JPS6316006A

JPS6316006A - パ−ベ−パレ−シヨン蒸溜装置の運転方法

Info

Publication number: JPS6316006A
Application number: JP15851686A
Authority: JP
Inventors: Kozo Fujita; 藤田　航三
Original assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Current assignee: Sasakura Engineering Co Ltd
Priority date: 1986-07-04
Filing date: 1986-07-04
Publication date: 1988-01-23

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、高分子膜を使用して液体混合物の分離ヲ行う
パーベーパレーション蒸溜装置において、該パーベーパ
レーション蒸溜装置の運転方法に関するものである。

〔従来の技術とその問題点〕

この種のパーベーパレーション蒸溜装置は、エタノール
と水とのような共沸点を有する液体混合物の分離や、海
水から淡水を製造する場合等に使用されている。

一般に、高分子膜を使用したパーベーパレーション蒸溜
には、 ■、例えば特公昭５９−４９０４１号公報に記載されて
いるように、高分子膜の一例を、高温原液を供給する高
圧側に、高分子膜の他側を大気圧以下の減圧側にして、
その間における蒸気の濃度差を推進力として蒸気を高圧
側から減圧側に移動させて、減圧側において凝縮する真
空吸引方式。

■、例えば特公昭４９−４５４６１号公報等に記載され
ているように、高分子膜の一側に高温原液を供給する一
方、前記高分子膜の他側に空間を隔てて凝縮伝熱板を配
設し、該凝縮伝熱板を冷却することによって、原液と凝
縮伝熱板との温度差を推進力として蒸気を一側から他側
に移動させて、凝縮伝熱板で凝縮する方式。

■、高分子膜の一側に高温原液を流す一方、高分子膜の
他側に冷却流体を流し、両流体の温度差を推進力として
蒸気を一側から他側に移動させて、冷却流体で直接的に
凝縮させる方式。

等の方式が存在するが、これらのパーベーパレーション
蒸溜装置において問題となるのが、原液中の懸濁図形物
質や、微生物によるスライム、または濃縮に伴うスケー
ルが、高分子膜の表面に付着して、当該高分子膜を透過
する蒸気量が減少すること、つまり、分離能力が運転時
間の経過に伴って低下することである。

この場合の対策として、原液をパーベーパレーション蒸
溜装置に供給する前に、原液中の固形物質を濾過によっ
て分離除去することが行なわれているが、濾過によって
固形物質を分離除去しても、高分子膜の表面には、長期
間にわたる運転中に際して原液の蒸発濃縮に伴ってスケ
ールが析出したり、スライムが付着することになるので
、分離能力が運転時間の経過に伴って低下することは避
けられないものである。

そこで、パーベーパレーション蒸溜装置における高分子
膜は、その分離能力が低下すればアルカリ液又は酸性液
等の洗浄液によって洗浄することが行なわれるが、従来
は、高分子膜の他側から取り出される凝縮液の流量を常
時測定し、その流量が或る値以下に減少した時をもって
、高分子膜の洗浄を行う時期を検出するようにしている
。

しかし、前記従来のように高分子膜の他側から取り出さ
れる凝縮液の流量によって、洗浄を行う時期を検出する
ことは、高分子膜の汚れによる凝縮液の減少は極めて緩
やかである一方、液体の流量を絶えず測定する流量計に
は一般的に言って可成りの誤差を有するものであるから
、洗浄を行う時期を正確に検出することができないので
あり、特に、パーベーパレーション蒸溜装置が小容量の
場合には、凝縮液が小流量でその流量測定の精度がより
低いので、洗浄を行う時期を正確に検出することがより
困難になり、高分子膜に対する洗浄の時期が遅れると、
洗浄に長い時間を必要として洗浄液の使用量が多くなる
から運転経費が嵩むばかりか、高分子膜の劣化が促進さ
れることになり、また、高分子膜に対する洗浄が早過ぎ
る場合にも、洗浄回数が多くなって洗浄液の使用量が多
くなるからこれまた運転経費が嵩むと共に、洗浄のため
に運転を中断する間隔が短（なるから、全体として処理
能力が減殺されるのである。

また、前記■〜■の各方式のうち■の真空吸引方式によ
るパーベーパレーション蒸溜装置の場合、高分子膜を透
過した蒸気を減圧側における凝縮トラップ内において凝
縮し、この凝縮トラップ内に凝縮液が一定量溜った時点
で、該凝縮液を凝縮トラップからポンプにて汲み出すも
ので、パーベーパレーション蒸溜装置から流出する凝縮
液の流れが間欠に近い状態になるから、凝縮液の流量に
よる洗浄時期の検出は極めて困難であった。

本発明は、パーベーパレーション蒸溜装置において、運
転時間の経過に伴って汚れる高分子膜を洗浄する場合に
際して、その洗浄の時期を正確に検出することができて
、前記の不具合を解消した運転方法を提供するものであ
り、また、他の発明は、前記の目的に加えて、高分子膜
の洗浄に際して、その洗浄が短い時間内にできるように
したものである。

〔問題を解決するための手段〕

この目的を達成するために本発明は、高分子膜の一側に
原液を供給し、前記高分子膜の他側に透過する蒸気を、
当該他側において凝縮させるようにしたパーベーパレー
ション蒸溜装置において、該パーベーパレーション蒸溜
装置からの原液の出口温度を測定し、該原液の出口温度
が或る値よりも高くなったとき、前記高分子膜に対して
洗浄液を供給するように構成したものである。

また、他の発明は、高分子膜の一側に原液を供給し、前
記高分子膜の他側に透過する蒸気を、当該他側において
凝縮させるようにしたバーベーパレージ四ン蒸溜装置に
おいて、該パーベーパレーション蒸溜装置からの原液の
出口温度を測定し、該原液の出口温度が或る値よりも高
くなったとき、前記高分子膜に対して洗浄液を供給する
と共に、空気を供給するように構成したものである。

〔作　　用〕

−ｍにこの種のパーベーパレーション蒸溜装置において
、高分子膜の一側に供給した原液の温度は、当該原液中
の蒸気が高分子膜の他側に透過することにより蒸気の蒸
発潜熱に相当する熱量分だけ下がるものである一方、高
分子膜の汚れ度合は、当該高分子膜を透過する蒸気量の
減少に比例し、この透過蒸気量の減少は、原液から奪う
蒸発潜熱量の減少につながるものであるから、パーベー
パレーション蒸溜装置からの原液の出口温度は、高分子
膜の汚れ度合に比例して上昇することになる。

一方、温度は、前記従来のように凝縮液の流量の場合よ
りも、簡単な計器で遥かに高い精度で測定できるもので
あるから、前記のようにパーベーパレーション蒸溜装置
からの原液の出口温度を測定し、該原液の出口温度が或
る値よりも高くなったとき、前記高分子膜に対して洗浄
液を供給することにより、高分子膜に対する洗浄を、当
該洗浄の時期が早過ぎたり、或いは、遅過ぎたりするこ
となく正しい時期に行うことができるのである。

また、高分子膜の洗浄に際して、高分子膜の一側に洗浄
液を供給すると共に、空気を供給するようにすれば、気
泡によって洗浄液を攪拌できるから、高分子膜の洗浄効
果を促進することができる。

なお、洗浄に際しては、原液の性状及び高分子膜の特性
等に応じて適宜の洗浄液を使用するもので、例えば、高
分子膜に油脂分、スライム成分が付着している場合には
、洗浄液としてアルカリ液を使用し、高分子膜に塩類の
析出によるスケール成分が付着している場合には、洗浄
液として酸水溶液を使用すれば良く、場合によって１才
、原液にスケール防止剤や、殺菌剤あるいは高分子膜膜
面性能回復剤を間欠的に注入するようにしても良い。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面について説明するに、第１図
は、真空吸引方式のパーベーパレーシツン蒸溜装置によ
り、エタノールと水との混合液を、エタノールと水とに
分離する場合に通用した場合の実施例を示す。

このパーベーパレーション蒸溜装置１は、選択性を有す
る高分子膜２を挟んで一側に原液通路３が、他側に蒸気
空間４が各々形成され、前記原液通路３には、原液人口
５と原液出口６を備えている。

前記原液人口５には、供給ポンプ８付き原液供給通路７
が接続され、この原液供給通路７には、前記高分子膜２
を洗浄を行うための洗浄液注入装置９が接続されている
。また、前記原液出口６に接続した原液送出通路１０に
は、原液の出口温度を測定するための温度計１１が設け
られている。

一方、前記高分子膜２の他側における蒸気空間４は、内
部に冷却管１３を有する凝縮トラップ１２に連通し、該
凝縮トラップ１２には、その底部に凝縮液取出口１４を
、上部に非凝縮性ガス出口１５を各々備え、非凝縮性ガ
ス出口１５は、真空ポンプ１６等の真空発生装置に、凝
縮液取出口１４は、凝縮液取出用ポンプ１４ａに各々接
続されている。

原液であるエタノール９４．５％と残りが水との混合液
を、予め加熱したのち供給ポンプ８より原液吸気通路３
側に供給する一方、蒸気空間４内を、真空ポンプ１６に
より減圧する。

すると、一部エタノール蒸気を含む水蒸気が高分子膜２
を蒸気空間４内に向かって透過することにより、原液は
エタノール濃度９９．５％に濃縮され、原液送出通路１
０より系外に取り出される一方、前記高分子膜２を透過
して蒸気空間４に入った蒸気は、凝縮トラップ１２にお
いて冷却管１３により冷却されて凝縮し、エタノール６
８．２％の希薄水溶液として、凝縮液取出口１４より排
出されたのち、前記原液に再び混合される。

そして前記の運転を継続すると、運転時間の経過に伴っ
て前記高分子膜２における原液供給通路３側の表面が汚
れることにより高分子膜を透過する蒸気の量が減少し、
その結果、原液送出通路ｌＯより送出される濃縮原液の
エタノール濃度が低下すると共に、当該濃縮原液の温度
も上昇する。

この関係を示すと次の表の通りである。

このように濃縮原液の出口温度は、運転時間の経過に伴
って高分子膜が汚れて凝縮液量が減少するにつれて上昇
するものであるから、例えば、濃縮原液のエタノール濃
度を９７．４％以上に維持したいときには、温度計１１
の温度が４３．９℃から４５．５℃に上昇したときにお
いて、洗浄液注入装置９より、例えばキレート剤等の洗
浄液を注入して高分子膜２を洗浄するようにすれば良い
のである。

また、第２図は、前記■の方式のパーベーパレーション
蒸溜装置によって、海水から淡水を製造する場合に通用
した場合の実施例を示す。

このパーベーバレーシッン蒸溜装置１０１は、高温の原
液通路１０３を区成する疎水性高分子膜１０２と、冷却
水通路１１７を区成する凝縮伝熱板１１８とを、その間
に蒸気空間１０４を形成するように多層状に積層したも
のである。

その各原液通路１０３における原液人口１０５は、原液
供給ポンプ１０８を備えた原液供給通路１０７に各々接
続される一方、各原液通路１０３における原液出口１０
６は、原液送出通路１１０に各々接続され、この原液送
出通路１１０に温度針１１１を設ける。また、前記原液
供給通路１０７には、洗浄液注入装置１０９が接続され
ると共に温度計１１９が設けられ、且つ、前記原液送出
通路１１０と原液供給通路１０７とは、弁１２７ａ付き
バイパス通路１２７にて接続されている。

前記洗浄液注入装置１０９は、制御弁１２０ａ付き空気
吸入通路１２０、制御弁１２１ａ付きアリカル注入ライ
ン１２１及び制御弁１２２ａ付き酸注入ライン１２２と
で構成され、前記の各制御弁１２０ａ、１２１ａ、及び
１２２ａ並びに前記バイパス通路１２７中の弁１２７ａ
は、前記両温度肝１１１及び１１９からの信号を入力と
する制御回路１２６によって開閉制御される。

一方、前記パーベーパレーション蒸溜装置１０１におけ
る各冷却通路１１７の入口及び出口は、冷却水供給通路
１２３と冷却水出口通路１２４とに各々接続されている
。

また、前記パーベーパレーション蒸溜装置１０１におけ
る各蒸気空間１０４の凝縮液取出口１１４は、凝縮液出
口通路１２５に各々接続されている。

約６０℃の海水が、原液供給通路１０７より原液供給ポ
ンプ１０８を経て、パーベーパレーション蒸溜装置１０
１における各原液通路１０３に供給される。

各原液通路１０３における海水中の水蒸気が高分子膜１
０２を透過して蒸気空間１０４に移動し、冷却水によっ
て冷却されている凝縮伝熱板１１８の表面で凝縮し、淡
水として凝縮液出口通路１２５から系外に取り出される
。

水蒸気が高分子膜１０２を透過する場合の蒸発層熱分だ
け温度が下がって海水は、原液送出通路１１０より排出
される。

この運転を長時間継続すると、高分子膜１０２の原液通
路１０３側の表面には、海水中の固形物及び濃縮に伴う
スケールが付着して、当該高分子膜１０２を透過する蒸
気の量が次第に減少し、従って、得られる淡水の量も減
少することになる。

第３図は、第２図の装置において、６０℃の海水を２０
）２７時で供給し、１トン／時の淡水を得る場合の製造
淡水量と、海水出口温度との関係を示す図であり、淡水
の製造量が目標下限値の０．９トン／時より低下すると
、海水の出口温度は約３３℃以上になるから、このとき
を以て、高分子膜１０２に対する洗浄を行う時期とする
。

第２図の実施例では、原液である海水の入口温度が変動
する場合をも考慮して、高分子膜の洗浄を自動的に行う
ようにしたものである。

すなわち、運転の経過に伴う高分子膜１０２の汚れによ
って原液取出通路１１０における海水の出口温度が、淡
水の製造量が所定値の場合よりも上昇して、原液供給通
路１０７における海水の入口温度に近付き、その間の温
度差が、前記制御回路１２６に予め設定した値以下にな
ると、制御回路１２６は、バイパス通路１２７中の弁１
２７ａを開き、一部の海水をバイパス通路１２７を介し
て循環するようにすると同時に、空気吸入通路１２０中
の制御弁１２０ａと、アリカル注入ライン１２１中の制
御弁１２１ａとを開いて、空気とアルカリ液とを、各高
分子膜１０２に供給して、各高分子膜１０２の表面に付
着している油脂骨及びスライム成分を洗浄除去する。

次いで、前記制御回路１２６は、空気吸入通路１２０中
の制御弁１２０ａを開いた状態のまま、アリカル注入ラ
イン１２１中の制御弁１２１ａを閉じると同時に、酸注
入ライン１２２中の制御弁１２２ａを開いて、空気と酸
液とを各高分子膜ｌＯ２に供給して、各高分子膜１０２
の表面に付着している塩類のスケールを洗浄除去するの
である。

この場合において、アルカリ液及び／又酸液による洗浄
に際して、空気を同時に供給することにより、高分子膜
１０２の一側における原液通路１０３内を、気泡によっ
て激しく攪拌できるから、高分子膜に対する洗浄を促進
することができるのである。

そして、前記の洗浄が終わると、各制御弁１２０　ａ、
　　１２１　ａ、及び１２２ａ並びに前記バイパス通路
１２７中の弁１２７ａは、制御回路１２６によって全閉
となって、元の運転状態に復帰するのである。

なお、前記実施例は、前記■及び■の方式によるパーベ
ーパレーション蒸溜装置に適用した場合であったが、本
発明はこれに限らず、前記■の方式によるパーベーパレ
ーション蒸溜装置にも通用できることは言うまでもない
。

（発明の効果〕以上の通り本発明によると、高分子膜に対する洗浄を、
当該洗浄の時期が早過ぎたり、或いは、遅過ぎたりする
ことなく正しい時期に行うことができるから、洗浄液の
使用量の低減、延いては、運転経費の節減を図ることが
できると共に、高分子膜の洗浄が遅過ぎることにより高
分子膜が劣化することを確実に回避できるのであり、し
かも、高分子膜の汚れを検出するための温度針は、従来
の流量計に比較して簡単で、且つ、安価であるから、設
備全体を簡略化できると共に、設備費を低減でき、その
上、原液の出口温度によって高分子膜の洗浄の時期を検
出するものであるから、真空吸引式のパーベーパレーシ
ョン蒸溜装置に対しても容易に通用することができ、更
に洗浄を自動化することも容易にできるのである。

また、他の発明は１．前記の効果に加えて、高分子Ｉ−
の洗浄の促進によって洗浄時間を短縮できるから、洗浄
液の使用量がより少なくできると共に、運転の停止時間
をより短くすることができる効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す図、第２図は本発明
の第２の実施例を示す図、第３図は第２実施例において
海水から淡水を得る場合においてその製造淡水量と海水
出口温度との関係を示す図である。１．１０１・・・・パーベーパレーション蒸溜装置、２
．１０２・・・・高分子膜、３，１０３・・・・原液通
路、４．１０４・・・・蒸気空間、５，１０５・・・・
原液入口、６．１０６・・・・原液出口、７．１・ｏ７
・・・・原液供給通路、９．１０９・・・・洗浄液注入
装置、１０．１１０・・・・原液送出通路、１１，１１
１゜１１９・・・・温度計、１２・・・・凝縮トラップ
、１３・・・・冷却管、１１７・・・・冷却水通路、１
１８・・・・凝縮伝熱板、１４，１１４・・・・凝縮液
取出口、１６・・・・真空ポンプ、１２０・・・・空気
吸入通路、１２１・・・・アリカル注入ライン、１２２
・・・・酸注入ライン、１２Ｑａ、１２１ａ、１２２ａ
・・・・制御弁、１２６・・・・制御回路、１２７・・
・・バイパス通路、１２７ａ・・・・弁。特許出願人　　株式会社　笹倉機械製作所曹￥η口明寝
と

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、高分子膜の一側に原液を供給し、前記高分子膜
の他側に透過する蒸気を、当該他側において凝縮させる
ようにしたパーベーパレーション蒸溜装置において、該
パーベーパレーション蒸溜装置からの原液の出口温度を
測定し、該原液の出口温度が或る値よりも高くなったと
き、前記高分子膜に対して洗浄液を供給することを特徴
とするパーベーパレーション蒸溜装置の運転方法。
（２）、高分子膜の一側に原液を供給し、前記高分子膜
の他側に透過する蒸気を、当該他側において凝縮させる
ようにしたパーベーパレーション蒸溜装置において、該
パーベーパレーション蒸溜装置からの原液の出口温度を
測定し、該原液の出口温度が或る値よりも高くなったと
き、前記高分子膜に対して洗浄液を供給すると共に、空
気を供給することを特徴とするパーベーパレーション蒸
溜装置の運転方法。