TWI574751B - Energy Saving Purification System for High Temperature Organic Liquid - Google Patents

Description

高溫有機液體之節能純化系統

本發明為一種「高溫有機液體之節能純化系統」，係利用環境壓力越小、液體沸點相對越低的物理現象，藉由溫度壓力對應控制裝置偵測低濃度高溫有機液體的溫度變化、即時對應微調控制低濃度高溫有機液體所處純化空間的環境壓力，使低濃度高溫有機液體在汽化耗能降溫的狀態下，不需輔助加熱仍能持續沸騰汽化除水，自動純化至符合標準濃度的液態有機成品。

按，各種廢棄物中，家庭廚餘、產業垃圾、下水道污泥、農業廢棄物、畜牧排泄物等因含有豐富的有機物質成分，是造成垃圾發臭、產生病媒的主要原因；因此，將有機廢棄物與其他廢棄物予以分離後回收處理，不但能夠解決環境污染的問題，同時也能減輕焚化爐和掩埋場的負荷。

由於傳統將有機廢棄物回收發酵成為堆肥的處理方法，不但時程冗長、容易孳生蚊蟲、產生異味，對周圍環境造成二度汙染，而且無法將有機廢棄物中的病蟲細菌、重金屬毒物等有害元素有效去除，導致可能發生汙染土壤、毒害農作物之不當情事，終致經由食物鏈之傳遞過程而影響人類的身體健康。有鑑於此，本發明人曾經研發出一種「有機物質裂解閃燃節能再生處理系統」(申請案號：CN202741414U、TW 101121112，已獲發明專利核准)，能將有機廢棄物分離處理、再製成為液態再生有機物質及固態再生有機物質，以作為有機肥料或畜牧飼料使用，除了能夠有效產生綠色能源以外，還可以達到資源回收、淨化環境、節能減碳、再生利用之目的。

惟，本發明人在實現上述發明時發現，有機物質再生處理系統中分離產出之高溫有機液體的濃度較低，需要再經過純化處理程序方能符合液態有機成品的標準濃度；此時，若利用傳統習用的加熱濃縮技術，即透過輔助加熱使低濃度之有機液體維持恆溫恆壓的沸騰狀態以促使有機液體中的水份汽化減量來提高液體濃度的處理方法，由於需要耗費大量能源與純化成本，既不符經濟效益、亦違背節能減碳之世界潮流。

因此，如何以節能的方式有效汽化低濃度高溫有機液體中的水份，自動純化至符合標準濃度的液態有機成品，即成為本發明所欲解決的課題。

本發明之目的在於提供一種「高溫有機液體之節能純化系統」，其方法是利用環境壓力越小、液體沸點相對越低的物理現象，藉由溫度壓力對應控制裝置偵測低濃度高溫有機液體的溫度變化來即時對應微調控制低濃度高溫有機液體所處純化空間的環境壓力，使低濃度高溫有機液體在汽化耗能降溫的狀態下，不需輔助加熱仍能持續沸騰汽化除水，自動純化至符合標準濃度的液態有機成品，免除傳統習用技術需要藉由輔助加熱方能持續沸騰汽化所造成之能源耗損與成本支出，特別適用於各種產業有機物質處理系統經分離產出的低濃度高溫有機液體之純化作業；此外，上述純化過程所釋出之汽化熱亦能予以回收分離成為廢熱水及廢熱氣，其中廢熱水可供上游之原料調水用途以節約用水；廢熱氣可供上游之原料預熱用途以達到節能減碳之目的。

為達成上述目的，本發明「高溫有機液體之節能純化系統」，至少包含：一密閉調壓汽化裝置，該密閉調壓汽化裝置內部具有一純化空間以供定量貯存低濃度高溫有機液體；一汽化熱回收裝置，該汽化熱回收裝置連通於密閉調壓汽化 裝置，能將純化過程所釋出之汽化熱予以回收分離成為廢熱水及廢熱氣：一負壓產生裝置，該負壓產生裝置連通於汽化熱回收裝置，並通過汽化熱回收裝置與密閉調壓汽化裝置相互連通，能夠接受微調控制來產生負壓氣源，以提供密閉調壓汽化裝置內部純化空間進行環境壓力的減壓作業；以及一溫度壓力對應控制裝置，該溫度壓力對應控制裝置能準確偵測低濃度高溫有機液體的溫度變化、以及密閉調壓汽化裝置內部純化空間的環境壓力並予以收集演算處理後，即時對應微調控制負壓產生裝置產生的負壓氣源，進而控制密閉調壓汽化裝置內部純化空間的環境壓力，促使低濃度高溫有機液體在汽化耗能降溫的狀態下，不需輔助加熱仍能持續沸騰汽化除水。

需要說明的是，本發明「高溫有機液體之節能純化系統」可以與各種產業之任何一種液態有機成品的生產系統搭配使用，基本條件是進入密閉調壓汽化裝置內部的低濃度有機液體必須處於高溫狀態(即前述之低濃度高溫有機液體)即可。

然而為了能夠獨立運作，本系統除了上述裝置之外，進一步包含：一能將有機原料進行調水預熱的有機原料調配單元；以及一連接於有機原料調配單元下游端能對有機原料進行加熱蒸煮處理的有機物質處理單元，所述有機物質處理單元的下游端與密閉調壓汽化裝置連接，使進入密閉調壓汽化裝置的低濃度有機液體處於高溫狀態，形成前述之低濃度高溫有機液體。

藉由上述系統，本發明可以有效免除先前傳統習用技術需要藉由輔助加熱方能持續沸騰汽化所造成的能源耗損與成本支出，特別適用於各種產業有機物質處理系統經分離產出的低濃度高溫有機液體之純化作業，具備極高的產業實用價值。而且，純化過程所釋出之汽化熱亦能予以回收分離成為廢熱水及廢熱氣，廢熱水可供上游之原料調水用途以節約用水；廢熱氣可供上游之原料預熱用途以達到節能減碳之目的。

以下進一步說明各項裝置之實施方式：實施時，該密閉調壓汽化裝置進一步包括有：一能檢知密閉調壓汽化裝置內部低濃度高溫有機液體之溫度變化的溫度檢出器，一能檢知密閉調壓汽化裝置內部純化空間之環境壓力的壓力檢出器，一能檢知密閉調壓汽化裝置內部低濃度高溫有機液體之液位變化的液位檢出器，一成品抽取器，以及一用來儲存液態有機成品的成品貯槽。其中，該液位檢出器之檢測數值可作為低濃度有機液體純化濃度之控管依據，當低濃度高溫有機液體因沸騰汽化除水而逐漸降低液位至設定目標時，經由成品抽取器能將純化完成之液態有機成品輸送至成品貯槽儲存。

實施時，該汽化熱回收裝置進一步包括有：一真空抽氣管，一廢熱水抽取器，以及一廢熱水輸送管。其中，廢熱水抽取器能將汽化熱回收裝置回收分離出來的廢熱水經由廢熱水輸送管輸送至有機原料調配單元以供原料調水回收利用。

實施時，該負壓產生裝置進一步包括有：一個或複數個真空泵浦，一個或複數個封液制冷器，以及一個或複數個廢熱氣輸送管。其中，真空泵浦可以為變頻式或固定式，封液制冷器能提供該等真空泵浦低溫密封液體以提高負壓產生裝置的運作效率及延長使用壽命；負壓產生裝置從汽化熱回收裝置所抽吸排放的廢熱氣能經由廢熱氣輸送管輸送至有機原料調配單元以供原料預熱回收利用。

實施時，該溫度壓力對應控制裝置進一步包括有：一儀電控制盤，一遠端監控器，以及一處理器，該處理器電連接於前述溫度檢出器、壓力檢出器、液位檢出器、以及成品抽取器，且該處理器實施時可以為一程序控制器(PLC)或微處理器(CPU或MCU)。

實施時，上述密閉調壓汽化裝置內部之溫度檢出器及壓力檢出器分別電連接於溫度壓力對應控制裝置之處理器，該處理器能將溫度檢出器偵測之低濃度高溫有機液體的溫度 數值、以及壓力檢出器所偵測之低濃度高溫有機液體所處純化空間的環境壓力數值予以收集演算處理後，自動傳輸訊息給儀電控制盤及或遠端監控器，即時對應微調控制負壓產生裝置產生負壓氣源，進而控制密閉調壓汽化裝置內部純化空間的環境壓力，促使低濃度高溫有機液體在汽化耗能降溫的狀態下，不需輔助加熱仍能持續沸騰汽化除水。

相較於先前技術，本發明利用環境壓力越小、液體沸點相對越低的物理現象，藉由溫度壓力對應控制裝置偵測低濃度高溫有機液體的溫度變化、即時對應微調控制低濃度高溫有機液體所處純化空間的環境壓力，使低濃度高溫有機液體在汽化耗能降溫的狀態下，不需輔助加熱仍能持續沸騰汽化除水，自動純化至符合標準濃度的液態有機成品，免除傳統習用技術需要藉由輔助加熱方能持續沸騰汽化所造成之能源耗損與成本支出，具備極高的產業實用價值；再者，本發明亦能將純化過程所釋出之汽化熱予以回收分離成為廢熱水及廢熱氣，回收供應上游有機原料調配單元作為原料調水及預熱等用途，達成節能環保之目的。

以下依據本發明之技術手段，列舉出適於本發明之實施方式，並配合圖式說明如後：

10‧‧‧密閉調壓汽化裝置

11‧‧‧純化空間

12‧‧‧低濃度高溫有機液體

13‧‧‧溫度檢出器

14‧‧‧壓力檢出器

15‧‧‧液位檢出器

16‧‧‧成品抽取器

17‧‧‧液態有機成品

18‧‧‧成品貯槽

20‧‧‧汽化熱回收裝置

21‧‧‧真空抽氣管

22‧‧‧廢熱水抽取器

23‧‧‧廢熱水輸送管

30‧‧‧負壓產生裝置

31‧‧‧真空泵浦

32‧‧‧封液制冷器

33‧‧‧廢熱氣輸送管

40‧‧‧溫度壓力對應控制裝置

41‧‧‧儀電控制盤

42‧‧‧遠端監控器

43‧‧‧處理器

50‧‧‧有機原料

60‧‧‧有機原料調配單元

70‧‧‧有機物質處理單元

第一圖：本發明之系統實施例示意圖。

如第一圖所示，本發明「高溫有機液體之節能純化系統」至少包含：一密閉調壓汽化裝置10、一汽化熱回收裝置20、一負壓產生裝置30、以及一溫度壓力對應控制裝置40，其中：前述之密閉調壓汽化裝置10內部具有一純化空間11以供定量貯存低濃度高溫有機液體12；實施時，密閉調壓汽化裝置10進一步包括有：一能檢知密閉調壓汽化裝置10內部低濃 度高溫有機液體12之溫度變化的溫度檢出器13，一能檢知密閉調壓汽化裝置10內部純化空間11之環境壓力的壓力檢出器14，一能檢知密閉調壓汽化裝置10內部低濃度高溫有機液體12之液位變化的液位檢出器15，一成品抽取器16，以及一用來儲存液態有機成品17的成品貯槽18；該液位檢出器15之檢測數值可作為低濃度高溫有機液體12純化濃度之控管依據；當低濃度高溫有機液體12因沸騰汽化除水而逐漸降低液位至設定目標時，經由成品抽取器16能將純化完成之液態有機成品17輸送至成品貯槽18儲存。

前述之汽化熱回收裝置20連通於密閉調壓汽化裝置10，能將低濃度高溫有機液體12純化過程所釋出之汽化熱予以回收分離成為廢熱水及廢熱氣。實施時，汽化熱回收裝置20進一步包括有：一個或複數個真空抽氣管21，一廢熱水抽取器22，以及一廢熱水輸送管23。其中，廢熱水抽取器22能將汽化熱回收裝置20回收分離出來的廢熱水經由廢熱水輸送管23輸送至有機原料調配單元60(容後再述)以供原料調水回收利用。

前述之負壓產生裝置30連通於汽化熱回收裝置20，並通過前述汽化熱回收裝置20的真空抽氣管21與密閉調壓汽化裝置10相互連通，能夠接受微調控制來產生負壓氣源，以提供密閉調壓汽化裝置10內部純化空間11進行環境壓力的減壓作業。實施時，負壓產生裝置30進一步包括有：一個或複數個真空泵浦31，一個或複數個封液制冷器32，以及一個或複數個廢熱氣輸送管33。其中，真空泵浦31可以為變頻式或固定式，而封液制冷器32則能提供該等真空泵浦31低溫密封液體以提高負壓產生裝置30的運作效率及延長使用壽命；負壓產生裝置30從汽化熱回收裝置20所抽吸排放的廢熱氣能經由廢熱氣輸送管33輸送至有機原料調配單元60(容後再述)以供原料預熱回收利用。

前述之溫度壓力對應控制裝置40能準確偵測低濃度高溫有機液體12的溫度變化、以及密閉調壓汽化裝置10內部 純化空間11的環境壓力並予以收集演算處理後，即時對應微調控制負壓產生裝置30產生的負壓氣源，進而控制密閉調壓汽化裝置10內部純化空間11的環境壓力，促使低濃度高溫有機液體12在汽化耗能降溫的狀態下，不需輔助加熱仍能持續沸騰汽化除水。實施時，溫度壓力對應控制裝置40進一步包括有：一儀電控制盤41，一遠端監控器42，以及一處理器43，該處理器43可以為一程序控制器(PLC)或微處理器(CPU或MCU)。

實施時，上述密閉調壓汽化裝置10內部之溫度檢出器13及壓力檢出器14分別電連接於溫度壓力對應控制裝置40之處理器43，該處理器43能將溫度檢出器13偵測之低濃度高溫有機液體12的溫度數值、以及壓力檢出器14同步偵測之低濃度高溫有機液體12所處純化空間11的環境壓力數值予以收集演算處理後，自動傳輸訊息給儀電控制盤41及/或遠端監控器42，即時對應微調控制負壓產生裝置30產生的負壓氣源，進而控制密閉調壓汽化裝置10內部純化空間11的環境壓力，促使低濃度高溫有機液體12在汽化耗能降溫的狀態下，不需輔助加熱仍能持續沸騰汽化除水。

需要說明的是，本系統可以與各種產業之任何一種液態有機成品的生產系統搭配使用，基本條件是進入密閉調壓汽化裝置10內部的低濃度有機液體必須處於高溫狀態即可，即產出前述貯存於密閉調壓汽化裝置10內部的低濃度高溫有機液體12。

然而為了能夠獨立運作，本系統實施時除了前述之密閉調壓汽化裝置10、汽化熱回收裝置20、負壓產生裝置30以及溫度壓力對應控制裝置40以外，還進一步包含：一能將有機原料50進行調水預熱之有機原料調配單元60、一連接於有機原料調配單元60下游端能對有機原料50進行加熱蒸煮處理的有機物質處理單元70，所述之有機物質處理單元70的下游端與密閉調壓汽化裝置10連接，使進入密閉調壓汽化裝置10的低濃度有機液體處於高溫狀態，即前述貯存於密閉調壓汽化裝置10內部的低 濃度高溫有機液體12。

以上之實施說明及圖式所示，僅係舉例說明本發明之較佳實施例，並非以此侷限本發明之範圍；舉凡與本發明之系統等技術特徵近似或相雷同者，均應屬本發明之創設目的及申請專利範圍之內。

10‧‧‧密閉調壓汽化裝置

11‧‧‧純化空間

12‧‧‧低濃度高溫有機液體

13‧‧‧溫度檢出器

14‧‧‧壓力檢出器

15‧‧‧液位檢出器

16‧‧‧成品抽取器

17‧‧‧液態有機成品

18‧‧‧成品貯槽

20‧‧‧汽化熱回收裝置

21‧‧‧真空抽氣管

22‧‧‧廢熱水抽取器

23‧‧‧廢熱水輸送管

30‧‧‧負壓產生裝置

31‧‧‧真空泵浦

32‧‧‧封液制冷器

33‧‧‧廢熱氣輸送管

40‧‧‧溫度壓力對應控制裝置

41‧‧‧儀電控制盤

42‧‧‧遠端監控器

43‧‧‧處理器

50‧‧‧有機原料

60‧‧‧有機原料調配單元

70‧‧‧有機物質處理單元

Claims (7)

1. 一種「高溫有機液體之節能純化系統」，包含：一密閉調壓汽化裝置，該密閉調壓汽化裝置內部具有一純化空間以供定量貯存低濃度高溫有機液體；一汽化熱回收裝置，該汽化熱回收裝置連通於密閉調壓汽化裝置，能將低濃度高溫有機液體純化過程所釋出之汽化熱予以回收分離成為廢熱水及廢熱氣；一負壓產生裝置，該負壓產生裝置連通於汽化熱回收裝置，並通過汽化熱回收裝置與密閉調壓汽化裝置相互連通，能夠接受微調控制來產生負壓氣源，以提供密閉調壓汽化裝置內部純化空間進行環境壓力的減壓作業；以及一溫度壓力對應控制裝置，該溫度壓力對應控制裝置能準確偵測低濃度高溫有機液體的溫度變化、以及密閉調壓汽化裝置內部純化空間的環境壓力並予以收集演算處理後，即時對應微調控制負壓產生裝置產生負壓氣源，進而控制密閉調壓汽化裝置內部純化空間的環境壓力，促使低濃度高溫有機液體在汽化耗能降溫的狀態下，不需輔助加熱仍能持續沸騰汽化除水。
2. 一種「高溫有機液體之節能純化系統」，包含：一能將有機原料進行調水預熱的有機原料調配單元；一連接於有機原料調配單元下游端能對有機原料進行加熱蒸煮處理的有機物質處理單元；一密閉調壓汽化裝置，該密閉調壓汽化裝置連接於有機物質處理單元下游端，內部具有一純化空間以供定量貯存低濃度高溫有機液體；一汽化熱回收裝置，該汽化熱回收裝置連通於密閉調壓汽化裝置，能將低濃度高溫有機液體純化過程所釋出之汽化熱予以回收分離成為廢熱水及廢熱氣，並輸送至有機原料調配單元回收再利用； 一負壓產生裝置，該負壓產生裝置連通於汽化熱回收裝置，並通過汽化熱回收裝置與密閉調壓汽化裝置相互連通，能夠接受微調控制來產生負壓氣源，以提供密閉調壓汽化裝置內部純化空間進行環境壓力的減壓作業；以及一溫度壓力對應控制裝置，該溫度壓力對應控制裝置能準確偵測低濃度高溫有機液體的溫度變化、以及密閉調壓汽化裝置內部純化空間的環境壓力並予以收集演算處理後，即時對應微調控制負壓產生裝置產生負壓氣源，進而控制密閉調壓汽化裝置內部純化空間的環境壓力，促使低濃度高溫有機液體在汽化耗能降溫的狀態下，不需輔助加熱仍能持續沸騰汽化除水。
3. 一種「高溫有機液體之節能純化系統」，包含：一密閉調壓汽化裝置，該密閉調壓汽化裝置內部具有一純化空間以供定量貯存低濃度高溫有機液體；且密閉調壓汽化裝置進一步包括有：一能檢知密閉調壓汽化裝置內部低濃度高溫有機液體之溫度變化的溫度檢出器、一能檢知密閉調壓汽化裝置內部純化空間之環境壓力的壓力檢出器、一能檢知低濃度高溫有機液體之液位變化的液位檢出器、一成品抽取器、以及一成品貯槽；一汽化熱回收裝置，該汽化熱回收裝置連通於密閉調壓汽化裝置，能將低濃度高溫有機液體純化過程所釋出之汽化熱予以回收分離成為廢熱水及廢熱氣；且該汽化熱回收裝置進一步包括有：一個或複數個真空抽氣管，一廢熱水抽取器，以及一廢熱水輸送管；一負壓產生裝置，該負壓產生裝置連通於汽化熱回收裝置，並通過前述真空抽氣管與密閉調壓汽化裝置相互連通，能夠接受微調控制來產生負壓氣源，以提供密閉調壓汽化裝置內部純化空間進行環境壓力的減壓作業；且負壓產生裝置進一步包括有：一個或複數個真空泵浦，一個或複數個封液制冷器，以及一個或複數個廢熱氣輸送管；一溫度壓力對應控制裝置，該溫度壓力對應控制裝置能準確 偵測低濃度高溫有機液體的溫度變化、以及密閉調壓汽化裝置內部純化空間的環境壓力並予以收集演算處理後，即時對應微調控制負壓產生裝置產生負壓氣源，進而控制密閉調壓汽化裝置內部純化空間的環境壓力，促使低濃度高溫有機液體在汽化耗能降溫的狀態下，不需輔助加熱仍能持續沸騰汽化除水；且溫度壓力對應控制裝置進一步包括有：一儀電控制盤，一遠端監控器，以及一處理器，該處理器電連接於前述溫度檢出器、壓力檢出器、液位檢出器、以及成品抽取器。
4. 如申請專利範圍第3項所述「高溫有機液體之節能純化系統」，進一步包括有：一能將有機原料進行調水預熱之有機原料調配單元；一連接於有機原料調配單元下游端的有機物質處理單元，能對有機原料進行加熱蒸煮處理以形成低濃度高溫有機液體輸送至密閉調壓汽化裝置內。
5. 如申請專利範圍第1或2項所述「高溫有機液體之節能純化系統」，其中，所述之密閉調壓汽化裝置進一步包括有：一能檢知密閉調壓汽化裝置內部低濃度高溫有機液體之溫度變化的溫度檢出器、以及一能檢知密閉調壓汽化裝置內部純化空間之環境壓力的壓力檢出器；所述之溫度壓力對應控制裝置進一步包括：一儀電控制盤、一遠端監控器、以及一處理器；上述密閉調壓汽化裝置內部之溫度檢出器及壓力檢出器分別電連接於溫度壓力對應控制裝置之處理器，該處理器能將溫度檢出器偵測之低濃度高溫有機液體的溫度數值、以及壓力檢出器偵測之低濃度高溫有機液體所處純化空間的環境壓力數值予以收集演算處理後，自動傳輸訊息給該儀電控制盤及/或遠端監控器，即時對應微調控制負壓產生裝置產生負壓氣源。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述「高溫有機液體之節能純化系統」，其中，所述負壓產生裝置進一步包括有：一個或複數個能接受溫度壓力對應控制裝置驅動的真空泵浦，以及一個或 複數個能提供真空泵浦低溫密封液體以提高負壓產生裝置的運作效率及延長使用壽命的封液制冷器。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述「高溫有機液體之節能純化系統」，其中，該密閉調壓汽化裝置進一步包括有：一能檢知低濃度高溫有機液體之液位變化的液位檢出器、一成品抽取器、以及一成品貯槽；該液位檢出器之檢測數值可作為低濃度高溫有機液體純化濃度之控管依據；當低濃度高溫有機液體因沸騰汽化除水而逐漸降低液位至設定目標時，經由成品抽取器能將純化完成之液態有機成品輸送至成品貯槽儲存。