KR20210067867A - Apparatus and method for separating different substances - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 예를 들면 암모니아 등의 저비점(低沸点) 물질을 함유하는 배수(排水)와 같은, 2종 이상의 물질을 함유하여 구성되는 원액으로부터, 상기 저비점 물질 등의 이종(異種) 물질을 분리하는 분리 장치 및 분리 방법에 관한 것이다.The present invention separates heterogeneous substances such as the low-boiling-point substances from, for example, a stock solution containing two or more substances, such as wastewater containing low-boiling-point substances such as ammonia. It relates to a separation device and a separation method.
예를 들면 암모니아 함유 배수를 분리 제거하는 방법으로서는, 스팀 스트리핑법(stripping法)이 알려져 있다. 이 스팀 스트리핑법을 이용한 일반적인 암모니아 회수 장치에서는, 스팀 스트리핑을 행하는 증류탑을 구비하며, 해당 증류탑의 탑정부(塔頂部)로부터 배출되는 암모니아 함유 증기를 응축기에 의해 분축(分縮)하고, 응축수는 환류액(還流液)으로서 증류탑의 탑정부로 되돌려지며, 나머지의 농축된 암모니아 함유 증기는 흡수탑에 공급되어 물에 흡수시켜 회수 암모니아수로서 취출되고 있다. For example, as a method for separating and removing ammonia-containing wastewater, a steam stripping method is known. In a general ammonia recovery apparatus using this steam stripping method, a distillation column for performing steam stripping is provided, the ammonia-containing vapor discharged from the column top of the distillation column is condensed by a condenser, and the condensed water is refluxed. It is returned to the top of the distillation column as a liquid, and the remaining concentrated ammonia-containing vapor is supplied to the absorption tower, absorbed in water, and taken out as recovered ammonia water.
그런데, 이러한 암모니아 회수 장치에 이용되는 스팀 스트리핑법은, 증류탑의 탑저부에 수증기를 직접 불어넣는 방법이며, 수증기를 다량으로 사용하기 때문에, 런닝코스트가 높아 처리 코스트의 삭감이 요구되고 있다. 한편, 이 방법에서는, 투입된 수증기와 거의 동일한 양의 암모니아 함유의 수증기가 발생하는데, 이것을 증류탑의 탑정부로의 환류액(還流液) 및 회수 암모니아액으로 하려면, 탑정부에 설치된 열교환기(응축기)에 의해 냉각할 필요가 있고, 에너지는 쓰고 버리게 되어 있다. By the way, the steam stripping method used for such an ammonia recovery apparatus is a method of directly blowing water vapor into the bottom of a distillation column, and since a large amount of water vapor is used, running cost is high and reduction of processing cost is calculated|required. On the other hand, in this method, ammonia-containing steam is generated in an amount substantially equal to that of the injected steam. In order to use this as a reflux liquid and a recovered ammonia solution to the top of the distillation column, a heat exchanger (condenser) installed at the top of the column It needs to be cooled by the , and energy is consumed and wasted.
이러한 과제를 해소하기 위해, 증류탑의 탑정부로부터 배출된 증기를 증기 압축기에 의해 압축하고, 리보일러(reboiler)에 의해 열회수를 행하여 수증기량을 저감하는 것이 제안되어 있다(이하의 특허 문헌 1 참조). 또, 증류탑의 탑정부로부터 배출되는 암모니아 함유 증기를 분축하는 응축기에 보급수(補給水)를 공급하여, 보급수를 암모니아 함유 증기와 열교환시켜 증발시키고, 증기 압축기로 안내하여 압축·승온하여 수증기로서 재이용하는 구성이 제안되어 있다(이하의 특허 문헌 2 참조).In order to solve such a problem, it has been proposed to compress the vapor discharged from the top of the distillation column by a vapor compressor and to recover heat by using a reboiler to reduce the amount of water vapor (see
상기의 특허 문헌 1, 2에 개시된 종래예는, 증류탑의 탑정부로부터 배출되는 암모니아 함유 증기의 열을 유효 이용하여, 에너지 절약화가 도모되고, 런닝코스트의 저감이 도모되어 있다. In the prior art disclosed in
그러나, 이러한, 적어도 증류탑, 열교환기(리보일러 혹은 응축기:이들 리보일러 혹은 응축기는 본원의 증발기에 상당), 및 증기 압축기를 포함하는 종래예의 구성에서, 예를 들면 20wt% 이상의 고농도 암모니아를 회수하려고 하면, 이하와 같은 문제가 생긴다. 즉, 열교환기(본원의 증발기에 상당)만에 의해, 고농도로까지 올리려고 하면, 열교환기에서의 암모니아 함유 증기의 입구와 출구의 온도차가 커지고, 그 만큼 증기 압축기의 부하가 너무 커져서, 증기 압축기의 사용에 의해 에너지 절약을 도모하는 요청에 반하게 된다. 또, 상기의 과제는, 암모니아에 한정하지 않고 넓게 저비점 물질을 포함하는 회수 장치에 공통하고 있다.However, in the configuration of the prior art including at least a distillation column, a heat exchanger (reboiler or condenser: these reboiler or condenser are equivalent to the evaporator of the present application), and a vapor compressor, for example, in order to recover high concentration ammonia of 20 wt% or more Then, the following problems arise. That is, if the temperature difference between the inlet and outlet of the ammonia-containing vapor in the heat exchanger is increased to a high concentration only by the heat exchanger (corresponding to the evaporator of the present application), the load on the vapor compressor becomes too large by that amount. It goes against the request for energy saving by the use of Moreover, the said subject is not limited to ammonia, but it is common to the collection|recovery apparatus containing a low boiling point substance widely.
그래서, 종래부터, 효과적으로 에너지 절약화가 도모된 저비점 물질 회수 장치가 요망되고 있었다. Then, conventionally, the low-boiling-point substance recovery|recovery apparatus in which energy saving was achieved has been desired.
본원 발명은, 상기 과제를 감안하여 생각해 낸 것이며, 그 목적은, 효과적으로 에너지 절약화가 도모된 이종 물질의 분리 장치 및 분리 방법을 제공하는 것이다. This invention was conceived in view of the said subject, and the objective is to provide the separation apparatus and separation method of the dissimilar substance by which energy saving was achieved effectively.
상기 목적을 달성하기 위해서 청구항 1 기재의 발명은, 2종(種) 이상의 물질을 함유하여 구성되는 원액(原液)으로부터 제1 증기를 생성하여 증발부에 도입하고, 상기 제1 증기를 액체와 열교환시키는 것에 의해, 상기 제1 증기를 분축(分縮)하여 농축시키고, 또한, 상기 액체를 증발시켜 제2 증기로서 배출하고, 상기 제2 증기를 승온 수단에 의해 승온시켜 가열용의 증기로서 상기 제1 증기의 생성에 이용하는 이종 물질의 분리 장치로서, 상기 증발부가, 적어도 2개의 분할 증발부를 상기 제1 증기의 유통 방향을 따라서 직렬로 접속한 구성을 가지고, 상기 2개의 분할 증발부에 각각 상기 승온 수단이 마련되고, 상기 2개의 분할 증발부 중, 상기 제1 증기의 유통 방향에서의 상류측의 분할 증발부에 마련된 상기 승온 수단이, 하류측의 분할 증발부에 마련된 상기 승온 수단보다도, 상기 제2 증기를 승온시킬 때의 온도차가 작은 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the invention according to
상기 구성에 의하면, 상류측의 승온 수단 쪽이, 하류측의 승온 수단보다도 제2 증기를 승온시킬 때의 온도차가 작기 때문에, 해당 상류측의 승온 수단에 걸리는 부하가 작아지고, 이것에 의해서 장치의 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 또, 해당 상류측의 승온 수단에 의해 승온되는 제2 증기가 비교적으로 고온이 되기 때문에, 그 비용적(比容積)이 작아지고, 따라서 그 만큼, 해당 상류측의 승온 수단을 작은 사이즈로 할 수 있다. According to the above configuration, since the temperature difference between the upstream side of the temperature increasing means when raising the second steam is smaller than that of the downstream side of the temperature increasing means, the load on the upstream side of the temperature increasing means is reduced, thereby reducing the temperature of the device. Energy saving can be achieved. In addition, since the second steam heated by the upstream temperature raising means becomes relatively high temperature, its specific volume becomes small, so that the upstream temperature raising means can be made small by that amount. have.
청구항 2 기재의 발명은, 청구항 1 기재의 이종 물질의 분리 장치로서, 상기 2개의 분할 증발부가, 1개의 증발기를 나누는 것에 의해서 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.The invention according to
또한 본 발명에서, 「(분할) 증발부」내지 「증발기」라는 용어는, 예를 들면 「(분할) 열교환부」내지 「열교환기」와 같이 환언하는 것도 가능하다. Further, in the present invention, the terms "(split) evaporator" to "evaporator" can also be rewritten as, for example, "(divided) heat exchange part" to "heat exchanger".
2개의 분할 증발부로서는, 예를 들면 2개의 증발기를 이용한 구성으로 하는 것도 가능하지만, 상기와 같이 1개의 증발기를 나누는 구성에 의하면, 장치의 컴팩트화나 코스트의 저감을 도모할 수 있다. Although it is also possible to set it as the structure using two evaporators as two split evaporators, for example, according to the structure which divides one evaporator as mentioned above, compactization of an apparatus and reduction of cost can be aimed at.
청구항 3 및 4 기재의 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재의 이종 물질의 분리 장치로서, 상기 원액으로부터 상기 제1 증기를 생성하는 수단으로서, 상기 원액을 가열용의 증기에 접촉시키고, 상기 원액으로부터 1종 이상의 이종 물질을 분리하고 가스화시켜 상기 1종 이상의 이종 물질을 포함하는 상기 제1 증기로서 탑정부로부터 배출함과 아울러, 상기 원액으로부터 상기 1종 이상의 이종 물질이 제거된 처리액을 탑저부에 저류(貯留)하는 증류탑을 구비하는 것을 특징으로 한다. The invention according to
상기 구성에 의하면, 장치의 컴팩트화나 처리의 안정성 등의 점에서 뛰어난 스팀 스트리핑법에 의해, 제1 증기를 바람직하게 생성할 수 있다. According to the said structure, the 1st vapor|steam can be produced|generated preferably by the steam stripping method which is excellent in points, such as compactization of an apparatus and stability of a process.
청구항 5 기재의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 이종 물질의 분리 장치로서, 상기 상류측의 분할 증발부에 마련된 상기 승온 수단이, 상기 하류측의 분할 증발부에 마련된 상기 승온 수단보다 소형인 것을 특징으로 한다.The invention according to
상기 구성에 의하면, 장치를 더 에너지 절약화 내지 컴팩트화할 수 있다. According to the above configuration, the device can be further energy-saving or compact.
또, 2개의 승온 수단 중 일방의 승온 수단이 타방보다 소형이라함은, 일방의 승온 수단이 타방보다 소비 전력 및/또는 사이즈에서 작은 것을 의미한다. 또, 예를 들면, 3개 이상의 승온 수단을 준비하여 이것을 2군으로 나누고, 일방의 군(群)을 타방의 군보다 소수의 승온 수단으로 구성하는 것에 의해서도, 타방보다 소형의 승온 수단을 구성할 수 있다. In addition, that one temperature raising means is smaller than the other among two temperature raising means means that one temperature raising means is smaller in power consumption and/or size than the other. Further, for example, by preparing three or more temperature raising means, dividing them into two groups, and configuring one group with fewer temperature raising means than the other group, it is possible to constitute a smaller temperature raising means than the other. can
청구항 6 기재의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 이종 물질의 분리 장치로서, 상기 원액이, 물과 저비점 물질을 함유하여 구성되는(환언하면, 상기 2종 이상의 물질이 적어도 물과 저비점 물질을 포함하는) 것을 특징으로 한다. The invention according to claim 6 is an apparatus for separating heterogeneous substances according to any one of
「저비점 물질」로서는, 예를 들면 물보다 비점이 낮은 물질을 적용할 수 있고, 보다 구체적으로는, 암모니아, 메타놀 등의 알코올류, 아세톤 등의 케톤류, 아세트산 메틸 등의 에스테르류 등을 적용할 수 있다.As the "low boiling point substance", for example, a substance having a lower boiling point than water can be applied, and more specifically, alcohols such as ammonia and methanol, ketones such as acetone, esters such as methyl acetate, etc. can be applied. have.
「물」로서는, 순수한 물, 연수(軟水), 이온 교환수 등을 적용할 수 있다. As "water", pure water, soft water, ion-exchanged water, etc. are applicable.
청구항 7 기재의 발명은, 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 하나에 기재된 이종 물질의 분리 장치로서, 상기 승온 수단이, 히트 펌프 및/또는 증기 이젝터를 포함하는 것을 특징으로 한다.The invention according to
「히트 펌프」로서는, 예를 들면 루트형 증기 압축기, 터보형 증기 압축기, 스크루형 증기 압축기, 베인형 증기 압축기 등의 증기 압축기를 들 수 있다. As a "heat pump", vapor compressors, such as a root-type vapor compressor, a turbo-type vapor compressor, a screw-type vapor compressor, and a vane-type vapor compressor, are mentioned, for example.
청구항 8 기재의 발명은, 저비점 물질을 포함하는 원액을 가열용 수증기에 접촉시키고, 상기 원액으로부터 저비점 물질을 분리하고 가스화시켜 저비점 물질을 포함하는 증기로서 탑정부로부터 배출함과 아울러, 원액으로부터 저비점 물질이 제거된 처리수를 탑저부에 저류하는 증류탑과, 상기 증류탑의 탑정부로부터 배출되는 저비점 물질을 포함하는 증기와, 물을 열교환시키는 것에 의해, 상기 저비점 물질을 포함하는 증기를 분축시켜 상기 저비점 물질을 포함하는 증기를 농축시키고, 또한, 상기 물을 증발시켜 수증기로서 배출하는 증발부와, 상기 증발부로부터 배출되는 수증기를 압축 승온하고, 상기 압축 승온된 수증기를 상기 증류탑으로 안내하고, 증류탑에서 사용되는 가열용 수증기로서 이용하는 압축 장치를 구비하는 이종 물질의 분리 장치로서, 상기 증발부가, 적어도 2개의 분할 증발부를 상기 저비점 물질을 포함하는 증기의 유통 방향을 따라서 직렬로 접속한 구성을 가지고, 상기 2개의 분할 증발부에 각각 상기 압축 장치가 마련되고, 상기 2개의 분할 증발부 중, 상기 저비점 물질을 포함하는 증기의 유통 방향에서의 상류측의 분할 증발부에 마련된 상기 압축 장치가, 하류측의 분할 증발부에 마련된 상기 압축 장치보다도, 상기 수증기를 압축 승온시킬 때의 온도차가 작은 것을 특징으로 한다. In the invention of claim 8, a stock solution containing a low-boiling point substance is brought into contact with steam for heating, the low-boiling point substance is separated from the stock solution and gasified, and the low-boiling point substance is discharged from the top of the tower as a vapor containing the low boiling point substance, and the low-boiling point substance from the stock solution By exchanging water with a distillation column storing the removed treated water at the bottom of the column, and water discharged from the top of the distillation column, the vapor containing the low-boiling-point substance is condensed to condense the low-boiling-point substance. Concentrate the vapor containing the, and further, an evaporation unit for evaporating the water and discharging it as water vapor, and compressing and raising the temperature of the water vapor discharged from the evaporation unit, and guide the compressed and heated water vapor to the distillation column, and used in the distillation column A separation device for dissimilar substances having a compression device used as steam for heating to be used, wherein the evaporator has a configuration in which at least two split evaporators are connected in series along a flow direction of the vapor containing the low-boiling-point substance; The compression device is provided in each of the split evaporators, and the compression device provided in the split evaporator on the upstream side in the flow direction of the vapor containing the low-boiling point substance among the two split evaporators is divided on the downstream side. It is characterized in that the temperature difference at the time of compressing and raising the temperature of the steam is smaller than that of the compression device provided in the evaporator.
상기 구성에 의하면, 상류측의 압축 장치 쪽이, 하류측의 압축 장치보다도 수증기를 압축 승온시킬 때의 온도차가 작기 때문에, 해당 상류측의 압축 장치에 걸리는 부하가 작게 되고, 이것에 의해서 장치의 에너지 절약화를 도모할 수 있다. 또, 해당 상류측의 압축 장치에 의해 압축 승온되는 수증기가 비교적으로 고온이 되기 때문에, 그 비용적이 작아지고, 따라서 그 만큼, 해당 상류측의 압축 장치를 작은 사이즈로 할 수 있다. According to the above configuration, since the temperature difference when the upstream compression device compresses and heats up water vapor is smaller than that of the downstream compression device, the load applied to the upstream compression device becomes small, thereby reducing the energy of the device. savings can be achieved. Moreover, since the water vapor|steam compressed and heated by the said upstream compression device becomes relatively high temperature, the specific volume becomes small, Therefore, the said upstream compression device can be made small by that much.
청구항 9 기재의 발명은, 2종 이상의 물질을 함유하여 구성되는 원액으로부터 제1 증기를 생성하여 증발부에 도입하고, 상기 제1 증기를 액체와 열교환시키는 것에 의해, 상기 제1 증기를 분축하여 농축시키고, 또한, 상기 액체를 증발시켜 제2 증기로서 배출하고, 상기 제2 증기를 승온 수단에 의해 승온시켜 가열용의 증기로서 상기 제1 증기의 생성에 이용하는 이종 물질의 분리 방법으로서, 상기 증발부를, 적어도 2개의 분할 증발부를 상기 제1 증기의 유통 방향을 따라서 직렬로 접속한 구성으로 하고, 상기 2개의 분할 증발부에 각각 상기 승온 수단을 마련하고, 상기 2개의 분할 증발부 중, 상기 제1 증기의 유통 방향에서의 상류측의 분할 증발부에 마련한 상기 승온 수단이, 하류측의 분할 증발부에 마련한 상기 승온 수단보다도, 상기 제2 증기를 승온시킬 때의 온도차가 작아지도록 하는 것을 특징으로 한다. In the invention according to claim 9, the first vapor is condensed and concentrated by generating a first vapor from an undiluted solution containing two or more substances, introducing it to the evaporator, and exchanging the first vapor with a liquid to heat exchange. In addition, as a separation method of dissimilar substances used for generating the first vapor as a vapor for heating by evaporating the liquid and discharging it as a second vapor, and raising the temperature of the second vapor by a temperature increasing means, the evaporator , at least two split evaporators are connected in series along the flow direction of the first vapor, the two split evaporators are respectively provided with the temperature raising means, and among the two split evaporators, the first It is characterized in that the temperature difference between the temperature increase means provided in the split evaporation section on the upstream side in the steam flow direction is smaller than the temperature increase means provided in the split evaporation section on the downstream side when raising the temperature of the second steam. .
상기 구성에 의하면, 효과적으로 에너지 절약화가 도모된 이종 물질의 분리 방법이 구축된다. According to the said structure, the separation method of the dissimilar substance in which energy saving was achieved effectively is built.
본 발명에 의하면, 암모니아 함유 배수 등의 원액으로부터 암모니아 등의 이종 물질을 분리할 때에, 효과적으로 에너지 절약화를 도모할 수 있다. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when isolate|separating heterogeneous substances, such as ammonia, from undiluted|stock solutions, such as ammonia containing wastewater, energy saving can be achieved effectively.
도 1은 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치의 전체 구성도이다.
도 2는 도 1의 암모니아 회수 장치에서의 증발기 부근의 확대도이다.
도 3은 도 1의 암모니아 회수 장치에서의 농축탑 부근의 확대도이다.
도 4는 물과 암모니아로 이루어지는 혼합물의 대기압에서의 기액(氣液)평형 선도로서, 암모니아 농도 0~100%까지 기재한 그래프이다.
도 5는 물과 암모니아로 이루어지는 혼합물의 대기압에서의 기액평형선도로서, 암모니아 농도 0~50%까지 기재한 그래프이다.
도 6은 증발부가 단일의 증발기로 구성된, 비교 대조를 위한 변경예의 확대도이다.
도 7은 복수의 분할 증발부를 1개의 증발기를 나누는 것에 의해서 형성한 변경예의 확대도이다.
도 8은 도 7의 증발기의 평면도이다.
도 9는 승온 수단으로서 증기 이젝터를 이용한 변경예의 확대도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is the overall block diagram of the ammonia recovery apparatus which concerns on embodiment.
FIG. 2 is an enlarged view of the vicinity of the evaporator in the ammonia recovery apparatus of FIG. 1 .
3 is an enlarged view of the vicinity of the concentration tower in the ammonia recovery apparatus of FIG.
4 is a graph showing the gas-liquid equilibrium diagram at atmospheric pressure of a mixture consisting of water and ammonia, in which the ammonia concentration is 0 to 100%.
5 is a gas-liquid equilibrium diagram of a mixture consisting of water and ammonia at atmospheric pressure, and is a graph showing ammonia concentrations of 0-50%.
6 is an enlarged view of a modified example for comparison and comparison, in which the evaporator is configured as a single evaporator.
Fig. 7 is an enlarged view of a modified example formed by dividing a plurality of divided evaporators by one evaporator.
8 is a plan view of the evaporator of FIG. 7 .
9 is an enlarged view of a modified example in which a steam ejector is used as a temperature increase means.
이하, 본 발명을 실시 형태에 근거하여 상술한다. 또, 이하의 실시 형태에서는, 이종 물질 분리 장치로서는, 암모니아 함유 배수를 원액으로 하고, 이 암모니아 함유 배수로부터 암모니아를 분리 제거하여 회수하는 암모니아 회수 장치를 예시하여 설명한다. 이종 물질로서는, 암모니아 이외에, 메타놀 등의 알코올류, 아세톤 등의 케톤류, 아세트산 메틸 등의 에스테르류에도 적용할 수 있다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is described in detail based on embodiment. In the following embodiments, an ammonia recovery device that uses ammonia-containing wastewater as a stock solution and separates and removes ammonia from the ammonia-containing wastewater to recover the heterogeneous substance separation device will be exemplified and described. As a heterogeneous substance, it can apply also to alcohols, such as methanol, ketones, such as acetone, and ester, such as methyl acetate, besides ammonia.
(실시 형태)(embodiment)
도 1은 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치의 전체 구성도이다. 암모니아 회수 장치(본원 발명의 이종 물질 분리 장치에 상당)(1)는, 가열용 수증기가 불어넣어져 스팀 스트리핑을 행하는 증류탑(2)과, 증류탑(2)의 탑정부로부터 배출되는 암모니아 함유 증기와 물을 열교환하여 물을 증발시키는 증발부(3)와, 증발부(3)로부터 배출되는 수증기를 압축 승온하여 가열용 수증기로서 증류탑(2)에 배출하는 압축 장치(18)와, 증발부(3)에서 농축된 암모니아 함유 증기를 넣고, 해당 증기를 냉각하여 수분을 제거하여 암모니아 함유 증기의 농도를 고농도(예를 들면 20wt% 이상)로 올리는 농축탑(5)과, 농축탑(5)으로부터의 암모니아 함유 증기에 수분을 흡수시켜 소정 농도의 회수 암모니아수를 생성하는 제1 흡수탑(6)과, 제1 흡수탑 내의 미응축의 암모니아 함유 증기가 외부로 배출되는 것을 방지하는 제2 흡수탑(7)을 구비한다. 여기서, 본 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치(1)의 특징의 개략을 설명하면, 증발부(3)가, 2개의 분할 증발부로서 2대의 증발기(3A 및 3B)를 암모니아 함유 증기의 유통 방향을 따라서 직렬로 접속한 구성을 가지고, 이들 2대의 증발기(3A 및 3B)에 각각 승온 수단인 증기 압축기(18A 및 18B)가 마련되고, 2대의 증발기(3A 및 3B) 중, 암모니아 함유 증기의 유통 방향에서의 상류측의 증발기(3A)에 마련된 증기 압축기(18A)가, 하류측의 증발기(3B)에 마련된 증기 압축기(18B)보다도, 수증기를 압축 승온시킬 때의 온도차가 작은 것이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is an overall block diagram of the ammonia recovery apparatus which concerns on embodiment. The ammonia recovery device (corresponding to the heterogeneous substance separation device of the present invention) 1 comprises a
이하, 상기의 특징적 구성을 포함하여, 암모니아 회수 장치(1)의 구체적 구성을 설명한다.Hereinafter, the specific structure of the
증류탑(2)에는, 다단(多段)인 것을 이용해도 좋고, 또, 이것에 한정되지 않고, 다단이 아닌 것을 이용해도 괜찮다. 즉, 증류탑(2)에는, 붕단탑(棚段塔)이나 충전탑을 이용할 수 있다. 이 증류탑(2)의 탑정부에는, 원액(암모니아 함유 배수)이 원액 공급관(L1)을 통해서 공급된다. 또, 원액을 사전에 pH 조정하도록 해도 괜찮다. For the
증류탑(2)의 탑저부에는, 증기 이젝터(10)로부터의 가열용 수증기가 가열용 증기 공급관(L3)을 통해서 공급되도록 되어 있다. 증류탑(2)의 탑저부는 관(L4)을 통해서 열 회수조(11)에 접속되어 있고, 해당 탑저부의 저류액(저농도 암모니아수)이 관(L4)을 통해서 열 회수조(11)에 공급되도록 되어 있다. 증기 이젝터(10)는, 증기의 흡인·압축을 행하는 증기 압축 수단이며, 증기 흡입 측(10a)에는, 보일러등의 고압 증기원(도시하지 않음)으로부터 공급되는 증기가 유통하는 증기 공급관(L5) 및 열 회수조(11)로부터 연장되는 증기 재이용관(L6)이 접속되어 있다. 이러한 구성에 의해, 열 회수조(11) 내의 저류액이 플래시(flash) 증발하여 증기 이젝터(10)에 의해서 흡인, 압축되고, 증기 공급관(L5)으로부터의 증기와 혼합하여, 가열용 증기로서 증류탑(2)의 탑저부에 불어넣어진다. 이와 같이 열 회수조(11) 내의 저류액이 플래시 증발하여 가열용 증기의 일부로서 재이용되어, 열의 회수가 행해지도록 되어 있다. To the bottom of the
또, 열 회수조(11)의 저부에는, 처리수(예를 들면 30 ppm 이하의 저농도 암모니아수)를 배출하는 배출관(L7)이 접속되어 있고, 이 배출관(L7) 상에는, 처리수 배출용 펌프(P1), 및 3개의 열교환기(H1, H2, H3)가 마련되어 있다. 열교환기(H1)는, 물과 처리수를 열교환하고, 물을 가열하는 물 가열기이다. 이 열교환기(H1)에 의해 가열된 물은, 물 공급관(L8)을 통해서 증발기(3A 및 3B)의 저부에 공급된다. 열교환기(H2)는, 원액과 처리수를 열교환하고, 원액을 미리 가열하는 원액 예열기이다. 이 열교환기(H2)에 의해 예열된 원액은, 원액 공급관(L1)을 통해서 증류탑(2)의 탑정부에 공급된다. 열교환기(H3)는, 냉각수와 처리수를 열교환하고, 처리수를 냉각하는 냉각기이다. 이 열교환기(H3)에 의해 냉각된 처리수는, 배출관(L7)을 통해서 계(系) 밖으로 배출된다.Further, at the bottom of the
열교환기(H1, H2, H3)는, 배출관(L7) 상에서 처리수 배출용 펌프(P1)보다도 하류측에 위치하고 있고, 또한, 이하의 순서로 설치되어 있다. 즉, 배출관(L7) 상에서, 열교환기(H1)는 열교환기(H2)보다 상류측에 설치되어 있다. 이러한 순서로 설치하는 것에 의해, 처리수로부터 물에 주어지는 열량이 가장 커지기 때문에, 물을 가열하는 증발부(3)에서 에너지 절약화가 도모된다. 또, 열교환기(H3)를 설치하는 이유가 처리수의 냉각을 목적으로 하기 때문에, 열교환기(H3)는 열교환기(H1, H2)보다 하류측에 설치되어 있다. The heat exchangers H1, H2, and H3 are located on the discharge pipe L7 on the downstream side of the pump P1 for discharging the treated water, and are provided in the following order. That is, on the discharge pipe L7, the heat exchanger H1 is provided on the upstream side of the heat exchanger H2. By providing in this order, since the amount of heat given to the water from the treated water is the largest, energy saving is achieved in the
증발부(3)는, 증류탑(2)의 탑정부와 농축탑(5)의 탑정부와의 사이에서, 2대의 증발기(3A 및 3B)를 암모니아 함유 증기의 유통 방향을 따라서 이 순서로 직렬로 접속하여 구성되고, 이들 증발기(3A 및 3B)는 각각, 수평관형 증발캔(12A 및 12B)으로 구성되고, 살포기(13A 및 13B) 및 간접식 가열기(14A 및 14B)를 구비하고 있다. 또, 수평관형에 한정하지 않고, 예를 들면 박막류하(薄膜流下)(종(縱)튜브)식 등의 증발캔을 이용해도 괜찮다. 2대의 증발기(3A 및 3B) 중, 증류탑(2)의 탑정부로부터 배출되어 후술의 증기 공급관(L10)을 통과하여 증발부(3)에 공급되어 오는 탑정 증기(암모니아 함유 증기)의 유통 방향에서의 상류측에 배치된 증발기(이하, 「상류측 증발기」라고도 칭함)(3A)에서, 간접식 가열기(14A)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 하나 또는 복수의 수평 전열관으로 이루어지는 전열관군(15A)과, 상류측 및 하류측(도면에서는 우측 및 좌측)의 한 쌍의 헤더(16R, 16L)를 구비하고 있다. 또, 증발캔(12A)의 저부는, 관(L8)을 통해서 공급되는 물을 저류하는 저류부(17A)로 되어 있다. 저류부(17A)의 저류액(물)은, 순환 펌프(P2A)에 의해서 관(L9A)을 통해서, 증발캔(12A) 내의 상부에 마련한 살포기(13A)에 공급되고, 이 살포기(13A)로부터 전열관군(15A)의 외표면을 향해 살포한 후, 증발캔(12A) 내의 하부의 저류부(17A)에 흘려보낸다고 하는 순환을 행하도록 구성되어 있다.The
한편, 2대의 증발기(3A 및 3B) 중, 상기 탑정 증기의 유통 방향에서의 하류측에 배치된 증발기(이하, 「하류측 증발기」라고도 칭함)(3B)에서의 간접식 가열기(14B), 저류부(17B), 순환 펌프(P2B), 관(L9B) 및 살포기(13B)의 구성은 모두, 상기 상류측 증발기(3A)의 경우와 동일하기 때문에 설명은 생략한다. On the other hand, among the two
상류측 증발기(3A)에서의 상류측의 헤더(16R)는 증류탑(2)의 탑정부와 증기 공급관(L10)을 통해서 접속되어 있고, 증류탑(2)의 탑정부로부터 배출되는 탑정 증기(암모니아 함유 증기)는, 증기 공급관(L10)을 통해 해당 상류측의 헤더(16R)로 안내되고, 또한, 전열관군(15A) 내를 유통한다. 여기서, 상류측 증발기(3A)는 탑정 증기의 압력보다도 낮은 압력으로 되어 있고, 그 때문에, 살포기(13A)에 의해 살포된 순환액(물)은, 전열관군(15A)의 표면에서 박막 증발하여, 수증기가 발생한다. 이 수증기는 압축 장치(18)에서의 상류측 증발기(3A)에 마련된 증기 압축기(이하, 「상류측 증기 압축기」라고도 칭함)(18A)에 공급되도록 되어 있다. 여기서, 상류측 증발기(3A)에서 물을 증기화시키는 원리를 보다 상세하게 설명하면, 상류측 증발기(3A)에서, 가열원이 되는 탑정 증기(전열관 내측)보다, 가열되는 물이 있는 전열관 외측의 압력이 낮기 때문에, 물이 증발한다. 또, 해당 압력차는, 압축 장치(18)(구체적으로는 상류측 증기 압축기(18A))에 의해 발생한다. 왜냐하면, 압축 장치(18)의 흡입측에 접속된 증발기 전열관 외측이 낮고, 압축 장치(18)의 토출 측에 접속된 증류탑(2) 내 나아가는 탑정 증기의 압력이 높아지기 때문이다. 게다가, 증기 이젝터(10)로부터 공급되는 증기에 의해서도 증류탑(2) 내의 압력이 올라, 상류측 증발기(3A) 내의 물이 증발되는 한 요인이 된다.The
또, 전열관군(15A) 내를 유통하여 응축된 응축수(저농도 암모니아수)는, 하류측의 헤더(16L)에 저류된다. 해당 하류측의 헤더(16L)는 하류측 증발기(3B)에서의 상류측의 헤더에 접속되어 있고, 상류측 증발기(3A)에서의 하류측의 헤더(16L)에 저류된 응축수(저농도 암모니아수)는, 관(L19)을 통해서, 응축수 펌프(P3)의 구동에 의해, 하류측 증발기(3B)에서의 하류측의 헤더로부터, 관(L11)을 통해서 환류액으로서 증류탑(2)의 탑정부로 되돌려진다. 나머지의 잉여 증기(농축된 암모니아 함유 증기)는 하류측 증발기(3B)에서의 하류측의 헤더로부터 관(L12)을 통해서 농축탑(5)의 탑정부로 배출된다. Further, condensed water (low-concentration ammonia water) condensed by flowing through the heat
압축 장치(18)는, 상기 상류측 증기 압축기(18A)에 더하여, 하류측 증발기(3B)에 마련된 증기 압축기(이하, 「하류측 증기 압축기」라고도 칭함)(18B)도 구비하고 있고, 이들 상류측 및 하류측 증기 압축기(18A 및 18B)는 증류탑(2)의 탑저부와 상류측 증발기(3A) 및 하류측 증발기(3B)의 상부를 각각 접속하고 있다. 즉, 상류측 증기 압축기(18A)의 입구측은 관(L15)을 통해서 상류측 증발기(3A)에서의 증발캔(12A)의 상부와 접속되고, 상류측 증기 압축기(18A)의 출구측은 관(L16)을 통해서 증류탑(2)의 탑저부에 접속되어 있다. 하류측 증기 압축기(18B)의 입구측은 관(L17)을 통해서 하류측 증발기(3B)에서의 증발캔(12B)의 상부와 접속되고, 하류측 증기 압축기(18B)의 출구측은 관(L18)을 통해서 증류탑(2)의 탑저부에 접속되어 있다. In addition to the
여기서, 상류측 및 하류측 증기 압축기(18A 및 18B)로서는, 최대 차압이 큰 루트형 증기 압축기가 이용되고 있다. 단, 본 발명에서는, 루트형 증기 압축기에 한정하지 않고, 터보형 증기 압축기, 스크루형 증기 압축기, 베인형 증기 압축기, 혹은 그 외의 증기 압축기 중 어느 하나를 이용해도 괜찮다. 또, 압축 장치(18)는 본 실시 형태에서는 상류측 및 하류측에 각 1대, 합계 2대의 증기 압축기(18A 및 18B)로 구성되었지만, 상류측 및 하류측 중 적어도 일방에 2대 이상, 합계 3대 이상의 증기 압축기로 구성해도 괜찮다. Here, as the upstream side and downstream
도 1에 나타내는 바와 같이, 농축탑(5)은 스프레이식의 스크러버(scrubber)로 구성되어 있다. 농축탑(5)의 탑저부에 저류되는 저류액(응축액)은, 스프레이관(본원 발명의 순환 라인에 상당)(L20)을 흘러, 탑정부로 안내되고, 탑정부 내를 향해서 분무되도록 되어 있다. 이 스프레이관(L20)의 도중에는, 순환 펌프(P4) 및 열교환기(H4)가 마련되어 있다. 스프레이관(L20)을 흐르는 저류액은, 열교환기(H4)에서, 냉각수와 열교환되어, 냉각된다. 또, 도 3에 나타내는 바와 같이, 냉각수가 흐르는 관(L21)에는 제어 밸브(V1)가 마련되고, 농축탑(5)의 탑저부에 저류하는 저류액의 온도를 검출하는 온도 센서(T)에 의해서 개도가 제어되어 있다. 즉, 온도 센서(T)의 검출 결과에 따라 제어 밸브(V1) 개도가 제어되고, 열교환기(H4)를 통과하는 냉각수의 유량이 조정되도록 되어 있다. 이것에 의해, 저류액(응축액)을 소정 온도까지 냉각하여 분무하는 것에 의해, 소정의 고농도(예를 들면 20wt% 이상)의 암모니아 함유 증기를 생성할 수 있다. As shown in FIG. 1, the
또, 스프레이관(L20)은, 도중에 분기되어 있고, 이 분기된 분기관(L22)은 증류탑(2)의 탑정부에 접속되어 있다. 분기관(L22)의 도중에는 제어 밸브(V2)가 마련되어 있다. 또, 농축탑(5)에는, 저류액의 액면(液面)을 검지하는 액면 레벨 센서(S1)가 마련되어 있다. 액면 레벨 센서(S1)는, 상한 설정 레벨을 검지하는 레벨 스위치(S1a)와, 하한 설정 레벨을 검지하는 레벨 스위치(S1b)를 가진다. 이 액면 레벨 센서(S1)에 의해, 제어 밸브(V2)의 개도가 제어되고, 저류액이 소정 액면에 유지됨과 아울러, 소정 액면을 오버플로우한 저류액은 증류탑(2)의 탑정부에 환류되도록 되어 있다. The spray pipe L20 is branched on the way, and the branch pipe L22 is connected to the top of the
도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 흡수탑(6)은, 농축탑(5)과 같은 스프레이식의 스크러버로 구성되어 있고, 제1 흡수탑(6)의 저류액이 순환하는 스프레이관(L23)에는, 순환 펌프(P5), 및, 열교환기(H5)가 마련되어 있다. 열교환기(H5)에서는, 스프레이관(L23)을 흐르는 저류액과 냉각수가 열교환되어, 저류액이 냉각된다. 냉각된 저류액은, 관(L24)을 통해서 농축탑(5)으로부터 받아들여진 고농도(예를 들면 20wt% 이상)의 암모니아 함유 증기로 분무함으로써, 암모니아 함유 증기를 응축·회수하여, 회수 암모니아수를 생성한다. 또, 스프레이관(L23)은 도중에 분기 되어 있고, 이 분기된 분기관(L25)을 통해서 회수 암모니아수는 계 밖으로 배출되도록 되어 있다. 1, the 1st absorption tower 6 is comprised by the same spray type scrubber as the
제2 흡수탑(7)은, 제1 흡수탑(6)과 동일한 스프레이식의 스크러버로 구성되어 있고, 제2 흡수탑(7)의 탑저부에 관(L30)을 통해서 물이 공급되고, 탑저부에 저류되는 물은, 순환 펌프(P6)의 구동에 의해 스프레이관(L31)을 통해서 탑정부로부터 분무되도록 되어 있다. 제1 흡수탑(6)과 제2 흡수탑(7)과의 사이에는, 제1 흡수탑(6) 내의 미응축 암모니아 함유 증기를 제2 흡수탑(7)의 탑정부로 안내하는 관(L32)과, 제2 흡수탑(7) 내의 응축수를 제1 흡수탑(6)으로 되돌리는 관(L33)이 마련되어 있다. 또, 제2 흡수탑(7)의 탑정부에는, 암모니아가 제거된 증기를 배기하는 배기관(L34)이 마련되어 있다. The
또, 도 1~도 3에서, L40은 냉각수 공급관, L41은 냉각수 공급관(L40)으로부터 분기한 관, L21은 냉각수 공급관(L40)으로부터 분기한 관이며, 냉각수 공급관(L40) 상에는 열교환기(H5)가 마련되고, 관(L41) 상에는 열교환기(H3)가 마련되고, 관(L21) 상에는 열교환기(H4)가 마련되어 있다.In addition, in FIGS. 1 to 3 , L40 is a cooling water supply pipe, L41 is a pipe branching from the cooling water supply pipe L40, L21 is a pipe branching from the cooling water supply pipe L40, and a heat exchanger H5 is provided on the cooling water supply pipe L40. is provided, the heat exchanger H3 is provided on the tube L41, and the heat exchanger H4 is provided on the tube L21.
그 다음으로, 상기 구성의 암모니아 회수 장치(1)의 처리 동작에 대해 설명한다. 증류탑(2)은, 가열용 수증기가 불어넣어져 스팀 스트리핑을 행한다. 즉, 증류탑(2)에서, 원액을 가열용 수증기에 접촉시키고, 원액으로부터 암모니아를 분리하고 가스화시켜 암모니아를 포함하는 증기로서 탑정부로부터 배출함과 아울러, 원액으로부터 암모니아가 제거된 저농도 암모니아수(예를 들면 30 ppm 이하)를 처리수로서 탑저부에 저류한다. Next, the processing operation of the
증류탑(2)의 탑정부로부터 배출되는 암모니아 함유 증기는, 증기 공급관(L10)을 통해 상류측 증발기(3A)에서의 상류측의 헤더(16R)로 안내되고, 또한, 전열관군(15A) 내를 유통하고, 이것에 의해 살포기(13A)에 의해 살포된 순환액(물)는, 전열관군(15A)의 표면에서 박막 증발하여, 수증기가 발생한다. 이 수증기는 상류측 증기 압축기(18A)에 공급된다. 한편, 전열관군(15A) 내를 유통하여 응축된 응축수(저농도 암모니아수)는 하류측의 헤더(16L)에 저류되고, 관(L19), 하류측 증발기(3B)에서의 상류측의 헤더, 전열관군 및 하류측의 헤더를 거쳐, 관(L11)을 통해서 환류액으로서 증류탑(2)의 탑정부로 되돌려지며, 나머지의 잉여 증기(농축된 암모니아 함유 증기)는 관(L12)을 통해서 농축탑(5)에 공급된다. The ammonia-containing vapor discharged from the top of the
압축 장치(18)(증기 압축기(18A 및 18B))에서는, 공급된 수증기를 압축 승온시켜 가열용 수증기로서 증류탑(2)의 탑저부에 투입한다. 이것에 의해, 가열용 증기 공급관(L3)으로부터 공급되는 가열용 수증기를 삭감할 수 있고, 에너지 절약화를 도모할 수 있다. In the compression device 18 (
또, 본 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치(1)는, 상술한 바와 같이, 증발부(3)가, 2개의 분할 증발부로서 2대의 증발기 즉 상류측 증발기(3A) 및 하류측 증발기(3B)를 암모니아 함유 증기의 유통 방향을 따라서 직렬로 접속한 구성을 가지고, 이들 상류측 증발기(3A) 및 하류측 증발기(3B)에 각각 승온 수단인 상류측 증기 압축기(18A) 및 하류측 증기 압축기(18B)가 마련되고, 2대의 증발기(3A 및 3B) 중, 암모니아 함유 증기의 유통 방향에서의 상류측의 증발기(3A)에 마련된 증기 압축기(18A)가, 하류측의 증발기(3B)에 마련된 증기 압축기(18B)보다도, 수증기를 압축 승온시킬 때의 온도차가 작다고 하는 특징 구성을 구비하고 있다. 이하, 이 특징 구성에 관해서 구체적으로 보충 설명한다. In addition, in the
도 2에 나타내는 바와 같이, 증류탑(2)의 탑정부로부터는, 탑정 증기(암모니아 함유 증기)가 증발부(3)에 공급되어 오는데, 이 탑정 증기에서의 암모니아 농도는 4.94wt% 이며, 증발부(3)에 도입될 때까지의 온도 즉 상류측 증발기(3A)에서의 입구 온도 T5는 98.6℃이다. 증발부(3)에서는, 상기 탑정 증기가, 관(L8)을 통해서 공급되는 관 밖의 물과 열교환하여, 탑정 증기의 일부가 응축하여 액체가 됨으로써, 탑정 증기의 온도가 떨어지게 된다. As shown in FIG. 2 , overhead vapor (ammonia-containing vapor) is supplied to the
여기서, 도 4 및 도 5에, 물과 암모니아로 이루어지는 혼합물의 대기압(760mmHg)에서의 기액평형선도를 나타낸다. 도 4는 암모니아 농도 0~100%까지 기재한 그래프, 도 5는 암모니아 농도 0~50%의 범위만을 기재한 그래프이다. 이 그래프는, 대기압에서의 물과 암모니아의 혼합물의 비점(沸点)(x1)과 노점(露点)(y1)도 나타내고 있고, 또 노점은, 포화 증기 온도와 동일하다. Here, the gas-liquid equilibrium diagram at atmospheric pressure (760 mmHg) of a mixture consisting of water and ammonia is shown in FIGS. 4 and 5 . 4 is a graph describing the ammonia concentration from 0 to 100%, and FIG. 5 is a graph describing only the ammonia concentration from 0 to 50%. This graph also shows the boiling point (x1) and the dew point (y1) of the mixture of water and ammonia at atmospheric pressure, and the dew point is the same as the saturated steam temperature.
도 5에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 상기 혼합물이 대기압(760mmHg)에서 87.6℃일 때, 이 혼합물은 평형 상태에 있으므로, 기(氣)측(y1)에서도 액(液)측(x1)에서도 온도는 87.6℃로 동일하다. 이 때, 기측(y1)의 암모니아 농도가 37.93wt%가 되는 한편, 액측(x1)의 암모니아 농도가 3.79wt%가 된다. 그러면, 예를 들면 탑정 증기가 98.6℃에서 87.6℃로 떨어졌다고 하면, 그 암모니아 농도는 4.94wt%로부터 37.93wt%로 오르게 되고, 한편, 응축된 액체의 암모니아 농도는 3.79wt%가 된다. 즉, 물과 암모니아의 혼합물의 기측(y1)의 암모니아 농도가 진해지는 한편, 액측(x1)의 암모니아 농도가 옅어지게 되는 것이다. 따라서, 상기 탑정 증기는, 상술한 바와 같이 증발부의 입구에서 암모니아 농도가 4.94wt%이었지만, 증발부에서 관 밖의 물과 열교환하면, 증발부의 출구에서, 탑정 증기의 암모니아 농도가 4.94wt%보다 상승하고, 한편, 응축된 액체는, 암모니아 농도가 4.94wt%보다 옅어지고, 환류액으로서 증류탑으로 되돌려져, 암모니아가 재회수되게 된다. As shown in Fig. 5, for example, when the mixture is at 87.6°C at atmospheric pressure (760 mmHg), since this mixture is in an equilibrium state, the temperature is on both the air side (y1) and the liquid side (x1). is the same as 87.6 °C. At this time, the ammonia concentration on the base side y1 is 37.93 wt%, while the ammonia concentration on the liquid side x1 is 3.79 wt%. Then, for example, if the overhead vapor drops from 98.6°C to 87.6°C, the ammonia concentration rises from 4.94 wt% to 37.93 wt%, while the ammonia concentration of the condensed liquid becomes 3.79 wt%. That is, the ammonia concentration on the base side y1 of the mixture of water and ammonia increases, while the ammonia concentration on the liquid side x1 decreases. Therefore, as described above, the ammonia concentration of the overhead vapor was 4.94 wt% at the inlet of the evaporator, but when heat exchanged with water outside the tube in the evaporator, the ammonia concentration of the overhead vapor at the outlet of the evaporator rises from 4.94 wt% On the other hand, in the condensed liquid, the ammonia concentration becomes thinner than 4.94 wt%, and it is returned to the distillation column as a reflux liquid, and ammonia is recovered again.
이 때, 본 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치(1)에서는, 상술한 바와 같이, 증발부(3)가 상류측 증발기(3A) 및 하류측 증발기(3B)로 분할 구성되어 있으므로, 증류탑(2)의 탑정부로부터 공급되어 온 탑정 증기는, 우선 상류측 증발기(3A)의 가열 증기로서 사용된다. 이 때의 증기 온도는 상술한 바와 같이 98.6℃이다. 상류측 증발기(3A)에서, 탑정 증기의 일부가 응축함으로써, 탑정 증기의 암모니아 농도가 오른다. 예를 들면 암모니아 농도가 4.94wt%에서 20%로 상승했다고 하면, 그래프로부터 암모니아 농도 20wt%의 포화 증기 온도(y1)는 약 93℃이기 때문에, 93℃의 암모니아 함유 증기가 된다. 이 93℃의 암모니아 함유 증기가, 하류측 증발기(3B)의 가열 증기가 되기 때문에, 상류측 증발기(3A)(가열 증기 98.6℃)보다 물의 증발 온도가 떨어지게 된다. At this time, in the
이상과 같이 하여, 증발부에서 열교환한 후에 탑정 증기의 암모니아 농도가 오르고, 암모니아 농도가 오르면 탑정 증기의 온도가 떨어지게 된다. As described above, after heat exchange in the evaporator, the ammonia concentration of the overhead vapor increases, and when the ammonia concentration increases, the temperature of the overhead vapor decreases.
이상과 같은 원리를 근거로 하여, 여기서, 상기 암모니아 회수 장치(1)와의 비교 대조를 위한 변경예로서, 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, 증발부가, 복수의 분할 증발부로 분할되지 않고 단일의 증발기(3C)만으로 구성되며, 해당 증발기(3C)에, 승온 수단으로서 2대의 증기 압축기(18C 및 18D)를 병렬로 접속한 구성을 든다. 이 변경예에서는, 해당 증발기(3C)에서의 탑정 증기(암모니아 함유 증기)의 입구 온도 T1는 상술과 같이 98.6℃이지만, 해당 증발기(3C)에서, 관(L8)을 통해서 공급되는 관 밖의 물과 열교환한 후의 탑정 증기에서는, 암모니아 함량은 36.38wt%까지 오르고, 출구 온도 T2는 88.3℃까지 떨어진다. 이 때문에, 증발기(3C)의 상부로부터 증기 압축기(18C 및 18D)에 공급되는 수증기의 온도 T3는 85.6℃까지 떨어지지 않을 수 없고, 따라서 이 변경예에서는, 이 수증기를, 증기 압축기(18C 및 18D)에 의해 온도 T4=100℃까지 압축 승온하고, 증류탑(2)의 탑저부에 투입하여 가열용 수증기로서 재이용하도록 하고 있다. 즉 이 경우, 2대의 증기 압축기(18C 및 18D)에서의 압축 온도(T4-T3)는 모두, 100-85.6=14.4℃가 된다. Based on the above principle, here, as a modified example for comparison and comparison with the
한편, 본 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치(1)의 요부를 나타내는 도 2를 다시 참조하면, 탑정 증기에서의 암모니아 함량이 4.94wt%, 증발부(3)에서의 입구 온도 T5가 98.6℃, 증발부(3)로부터 배출된 후의 출구 온도 T6가 88.3℃(암모니아 함량 36.38wt%), 하류측 증발기(3B)의 상부로부터 하류측 증기 압축기(18B)에 공급되는 수증기의 온도 T7가 85.6℃인 점은, 상기 변경예의 경우와 다르지 않지만, 상류측 증발기(3A)에서의 암모니아 함유 증기의 출구 온도 T8가 약 97.2℃(암모니아 함량 약 10wt%)가 되고, 하류측 증발기(3B)에서의 출구 온도 T6(88.3℃) 정도까지는 떨어지지 않기 때문에, 해당 상류측 증발기(3A)의 상부로부터 상류측 증기 압축기(18A)에 공급되는 수증기의 온도 T9를 약 95℃ 정도로 둘 수 있다. 이 결과, 하류측 증기 압축기(18B)에서의 압축 온도(T10-T7)는 100-85.6=14.4℃로 상기 변경예의 경우와 다르지 않기는 하지만, 상류측 증기 압축기(18A)에서의 압축 온도(T10-T9)는 100-95.0=5.0℃로, 상기 변경예의 경우보다도 소폭의 압축으로 끝나게 된다. 즉, 상류측 증기 압축기(18A)의 부하가 경감되는 것이다. On the other hand, referring again to FIG. 2 which shows the main part of the
따라서, 본 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치(1)에 의하면, (I) 먼저 첫번째로, 상류측 증기 압축기(18A)에서의 압축 온도가 5℃로 끝나는 만큼, 소비 전력이 저감되므로, 런닝코스트를 저감할 수 있다고 하는 메리트가 얻어진다. Therefore, according to the
이 런닝코스트의 저감량은, 장치의 규모에 의해서도 변동하지만, 예를 들면 이하와 같이 산출된다. 즉, 증발부로부터 승온 수단에 의해 압축 승온되어 증류탑(2)의 탑저부에 투입되는 수증기의 전량(증기 압축기 2기(基)당)이 4,000kg/hr(=96ton/일)이라고 하면, 상기 변경예의 경우, 증기 압축기(18C 및 18D)의 1대당 소비 전력은, 2,000kg/hr×65kWh/ton=130kW가 되며, 2대에서는 130kW×2=260kW가 된다. 따라서, 전기 코스트는, 260kW×15엔/kWh×24=93,600엔/일×300=28,080,000엔/년이 된다.Although this reduction amount of running cost also fluctuates with the scale of an apparatus, it is computed as follows, for example. That is, if the total amount of water vapor (per two steam compressors) that is compressed and heated by the temperature increasing means from the evaporator and injected into the bottom of the
이것에 대해, 본 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치(1)의 경우, 상류측 증기 압축기(18A)의 소비 전력은 2,000kg/hr×30kWh/ton=60kW, 하류측 증기 압축기(18B)의 소비 전력은 2,000kg/hr×65kWh/ton=130kW가 되고, 2대에서는 60kW+130kW=190kW가 된다. 따라서, 전기 코스트는, 190kW×15엔/kWh×24=68,400엔/일×300=20,520,000엔/년이 되고, 상기 변경예의 경우에 비교하여, 약 750만엔/년의 코스트 삭감이 된다. On the other hand, in the case of the
(II) 또 두번째로, 상류측 증발기(3A)의 상부로부터 상류측 증기 압축기(18A)에 공급되는 수증기의 온도 T9를 너무 떨어뜨리지 않고 약 95℃ 정도의 고온으로 둘 수 있기 때문에, 해당 수증기의 비용적(比容積)이 작아지고, 따라서 그 만큼, 상류측 증기 압축기(18A)를 작은 사이즈로 할 수 있다고 하는 메리트가 얻어진다. (II) Second, since the temperature T9 of the water vapor supplied from the upper part of the
또한 이 경우, 상류측 증기 압축기(18A)만을 작은 사이즈로 하는 것 이외에도, 예를 들면, 상류측 증기 압축기(18A) 및 하류측 증기 압축기(18B) 쌍방을 평균적으로 작은 사이즈로 하는 것도 가능하다. 보다 구체적으로는, 예를 들면, 상기 변경예에 관한 2대의 증기 압축기(18C 및 18D)의 사이즈가 동일하고 5:5이었다고 한 경우, 본 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치(1)이면, 상류측 증기 압축기(18A) 및 하류측 증기 압축기(18B)의 사이즈를 3:5로 하는 것 이외에도, 예를 들면 4:4로 하는 것도 가능하다. In this case, in addition to making only the upstream
그리고 또, 만약, 증류탑으로부터 발생하는 탑정 증기가 암모니아를 포함하지 않는다고 한 경우, 탑정 증기의 온도는 100℃이 된다. 증발기에서의 열교환에서는, 탑정 증기가 기체로부터 액체로 변화할 때에 발생하는 잠열에 의해서 물이 가열되고, 이 열교환에 의해, 탑정 증기의 일부가 응축하지만, 탑정 증기가 암모니아를 포함하지 않는 경우에는, 탑정 증기의 온도는 열교환 후에도 100℃인 채 변하지 않다. 따라서 이 경우, 증발기의 수에 관계없이, 모든 증발기로부터 발생하는 수증기의 온도가 동일하게 되어, 본 발명의 효과가 얻어지지 않게 된다. (다만, 현실의 장치에서는 그 외의 요인에 의해, 다소 온도가 떨어진다.)Also, if it is assumed that the overhead vapor generated from the distillation column does not contain ammonia, the temperature of the overhead vapor is 100°C. In the heat exchange in the evaporator, water is heated by latent heat generated when the overhead vapor changes from gas to liquid, and part of the overhead vapor is condensed by this heat exchange, but when the overhead vapor does not contain ammonia, The temperature of the overhead steam remains unchanged at 100° C. even after heat exchange. Therefore, in this case, regardless of the number of evaporators, the temperature of the water vapor generated from all evaporators becomes the same, and the effect of the present invention cannot be obtained. (However, in a real device, the temperature drops somewhat due to other factors.)
또, 본 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치(1)에서, 상류측 증발기(3A) 및 하류측 증발기(3B)에서의 가열 증기 온도가, 예를 들면 100℃ 이하의 98.6℃ 및 93℃ 등이었다고 해도, 상술한 바와 같이, 증발기(3)의 전열관 외측은, 압축 장치(18)에 의해 저압(대기압 이하)으로 되어 있기 때문에, 100℃ 이하의 가열 증기에 의해서도 물을 증발시킬 수 있다. In addition, in the
이어서, 다시 본 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치(1)의 처리 동작에 대한 설명으로 되돌아가면, 도 3에 나타내는 바와 같이, 농축탑(5)에서는, 온도 센서(T)의 검출 결과에 따라 제어 밸브(V1)의 개도가 제어되어, 열교환기(H4)를 통과하는 냉각수의 유량이 조정된다. 이것에 의해, 농축탑(5)의 탑정부로부터 소정 온도로 냉각된 저류액(응축액)이 분무되어 암모니아 함유 증기가 분축되는 것에 의해, 소정의 고농도(예를 들면 20wt% 이상)의 암모니아 함유 증기가 생성된다. 또, 응축액은 전량이 환류액으로서 증류탑(2)의 탑정부로 되돌려진다. 이와 같이, 농축탑(5)에서는, 증발부(3)에서 분축한 후의 암모니아 함유 증기를 넣고, 수분을 제거하여 암모니아를 포함하는 증기를 더 농축하는 구성에 의해, 증발부(3)만에 의해 소정의 고농도(예를 들면 20wt% 이상)까지 농축하는 구성에 비해, 압축 장치(18)의 부하를 더 경감할 수 있다. 이 결과, 에너지 절약화가 도모되고, 또한, 고농도(예를 들면 20wt% 이상)의 암모니아 함유 증기를 생성하는 것이 가능해진다. Next, returning to the description of the processing operation of the
그 다음으로, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1 흡수탑(6)에서는, 탑저부의 저류액을, 스프레이관(L23)을 통해 탑정부로부터 분무하는 구성에 의해, 농축탑(5)으로부터 관(L24)을 통해서 안내된 암모니아 함유 증기가 응축되고, 고농도의 암모니아를 포함하는 암모니아 회수수(回收水)(회수 암모니아수)를 생성한다. 제2 흡수탑(7)에서는, 제1 흡수탑(6)에서 약간 남은 미응축의 암모니아 가스가 관(L32)을 통해서 안내되고, 계 밖으로부터 공급된 물이 스프레이관(L31)을 통해 탑정부로부터 분무되는 구성에 의해, 미응축의 암모니아 가스가 흡수된다. 암모니아를 흡수한 물은 제1 흡수탑(6)의 응축액으로 되돌려진다. 이 결과, 미응축 암모니아 가스가 외부로 배출되는 것이 방지된다. 또, 암모니아가 제거된 가스는 배기관(L34)으로부터 배기된다. Next, as shown in FIG. 1, in the 1st absorption tower 6, by the structure which sprays the storage liquid of the tower bottom from the tower top through the spray pipe L23, the tube from the
(그 외의 사항)(Other matters)
(1) 상기 실시 형태에서는, 증발부(3)나 제2 흡수탑(7)에는 「물」을 공급하는 구성으로서 설명했지만, 이 「물」은 구체적으로는, 순수한 물, 연수, 이온 교환 물 등을 적용할 수 있다. (1) In the above embodiment, the description was given as a configuration in which "water" is supplied to the
(2) 또, 참고로 말하면, 증류탑의 증기를 직접 압축하여 증류탑의 열원으로서 사용하는 구성의 경우(예를 들면 특허 문헌 1 등)에는, 증류탑의 증기를 직접 압축하는 것에 의해, 함유 물질에 의한 부식의 염려나, 씰부(seal部)에서의 부식이나 누출의 가능성이 있다. 이것에 대해서, 상기 실시 형태와 같이 증발기를 가지고 물을 증발시켜 증류탑에 직접 이용하는 구성의 경우에는, 증류탑에 직접 이용되는 증기(수증기)는 함유 물질을 포함하지 않기 때문에, 함유 물질에 의한 부식이나 누출의 발생을 방지할 수 있다. (2) Also, for reference, in the case of a configuration in which the vapor of the distillation column is directly compressed and used as a heat source for the distillation column (for example,
(3) 상기 실시 형태에서는, 증발부(3)로서, 2대의 증발기인 상류측 증발기(3A) 및 하류측 증발기(3B)를 이용하는 구성, 즉, 2개의 분할 증발부로서 2대의 증발기를 이용하는 구성으로 되어 있었지만, 2개의 분할 증발부로서는, 예를 들면 도 7 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 1개의 증발기를 나누는 것에 의해서 형성한 것 등이라도 괜찮다. (3) In the above embodiment, as the
도 7 및 도 8에 나타내는 예에서는, 개략 가로로 긴 원기둥 모양의 외형을 가지는 증발캔(20)이, 중앙에서 축방향을 따라서 입판(立板) 모양으로 연장되는 칸막이판(21)에 의해서 횡방향으로 2분(分)하도록 나누어지고, 이것에 의해, 해당 증발캔(20)에 상류측 증발부(20A)와 하류측 증발부(20B)가 형성되어 있다. 증발캔(20)의 일방 단면(端面)에는, 개략 직방체 모양의 제1 헤더(22)가 마련되고, 증발캔(20)의 타방 단면(端面)에는, 개략 직방체 모양의 제2 헤더(23)가 마련되어 있다. In the example shown in FIG. 7 and FIG. 8, the evaporation can 20 which has a substantially horizontally long cylindrical external shape is lateral by the
상류측 증발부(20A)에는, 하나 또는 복수의 수평 전열관으로 이루어지는 전열관군(24A)이 마련되고, 상류측 증발부(20A)의 저부는, 계 밖으로부터 공급되는 물을 저류하는 저류부로 되어 있고, 해당 저류부의 저류액(물)은, 순환 펌프(P25A)에 의해서 관(L26A)을 통해서, 상류측 증발부(20A)의 상부에 마련된 살포기(27A)에 공급되고, 이 살포기(27A)로부터 전열관군(24A)의 외표면을 향해 살포한 후, 상류측 증발부(20A) 내의 하부의 저류부로 흘려보낸다고 하는 순환을 행하도록 구성되어 있다. The
하류측 증발부(20B)는, 상기 상류측 증발부(20A)와 대체로 대칭으로 구성되어 있고, 이 때문에 그 상세한 설명은 생략한다. 제1 헤더(22)는 증류탑(도시 생략)의 탑정부와 증기 공급관(L28)을 통해서 접속되어 있고, 증류탑의 탑정부로부터 배출되는 탑정 증기(암모니아 함유 증기)는, 증기 공급관(L28)을 통해 제1 헤더(22)로 안내되고, 상류측 증발부(20A)의 전열관군(24A) 내를 유통하고, 제2 헤더(23) 내에서 꺾여지도록 하여, 하류측 증발부(20B)의 전열관군(24B) 내를 유통하여, 제1 헤더(22)로부터 배출되고, 관(L29)을 통해서 농축탑 또는 흡수탑(도시 생략)에 공급된다. 상기 상류측 증발부(20A)의 상부에는 상류측 증기 압축기(30A)가 접속되고, 하류측 증발부(20B)의 상부에는 하류측 증기 압축기(30B)가 접속되어 있다. The
이상의 구성에 의해, 상기 상류측 증발부(20A) 및 하류측 증발부(20B)는, 상기 실시 형태에 관한 상류측 증발기(3A) 및 하류측 증발기(3B)와 동일한 기능을 할 수 있다. 이와 같이, 2개의 증발부(20A 및 20B)가 1개의 증발기인 증발캔(20)을 나누는 것에 의해서 형성되어 있는 것에 의해, 2개의 증발기를 이용하는 구성에 비해 장치의 컴팩트화나 코스트의 저감을 도모할 수 있다. With the above configuration, the
(4) 상기 실시 형태에서는, 상류측 및 하류측 증기 압축기(18A 및 18B)로서, 동일한 루트형 증기 압축기가 이용되고 있었지만, 예를 들면, 상류측의 분할 증발부에 마련된 승온 수단이, 하류측의 분할 증발부에 마련된 승온 수단보다 소형인 구성으로 해도 좋다. 이 구성에 의하면, 장치를 더 에너지 절약화 내지 컴팩트화할 수 있다. 예를 들면, 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 상류측의 분할 증발부에 마련된 승온 수단(상류측 증기 압축기(18A))에서 소폭의 압축으로 끝나기 때문에, 상류측의 승온 수단을 터보형 증기 압축기로 변경하는 것 등을 들 수 있다. 또, 예를 들면, 3개 이상의 승온 수단을 준비하여 이것을 2군으로 나누고, 일방의 군(群)을 타방의 군(群)보다 소수의 승온 수단에 의해 구성하는 것에 의해서, 타방보다 소형의 승온 수단을 구성하도록 해도 괜찮다. 예를 들면, 상류측의 승온 수단으로서 1기의 증기 압축기를 이용하고, 하류측의 승온 수단으로서 2기의 증기 압축기를 직렬로 접속하여 이용한다고 하는 구성을 들 수 있으며, 특히 이 경우, 이들 합계 3기의 증기 압축기로서 비교적으로 염가의 동일한 증기 압축기를 이용하여 이니셜 코스트를 억제하도록 하는 등의 것도 가능하다. (4) In the above embodiment, as the upstream and
또, 승온 수단으로서, 루트형 증기 압축기, 터보형 증기 압축기, 스크루형 증기 압축기, 베인형 증기 압축기 등의 증기 압축기(히트 펌프) 이외에도, 예를 들면 도 9에 나타내는 바와 같이, 증기 이젝터 등을 이용하도록 해도 괜찮다. 도 9에 나타내는 예에서는, 상기 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치(1)에서, 상류측의 승온 수단으로서, 상류측 증기 압축기(18A)를 대신하여 증기 이젝터(31)를 마련한 구성으로 되어 있다. 해당 증기 이젝터(31)는, 상기 실시 형태에 관한 암모니아 회수 장치(1)에서 증류탑(2)의 탑저부에 가열용 증기 공급관(L3)을 통해서 가열용 수증기를 공급하는 수단으로서 마련되어 있던 증기 이젝터(10)와 동일한 것이며, 증기 흡입 측(31a)에는, 보일러 등의 고압 증기원(도시하지 않음)으로부터 공급되는 증기가 유통되는 증기 공급관(L32)이 접속되어 있고, 이 증기가, 상류측 증발기(3A)로부터 관(L15)을 통해서 공급되는 수증기와 혼합되어, 가열용 증기로서 관(L16)을 통해서 증류탑(2)의 탑저부에 불어넣어진다. In addition, as the temperature increase means, in addition to steam compressors (heat pumps) such as a root type steam compressor, a turbo type steam compressor, a screw type steam compressor, and a vane type steam compressor, for example, as shown in FIG. 9 , a steam ejector or the like is used. it's ok to do In the example shown in FIG. 9, in the
상류측의 승온 수단에서는, 필요한 압축 온도가 작기 때문에, 상술한 바와 같이 증기 이젝터를 이용하는 구성으로 해도, 흡입비(효율)를 양호하게 할 수 있다. 증기 이젝터를 이용하면, 루트형 증기 압축기, 터보형 증기 압축기, 스크루형 증기 압축기, 베인형 증기 압축기 등의 증기 압축기(히트 펌프)를 이용하는 경우와 비교하여, 런닝코스트는 오르지만, 이니셜 코스트를 저감할 수 있다. 장치에서의 처리량이나 전력, 공업용 물 등의 단가에 따라서는, 증기 이젝터를 이용하는 편이 유리하게 되는 경우도 있다. In the upstream temperature raising means, since the required compression temperature is small, the suction ratio (efficiency) can be improved even with the configuration using the steam ejector as described above. When a steam ejector is used, compared to the case of using a steam compressor (heat pump) such as a root type steam compressor, a turbo type steam compressor, a screw type steam compressor, and a vane type steam compressor, the running cost increases, but the initial cost can be reduced. can The use of a steam ejector may be advantageous in some cases, depending on the amount of processing in the device, power, industrial water, and the like.
(4) 상기 실시 형태에서는, 증발부(3)로서, 2대의 증발기인 상류측 증발기(3A) 및 하류측 증발기(3B)를 이용하는 구성, 즉 분할 증발부가 2개 마련된 구성으로 되어 있었지만, 분할 증발부를 3개 이상 마련하도록 해도 괜찮다. 분할 증발부가 3개 이상이 되어도, 상류측의 분할 증발부가 되는 만큼, 승온 수단에 의한 승온의 온도차가 작아지고, 이것에 의해 에너지 절약화를 도모할 수 있다. (4) In the above embodiment, as the
또, 2개의 분할 증발부를, 1개의 증발기를 나누는 것에 의해서 형성하는 경우, 분할수를 더 많게 하여, 분할 형성되는 분할 증발부를 3개 이상으로 해도 좋다. Moreover, when forming two divisional evaporation parts by dividing one evaporator, it is good also considering the division|segmentation number being made more and making three or more division|segmentation evaporation parts dividedly formed.
(5) 상기 실시 형태에서는, 증발부(3)의 후단에 농축탑(5)를 마련하고, 증류탑(2)으로부터 배출된 암모니아 함유 증기를, 증발부(3)와 농축탑(5)에 의한 2단계의 농축에 의해 소정의 고농도(예를 들면 20wt% 이상)의 암모니아수를 회수할 수 있도록 구성되어 있었지만, 본 발명에서는 농축탑(5)은 생략해도 괜찮다. (5) In the above embodiment, the
또, 상기 실시 형태에서는, 농축탑(5)으로부터의 암모니아 함유 증기에 수분을 흡수시켜 소정 농도의 회수 암모니아수를 생성하는 제1 흡수탑(6)과, 제1 흡수탑 내의 미응축의 암모니아 함유 증기가 외부로 배출되는 것을 방지하는 제2 흡수탑(7)을 구비하는 구성으로 되어 있었지만, 예를 들면, 제1 흡수탑(6) 및 제2 흡수탑(7)을 대신하여, 촉매 분해 장치를 마련하고, 촉매에 의해 암모니아를 분해하는 것에 의해 제거하는 구성으로 해도 좋다. Moreover, in the said embodiment, the 1st absorption tower 6 which absorbs water|moisture content into the ammonia-containing vapor|steam from the
환언하면, 본 발명에 관한 이종 물질 분리 장치에서는, 계 밖으로부터의 원액의 공급으로부터 증발부에서의 열교환까지의 처리 동작에 의해서 원액으로부터 분리된 암모니아 등의 이종 물질은, 이 후 어떻게 처리해도 되며, 예를 들면, 상기 실시 형태와 같이 회수하도록 해도 괜찮고, 혹은 분해 제거하도록 해도 괜찮다. In other words, in the heterogeneous substance separation apparatus according to the present invention, the heterogeneous substance such as ammonia separated from the stock solution by the processing operation from the supply of the stock solution from outside the system to the heat exchange in the evaporator may be treated thereafter, For example, you may make it collect|recover like the said embodiment, or you may make it decompose|disassemble and remove.
[산업상의 이용 가능성][Industrial Applicability]
본 발명은, 예를 들면 암모니아 등의 저비점 물질을 함유하는 배수와 같은, 2종 이상의 물질을 함유하여 구성되는 원액으로부터, 상기 저비점 물질 등의 이종 물질을 분리하는 분리 장치 및 분리 방법에 적용하는 것이 가능하다. The present invention is applied to a separation apparatus and separation method for separating heterogeneous substances such as the low-boiling substances from a stock solution containing two or more substances, such as wastewater containing low-boiling substances such as ammonia. It is possible.
1:암모니아 회수 장치(이종 물질의 분리 장치)
3:증발부
3A:상류측 증발기(분할 증발부)
3B:하류측 증발기(분할 증발부)
18:압축 장치(승온 수단)
18A:상류측 증기 압축기(승온 수단)
18B:하류측 증기 압축기(승온 수단)1: Ammonia recovery device (separation device for dissimilar substances)
3: Evaporation part
3A: Upstream evaporator (split evaporator)
3B: Downstream evaporator (split evaporator)
18: Compression device (temperature increase means)
18A: Upstream side steam compressor (temperature raising means)
18B: Downstream steam compressor (temperature raising means)
Claims (9)
상기 증발부가, 적어도 2개의 분할 증발부를 상기 제1 증기의 유통 방향을 따라서 직렬로 접속한 구성을 가지고, 상기 2개의 분할 증발부에 각각 상기 승온 수단이 마련되고,
상기 2개의 분할 증발부 중, 상기 제1 증기의 유통 방향에서의 상류측의 분할 증발부에 마련된 상기 승온 수단이, 하류측의 분할 증발부에 마련된 상기 승온 수단보다도, 상기 제2 증기를 승온시킬 때의 온도차가 작은 것을 특징으로 하는 이종 물질의 분리 장치.A first vapor is generated from an undiluted solution containing two or more substances, introduced into an evaporator, and the first vapor is heat-exchanged with a liquid, whereby the first vapor is condensed. ) and concentrated, and the liquid is evaporated and discharged as a second vapor, and the second vapor is heated by a temperature increasing means to separate the heterogeneous substance used for generating the first vapor as a heating vapor. As a device,
The evaporator has a configuration in which at least two split evaporators are connected in series along a flow direction of the first vapor, and the temperature increase means is provided in each of the two split evaporators,
Among the two split evaporators, the temperature raising means provided in the split evaporator on the upstream side in the flow direction of the first steam increases the temperature of the second steam more than the temperature increase means provided in the split evaporator on the downstream side. Separation device for heterogeneous materials, characterized in that the temperature difference is small.
상기 2개의 분할 증발부가, 1개의 증발기를 나누는 것에 의해서 형성되어 있는 이종 물질의 분리 장치.The method according to claim 1,
The separation device for dissimilar substances in which the two split evaporators are formed by dividing one evaporator.
상기 원액으로부터 상기 제1 증기를 생성하는 수단으로서, 상기 원액을 가열용의 증기에 접촉시키고, 상기 원액으로부터 1종 이상의 이종 물질을 분리하고 가스화시켜 상기 1종 이상의 이종 물질을 포함하는 상기 제1 증기로서 탑정부(塔頂部)로부터 배출함과 아울러, 상기 원액으로부터 상기 1종 이상의 이종 물질이 제거된 처리액을 탑저부에 저류(貯留)하는 증류탑을 구비하는 이종 물질의 분리 장치.The method according to claim 1,
means for generating the first vapor from the stock solution, the first steam comprising the at least one heterogeneous substance by contacting the stock solution with steam for heating, separating and gasifying at least one heterogeneous substance from the stock solution A device for separating heterogeneous substances, comprising a distillation column for discharging from the top of the column as a furnace and storing a treatment liquid from which the one or more kinds of foreign substances have been removed from the stock solution at the bottom of the column.
상기 원액으로부터 상기 제1 증기를 생성하는 수단으로서, 상기 원액을 가열용의 증기에 접촉시키고, 상기 원액으로부터 1종 이상의 이종 물질을 분리하고 가스화시켜 상기 1종 이상의 이종 물질을 포함하는 상기 제1 증기로서 탑정부로부터 배출함과 아울러, 상기 원액으로부터 상기 1종 이상의 이종 물질이 제거된 처리액을 탑저부에 저류하는 증류탑을 구비하는 이종 물질의 분리 장치.3. The method according to claim 2,
means for generating the first vapor from the stock solution, the first steam comprising the at least one heterogeneous substance by contacting the stock solution with steam for heating, separating and gasifying at least one heterogeneous substance from the stock solution and a distillation column for discharging from the top of the column and storing the treatment liquid from which the one or more kinds of different substances have been removed from the stock solution at the bottom of the column.
상기 상류측의 분할 증발부에 마련된 상기 승온 수단이, 상기 하류측의 분할 증발부에 마련된 상기 승온 수단보다 소형인 이종 물질의 분리 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The apparatus for separating a dissimilar material, wherein the temperature raising means provided in the upstream split evaporator is smaller than the temperature raising means provided in the downstream split evaporator.
상기 원액이, 물과 저비점(低沸点) 물질을 함유하여 구성되는 이종 물질의 분리 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The separation device for heterogeneous substances in which the undiluted solution contains water and a low-boiling-point substance.
상기 승온 수단이, 히트 펌프 및/또는 증기 이젝터를 포함하는 이종 물질의 분리 장치.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
The separation device for the dissimilar material, wherein the temperature raising means includes a heat pump and/or a vapor ejector.
상기 증류탑의 탑정부로부터 배출되는 저비점 물질을 포함하는 증기와, 물을 열교환시키는 것에 의해, 상기 저비점 물질을 포함하는 증기를 분축시켜 상기 저비점 물질을 포함하는 증기를 농축시키고, 또한, 상기 물을 증발시켜 수증기로서 배출하는 증발부와,
상기 증발부로부터 배출되는 수증기를 압축 승온시키고, 상기 압축 승온된 수증기를 상기 증류탑으로 안내하여, 증류탑에서 사용되는 가열용 수증기로서 이용하는 압축 장치를 구비하는 이종 물질의 분리 장치로서,
상기 증발부가, 적어도 2개의 분할 증발부를 상기 저비점 물질을 포함하는 증기의 유통 방향을 따라서 직렬로 접속한 구성을 가지고, 상기 2개의 분할 증발부에 각각 상기 압축 장치가 마련되고,
상기 2개의 분할 증발부 중, 상기 저비점 물질을 포함하는 증기의 유통 방향에서의 상류측의 분할 증발부에 마련된 상기 압축 장치가, 하류측의 분할 증발부에 마련된 상기 압축 장치보다도, 상기 수증기를 압축 승온시킬 때의 온도차가 작은 것을 특징으로 하는 이종 물질의 분리 장치.The undiluted solution containing the low boiling point substance is brought into contact with steam for heating, the low boiling point substance is separated from the undiluted solution and gasified, and discharged from the top of the tower as a vapor containing the low boiling point substance, and treated water from which the low boiling point substance has been removed from the undiluted solution is discharged into the tower. a distillation column stored at the bottom,
By exchanging water with the vapor containing the low boiling point material discharged from the top of the distillation column, the vapor containing the low boiling point material is condensed to concentrate the vapor containing the low boiling point material, and the water is evaporated and an evaporator for discharging as water vapor;
A device for separating heterogeneous substances comprising a compression device for compressing and increasing the temperature of the steam discharged from the evaporation unit, guiding the compressed temperature of the steam to the distillation column, and using it as heating steam used in the distillation column,
The evaporator has a configuration in which at least two split evaporators are connected in series along a flow direction of the vapor containing the low boiling point substance, and the compression device is provided in each of the two split evaporators,
Among the two split evaporators, the compression device provided in the split evaporator on the upstream side in the flow direction of the vapor containing the low boiling point compresses the water vapor more than the compression device provided in the split evaporator on the downstream side. A device for separating heterogeneous substances, characterized in that the temperature difference is small when the temperature is raised.
상기 증발부를, 적어도 2개의 분할 증발부를 상기 제1 증기의 유통 방향을 따라서 직렬로 접속한 구성으로 하고, 상기 2개의 분할 증발부에 각각 상기 승온 수단을 마련하고,
상기 2개의 분할 증발부 중, 상기 제1 증기의 유통 방향에서의 상류측의 분할 증발부에 마련한 상기 승온 수단이, 하류측의 분할 증발부에 마련한 상기 승온 수단보다도, 상기 제2 증기를 승온시킬 때의 온도차가 작아지도록 하는 것을 특징으로 하는 이종 물질의 분리 방법.A first vapor is generated from an undiluted solution containing two or more substances and introduced into an evaporator, and the first vapor is heat-exchanged with a liquid, whereby the first vapor is condensed and concentrated, and the liquid is A method of separating a heterogeneous substance that is evaporated and discharged as a second vapor, and the second vapor is heated by a temperature increasing means to generate the first vapor as a heating vapor,
the evaporator has a configuration in which at least two split evaporators are connected in series along a flow direction of the first vapor, and the temperature increase means is provided in each of the two split evaporators;
Among the two split evaporators, the temperature raising means provided in the split evaporator on the upstream side in the flow direction of the first steam increases the temperature of the second vapor more than the temperature increase means provided in the split evaporator on the downstream side. A method for separating heterogeneous materials, characterized in that the temperature difference between them becomes small.
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