JP6658259B2 - Separation device - Google Patents
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Description
本発明は、低沸点成分と高沸点成分とを含んで構成される原料液を、留出流体と缶出液とに分離する分離装置に関する。 The present invention relates to a separation device for separating a raw material liquid containing a low-boiling component and a high-boiling component into a distillate fluid and a bottom liquid.
従来、アルコール飲料や石油化学製品等の蒸留、アンモニアの除去、二酸化炭素の回収のための装置として、円筒型の塔内に、鉛直方向に所定の間隔で複数の棚を設け、各棚間(段)で気体と液体との接触(気液接触)を段階的に行なわせるようにした棚段塔が開発されている。棚段塔では、相対的に低沸点成分が多く含まれる気体層が上の段に送られ、相対的に高沸点成分が多く含まれる液体層が下の段へ流れ落ちるとともに、各段において気液平衡が成立するように構成されている。 Conventionally, as a device for distillation of alcoholic beverages and petrochemicals, removal of ammonia, and recovery of carbon dioxide, a plurality of shelves are provided at predetermined intervals in a vertical direction in a cylindrical tower. A tray column has been developed in which the contact between gas and liquid (gas-liquid contact) is carried out step by step. In a tray column, a gas layer containing relatively high boiling components is sent to the upper stage, and a liquid layer containing relatively high boiling components flows down to the lower stage. The balance is established.
このような棚段塔においては、棚の構造上、棚間の距離(段の高さ)を、少なくとも数十cm(例えば、60cm程度)確保する必要があり、分離性能を向上させるために、段数を増加させると、装置自体が鉛直方向に高くなってしまうという課題がある。また、棚段塔は、塔内の構造が複雑で装置自体に多大なコストを要してしまうという課題もある。 In such a tray tower, it is necessary to secure a distance (height of the step) between the shelves at least several tens of cm (for example, about 60 cm) due to the structure of the shelves. When the number of stages is increased, there is a problem that the device itself becomes higher in the vertical direction. Further, the tray tower has a problem that the structure inside the tower is complicated and the apparatus itself requires a large cost.
そこで、一端側から他端側に向けて鉛直下方に傾斜させた流路の一端側を冷却するとともに他端側を加熱しておき、流路の中央部から原料液を導入して、原料液を蒸留する技術が開示されている(例えば、特許文献1)。かかる技術では、流路の上方に形成され、原料液が加熱されることで生成された気体が流通する気体層の高さを、数mm程度まで低くするとともに、流路の液体層の表面で気液接触させることで、気液平衡に到達する時間を大幅に短縮することができ、棚段塔と比較して、装置を小型化したとしても、低沸点成分と高沸点成分の分離性能を維持、または、向上させることが可能となる。 Therefore, one end of the flow path inclined vertically downward from one end to the other end is cooled and the other end is heated, and the raw material liquid is introduced from the center of the flow path. A technique for distilling is disclosed (for example, Patent Document 1). In such a technique, the height of the gas layer formed above the flow channel and through which the gas generated by heating the raw material liquid flows is reduced to about several mm, and the surface of the liquid layer in the flow channel is reduced. Gas-liquid contact can greatly reduce the time to reach gas-liquid equilibrium, and the separation performance of low-boiling components and high-boiling components can be improved even when the equipment is downsized compared to a plate tower. It can be maintained or improved.
上記流路の高さを低くした分離装置において、加熱や冷却に要するエネルギーを低減させる技術の開発が希求されている。 In the separation device in which the height of the flow path is reduced, there is a need for the development of a technique for reducing the energy required for heating and cooling.
そこで本発明は、このような課題に鑑み、加熱や冷却に要するエネルギーを低減させることが可能な分離装置を提供することを目的としている。 In view of such problems, an object of the present invention is to provide a separation device capable of reducing energy required for heating and cooling.
上記課題を解決するために、本発明の分離装置は、第1成分と、該第1成分より沸点が高い第2成分とを含んで構成される原料液が、一端側から他端側に向かって流れる第1流路と、隔壁を介して前記第1流路の下方に積層された第2流路と、前記第1流路の一端側から排出された蒸発気体を圧縮して、前記第2流路における該第1流路の他端側に導入する圧縮機と、を備え、前記第2流路における前記第1流路の一端側の最も鉛直下方の部位は、該第2流路における該第1流路の他端側の最も鉛直上方の部位より下方に位置することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, a separation device of the present invention is characterized in that a raw material liquid including a first component and a second component having a higher boiling point than the first component flows from one end to the other end. A first flow path flowing through the second flow path, a second flow path stacked below the first flow path via a partition, and a vaporized gas discharged from one end of the first flow path. And a compressor that is introduced into the other end of the first flow path in the two flow paths, and a portion of the second flow path that is the most vertically lower one end side of the first flow path is the second flow path. Is located below the most vertically upper part on the other end side of the first flow path.
また、前記原料液と、前記第2流路における前記第1流路の一端側から排出された、該原料液より前記第1成分が高濃度の留出流体とを熱交換する熱交換部を備え、前記第1流路には、前記熱交換部によって熱交換された原料液が導入されるとしてもよい。 Further, a heat exchange section for exchanging heat between the raw material liquid and a distillate fluid in which the first component has a higher concentration than the raw material liquid discharged from one end side of the first flow path in the second flow path. The raw material liquid that has been heat-exchanged by the heat exchange unit may be introduced into the first flow path.
また、前記第1流路の少なくとも一部を加熱する加熱部と、前記第2流路の少なくとも一部を冷却する冷却部と、を備えるとしてもよい。 Further, a heating unit for heating at least a part of the first flow path and a cooling unit for cooling at least a part of the second flow path may be provided.
また、前記隔壁の上面から前記第1流路内に立設するとともに、前記原料液の流れを該第1流路の延在方向に制限するリブを1または複数備え、前記原料液は、前記第1流路内において、前記リブによって区画された流路である区画流路を流れるとしてもよい。 Also, one or more ribs are provided upright in the first flow path from the upper surface of the partition wall and restrict the flow of the raw material liquid in the extending direction of the first flow path. In the first flow path, the flow may flow through a partitioned flow path that is a flow path partitioned by the rib.
また、前記隔壁の下面から前記第2流路内に立設した1または複数のフィンを備えるとしてもよい。 Further, one or a plurality of fins may be provided upright in the second flow path from the lower surface of the partition.
本発明によれば、加熱や冷却に要するエネルギーを低減させることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to reduce the energy required for heating and cooling.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。 Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The dimensions, materials, other specific numerical values, and the like shown in the embodiments are merely examples for facilitating the understanding of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified. In the specification and the drawings, elements having substantially the same function and configuration will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. Elements not directly related to the present invention will be omitted. I do.
図1は、本実施形態にかかる分離装置100を説明する図である。なお、図1中、理解を容易にするために、本体部110については、鉛直断面図を示す。また、本実施形態の図1を始めとする以下の図では、垂直に交わるX軸(水平方向)、Y軸(水平方向)、Z軸(鉛直方向)を図示の通り定義している。さらに、図1中、液体の流れを実線の矢印で示し、気体の流れを破線の矢印で示す。
FIG. 1 is a diagram illustrating a
分離装置100は、第1成分(例えば、メタノール)と、第1成分より沸点が高い第2成分(例えば、水)とを含んで構成される原料液を、原料液より第1成分が高濃度の留出流体と、原料液より第2成分が高濃度の缶出液とに分離する装置である。以下、第1成分を低沸点成分と称し、第2成分を高沸点成分と称する。
The
図1に示すように、本実施形態の分離装置100は、本体部110と、加熱部210と、冷却部220と、原料液導入部230と、圧縮機240と、熱交換器250と、冷却部260とを含んで構成される。
As shown in FIG. 1, the
本体部110は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成された底壁112、上壁114、側壁116を含んで構成され、内部に空間が形成される。本体部110の内部には、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で形成された隔壁120が設けられる。隔壁120は、本体部110の内部に形成された空間を鉛直方向に二分割する。詳しくは後述するが、隔壁120によって分割された空間のうち、上方に位置する空間が、第1流路HRとなり、下方に位置する空間が第2流路CRとなる。つまり、第1流路HRの一端側の下方に位置する第2流路CRの端部側が第2流路CRの一端側であり、第1流路HRの他端側の下方に位置する第2流路CRの端部側が第2流路CRの他端側である。換言すれば、第1流路HRの一端側に最も近い端部側(流路の延在方向の端部側)が第2流路CRの一端側であり、第1流路HRの他端側に最も近い端部側が第2流路CRの他端側である。また、本実施形態において、第1流路HR(少なくとも第1流路HRの底面)、および、第2流路CR(少なくとも第2流路CRの底面)は、一端側(図1中、左側)から他端側(図1中、右側)に向かって鉛直下方に、例えば、2.5度程度傾斜している。
The
なお、分離装置100を起動する際には、上壁114の他端側を加熱する加熱部210を駆動して第1流路HRを加熱するとともに、底壁112の一端側を冷却する冷却部220を駆動して第2流路CRを冷却し、所定時間経過後に加熱部210による加熱および冷却部220による冷却を停止する。
When the
本体部110の一端側(図1中、左側)に設けられる側壁116のうち、隔壁120の上方には、原料液導入口130が設けられ、原料液導入口130の上方には気体排出口132が設けられている。また、本体部110の他端側(図1中、右側)に設けられた側壁116のうち、隔壁120の上方には缶出液排出口134が設けられている。
In the
本体部110の一端側に設けられる側壁116のうち、隔壁120の下方には、留出流体排出口140が設けられている。また、本体部110の他端側に設けられた側壁116のうち、本体部110の下方には気体導入口142が設けられ、気体導入口142の下方には残渣液排出口144が設けられている。
A
また、第1流路HRには、リブ150が配され、第2流路CRには、リブ152およびフィン154が配される。
Further, a
図2は、リブ150、152、および、フィン154を説明する図であり、図1のII−II線断面図を示す。図2に示すように、リブ150は、隔壁120の上面から第1流路HR内に立設するとともに、一端側から他端側(原料液導入口130から缶出液排出口134)に延在して複数設けられる。リブ152は、底壁112の上面から第2流路CR内に立設するとともに、一端側から他端側(留出流体排出口140から気体導入口142)に延在して複数設けられる。また、フィン154は、隔壁120の下面から第2流路CR内に立設するとともに、一端側から他端側に延在して複数設けられる。
FIG. 2 is a diagram for explaining the
したがって、原料液導入口130から第1流路HRに導入された原料液は、第1流路HRの傾斜によって、リブ150で区画された流路である第1区画流路DR1(区画流路)を流れることとなる。また、第2流路CRで生成される液体(以下、「残渣液」と称する)は、第2流路CRの傾斜によって、リブ152で区画された流路である第2区画流路DR2を流れることとなる。なお、本実施形態において、原料液導入部230による原料液の導入流量は、リブ150、152をオーバーフローしない量である。したがって、第1区画流路DR1、および、第2区画流路DR2において、液体の層である液体層が形成されることとなる。ただし、リブ150の上方、リブ152の上方まで液体層がオーバーフローする場合もある。また、第1流路HR内で生じた気体(蒸発気体)は、液体層の上方を流れ、同様に第2流路CRに導入された気体(蒸発気体)は、液体層の上方を流れることとなる。
Therefore, the raw material liquid introduced into the first flow path HR from the raw
ここで、第1流路HRおよび第2流路CRの寸法関係について説明すると、リブ150同士の基端間の距離Wh(第1区画流路DR1の幅)、および、リブ152の基端間の距離Wc(第2区画流路DR2の幅)は、例えば、1mm程度であり、リブ150、152の高さは、例えば、3mm程度である。また、図2に示す、リブ150の先端と上壁114との距離Hh、および、リブ152の先端と隔壁120との距離Hcは、100μm〜10mm程度である。
Here, the dimensional relationship between the first flow path HR and the second flow path CR will be described. The distance Wh between the base ends of the ribs 150 (the width of the first partitioned flow path DR1) and the distance between the base ends of the
図1に戻って説明すると、原料液導入部230は、例えば、ポンプ等で構成され、原料液を、原料液導入口130を介して本体部110(第1流路HR)に導入する。上記したように、本実施形態において、本体部110(第1流路HRの底面)は一端側から他端側に向かうに従って鉛直下方に傾斜していることから、原料液導入口130を介して導入された原料液は、第1流路HRにおける一端側から他端側に向かって流れることとなる。また、第1流路HRは、加熱部210および第2流路CRによって加熱されるため、第1流路HR内で原料液が気化して蒸発気体が生じる。こうして、生じた蒸発気体は、気体排出口132から排出されることとなる。
Referring back to FIG. 1, the raw material
圧縮機240は、気体排出口132から排出された蒸発気体を圧縮して、気体導入口142を介して本体部110(第2流路CR)に導入する。圧縮機240を備える構成により、蒸発気体を圧縮するとともに蒸発気体を昇温することができる。したがって、第2流路CRに導入される蒸発気体は、第1流路HRから排出された蒸発気体よりも高温となる。つまり、第2流路CRは、第1流路HRよりも高温となる。
The
そうすると、第2流路CRの熱が隔壁120を介して第1流路HRに伝達されることとなる。これにより、第1流路HR中の原料液が加熱され、原料液から蒸発気体が生成される。
Then, the heat of the second channel CR is transmitted to the first channel HR via the
ここで、第1流路HRおよび第2流路CRにおける液体および気体の流れについて具体的に説明する。図3は、第1流路HRおよび第2流路CRにおける液体および気体の流れを説明する図である。図3中、液体の流れを実線の矢印で示し、気体の流れを破線の矢印で示す。なお、図3中、理解を容易にするために、リブ150、152およびフィン154を省略する。
Here, the flow of the liquid and the gas in the first channel HR and the second channel CR will be specifically described. FIG. 3 is a diagram illustrating the flow of liquid and gas in the first channel HR and the second channel CR. In FIG. 3, the flow of the liquid is indicated by solid arrows, and the flow of the gas is indicated by broken arrows. In FIG. 3, the
上記したように、本体部110(第1流路HRおよび第2流路CRの底面)は、一端側(原料液導入口130側)から他端側(缶出液排出口134側)に向かって鉛直下方に傾斜しているため、図3(a)に示すように、原料液導入口130から導入された原料液は、自重で缶出液排出口134に向かって第1流路HR(第1区画流路DR1)を流れることとなる。
As described above, the main body 110 (the bottom surfaces of the first flow path HR and the second flow path CR) moves from one end (the raw
第1流路HRは、加熱部210および第2流路CRによって加熱されている。そうすると、図3(b)に示すように、原料液は、第1流路HRを通過する際に、低沸点成分の沸点以上に加熱されることとなり、原料液から、低沸点成分を多く含む気体(蒸発気体)が生成されることとなる。
The first channel HR is heated by the
第1流路HRの下面は、隔壁120を介して全域に亘って第2流路CRと接触しているため、全域に亘って加熱されている。また、最も高温の蒸発気体、つまり、圧縮機240によって圧縮された蒸発気体は、第2流路CRの他端側から導入されるため、第2流路CRのうち、他端側が最も高温になる。
Since the lower surface of the first channel HR is in contact with the second channel CR over the entire area via the
したがって、第1流路HRにおいては、第2流路CRの他端側が積層される箇所、つまり、第1流路HRの他端側(缶出液排出口134側)が最も高温となる。このため、第1流路HRでは、一端側から他端側に向かうに従って蒸発気体の生成量が増加する。そうすると、第1流路HRにおいて、一端側(原料液導入口130側)と、他端側(缶出液排出口134側)とで圧力差が生じる。つまり、第1流路HRにおいては、他端側の方が、一端側よりも圧力が高くなる。これにより、第1流路HRにおいて生成された蒸発気体は、液体の流れと逆方向、すなわち、一端側(気体排出口132側)に向かって流れることとなる。
Therefore, in the first flow path HR, the portion where the other end side of the second flow path CR is laminated, that is, the other end side of the first flow path HR (the can discharge
こうして、一端側に向かって流れた蒸発気体は、気体排出口132から排出されて圧縮機240に導入されることとなる。そして、蒸発気体は、圧縮機240によって圧縮、昇温された後、気体導入口142を通じて第2流路CRの他端側から導入されることとなる。
Thus, the evaporated gas flowing toward one end is discharged from the
第2流路CRの上面は、隔壁120を介して全域に亘って第1流路HRと接触しているため、第2流路CRから全域に亘って第1流路HRに熱が移動される。なお、上記したように、最も高温の蒸発気体、つまり、圧縮機240によって圧縮された蒸発気体は、第2流路CRの他端側から導入されるため、第2流路CRのうち、他端側が最も高温になる。そして、第2流路CRから第1流路HRへ熱が移動することから、第2流路CRにおいては、他端側から一端側に向かうに従って温度が漸減することとなる(第1流路HRにおいては、他端側から一端側に向かうに従って温度が漸増する)。
Since the upper surface of the second flow path CR is in contact with the first flow path HR over the entire area via the
したがって、図3(c)に示すように、蒸発気体は、第2流路CRを通過する際に、低沸点成分の沸点未満に冷却されることとなり、低沸点成分および高沸点成分が、第2流路CRの上面(隔壁120の下面)で凝縮して液体(残渣液)となる。つまり、蒸発気体の凝縮熱が隔壁120を介して第1流路HRに伝達されて、蒸発気体が残渣液となる。そして、第2流路CRで生成された残渣液は、第2流路CRの底面に落下し、第2流路CR(第2区画流路DR2)を通って他端側に向かって流れることとなる。
Therefore, as shown in FIG. 3 (c), the evaporative gas is cooled below the boiling point of the low-boiling component when passing through the second channel CR, and the low-boiling component and the high-boiling component are reduced to the second boiling point. The liquid condenses on the upper surface of the two flow channels CR (the lower surface of the partition 120) to become a liquid (residual liquid). That is, the heat of condensation of the evaporated gas is transmitted to the first flow passage HR via the
こうして、他端側に向かって流れた残渣液は、残渣液排出口144から排出されて、原料液に合流された後、再度第1流路HRに導入されることとなる。つまり、本実施形態にかかる分離装置100では、第2流路CRにおいて凝縮された低沸点成分および高沸点成分が、第1流路HRに戻ることとなるため、還流が遂行されることになり、低沸点成分と高沸点成分の分離性能を向上することが可能となる。なお、残渣液の還流量は、残渣液排出口144と原料液導入口130とを接続する配管に設けられたバルブ146(図1参照)の開度調整によって制御される。
In this way, the residual liquid flowing toward the other end is discharged from the residual
そして、図3(c)に示すように、第2流路CRの一端側に到達した気体(留出流体)は、留出流体排出口140を通じて外部に排出されることとなる。また、第1流路HRにおいて蒸発しなかった液体が缶出液として缶出液排出口134を通じて外部に排出され、冷却部260によって冷却された後、後段のプロセスに送出されることとなる。
Then, as shown in FIG. 3C, the gas (distilled fluid) that has reached one end of the second flow channel CR is discharged to the outside through the distilled
図1に戻って説明すると、熱交換器250は、留出流体排出口140から排出された留出流体(気体)と、第1流路HRに導入される前の原料液とを熱交換する。これにより、留出流体が有する熱で原料液を予熱することができ、第1流路HRにおいて効率よく蒸発気体を生成することが可能となる。また、留出流体を冷却して液体(留出液)とすることができ、留出流体のハンドリングを容易にすることが可能となる。
Returning to FIG. 1, the
以上説明したように、本実施形態にかかる分離装置100によれば、第1流路HRで生じた蒸発気体を圧縮機240で圧縮、昇温して第2流路CRに導入することにより、第2流路CRを第1流路HRより高温にすることができる。また、第1流路HRの下方に、隔壁120を介して第2流路CRを積層する構成により、隔壁120を介して第2流路CRの熱を第1流路HRに伝達する、つまり、第1流路HRと第2流路CRとで熱交換を行うことができる。したがって、別途外部から熱を加えずとも、第1流路HRを加熱することができ、別途外部から冷却せずとも、第2流路CRを冷却することが可能となる。これにより、加熱や冷却に要するエネルギーを低減して、原料液を分離(蒸留)することができる。
As described above, according to the
また、第1流路HR内にリブ150を備える構成により、伝熱面積を拡張することができ、第2流路CRから第1流路HRへの熱伝達をより効率よく行うことができる。さらに、隔壁120の下面にフィン154を備える構成により、伝熱面積をより拡張することができ、第2流路CRから第1流路HRへの熱伝達をさらに効率よく行うことができる。
In addition, with the configuration in which the
したがって、第1流路HRと第2流路CRとの温度差(最小熱交換温度差)を極めて小さくすることができ、圧縮機240の仕事量を小さくすることが可能となる。これにより、圧縮機240の消費エネルギーを低くすることができる。
Accordingly, the temperature difference (minimum heat exchange temperature difference) between the first flow passage HR and the second flow passage CR can be extremely reduced, and the work of the
また、第2流路CR内にリブ152を備える構成により、伝熱面積を拡張することができ、第2流路CRの放熱を大きくすることができ、第2流路CRを効率的に冷却することができる。
In addition, the configuration in which the
さらに、第1流路HR内にリブ150を備える構成、および、第2流路CR内にリブ152を備える構成により、原料液や残渣液が流れる流路幅(リブ150同士の基端間の距離Wh、リブ152同士の基端間の距離Wc)を狭くすることができるため、原料液、残渣液を整流することができ、原料液、残渣液への熱伝達を均一に行うことが可能となる。
Further, the configuration in which the
(変形例)
上記実施形態では、加熱部210および冷却部220を分離装置100の起動時のみ駆動させる構成を例に挙げて説明した。しかし、通常運転時(定格運転時)においても加熱部210および冷却部220を駆動してもよい。これにより、第1流路HRを加熱するとともに、第2流路CRを冷却することができ、圧縮機240の消費エネルギーを低減することができる。
(Modification)
In the above embodiment, the configuration in which the
なお、加熱部210および冷却部220は、例えば、熱交換器で構成され、加熱部210は、分離装置100が設置される施設の排熱を利用するとよく、冷却部220は、分離装置100が設置される施設の冷却水を利用するとよい。これにより、廃棄されてしまう排熱、冷却水を利用して、第1流路HRを加熱するとともに、第2流路CRを冷却することができ、分離装置100全体のエネルギー効率を向上させることが可能となる。
In addition, the
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, but it goes without saying that the present invention is not limited to such embodiments. It is obvious to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the claims, and it is understood that these also naturally belong to the technical scope of the present invention. Is done.
例えば、上記実施形態において、第1流路HRおよび第2流路CRの底面(本体部110)が一端側から他端側に向かって鉛直下方に2.5度程度傾斜している構成について説明した。しかし、第1流路HRおよび第2流路CRの底面は両方とも水平方向に延在していてもよいし、いずれか一方の流路の底面が一端側から他端側に向かって鉛直下方に傾斜し、他方の流路の底面が水平方向に延在していてもよい。また、第1流路HRの底面の角度と、第2流路CRの底面の角度とは異なってもよい。 For example, in the above embodiment, a configuration in which the bottom surfaces (the main body 110) of the first flow path HR and the second flow path CR are inclined vertically downward by about 2.5 degrees from one end side to the other end side will be described. did. However, the bottom surfaces of the first flow passage HR and the second flow passage CR may both extend in the horizontal direction, or the bottom surface of one of the flow passages may be vertically downward from one end to the other end. And the bottom surface of the other flow path may extend in the horizontal direction. Further, the angle of the bottom surface of the first flow passage HR and the angle of the bottom surface of the second flow passage CR may be different.
なお、第2流路CRの底面の傾斜角は、0度〜10度の間の所定の角度、すなわち、第2流路CRにおける第1流路HRの一端側の最も鉛直下方の部位が、第2流路CRにおける第1流路HRの他端側の最も鉛直上方の部位より下方に位置するとよい。これにより、第2流路CRの上面(隔壁120の下面)で凝縮した残渣液を第2流路CRの底面に落下させることができ、第2流路CRから第1流路HRへの熱伝達が阻害されてしまう事態を回避することができる。 In addition, the inclination angle of the bottom surface of the second flow channel CR is a predetermined angle between 0 degree and 10 degrees, that is, the most vertically lower portion of one end side of the first flow channel HR in the second flow channel CR, It is preferable that the second flow path CR be located below the most vertically upper part on the other end side of the first flow path HR. Accordingly, the residual liquid condensed on the upper surface of the second flow channel CR (the lower surface of the partition 120) can be dropped on the bottom surface of the second flow channel CR, and the heat from the second flow channel CR to the first flow channel HR can be reduced. It is possible to avoid a situation where transmission is hindered.
仮に、第2流路CRの底面の傾斜角が10度を上回ると、第2流路CRの上面で凝縮した残渣液が隔壁120の下面から落下せず、隔壁120を伝って流れてしまう。そうすると、第2流路CRから第1流路HRへの熱伝達が阻害されることとなる。
If the inclination angle of the bottom surface of the second flow channel CR exceeds 10 degrees, the residual liquid condensed on the upper surface of the second flow channel CR does not fall from the lower surface of the
また、本体部を二重管で構成し、内側の流路を第1流路HRとし、外側の流路を第2流路CRとすることも考えられるが、第1流路HRのメンテナンス性が低下するという問題がある。しかし、上記実施形態のように、第1流路HRと第2流路CRとを上下に積層することにより、両流路のメンテナンス性が低下してしまう事態を防止することが可能となる。 It is also conceivable that the main body is formed of a double pipe, the inner flow path is the first flow path HR, and the outer flow path is the second flow path CR. Is reduced. However, by laminating the first flow path HR and the second flow path CR vertically as in the above embodiment, it is possible to prevent a situation in which the maintainability of both flow paths is reduced.
また、上記実施形態において、第1流路HR、第2流路CRの寸法関係や傾斜角について説明したが、両流路の寸法関係や傾斜角は、原料液における低沸点成分と高沸点成分との割合、目的とする分離性能、原料液導入部230による原料液の導入流速(処理速度)に基づいて、適宜設定すればよい。
In the above embodiment, the dimensional relationship and the inclination angle of the first flow passage HR and the second flow passage CR have been described. , The target separation performance, and the flow rate (processing speed) of the raw material liquid introduced by the raw material
また、第1流路HRにおけるリブ150の先端と上壁114との間の空間や、第2流路CRにおけるリブ152の先端と隔壁120との間の空間に、気体の流れを蛇行させる邪魔板や多孔質体を備えるとしてもよい。これにより、気体の拡散速度を向上させて、低沸点成分と高沸点成分の分離性能を向上させることが可能となる。
In addition, the space between the tip of the
また、上記実施形態において、リブ150が第1流路HRの一端側から他端側に延在する構成を例に挙げて説明した。しかし、リブ150は、原料液の流れを第1流路HRの延在方向(流路幅方向)に制限することができれば、形状に限定はない。同様に、リブ152が第2流路CRの一端側から他端側に延在する構成を例に挙げて説明した。しかし、リブ152は、原料液の流れを第2流路CRの延在方向(流路幅方向)に制限することができれば、形状に限定はない。
In the above embodiment, the configuration in which the
本発明は、低沸点成分と高沸点成分とを含んで構成される原料液を、留出流体と缶出液とに分離する分離装置に利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention can be utilized for the separation apparatus which isolate | separates the raw material liquid containing a low boiling component and a high boiling component into a distillate fluid and a bottoms.
CR 第2流路
DR1 第1区画流路(区画流路)
HR 第1流路
100 分離装置
120 隔壁
150 リブ
154 フィン
210 加熱部
220 冷却部
240 圧縮機
250 熱交換器
CR second flow path DR1 first division flow path (division flow path)
HR
Claims (5)
隔壁を介して前記第1流路の下方に積層された第2流路と、
前記第1流路の一端側から排出された蒸発気体を圧縮して、前記第2流路における該第1流路の他端側に導入する圧縮機と、
を備え、
前記第2流路における前記第1流路の一端側の最も鉛直下方の部位は、該第2流路における該第1流路の他端側の最も鉛直上方の部位より下方に位置することを特徴とする分離装置。 A first flow path in which a raw material liquid including a first component and a second component having a higher boiling point than the first component flows from one end to the other end;
A second flow path stacked below the first flow path via a partition,
A compressor that compresses the vaporized gas discharged from one end of the first flow path and introduces the vaporized gas to the other end of the first flow path in the second flow path;
With
In the second flow path, the most vertically lower part on one end side of the first flow path is located lower than the most vertically upper part on the other end side of the first flow path in the second flow path. Characteristic separation device.
前記第1流路には、前記熱交換部によって熱交換された原料液が導入されることを特徴とする請求項1に記載の分離装置。 A heat exchange unit that performs heat exchange between the raw material liquid and a distillate fluid in which the first component is discharged from one end of the first flow path in the second flow path and the first component is higher in concentration than the raw material liquid;
The separation device according to claim 1, wherein the raw material liquid that has been heat-exchanged by the heat exchange unit is introduced into the first flow path.
前記第2流路の少なくとも一部を冷却する冷却部と、
を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の分離装置。 A heating unit for heating at least a part of the first flow path;
A cooling unit that cools at least a part of the second flow path;
The separation device according to claim 1 or 2, further comprising:
前記原料液は、前記第1流路内において、前記リブによって区画された流路である区画流路を流れることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の分離装置。 A first or a plurality of ribs that stand in the first flow path from the upper surface of the partition wall and restrict the flow of the raw material liquid in the extending direction of the first flow path;
4. The separation device according to claim 1, wherein the raw material liquid flows through a defined flow path that is a flow path partitioned by the rib in the first flow path. 5.
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