JPH0626321Y2 - 蒸発装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は例えば苛性ソーダ水溶液等の溶液から水分等の
溶媒を蒸発分離して溶液を濃縮させる蒸発装置に係り、
詳しくは、蒸発装置に供給される溶液中に蒸発蒸気分が
多く含まれる場合でもその蒸気分によって蒸発作用が阻
害されることがなく確実な蒸発作用が行えるようにした
蒸発装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、例えば苛性ソーダ水溶液を濃縮するための蒸
発装置として、第３図或いは第４図に示すような装置が
知られている。

まず、第３図の装置から説明する。

第３図において、蒸発装置１０は頂部に供給液が導入さ
れる液導入室２０が設けられ、その下部には上下の管板
３１，３２に多数の加熱チューブ３３が懸け渡されて形
成された液加熱室３０が設けられ、その下部に液排出容
器４０が設けられて形成されている。液導入室２０の下
端は上管板３１で区画され、液排出容器４０の上端は下
管板３２で区画され、各々の加熱チューブ３３の上下端
は管板３１、３２を貫通してそれぞれ液導入室２０、液
排出容器４０に連通している。液導入室２０の内部には
液導入管２１の下端開口の下方に位置させられ、供給液
を受け入れて一定量溜め、上端周囲に形成された多数の
ノッチの谷から液を溢流させて垂直外側壁に沿わせて流
下させる有底円筒状の液分散容器２２が配置されてい
る。この液分散容器２２は液導入室２０内壁との間を図
示しない支持部材により連結されて取付けられている。
液分散容器２２の下方であり上管板３１の上方位置に
は、液分散容器２２の上端周囲から溢流して落下する液
を面上で分散させ、下方のそれぞれの加熱チューブ３３
に均等に供給するための多数の孔（直径１０〜２０mm）
が貫通穿設された分散多孔板２３が液導入室２０を横断
して設けられている。前記液導入管２１には供給液導入
管１が接続されている。蒸発装置１０下部の液排出容器
４０のほぼ中間高さ位置には管路４０ａを介して蒸気セ
パレータ５０が連結され、液排出容器４０とセパレータ
５０の底側には細径の液連通管４０ｂが設けられてい
る。セパレータ５０の上部にはデミスター５１が設けら
れ、その上部には蒸気排出管５２が取付けられている。
液排出容器４０およびセパレータ５０の下部にはそれぞ
れ濃縮液の排出管２、３が取付けられ、この排出管２、
３は管４に連絡されている。蒸発装置１０の加熱室３０
には加熱チューブ３３を外面から加熱する加熱蒸気等の
加熱媒体の供給管３４および加熱に供された加熱媒体の
排出管３５が設けられている。

このように構成された蒸発装置の作動を説明すると、濃
縮すべき供給液は管１、２１から蒸発装置１０の頂部の
液導入室２０の液分散容器２２に投入される。液分散容
器２２では供給液が一定量溜められ、上端周囲に形成さ
れた多数のノッチの谷から液が上端周囲方向均等に溢流
して垂直外側壁に沿って流下し、下方の分散多孔板２３
上に落下する。ここで液は分散多孔板２３に分散して設
けられた多数の孔にほぼ均等に入り込み、これにより、
その下方に開口している多数の加熱チューブ３３内に均
等に流入する。各加熱チューブ３３内では液は薄膜状に
流下していき、この間に蒸発濃縮される。生じた蒸気は
各加熱チューブ３３の下端から下部の液排出容器４０に
入り、次いで管路４０ａを通過して蒸気セパレータ５０
内に導入される。また、濃縮された液は各加熱チューブ
３３の下端から下部の液排出容器４０に落下し、この下
部に溜められる。また、蒸気セパレータ５０内では導入
された蒸気から液分が分離されて落下するとともに、上
方のデミスター５１で捕集された液分が落下して、下部
に溜められる。濃縮された液はそれぞれ液排出容器４０
および蒸気セパレータ５０の排出管２、３を通り、さら
に管４で合流しポンプ５によって次工程へ送られか、乃
至は回収される。蒸気セパレータ５０のデミスター５１
を通過した蒸気は排出管５２から排出される。

しかして、この第３図に示した蒸発装置１０では液導入
室２０内へ供給される供給液に蒸気分が多量に含まれる
場合は液導入室２０内で蒸気と液とが混在した状態とな
っている。

つぎに、第４図に示した従来装置を説明する。なお、第
３図と同一部分または相当する部分には同一符号を付
し、その説明は省略する。

この装置は、蒸発装置１０と供給液管１との間に蒸気セ
パレータ６０を別途設け、蒸発装置１０の液導入室２０
に液を供給する前に供給液に含まれる蒸気分を分離し液
分のみを液導入室２０に導入するようにしたものであ
り、蒸気セパレータ６０は蒸発装置１０の上方に設けら
れている。

蒸気セパレータ６０は、その内部に、先端部で斜め下方
に折曲され紙面の直角方向に所定の幅を有する液衝突板
６１が、その傾斜部６１ａを液供給口６５の開口と対面
し、かつ、距離をおいて設けられており、この液衝突板
６１の下部が液溜部とされ、上部にはデミスター６２が
配されて構成されている。蒸気セパレータ６０の下部と
蒸発装置１０の液導入室２０との間は管２１を介して管
６３で連絡されている。蒸気セパレータ６０の頂部には
蒸気排出管６４が接続され、この管６４は蒸発装置１０
に並設された蒸気セパレータ５０の蒸気排出管５２と管
６８によって合流させられている。また、濃縮液排出ポ
ンプ５の吐出側の配管と前記蒸気セパレータ６０との間
はリサイクル管６６で接続されている。

このような構成の蒸発装置の作動を説明すると、供給液
は液供給管１内から蒸気セパレータ６０へと送られ、蒸
気セパレータ６０の液供給口６５から水平方向へ吐出さ
れ、液衝突板６１の傾斜部６１ａに衝突して蒸気と液分
とに分離され液分は下方へ落下して下方に溜められ、蒸
気は液衝突板６１の紙面と直角方向の両側端部開口また
は溜められた液の上面との隙間を通って、蒸気セパレー
タ６０の上方へ送られる。この蒸気はデミスター６２を
通過して蒸気中の液分を分離された後、管６４から排出
される。そして上記蒸気セパレータ６０の下方に溜めら
れた液は管６３から排出されて管２１を通り蒸発装置１
０の液導入室２０内へ供給され、以下、蒸発装置１０と
蒸気セパレータ５０とで前記第３図の装置と同様な作動
が行われて液が濃縮される。濃縮された液の一部はポン
プ５の吐出部で管６６により蒸気セパレータ６０へ戻さ
れ、さらにその含有蒸気分を分離させられる。また、蒸
発装置１０に並設された蒸気セパレータ５０から排出さ
れる蒸気は管５２を通って前記管６４からの蒸気と管６
８で合流して排出される。

しかして、この第４図に示した蒸発装置１０では液導入
室２０内へは蒸気分が相当量除去された供給液が導入さ
れる。

〔本考案が解決しようとする課題〕

第３図に示した蒸発装置１０では、液導入室２０内へ供
給される供給液中に蒸気分が多量に含まれる場合、液導
入室２０内では蒸気と液とが混在した状態となっている
ため、蒸気が液の均一な流れを阻害する。即ち、液分散
容器２２の上端周囲の各々のノッチの谷からの液の均等
な溢流、流下を乱し、分散多孔板２３全面へ均等に液が
分配されなくなるため、分散多孔板２３の全面にわたっ
て多数設けられた孔のおのおのから液が均等に下の加熱
チューブ３３の開口方向に向けて流れなくなる。また、
蒸気によって分散多孔板２３の或る孔が占領されたりも
する。そして、液が連続的に流れなくなり、断続的な流
れになったりもする。従って、各々の加熱チューブ２３
への液の分散が均一に行われない。このような状態にな
ると、蒸発装置の蒸発能力が低下するとともに、加熱チ
ューブ２３が局部的に異常に加熱され、寿命が低下する
という問題がある。また、加熱チューブ２３内では例え
ばチューブの内面を薄膜状となって液が流下するがこの
流動状態が不均一になり断続的に流れたりして伝熱が有
効に行われない。

このような事態を避けるためには、液加熱室２０へ液を
供給する前に供給液中の蒸発蒸気を発生させないように
冷却して供給するようにすることも考えられるが、この
方法は供給液が有するエネルギーを捨てることになり、
好ましくない。

一方、第４図に示した蒸発装置１０では、蒸発装置１０
の液導入室２０には相当量蒸気が分離された状態で供給
されるが、前記したような蒸気セパレータ６０の内部構
造だは、まだそれでも充分に除去されえず、一部の蒸気
が液中に混ざった状態で液導入室２０に供給され、各々
の加熱チューブ３３への分散が充分には行われない。ま
た、この場合、蒸気セパレータ６０は別に設置されるた
め、設置スペースが多くなったり、余分な配管も必要に
なり、全体構成が複雑になる。さらに、蒸気セパレータ
６０は、その内部に溜められた液を配管６３から重力で
液導入室２０へ供給する場合には、蒸発装置１０よりも
高い位置に設けなければならず、取付構造が複雑にな
る。

本考案は以上のような問題点に鑑みてなされたものであ
り、供給液中に蒸発蒸気分が多量に含まれる場合でも、
蒸発装置の液導入室内において液から蒸気分を確実に分
離しうる構造とし、装置をシンプルな構成にするととも
に、この液導入室内で、加熱チューブへ液が供給される
間において蒸気によって液の流れが乱れないようにして
各々の加熱チューブへ液を均等に分散しうるようにし、
蒸発作用を確実に行える蒸発装置を提供することを目的
とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は上記目的を達成するために、上部に液導入室を
有し、その下部に液導入室と連通したチューブ群を内蔵
した液加熱室を備え、さらにこの液加熱室の下部にチュ
ーブ群と連通した液排出容器を備えてなり、液導入室に
供給した溶液を加熱室の各チューブ内を流下させる間に
加熱して溶液から溶媒を分離する蒸発装置において、前
記液導入室内において、液導入口の下方に液導入室を上
下に分割するようにして液溜容器を取付け、この液溜容
器の下方に液分散容器を配し、液溜容器と液分散容器と
を液溜容器と連通させて取付けた液流出ノズルによって
連絡し、この液流出ノズルの液排出口を液分散容器の液
中に位置させ、前記液溜容器の上方に蒸気排出口を設け
た構成としたものである。

〔作用〕

蒸発装置の上部の液導入室に導入口から導入された蒸発
蒸気分を含んだ液は液溜容器よりも上方の室内で蒸気と
液に分離され、蒸気は上方の排出口から排出され、液は
該液溜容器に落下して溜められる。さらに液溜容器に溜
められた液は液流出ノズルを通り、下方の液分散容器内
へ流下する。この液分散容器への液の供給に当たっては
液流出ノズルの液排出口が液分散容器に溜まった液中に
位置していることにより、液シールされた状態で液溜容
器から液分散容器へ液が供給されため、蒸気が液溜容器
から液分散容器内へ液に同伴されて入り込むことが防止
される。即ち、液導入室は液溜容器によって上下室に仕
切られて分割されていることにより、上部室内の蒸気は
下部室内には入り込めなくなる。従って、液分散容器か
ら各々の伝熱チューブに至るまでに液の流れが蒸気によ
って乱されることなく、液分散容器からの液の分散も均
等に行われ、各々の伝熱チューブへの液の分散が均等に
行われる。また、上記の液シールによって、蒸気が液溜
容器上方に逃げようとする作用が働き、液溜容器上方で
の蒸気分離作用も確実になる。そして、各々の伝熱チュ
ーブへ均等に分散されて投入された液は加熱室で効率良
く熱伝達を受けてその溶媒が蒸発され、蒸発濃縮作用が
確実に行われる。各々の伝熱チューブで濃縮された液は
その下方の液排出容器に落下して受容される。

〔実施例〕

第１図は本考案の実施例の蒸発装置の縦断面図、第２図
は第１図の部分拡大断面図を示すものである。なお、図
中、第３、４図と同一部分或いは相当する部分には同一
符号を用い、その説明は省略する。

蒸発装置１０の頂部の液導入室２０には、ほぼ中間高さ
位置に漏斗状に形成された液溜容器７０がその上部周端
を液導入室２０内壁面に取付られて位置されており、こ
の液溜容器７０により、液導入室２０は上部室２０ａと
下部室２０ｂとに分割されている。下部室２０ｂにおい
て、液溜容器７０の下端には液流出ノズル７１が液溜容
器７０内と連通されて垂下取付られて位置しており、そ
の下端部分には前記第３、４図と同様な液分散容器２２
が配置されて取付られている。液流出ノズル７１には液
排出口７１ａがその下端に開口されて設けられており、
この液排出口７１ａは液分散容器２２の内部にあって液
分散容器２２の液面２２ａよりも下方の液中に位置され
ている。また、液分散容器２２のの下方位置には前記第
３、４図と同様な分散多孔板２３が取付られている。

一方、上部室２０ａにおいては、前記第４図と同様に先
端部で斜め下方に折曲され紙面と直角方向に所定の幅を
有する液衝突板６１が、その傾斜部６１ａを液導入口６
５の開口と対面し、かつ、距離をおいて設けられてい
る。液導入口６５には液供給管１が接続されている。ま
た、頂部には蒸気排出口７２が設けられている。

そして、この液導入室２０の下方に液加熱室３０および
液排出容器４０が連結されて蒸発装置１０が構成されて
いる。液排出容器４０には蒸気セパレータ５０が連通さ
れて並設され、液導入室２０の蒸気排出口７２と蒸気セ
パレータ５０の間は管７３によって連絡されている。ま
た、液排出容器４０と蒸気セパレータ５０とはその下部
にそれぞれ濃縮液排出管２、３が接続され、さらにポン
プ５が組み込まれた管４に連結されている。ポンプ５の
吐出側の濃縮液取出管６と供給液供給管１の間はリサイ
クル管６６で連結されている。

このように構成された本実施例装置の作動を説明する。

液供給管１から蒸発装置１０の上部の液導入室２０の上
部室２０ａに導入口６５から導入される蒸発蒸気分を含
んだ液は該導入口６５から水平方向へ吐出され、液衝突
６１の傾斜部６１ａに衝突して蒸気と液分とに分離さ
れ、液分は下方へ落下して下方に位置した液溜容器７０
へ溜められる。蒸気は液衝突板６１の紙面と直角方向の
両側端部開口または溜められた液の上面との隙間を通っ
て、上部の蒸気排出口７２から排出される。そして、液
溜容器７０に溜められた液は液流出ノズル７１内を通
り、下方の液分散容器２２内へ流下する。この時、液流
出ノズル７１の液排出口７１ａが液分散容器２２に溜ま
った液の液面２２ａよりも下方の液中に位置しており、
液シールされた状態で液溜容器７０から液分散容器２２
内へ液が供給されるため、蒸気が液溜容器７０から液分
散容器２２内へ液に混入して入り込むことが防止され
る。即ち、液導入室２０には液溜容器７０により上部室
２０ａと下部室２０ｂに仕切られて分割されていること
により、上部室２０ａ内の蒸気は下部室２０ｂに入り込
めない。このため、液分散容器２２から各々の伝熱チュ
ーブ３３に至るまでに液の流れが蒸気によって乱される
ことがない。すなわち、液分散容器２２内に溜められた
液は上端周囲方向の多数のノッチの谷から周囲方向均等
に溢流して垂直外面壁を伝わって流下し、下方の分散多
孔板２３上に落下し、さらにこの面上では所定高さの液
層が形成され、多数穿設されている各々の孔からの液の
分散供給が均等に行われ、各々の伝熱チューブ３３への
液の分散が均等に行われる。一方、上記の液シールによ
って上部室２０ａ内では蒸気が液溜容器７０の上方へ逃
げようとする作用が付与され、蒸気分離が確実に行われ
る。そして、各々の伝熱チューブ３３へ均等に分離され
て投入された液は液加熱室３０で供給管３４から導入さ
れる加熱媒体から効率良く熱伝達を受けてその溶媒が蒸
発され、蒸発濃縮作用が確実に行われる。各々の伝熱チ
ューブ３３で濃縮された液はその下方の液排出容器４０
内に落下して受容される。また、伝熱チューブ３３内で
発生された蒸気も液排出容器４０内に導入され、ここで
一部の液分を分離され、管路４０ａを通り、蒸気セパレ
ート５０内へ導かれる。ここではさらに蒸気から液分が
分離され、液分は下部の貯槽に溜められる。蒸気はデミ
スター５１でミストを除去された後、管５２から排出さ
れる。また、液導入室２０の上部の蒸気排出口７２から
排出された蒸気は管７３を通り、前記蒸気セパレータ５
０内へ導かれ、ここでデミスター５１でミストを除去さ
れた後、管５２から排出される。濃縮された液はポンプ
５の作動によって管路２、３から管４を流れて取出管６
から取り出され、一部の液はリサイクル管６６からさら
に液導入室２０へ戻されて再度濃縮作用を受ける。

なお、液溜容器７０の形状は漏斗状とした場合を説明し
たが、半球形状のものや台形状の箱形のものであっても
よい。

〔考案の効果〕

以上の説明から明らかなように、本考案は実用新案登録
請求の範囲に記載したような構成にしたので、供給液中
に蒸発蒸気分が多量に含まれる場合でも、蒸発装置の液
導入室内において液から蒸気分を確実に分離することが
でき、加熱チューブへの液の供給過程で蒸気が液に混ざ
ることがないので、蒸気によって液の流れが乱されるこ
とがない。従って、各々の加熱チューブへ液を均等に分
散することができ、蒸発濃縮作用を確実に行うことがで
きる。さらに、供給液中に含まれる蒸発蒸気分の分離は
液導入室内で行うようにしたので分離装置を別個に設け
る必要がなく、シンプルな構造の蒸発装置を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る蒸発装置の縦断面図、第
２図は第１図の部分拡大断面図、第３図および第４図は
それぞれ異なる従来の蒸発装置を示す縦断面図である。 １０……蒸発装置、２０……液導入室、２２……液分散
容器、２３……分散多孔板、６１……衝突板、６５……
液導入口、７０……液溜容器、７１……液流出ノズル、
７１ａ……液排出口（液流出ノズル）、３０……液加熱
室、３３……加熱チューブ、４０……液排出容器、７２
……蒸気排出口。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】上部に液導入室を有し、その下部に液導入
   室と連通したチューブ群を内蔵した液加熱室を備え、さ
   らにこの液加熱室の下部にチューブ群と連通した液排出
   容器を備えてなり、液導入室に供給した溶液を加熱室の
   各チューブ内を流下させる間に加熱して溶液から溶媒を
   分離する蒸発装置において、前記液導入室内において、
   液導入口の下方に液導入室を上下に分割するようにして
   液溜容器を取付け、この液溜容器の下方に液分散容器を
   配し、液溜容器と液分散容器とを液溜容器と連通させて
   取付けた液流出ノズルによって連絡し、この液流出ノズ
   ルの液排出口を液分散容器の液中に位置させ、前記液溜
   容器の上方に蒸気排出口を設けたことを特徴とする蒸発
   装置。