JPS5976501A - 溶液の再圧縮蒸発方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 末完ＩＴｆＪは再圧縮蒸発プラントとレロ基もしくはそ
れ以上の蒸発ユニット及び必砦に応じ更に溶液又１よ他
の液体の蒸留用装置を具えたもの＼使用による溶液の蒸
発方法に係る。

本発明は溶液の再圧縮蒸発により達成され得る乾燥、固
形分含有率をこれ迄実施可能とされたそれよりも高め、
しかもそれを該再圧縮蒸発のための所要エネルギー増大
を招くことなく可能ならしめることを目的としたもので
ある。

蒸発による溶液の濃縮（ｃｏｎｃｅｎＬｒａ’ｔｉｏｎ
　）ということは種々の工業分野に於て行なわれている
。例えば、化学木わバルプ工業に於ては蒸解（ｄｉｇｅ
ｓｔｉｏｎ）工程ｔて於て生ずる大量の廃液が蒸）Ａ（
濃縮）される。蒸発液（濃縮液）は次に炉内で燃焼され
、その過程に於てスチームが生じ１寸た液中に含まれた
無機化学剤（薬品）が回収され、新しい蒸解化学剤の調
製用として利用されるようになっている。

ＪＪＦ、在のところ、この蒸発プラントきしては所謂マ
ルチステージ　エバポレータなるタイプのものが最も広
く採用されている。

近年燃Ｆ１価格は高騰ケ続け、その増加率は電力費の亡
れを大巾に上欄っている。そしてその結果として蒸発プ
ラントの今１つの主要タイプである再圧Ｍｌエバポレー
タが上記マルチ　ステージ　エバポＩ／−夕よりも経済
性に於て、多くの場合大巾に勝るものとして注目を集め
るに至っている。

上記の２つの主要タイプの蒸発プラントに於て溶媒（上
として水）の気化シて要する熱量ｔよ伝熱面を介して溶
液に伝達される。蒸発を受ける溶液はこの伝熱面の片ｆ
ＩｉＩ（（沿って流れ、溶液温度を上欄る凝Ｒ６’ｔＡ
度（ｃｎｎ（ｌｃｎｓａｔｉｏｎ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕ
ｒｅ　）の蒸気が伝熱面の他力のｆｉｌｌ　Ｋ於て凝縮
されるのである。

溶液の粘度はその蒸発による濃度の増加に伴って大（１
目℃上昇する。溶液粘度の上昇に伴い伝熱効率Ｖよ低下
し、その結果としてより大きな伝熱面積及び／又はより
大きな凝縮蒸気−溶液間の温度差が必要とされる。更に
、溶液が蒸発してその濃度が増加するのに伴って種々の
無根物及び／又は４１機物の沈澱が起り、それが伝熱面
に付着して缶石（湯あか）全形成して伝熱効率の一層の
低下を招き、そのため蒸発ユニ１．・トの定期的な清掃
が必要となる。

溶液の沸点も又その濃度の増加に伴って上昇しその結果
として沸騰溶液の温度と発生蒸気の凝縮温度との差が増
大する。

これらの物理的現象の結果として、溶媒蒸発単位量当り
の設備費及び運転費（経常費）が、被蒸発溶液の＃度上
昇に伴って大ｒｌ］　Ｋ増大するのである。その結果と
して１例えばブラック　リカー（ｂｌａｃｋ　ｌ１ｑｕ
ｎｒ　）の蒸発に際しての経済性よりみた限度及び実用
限度は、燃焼及び熱経済といつ見地よりすれば更に高め
ることが望ましいとされるのであるか、現在のところ最
終濃度にして約６５％（乾燥固形分含有率）とされてい
る。乾燥固形分含有率約６０％以上のブラック　リカー
の蒸発を行うためには通常更に所謂強制循環装置が必要
とされるのであり、これは乾燥固形分含有率６０％以下
のもの＼みにつき応用可能とされる例えばケストナー（
ｋｅｓｔｎｅｒ）装置に比し、設備費及び経常費何れの
点よりみても遥かに高くつくのである。

７４ンランド待イ［出願第５１　８８５号にｌ−、を溶
液用１’ｆ！［二ａｒ（ｉ　蒸発グランドとして、液の
蒸発を２段階に分けて行うようになっており、その箸１
段階でｉｉ　１’Ｊ’　Ｌｆ’、　ン′ｔｔｉ装Ｇツが
設備されそれにより第１の蒸発段階に於て発生１７た蒸
気全機械的に１Ｆ縮し、この過ツ１１のζ、５〜（辻￥
３む蒸気を間接ｒ１加熱媒体として第１の蒸発段階Ｖｔ
１尺し、そこにｖ；Ｌ更に多量の溶液全蒸発せしめるよ
うにされており、ｄ亥第１段階に於て生じ、ｒ過イ（ｊ
の蒸気ｉｉ第２段階での溶液の蒸発用として利用される
ようになって出るという＋１・７造のものが記・成され
ている。然し乍ら１耳圧ｎｄプラント内に於てｔ・よ■
絹された蒸気（まかなり大中に過熱されているものであ
る。過熱蒸気の凝χ４ｎが起っている場合に６−：ｉ熱
伝達の進行ｉ；ｊ：　、過熱の程度がη・なり高いとす
ると、飽和蒸気の場合に比し遅いということ（・、！、
よく知られている。従って再圧縮蒸発プラントにが・て
け蒸気の過熱は通常そのＮ（辰１１液による湿ｊ”ｊ　
（ｉ０湿）シてより、それが蒸発ユニットに導かれそこ
で静縮のための蒸発が起る前ＶＣ解消されるようになっ
ている。

本発明は例えばブラック　リカーの如き溶液の高濃度へ
の０縮に際しての粘度の上昇、沸点の（１昇、及び缶石
の発生といっｆｃ困難を減少することを１１勺としたも
のである。

木”ｌの主たる特徴は特許請求の範囲第１項ＣＣ見られ
る通りである。

本発明によｉｌば、６液は先ず公知の方法にてハる熱Ｑ
は１基もしく仁１それ以−ヒの、Ｘ？発ユニッ１−ｑ）
伝熱面を介し、その面上における蒸気の凝縮により間接
的に供給されるようになって−る。この蒸気は王として
前記の蒸発ユニット内に於ける溶液の蒸発によって形成
されるものであるか、その温度及びｕニカはＩＪＥ細に
より上昇〜げしめられ、それにより伝熱面を介しての熱
伝達シて必要とされる温度差が得られるようになってｂ
る２然し乍ら、この圧Ｍは蒸気の大巾な過熱を招く。即
ち、その温度は飽和（凝縮］温度よりもかなり高いレベ
ルに達するのである。

ＵＥ　ｒ−３機の肋率が低層程これらの温度上昇間の゛
比例差″（ｐｒｎｐｏｒｔｉｏｎａｌ　ｄｉｆｆｅｒｅ
ｎｃｅ　）　Ｉ−、Ｊ大きくなる。その効旨天が、良好
な遠心ＯＥ縮機Ｇてつき普通とされる７０チであるとし
た場合、昇温中Ｕ１蒸気″飽和温度”のそれの約４．６
倍に達する。例えばＩ　ＯＯ”Ｃの飽和蒸気を、その凝
縮ｒ１Ａ度が１２４°ＣＧて達するまでＩｆ、ｌｉｔ　
したとすると、蒸気の温度ば２１０°Ｃに達ずＺ＋　／
’）である。

本発明によるこのｌＥ縮萎気の）（・が熱という現象は
上記の％、　＜ｉＩ’ｔにて予備蒸発された溶液の最終
蒸発用として利用されるよう（でなっている。この蒸発
は溶液を細分化（霧化）された状態で過熱蒸気と混合ｊ
　Ｚ）といつ方法にて行われるのであり、その１７％溶
液と蒸気の間に於て熱及び物質の交換がｌｉｔ行するの
である。熱力学的平衡の状態下に於て、溶液の温度は蒸
気の温度に等しく、この温度は蒸気の凝縮温間を、溶液
がこの方法により蒸発された時におけるその沸点上昇中
に相当するだけ上欄るといつことになる。この場合、溶
液と蒸気の接触面積は大きいため、混合物は速かに熱力
学「１ζＪ平衡の状態に達する。故Ｑて、この直接蒸発
は極めて速かに直行するのであり、従って溶液は短い接
触時間後蒸気から分離することが出来る。

この溶液の分錐後蒸気の過熱ＩＪ（度）Ｆｉ濃縮された
溶液の沸点上昇中よりも幾分大きくなる。尚このｊｆ７
＝ｉ熱状態ｔｉｔ蒸気が蒸発ユニットに導かれる曲に、
凝縮液による湿間といつ公知の手段にて解消し得る。こ
の直接蒸発進行中、溶液の温、度及び＾（気ＥＥはｌ〕
昇し続ける。従って浴液Ｉｔそれケスチーム　ラインに
より例えば圧縮機のザクジョン　ライン（吸入１ｔｌｌ
ｌ　）　ＶＣ接続されたエキスパンションベッセル（膨
張タンク）に導くという方法にて。

熱を加えることなく更に蒸発せしめ得る。

本発明の利点は次の通りである。

１、溶液の最終蒸発（濃縮）Ｉｉ過熱蒸気から直接的に
伝達される熱を用い、又それに続く溶液の膨張により行
われるようになっているため、伝熱面への缶石の付着と
いう惧は皆無である。従って本発明方法の応用により、
溶液の在米公知の方決にて経済同月実用的に達成可能と
され゛る限度チ大［１〕に−１−＠る最終的濃度への濃
縮が可能となる。

熱 ２、　過熱蒸気の持つポテンシアル（ｍ在エネル△ ギンが最終蒸発（濃縮）過程に於て液の加熱及び部分「
ｒ、１蒸発用として利用さｉするようになっているため
、該最終的めＭケエネルギの追加無くして行いｔ（１・
る。イ１：来公知の方法に了ｔ１仁の溶液蒸発用のボテ
ンシアルが利用されず、過熱蒸気の蒸発ユニット内での
凝縮時又はんｉ：　Ｍｉｔ液による湿潤時に失われて了
つのである９ ８、　次のものより成っているため装置（／眉ダ成が口
１１単である。

ａ）溶液を細分化し、それを過熱蒸気と混合すル／（め
のポンプ、ノズル又番１他の手段。

ｂ）溶液全蒸気から（丹）分離するためのサイクロン又
ｔｉｉ′他の手段。

Ｃ）高温溶液の膨張蒸発用エキスバノショ〉ベッセル（
膨り）そクンクン。

以下添＋ｊ図面ケ参照しつ＼不発す］につき詳細な説明
を試みること＼する。。

添（（Ｊし１面に於て、第１図はザルフェート　パルプ
　ゾロセスに於て生ずる典型的な廃液（所謂ブラック　
リカー）の粘度（運動粘性率）がその乾燥固形分含有率
及び温度に応じどのように変化するかを示したグラフ、
第２図は典型的なブラックリカーにつきその沸点上昇（
°Ｃ）と乾燥固形分含有率との間の門係を示したグラフ
である。

第３図は再圧縮蒸発プラントとして不発り］にかかる方
法の応用に適′１−るよつ（て改造しｒもＱ＼出Ｌ１側
についてみた簡単なフロー　ヂャートで鳴る。

第３図に於て記号＋１）ｉｔｌ基以上の蒸発ユニットよ
り４Ｍ成される再Ｈ”、１ｋｉ蒸発プラットの最終ユニ
ットを示す。蒸発ユニッ）　＋１１　Ｋ　Ｉ：ｌ：溶ｉ
＋Ｒ収入ライン（９）及びユニット（１）で濃縮され介
Ｗｉ　１１！収出川ライン（＋１１１が設け、である。

蒸発段階（１）に於て溶液の加熱ｔよ再駈縮装置又は先
行蒸発段階の何ｋかより導かｈた蒸気より間接的に伝達
される熱（冠より行われる。

又凝ｉｉｉは蒸発ユニット（１）よりライン０４ｎ介し
て収出されるようになっている。−力１間接的熱伝達の
結果として溶液から発生する蒸気は蒸発ユニット（１）
よりパイプ　ラインθ−を介して取出される。

記号［４１Ｉｉ濃脂ｌ・１済の溶液貯蔵用の夕〉りを、
オた（６）は最終蒸発段階ｆｌ）及び、場合によってに
！２更に。

他の蒸発ユニットからの蒸気を１１′：、縮するための
再１［縮装１ｉ／ｌを示す。通常再圧Ｍ装置（６）とし
ては“機械的”なもの例えば遠心用縮機１基もしく　、
１：１複数基を直夕１１接続したものが用いられるが、
熱的な装「ｔ、即ち（例えば）１￥４［ＪＥ蒸気を駆動
媒体とする工４バククーＩ基もしくに１複数）ｋを直列
接続したものを用い７）ことも出来る。

在米公知のｆｌｉ：　ｊＥ棺蒸発装置ｉ’／における場
合とＣ：１．異なり、最終蒸発ユニット（１）からパイ
プ　ライン（１０）を介して取出された濃＆Ｉ溶赦は直
接貯液ターフ（４）に導かれるのではなく、バイス　ラ
イン叫から先ずノズル（７）ｖＣ導かれ、そこで細分化
されて後、バイス　ライン（Ｉｎｖ介してノズル＋７１
　ＩＦｌ接続されている、ｉ１ｆ圧れ・Ｉ装置（６）か
らのＬ［Ｅ組、過熱蒸気と混合され。

然る後（気液ン混合物し１パイプ　ラインａ７）ｉ介し
てノス゛ル（７）からザイクロン（２）　ＶＣ送られ、
そこで更に濃縮されｆ？：溶液が冷却された蒸気より（
再）分離さｉｌ、この蒸気はパイプ　ライ＞　（１８）
　？：介して１基も１７＜　ｔ；、ｔ：それ以上の蒸発
ユニット、例えばバイス　ダイク（１（支）を介して蒸
発ユニット（鳳）に導かれる。

−力、更に濃縮された液はダイクロン（２）からパイク
ライン（ＩＩ）　？　介してエキスパッション　ベッセ
ル（膨す１２タンク）（３）に送られ′−そこで高温濃
縮溶液の膨張が発が行われ、然る後δ、ｉ）・１溶液は
最終的にパイプ　ライン（＋２）　’ｉ介して貯液タン
ク（４）に送Ｃ］れる。

エキスパッション　ベッセルｆ３１　内での膨５＋　蒸
発の過程にノにて生した蒸。気は、１白接的もしくは間
接的にｒｌ、ｉ：　！Ｅ軒）−１装置肖のす゛クシコン
（吸入）ライン（８）に接続されているパイプ　ライン
（２０）　ｆｌｉ介して“導出される。

（実施例） 本発明にか＼る方法の採用により、先行技術に比し、濃
縮液の最終濃度という点でどれ程の向上を期待し得るか
は幾つかの要素１例えば対象溶液の種類、溶液の初濃度
及び最終濃度、再圧縮蒸発装置の接続及びダシイズ等に
応じ異ってくる。４／゛ルフアイト　パルプ　グロセス
に於て生ずるブラックリカー１ｄ初ｆ！蔗１５％から６
５％にまで、再圧縮グラシトのλ・：ξ発ユニット内で
の間接伝熱（ｒ？！交換うにより”’Ｊ：’−４１４１
＜（される。この６５乃グラツク　リカーｋｌ第３図（
・て示されｒ装置；ｉ　内テ（７）　＋１７’）　Ｍ　
４’４１ＪＥ　縮ｇ気と’１７）直接的伝！’＋’：ｋ
　（熱父換）という方法にて最終的Ｋ　７５．　％　ｉ
で膨％　ｒｔ＋’！　ｆＴｉ゛ル得り１日産ｘｏｏｏｔ
　（パルプ）のサルフェート　パルプ工場についてみｋ
　、Ｌｉ５合、当法ニｊ　／’、　エネルギーＤｉｉ　
ｉｌ克１’ｉＬ　ｉｔ　２１０．０００ＱＪ　ｐ、ａ、
　Ｆて達するものと考えられ、これはオイルＧ１１ｉ格
ｙ、：１ｏ　ｏ　ｏ　ＦＩＭ／ｌとシｆｒ場合、　！％
＋５０，１）００　ＦＩＭｐ、ａ、　　ｃて相当する（
なおＦＩＭはフィンランドマルクを示すン。

【図面の簡単な説明】

第１］η（″ｊサルフェート　パルプフロセスＧこ於て
生ずる典型的な廃液（所謂ブランク　リカー）の粘度（
運動粘性率）がその乾燥固形分含有率及び温度に応じど
のように変化するか全示し反グラフ、第２図は、典型的
なブラック　リカーにつきその沸点＋ＪＴ−（’Ｃ）と
乾燥固形分含有率との間の関係を示したグラフである。 第３図は画用ね蒸発プラントと（７て本発明にかかる方
法の応用に適するように改造したもの＼出【コ側＆Ｃつ
いてみｆｒ　ｒ、ｉｔボなフロー　ヂャートである。 （符りの説明） １・・・ニア−ニット、２・・・ゾ°４Ｙ「コン、３″
・・・エキスパッション　ベッセル、４・・・貯γ１−
タンク、６・・・ｌｑ　［ＪＥ　Ｍ装置、７・・・ノズ
ル、８・・・丈りショノ　ライン、９・・θ７液収入ラ
イン、　１０・・・溶イイ’ｉ　Ｊｉ７．１．ｔｌ　Ｉ
’ｌｌ　５イン、■・・・バイス　ラ、イン、　＋２・
・・パイプ　ライン、１３・・・パイプライン、１４・
・・ライン、　１５・・・バイスライン。 １６・・・パイクライン、　＋７・・・パイクライン、
　１８・・・パイプ　ライン、　２０・・・バイス　）
インイ（埋入　弁理士（６２３５）　　松！ｌ！Ｔ　英
彦−以　上− ０１０２０３）　　　Ｊ　　　４ｓ　　　５０　　５５
　　　　６０　　　　　６５ｎ貌国力今令南ヤ　外

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．１基もしくはそれ以上の蒸発ユニット及び必要に応
   じ溶液もしくｔま他の液体の蒸留装置を具えた再圧縮蒸
   発プラント使用による溶液蒸発方法にして、蒸発ユニッ
   ト内での蒸発後、溶液が再圧縮装置からの過熱蒸気と混
   合され、それにより更に加熱、濃゛縮され、かつ更に加
   熱、濃縮され六溶液がその後蒸気から分離されることを
   特徴とする溶液の再圧縮蒸発力法。 ２、特許請求の範囲第１項記載の方法に於て。 加熱後、蒸気から分離されｆｔ溶液が膨張気化され。 それにより更に蒸発、濃縮されることを特徴とする方法
   。 ８、特８゛「請求の範囲ｉ２項記載の方法に於て。 溶液の膨張気化により生じた蒸気が再圧縮され。 蒸発液により冷却されることを特徴とする方法。