KR102512581B1 - 증발 장치 - Google Patents

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히데오 노다
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간사이가가쿠기카이세이사쿠가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 증발 장치는 휘발성 성분 출구 및 농축액 출구를 구비하고, 또한 원료액을 수용하는 교반조와, 상기 교반조의 내부에 설치된 열원과, 상기 교반조 내에 설치되어 있고 또한 상기 열원에 상기 원료액을 유하하는 산액부와, 상기 교반조의 외주에 설치되어 있고 또한 상기 교반조의 내벽을 냉각하는 제 1 콘덴서를 구비한다. 본 발명의 증발 장치는 예를 들면 액체의 각종 화학품이나 화학 제품의 농축이나 이들로부터의 휘발성 불순물의 제거에 유용하다.

Description

증발 장치{EVAPORATOR}
본 발명은 증발 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체로부터 효율적으로 용매 회수나 농축을 행할 수 있는 증발 장치에 관한 것이다.
예를 들면, 식품 공업, 화학 공업 및 의약품 공업의 분야에서, 협잡물이나 불순물을 포함하는 액체로부터의 용매의 회수 또는 농축을 위해, 「유하(流下) 박막 증발 장치」라고 불리는 증발 장치가 사용되고 있다.
도 13은 종래의 유하 박막 증발 장치를 구비한 증발 시스템을 모식적으로 나타낸 도면이다.
증발 시스템(900)은 원료가 되는 원료액을 포함하는 원료 탱크(910)와, 유하 박막 증발 장치(800)와 진공 펌프(920)와 콘덴서(930)를 구비한다. 원료액은 원료 탱크(910)에서 펌프(902)의 구동에 의해 관(904)을 통해 예열기(906)에서 일단 예열되고, 증발 장치(800)로 송급된다.
도 14는 도 13에 나타낸 증발 시스템을 구성하는 증발 장치(800)의 단면의 일부를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 14에 나타낸 바와 같이 증발 장치(800)는 교반조(810)와, 상기 교반조(810) 내에서 연직 방향으로 연장되고 또한 수평 방향으로 회전 가능한 회전축(821)과, 교반조(810) 내의 위쪽 및 아래쪽에서 각각 회전축(821)에서 수평 방향으로 연장되는 복수의 지주(822)와, 상기 지주(822)에서 아래쪽으로 연장되고, 또한 교반조(810)의 내벽과 접촉하도록 설치된 롤러(826)를 구비한다. 회전축(821)은 구동 모터부(840)와 접속되어 있다.
원료 탱크에서 송급된 원료액(834)은 회전축(821)에서 수평 방향으로 연장되는 공급구(832)를 통해, 구동 모터부(840)의 구동에 의해 회전하면서 교반조(810)의 내벽 위쪽에 공급된다. 그 후, 원료액(834)은 상기 교반조(810)의 내벽을 따라 아래쪽으로 젖은 면을 형성하면서 유하한다. 한편, 교반조(810)의 외주는 예를 들면, 스팀에 의해 가열 가능한 재킷(812)으로 덮여져 있다. 여기서, 재킷(812)을 가열하면, 그 열은 교반조(810)의 외주에서 내벽으로 전달되고, 이 내벽에서 젖은 면을 형성하면서 유하한 원료액(934)에 포함되는 휘발성 성분이 증발한다. 증발된 휘발성 성분은 증발 출구(860)를 통해 증발 장치(800)의 밖에 설치된 콘덴서(930)(도 13)로 송급되고, 상기 콘덴서(930)에서 냉각 후 다시 액체로 되돌아와서 최종적으로 응축액으로서 회수된다. 한편, 도 14에서 원료액에 포함되는 상기 휘발성 성분 이외의 성분은 교반조(810)의 내벽을 그대로 유하하고, 교반조(810)의 저부에 설치된 배출구(880)를 통해 증발 장치(800)의 외부로 배출된다.
이러한 교반조(810) 내에서의 원료액의 하류에서, 지주(822)에 설치된 롤러(826)는 구동 모터부(840)의 구동에 의해 교반조(810)의 내벽을 접촉하면서 주회한다.
도 15는, 도 14에 나타낸 종래의 증발 장치(800)에서의 A-A'방향의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다. 증발 장치(800)에서는 재킷(812)에 의해 가열된 교반조(810)의 내벽에 롤러(826)가 접촉, 또한 주회함으로써 상기 내벽의 전열면에 존재하는 원료액을 강제적으로 표면 갱신하여 증발 효율을 높일 수 있다. 도 15에서는 롤러(826)가 설치되어 있지만, 종래의 증발 장치에서는 롤러(826) 대신에 와이퍼가 설치되어 있는 것도 존재한다.
그러나 이러한 증발 장치에는 몇 가지 우려해야 할 사항이 지적되고 있다.
하나는 공급된 원료액은 교반조 내의 내벽(전열면)을 이른바 「원 패스」에 의한 1회의 유하로 통과한다는 점이다. 원료액에 대량의 휘발성 성분이 포함되어 있는 경우나, 내벽을 유하할 때까지의 사이에 충분히 휘발성 성분이 증발할 수 없는 경우에도, 잔존하는 성분은 그대로 배출구(980)에서 배출되는 것으로 생각된다. 따라서, 상기 증발 장치는 충분한 농축이 요구되는 원료액에는 사용하는 것이 곤란한 것으로 되어 있었다.
또한, 도 15에 나타낸 바와 같은 롤러(826) 또는 와이퍼는 항상 전열면에 접촉하고 있기 때문에 마모가 발생하기 쉽다. 따라서, 정기적인 교환이 필요하고, 메인터넌스를 위한 작업 시간, 노력 및 비용이 증가하는 것이 지적되고 있었다.
또한, 상기 증발 장치를 정지할 경우, 내벽의 온도가 액온보다도 높기 때문에, 원료액의 공급을 그대로 정지하면, 내벽과 접촉하는 롤러 또는 와이퍼가 고열에 의해 변형 또는 열화한다는 점이 지적되고 있다. 따라서, 상기 증발 장치를 정지할 경우에는, 내벽의 온도가 저하할 때까지 원료액의 공급 또는 교반조 내의 제품의 순환을 계속하는 것이 필요했다.
본 발명은 상기 문제의 해결을 과제로 하는 것이고, 그 목적으로 하는 바는, 원료액에서 휘발성 성분을 보다 효율적으로 증발시킬 수 있고, 메인터넌스 및 수리의 번잡함으로부터 해방될 수 있는 증발 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명은 원료액 공급구, 휘발성 성분 출구 및 농축액 출구를 구비하고, 또한 원료액을 수용하는 교반조와,
상기 교반조의 내부에 설치된 열원과,
상기 교반조 내에 설치되어 있고 또한 상기 열원에 상기 원료액을 유하하는 산액부와,
상기 교반조의 외주에 설치되어 있고 또한 상기 교반조의 내벽을 냉각하는 제 1 콘덴서를 구비하는 증발 장치로서,
여기서,
상기 교반조가 상기 원료액의 휘발성 성분을 수용하는 휘발성 성분 수용부로서, 상기 교반조의 저부와 상기 내벽과 외측 격벽부로 둘러싸여 있고 또한 상기 휘발성 성분 출구와 연통하는 휘발성 성분 수용부를 구비하고, 그리고,
상기 산액부가 회전축, 및 상기 회전축의 회전에 따라 상기 원료액을 상기 교반조의 아래쪽에서 위쪽을 향해 유동시키는 유로를 갖고 또한 상기 회전축에 장착되어 있는 적어도 하나의 통상 부재로 구성되어 있는 증발 장치에 관한 것이다.
하나의 실시형태에서는, 상기 교반조는:
상기 열원으로부터 유하된 상기 원료액을 수용하는 제 1 원료액 수용부로서, 상기 교반조의 상기 저부와 상기 외측 격벽부와 중간 격벽부로 둘러싸여 있고 또한 상기 농축액 출구와 연통하는 제 1 원료액 수용부; 및
상기 제 1 원료액 수용부에서 오버플로된 상기 원료액을 수용하는 제 2 원료액 수용부로서, 상기 교반조의 상기 저부와 상기 중간 격벽부와 내측 격벽부로 둘러싸여 있는 원료액 혼합물 수용부를 구비하고, 그리고
상기 휘발성 성분 수용부와, 상기 제 1 원료액 수용부와, 상기 제 2 원료액 수용부가 상기 교반조의 상기 저부의 외연으로부터 중심을 향해 이 순서로 배치되어 있다.
하나의 실시형태에서는, 상기 교반조는:
상기 열원으로부터 유하된 상기 원료액을 수용하는 원료액 수용부로서, 상기 교반조의 상기 저부와 상기 외측 격벽부와 내측 격벽부로 둘러싸여 있고, 또한 상기 농축액 출구와 연통하는 원료액 수용부를 구비하고, 그리고
상기 휘발성 성분 수용부와, 상기 원료액 수용부가 상기 교반조의 상기 저부의 외연으로부터 중심을 향해 이 순서로 배치되어 있다.
하나의 실시형태에서는, 본 발명의 증발 장치는 또한 상기 교반조의 상기 내부에서, 상기 산액부의 회전 궤적의 내측에 제 2 콘덴서를 구비한다.
하나의 실시형태에서는, 상기 교반조의 상기 저부에서, 상기 제 2 콘덴서의 아래쪽에 제 2 휘발성 성분 출구가 설치되어 있다.
하나의 실시형태에서는, 상기 교반조의 상기 내벽과 상기 열원과 상기 제 2 콘덴서가 연직 방향으로 각각 대략 평행하게 설치되어 있고, 그리고 상기 내벽에서 상기 열원까지의 최단 거리와 상기 열원에서 상기 제 2 콘덴서까지의 최단 거리가 대략 동일하다.
하나의 실시형태에서는, 상기 제 2 원료액 수용부에 상기 내측 격벽부의 상단부보다 낮은 위치로 개구하는 원료액 배출관이 설치되어 있다.
하나의 실시형태에서는, 상기 통상 부재는 상기 회전축의 축 방향에 대해 수직 방향으로 연장되는 부착구를 통해 상기 회전축에 복수 장착되어 있고, 상기 통상 부재의 각각과 상기 부착구 사이의 각도가 대략 균등하다.
본 발명은 또한 원료액을 포함하는 원료 탱크와,
상기 원료 탱크로부터 공급되는 상기 원료액을 처리하는 상기 증발 장치를 구비하는 증발 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 롤러나 와이퍼 등의 부재를 사용하지 않고, 원료액에서 휘발성 성분을 효율적으로 증발시킬 수 있다. 이에 의해, 원료액을 효율적으로 농축한 농축액을 조제할 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 교반조 내에서의 부재의 소부(燒付)가 발생할 가능성을 회피할 수 있다.
도 1은 본 발명의 증발 장치의 일례를 나타낸 개략도이다.
도 2는 본 발명의 증발 장치를 구성하는 산액부에 사용될 수 있는 통상 부재의 일례를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 증발 장치의 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 6은 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 7은 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도로서, 교반조의 상기 내부에서 산액부의 회전 궤적의 내측에 제 2 콘덴서가 설치되어 있는 장치를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 나타낸 증발 장치에서의 원료액 혼합물 수용부 근방의 확대도로서, 원료액이 원료액 혼합물 수용부의 일부에 수용되어 있는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7에 나타낸 증발 장치에서의 원료액 혼합물 수용부 근방의 확대도로서, 원료액이 원료액 혼합물 수용부 내를 완전히 채우고, 원료액이 원료 배출관을 통해 교반조의 외부를 향해 오버플로되는 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 11은 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 12는 본 발명의 증발 장치를 구비한 증발 시스템을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 13은 종래의 유하 박막 증발 장치를 구비한 증발 시스템을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 14는 도 13에 나타낸 증발 시스템을 구성하는 증발 장치(800)의 단면의 일부를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 15는 도 14에 나타낸 종래의 증발 장치에서의 A-A '방향의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 증발 장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 증발 장치의 일례를 나타낸 개략도이다. 도 1의 증발 장치(100)는 원료액을 수용하는 교반조(110)와, 교반조(110)의 내부에 설치된 열원(112)과, 교반조(110)의 외주에 설치되어 있고, 또한 교반조(110)의 내벽(111)을 냉각할 수 있는 제 1 콘덴서(114)를 구비한다.
교반조(110)는 수용액, 슬러리 등의 액체를 수용하여 교반할 수 있는 밀폐 가능한 조(槽)이고, 예를 들면, 평평한 바닥, 둥근 바닥, 원뿔 바닥 또는 아래쪽을 향해 경사진 저부(116)를 갖는다.
교반조(110)의 크기(용량)는 증발 장치(100)의 용도(예를 들면, 공급되는 원료액의 종류)나, 원료액의 처리량 등에 따라서 적절히 설정될 수 있으므로, 반드시 한정되지 않지만, 예를 들면 0.1 리터 내지 100,000리터이다. 교반조(110)를 구성하는 재질은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 다양한 원료액에 대해 안정적이고, 열전도성이 우수하고 및/또는 입수 및 가공이 용이하다는 이유로, 철, 스테인레스스틸, 티타늄, 하스텔로이 또는 구리와 같은 금속으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 교반조(110)의 내벽(111)은 내약품성을 높이기 위해, 테프론(등록 상표)이나 유리 라이닝, 고무 라이닝과 같은 상기 분야에서 공지된 코팅이 부여되어 있어도 좋다.
교반조(110)는 또한 원료액 공급구(131), 휘발성 성분 출구(113) 및 농축액 출구(115)를 구비한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 원료액 공급구(131)는 예를 들면 교반조(110)의 위쪽(예를 들면, 윗 덮개)에, 바람직하게는 공급된 원료액을 교반조(110) 내를 낙하하여 열원(112)에 접촉 가능해지는 위치, 또는 공급된 원료액이 교반조(110) 내를 낙하하여, 액유하판(143)에 일단 접촉하고, 그 후, 액유하판(143)을 낙하하여 열원(112)에 접촉 가능해지는 위치에 설치되어 있다. 교반조(110)에 설치되는 원료액 공급구(131)는 1개로 한정되지 않는다. 예를 들면, 복수 개의 원료액 공급구가 교반조(110)에 설치되어 있어도 좋다.
도 1에서 휘발성 성분 출구(113)는 교반조(110) 내의 휘발성 성분 수용부(117a)의 저부에 연통하여 설치되어 있다. 휘발성 성분 수용부(117a)는 교반조(110)의 저부(116)(보다 구체적으로는 교반조(110)의 저부의 일부)와 내벽(111)과 격벽부(118a)로 둘러싸여 있고, 위쪽이 개방되어 있다. 휘발성 성분 수용부(117a)는 원료액의 휘발성 성분(바람직하게는 액체의 휘발성 성분)을 수용할 수 있다. 또한, 휘발성 성분 수용부(117a) 내의 휘발 성분은 응축액으로서 휘발성 성분 출구(113)를 통해 관(161)에서 외부로 배출될 수 있다.
도 1에서 농축액 출구(115)는 예를 들면 교반조(110) 내의 저부(116) 중앙에 연통하여 설치되어 있다. 교반조(110) 내의 저부는 격리부(118a) 상단의 높이까지 원료액을 수용하는 것이 가능하다. 여기서, 본 명세서 중에 사용되는 용어 「원료액」이란 상기 열원에 접촉하지 않고 낙하한(미처리의) 원료액; 열원과의 접촉에 의해 휘발성 성분의 적어도 일부가 증발한 후의 잔사; 및 이들의 혼합액을 포함하여 말한다. 또한, 상기 원료액은 휘발성 성분이 증발한 후에는 최종적으로 농축액으로서 농축액 출구(115)를 통해 관(162)에서 외부로 배출될 수 있다. 관(162)은 필요에 따라 밸브(도시하지 않음)가 설치되어 있어도 좋고, 예를 들면, 밸브를 닫은 상태에서는, 교반조(110)의 저부(116)에 원료액을 일시적으로 수용할 수 있다.
교반조(110)의 상부는 또한 예를 들면 뚜껑체 또는 메인터넌스·홀과 같은 개폐 가능한 구조를 갖고 있어도 좋다. 또한, 교반조(110)의 상부에는 교반조(110) 내를 대기압으로 하거나 감압하기 위한 감압구(132)가 설치되어 있어도 좋다. 감압구(132)는 도시하지 않은 감압 펌프에 접속되어 있다.
본 발명의 증발 장치(100)에서 열원(112)은 교반조(110)의 내부에서 내벽(111)과 예를 들면 대략 평행하게 되도록 설치되어 있다. 도 1에서 열원(112)은 예를 들면 중공의 재료로 구성되어 있고, 도시하지 않은 관을 통해 교반조(110)의 외부에서, 예를 들면 수증기나 열매유 등의 열매체가 도입되고, 열원(112)의 외표면(여열면)에 접한 원료액에서 휘발성 성분을 증발시킬 수 있다. 원료액이 열원(112)에 접촉하면, 원료액의 휘발성 성분은 증발 기화하고, 기체가 되어 교반조(110) 내에 확산된다.
또한, 도 1에 나타낸 실시형태에서는, 열원(112)의 여열면은 양면(즉 교반조(110)의 내벽(111)측 및 중심축측의 양쪽의 면)에 나타나 있다. 이에 의해, 휘발성 성분과의 접촉 면적이 증가하고, 원료액으로부터 보다 효율적으로 휘발성 성분을 증발시킬 수 있다. 또한, 열원(112)은 교반조(110)의 내부에 설치되어 있음으로써, 외부에 설치되는 경우와 비교하여 열 손실이 적고, 보온이 용이 또는 불필요해지는 이점을 갖는다.
본 발명의 증발 장치(100)는 또한 교반조(110)의 내부에 교반조(110)의 저부(116) 중앙에 수용된 원료액을 열원(112)에 산포하여 유하하기 위한 산액부(120)가 설치되어 있다. 산액부(120)는 회전축(121)과, 회전축(121)의 축 방향에 대해 수직 방향으로 연장되는 부착구(122)를 통해 상기 회전축(121)에 장착된 통상 부재(123)로 구성되어 있다. 산액부(120)는 회전축(121)의 회전에 의해 원료액 수용부(116)에 수용된 원료액을 통상 부재(123)의 길이 방향을 따라 설치된 유로(126)를 통해 교반조(110)의 아래쪽에서 위쪽을 향해 유동시킬 수 있다. 그 결과, 교반조(110)의 저부에서 퍼올려진 원료액을 예를 들면 열원(112)의 위쪽에 배치된 액유하판(143)을 향해 토출함으로써, 액유하판(143)에 충돌된 원료액은 그대로 낙하하고, 열원(112)의 위쪽에 산포될 수 있다. 여기서, 액유하판(143)은 교반조(110) 내에서 임의의 각도로 부착되어도 좋다. 또한, 분산된 원료액은 열원(112)의 위쪽에서 아래쪽을 향해 유하하고, 그때에 휘발성 성분의 증발을 촉진하고, 또한 잔사를 농축액으로서 교반조(110)의 저부(116)에 수용할 수 있다.
회전축(121)은 철, 스테인레스스틸, 하스텔로이, 티타늄 등의 강성을 갖는 금속으로 구성된 샤프트이고, 예를 들면, 원통상 또는 원주상의 형상을 갖는다. 회전축(121)은 교반조(110) 내에서 통상 연직 방향으로 배치되어 있다. 회전축(121)의 두께는 반드시 한정되지 않지만, 예를 들면, 8㎜ 내지 200㎜이다. 회전축(121)의 길이는 사용하는 교반조(110)의 크기 등에 따라 변동하고, 당업자에 의해 적절한 길이가 선택될 수 있다. 회전축(121) 및 산액부(120)는 내약품성을 향상시키기 위해 테프론(등록 상표)이나 유리 라이닝, 고무 라이닝과 같은 상기 분야에 공지된 코팅이 부여되어 있어도 좋다.
회전축(121)의 일단은 교반조(110)의 상부에서 모터(140) 등의 회전 수단에 접속되어 있다. 도 1에서 회전축(121)의 타단은 교반조(110)의 저부에 접속되어 있지 않고, 예를 들면, 교반조(110)의 저부에서 일정한 간격을 둔 위치에 배치되어 있다. 또는, 회전축의 타단은 교반조의 저부에 설치된 베어링에 수용되어 있어도 좋다.
도 1에 나타낸 증발 장치(100)에서는, 산액부(120)를 구성하는 회전축(121)의 축 주위에는 2개의 통상 부재(123)가 대칭적으로 배치되어 있다. 또한, 도 1에서, 2개의 통상 부재(123)는 부착구(122)에 대하여 소정의 각도(부착 경사각이라고도 함) θ1을 이루도록 경사지게 부착되어 있다. 부착 경사각 θ1으로는 당업자에 의해 임의의 각도가 설정될 수 있으나, 예를 들면, 60° 내지 88.5°, 바람직하게는 75° 내지 88°이다.
본 발명의 증발 장치에서, 회전축에는 예를 들면 복수의(즉, 하나 또는 그 이상), 바람직하게는 2개 내지 8개, 보다 바람직하게는 2 내지 6개의 통상 부재가 장착되어 있다. 본 발명에서 이들의 통상 부재는 각각 회전축의 주위에 대략 균등 한 각도로 장착되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서 통상 부재(123)의 유로(126)는, 예를 들면, 반원통 형상, 반각 통 형상, V자 형상 등의 소위 하프 파이프의 형태를 갖고 있어도 좋고, 하단 및 상단이 이러한 하프 파이프의 형태를 갖고, 또한 그 사이의 중간 부분이 통 형상(예를 들면, 원통 형상, 타원통 형상, 각통 형상)으로 가공된 것이라도 좋고, 혹은 전체가 통 형상(예를 들면, 원통 형상, 타원통 형상 또는 각통 형상)으로 가공된 것(상기 부착 경사각 θ1에 의해, 하단에서 원료액 혼합물을 퍼올림 가능한 상기 하프 파이프의 형태가 나타남)이라도 좋다. 또는, 통상 부재(123)는 도 2에 나타낸 바와 같이 반원통(123a)의 일부가 길이 방향을 따라 연장된 판상체(123b)를 구비한 것이라도 좋다. 도 2에 나타낸 통상 부재(123)를 사용할 경우, 원료액 혼합물은 회전축의 회전에 의해 통상 부재(123)의 하단(123a1)에서 퍼올려져서, 상기 회전을 통해 원료액은 통상 부재(123)의 상단(123a2)까지 상승한다. 이 상승 시, 퍼올려진 원료액은 통상 부재(123)가 회전해도 판상체(123b)에서 차단되어, 통상 부재(123)의 외부로 튀어나오는 것이 방지된다.
통상 부재(123)의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같은 반원통 형상의 통상 부재가 사용될 경우, 반원통 부분의 직경은 예를 들면 2㎜ 내지 200㎜이다. 하단(123a1)에서 상단(123a2)까지의 길이는 예를 들면 40㎜ 내지 8,000㎜이다. 상기 판상체의 폭은 반드시 한정되지 않지만, 예를 들면, 20㎜ 내지 300㎜이다. 통상 부재(123)는, 예를 들면, 철, 스테인레스스틸, 하스텔로이, 티타늄 등의 금속 및 이들의 조합으로 이루어진 재료로 구성되어 있다. 통상 부재(123)는 내약품성을 향상시키기 위해 테프론(등록 상표)이나 유리 라이닝, 고무 라이닝과 같은 상기 분야에서 공지된 코팅이 부여되어 있어도 좋다.
본 발명의 증발 장치(100)에서 교반조(110) 내의 원료액을 퍼올리기 위해 적합한 회전축(121)의 회전 수(즉, 산액부(120)의 회전 수)는 원료액의 구성 성분, 그 점성, 교반조(110)의 크기, 교반조(110)의 저부(116)에 수용되는 원료액의 양 등에 따라 다르므로 반드시 한정되지 않지만, 예를 들면, 30rpm 내지 500rp㎜이다.
다시, 도 1을 참조하면, 제 1 콘덴서(114)는 교반조(110)의 외주에 설치되어 있고, 바람직하게는 교반조(110)의 외주에 대해 연속적으로 밀착되어 덮도록 설치되어 있다.
도 1에 나타낸 제 1 콘덴서(114)에서는, 냉각수 등의 냉각 매체가 주입구(151)를 통해 주입되고, 제 1 콘덴서(114) 내를 유동하고, 배출구(152)를 통해 외부로 배출된다. 이에 의해, 제 1 콘덴서(114) 내를 유동하는 냉각 매체의 온도가 교반조(110)의 내벽(111)에까지 전해져서, 내벽(111)이 냉각 매체에 의해 저온으로 유지된다. 한편, 열원(112)에서 증발된 원료액의 휘발성 성분은 이 내벽(111)에서 냉각되어 응축하고, 액적이 되어 내벽(111)을 유하한다. 그 후, 내벽(111)을 유하한 원료액의 휘발성 성분은 휘발성 성분 수용부(117a)에 수용되어, 휘발성 성분 출구(113)를 통해 관(161)으로부터 외부로 배출된다.
본 발명의 증발 장치(100)에 의하면, 종래와 같은 내벽이 가열되는 것은 아니다. 따라서, 증발 장치의 운전 정지에 있어서, 교반조의 내벽에서의 원료액의 소부를 우려하지 않고, 상기 정지를 비교적 단시간에 행할 수 있다. 본 발명의 증발 장치는 또한 교반조 내의 내벽을 「원 패스」에 의한 1회의 유하로 통과시키는 종래의 증발 장치와 비교해도 장치 자체의 정지도 용이하고, 정지 시의 냉각을 위한 원료액의 사용도 저감할 수 있다.
도 3은 본 발명의 증발 장치의 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 3에 나타낸 증발 장치(100a)에서, 상술한 도면과 동일한 참조 번호를 붙인 구성은 상기 도면에 나타낸 것과 동일하다.
도 3에 나타낸 본 발명의 증발 장치(100a)는 도 1에 나타낸 중공의 열원(112) 대신에, 코일 형상 히터로 구성되는 열원(112a)을 구비한다. 열원(112a)이 코일 형상임으로써, 그 여열면의 면적을 도 1의 것과 비교하여 보다 크게 할 수 있다. 또한, 액유하판(143)에서 유하된 원료액은 열원(112a)을 구성하는 코일 사이도 자유롭게 이동할 수 있다. 그 결과, 원료액의 휘발성 성분을 보다 효율적으로 증발시키는 것이 가능하다. 또한, 도 3에 나타낸 증발 장치(100a)에서는 회전축(121)의 타단(하단)은 교반조(110)의 저부 중앙 부근에 설치된 베어링(144)에 수용되어 있다.
도 4는 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 4에 나타낸 증발 장치(200)에서, 상술한 도면과 동일한 참조 번호를 붙인 구성은 상기 도면에 나타낸 것과 동일하다.
도 4에 나타낸 증발 장치(200)는 교반조(110) 내에 상하 방향으로 2단의 산액부(120b, 120c), 및 상하 방향으로 2단의 열원(112b, 112c)을 구비한다. 또한, 증발 장치(200)에는 교반조(110)의 저부(116) 이외에 교반조(110) 내에 예비 저류부(124)가 설치되어 있다. 예비 저류부(124)는 예를 들면 내벽(111)에서 연장하는 부착 부재(도시하지 않음)에 의해 고정되어 있다. 예비 저류부(124)는 위쪽이 개방되어 있고, 원료액 공급구(131)에서 제공되며, 예비 저류부(124)의 주위를 구성하는 예비 격벽부(127)에 의해 액유하판(143) 및 열원(112c)을 유하한 원료액을 일시적으로 수용할 수 있다. 또한, 예비 저류부(124)의 하면에는 열원(112b)이 설치된 위치에 아래쪽으로 연장되는 볼록부(129)가 설치되어 있다.
도 4에 나타낸 증발 장치(200)에서는, 회전축(121)의 아래쪽에 설치된 산액부(120b)에는 부착구(122b)를 통해 한 쌍의 제 1 통상 부재(123b)가 회전축(121)을 중심으로 축 대상이 되도록 설치되어 있다. 또한, 제 1 통상 부재(123c)의 하단은 교반조(110)의 저부(116) 중앙에 수용된 원료액에 삽입 가능한 위치까지 연장되어 있다. 회전축(121)의 위쪽에 설치된 산액부(120c)에는 부착구(122c)를 통해 한 쌍의 제 2 통상 부재(123c)가 회전축(121)을 중심으로 축 대칭이 되도록 설치되어 있다. 또한, 제 2 통상 부재(123c)의 하단은 예비 저류부(124) 내에 수용된 원료액 내에 삽입할 수 있는 위치까지 연장되어 있다.
도 4에 나타낸 증발 장치(200)에서는, 원료액 공급구(131)에서 배출된 원료액은 먼저 액유하판(143)에 접촉한 후, 열원(112c)을 유하한다. 여기서, 원료액에 포함되는 휘발성 성분의 일부가 증발하고, 잔사는 그대로 열원(112c)을 유하하고, 원료액으로서 예비 저류부(124) 내에 일시적으로 수용된다.
또한, 회전축(121)의 회전에 의해, 예비 저류부(124)에 수용된 원료액은 산액부(120c)의 제 2 통상 부재(123c) 내의 유로(126c)를 통해 제 2 통상 부재(123c)의 하단에서 상단까지 퍼올려져서, 제 2 통상 부재(123c)의 위쪽 단부에서 액유하판(143)에 살포되어 유하된다. 이 유하에 의해, 원료액에 포함되는 휘발성 성분의 새로운 일부가 열원(112c)에 의해 증발하고, 잔사는 열원(112c)을 그대로 유하하여 다시 예비 저류부(124)에 원료액으로서 수용된다. 이렇게 예비 저류부(124) 내의 원료액에 대하여, 제 2 통상 부재(123c)에 의한 퍼올림이 반복된다.
그 후, 예비 저류부(124)의 액면이 상승하고, 예비 격벽부(127)를 넘으면 원료액은 오버플로되고, 하단에 위치하는 교반조(110)의 저부(116) 중앙에 수용된다. 여기서, 예비 저류부(124)를 오버플로한 원료액은 예비 저류부(124)의 외주를 타고 볼록부(129)에서 열원(112b)으로, 예를 들면, 적하에 의해 유하하여, 교반조(110)의 저부(116) 중앙에 수용된다.
또한, 회전축(121)의 회전에 의해, 교반조(110)의 저부(116) 중앙에 수용된 원료액은 산액부(120b)의 제 1 통상 부재(123b) 내의 유로(126b)를 통해 제 1 통상 부재(123b)의 하단에서 상단까지 퍼올려져서, 제 1 통상 부재(123b)의 위쪽 단부에서 예비 저류부(124)의 볼록부(129)를 향해 분사된다. 그 후, 원료액은 다시 볼록부(129)에서 열원(112b)을 유하하고, 원료액에 포함되는 휘발성 성분의 새로운 일부가 열원(112b)에 의해 증발하고, 잔사는 열원(112b)을 그대로 유하하여 다시 교반조(110)의 저부(116) 중앙에서 다시 원료액으로서 수용된다. 이렇게 상기 저부(116) 중앙의 원료액에 대하여, 제 1 통상 부재(123b)에 의한 퍼올림이 반복된다.
상기 반복에 의해 교반조(110)의 저부(116) 중앙에는 휘발성 성분보다도 오히려 불휘발성 성분을 많이 함유하는 원료액(즉, 농축액이라고도 함)이 많이 포함되도록 된다. 이렇게 하여 얻어진 농축액은 최종적으로 농축액 출구(115)를 통해 외부로 배출된다.
도 4에 나타낸 실시형태에서는 2단의 산액부로서, 세로 방향으로 배치된 2개의 통상 부재를 구비한 증발 장치(200)에 대해 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 세로 방향으로 배치된 3개의 통상 부재를 구비한 3단의 산액부로 구성되는 것, 또는 세로 방향으로 배치된 4개 이상의 통상 부재를 구비한 4단 이상의 산액부로 구성되는 것이라도 좋다.
도 4에 나타낸 증발 장치(200)는 교반조(110)의 저부(116), 및 예비 저류부(124)가 각각 휘발성 성분의 농도가 다른 원료액을 수용할 수 있기 때문에, 증발 효율을 향상시킬 수 있다.
도 5는 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 5에 나타낸 증발 장치(200a)에서, 상술한 도면과 동일한 참조 번호를 붙인 구성은 상기 도면에 나타낸 것과 동일하다.
도 5에 나타낸 본 발명의 증발 장치(200a)는 도 4에 나타낸 증발 장치와 동일하게 상하 방향으로 2단의 산액부(120b, 120c)를 구비하는 한편, 도 4에 나타낸 2단의 열원(112b, 112c) 대신, 코일 형상 히터로 구성되는 열원(212b, 212c)을 구비한다. 열원(112b, 112c)이 코일 형상임으로써, 그 여열면의 면적을 도 4의 것과 비교하여 보다 크게 할 수 있다. 또한, 열원(212b, 212c)을 각각 유하하는 원료액은 열원(212b, 212c)을 구성하는 코일 사이도 자유롭게 이동할 수 있다. 그 결과, 원료액의 휘발성 성분을 보다 효율적으로 증발시키는 것이 가능하다.
도 6은 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 6에 나타낸 증발 장치(200b)에서, 상술한 도면과 동일하게 참조 번호를 붙인 구성은 상기 도면에 나타낸 것과 동일하다.
도 6에 나타낸 본 발명의 증발 장치(200b)는 도 4에 나타낸 증발 장치와 동일하게 상하 방향으로 2단의 산액부(120b, 120c)를 구비하는 한편, 도 4에 나타낸 2단의 열원(112b, 112c) 대신, 상기 산액부(120b, 120c)에 대해 1단의(즉, 산액부(120b, 120c)에 대해 연속된 하나의) 열원(312)을 구비한다. 또한, 증발 장치(200b)에서 열원(312)의 도중에 교반조(110)의 중심축측에 예비 저류부(324)가 설치되어 있다. 예비 저류부(324)는 열원(312)의 내면(즉, 교반조(110)의 중심축측에 배치된 면)과 접속되어 있고, 또한 상기 내면에서 교반조(110)의 중심축측을 향해 연장되는 바닥면(329)과, 바닥면(329)의 단부로부터 위쪽을 향하여 연장되는 예비 격벽부(327)를 구비한다. 예비 저류부(324)는 열원(312)의 일부와 바닥면(329)과 예비 격벽부(327)에 의해 오목부를 형성하고, 이 오목부에 원료액을 수용할 수 있다.
도 6에 나타낸 증발 장치(200b)에서는 원료액 공급구(131)에서 배출된 원료액은 먼저 액유하판(143)에 접촉한 후, 열원(312)의 위쪽을 유하한다. 여기서, 원료액에 포함되는 휘발성 성분의 일부가 증발하고, 잔사는 그대로 열원(312)을 유하하고, 예비 저류부(324) 내에 일시적으로 수용된다. 또한, 열원(312)의 외면(즉, 교반조(110)의 내벽(111)과 대향하는 면)을 유하한 잔사는 교반조(110)의 저부(116) 중앙에 수용된다.
예비 저류부(324)에 수용된 원료액은 열원(312)과 접촉하는 상태가 유지되고 있기 때문에, 추가로 상기 원료액 중에 포함되는 휘발성 성분이 증발한다.
또한, 회전축(121)의 회전에 의해, 예비 저류부(324)에 수용된 원료액은 산액부(120c)의 제 2 통상 부재(123c) 내의 유로(126c)를 통해 제 2 통상 부재(123c)의 하단에서 상단까지 퍼올려져서, 제 2 통상 부재(123c)의 위쪽 단부에서 액유하판(143)에 살포되어 유하된다. 이 유하에 의해 원료액에 포함되는 휘발성 성분의 새로운 일부가 열원(312)의 위쪽에서 증발하고, 잔사는 열원(312)을 그대로 유하하여 다시 예비 저류부(324) 내에 원료액으로서 수용된다. 이렇게 예비 저류부(324) 내의 원료액에 대하여, 제 2 통상 부재(123c)에 의한 퍼올림이 반복된다.
그 후, 예비 저류부(324)의 액면이 상승하고, 예비 격벽부(327)를 넘으면 원료액은 오버플로되고, 하단에 위치하는 교반조(110)의 저부(116) 중앙에 수용된다.
또한, 회전축(121)의 회전에 의해, 교반조(110)의 저부(116) 중앙에 수용된 원료액은 산액부(120b)의 제 1 통상 부재(123b) 내의 유로(126b)를 통해 제 1 통상 부재(123b)의 하단에서 상단까지 퍼올려져서, 제 1 통상 부재(123b)의 위쪽 단부에서 예를 들면 예비 저류부(324)의 바닥면(329) 또는 상기 바닥면(329)과 열원(312)이 교차하는 부분을 향해 산포된다. 그 후, 원료액은 다시 열원(312)을 유하하고, 원료액에 포함되는 휘발성 성분의 새로운 일부가 열원(312)에 의해 증발하고, 잔사는 열원(312)을 그대로 유하하여 다시 교반조(110)의 저부(116) 중앙에 원료액으로서 수용된다. 이렇게 상기 저부(116) 중앙의 원료액에 대하여, 제 1 통상 부재(123b)에 의한 끌어올림이 반복된다.
상기 반복에 의해 교반조(110)의 저부(116) 중앙에는 휘발성 성분보다도 오히려 불휘발성 성분을 많이 함유하는 농축액이 많이 포함되도록 된다. 이렇게 하여 얻어진 농축액은 최종적으로 농축액 출구(115)를 통해 외부로 배출된다.
도 5 및 도 6에 나타낸 실시형태에서는, 각각 2단의 산액부로서, 세로 방향으로 배치된 2개의 통상 부재를 구비한 증발 장치(200a 및 200b)에 대해 설명했지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 세로 방향으로 배치된 3개의 통상 부재를 구비한 3단의 산액부로 구성되는 것, 또는 세로 방향으로 배치 된 4개 이상의 통상 부재를 구비한 4단 이상의 산액부로 구성되는 것이라도 좋다.
도 7은 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 7에 나타낸 증발 장치(300)에서, 상술한 도면과 동일한 참조 번호를 붙인 구성은 상기 도면에 나타낸 것과 동일하다.
도 7에 나타낸 증발 장치(300)에서는, 농축액 출구(115b)는 예를 들면 교반조(110) 내의 제 1 원료액 수용부(117b)의 저부에 연통하여 설치되어 있다. 제 1 원료액 수용부(117b)는 교반조(110)의 저부(보다 구체적으로는 교반조(110)의 저부의 일부)와 외측 격벽부(118a)와 중간 격벽부(118b)로 둘러싸여 있고, 위쪽이 개방되어 있다. 제 1 원료액 수용부(117b)는 열원(112)으로부터 유하한 원료액을 수용하는 것이 가능하고, 휘발성 성분이 제거된 원료액을 농축액으로서 농축액 출구(115b)를 통해 관(162b)에서 외부로 배출 가능하다. 관(162b)에는 필요에 따라 밸브(도시하지 않음)가 설치되어 있어도 좋고, 예를 들면, 밸브를 닫은 상태에서는 제 1 원료액 수용부(117b)에 상기 농축액을 일시적으로 수용할 수 있다.
또한, 본 발명의 증발 장치(300)에서는, 교반조(110)의 저부에는 제 2 원료액 수용부(117c)도 설치되어 있다. 제 2 원료액 수용부(117c)는 교반조(110)의 저부(보다 구체적으로는, 교반조(110)의 저부의 일부)와 중간 격벽부(118b)와 내측 격벽부(118c)로 둘러싸여 있고, 위쪽이 개방되어 있다. 도 7에서 제 2 원료액 수용부(117c)에는 내측 격벽부(118c)의 상단부보다도 낮은 위치에서 개구하도록 원료액 출구(119)가 설치되어 있다.
본 발명의 증발 장치(300)에서는 제 2 원료액 수용부(117c)에 수용되는 원료액의 양이 증가하고(도 8), 그리고 원료액이 제 2 원료액 수용부(117c) 내를 완전히 채운 경우(도 9), 원료액은 내측 격벽부(118c)를 넘기 전에 원료액 출구(119)를 통해 원료액 배출관(124)에서 교반조(110)의 외부로 오버플로에 의해 배출될 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 본 발명의 증발 장치(300)에서는, 상기 휘발성 성분 수용부(117a), 제 1 원료액 수용부(117b), 및 제 2 원료액 수용부(117c)는 교반조(110)의 저부의 외연으로부터 중심을 향해 이 순서로 배치되어 있다. 또한, 본 발명에서는 외측 격벽부(118a)의 상단부가 중간 격벽부(118b)의 상단부보다도 높은 위치에 설치되어 있고, 또한 중간 격벽부(118b)의 상단부가 내측 격벽부(118c)의 상단부(또는 원료액 출구(119)의 개구 위치)보다도 낮은 위치에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 구성을 가짐으로써, 예를 들면, 제 1 원료액 수용부(117b)에 수용되는 농축된 원료액(농축액)의 양이 증가하더라도, 상기 농축액은 외측 격벽부(118a)를 넘기 전에, 중간 격벽부(118b)를 오버플로하여 제 2 원료액 수용부(117c)에 수용된다. 또한, 제 2 원료액 수용부(117c)에 수용되는 원료액의 양이 증가하더라도, 원료액은 중간 격벽부(118b)를 넘기 전에 원료액 출구(119)를 통해 원료액 배출관(124)에서 교반조(110)의 외부로 배출된다. 그 결과, 휘발성 성분 수용부(117a)에 제 1 원료액 수용부(117b)에서 오버플로된 농축액이나 원료액이 유입할 가능성, 및 제 1 원료액 수용부(117b)에 제 2 원료액 수용부(117c)에서 오버플로된 원료액이 유입할 가능성 모두 회피할 수 있다.
또한, 본 발명의 증발 장치(300)에서는 도 7에 나타낸 바와 같이, 교반조(110)의 내부에서 산액부(120)의 회전 궤적의 내측에 제 2 콘덴서(150)를 구비한다. 여기서, 본 명세서 중에 사용되는 용어 「산액부의 회전 궤적」이란 산액부를 구성하는 통상 부재가 회전축의 회전에 의해 형성할 수 있는 통상 부재의 궤적으로 구성되는 공간을 말한다. 즉, 도 7에서, 제 2 콘덴서(150)는 2개의 통상 부재(123)의 사이에 배치되어 있다.
제 2 콘덴서(150)는 교반조(110)의 외부에서 내부를 향해 냉각수 등의 냉각 매체가 유동하는 냉각 주관(150a)과, 냉각 주관(150a)에서 분기하여 상기 냉각 매체가 교반조(110)의 내부에서 외부를 향해 유동하는 냉각 분기관(150b, 150c)을 구비한다. 본 발명의 증발 장치(300)에서 제 2 콘덴서(150)는 또한 교반조(110)의 내부에서 내벽(111)과 대략 평행이 되도록(즉, 냉각 분기관(150b, 150c)이 상기 내벽(111)과 각각 대략 평행이 되도록) 설치되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 증류 장치(300)에서는 예를 들면 교반조(110)의 내벽(111)과 열원(112)과 제 2 콘덴서(150)가 연직 방향으로 각각 대략 평행하게 설치되어 있고, 그리고 내벽(111)에서 열원(112)까지의 최단 거리와 열원(112)에서 제 2 콘덴서(150)까지의 최단 거리가 대략 동일하게 되도록 설치되어 있어도 좋다. 내벽(111) 및 제 2 콘덴서(150)의 각각에서 응축하여 얻어지는 휘발성 성분의 조성을 서로 거의 일정하게 유지하는 것이 용이해지기 때문이다.
열원(112)에서 증발된 원료액의 휘발성 성분은 냉각 분기관(150b, 150c)에서 냉각되어 응축하고, 액적이 되어 냉각 분기관(150b, 150c)을 유하한다. 한편, 교반조(110)의 저부 또는 제 2 콘덴서(150)의 아래쪽에는 제 2 콘덴서(150)로부터 낙하한 액적을 외부로 배출하기 위한 제 2 휘발성 성분 출구(113b)가 설치되어 있다. 제 2 휘발성 성분 출구(113b)의 일부에는 진공 펌프(도시하지 않음)에 연결한 지관(113a)이 설치되어 있고, 지관(113a)을 통해 교반조(110)가 감압된다. 제 2 콘덴서(150)에서 유하된 액적이 휘발성 성분 출구(113b)에서 외부로 배출된다.
그 후, 휘발성 성분 출구(113, 113b)의 각각에서 배출된 휘발성 성분은 필요에 따라 하나로 통합되고, 소정의 회수 탱크에 수용될 수 있다.
본 발명의 증발 장치(300)도 또한 종래와 같은 내벽이 가열되는 것은 아니다. 따라서, 증발 장치의 운전 정지에 있어서, 교반조의 내벽에서의 원료액의 소부를 우려하지 않고, 상기 정지를 비교적 단시간에 행할 수 있다. 본 발명의 증발 장치(300)는 또한 교반조 내의 내벽을 「원 패스」에 의한 1회의 유하로 통과시키는 종래의 증발 장치와 비교해도 장치 자체의 정지도 용이하고, 정지 시의 냉각을 위한 원료액의 사용도 저감할 수 있다.
도 10은 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 10에 나타낸 증발 장치(300a)에서, 상술한 도면과 동일한 참조 번호를 붙인 구성은 상기 도면에 나타낸 것과 동일하다.
도 10에 나타낸 본 발명의 증발 장치(300a)는 도 7에 나타낸 제 1 원료액 수용부(117b) 및 제 2 원료액 수용부(117c) 대신에, 교반조(110)의 저부와 외측 격벽부(118a)와 내측 격벽부(218c)로 둘러싸여 있고, 농축액 출구(219)를 통해 농축액 배출관(224)과 연통하는 원료액 수용부(217b)를 구비한다.
도 10에 나타낸 증발 장치(300a)에서, 원료액 공급구(131)에서 공급된 원료액은 먼저 액유하판(143)에 접촉한 후, 열원(112)을 유하한다. 여기서, 원료액에 포함되는 휘발성 성분의 일부가 증발하고, 잔사는 그대로 열원(112)을 유하하고, 원료액으로서 원료액 수용부(217b) 내에 일시적으로 수용된다. 이어서, 산액부(120)의 회전에 의해 원료액 수용부(217b) 내에 수용된 원료액은 통상 부재(123)의 하단에서 상단까지 퍼올려져서 액유하판(143)을 향해 토출된다. 액유하판(143)을 유하한 원료액은 열원(112)의 상단에서, 바람직하게는 양면의 여열면을 따라 유하하고, 그 사이에 원료액 중의 휘발성 성분의 새로운 일부가 기화하여 증발한다. 휘발성 성분이 증발한 후의 잔사는 다시 원료액으로서 열원(112)을 그대로 유하하고, 다시 원료액 수용부(217b)에 수용된다. 그리고, 상기 수용부(217b)에 수용되는 원료액의 양이 증가하고, 그리고 상기 원료액이 수용부(217b) 내를 완전히 채운 경우, 원료액은 내측 격벽부(218c)를 넘기 전에 농축액으로서 농축액 출구(219)를 통해 농축액 배출관(224)을 통하고, 교반조(110)의 외부로 오버플로에 의해 배출할 수 있다.
한편, 열원(112)에서 기화한 휘발성 성분은 제 1 콘덴서(114)를 통해 냉각 된 내벽(111)에서 응집하고, 휘발성 성분의 액적이 되어 내벽(111)을 유하한다. 그 후, 내벽(111)을 유하한 원료액의 휘발성 성분은 휘발성 성분 수용부(117a)에 수용되고, 휘발성 성분 출구(113)를 통해 관(161)에서 외부로 배출된다. 또한, 열원(112)에서 기화한 휘발성 성분은 제 2 콘덴서(150)(즉, 냉각 분기관(150b, 150c))에서도 냉각되어 응축하고, 액적이 되어 냉각 분기관(150b, 150c)을 유하한다. 그리고, 교반조(110)의 저부 또는 제 2 콘덴서(150)의 아래쪽에 설치된 제 2 휘발성 성분 출구(113b)를 통해, 제 2 콘덴서(150)에서 유하한 액적이 제 2 휘발성 성분 출구(113b)에서 외부로 배출된다.
그 후, 휘발성 성분 출구(113, 113b)의 각각에서 배출된 휘발성 성분은 필요에 따라 하나로 통합되고, 소정의 회수 탱크에 수용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 증발 장치의 또 다른 예를 나타낸 개략도이다.
도 11에 나타낸 증발 장치(300b)에서, 상술한 도면과 동일한 참조 번호를 붙인 구성은 상기 도면에 나타낸 것과 동일하다.
도 11에 나타낸 본 발명의 증발 장치(300b)는 도 7에 나타낸 중공의 열원(112) 대신에, 코일 형상 히터로 구성되는 열원(412)을 구비한다. 열원(412)이 코일 형상임으로써, 그 여열면의 면적을 도 7의 것과 비교하여 보다 크게 할 수 있다. 또한, 액유하판(143)에서 유하한 원료액은 열원(412)을 구성하는 코일 사이도 자유롭게 이동할 수 있다. 또한, 열원(412)에서 증발한 휘발성 성분도 또한 코일의 사이를 자유롭게 이동하여, 제 1 콘덴서(114) 및 제 2 콘덴서(150) 모두에서도 응집 가능해진다. 그 결과, 원료액의 휘발성 성분을 보다 효율적으로 증발시킬 수 있다.
도 12는 도 7에 나타낸 본 발명의 증발 장치(300)를 구비한 증발 시스템을 모식적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 증발 시스템(500)은 원료가 되는 원료액을 포함하는 원료 탱크(910)와, 본 발명의 증발 장치(300)를 구비한다. 또한, 도 12에 나타낸 증발 시스템(500)은 이에 더하여 진공 펌프(920)도 구비한다.
원료액은 펌프(902)의 구동에 의해, 원료 탱크(910)에서 관(904)을 통해 예열기(906)로 일단 예열되고, 증발 장치(300)로 송급된다. 증류 장치(300) 내의 열원(도시하지 않음)은 관(905)을 통해 스팀(STM)을 공급함으로써 가열된다. 증발 장치(300)에서 증발한 휘발성 성분은 상기 장치 내의 제 1 및 제 2 콘덴서(도시하지 않음)에 의해 응축된다. 그 후, 제 1 콘덴서에서 응축된(보다 상세하게는, 제 1 콘덴서를 통해 내벽에서 응축된) 휘발성 성분은 휘발성 성분 출구(도 7의 113)를 통해 관(161)에서 외부로 배출되는 한편, 제 2 콘덴서에서 응축된 휘발성 성분은 휘발성 성분 출구(도 7의 113b)를 통해 관(922)에서 외부로 배출된다. 증발 장치(300)는 외부에 설치된 진공 펌프(920)에 의해 감압된다.
이에 의해, 도 12에 나타낸 본 발명의 증발 시스템(500)은 시스템 중에 별도 콘덴서를 설치할 필요가 없고, 보다 공간 절약의 구성으로 할 수 있다.
또한, 도 12에서는 도 7에 나타낸 증발 장치(300)를 사용했지만, 본 발명의 시스템에서는 상기 증발 장치(300) 대신에, 예를 들면, 상기에 나타낸 바와 같은 본 발명의 증발 장치(100, 100a, 200, 200a, 200b, 300a, 300b) 중 하나를 사용해도 좋다. 이 경우, 휘발성 성분 출구에 접속되는 관의 수는 사용하는 증발 장치의 종류에 따라 당업자에 의해 적절히 조절될 수 있다.
본 발명의 증발 장치는 예를 들면 불순물을 함유하는 액체, 예를 들면, 메틸에스테르, 락트산, 어유, 유지, 글리세린 등의 정제 및 농축; 잉크, 도료, 화학품 등의 화학 제품에 포함되는 물, 에탄올, 메틸에틸케톤(MEK), N-메틸피롤리돈(NMP), 헥산, 톨루엔, 아세톤, 에틸렌글리콜 등의 제거; 도료 및 수지 제조 분야에 사용되는 단량체 및 중합체 등의 휘발성 불순물의 제거;에서 유용하다.
100, 200, 300: 증발 장치
110: 교반조
111: 내벽
112, 112a, 312, 412: 열원
113, 113b: 휘발성 성분 출구
114: 제 1 콘덴서
115: 농축액 출구
117a: 휘발성 성분 수용부
117b: 제 1 원료액 수용부
117c: 제 2 원료액 수용부
118a: 외측 격벽부
118b: 중간 격벽부
118c: 내측 격벽부
120: 산액부
121: 회전축
122: 부착구
123: 통상 부재
126: 유로
131: 원료액 공급구
140: 모터
150: 제 2 콘덴서
500: 증발 시스템

Claims (9)

  1. 원료액 공급구, 휘발성 성분 출구 및 농축액 출구를 구비하고, 또한 원료액을 수용하는 교반조와,
    상기 교반조의 내부에 설치된 열원과,
    상기 교반조 내에 설치되어 있고 또한 상기 열원에 상기 원료액을 유하(流下)하는 산액부(散液部)와,
    상기 교반조의 외주에 형성되어 있고 또한 상기 교반조의 내벽을 냉각하는 제 1 콘덴서를 구비하는 증발 장치로서,
    여기서,
    상기 교반조가 상기 원료액의 휘발성 성분을 수용하는 휘발성 성분 수용부로서, 상기 교반조의 저부와 상기 내벽과 외측 격벽부로 둘러싸여 있고 또한 상기 휘발성 성분 출구와 연통하는 휘발성 성분 수용부를 구비하고, 그리고
    상기 산액부가 회전축, 및 상기 회전축의 회전에 따라 상기 원료액을 상기 교반조의 아래쪽에서 위쪽을 향해 유동시키는 유로를 갖고 또한 상기 회전축에 장착되어 있는 적어도 하나의 통상 부재로 구성되어 있는, 증발 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 교반조가:
    상기 열원으로부터 유하된 상기 원료액을 수용하는 제 1 원료액 수용부로서, 상기 교반조의 상기 저부와 상기 외측 격벽부와 중간 격벽부로 둘러싸여 있고 또한 상기 농축액 출구와 연통하는, 제 1 원료액 수용부; 및
    상기 제 1 원료액 수용부에서 오버플로된 상기 원료액을 수용하는 제 2 원료액 수용부로서, 상기 교반조의 상기 저부와 상기 중간 격벽부와 내측 격벽부로 둘러싸여 있는 제 2 원료액 수용부를 구비하고, 그리고
    상기 휘발성 성분 수용부와, 상기 제 1 원료액 수용부와, 상기 제 2 원료액 수용부가 상기 교반조의 상기 저부의 외연으로부터 중심을 향해 이 순서로 배치되어있는, 증발 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 교반조가:
    상기 열원으로부터 유하된 상기 원료액을 수용하는 원료액 수용부로서, 상기 교반조의 상기 저부와 상기 외측 격벽부와 내측 격벽부로 둘러싸여 있고, 또한 상기 농축액 출구와 연통하는, 원료액 수용부를 구비하고, 그리고
    상기 휘발성 성분 수용부와 상기 원료액 수용부가 상기 교반조의 상기 저부의 외연으로부터 중심을 향해 이 순서로 배치되어 있는, 증발 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 또한, 상기 교반조의 상기 내부에서, 상기 산액부의 회전 궤적의 내측에 제 2 콘덴서를 구비하는, 증발 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 교반조의 상기 저부에서, 상기 제 2 콘덴서의 아래쪽에 제 2 휘발성 성분 출구가 설치되어 있는, 증발 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 교반조의 상기 내벽과 상기 열원과 상기 제 2 콘덴서가 연직 방향으로 각각 평행하게 설치되어 있고, 그리고 상기 내벽에서 상기 열원까지의 최단 거리와 상기 열원에서 상기 제 2 콘덴서까지의 최단 거리가 동일한, 증발 장치.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 제 2 원료액 수용부에 상기 내측 격벽부의 상단부보다 낮은 위치로 개구하는 원료액 배출관이 설치되어 있는, 증발 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 통상 부재가 상기 회전축의 축 방향에 대해 수직 방향으로 연장되는 부착구를 통해 상기 회전축에 복수 장착되어 있고, 상기 통상 부재의 각각과 상기 부착구 사이의 각도가 균등한, 증발 장치.
  9. 원료액을 포함하는 원료 탱크와,
    상기 원료 탱크로부터 공급되는 상기 원료액을 처리하는, 제 1 항에 기재된 증발 장치를 구비하는 증발 시스템.
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