戻され、チューブ側を循環している被濃縮
液は濃縮され濃縮液Ｐが取出される。

この濃縮過程で原液Ｆから発生するアンモニアは蒸発缶
３内からシェル２４内に蒸発蒸気と混在しており加熱缶
２の熱交換を妨げるが、本発明にあっては、加熱缶２の
全高にわたる各段２９の接続によって、真空発生装置５
に吸引されてガス抜きＧされる。ここで真空ポンプｖｐ
は不凝縮ガスが多いため出力を強化され、加熱蒸気Ｖ、
の１０％程度のものをアンモニアの混在のまま抜き出す
よりにしてあり、発生アンモニアは加熱缶２での熱交換
のＵ（直の低下に与える影響が少ない。

一方管路Ｇに抜き出されたアンモニア混在の蒸気の持つ
熱エネルギーは第１の熱交換器６において低温側の原液
を予熱することによって、蒸発器１の熱収支は回復され
ることになり、不凝縮ガスのアンモニアと低温の蒸気が
真空発生装置５に吸引され、凝縮器５２で凝縮して除去
される。さらに、熱交換器６内において凝縮するドレン
は、加熱缶２のドレン２７とともに第２の熱交換器７を
通過させ、ここで残留熱量によって原液の予熱に利用１
−てのち排出りされる。

発明の効果 本発明は蒸発濃縮にあたって発生する不凝縮ガスを加熱
用の蒸気と混在したまま抜き出すこユ・ｔ？リイ　藁丞
小ｈｈ玄も七モオヱ体江＝鮎瓜数の低下を半減させた蒸
発濃縮を可能とし、しかも、抜き出しによって失われる
加熱蒸気の熱量は、ガス抜き管路を高温側とし、供給さ
れる原液を低温側とする熱交換器を設けることによって
原液の予熱の形で回収することとしたから、脱ガスに要
する設備を設けることなく、熱交換器の付設と真空発生
装置の強化のみによって不凝縮ガスの発生を伴う原液の
蒸発濃縮を可能とし、さらに、予熱後の熱量も第２の熱
交換器において有効に回収し、総じて効率の改善と熱回
収の画面において所期の目的を達成できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の熱回収方法を実施するための好適な実施
例をフロー図で示すものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱交換器を形成する加熱缶と蒸発缶とを有する蒸
   発器、機械圧縮機および真空発生装置とからなる被濃縮
   液等の自己蒸気機械圧縮式蒸発装置からの熱回収方法に
   おいて、被濃縮液等の供給管路に第１、第２の熱交換器
   を設け、真空発生装置の吸引性能を増強して加熱缶の複
   数段の接続位置から加熱蒸気の一部と加熱缶で発生する
   不凝縮ガスとを混在のまま抜出し、上記第１の熱交換器
   に供給するとともに、第１熱交換器のドレンと、蒸発器
   からのドレンとを第２の熱交換器に供給して上記被濃縮
   液等を第２、第１の熱交換器の順に予熱することを特徴
   とする蒸発装置から発生する不凝縮ガスからの熱回収方
   法。
2. （２）被濃縮液の供給管路に設けられる２つの熱交換器
   はプレート式のものである特許請求の範囲第１項に記載
   の熱回収方法。