TWI590860B - Gas-liquid contact device, distillation device and heat exchange device - Google Patents

Gas-liquid contact device, distillation device and heat exchange device Download PDF

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TWI590860B
TWI590860B TW101146539A TW101146539A TWI590860B TW I590860 B TWI590860 B TW I590860B TW 101146539 A TW101146539 A TW 101146539A TW 101146539 A TW101146539 A TW 101146539A TW I590860 B TWI590860 B TW I590860B
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Akiyoshi Oda
Yasuhito Kawase
Taijun Kawase
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Description

氣液接觸裝置、蒸餾裝置及熱交換裝置
本發明係有關於一種氣液接觸裝置，詳細說明之，係有關於氣體吸收(回收)裝置(包含氣體冷卻凝結裝置(熱交換裝置))、蒸發濃縮裝置、蒸鎦裝置(精鎦裝置)。作為氣體，例如列舉NMP等之VOC(Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物)，作為氣體吸收裝置，例如列舉VOC吸收裝置。
在鋰離子電池等之二次電池的製程，因為大量排出NMP(N-甲基吡咯烷酮)等之有機溶劑(被吸收物、揮發性有機化合物)，所以希望開發回收有機溶劑之技術。
此外，NMP係例如在用以形成負電極的的負極料漿，用作對負極導電劑(碳)、作為黏結劑之PVDF(聚偏二氟乙烯)溶解的溶劑(混合溶劑)。
而且，在對電極板塗布包含作為混合溶劑之NMP的負極料漿後，以熱風乾燥機乾燥，藉該乾燥，NMP在熱風中氣化後，排出含有氣化之NMP的排氣。
從排氣分離並回收這種排氣所含的NMP等之有機溶劑係重要，關於分離、回收的技術，本專利申請之申請人提出各種提案(參照專利文獻1)。
【先行專利文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]特開2010-201282號公報
因此，本發明係將提供一種可適合分離NMP等之被吸收物的氣液接觸裝置作為第1課題。又，將提供一種可適合蒸餾含有低沸點物質與高沸點物質之原料蒸鎦裝置作為第2課題。又，將提供一種可適合對氣體冷卻或加熱的熱交換裝置作為第3課題。
作為用以解決該課題的手段，本發明係一種氣液接觸裝置，係使含有被吸收物之氣體與吸收該被吸收物之液體進行氣液接觸的氣液接觸裝置，其特徵在於包括：填充物，係對該液體(水及/或有機溶劑)具有滲透性，保持液體，而且滲透至內部的液體藉重力(自重)移動，而流出至外部；氣體輸送手段，係以氣體與該填充物所保持之液體接觸的方式輸送氣體；及液體輸送手段，係以該液體滲透至該填充物的方式輸送液體；在該填充物，含有該被吸收物之氣體與吸收該被吸收物的液體進行氣液接觸，藉由該氣體之該被吸收物被該液體吸收，而自氣體分離。
在此，液體吸收被吸收物係例如包含被吸收物溶解、分散於液體的形態。
若依據這種氣液接觸裝置，藉液體輸送手段所輸 送之液體滲透至填充物。另一方面，藉氣體輸送手段所輸送之氣體與填充物所保持之液體接觸。
即，在填充物，氣體與液體進行氣液接觸，藉由氣體的被吸收物被液體吸收(物質移動)而被分離。然後，吸收了被吸收物的液體藉重力(自重)，在填充物的內部移動(移行)後，流出至外部。
依此方式，使含有被吸收物的氣體與填充物所保持之液體進行氣液接觸，而能以液體吸收、分離氣體的被吸收物。
又，在該氣液接觸裝置，該液體輸送手段係將液體導入至該填充物的上部較佳。
若依據這種氣液接觸裝置，因為吸收媒體輸送手段將液體導入至填充物的上部，所以液體易從填充物的上部滲透。藉此，在填充物，液體易良好地替換。
又，在該氣液接觸裝置，該液體輸送手段係構成為將吸收被吸收物後從該填充物所流出的液體供給至該填充物，液體在該填充物循環較佳。
若依據這種氣液接觸裝置，液體輸送手段係構成為將吸收被吸收物後從填充物所流出的液體供給至填充物，結果，液體經由填充物循環。依此方式，因為液體經由填充物循環，所以伴隨循環，在液體之被吸收物的濃度逐漸上升，而可使被吸收物濃縮。
又，在該氣液接觸裝置，該填充物係具有截面呈波形所積層之陶瓷製的複數個片；氣體係在複數個片之間輸 送；在該填充物，構成為氣體之輸送方向與液體之輸送方向正交較佳。
若依據這種氣液接觸裝置，氣體在截面呈波形之陶瓷製的複數個片係在複數個片之間輸送，而且在填充物，構成為氣體之輸送方向與液體之輸送方向正交。藉此，可使氣體與其兩側的片所保持之液體良好地進行氣液接觸。
又，在該氣液接觸裝置，包括：複數個該填充物，係在氣體之輸送方向以串列所配置；設置於該各填充物之該液體輸送手段；及液體供給手段，係在氣體之輸送方向將從該填充物所流出之液體供給至上游的該液體輸送手段較佳。
若依據這種氣液接觸裝置，因為氣體在複數個填充物以串列輸送。因此，液體對被吸收物的吸收量係在最上游的填充物多，而隨著往下游變少。
又，液體供給手段在氣體之輸送方向將從填充物所流出之含有被吸收物的液體供給至上游的液體輸送手段。即，藉液體供給手段將從下游的填充物所流出之被吸收物少的液體供給至其上游的液體輸送手段，而隨著往氣體之輸送方向的上游，可使被吸收物濃縮。
又，在該氣液接觸裝置，該填充物係具有截面呈波形所積層之陶瓷製的複數個片；氣體係在複數個片之間輸送；在該填充物，構成為氣體之輸送方向與液體之輸送方向相對向較佳。
若依據這種氣液接觸裝置，氣體在截面呈波形之陶瓷製的複數個片之間輸送，而且，在填充物，構成為氣體之 輸送方向與液體之輸送方向相對向。藉此，可使氣體與其兩側的片所保持之液體良好地進行氣液接觸。
又，本發明係一種蒸鎦裝置，係對含有沸點相異之低沸點物質及高沸點物質之原料蒸鎦的蒸鎦裝置，其特徵在於包括：填充物，係對原料具有滲透性，保持原料，而且滲透至內部的原料藉重力(自重)移動，而流出至外部；再沸器，係對原料加熱，而產生蒸氣；蒸氣配管，係輸送在該再沸器所產生並往該填充物的蒸氣；凝結器，係冷卻來自該填充物的蒸氣，而產生凝結液；及凝結液配管，係在該凝結器所產生之凝結液回流至該填充物；在該填充物，蒸氣與該填充物所保持之原料或凝結液進行氣液接觸。
若依據這種蒸鎦裝置，填充物保持原料或凝結液。而且，在填充物，在再沸器所產生之蒸氣與填充物所保持之原料或凝結液進行氣液接觸，而高沸點物質的熱移至低沸點物質，進行蒸餾。藉此，隨著蒸氣在填充物輸送，在蒸氣之低沸點物質的量逐漸變多，藉由以凝結液冷卻從填充物所流出的蒸氣，得到以低沸點物質為主成分的凝結液。
另一方面，高沸點物質係即使一度成為蒸氣，以後亦易液化，在填充物內移動而易流出至外部。藉此，從填充物所流出的殘留液係以高沸點物質為主成分。
依此方式，適合蒸餾原料，而可將低沸點物質與高沸點物質分開。
又，在該蒸鎦裝置，該填充物係具有截面呈波形所積層之陶瓷製的複數個片；蒸氣係在複數個片之間輸送；在 該填充物，構成為蒸氣之輸送方向與原料或凝結液之輸送方向正交。
若依據這種蒸鎦裝置，蒸氣在截面呈波形之陶瓷製的複數個片之間輸送，而且，在填充物，構成為蒸氣之輸送方向與原料或凝結液之輸送方向正交。藉此，可使蒸氣與其兩側的片所保持之原料或凝結液良好地進行氣液接觸。
又，在該蒸鎦裝置，該填充物係具有截面呈波形所積層之陶瓷製的複數個片；蒸氣係在複數個片之間輸送；在該填充物，構成為蒸氣之輸送方向與原料或凝結液之輸送方向相對向。
若依據這種蒸鎦裝置，蒸氣在截面呈波形之陶瓷製的複數個片之間輸送，而且，在填充物，構成為蒸氣之輸送方向與原料或凝結液之輸送方向相對向。藉此，可使蒸氣與其兩側的片所保持之原料或凝結液良好地進行氣液接觸。
又，本發明係一種熱交換裝置，係在氣體與是冷卻該氣體液體之冷卻液體或對該氣體加熱之加熱液體的液體之間進行熱交換的熱交換裝置，其特徵在於包括：填充物，係對液體具有滲透性，保持液體，而且滲透至內部的液體藉重力(自重)移動，而流出至外部；氣體輸送手段，係以氣體與該填充物所保持之液體接觸的方式輸送氣體；及液體輸送手段，係以該液體滲透至該填充物的方式輸送液體；在該填充物，氣體與是該冷卻液體或該加熱液體的液體進行氣液接觸。
若依據這種熱交換裝置，填充物保持是冷卻液體或加熱液體的液體。而且，在填充物，氣體與是冷卻液體或加 熱液體的液體進行氣液接觸，因為在氣體與冷卻液體或加熱液體之間良好地進行熱移動，所以可適合對氣體冷卻或加熱。
又，在該熱交換裝置，該填充物係具有截面呈波形所積層之陶瓷製的複數個片；氣體係在複數個片之間輸送；在該填充物，構成為氣體之輸送方向與是該冷卻液體或該加熱液體之液體的輸送方向正交較佳。
若依據這種熱交換裝置，氣體在截面呈波形之陶瓷製的複數個片之間輸送，而且，在填充物，構成為氣體之輸送方向與是冷卻液體或加熱液體之液體的輸送方向正交。藉此，可使氣體與其兩側的片所保持之是冷卻液體或加熱液體之液體良好地進行氣液接觸。
又，在該熱交換裝置，該填充物係具有截面呈波形所積層之陶瓷製的複數個片；氣體係在複數個片之間輸送；在該填充物，構成為氣體之輸送方向與是該冷卻液體或該加熱液體之液體的輸送方向相對向較佳。
若依據這種熱交換裝置，氣體在截面呈波形之陶瓷製的複數個片之間輸送，而且，在填充物，構成為氣體之輸送方向與是冷卻液體或加熱液體之液體的輸送方向相對向。藉此，可使氣體與其兩側的片所保持之是冷卻液體或加熱液體之液體良好地進行氣液接觸。
若依據本發明，可提供一種可適合分離NMP等之被吸收物的氣液接觸裝置。又，可提供一種可適合蒸餾含有低沸點物質與高沸點物質之原料蒸鎦裝置。又，可提供一種可適 合對氣體冷卻或加熱的熱交換裝置。
1、2‧‧‧NMP回收系統(氣液接觸裝置)
3、4‧‧‧蒸鎦裝置
10A、10B、10C、10D‧‧‧填充物
11、12‧‧‧片
20‧‧‧含NMP氣體輸送手段(氣體輸送手段)
40‧‧‧水輸送手段(液體輸送手段)
47‧‧‧再沸器
48‧‧‧凝結器
51‧‧‧供給閥(液體供給手段)
51a‧‧‧配管(液體供給手段)
第1圖係本實施形態之交叉流用之填充物的立體圖。
第2圖係第1圖所示之交叉流用之填充物的部分分解立體圖。
第3圖係第1圖所示之交叉流用之填充物的側視圖。
第4圖係本實施形態之反流用之填充物的立體圖。
第5圖係第4圖所示之反流用之填充物的部分分解立體圖。
第6圖係第4圖所示之反流用之填充物的側視圖。
第7圖係表示第1實施形態之交叉流用的NMP回收系統之構成的圖。
第8圖係表示第2實施形態之反流用的NMP回收系統之構成的圖。
第9圖表示第3實施形態之交叉流用的蒸鎦裝置之構成的圖。
第10圖係表示第4實施形態之反流用的蒸鎦裝置之構成的圖。
第11圖係表示第4實施形態之反流用的蒸鎦裝置之效果的圖形。
<本實施形態之概要>
首先，參照第1圖~第6圖，說明係本實施形態之 主要部的填充物10(也稱為規則填充物)。此外，為了明確說明之，權宜地設定「上下左右前後」。
<填充物>
第1圖~第6圖所示的填充物10係用以使氣體與液體高效率地進行氣液接觸者，第1圖~第6圖的填充物10係同一者，但是其配置方向相異。在細節上，第1圖~第3圖表示使氣體與液體以交叉流進行氣液接觸之情況的配置(橫式配置)，第4圖~第6圖表示使氣體與液體以反流進行氣液接觸之情況的配置(縱式配置)。
此外，液體係在交叉流用的橫式配置、反流用的縱式配置共用，並在構成填充物10之後述的片11、12內在鉛垂下方向輸送。
此外，在無重力空間，使用填充物10的情況，例如，亦可藉由形成利用離心力等的力場，根據氣體與液體的密度差，使氣體與液體反流。
以下，參照第1圖~第3圖，詳細說明以交叉流用之橫式所配置的填充物10，然後，參照第4圖~第6圖，對以反流用之縱式所配置的填充物10，說明相異的部分。
<填充物：交叉流用>
如第1圖~第3圖所示，在填充物10，在使氣體與液體交叉流的情況，氣體的輸送方向成為水平方向(第1圖~第3圖的前後方向)，而液體的輸送方向成為鉛垂下方向。
如第1圖所示，填充物10係其外形呈大致長方體。填充物10包括：截面呈波形的複數片片11、12、與外框(未 圖示)。而且，複數片片11、12在厚度方向(第1圖~第3圖的左右方向)交互地積層，並收容於該外框內，藉此，維持複數片片11、12的積層狀態。
但，片11、12的形狀係未限定如此，此外，例如亦可是平板狀。在此情況，平板狀的片係一面藉間隔片等空出間隙，一面將片積層。而且，在此情況，相鄰之片的間隙成為氣體的流路。
在複數片片11、12之厚度方向觀察(左右方向觀察)時，片11、12的山峰線、山谷線的方向係偏移。片11之山峰線(山谷線)與片12之山峰線(山谷線)的夾角θ1係在本實施形態成為60°。在細節上，片11之山峰線(山谷線)與片12之山峰線(山谷線)係在將氣體之輸送方向(第1圖~第3圖的前後方向)作為對稱軸，對稱地配置，片11之山峰線(山谷線)與氣體之輸送方向的夾角θ2成為30°，片12之山峰線(山谷線)與氣體之輸送方向的夾角θ3成為30°(參照第3圖)。藉此，輸送之氣體從填充物10所承受的壓力損失變小。
此外，氣體係在填充物10內，在依此方式所積層的片11、12之間輸送，將其行進方向設為朝上30°，或朝下30°，並變更方向複數次，進而，一面重複分流/匯流一面輸送。
但，夾角θ1~θ3係未限定如此，亦可適當地變更。
片11、12係例如由陶瓷(例如SiO2與Al2O3的化合物、亦包含稱為陶瓷紙者)、燒結金屬體等之多孔質體所形成，片11、12係對水、有機溶劑等之液體具有藉滲透性及/或 毛細管現象使液體自動滲透的特性。藉此，片11、12可保持(hold up)液體的保持量(詳細說明之，靜保持量)係遠大於不具有滲透性之金屬製的片。
但，片11、12的材質係未限定如此，此外，例如，亦可由海綿、織布、不織布所形成。其中，作為形成織布、不織布的纖維，例如可使用玻璃纖維、碳纖維、合成纖維。此外，在藉織布、不織布等構成片11等的情況，例如藉由將織布、不織布等黏貼於金屬網等的芯材，可作成波形等之所要的形狀。
此外，在由陶瓷等之無機材料所形成的情況，片11、12係對溫度變化具有耐性，而且減少有機溶劑所造成之污染，又，具有耐酸性、耐鹼性。而且，片11、12本身的溶出減少，而填充物10或NMP液的品管(維修等)變得容易，而其泛用性變高。此外，在使用由陶瓷所形成之片11、12的情況，預先實施烘烤處理，作成以片11等本身維持波形者較佳。
在此，保持量(以液體濕潤的量(%))係以「在填充物10之液體的保持體積(L)/填充物10的填充體積」所提供。即，例如，在填充物10之填充體積是10(m3)、保持量是5(%)的情況，就保持500(L)。
進而，保持量細分成在未輸送流體的情況之「靜保持量」與在連續地輸送流體的情況之「動保持量」。「動保持量」係例如因為亦包含藉輸送之氣體被壓住並保持於片之表面的液體，一般成為「靜保持量<動保持量」的關係。
而且，因為片11、12對液體的滲透性相當大，所 以片11、12之「靜保持量」係遠大於未具有滲透性之金屬製的片。此外，靜保持量係5(%)以上較佳，若依此方式是5(%)以上，液體與氣體之可運轉的流量範圍變大，在設定運轉條件時，可不必太考慮液體與氣體之流量平衡。藉此，氣體與液體之氣液接觸面積增加，而氣體與液體高效率地進行氣液接觸。
依此方式，因為片11、12係「靜保持量」大，所以亦可將氣體的流量設為小，以減少壓力損失。
又，相反地，如後述所示，因為難氾流，所以亦可提高流量，即，亦可提高氣體的流速，亦可使氣體流路的截面積變小。
進而，亦可使在氣體的輸送方向之填充物10(片11、12)的長度變短，使填充物10的數量變少，即，使填充量變少。
另外，亦可使依序供給至片11、12之液體的流量變小。
藉此，例如在將填充物10用於回收NMP的情況，可使回流比(水(液體)相對含NMP之氣體的流量比)變小，而節能化。
順便地，在不具有滲透性之金屬製的片，成為液體附著於片之表面的狀態，在液體少的情況，液體不會擴大至片整體，而在形成片間的流路下流下，可能無法充分確保氣液接觸面積。
為了改善之，而將氣體設為大流量，以增加「動保持量」時，液體被氣體壓在片，結果，液體無法替換，而氣 體所承受的壓力損失變大，可能成為氾流狀態。因此，對不具有滲透性之金屬製的片，對氣體與液體之流量等的可控制範圍變窄。
又，因為片11、12具有滲透性，所以即使片11、12所導入的液體是小流量，液體亦自動地在片11、12內滲透、擴散，而普及至片11、12整體。因此，不需要液體的分散裝置，即使水平度與設計時相異亦無問題，即使在船上等之發生搖擺的場所亦可使用。
進而，片11、12具有這種滲透性，因為液體一面在片11、12內滲透一面移動，所以氣體的輸送所造成之液體的飛沫減少。因此，可將安全係數(安全率)抑制為低，而可使填充物10的填充物變少。又，因為依此方式液體的飛沫減少，所以亦不需要除霧用之稱為除霧器(demister)的飛沫除去裝置。進而，在以複數段具有複數個填充物10之構成的情況，因為依此方式飛沫減少，所以可使相鄰之段的間隔變小，而裝置整體小型化。
進而，因為相鄰之片11、12局部地接觸，所以液體係透過該接觸部分，在相鄰之片11、12之間亦擴散、輸送。
而且，液體在片11、12內藉其自重以緩慢的速度在鉛垂下方向輸送，然後，流出至外部。
<填充物：反流用>
如第4圖~第6圖所示，在填充物10，在氣體與液體採用反流的情況，氣體的輸送方向成為鉛垂上方向，液體的輸送方向成為鉛垂下方向。
在此情況，片11之山峰線(山谷線)與片12之山峰線(山谷線)係將氣體之鉛垂上方向的輸送方向(第4圖~第6圖的上下方向)作為對稱軸，對稱地配置，片11之山峰線(山谷線)與氣體之輸送方向的夾角θ2成為30°，片12之山峰線(山谷線)與氣體之輸送方向的夾角θ3成為30°(參照第6圖)。
關於其他，係與交叉流用之橫式配置一樣。
<第1實施形態之交叉流用NMP回收系統>
其次，參照第7圖，說明本發明之第1實施形態。
此外，第1實施形態係4個填充物10A~10D採用橫式，而且配置成對在第7圖之朝右(水平方向)所輸送的含NMP氣體串列，在填充物10A~10D，係使含NMP氣體與水(液體)交叉流的形態。
<NMP回收系統的構成>
第1實施形態的NMP回收系統1(氣液接觸裝置)係使在製造鋰離子電池時在乾燥設施D所產生之含有NMP(被吸收物)的含NMP氣體(含被吸收物氣體、氣體)與水(吸收媒體、液體)進行氣液接觸，而對NMP吸收、分離後回收的系統。
NMP回收系統1包括：輸送含NMP氣體之含NMP氣體輸送手段(氣體輸送手段)30；4個填充物10A~10D；複數個(在第1圖為4個)水輸送手段40(液體輸送手段)；及配管41a(液體輸送手段)，係在含NMP氣體的輸送方向將後述之外殼21所儲存的水供給至其上游之外殼21的水供給手段。
但，填充物10A~10D的個數係未限定為4個，可隨意變更。
<含NMP氣體輸送手段>
含NMP氣體輸送手段30包括：第1過濾器31、第2過濾器32、第1送風機33、熱交換器34、第2送風機35、流量控制閥36、溫濕度感測器37及溫度感測器38。
而，第1送風機33根據控制裝置(未圖示)的指令動作時，外部的空氣(外氣)通過配管31a、第1過濾器31、配管31b、第2過濾器32、配管32a、第1送風機33、配管33a、熱交換器34及配管34a，被供給至乾燥設施D。
第1過濾器31係用以除去微粒子(塵埃等)的過濾器，第2過濾器32係防止鹽害用的過濾器。
熱交換器34係使往乾燥設施D的空氣、與來自乾燥設施D之高溫(80~120℃)的含NMP氣體之間進行熱交換，而對往乾燥設施D的空氣加熱。依此方式，往乾燥設施D之空氣的溫度變高時，在乾燥設施D在空氣易包含NMP(氣體)，而且可減少設置於乾燥設施D之用以對空氣加熱之空氣加熱機(未圖示)的加熱量。
熱交換器34的熱交換方法係無特別限定，例如可使用板式熱交換器。
溫濕度感測器37係安裝於配管33a，檢測出往熱交換器34之空氣的溫度與濕度(相對濕度)後，輸出至控制裝置(未圖示)。
又，在乾燥設施D，伴隨鋰離子電池之製造所蒸發氣化的NMP(氣體)混入並包含於空氣，而產生含NMP氣體。
又，第2送風機35根據控制裝置(未圖示)的指令 動作時，乾燥設施D的含NMP氣體依序通過配管34b、熱交換器34、配管34c、第2送風機35及配管35a後，供給至填充物10A。
此外，含NMP氣體的溫度係藉在熱交換器34的熱交換而降低，而往填充物10A之含NMP氣體的溫度成為既定溫度範圍(例如約45~55℃)。
進而，配管34b係經由配管36a、流量控制閥36及配管36b，與配管34c連接。即，藉配管36a與配管36b，構成含NMP氣體在熱交換器34旁通的旁通管線，並將流量控制閥36設置於該旁通管線。流量控制閥36係藉控制裝置可調整其開口大小的蝴蝶閥等，藉由可調整開口大小，而控制在熱交換器34旁通之含NMP氣體的流量。
此外，在熱交換器34旁通之含NMP氣體的流量增加時，往填充物10A之含NMP氣體的溫度變高。又，流量控制閥36的開口大小被控制成溫度感測器38所檢測出之含NMP氣體的溫度成為既定溫度範圍(例如約45~55℃)。
溫度感測器38係安裝於比配管36b之連接點更下游的配管34c，並檢測出往填充物10A之含NMP氣體的溫度後，輸出至控制裝置。
<填充物>
填充物10A~10D係分別是橫式配置(參照第1圖~第3圖)，在含NMP氣體的輸送方向(水平方向)串列地排列，從上游往下游，成為填充物10A、10B、10C、10D之順序。即，填充物10A~10D係在含NMP氣體的輸送方向以4段(複數段) 配置。
填充物10A~10D分別收容於外殼21。
而且，藉水輸送手段40將水分別供給至填充物10A~10D，所供給之水一面滲透、擴散(一面被保持)至填充物10A~10D整體，一面藉其自重，在鉛垂下方向移動。該水係一面在填充物10A~10D內在鉛垂下方向移動，一面與含NMP氣體進行氣液接觸，而吸收(回收)NMP。
吸收了NMP的水係從填充物10A~10D流出至鉛垂下方，並暫時儲存於各外殼21的下部。即，在填充物10A~10D輸送的水係藉其自重在鉛垂下方向移動、流出，而依序替換。
此外，在各外殼21之下部所儲存的水NMP的濃度係隨著往含NMP氣體的上游而變高。而且，因為因填充物10A~10D的壓力損失而含NMP氣體的壓力係隨著往下游而逐漸降低，所以儲存於外殼21並吸收NMP之水的液面係隨著往下游而逐漸變高(參照第7圖)。
進而，分別將第1液面感測器22安裝於收容最上游之填充物10A的外殼21，將第2液面感測器23安裝於收容最下游之填充物10D的外殼21。第1液面感測器22係檢測出最上游之外殼21所儲存之水的量(液面高度)後，輸出至控制裝置。第2液面感測器23係檢測出最下游之外殼21所儲存之水的量(液面高度)後，輸出至控制裝置。
另一方面，含NMP氣體係藉由在填充物10A~10D串列地輸送而被淨化後，該氣體中之NMP量逐漸變少。而且，含NMP氣體係在被良好地淨化後，作為淨化後氣體，通過配 管35b，被排出至外部。
<水輸送手段>
各水輸送手段40係分別對填充物10A~10D所設置，汲取各外殼21內所儲存之水後，供給至填充物10A~10D的上部，並使其滲透至填充物10A~10D，藉此，使水經由填充物10A~10D循環的手段。
各水輸送手段40具有泵41。而且，根據控制裝置的指令，各泵41動作時，各外殼21所儲存之水通過配管41a、泵41、配管41b，分別被供給至填充物10A~10D的上部。此外，配管41b的下游側係分支成複數支，以使水供給、滲透至填充物10A~10D整體。
依此方式，因為構成為對各填充物10A~10D水循環，所以隨著循環進行，水所吸收之NMP濃度逐漸升高，而NMP進行濃縮。
又，對在最上游之填充物10A所設置的配管41b，設置檢測循環水(水溶液)內NMP濃度的濃度感測器42。即，濃度感測器42經由配管42a及配管42b與配管41b連接，循環之水的一部分則經由濃度感測器42。
進而，在對最上游之填充物10A所設置的配管41b，設置將NMP液(濃縮液、回收液)取出至系統外的NMP液取出手段。NMP液取出手段具有取出閥43，而取出閥43係在濃度感測器42所檢測出之NMP濃度是既定濃度(例如80質量%)以上的情況，藉控制裝置所打開的閥。而且，取出閥43被打開後，NMP濃度為既定濃度以上的NMP液通過配管43a、 取出閥43及配管43b，被排出至未圖示的槽等(外部)。
另外，在對最下游之填充物10D所設置的配管41b，設置水補充手段。水補充手段具有補充閥44，而補充閥44係在第2液面感測器23所檢測出之水量是既定量以下的情況，藉控制裝置所打開的閥。而且，補充閥44被打開後，來自外部之水源(例如蒸餾水)的水通過配管44a、取出閥43及配管44b，被供給至配管41b，而以既定量維持填充物10D之外殼21所儲存的水。
<水供給手段(配管51a)>
在本實施形態，具有3支是水供給手段的配管51a。
具體而言，各配管51a連接在含NMP氣體之輸送方向相鄰之外殼21、21的下部之間。而且，其上游側之外殼21所儲存的水減少時，其下游側之外殼21所儲存的水通過該配管51a，被供給至其上游側之外殼21。
又，將供給閥51設置於最上游的配管51a。供給閥51係在第1液面感測器22所檢測出之水量是既定量以下的情況，藉控制裝置所打開的閥。
<第1實施形態之作用效果>
若依據這種NMP回收系統1，得到如下之作用效果。
因為是對含NMP氣體以串列配置填充物10A~10D，又，在填充物10A~10D，將含NMP氣體與水設為交叉流，再使水循環，進而，將循環之水的一部分移送至上游 的構成，所以可一面回收NMP，一面提高並濃縮NMP濃度。
<第1實施形態的變形例>
以下，說明了本發明之第1實施形態，但是本發明係未限定如此，例如可如以下所示變更。
在上述的實施形態，舉例表示被吸收物是NMP(有機溶劑)，含被吸收物氣體是含NMP氣體，吸收媒體(液體)是水的構成，但是未限定如此，係可隨意適當地變更，亦可採用其他種類的氣體分離回收裝置。
具體而言，例如亦可被吸收物是DMF(N、N-二甲基甲酰胺)、DMSO(二甲基甲亞砜)、DMAc(二甲基乙酰胺)等。
在上述的實施形態，舉例表示具有4個(複數個)填充物10的構成，但是亦可是僅具有一個填充物10的構成。即，填充物10的個數係未限定。
在上述的實施形態，採用使含NMP氣體與水(液體)交叉流的構成，但是在其他，例如亦可構成使空氣(氣體)與冷水(冷卻媒體)或溫水(加熱媒體)進行交叉流，在空氣與冷水或溫水之間進行熱交換，而對空氣冷卻或加熱的熱交換裝置(直接觸界面式熱交換裝置、冷卻水塔)。即，例如亦可構成以冷水冷卻空氣(氣體)，而使空氣中之水蒸氣凝結的冷卻凝結裝置(熱交換裝置)。此外，關於後述之第2實施形態亦一樣。
<第2實施形態之反流用NMP回收系統>
其次，參照第8圖，說明本發明之第2實施形態。此外，說明與第1實施形態相異的部分。
第2實施形態之NMP回收系統2(氣液接觸裝置)係配置成將2個填充物10A、10B設為縱式(參照第4圖~第6圖)，而且對在第8圖之鉛垂上方向輸送的含NMP氣體成為串列，在填充物10A、10B，成為使含NMP氣體與水(液體)反流的構成。
在NMP回收系統2，來自配管35a的含NMP氣體係在外殼21內在鉛垂上方向輸送。填充物10A、10B係配置於同一外殼21內，並在含NMP氣體的輸送方向，從上游成為填充物10A、10B的順序。
配管41b的下游端係配置於填充物10A與填充物10B之間，來自泵41的水被供給至填充物10A的上部。藉此，暫時儲存於外殼21的底部，含有NMP的水經由填充物10A循環，其結果，往下游之填充物10B之含NMP氣體的組成穩態化。
配管44b的下游端係配置於填充物10B之上方，來自外部之水源的水通過配管44a、控制流量的補充閥44及配管44b後，被供給至填充物10B的上部。
流量感測器45安裝於配管44b，檢測出配管44b之水的流量。
在此，從外部之水源的水被供給至填充物10B之水的流量係根據填充物10A所導入之含NMP氣體的流量及/或溫度所決定，含NMP氣體的流量增加，而成為溫度變高時，水之流量增加的關係。
但，被供給至填充物10B之水的流量被設定成在 配管35b輸送之淨化後氣體所含的水之流量以下。
在第1液面感測器22所檢測出之液面(水位)是既定液面以上，濃度感測器42所檢測出之NMP濃度是既定濃度以上的情況，打開取出閥43，取出NMP液。
在配管44a的途中，依序連接配管46a、常閉式旁 通閥46及配管46b，配管46b的下游端係在外殼21的下部所儲存之水的上方開口。而且，在第1液面感測器22所檢測出之液面(水位)是既定液面以下的情況，打開旁通閥46，補充來自外部之水源的水。
<第3實施形態之交叉流用蒸鎦裝置>
其次，參照第9圖，說明本發明之第3實施形態。此外，說明與第1實施形態相異的部分。
第3實施形態之蒸鎦裝置3(精鎦裝置)係配置成將4個填充物10A~10D設為橫式(參照第1圖~第3圖)，而且對在第9圖之右向(水平方向)輸送的蒸氣(氣體)成為串列，在填充物10A~10D，成為使蒸氣與原料或凝結液(液體)交叉流的構成。
即，因為填充物10A~10D係在水平方向所配置，所以相對搭式的蒸鎦裝置，其整體高度變低，而亦可設置於高度受限之處。
原料係包含沸點相異之低沸點物質與高沸點物質的混合液，例如，是水與甲醇的混合液(甲醇水溶液)。但，原料的種類係隨意變更。
蒸鎦裝置3包括：再沸器47(再蒸發器)，係使原 料蒸發而產生蒸氣；及凝結器48，係冷卻來自填充物10D的蒸氣，而產生凝結液。
而且，在再沸器47所產生之蒸氣係通過配管47a(蒸氣配管)後，在第9圖之右向(水平方向)，被供給至填充物10A，然後，在填充物10A、10B、10C、10D依序輸送。因此，在填充物10A，主要保持高沸點物質。
在各填充物10B、10C、10D，藉泵41的動作，混合液(原料與凝結液的混合液)循環，在填充物10B、10C、10D，保持混合液。在此，混合液係因為隨著往填充物10B、10C、10D與蒸氣的下游而低沸點物質變多，所以隨著蒸氣在填充物10A、10B、10C、10D依序輸送，而低沸點物質逐漸增加。
此外，原料被導入使收容填充物10B之外殼21所儲存之混合液循環的配管42a。
從填充物10D所排出的蒸氣係含有大量的低沸點物質，該含有大量之低沸點物質的蒸氣係通過配管48a後在凝結器48凝結，成為含有大量之低沸點物質的凝結液。而且，該含有大量之低沸點物質的凝結液係通過配管48b(凝結液配管)後，回流至收容填充物10D的外殼21。
收容填充物10B~10C之外殼21所儲存的混合液係通過配管51a後，回流至更上游的外殼21。
因此，隨著往蒸氣之流動方向的上游(填充物10A)，外殼21所儲存之混合液係高沸點物質逐漸變多，而低沸點物質逐漸變少。因此，收容填充物10A之外殼21所儲存的混合液係高沸點物質最多，低沸點物質最少。
此外，收容填充物10A之外殼21所儲存的混合液係藉泵41的動作，通過配管41a、配管41b後，往再沸器47。
打開取出閥43時，高純度的高沸點物質作為沈底液，通過配管43a、配管43b後，被取出至外部。另一方面，打開取出閥43時，高純度的低沸點物質作為餾出液，通過配管49a、配管49b後，被取出至外部。
<第4實施形態之反流用蒸鎦裝置>
其次，參照第10圖，說明本發明之第4實施形態。此外，說明與第3實施形態相異的部分。
第4實施形態之蒸鎦裝置4係將一個填充物10A設為縱式(參照第4圖~第6圖)，並在填充物10A，成為使蒸氣與原料或凝結液(液體)反流的構成。但，填充物10A的個數係未限定為一個，亦可設為複數個。
在再沸器47所產生之蒸氣係從配管47a被導入至外殼21後，在外殼21內在鉛垂上方向輸送。在凝結器48所產生之凝結液係通過配管48b後，被供給至填充物10A的上部。原料係在填充物10A之中間高度位置所供給。
而且，原料及凝結液係一面在填充物10A被保持，一面在鉛垂下方向移動，另一方面，蒸氣一面在填充物10A內在鉛垂上方向輸送，一面與原料及凝結液連續地進行氣液接觸。
因此，在填充物10A的高度方向，隨著往鉛垂上方向，低沸點物質的量逐漸連續地變多，高沸點物質的量逐漸連續地變少(第11圖的實施例)。填充物10A之高度係在考慮 平均高度之氣液接觸效率下所決定較佳。相對地，在板式蒸餾塔，成階段式變化(第11圖的比較例)。
34a‧‧‧配管
34‧‧‧熱交換器
37‧‧‧溫濕度感測器
33a‧‧‧配管
33‧‧‧第1送風機
32a‧‧‧配管
32‧‧‧第2過濾器
31b‧‧‧配管
31‧‧‧第1過濾器
31a‧‧‧配管
34c‧‧‧配管
34b‧‧‧配管
D‧‧‧乾燥設施
36a‧‧‧配管
36‧‧‧流量控制閥
36b‧‧‧配管
41b‧‧‧配管
21‧‧‧外殼
30‧‧‧含NMP氣體輸送手段
38‧‧‧溫度感測器
35‧‧‧第2送風機
35a‧‧‧配管
35b‧‧‧配管
42b‧‧‧配管
22‧‧‧第1液面感測器
10A、10B、10C、10D‧‧‧填充物
23‧‧‧第2液面感測器
42‧‧‧濃度感測器
41a‧‧‧配管
42a‧‧‧配管
51‧‧‧供給閥
51a‧‧‧配管
40‧‧‧水輸送手段
41‧‧‧泵
43b‧‧‧配管
43‧‧‧取出閥
43a‧‧‧配管

Claims (5)

  1. 一種氣液接觸裝置，使含有被吸收物之氣體與吸收該被吸收物之液體進行氣液接觸，其特徵在於包括：填充物，係對液體具有滲透性，並保持液體，而且滲透至內部的液體藉重力一邊滲透一邊移動，而流出至外部使液體依序替換，以降低液體的飛沫；氣體輸送手段，係以氣體與該填充物所保持之液體接觸的方式輸送氣體；及液體輸送手段，係以該液體滲透至該填充物的方式輸送液體；在該填充物，含有該被吸收物之氣體與吸收該被吸收物的液體進行氣液接觸，藉由該氣體之該被吸收物被該液體吸收，而自氣體分離；該填充物的靜保持量為5%以上；該液體輸送手段構成為將液體導入至該填充物的上部，並將吸收被吸收物後從該填充物所流出的液體供給至該填充物，使液體在該填充物循環；該填充物係以多孔質體所形成且截面呈波形之複數的陶瓷紙所積層而構成；氣體係在該些陶瓷紙之間輸送；在該填充物，構成為氣體之輸送方向與液體之輸送方向正交；該些陶瓷紙的山峰線以及山谷線相對於氣體之輸送方向為 斜向；在積層方向上，相鄰之該陶瓷紙的山峰線與山谷線為相反向，且以氣體之輸送方向為對稱軸而對稱；該些陶瓷紙的山峰線與氣體之運輸方向的夾角，較該些陶瓷紙的山峰線與液體之輸送方向的夾角更小；氣體在該填充物內一面重複分流/匯流一面輸送。
  2. 如申請專利範圍第1項之氣液接觸裝置，其中包括：複數個該填充物，係在氣體之輸送方向以串列所配置；設置於該各填充物之該液體輸送手段；及液體供給手段，係在氣體之輸送方向將從該填充物所流出之液體供給至上游的該液體輸送手段。
  3. 一種蒸鎦裝置，對含有沸點相異之低沸點物質及高沸點物質之原料蒸鎦，其特徵在於包括：填充物，係對原料具有滲透性，並保持原料，而且滲透至內部的原料藉重力一邊滲透一邊移動，而流出至外部使原料依序替換，以降低原料的飛沫；再沸器，係對原料加熱，而產生蒸氣；蒸氣配管，係輸送在該再沸器所產生並往該填充物的蒸氣；凝結器，係冷卻來自該填充物的蒸氣，而產生凝結液；及凝結液配管，係在該凝結器所產生之凝結液回流至該填充物；在該填充物，蒸氣與該填充物所保持之原料或凝結液進行氣液接觸； 該填充物的靜保持量為5%以上；該填充物係以多孔質體所形成且截面呈波形之複數的陶瓷紙所積層而構成；蒸氣係在該些陶瓷紙之間輸送；在該填充物，構成為蒸氣之輸送方向與原料或凝結液之輸送方向正交；該些陶瓷紙的山峰線以及山谷線相對於蒸氣之輸送方向為斜向；在積層方向上，相鄰之該陶瓷紙的山峰線與山谷線為相反向，且以蒸汽之輸送方向為對稱軸而對稱；該些陶瓷紙的山峰線與蒸氣之運輸方向的夾角，較該些陶瓷紙的山峰線與原料或凝結液之輸送方向的夾角更小；蒸氣在該填充物內一面重複分流/匯流一面輸送。
  4. 如申請專利範圍第3項之蒸餾裝置，其中蒸餾裝置更包括原料輸送手段，以原料滲透該填充物的方式將原料進行輸送；該原料輸送手段構成為將原料導入至該填充物的上部，並將從該填充物所流出的原料供給至該填充物，使原料在該填充物循環。
  5. 一種熱交換裝置，在氣體與是冷卻該氣體液體之冷卻液體或對該氣體加熱之加熱液體的液體之間進行熱交換，其特徵在於包括：填充物，係對液體具有滲透性，並保持液體，而且滲透至內部的液體藉重力一邊滲透一邊移動，而流出至外部使液 體依序替換，以降低液體的飛沫；氣體輸送手段，係以氣體與該填充物所保持之液體接觸的方式輸送氣體；及液體輸送手段，係以該液體滲透至該填充物的方式輸送液體；在該填充物，氣體與是該冷卻液體或該加熱液體的液體進行氣液接觸；該填充物的靜保持量為5%以上；該液體輸送手段構成為將液體導入至該填充物的上部，並將從該填充物所流出的液體供給至該填充物，使液體在該填充物循環；該填充物係以多孔質體所形成且截面呈波形之複數的陶瓷紙所積層而構成；氣體係在該些陶瓷紙之間輸送；在該填充物，構成為氣體之輸送方向與為該加熱液體或該冷卻液體之液體之輸送方向正交；該些陶瓷紙的山峰線以及山谷線相對於氣體之輸送方向為斜向；在積層方向上，相鄰之該陶瓷紙的山峰線與山谷線為相反向，且以氣體之輸送方向為對稱軸而對稱；該些陶瓷紙的山峰線與氣體之運輸方向的夾角，較該些陶瓷紙的山峰線與液體之輸送方向的夾角更小；氣體在該填充物內一面重複分流/匯流一面輸送。
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