特許 6682053 溶剤回収システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6682053

(24)【登録日】2020年3月26日

(45)【発行日】2020年4月15日

(54)【発明の名称】溶剤回収システム

(51)【国際特許分類】

   B01D 61/02 20060101AFI20200406BHJP

   B01D 3/00 20060101ALI20200406BHJP

   B01D 61/58 20060101ALI20200406BHJP

   C02F 1/44 20060101ALI20200406BHJP

【ＦＩ】

   B01D61/02 500

   B01D3/00 B

   B01D61/58

   C02F1/44 A

【請求項の数】3

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2019-566864(P2019-566864)

(86)(22)【出願日】2019年10月24日

(86)【国際出願番号】JP2019041705

【審査請求日】2019年12月3日

(31)【優先権主張番号】PCT/JP2019/003684

(32)【優先日】2019年2月1日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2018-200904(P2018-200904)

(32)【優先日】2018年10月25日

(33)【優先権主張国】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】390036663

【氏名又は名称】木村化工機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100092071

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 均

(74)【代理人】

【識別番号】100130638

【弁理士】

【氏名又は名称】野末 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】重 洋一

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 克昌

【審査官】 池田 周士郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０２−００４４０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１６２５０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２８６３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−１５４５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−００４８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１６−５３４１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−０１６００１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１３５６２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｄ ６１／００−７１／８２

Ｃ０２Ｆ １／４４

Ｂ０１Ｄ １／００− ８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水と、水よりも沸点の高い溶剤とを含む原料液から、溶剤を回収するための溶剤回収システムであって、
（ａ）前記原料液を、逆浸透膜を通過させて、前記原料液よりも溶剤を高い濃度で含む逆浸透膜濃縮液と水とに分離する逆浸透膜ユニットと、
（ｂ）前記逆浸透膜ユニットにおいて分離された前記逆浸透膜濃縮液を蒸留する第１蒸留塔と、前記第１蒸留塔に供給される前記逆浸透膜濃縮液を加熱して蒸発させる第１リボイラと、前記第１蒸留塔の塔頂ベーパである第１塔頂ベーパを断熱圧縮し、昇温した圧縮ベーパを、前記第１リボイラに加熱源として供給する圧縮機と、前記第１リボイラにおいて凝縮した前記圧縮ベーパの凝縮液の一部を、前記第１蒸留塔に還流液として供給する第１還流ラインと、前記第１リボイラにおいて凝縮した前記圧縮ベーパの凝縮液のうち、前記還流液として前記第１蒸留塔に戻される凝縮液を除いた残部の凝縮液を、前記逆浸透膜ユニットに戻す第１返送ラインとを備え、前記第１蒸留塔の塔底液である第１塔底液における溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下となるように構成された自己蒸気機械圧縮式蒸留設備である第１蒸留機構部と、
前記第１蒸留機構部を構成する前記第１蒸留塔の塔底液である前記第１塔底液を蒸留する第２蒸留塔であって、前記第２蒸留塔の塔頂ベーパである第２塔頂ベーパにおける溶剤濃度が０．５重量％以上１重量％以下、前記第２蒸留塔の塔底液である第２塔底液における溶剤濃度が９９重量％以上となるように蒸留を行う第２蒸留塔と、
ボイラから供給される水蒸気を熱源とし、前記第２蒸留塔に供給される前記第２塔底液を加熱して蒸発させる第２リボイラと、
前記第２塔頂ベーパを冷却して凝縮させるコンデンサと、
前記コンデンサにおいて凝縮した凝縮液を前記第２蒸留塔の塔頂に還流させる第２還流ラインと
を有する第２蒸留機構部を備えており、かつ、
前記原料液が、溶剤を０．０５重量％以上５重量％以下の割合で含有する溶剤水溶液であり、
前記逆浸透膜濃縮液の溶剤濃度が５重量％以上８重量％以下であり、
前記第１塔頂ベーパにおける溶剤濃度が、０．５重量％以上１重量％以下となるように構成されていること
を特徴とする溶剤回収システム。

【請求項2】

前記コンデンサにおいて凝縮した凝縮液の一部を、前記逆浸透膜ユニットに戻す第２返送ラインを備えていることを特徴とする請求項１記載の溶剤回収システム。

【請求項3】

前記逆浸透膜ユニットにおいて前記逆浸透膜濃縮液と分離された水における溶剤濃度が５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下となるように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載の溶剤回収システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水と、水よりも沸点の高い溶剤とを含む液体から、溶剤を回収するための溶剤回収システムに関する。

【背景技術】

【0002】

水と、水よりも沸点の高い溶剤とを含む液体から、溶剤を回収する方法として、蒸留により水と溶剤を分離して溶剤を分離回収する方法（蒸留法）が広く知られている。

【0003】

しかしながら、蒸留法は、多大なエネルギーを必要とする上、所望の純度にまで溶剤の純度を高めて回収し、かつ、低沸点成分である水（蒸留装置の留出液）に含まれる溶剤をできるだけ少なくしようとすると、大がかりな蒸留装置が必要となる。

【0004】

そこで、溶剤を効率よく分離して、高純度の溶剤を回収するためのシステムとして、特許文献１には、１気圧での沸点が１００℃を超える溶剤と、水とを含む液体（混合液）から有機溶剤を分離して精製する有機溶剤精製システムであって、混合液を加熱する加熱器と、浸透気化膜を備えて蒸気加熱器の後段に設けられ、有機溶剤と水とを分離する浸透気化装置と、浸透気化装置の濃縮側から回収される有機溶剤が供給される減圧蒸発缶と、減圧蒸発缶で気化した有機溶剤を加熱器の熱源として加熱器に供給する配管とを備えた有機溶剤精製システムが開示されている。

【0005】

そして、特許文献１の有機溶剤精製システムにおいては、減圧蒸発缶で気化した有機溶剤の凝縮熱を回収し、浸透気化装置の熱源としていることから、減圧蒸発缶に投入した熱量の一部または全量がシステム内でリサイクルされることとなり、システム全体で必要となるエネルギー量を削減できるとされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】国際公開第２０１６／０１７４９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、特許文献１においては、溶剤を８０重量％、水を２０重量％の割合で含む混合液を原料液とし、この原料液から高純度の溶剤を回収するようにした実施形態が示されている。

【0008】

しかしながら、溶剤を８０重量％というような高い割合で含み、水を２０重量％という低い割合で含む原料液から溶剤を回収する場合には、減圧蒸発缶に投入した熱量の一部または全量がシステム内でリサイクルされることで、システム全体で必要となるエネルギー量を削減することが可能になるが、例えば、溶剤の濃度が例えば５重量％未満というような溶剤濃度の低い原料液から溶剤を回収する場合、浸透気化装置において気化させる（蒸発させる）べき水の量が著しく増大するため、減圧蒸発缶に投入した熱量がシステム内でリサイクルされたとしても、設備が大型化するばかりでなく、それに伴ってシステム全体で必要となるエネルギー量も増大するという問題点がある。

【0009】

本発明は、上記課題を解決するものであり、原料液に含まれる溶剤の濃度が低い場合に特に省エネルギー効果の高い溶剤回収システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明の溶剤回収システムは、
水と、水よりも沸点の高い溶剤とを含む原料液から、溶剤を回収するための溶剤回収システムであって、
（ａ）前記原料液を、逆浸透膜を通過させて、前記原料液よりも溶剤を高い濃度で含む逆浸透膜濃縮液と水とに分離する逆浸透膜ユニットと、
（ｂ）前記逆浸透膜ユニットにおいて分離された前記逆浸透膜濃縮液を蒸留する第１蒸留塔と、前記第１蒸留塔に供給される前記逆浸透膜濃縮液を加熱して蒸発させる第１リボイラと、前記第１蒸留塔の塔頂ベーパである第１塔頂ベーパを断熱圧縮し、昇温した圧縮ベーパを、前記第１リボイラに加熱源として供給する圧縮機と、前記第１リボイラにおいて凝縮した前記圧縮ベーパの凝縮液の一部を、前記第１蒸留塔に還流液として供給する第１還流ラインと、前記第１リボイラにおいて凝縮した前記圧縮ベーパの凝縮液のうち、前記還流液として前記第１蒸留塔に戻される凝縮液を除いた残部の凝縮液を、前記逆浸透膜ユニットに戻す第１返送ラインとを備え、前記第１蒸留塔の塔底液である第１塔底液における溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下となるように構成された自己蒸気機械圧縮式蒸留設備である第１蒸留機構部と、
前記第１蒸留機構部を構成する前記第１蒸留塔の塔底液である前記第１塔底液を蒸留する第２蒸留塔であって、前記第２蒸留塔の塔頂ベーパである第２塔頂ベーパにおける溶剤濃度が０．５重量％以上１重量％以下、前記第２蒸留塔の塔底液である第２塔底液における溶剤濃度が９９重量％以上となるように蒸留を行う第２蒸留塔と、
ボイラから供給される水蒸気を熱源とし、前記第２蒸留塔に供給される前記第２塔底液を加熱して蒸発させる第２リボイラと、
前記第２塔頂ベーパを冷却して凝縮させるコンデンサと、
前記コンデンサにおいて凝縮した凝縮液を前記第２蒸留塔の塔頂に還流させる第２還流ラインと
を有する第２蒸留機構部を備えており、かつ、
前記原料液が、溶剤を０．０５重量％以上５重量％以下の割合で含有する溶剤水溶液であり、
前記第１塔頂ベーパにおける溶剤濃度が、０．５重量％以上１重量％以下となるように構成されていること
を特徴としている。

【発明の効果】

【0011】

本発明の溶剤回収システムは、上述のように構成されており、相変化を伴わない逆浸透膜ユニットによる分離と、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備を用いた蒸留による分離を適切に組み合わせて用いるとともに、第１蒸留塔の塔底液である第１塔底液における溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下の範囲となるようにしているので、エネルギーの消費を抑制しつつ、原料液を所定の溶剤水溶液と水とに分離することが可能になる。
また、第２蒸留機構部を備えており、かつ、原料液の溶剤濃度を０．０５重量％以上５重量％以下と規定するとともに、第１塔頂ベーパにおける溶剤濃度を、０．５重量％以上１重量％以下と規定しているので、エネルギーの消費を抑制しつつ、より高濃度、高純度の溶剤を回収することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の一実施形態にかかる溶剤回収システムの構成を示すフローシートである。

【図2】本発明の一実施形態にかかる溶剤回収システムにおける第１蒸留塔の塔底液の溶剤濃度と、沸点上昇値、圧縮機における昇温幅、および圧縮機の軸動力の関係をグラフ化した図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

まず、本発明の実施形態にかかる溶剤回収システムについてその概要を説明する。
本発明の実施形態にかかる溶剤回収システムは、水と、水よりも沸点の高い溶剤とを含む原料液から、溶剤を回収するための溶剤回収システムであり、（ａ）原料液を、原料液よりも溶剤を高い濃度で含む逆浸透膜濃縮液と水とに分離する逆浸透膜ユニットと、（ｂ）自己蒸気機械圧縮式蒸留設備である第１蒸留機構部とを備えている。
そして、上記自己蒸気機械圧縮式蒸留設備である第１蒸留機構部は、逆浸透膜濃縮液を蒸留する第１蒸留塔と、第１蒸留塔に供給される逆浸透膜濃縮液を加熱して蒸発させる第１リボイラと、第１蒸留塔の塔頂ベーパである第１塔頂ベーパを断熱圧縮し、昇温した圧縮ベーパを、第１リボイラに加熱源として供給する圧縮機を備えている。
さらに、第１蒸留機構部は、第１リボイラにおいて凝縮した圧縮ベーパの凝縮液の一部を、第１蒸留塔に還流液として供給する第１還流ラインと、第１リボイラにおいて凝縮した圧縮ベーパの凝縮液のうち、還流液として第１蒸留塔に戻される凝縮液を除いた残部の凝縮液を、逆浸透膜ユニットに戻す第１返送ラインとを備えている。
そして、第１蒸留塔の塔底液である第１塔底液における溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下となるように構成されている。

【0014】

また、本発明の実施形態にかかる溶剤回収システムは、上述のように構成されており、相変化を伴わない逆浸透膜ユニットによる分離と、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備を用いた蒸留による分離を適切に組み合わせて用いるとともに、第１蒸留塔の塔底液である第１塔底液における溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下の範囲となるようにしているので、エネルギーの消費を抑制しつつ、原料液を所定の溶剤水溶液と水とに分離することができる。

【0015】

また、圧縮ベーパの凝縮液のうち、還流液として第１蒸留塔に戻される凝縮液を除いた残部の凝縮液を、逆浸透膜ユニットに戻すようにしているので、溶剤を含む水（第１塔頂ベーパの凝縮液）が系外に排出されることを防止することができる。

【0016】

すなわち、本発明の実施形態にかかる溶剤回収システムによれば、（ａ）相変化を伴わず、少ないエネルギーで、原料液よりも溶剤を高い濃度で含む溶剤水溶液と水とを分離することが可能であるが、溶剤濃度の制約のある逆浸透膜ユニットと、（ｂ）省エネルギー性に優れた自己蒸気機械圧縮式蒸留設備と、を組み合わせて用い、かつ、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備を、圧縮機の負荷が大きくなり過ぎない条件（圧縮機におけるエネルギー消費の少ない条件）で稼働させることにより、省エネルギー性に優れた溶剤回収システムを実現することができる。

【0017】

また、第１塔頂ベーパの凝縮液の一部を第１蒸留塔に還流する一方、残部を逆浸透膜ユニットに戻すことで、第１塔頂ベーパの凝縮液が系外に排出されないように構成されているため、第１塔頂ベーパの凝縮液を系外に排出するように構成した場合のように、第１蒸留塔の段数を確保して、第１塔頂ベーパ中の溶剤の含有率を大きく低減することが不要になる。

【0018】

したがって、第１蒸留塔の段数を十分に確保して、第１塔頂ベーパ中の溶剤をできるだけ減らすようにした場合に比べて、第１蒸留塔の高さを抑えることが可能になり、設備コストの増大を抑制することが可能になるとともに、第１蒸留塔における圧損の上昇を抑制することが可能になることから、圧縮機の負荷を軽減して、エネルギー消費の大幅な削減を図ることができる。

【0019】

また、第１蒸留塔においては、第１塔底液の溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下となるような条件で蒸留を行うようにしているので、第１蒸留塔の段数を抑えて圧損の上昇を抑制することが可能になるだけでなく、第１蒸留塔における溶剤水溶液の沸点上昇を抑制することが可能になり、圧縮機の負荷を抑えて、エネルギーの消費を低減することができる。

【0020】

また、本実施形態にかかる溶剤回収システムは、第１蒸留塔の塔底液（第１塔底液）を蒸留する第２蒸留塔であって、塔頂ベーパ（第２塔頂ベーパ）における溶剤濃度が０．５重量％以上１重量％以下、塔底液（第２塔底液）における溶剤濃度が９９重量％以上となるように蒸留を行う第２蒸留塔と、ボイラから供給される水蒸気を熱源とし、第２蒸留塔に供給される第２塔底液を加熱して蒸発させる第２リボイラと、第２塔頂ベーパを冷却して凝縮させるコンデンサと、コンデンサにおいて凝縮した凝縮液を前記第２蒸留塔の塔頂に還流させる第２還流ラインとを有する第２蒸留機構部をさらに備えている。
上述のような第２蒸留機構部を備えることで、より高濃度、高純度の溶剤を回収することが可能になる。

【0021】

さらに説明すると、上述の、（ａ）逆浸透膜ユニットと、（ｂ）第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）とを備えた溶剤回収システム（前段溶剤回収システム）Ｘに加えて、第２蒸留塔と、第２リボイラと、コンデンサと、第２還流ラインとを備えた第２蒸留機構部（後段溶剤回収システム）Ｙを備えた構成とした場合、
（１）前段溶剤回収システムＸを構成する第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）により、エネルギーの消費を抑制しつつ、溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下の溶剤水溶液と水とを効率よく分離することが可能になるとともに、
（２）前段溶剤回収システムＸで得られる溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下の溶剤水溶液（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備を構成する第１蒸留塔の塔底液（第１塔底液））を、第２蒸留機構部（後段溶剤回収システム）Ｙに送り、第２蒸留塔において、第２塔頂ベーパにおける溶剤濃度が０．５重量％以上１重量％以下、第２塔底液における溶剤濃度が９９重量％以上となるように（溶剤濃度ができるだけ高くなるように）蒸留することにより、高濃度、高純度の溶剤を回収することが可能になる。

【0022】

また、上述の第２蒸留機構部（後段溶剤回収システム）Ｙにおいては、第２蒸留塔に供給される第１塔底液を加熱して蒸発させる第２リボイラの熱源として、燃料を用いて水蒸気を発生させるボイラから供給される水蒸気を用いるようにしているが、第２蒸留塔の塔底液（第２塔底液）は溶剤濃度が９９重量％以上と高く、しかるべき沸点上昇もあるため、自己蒸気圧縮式蒸留設備を用いるのにはなじまない（圧縮機で消費されるエネルギーが大きくなる）ため、ボイラから供給される水蒸気を用いる方が省エネルギーの見地からは有利であり、前段溶剤回収システムＸと後段溶剤回収システムＹの両方を備えた構成とすることで、設備全体としての省エネルギーを実現することが可能になる。

【0023】

ここで、表１に、第１蒸留塔の塔底液（第１塔底液）の溶剤濃度と沸点上昇（ＢＰＲ）の値、圧縮機における昇温幅、および圧縮機の軸動力（圧縮機で消費されるエネルギー）の関係を示す。なお、ここでは、溶剤としてＮＭＰを用いた場合について説明する。

【0024】

【表1】

【0025】

上記表１において、圧縮機における昇温幅（℃）とは、第１蒸留塔で蒸留を行うために必要な熱量を供給することができるように、第１塔頂ベーパを断熱圧縮して昇温させる場合に必要な昇温幅（℃）であり、圧縮機で断熱圧縮されて昇温した圧縮ベーパの温度（℃）の値から、圧縮機で断熱圧縮する前の第１塔頂ベーパの温度（℃）の値を差し引いた値である。

【0026】

また、圧縮機の軸動力（ｋＷ）は、上述の昇温幅（℃）となるように、第１塔頂ベーパを圧縮するのに要する圧縮機の軸動力（ｋＷ）である。

【0027】

なお、表１の各溶剤濃度での圧縮機における昇温幅（℃）および圧縮機の軸動力（ｋＷ）は、溶剤濃度が３０重量％、沸点上昇値が１．９℃のときに、圧縮機における昇温幅が１１．０℃、圧縮機の軸動力が７７．４ｋＷとなるような条件の機器構成の場合、具体的には、例えば、所定の伝熱面積や伝熱係数などの条件を備えている第１リボイラと、所定のエネルギー効率を有する圧縮機を用いた場合における、圧縮機での昇温幅および圧縮機の軸動力の値である。

【0028】

また、図２は、表１の溶剤濃度と沸点上昇値、圧縮機における昇温幅、および圧縮機の軸動力の関係をグラフ化したものである。

【0029】

表１および図２に示すように、溶剤（ＮＭＰ）濃度が上昇すると、沸点上昇（ＢＰＲ）値も大きくなり、圧縮機における昇温幅（℃）が大きくなる。加えて第１塔頂ベーパ中の溶剤濃度を維持するためには、第１蒸留塔の塔頂への還流量を増やすことが必要になることから、第１リボイラに供給すべき熱量が大きくなり、圧縮機の軸動力が増加してエネルギーコストの増大を招く。

【0030】

また、表１および図２に示すように、圧縮機における昇温幅は、沸点上昇（ＢＰＲ）値よりも大きくなっているが、これは、前述の還流量が増加することで、第１蒸留塔における蒸発量が増加し、第１リボイラの交換熱量が増加すること、つまり、第１リボイラに供給すべき熱量が大きくなることによる。

【0031】

第１リボイラの伝熱面積と伝熱係数を一定とすると、第１リボイラの交換熱量が増加した場合、熱交換器の基本式（１）
Ｑ＝Ｕ×Ａ×ΔＴ……（１）
Ｑ：交換熱量（ｋｗ）、
Ｕ：総括伝熱係数（ｋｗ／ｍ²ｈｒ℃）、
Ａ：伝熱面積（ｍ²）、
Δｔ：温度差（℃）
のΔｔの値が上昇するため、圧縮機における昇温幅が増大する。

【0032】

また、図２のグラフからすると、圧縮機における昇温幅のカーブには、溶剤濃度６０重量％付近に変曲点があり、昇温幅の増大を抑制する見地からは溶剤濃度を５５重量％以下にすることが望ましいと考えられる。

【0033】

しかしながら、単段の圧縮機における最高圧縮度は、通常、昇温幅は１４℃程度であり、これを超える圧縮度になると圧縮機を例えば直列２段式の構成としたりすることが必要になり、設備コストの増大を招くことになる。このように、昇温幅の増大を抑制して、設備コストの増大を回避する見地からは、第１蒸留塔の塔底液（第１塔底液）の溶剤濃度が４５重量％を超えないようにすることが望ましい。

【0034】

したがって、本発明の溶剤回収システムにおいて、設備コストの増大を抑制しつつ、ランニングコストを低く抑えるためには、第１蒸留塔の塔底液（第１塔底液）の溶剤濃度が、３５重量％以上４５重量％以下の範囲となるように制御することが望ましい。

【0035】

本発明の溶剤回収システムにおいては、設備コストおよびランニングコストを考えた場合、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備（第１蒸留機構部）を構成する第１蒸留塔の塔底液（第１塔底液）の溶剤濃度の適用可能な範囲は、上述のように３５重量％以上４５重量％以下となる。

【0036】

それゆえ、最終的に１００％に近い高純度の溶剤を回収したい場合には、さらに溶剤濃度を高めるための構成が必要となるが、その場合には、上述のように、ボイラから供給される水蒸気を熱源とするいわゆる蒸気式の蒸留機構部（第２蒸留機構部）を備えることによって対応することができる。

【0037】

ここで、仮に、溶剤濃度３．５重量％の被処理液を７，０００ｋｇ／ｈの割合で処理する溶剤回収システムを構築しようとした場合、溶剤３．５重量％を含む溶剤溶液を、逆浸透膜ユニットによる濃縮と、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備（第１蒸留機構部）による蒸留を行うことにより、溶剤濃度を４０重量％（本発明において規定されている３５重量％以上４５重量％以下の範囲内の濃度）にまで高め、さらに、溶剤濃度４０重量％の溶剤溶液を、蒸気式の蒸留機構部（第２蒸留機構部）で蒸留して、溶剤濃度を４０重量％から１００重量％にまで高めるようにした溶剤回収システムが考えられる。

【0038】

そしてこのとき、
（ａ）逆浸透膜ユニットと自己蒸気機械圧縮式蒸留設備（第１蒸留機構部）で溶剤濃度を３．５重量％から４０重量％にまで高めるのに必要な水分除去量は６２８９ｋｇ／ｈとなる。
（ｂ）また、蒸気式の蒸留機構部（第２蒸留機構部）で溶剤濃度を４０重量％から１００重量％にまで高めるのに必要な水分除去量は４５９ｋｇ／ｈとなる。
（ｃ）さらに、溶剤濃度を３．５重量％から１００重量％にまで高めるのに必要な全水分除去量は６２８９ｋｇ／ｈ＋４５９ｋｇ／ｈ＝６７４８ｋｇ／ｈとなる。

【0039】

したがって、逆浸透膜ユニットと自己蒸気機械圧縮式蒸留設備（第１蒸留機構部）とにおける合計必要水分除去量（すなわち、溶剤濃度を３．５重量％から４０重量％にまで高めるのに必要な水分除去量）６２８９ｋｇ／ｈは、溶剤濃度を３．５重量％から１００重量％にまで高めるための全必要水分除去量（６７４８ｋｇ／ｈ）のうちの大部分（９３．２％）を占めることになる。そして、上述の必要水分除去量と消費エネルギーとの間には密接な関係があり、必要水分除去量が大きくなると消費エネルギーも大きくなる。

【0040】

したがって、上述のように構成された溶剤回収システムでは、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備（第１蒸留機構部）の第１塔底液における溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下の範囲に抑えられていても、相変化を伴わずエネルギー効率の高い逆浸透膜ユニットと、上述のように限られた溶剤濃度範囲において特に省エネルギー性に優れている自己蒸気機械圧縮式蒸留設備（第１蒸留機構部）とにおいて、すべての必要水分除去量のうちの９３．２％が除去されることになるため、極めて効率のよい溶剤回収システムを構築することが可能になる。

【0041】

また、本発明の実施形態にかかる溶剤回収システムは、上記第２蒸留機構部を構成するコンデンサにおいて凝縮した凝縮液の一部を、逆浸透膜ユニットに戻す第２返送ラインを備えている。このような構成とすることにより、第２塔頂ベーパ中の溶剤濃度を低く抑えるために、第２蒸留塔の高さを高くする（段数を多くする）ことを必要とせずに、溶剤が系外に排出されることを抑制しつつ、効率よく高濃度の溶剤を分離回収することが可能な溶剤回収システムを実現することができる。

【0042】

また、本発明の実施形態にかかる溶剤回収システムにおいては、原料液を、溶剤を０．０５重量％以上５重量％以下の割合で含有する溶剤水溶液とすることが望ましい。原料液が上記の要件を備えている場合、上述の前段溶剤回収システムＸにおいて、逆浸透膜ユニットにより、原料液を、原料液よりも溶剤を高い濃度で含む逆浸透膜濃縮液と水とに分離しつつ、第１蒸留塔の塔底液（第１塔底液）の沸点上昇を抑制して、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備の圧縮機の負荷が大きくなり過ぎることを回避することが可能になり、省エネルギーを図りつつ、効率のよい溶剤回収を行うことができる。

【0043】

すなわち、溶剤と分離すべき水のうちの相当量を、（ａ）逆浸透膜ユニットと、（ｂ）第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）とを備えた前段溶剤回収システムＸにより効率よく分離し、その後さらに第２蒸留機構部（後段溶剤回収システム）Ｙにおいて、溶剤の分離、回収を行うようにすることで、前段溶剤回収システムＸと、上述の第２蒸留機構部（後段溶剤回収システム）Ｙにおける負荷のバランスを良好に保ち、省エネルギーを図りつつ、効率のよい溶剤回収を行うことができるようになる。

【0044】

また、本発明の実施形態にかかる溶剤回収システムにおいては、逆浸透膜ユニットにおいて水と分離された逆浸透膜濃縮液の溶剤濃度が８重量％以下（本実施形態では７．２７重量％）となるように構成することにより、逆浸透膜ユニットにおいて、原料液よりも溶剤を高い濃度で含む逆浸透膜濃縮液と水とを効率よく分離することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。

【0045】

なお、本発明の実施形態にかかる溶剤回収システムの逆浸透膜ユニットで用いられている逆浸透膜は、通常、被処理液の溶剤濃度が高くなりすぎると、水との分離効率が低下するため、効率のよい分離を行うためには、逆浸透膜濃縮液の溶剤濃度は８重量％以下となるようにすることが望ましい。
ただし、水と分離された逆浸透膜濃縮液の溶剤濃度を低く抑えすぎると、第１蒸留機構部や、第２蒸留機構部の負荷が大きくなり、省エネルギーの効率が悪くなるため、通常は、濃縮液の溶剤濃度は５重量％以上とすることが望ましい。

【0046】

また、本発明の実施形態にかかる溶剤回収システムでは、第１塔頂ベーパにおける溶剤濃度は、０．５重量％以上１重量％以下となるようにすることが望ましい。これは、
（１）第１塔頂ベーパの溶剤濃度を、０．５重量％以上とすることにより、第１蒸留塔の段数が多くなる（すなわち、第１蒸留塔の高さが高くなる）ことを抑制して、第１蒸留塔における圧損の増大を抑制することが可能になること、および、
（２）第１塔頂ベーパの溶剤濃度を、１重量％以下とすることにより、第１蒸留塔における溶剤の分離の効率が悪くなりすぎることを抑制して、逆浸透膜ユニットの負荷を過剰に高めずに、効率のよい蒸留操作を行うことが可能になること
などの理由による。

【0047】

また、本発明の溶剤回収システムにおいては、逆浸透膜ユニットにおいて逆浸透膜濃縮液と分離される水における溶剤濃度が５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下となるように構成することが好ましい。これは、以下の理由による。

【0048】

すなわち、逆浸透膜ユニットにおいて逆浸透膜濃縮液と分離される水の溶剤濃度を低く設定すると、系外への溶剤の排出量を少なくすることが可能になり、好ましいが、その一方で、逆浸透膜ユニットへの負荷が大きくなって逆浸透膜ユニットの大型化を招くという問題が生じ、また、逆浸透膜ユニットにおいて逆浸透膜濃縮液と分離される水の溶剤濃度を高く設定すると、逆浸透膜ユニットにかかる負荷を小さくすることができる反面、系外に排出される溶剤の量が増大するという問題が生じる。したがって、このような点を勘案すれば、逆浸透膜ユニットにおいて逆浸透膜濃縮液と分離される水における溶剤濃度の好ましい範囲は、５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下の範囲となる。

【0049】

次に、図１を参照しつつ、本発明の実施形態にかかる溶剤回収システムの特徴とするところをさらに詳しく説明する。

【0050】

本実施形態では、水と、水よりも沸点の高い溶剤であるＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）とを含む溶剤水溶液（原料液）から、溶剤（ＮＭＰ）を回収するための溶剤回収システム１００を例にとって説明する。なお、ＮＭＰは、沸点が２０２℃で、水と相溶性を有する溶剤である。また、本実施形態における原料液は、ＮＭＰを３．５重量％の割合で含有するＮＭＰ水溶液である。

【0051】

本実施形態にかかる溶剤回収システム１００は、
１）原料液を水と、溶剤を原料液よりも高い濃度で含む溶剤水溶液とに分離するための前段側の溶剤回収システムであって、（ａ）逆浸透膜ユニット１０と、（ｂ）第１蒸留塔２１、第１リボイラ２２、圧縮機２３、第１還流ライン３１、第１返送ライン３２などを備えた第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）２０とを備えた溶剤回収システム（前段溶剤回収システムＸ）と、
２）上述の第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）２０における第１塔底液からさらに高濃度の溶剤を回収するための蒸留機構部であって、第１塔底液の蒸留を行う第２蒸留塔１２１、図示しないボイラから供給される水蒸気を熱源とし、第２蒸留塔１２１に供給される第２塔底液を加熱して蒸発させる第２リボイラ１２２、その周辺器機や配管などを備えた第２蒸留機構部１２０（後段溶剤回収システムＹ）とを備えている。

【0052】

なお、第１蒸留塔２１および第１リボイラ２２の場合と同様に、第２蒸留塔１２１および第２リボイラ１２２についても型式などに特別の制約はなく、公知の種々の構造のものを用いることが可能である。

【0053】

以下、本実施形態にかかる溶剤回収システムについて、さらに詳しい説明を行う。
前段溶剤回収システムＸは、図１に示すように、原料液を、逆浸透膜を通過させて、原料液よりも溶剤を高い濃度で含む液（逆浸透膜濃縮液）と水とに分離する逆浸透膜ユニット１０を備えている。
また、逆浸透膜ユニット１０に供給される原料液を濾過するための限外濾過膜を用いた限外濾過装置（ウルトラフィルター）１１を備えている。

【0054】

さらに、前段溶剤回収システムＸは、逆浸透膜ユニット１０において水と分離された逆浸透膜濃縮液を蒸留する第１蒸留塔２１と、第１蒸留塔２１に供給される逆浸透膜濃縮液を加熱して蒸発させる第１リボイラ２２と、第１蒸留塔２１の塔頂から取り出される塔頂ベーパである第１塔頂ベーパを断熱圧縮し、昇温した圧縮ベーパを、第１リボイラ２２加熱源として供給する圧縮機２３とを備え、第１塔底液における溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下となるように構成された第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）２０を備えている。

【0055】

なお、本実施形態では、第１蒸留塔２１として充填塔が用いられている。ただし、充填塔に限らず、棚段塔など、公知の種々の構造のものを用いることができる。

【0056】

また、第１リボイラ２２としては、シェル＆チューブ式の熱交換器が用いられている。ただし、例えばプレート式熱交換器など公知の種々の構造のものを用いることが可能である。

【0057】

なお、上述の本実施形態にかかる前段溶剤回収システムＸを構成する第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）２０は、さらに第１還流ライン３１、第１返送ライン３２、循環ポンプ３６、第２供給ライン３４、第２蒸留塔供給ポンプ３７を備えている。

【0058】

第２蒸留塔供給ポンプ３７は、第１蒸留塔２１の塔底液（第１塔底液）を、第２供給ライン３４を経て、第２蒸留機構部１２０（後段溶剤回収システムＹ）に供給するための供給手段として機能するポンプである。

【0059】

第１リボイラ２２において凝縮した圧縮ベーパの凝縮液は、循環ポンプ３６、第１還流ライン３１を経て、その一部が、第１蒸留塔２１の塔頂に還流液として還流（供給）されるように構成されている。

【0060】

また、第１リボイラ２２において凝縮した圧縮ベーパの凝縮液のうち、還流液として第１蒸留塔２１に戻される凝縮液を除いた残部の凝縮液は、循環ポンプ３６、第１返送ライン３２を経て逆浸透膜ユニット１０に戻されるように構成されている。

【0061】

また、逆浸透膜ユニット１０と、第１リボイラ２２の間には、逆浸透膜濃縮液を第１リボイラ２２に供給するための第１供給ライン３３が配設されている。

【0062】

さらに、本実施形態にかかる前段溶剤回収システムＸは、逆浸透膜ユニット１０において水と分離された逆浸透膜濃縮液を予熱するための予熱器（熱交換器）３５を備えており、第１供給ライン３３を通流する逆浸透膜濃縮液は、予熱器３５において、第１返送ライン３２を通流する凝縮液（すなわち、還流液として第１蒸留塔２１に戻される凝縮液を除いた残部の凝縮液（逆浸透膜ユニット１０に戻される凝縮液））と熱交換することで予熱され、第１リボイラ２２に供給されるように構成されている。

【0063】

このように、逆浸透膜ユニット１０に戻される凝縮液が予熱器３５で熱交換され、冷却されることにより、逆浸透膜ユニット１０を構成する逆浸透膜が熱によるダメージを受けることが抑制される。

【0064】

なお、第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）２０は、系内を所定の減圧（真空）状態に保つための真空ポンプ３８を備えており、真空吸引ライン３９には、真空吸引ライン用コンデンサ４０が配設されている。

【0065】

本実施形態にかかる溶剤回収システム１００においては、上述の逆浸透膜ユニット１０、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備２０、およびその周辺器機やラインなどが、本実施形態にかかる溶剤回収システムの前段溶剤回収システムＸを構成している。

【0066】

さらに、本実施形態にかかる溶剤回収システム１００は、上述のように、第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）２０の第１塔底液からさらに高濃度の溶剤を回収するための第２蒸留機構部１２０（後段溶剤回収システムＹ）を備えている。以下に、この後段溶剤回収システムＹの構成について詳しく説明する。

【0067】

本実施形態にかかる溶剤回収システム１００を構成する第２蒸留機構部１２０（後段溶剤回収システムＹ）は、上述の第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）２０から供給される第１塔底液を蒸留する第２蒸留塔１２１と、図示しないボイラから供給される水蒸気を熱源とし、第２蒸留塔１２１に供給される第２塔底液を加熱して蒸発させる第２リボイラ１２２とを備えている。
なお、本実施形態では、第２蒸留塔１２１として充填塔が用いられている。

【0068】

なお、第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）２０から供給される第１塔底液は、上述の第２蒸留塔供給ポンプ３７によって、第２供給ライン３４を経て第２蒸留塔１２１に供給されるように構成されている。

【0069】

また、第２蒸留塔１２１の塔底液は、その一部が回収溶剤として回収され、残部は、第２リボイラ１２２において加熱され、第２蒸留塔１２１の塔底に戻されるように構成されている。

【0070】

そして、第２蒸留機構部１２０（後段溶剤回収システムＹ）は、第２蒸留塔１２１の塔頂から取り出される塔頂ベーパである第２塔頂ベーパを冷却して凝縮させるコンデンサ１２３と、第２真空ポンプ１２４と、コンデンサ１２３において凝縮した凝縮液を第２蒸留塔１２１の塔頂に還流させる第２還流ライン１３１とをさらに備えており、第２蒸留塔１２１において必要な蒸留を行うことができるように構成されている。
なお、第２蒸留塔１２１においては、塔頂から取り出される第２塔頂ベーパにおける溶剤濃度が０．５重量％以上１重量％以下となり、塔底から取り出される第２塔底液における溶剤濃度が９９重量％以上（できるだけ１００％に近い濃度）となるように蒸留が行われるように構成されている。

【0071】

また、第２蒸留機構部１２０（後段溶剤回収システムＹ）は、コンデンサ１２３において凝縮した凝縮液の一部を、逆浸透膜ユニット１０に戻す第２返送ライン１３２を備えている。

【0072】

なお、本実施形態にかかる溶剤回収システム１００においては、不溶解固形分を含む原料液を用いているので、限外濾過装置（ウルトラフィルター）１１で濾過を行い、分離した不溶解固形分と付着液（溶媒水溶液）を含む固形分を固形分乾燥設備４１に送って乾燥し、分離した溶剤（水分を含む）を、第２供給ライン３４を経て第２蒸留塔１２１に送るとともに、固形分乾燥設備４１で乾燥された固形分を廃棄固形分として系外に排出するようにしている。

【0073】

本実施形態にかかる溶剤回収システム１００を構成する前段溶剤回収システムＸは、相変化を伴わない逆浸透膜ユニット１０による分離と、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備（第１蒸留機構部）２０による蒸留とを適切に組み合わせて用いているので、エネルギーの消費を抑制しつつ、原料液を、溶剤濃度が４０重量％の溶剤水溶液と、水とに効率よく分離することができる。

【0074】

なお、本発明では、前段溶剤回収システムＸにおいては、第１塔底液の溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下の範囲となるように、運転条件が制御される。

【0075】

また、圧縮ベーパの凝縮液のうち、還流液として第１蒸留塔２１に戻される凝縮液を除いた残部の凝縮液を、逆浸透膜ユニット１０に戻すようにしているので、溶剤を含む水（第１塔頂ベーパの凝縮液）が系外に排出されることを防止することができる。

【0076】

また、第１塔底液の溶剤濃度が４０重量％（３５重量％以上４５重量％以下の範囲）となるようにしているので、確実に第１蒸留塔２１における溶剤水溶液の沸点上昇を抑制することが可能で、圧縮機２３の負荷を抑えて、エネルギーの消費を低減することができる。

【0077】

また、圧縮ベーパの凝縮液のうち、還流液として第１蒸留塔２１に戻される凝縮液を除いた残部の凝縮液を、逆浸透膜ユニット１０に戻すようにしているので、第１塔頂ベーパの溶剤含有率を減らす目的で第１蒸留塔２１の段数を多くすることが不要になり、この点でも、第１蒸留塔２１の小型化、低背化を図ることができる。

【0078】

さらに、後段溶剤回収システムＹにおける塔頂ベーパの凝縮液のうち、還流液として第２蒸留塔１２１に戻される凝縮液を除いた残部の凝縮液も、逆浸透膜ユニット１０に戻して、そのまま系外に排出しないようにしているので、第２塔頂ベーパの溶剤含有率を減らす目的で第２蒸留塔１２１の段数を多くすることが不要になり、第２蒸留塔１２１の小型化を図ることができる。

【0079】

また、本実施形態にかかる溶剤回収システム１００においては、溶剤濃度が３．５重量％の溶剤水溶液を原料液としているので、逆浸透膜ユニット１０により、原料液を逆浸透膜濃縮液と水とに効率よく分離することができるとともに、第１塔底液の沸点上昇を抑制して、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備の圧縮機２３の負荷を軽減することができる。なお、本発明においては、原料液の溶剤濃度を０．０５重量％以上５重量％以下とすることが好ましい。

【0080】

また、上述の条件で、本実施形態の溶剤回収システム１００を運転することにより、前段溶剤回収システムＸと、後段溶剤回収システムＹにおける負荷のバランスを良好に保ち、省エネルギーを図りつつ、効率のよい溶剤回収を行うことができる。

【0081】

さらに、本実施形態の溶剤回収システム１００においては、逆浸透膜ユニット１０において水と分離された逆浸透膜濃縮液の溶剤濃度を８重量％以下（７．２７重量％）としているので、逆浸透膜ユニット１０において、原料液よりも溶剤を高い濃度で含む逆浸透膜濃縮液と水とを効率よく分離することができる。

【0082】

また、第１塔頂ベーパにおける溶剤濃度が０．８５重量％、すなわち、０．５重量％以上１重量％以下となるようにしているので、第１蒸留塔２１の段数が多くなることを抑制して、第１蒸留塔２１の圧損の増大を抑制することが可能になるとともに、逆浸透膜ユニットの負荷を過剰に高くせずに、圧縮機２３の負荷の低減を図ることができる。

【0083】

なお、本発明の溶剤回収システムにおいては、第１塔頂ベーパの溶剤濃度を、０．５重量％以上１重量％以下とすることで、第１蒸留塔２１における溶剤の分離の効率が悪くなりすぎることを抑制して、効率のよい蒸留操作を行うことができる。

【0084】

本実施形態にかかる溶剤回収システム１００においては、逆浸透膜ユニット１０において、逆浸透膜濃縮液と分離される水の溶剤濃度を低く設定すると、系外に排出される溶剤の量を少なくすることが可能になって好ましいが、その一方で、逆浸透膜ユニット１０にかかる負荷が増大し、逆浸透膜ユニット１０が大型化するという問題が生じ、また、逆浸透膜濃縮液と分離される水における溶剤濃度を高く設定すると、逆浸透膜ユニット１０にかかる負荷を小さくすることができる反面、系外に排出される溶剤の量が増大するという問題が生じる。

【0085】

したがって、逆浸透膜ユニット１０において逆浸透膜濃縮液と分離される水における溶剤濃度は、通常５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下の範囲とすることが好ましい。

【0086】

次に、本実施形態にかかる溶剤回収システム１００を用いて、水と、水よりも沸点の高い溶剤であるＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）とを含む溶剤水溶液（原料液）から、溶剤（ＮＭＰ）を回収する場合の運転状況の一例について説明する。

【0087】

本実施形態では、以下の条件の溶剤水溶液を原料液とした。
溶剤（ＮＭＰ）濃度：３．５重量％、
不溶解固形分含有率（濃度）：１０００ｐｐｍ、
水：残、
温度：５０℃、

【0088】

そして、この原料液を７０００ｋｇ／ｈｒの割合で、本実施形態にかかる溶剤回収システム１００に供給して、溶剤（ＮＭＰ）の回収を行った。

【0089】

なお、溶剤回収システム１００に供給される原料液に含まれる各成分の１時間あたりの供給量は、
溶剤（ＮＭＰ）：２４５ｋｇ／ｈｒ、
不溶解固形分 ：７ｋｇ／ｈｒ、
水 ：６７４８ｋｇ／ｈｒ
となる。

【0090】

原料液は、まず、限外濾過装置（ウルトラフィルター）１１に供給され、不溶解固形分が分離される。

【0091】

限外濾過装置（ウルトラフィルター）１１で不溶解固形分が分離された原料液は、逆浸透膜ユニット１０に供給される。

【0092】

また、分離された不溶解固形分には、溶剤（ＮＭＰ）を含む原料液が付着するが、固形分乾燥設備４１において、乾燥分離され、第２供給ライン３４を経て第２蒸留塔１２１に送られる。

【0093】

さらに、逆浸透膜ユニット１０には、第１リボイラ２２において凝縮した圧縮ベーパの凝縮液のうち、第１蒸留塔２１の塔頂に還流液として還流される一部を除いた残部が第１返送ライン３２を経て逆浸透膜ユニット１０に戻される。

【0094】

その結果、逆浸透膜ユニット１０には、図１に示すように、１０４９７ｋｇ／ｈｒの割合で、溶剤（ＮＭＰ）２．６４重量％を含み、温度が６４℃の溶剤水溶液が供給されることになる。

【0095】

そして、逆浸透膜ユニット１０において分離された原料液よりも溶剤（ＮＭＰ）を高い濃度で含む、以下の条件の逆浸透膜濃縮液が、予熱器３５で予熱された後、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備である第２蒸留機構部１２０に送られて溶剤（ＮＭＰ）の分離に供される。
溶剤（ＮＭＰ）濃度：７．２７重量％
温度：６４℃
供給量：３７４９ｋｇ／ｈｒ

【0096】

また、第１蒸留機構部２０における第１蒸留塔２１の、以下の条件の第１塔頂ベーパが、圧縮機２３に送られて断熱圧縮され、１０３．２℃に昇温された後、第１リボイラ２２に熱源として供給される。
溶剤（ＮＭＰ）濃度：０．８５重量％
供給量：３４０７ｋｇ／ｈｒ
ここで、圧縮機２３に送られて断熱圧縮される第１塔頂ベーパの量３４０７ｋｇ／ｈｒが、逆浸透膜ユニット１０から第１蒸留塔に送られる逆浸透膜濃縮液の量３１３４ｋｇ／ｈｒより多いのは、第１蒸留塔２１には、第１還流ライン３１を経て第１リボイラ２２の凝縮液が第１蒸留塔２１の塔頂に還流されることによる。

【0097】

さらに、第１リボイラ２２において凝縮した圧縮ベーパの凝縮液は、その一部が、第１蒸留塔２１の塔頂に還流液として還流（供給）され、残部が上述のように第１返送ライン３２を経て逆浸透膜ユニット１０に戻される。

【0098】

また、圧縮機２３から入力されるエネルギーのうちの過剰分は、圧縮機２３からの圧縮ベーパが第１リボイラ２２で用いられた後、真空吸引ライン３９から真空吸引ライン用コンデンサ４０に導かれて冷却され、真空吸引ライン用コンデンサ４０用の冷却水とともに外部に排出される。これにより、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備（第１蒸留機構部）２０の熱収支がとられることになる。
なお、真空吸引ライン用コンデンサ４０で凝縮した凝縮液は、特に図示しないが、循環ポンプ３６の吸い込み側に戻されるように構成されている。

【0099】

さらに、自己蒸気機械圧縮式蒸留設備である第１蒸留機構部２０で分離された第１塔底液は、
溶剤（ＮＭＰ）濃度：４０重量％
温度：９５℃
供給量：６１５ｋｇ／ｈｒ
の条件で、第２蒸留機構部１２０（後段溶剤回収システムＹ）に供給される。

【0100】

そして、第２蒸留機構部１２０（後段溶剤回収システムＹ）では、上述の第１塔底液が、ボイラから供給される水蒸気を熱源として、第２蒸留塔１２１において蒸留が行われ、
溶剤（ＮＭＰ）濃度：１００重量％
温度９０℃、
回収量：２４５ｋｇ／ｈｒ
の条件で溶剤が回収される。

【0101】

すなわち、本実施形態にかかる溶剤回収システム１００に供される原料液に含まれる溶剤（ＮＭＰ）の量は２４５ｋｇ／ｈｒであり、溶剤回収システム１００においては、その全量２４５ｋｇが回収されることになる。

【0102】

また、本実施形態にかかる溶剤回収システム１００においては、前段溶剤回収システムＸにおける水分除去量が６２８９ｋｇ／ｈｒとなり、後段溶剤回収システムＹにおける水分除去量（すなわち、第２蒸留塔１２１の塔頂ベーパとして取り出される水分）は、４５９ｋｇ／ｈｒ（４６３×（１−０．００９７）＝４５９ｋｇ／ｈｒ）となる。

【0103】

第１塔頂ベーパおよび第２塔頂ベーパの凝縮液は、第１返送ライン３２および第２返送ライン１３２を経て、逆浸透膜ユニット１０に戻されて、水と逆浸透膜濃縮液に分離された後、溶剤濃度が１０ｐｐｍと低濃度の排水として系外に排出される。

【0104】

なお、前段溶剤回収システムＸと後段溶剤回収システムＹを備えた本実施形態の溶剤回収システム１００における水分除去量の全量６７４８ｋｇ／ｈｒ（７０００−２４５（溶剤）−７（不溶解固形分）＝６７４８ｋｇ／ｈｒ）は、逆浸透膜ユニット１０において分離される水分として系外に排出されることになる。

【0105】

上述のように、本実施形態にかかる溶剤回収システム１００においては、相変化を伴わず省エネルギー効率の高い逆浸透膜ユニット１０において多くの水を分離するとともに、省エネルギー効率の高い自己蒸気機械圧縮式蒸留設備（第２蒸留機構部）２０において、逆浸透膜ユニット１０で除去されずに残った水分のうちの大部分（６２８９ｋｇ／ｈｒ）を蒸発させる一方、蒸発させるべき水の量は４５９ｋｇ／ｈｒと多くはないが、溶剤濃度が高く、沸点上昇幅が大きくて自己蒸気機械圧縮式蒸留設備を適用することが困難な、後段溶剤回収システムＹでは、ボイラから供給される水蒸気を熱源とする蒸留装置（第２蒸留機構部１２０）を用いて蒸留を行うようにしているので、従来型の溶剤回収システム（すなわち、逆浸透膜ユニットと自己蒸気機械圧縮式蒸留設備とを組み合わせて用いるようにした構成を備えず、ボイラから供給される水蒸気を熱源とする蒸留装置のみを用いて蒸留を行い、本発明の場合と同様の高濃度の溶剤を回収しようとした場合の溶剤回収システム）と比べて、エネルギー消費量を大幅に削減することが可能になる。

【0106】

また、本実施形態にかかる溶剤回収システム１００においては、第１リボイラ２２において凝縮した圧縮ベーパの凝縮液のうち、還流液として第１蒸留塔２１に戻される凝縮液を除いた残部の凝縮液を、逆浸透膜ユニット１０に戻す第１返送ライン３２とを備えているので、上述の返送ラインを備えていない点を除いて、本実施形態の溶剤システムに準じる構成を備えた溶剤回収システム（第１返送ラインを備えていない溶剤回収システム）と比べて、エネルギー消費量を削減することができる。
これは、圧縮ベーパの凝縮液のうち、還流液として第１蒸留塔に戻される凝縮液を除いた残部の凝縮液が第１返送ラインから逆浸透膜ユニット１０に戻され、系外に排出されることがないことから、第１返送ラインを設けずに、上記残部の凝縮液を系外に排出するようにした場合のように、塔頂ベーパの溶剤濃度を低く抑える必要がなく、第１蒸留塔の高さを抑えて圧損を小さくすることが可能になるとともに、第１蒸留塔の塔頂への還流液量を減らして第１蒸留塔での蒸発量を少なくすることが可能になるため、圧縮機の負荷が削減されることによる。

【0107】

表２は、従来型の回収システム（蒸気式蒸留装置）を用いた場合と、上述の第１返送ラインを備えていない溶剤回収システムを用いた場合と、本発明の実施形態にかかる溶剤回収システム１００を用いた場合のエネルギー消費量を示している。

【0108】

【表2】

【0109】

表２に示すように、従来型の溶剤回収システムにおいては、５４５４ｋＷ時のエネルギーが必要となるが、本実施形態にかかる溶剤回収システム１００によれば７１０ｋＷ時のエネルギー消費量となり、大幅な省エネルギーを実現できることがわかる。

【0110】

また、本実施形態にかかる溶剤回収システム１００のように、第１塔頂ベーパの溶剤濃度が０．５重量％以上１重量％以下の範囲となるように構成した場合、以下の点で、設備コストの削減を図ることが可能になる。
１）例えば、第１塔頂ベーパにおける溶剤濃度を５０ｐｐｍ程度に抑えるようにした場合に比べて、第１蒸留塔の高さを十分に低くすること、例えば約１／３程度にまで低背化することができる。
２）第１蒸留塔の塔頂への還流量を低減することが可能になるため、第１蒸留塔の断面積を削減して、第１蒸留塔を小径化することができる。
３）第１蒸留塔の高さを十分に低くすることができるので、圧損が小さくなり、圧縮機の必要ヘッドを抑えることが可能になるとともに、第１蒸留塔への還流量が少なくなり、第１蒸留塔での蒸発量が少なくなるため、圧縮機としてより小型で、圧縮率の低い、経済的な圧縮機を用いることができる。

【0111】

なお、上記実施形態では、溶剤がＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）である場合を例に挙げて説明したが、溶剤の種類に特別の制約はなく、溶剤としてＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＡｃ（ジメチルアセトアミド）などを含む水溶液から溶剤を回収する場合などに広く適用することが可能である。

【0112】

また、上記実施形態で説明し、あるいは、図１に示した、原料液や、各部における被処理液の量、温度、溶剤濃度、圧力などに関する値は、あくまでも例示であって、本発明は、それらの値が上記実施形態の値とは異なる値となる場合を排除するものではない。

【0113】

本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態に限定されるものではなく、発明の範囲内において、応用、変形を加えることが可能である。

【符号の説明】

【0114】

１０ 逆浸透膜ユニット
１１ 限外濾過装置（ウルトラフィルター）
２０ 第１蒸留機構部（自己蒸気機械圧縮式蒸留設備）
２１ 第１蒸留塔
２２ 第１リボイラ
２３ 圧縮機
３１ 第１還流ライン
３２ 第１返送ライン
３３ 第１供給ライン
３４ 第２供給ライン
３５ 予熱器（熱交換器）
３６ 循環ポンプ
３７ 第２蒸留塔供給ポンプ
３８ 真空ポンプ
３９ 真空吸引ライン
４０ 真空吸引ライン用コンデンサ
４１ 固形分乾燥設備
１００ 溶剤回収システム
１２０ 第２蒸留機構部
１２１ 第２蒸留塔
１２２ 第２リボイラ
１２３ コンデンサ
１２４ 第２真空ポンプ
１３１ 第２還流ライン
１３２ 第２返送ライン
Ｘ 前段溶剤回収システム
Ｙ 後段溶剤回収システム

【要約】

原料液に含まれる溶剤の濃度が低い場合に特に省エネルギー効果の高い溶剤回収システムを提供する。
（ａ）原料液を逆浸透膜濃縮液と水とに分離する逆浸透膜ユニット１０と、（ｂ）逆浸透膜濃縮液を蒸留する第１蒸留塔２１と、第１リボイラ２２と、第１蒸留塔の塔頂ベーパである第１塔頂ベーパを断熱圧縮し、第１リボイラに加熱源とする圧縮機２３と、圧縮ベーパの凝縮液の一部を第１蒸留塔に還流するための還流ライン３１と、残部の凝縮液を、逆浸透膜ユニットに戻す第１返送ライン３２とを備え、かつ、第１蒸留塔の塔底液である第１塔底液の溶剤濃度が３５重量％以上４５重量％以下となるように構成された自己蒸気機械圧縮式蒸留設備（第１蒸留機構部）２０とを備えた構成とする。

【図1】

【図2】