特許 6596968 分離装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6596968

(24)【登録日】2019年10月11日

(45)【発行日】2019年10月30日

(54)【発明の名称】分離装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 3/32 20060101AFI20191021BHJP

   C07B 63/00 20060101ALN20191021BHJP

【ＦＩ】

   B01D3/32 Z

   !C07B63/00 A

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2015-126606(P2015-126606)

(22)【出願日】2015年6月24日

(65)【公開番号】特開2017-6871(P2017-6871A)

(43)【公開日】2017年1月12日

【審査請求日】2018年4月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中野 邦彦

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 直樹

(72)【発明者】

【氏名】小島 知弥

(72)【発明者】

【氏名】吉野谷 拓哉

【審査官】 目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０４６１７０９３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／１６０６５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１４４６００（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開昭５５−１２１８７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ１／００−５／００

Ｂ０１Ｊ１９／００−１９／３２

Ｂ８１Ｂ１／００−７／０４

Ｂ８１Ｃ１／００−９９／００

Ｃ０２Ｆ１／０２−１／１８

Ｃ０７Ｂ６３／００−６３／０４

Ｇ０１Ｎ３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

低沸点成分と、該低沸点成分より沸点が高い高沸点成分とを含んで構成される原料液を、該原料液より該低沸点成分が高濃度の留出流体と、該原料液より該高沸点成分が高濃度の缶出液とに分離する分離装置であって、
前記留出流体を排出する留出流体排出口が一端側に設けられ、前記缶出液を排出する缶出液排出口が他端側に設けられた気液接触流路と、
前記気液接触流路のうち前記留出流体排出口と前記缶出液排出口との間に設けられた原料液導入口を通じて、該気液接触流路に前記原料液を導入する原料液導入部と、
前記原料液導入口から前記缶出液排出口までの間に設けられ、前記気液接触流路中の液体を前記低沸点成分の沸点以上に加熱するリボイラと、
前記原料液導入口から前記留出流体排出口までの間に設けられ、前記気液接触流路中の気体を、前記低沸点成分の沸点未満に冷却するコンデンサと、
を備え、
前記気液接触流路の底面は、前記原料液導入口から前記缶出液排出口に向かって鉛直下方に傾斜しており、
前記気液接触流路における前記リボイラで加熱される加熱流路の前記缶出液排出口側の流路断面積は、前記原料液導入口側の流路断面積より小さいことを特徴とする分離装置。

【請求項2】

前記加熱流路の流路断面積は、前記原料液導入口から前記缶出液排出口に向かうに従って漸減していることを特徴とする請求項１に記載の分離装置。

【請求項3】

前記加熱流路の底面から上面までの距離は、前記原料液導入口側より前記缶出液排出口側の方が短いことを特徴とする請求項１または２に記載の分離装置。

【請求項4】

前記気液接触流路の底面を構成する外壁から該気液接触流路内に立設するとともに、少なくとも前記原料液導入口側から前記缶出液排出口側に延在したリブを１または複数備え、
前記液体は、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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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、留出液と缶出液とに分離する分離装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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（例えば、特許文献１）。棚段塔では、相対的に低沸点成分が多く含まれる気相が上の段に送られ、相対的に高沸点成分が多く含まれる液相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。

【0003】

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ｃｍ〜数十ｃｍ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。

【0004】

そこで、水平方向に延在した筺型の流路の底面に、金属で構成された多孔質シートを敷設しておき、流路の中央から多孔質シート内に原料液を導入するとともに、多孔質シートの一方を加熱し、他方を冷却することで、原料液を蒸留する技術が開示されている（例えば、非特許文献１）。かかる技術では、多孔質シートの上方に形成され、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程度と、棚段塔よりも１／１０程度短くするとともに、多孔質シート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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平６−８６９０１号公報

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】A. Sundberg et al, Novel micro-distillation column for process development, Chemical Engineering Research and Design 87(2009) 705-710

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、上記非特許文献１の技術では、毛細管現象によってのみ、すなわち、原料液等の液体の表面張力によってのみ、液体が推進するため、液体の移動速度が遅く、棚段塔と比較して処理速度が遅いという課題があった。したがって、装置を小型化しつつ、処理速度を向上させた分離装置の開発が希求されている。

【0008】

そこで、一端から他端に向かって鉛直下方に傾斜した流路の一端側をコンデンサで冷却した冷却流路とするとともに、他端側をリボイラで加熱した加熱流路としておき、冷却流路と加熱流路との間に原料液を導入することで、原料液を蒸留する構成が考えられる。この構成においてリボイラは、加熱流路を構成する部材を加熱することで、加熱流路内を流れる原料液を加熱するため、原料液と部材とが接触する箇所において熱伝達が行われることとなる。

【0009】

しかし、加熱流路においては他端側に向かうに従って気体の生成量が増加するとともに、原料液の残量が減少する。そうすると、加熱流路を構成する部材において原料液と接触しない箇所が生じ、つまり、原料液を加熱しない箇所が生じ、加熱に要するエネルギーに無駄が生じてしまうという課題がある。

【0010】

そこで本発明は、このような課題に鑑み、原料液の加熱に要するエネルギーの無駄を削減す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。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明の分離装置は、低沸点成分と、該低沸点成分より沸点が高い高沸点成分とを含んで構成される原料液を、該原料液より該低沸点成分が高濃度の留出流体と、該原料液より該高沸点成分が高濃度の缶出液とに分離する分離装置であって、前記留出流体を排出する留出流体排出口が一端側に設けられ、前記缶出液を排出する缶出液排出口が他端側に設けられた気液接触流路と、前記気液接触流路のうち前記留出流体排出口と前記缶出液排出口との間に設けられた原料液導入口を通じて、該気液接触流路に前記原料液を導入する原料液導入部と、前記原料液導入口から前記缶出液排出口までの間に設けられ、前記気液接触流路中の液体を前記低沸点成分の沸点以上に加熱するリボイラと、前記原料液導入口から前記留出流体排出口までの間に設けられ、前記気液接触流路中の気体を、前記低沸点成分の沸点未満に冷却するコンデンサと、を備え、前記気液接触流路の底面は、前記原料液導入口から前記缶出液排出口に向かって鉛直下方に傾斜しており、前記気液接触流路における前記リボイラで加熱される加熱流路の前記缶出液排出口側の流路断面積は、前記原料液導入口側の流路断面積より小さいことを特徴とする。

【0012】

また、前記加熱流路の流路断面積は、前記原料液導入口から前記缶出液排出口に向かうに従って漸減しているとしてもよい。

【0013】

また、前記加熱流路の底面から上面までの距離は、前記原料液導入口側より前記缶出液排出口側の方が短いとしてもよい。

【0014】

また、前記気液接触流路の底面を構成する外壁から該気液接触流路内に立設するとともに、少なくとも前記原料液導入口側から前記缶出液排出口側に延在したリブを１または複数備え、前記液体は、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。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、原料液の加熱に要するエネルギーの無駄を削減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】分離装置の概略的な構成を説明するための図である。

【図2】分離ユニットの分解斜視図である。

【図3】分離ユニットの断面図である。

【図4】気液接触流路における液体および気体の流れについて説明する図である。

【図5】加熱流路を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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。

【0018】

（分離装置１００）
図１は、分離装置１００の概略的な構成を説明するための図である。本実施形態の図１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。また、図１中、液体の流れを実線の矢印で、信号の流れを破線の矢印で示す。

【0019】

分離装置１００は、低沸点成分（例えば、メタノール）と、低沸点成分より沸点が高い高沸点成分（例えば、水）とを含んで構成される原料液を、原料液より低沸点成分が高濃度の留出液（留出液、または、留出ガス）と、原料液より高沸点成分が高濃度の缶出液とに分離する装置である。ここでは、原料液を、留出液と缶出液とに分離する構成について説明する。

【0020】

図１に示すように、本実施形態の分離装置１００は、分離ユニット１１０と、原料液導入部１２０と、リボイラ１３０と、コンデンサ１４０と、留出液回収部１５０と、缶出液回収部１６０と、温度測定部１７０と、制御部１８０とを含んで構成される。

【0021】

分離ユニット１１０は、底壁２１０と、上壁２１２と、側壁２１４で外壁が構成されており、底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４で区画された空間が気液接触流路Ｒとなる。すなわち、底壁２１０の内面が気液接触流路Ｒの底面２１０ａとなり、上壁２１２の内面が気液接触流路Ｒの上面２１２ａとなり、側壁２１４の内面が気液接触流路Ｒの側面２１４ａとなる。ここで、底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４は、例えば、ステンレス鋼等の金属材料で構成されている。

【0022】

気液接触流路Ｒの底面２１０ａ（底壁２１０）の一端側には、留出液を排出する留出流体排出口２２０が設けられており、他端側には、缶出液を排出する缶出液排出口２２２が設けられている。また、気液接触流路Ｒのうち、底面２１０ａにおける留出流体排出口２２０と缶出液排出口２２２との間には、原料液導入口２２４が設けられている。

【0023】

本実施形態において、分離ユニット１１０は、一端側から他端側（図１中、左側から右側）に向かって鉛直下方に傾斜している。したがって、気液接触流路Ｒの上面２１２ａは、留出流体排出口２２０から缶出液排出口２２２に向かって鉛直下方（図１中、Ｚ方向）に傾斜している。また、気液接触流路Ｒのうち、留出流体排出口２２０から原料液導入口２２４までの流路の底面２１０ａｃは、原料液導入口２２４に向かって鉛直下方に傾斜している。さらに、気液接触流路Ｒのうち、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの流路の底面２１０ａｈは、底面２１０ａｃより傾斜角が小さいものの、缶出液排出口２２２に向かって鉛直下方に傾斜している。したがって、分離ユニット１１０の原料液導入口２２４から気液接触流路Ｒに導入された原料液は、一端側から他端側に向かって、すなわち、缶出液排出口２２２に向かって流れることとなる。

【0024】

図２は、分離ユニット１１０の分解斜視図であり、図３は、図２において上壁２１２、側壁２１４を閉じたときのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。

【0025】

図２、図３に示すように、分離ユニット１１０は、気液接触流路Ｒの底面２１０ａを構成する外壁（底壁２１０）から気液接触流路Ｒ内に立設するとともに、留出流体排出口２２０側から缶出液排出口２２２側に延在したリブ２３０を複数備えている（ここでは、幅方向に６本並列させている）。したがって、原料液導入口２２４から気液接触流路Ｒに導入された原料液等の液体（図３中、クロスハッチングで示す）は、図３に示すように、リブ２３０によって区画された流路である区画流路ＤＲを流れることとなる。つまり、区画流路ＤＲ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。また、気液接触流路Ｒ内の気体は、気体層となって液体層の上方を流れる。

【0026】

ここで、気液接触流路Ｒの寸法関係について説明すると、区画流路ＤＲの底面の幅ｄｒｂ（リブ２３０同士の基端間の距離）は、例えば、１ｍｍ程度であり、区画流路ＤＲの上面の幅ｄｒｔ（リブ２３０同士の先端間の距離）は、例えば、２ｍｍ程度であり、区画流路ＤＲの高さｄｒｈ（リブ２３０の高さ）の最大値は、例えば、３ｍｍ程度である。また、リブ２３０の先端と上面２１２ａとの距離ｓｈは、例えば、１００μｍ〜１０ｍｍ程度（ここでは、１ｍｍ）である。さらに、気液接触流路Ｒの流通方向の長さＬ（留出流体排出口２２０から缶出液排出口２２２までの長さ、図２参照）は、例えば、３００ｍｍである。

【0027】

図１に戻って説明すると、原料液導入部１２０は、例えば、ポンプで構成され、原料液導入口２２４を通じて、原料液供給源１２２から気液接触流路Ｒに原料液を導入する。

【0028】

リボイラ１３０は、例えば、電気ヒータで構成され、気液接触流路Ｒを構成する外壁（底壁２１０、上壁２１２、側壁２１４）の外方であって、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの間に設けられる。リボイラ１３０は、後述する制御部１８０による制御指令に応じて、気液接触流路Ｒ中の気体および液体を低沸点成分の沸点以上に加熱する。

【0029】

コンデンサ１４０は、例えば、ファンで構成され、気液接触流路Ｒを構成する外壁の外方であって、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０までの間に設けられる。コンデンサ１４０は、気液接触流路Ｒ中の気体および液体を、低沸点成分の沸点未満に冷却する。

【0030】

留出液回収部１５０は、例えば、ポンプで構成され、留出流体排出口２２０を通じて、分離ユニット１１０（気液接触流路Ｒ）から留出液貯留部１５２へ留出液を送出する。

【0031】

缶出液回収部１６０は、例えば、ポンプで構成され、缶出液排出口２２２を通じて、分離ユニット１１０（気液接触流路Ｒ）から缶出液貯留部１６２へ缶出液を送出する。

【0032】

温度測定部１７０は、気液接触流路Ｒにおける、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの間の温度と、留出流体排出口２２０から原料液導入口２２４までの間の温度をそれぞれ測定する。

【0033】

制御部１８０は、ＣＰＵ（中央処理装置）を含む半導体集積回路で構成され、ＲＯＭからＣＰＵ自体を動作させるためのプログラムやパラメータ等を読み出し、ワークエリアとしてのＲＡＭや他の電子回路と協働して分離装置１００全体を管理および制御する。本実施形態において、制御部１８０は、温度測定部１７０が測定した温度に基づいて、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの間の気液接触流路Ｒの温度が、低沸点成分の沸点以上となるようにリボイラ１３０を制御する。また、制御部１８０は、温度測定部１７０が測定した温度に基づいて、留出流体排出口２２０から原料液導入口２２４までの間の気液接触流路Ｒの温度が、低沸点成分の沸点未満になるようにコンデンサ１４０を制御する。さらに、制御部１８０は、原料液導入部１２０、留出液回収部１５０、缶出液回収部１６０を駆動制御する。

【0034】

（気液接触流路Ｒにおける液体および気体の流れ）
図４は、気液接触流路Ｒにおける液体および気体の流れについて説明する図である。図４中、液体の流れを白抜き矢印で示し、気体の流れを黒い塗りつぶしの矢印で示す。なお、ここでは、理解を容易にするために、リブ２３０（区画流路ＤＲ）の記載を省略する。

【0035】

上述したように、気液接触流路Ｒのうち、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２までの流路の底面２１０ａｈは、缶出液排出口２２２に向かって鉛直下方に傾斜しているため、図４（ａ）に示すように、原料液導入口２２４から導入された原料液は、自重で缶出液排出口２２２に向かって気液接触流路Ｒ（区画流路ＤＲ）を流れることとなる。

【0036】

原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２の間にはリボイラ１３０が設けられているため、缶出液排出口２２２へ向かって流れる間に、原料液は、気液接触流路Ｒのうちリボイラ１３０で加熱される流路（以下、単に「加熱流路ＨＲ」と称する）を通過することとなる。そうすると、図４（ｂ）に示すように、原料液は、加熱流路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が生成されることとなる。

【0037】

加熱流路ＨＲは、全域に亘ってリボイラ１３０によって加熱されているため、加熱流路ＨＲにおいては、缶出液排出口２２２に向かうに従って気体の生成量が増加する。このため、加熱流路ＨＲにおいて、原料液導入口２２４側と、缶出液排出口２２２側とで圧力差が生じる。つまり、加熱流路ＨＲにおいては、缶出液排出口２２２側の方が、原料液導入口２２４側よりも圧力が高くなる。これにより、加熱流路ＨＲにおいて生成された気体は、液体の流れと逆方向、すなわち、原料液導入口２２４（留出流体排出口２２０）に向かって流れることとなる。

【0038】

また、原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０の間にはコンデンサ１４０が設けられているため、加熱流路ＨＲから留出流体排出口２２０に向かって流れる気体は、気液接触流路Ｒのうちコンデンサ１４０で冷却される流路（以下、単に「冷却流路ＣＲ」と称する）を通過することとなる。そうすると、図４（ｃ）に示すように、気体は、冷却流路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凝縮して液体となる。そして、冷却流路ＣＲで生成された液体は、図４（ｄ）に示すように、加熱流路ＨＲに向かって流れることとなる。つまり、本実施形態にかかる分離装置１００では、コンデンサ１４０によって凝縮された低沸点成分および高沸点成分が、加熱流路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。

【0039】

そして、冷却流路ＣＲのうち、留出流体排出口２２０が配される領域において凝縮された液体が留出液として留出流体排出口２２０を通じて外部に排出されることとなる。また、加熱流路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２２２を通じて外部に排出されることとなる。

【0040】

上記したように、加熱流路ＨＲにおいては、缶出液排出口２２２に向かうに従って気体の生成量が増加する。つまり、加熱流路ＨＲにおいては、缶出液排出口２２２に向かうに従って液体の残量が低減することとなる。したがって、仮に、加熱流路ＨＲの流路断面積が一様であると、缶出液排出口２２２側においては、リブ２３０の一部に液体と接触しない箇所が生じ、つまり、液体の加熱に寄与しない箇所が生じ、加熱に要するエネルギーが無駄に生じることとなる。また、液体と接触しない箇所から放熱が生じてしまうおそれもある。

【0041】

そこで、本実施形態の分離装置１００では、加熱流路ＨＲの流路断面積が、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２に向かうに従って漸減するように構成している。

【0042】

図５は、加熱流路ＨＲを説明する図である。図５に示すように、本実施形態の加熱流路ＨＲは、底面２１０ａｈから上面２１２ａまでの距離が、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２に向かうに従って漸減するように構成されている。具体的に説明すると、加熱流路ＨＲを構成するリブ２３０の底面２１０ａｈからリブ２３０の上端（上面）までの距離が、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２に向かうに従って漸減するように構成されている。また、リブ２３０における缶出液排出口２２２側の端部においては、区画流路ＤＲの高さｄｒｈがゼロとなるように構成されている。

【0043】

このように、加熱流路ＨＲを構成するリブ２３０の底面２１０ａｈを傾斜させるだけといった容易な加工を施すだけで、加熱流路ＨＲ（区画流路ＤＲ）において、液体と接触しない箇所を低減することができる。したがって、液体の加熱に要するエネルギー、つまり、リボイラ１３０の消費エネルギーを削減することが可能となる。また、リブ２３０から外部への放熱を低減することができる。

【0044】

また、本実施形態では、気液接触流路Ｒの上面２１２ａについても、留出流体排出口２２０から缶出液排出口２２２へ向かうに従って鉛直下方に傾斜している。すなわち、缶出液排出口２２２から留出流体排出口２２０へ向かうに従って鉛直上方に傾斜している。気体は上昇する性質を有するため、気液接触流路Ｒの上面２１２ａを缶出液排出口２２２から留出流体排出口２２０へ向かうに従って鉛直上方に傾斜させることにより、加熱流路ＨＲで生成された気体をスムーズに冷却流路ＣＲに導くことが可能となる。

【0045】

また、上述したように、本実施形態では、原料液や冷却流路ＣＲで凝縮された液体が、区画流路ＤＲを流れるように構成している。気液接触流路Ｒにおいて液体が流れる流路幅が大きいと、液体の表面張力によって、気液接触流路Ｒの側面側を流れる液体の流速と、気液接触流路Ｒの中央側を流れる液体の流速との差が大きくなってしまう。そこで、リブ２３０を設け、気液接触流路Ｒを複数に分割して流路幅を短くした区画流路ＤＲを形成することで、区画流路ＤＲの側面側を流れる液体の流速と、区画流路ＤＲの中央側を流れる液体の流速との差を小さくすることができ、流路内における流速の均一化を図ることが可能となる。

【0046】

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。

【0047】

例えば、上記実施形態において、底面２１０ａｈから上面２１２ａまでの距離が、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２に向かうに従って漸減するように構成された加熱流路ＨＲを例に挙げて説明した。しかし、加熱流路ＨＲは、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２に向かうに従って流路断面積が漸減していればよい。例えば、加熱流路ＨＲにおける流路幅を原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２に向かうに従って漸減させてもよい。

【0048】

また、上記実施形態において、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２に向かうに従って流路断面積が漸減する加熱流路ＨＲを例に挙げて説明した。しかし、加熱流路ＨＲは、少なくとも缶出液排出口２２２側の流路断面積が、原料液導入口２２４側の流路断面積より小さければよい。例えば、原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２に向かうに従って段階的に流路断面積が小さくなるように構成してもよい。

【0049】

また、上記実施形態において、加熱流路ＨＲの底面２１０ａｈが原料液導入口２２４から缶出液排出口２２２に向かうに従って鉛直下方に傾斜している構成を例に挙げて説明した。しかし、加熱流路ＨＲの底面２１０ａｈは水平方向に延在していてもよいし、鉛直上方に傾斜していてもよい。

【0050】

また、上記実施形態において、冷却流路ＣＲの流路断面積が一様である構成を例に挙げて説明した。しかし、冷却流路ＣＲについても、コンデンサ１４０によって凝縮される液体の量に応じて流路断面積を変化させるように設計してもよい。例えば、冷却流路ＣＲの底面２１０ａｃが留出流体排出口２２０から原料液導入口２２４に向かうに従って鉛直下方に傾斜している場合や水平方向に延在している場合、留出流体排出口２２０側の流路断面積が、原料液導入口２２４側の流路断面積より小さくなるように構成してもよい。また、例えば、冷却流路ＣＲの底面２１０ａｃが原料液導入口２２４から留出流体排出口２２０に向かうに従って鉛直下方に傾斜している場合、留出流体排出口２２０側の流路断面積が、原料液導入口２２４側の流路断面積より大きくなるように構成してもよい。かかる構成により、コンデンサ１４０の冷却エネルギーを削減することができる。

【0051】

また、上記実施形態において、冷却流路ＣＲの底面２１０ａｃが留出流体排出口２２０から原料液導入口２２４に向かうに従って鉛直下方に傾斜している構成を例に挙げて説明した。しかし、冷却流路ＣＲの底面２１０ａｃは水平方向に延在していてもよいし、鉛直上方に傾斜していてもよい。

【0052】

また、上記実施形態において、気液接触流路Ｒの上面２１２ａが、缶出液排出口２２２から留出流体排出口２２０へ向かうに従って鉛直上方に傾斜している構成について説明した。しかし、気液接触流路Ｒの上面は、必ずしも傾斜する必要はなく、水平方向に延在していてもよい。気液接触流路Ｒの上面が水平方向に延在していたとしても、加熱流路ＨＲにおいて、原料液導入口２２４側と、缶出液排出口２２２側とで圧力差が生じるため、加熱流路ＨＲにおいて生成された気体は、液体の流れと逆方向、すなわち、原料液導入口２２４（留出流体排出口２２０）に向かって流れることとなる。

【0053】

また、上記実施形態において、気液接触流路Ｒの寸法関係について説明したが、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１２０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。

【0054】

また、上記実施形態において、低沸点成分および高沸点成分が、常温常圧で液体である場合を例に挙げて説明した。しかし、低沸点成分は、常温常圧で気体であってもよく、留出液が気体（留出ガス）であってもよい。例えば、低沸点成分として、アンモニアや、二酸化炭素を含む原料液を分離する場合にも、上記実施形態の分離装置１００を利用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0055】

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、留出液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。

【符号の説明】

【0056】

ＨＲ 加熱流路
Ｒ 気液接触流路
１００ 分離装置
１２０ 原料液導入部
１３０ リボイラ
１４０ コンデンサ
２１０ａ 底面
２１０ａｈ 底面
２２０ 留出流体排出口
２２２ 缶出液排出口
２２４ 原料液導入口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】