特開 2022-178805 蒸留装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022178805

(43)【公開日】2022-12-02

(54)【発明の名称】蒸留装置

(51)【国際特許分類】

   B01D 3/14 20060101AFI20221125BHJP

   B01D 5/00 20060101ALI20221125BHJP

   B01D 3/26 20060101ALI20221125BHJP

【ＦＩ】

B01D3/14 Z

B01D5/00 E

B01D3/26 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021085865

(22)【出願日】2021-05-21

(71)【出願人】

【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】立野 隆彦

(72)【発明者】

【氏名】池田 博史

(72)【発明者】

【氏名】竹森 勇

【テーマコード（参考）】

4D076

【Ｆターム（参考）】

4D076AA12

4D076AA22

4D076BB04

4D076BB05

4D076BB21

4D076BB23

4D076BC01

4D076BC21

4D076CB02

4D076CB04

4D076CB06

4D076CB07

4D076CD22

4D076DA14

4D076DA25

4D076DA31

4D076DA35

4D076DA36

4D076EA08Y

4D076EA08Z

4D076EA10Y

4D076EA12Y

4D076EA12Z

4D076EA14Y

4D076FA34

4D076JA01

4D076JA04

(57)【要約】

【課題】塔頂ベーパを冷却する冷却水の有する熱を有効に利用し、かつ、蒸気発生器へのスケールの発生を抑制することで、継続的な省エネルギー効率の高い操業を可能にする。
【解決手段】第１蒸留塔１と、純水を加熱して第１蒸留塔に吹き込む蒸気を発生させる蒸気発生器１ａと、第１塔頂ベーパを冷却して、第１凝縮液と、第１ベーパとに分離する第１コンデンサ１１と、第１コンデンサで用いられ、昇温した、第１コンデンサ用循環冷却水から熱回収を行い、回収した熱を電力により温度レベルを上げて蒸気発生器に供給するヒートポンプＨＰと、第１ベーパを、下記第２凝縮液と気液接触させて蒸留する第２蒸留塔２と、第２蒸留塔から取り出される第２塔頂ベーパを冷却して凝縮させ第２凝縮液を回収する第２コンデンサ２２と、第１蒸留塔の塔底液の温度が所定の温度に保たれるように、系内の圧力を制御する圧力制御機構４０とを備えた構成とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

低沸点成分と高沸点成分とを含有する原料液の蒸留を行う第１蒸留塔と、
純水を加熱して、前記第１蒸留塔の塔底液に吹き込むように供給される蒸気を発生させる蒸気発生器と、
前記第１蒸留塔の塔頂から取り出される第１塔頂ベーパを、第１コンデンサ用循環冷却水により冷却して、第１凝縮液と、前記第１凝縮液よりも低沸点成分を高い割合で含む第１ベーパとに分離する第１コンデンサと、
前記第１コンデンサにおいて前記第１塔頂ベーパの冷却に用いられて昇温した、前記第１コンデンサ用循環冷却水から熱回収を行うとともに、回収した熱を電力により温度レベルを上げて前記蒸気発生器に、高温水として供給するように構成されたヒートポンプと、
前記第１コンデンサにおける分縮後のベーパである前記第１ベーパを、下記第２凝縮液と気液接触させて蒸留する第２蒸留塔と、
前記第２蒸留塔の塔頂から取り出される第２塔頂ベーパを、第２コンデンサ用循環冷却水により冷却して凝縮させ、低沸点成分を主成分とする第２凝縮液を回収する第２コンデンサと、
前記第１コンデンサにおける前記第１凝縮液を、前記第１蒸留塔用の還流液として前記第１蒸留塔に還流させる第１還流路と、
前記第２コンデンサにおける前記第２凝縮液の一部を、前記第２蒸留塔用の還流液として前記第２蒸留塔に還流させる第２還流路と、
前記第１蒸留塔の塔底液の温度が所定の温度に保たれるように、系内の圧力を制御する圧力制御機構と
を具備することを特徴とする蒸留装置。

【請求項2】

前記圧力制御機構は、系内が所定の真空度となるように、前記第２コンデンサを経て真空吸引を行う真空吸引手段を備えたものであることを特徴とする請求項１記載の蒸留装置。

【請求項3】

前記第１蒸留塔の塔底液の温度が８８℃以下となるように、前記圧力制御機構により系内の圧力が制御され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記載の蒸留装置。

【請求項4】

前記原料液が、低沸点成分を高沸点成分よりも少ない割合で含有するものであることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の蒸留装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ヒートポンプを用いた蒸留装置に関し、詳しくは、低沸点成分を高沸点成分よりも少ない割合で含有する原料液を蒸留して低沸点成分を分離するために用いられる蒸留装置に関する。

【背景技術】

【0002】

蒸留装置における省エネルギー化の必要性は近年、益々増大しており、種々の提案が行われている。

【0003】

そのような省エネルギー技術の１つとして、蒸留塔の塔頂ベーパを冷却する塔頂コンデンサで塔頂ベーパを冷却するのに用いた冷却水が有する熱を、ヒートポンプを利用して汲み上げ、蒸留塔の塔底液を再加熱するリボイラの熱源として使用することにより省エネルギーを図るようにした蒸留装置が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第６６１２９３６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の蒸留装置の場合、ヒートポンプで汲み上げた熱を利用して蒸留塔の塔底液を加熱するようにしているので、例えば蒸留塔の塔底液がカルシウムやシリカなどのスケールの発生原因となる物質を含んでいるような場合には、蒸留塔の塔底液を再加熱するためのリボイラ（ヒータ）の伝熱面（塔底液と接する面）にスケールが発生して、伝熱効率が低下し、省エネルギー効果が損なわれるという問題点がある。すなわち、熱交換器（リボイラ・ヒータ）の伝熱面（塔底液と接する面）にスケールが発生して、伝熱効率が低下すると、ヒートポンプを利用して塔頂コンデンサの熱を汲み上げて利用するように構成しているにもかかわらず、意図するような省エネルギー効果を得ることができないという事態を招くことになる。

【0006】

また、排液中に含まれる、低沸点溶剤やアンモニアなどの低沸点成分を除去する手法として、例えば蒸留塔の塔底に、ボイラーで発生させた蒸気を直接に吹き込んで蒸留を行い、低沸点成分を高い割合で含む蒸留塔の塔頂ベーパを塔頂コンデンサで凝縮させ、凝縮液の一部を留出液として回収するとともに、凝縮液の残部を蒸留塔の塔頂に還流する蒸留操作により分離する方法が知られているが、この方法の場合、ボイラーで発生させた蒸気を蒸留に使用するため、ランニングコストが高くなるという問題点がある。

【0007】

本発明は、塔頂ベーパを冷却するのに用いた冷却水が有する熱をヒートポンプにより汲み上げて、蒸留操作を行うための熱源として有効に利用することが可能で、かつ、特許文献１の蒸留装置のように、蒸留塔の塔底液を再加熱するためのリボイラを必要とすることなく、被処理液がスケールの発生原因となる物質を含んでいる場合にも機器へのスケールの発生を抑制して、省エネルギー効率の高い操業を安定して継続的に行うことが可能な蒸留装置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】

【0008】

上記課題を解決するため、本発明の蒸留装置は、
低沸点成分と高沸点成分とを含有する原料液の蒸留を行う第１蒸留塔と、
純水を加熱して、前記第１蒸留塔の塔底液に吹き込むように供給される蒸気を発生させる蒸気発生器と、
前記第１蒸留塔の塔頂から取り出される第１塔頂ベーパを、第１コンデンサ用循環冷却水により冷却して、第１凝縮液と、前記第１凝縮液よりも低沸点成分を高い割合で含む第１ベーパとに分離する第１コンデンサと、
前記第１コンデンサにおいて前記第１塔頂ベーパの冷却に用いられて昇温した、前記第１コンデンサ用循環冷却水から熱回収を行うとともに、回収した熱を電力により温度レベルを上げて前記蒸気発生器に、高温水として供給するように構成されたヒートポンプと、
前記第１コンデンサにおける分縮後のベーパである前記第１ベーパを、下記第２凝縮液と気液接触させて蒸留する第２蒸留塔と、
前記第２蒸留塔の塔頂から取り出される第２塔頂ベーパを、第２コンデンサ用循環冷却水により冷却して凝縮させ、低沸点成分を主成分とする第２凝縮液を回収する第２コンデンサと、
前記第１コンデンサにおける前記第１凝縮液を、前記第１蒸留塔用の還流液として前記第１蒸留塔に還流させる第１還流路と、
前記第２コンデンサにおける前記第２凝縮液の一部を、前記第２蒸留塔用の還流液として前記第２蒸留塔に還流させる第２還流路と、
前記第１蒸留塔の塔底液の温度が所定の温度に保たれるように、系内の圧力を制御する圧力制御機構と
を備えていることを特徴としている。

【0009】

なお、本発明において、蒸気発生器において蒸気を発生させるために加熱される「純水」とは、例えば、イオン交換樹脂を用いた軟水装置で、スケールの発生の原因となるカルシウムやケイ素などの成分を予めに除去した水（いわゆる軟水）や、逆浸透膜フィルタを用いて精製することにより、スケールの発生の原因となるカルシウムやケイ素などの成分を予めに除去した水（いわゆるＲＯ水）などをいう。

【0010】

本発明の蒸留装置においては、前記圧力制御機構は、系内が所定の真空度となるように、前記第２コンデンサを経て真空吸引を行う真空吸引手段を備えたものであることが好ましい。

【0011】

また、本発明の蒸留装置においては、前記第１蒸留塔の塔底液の温度が８８℃以下となるように、前記圧力制御機構により系内の圧力が制御されるように構成されていることが好ましい。

【0012】

また、本発明の蒸留装置においては、前記原料液が、低沸点成分を高沸点成分よりも少ない割合で含有するものであることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明の蒸留装置では、蒸気発生器に、カルシウム、シリカなどのスケールの発生原因となる成分を予めに除去された純水（例えば、軟水やＲＯ水）を供給し、ヒートポンプから供給される高温水を加熱源に使用して純水を蒸発させ、発生した蒸気を第１蒸留塔の塔底液に直接に吹き込むようにしているので、塔底液がカルシウム、シリカなどのスケールの発生原因となる成分を含んでいる場合にも、リボイラを用いて蒸留塔の塔底液を加熱する場合のように、リボイラの伝熱面にスケールが発生して、伝熱効率が低下するというようなことがない。

【0014】

したがって、塔頂ベーパを冷却するのに用いた冷却水が有する熱をヒートポンプにより汲み上げて、蒸留操作を行うための熱源として有効に利用することが可能で、かつ、伝熱面へのスケールの発生というような問題を引き起こすことがなく、省エネルギー効率の高い蒸留操作を安定して継続的に行うことが可能な蒸留装置を提供することが可能になる。

【0015】

なお、蒸気発生器は、純水、ヒートポンプで汲み上げた熱を運ぶ高温側流体（作動流体）と接するだけであることから、スケーリングや腐食のおそれがなく、十分な伝熱係数を確保できることから、蒸気発生器の型式や構成材料の選択の自由度は高く、コストの低減を図ることが可能になる。

【0016】

本発明の蒸留装置においては、圧力制御機構として、系内が所定の真空度となるように、第２コンデンサを経て真空吸引を行う真空吸引手段を備えた構成のものを用いることにより、複雑な構造の設備を必要とせずに、系内の温度を、ヒートポンプで熱回収した熱を効率よく利用することができる温度に制御して、本発明をより実効あらしめることができる。

【0017】

また、第１蒸留塔の塔底液の温度が８８℃以下となるように、圧力制御機構により系内の圧力が制御されるように構成した場合、ヒートポンプをＣＯＰの高い条件で稼働させて、より高い省エネルギー効率を実現することができる。
すなわち、汎用のヒートポンプから得られる高温側流体（作動流体）（高温水）の最高温度は９５℃程度であり、蒸気発生器からヒートポンプに戻る作動流体（低温側流体）の戻り温度を９０℃とした場合、蒸気発生器で発生する蒸気の温度は８８℃程度になる。そこで、蒸留塔の内部を含む系内の操作圧を、第１蒸留塔の塔底液の温度が８８℃以下になるように調整することにより、蒸気発生器から発生する蒸気を安定して第１蒸留塔の塔底液に吹き込んで、効率良く、安定した蒸留操作を行うことができるようになる。

【0018】

また、本発明の蒸留装置においては、蒸気発生器で発生させた蒸気を第１蒸留塔の塔底液に吹き込むようにしているので、原料液が、低沸点成分を高沸点成分よりも少ない割合で含有するものである場合に、効率の良いストリッピングを行って、低沸点成分を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。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態にかかる蒸留装置の構成を示すフローシートである。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。

【0021】

なお、本実施形態では、低沸点成分であるアセトンを１．０ｗｔ％含み、残部（９９．０ｗｔ％）を高沸点成分である水とする原料液（被処理液）を蒸留してアセトンを分離、回収するための蒸留装置を例にとって説明する。

【0022】

本実施形態にかかる蒸留装置１００は、ヒートポンプを用いて省エネルギー性の向上を図った蒸留装置である。

【0023】

図１に示すように、本実施形態にかかる蒸留装置１００は、第１蒸留塔１と、蒸気発生器１ａと、第１蒸留塔１の塔頂から取り出される塔頂ベーパ（第１塔頂ベーパ）を冷却する第１コンデンサ１１とを備えている。

【0024】

また、本実施形態にかかる蒸留装置１００は、第１コンデンサ用循環冷却水から熱回収を行うヒートポンプＨＰと、第１コンデンサ１１における分縮後のベーパ（第１ベーパ）の蒸留を行う第２蒸留塔２と、第２蒸留塔２の塔頂から取り出される塔頂ベーパ（第２塔頂ベーパ）を冷却する第２コンデンサ２２とを備えている。

【0025】

本実施形態では、第１塔頂ベーパを冷却する第１コンデンサ１１と、第１コンデンサ１１における分縮後のベーパ（第１ベーパ）の蒸留を行う第２蒸留塔２とは一体に構成されている。すなわち、第１コンデンサ１１の上側に直結するように第２蒸留塔２を配設し、第１コンデンサ１１における分縮後のベーパである第１ベーパが直接に第２蒸留塔２の塔底に供給されるように構成されている。
ただし、第１コンデンサ１１における分縮後のベーパである第１ベーパが第２蒸留塔２の塔底に供給されるように構成されていればよいので、第１コンデンサ１１と第２蒸留塔２とが分離した構造とすることも可能である。

【0026】

また、本実施形態にかかる蒸留装置１００は、第１蒸留塔１の塔底液の温度が所定の温度に保たれるように、系内の圧力を制御する圧力制御機構４０を備えている。

【0027】

そして、圧力制御機構４０は、系内が所定の真空度となるように、第２コンデンサを経て真空吸引を行う真空吸引手段３４を備えた構成とされている。なお、本実施形態では、真空吸引手段３４として、真空ポンプが用いられている。

【0028】

なお、本実施形態にかかる蒸留装置１００では、後述するように、圧力制御機構４０により系内の圧力を制御して、第１蒸留塔１の塔底液の温度が８８℃以下となるように構成している。

【0029】

さらに、本実施形態にかかる蒸留装置１００は、第１コンデンサ１１の凝縮液を、第１蒸留塔１に還流させる第１還流路３１と、第２コンデンサ２２の凝縮液を、第２蒸留塔２に還流させる第２還流路３２とを備えている。
以下、詳しく説明する。

【0030】

本発明の蒸留装置１００が備える第１蒸留塔１は、アセトンを１．０ｗｔ％の割合で含むアセトン水溶液（水９９．０ｗｔ％）である原料液の蒸留を行う蒸留塔である。

【0031】

本実施形態では、第１蒸留塔１としては、充填塔を用いている。ただし、第１蒸留塔１としては、充填塔以外にも、例えば棚段塔など種々の構成のものを用いることが可能である。

【0032】

また、蒸気発生器１ａは、純水を加熱して、第１蒸留塔１の塔底液を直接加熱するための蒸気を発生させるものであって、本実施形態では、蒸気発生器１ａとして、後述のヒートポンプＨＰからの９５℃の高温水を熱源とする間接型熱交換器が用いられている。

【0033】

具体的には、蒸気発生器１ａとして、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を用いて作製された、液膜降下型の熱交換器が用いられている。

【0034】

なお、本実施形態では、蒸気発生器１ａに供給される純水として、逆浸透膜フィルタを用いて精製することにより、スケールの発生の原因となるカルシウムやケイ素などの成分を予めに除去したＲＯ水を用いている。

【0035】

また、本実施形態では、蒸気発生器１ａに供給される純水が、予熱器４２において、第１蒸留塔１の塔底から抜き出される缶出液との熱交換により加熱され、エネルギーの回収が行われるように構成されている。

【0036】

第１蒸留塔１では蒸気発生器１ａで発生した蒸気と、予熱器４１を通過して昇温した原料液（供給液）および、第１コンデンサ１１で凝縮した凝縮液である還流液とが気液接触することで、アセトンの蒸留が行われる。そして、アセトンが分離（除去）された塔底液（缶出液）が系外に排出される一方、原料液よりも高い割合でアセトンを含む、塔頂ベーパ（第１塔頂ベーパ）が第１コンデンサ１１に供給される。

【0037】

また、本実施形態にかかる蒸留装置１００が備える第１コンデンサ１１は、第１蒸留塔１の塔頂から取り出される塔頂ベーパ（第１塔頂ベーパ）を、第１コンデンサ用循環冷却水により冷却して、第１凝縮液と、第１凝縮液よりもアセトンを高い割合で含む第１ベーパとに分離するものである。そして、この第１凝縮液は第１蒸留塔１の塔頂へ還流液として還流される。

【0038】

すなわち、第１コンデンサ１１では、主として高沸点成分(水)が凝縮し、アセトン２０ｗｔ％を含む凝縮液（アセトン水溶液）は、還流液として、第１蒸留塔１の塔頂に戻される。

【0039】

さらに、本実施形態にかかる蒸留装置１００は、ヒートポンプＨＰを備えており、このヒートポンプＨＰは、第１コンデンサ１１で第１塔頂ベーパの冷却に用いられ、昇温した第１コンデンサ用循環冷却水（本実施形態では５４．５℃）から熱回収を行うとともに、回収した熱を電力により温度レベルを上げて蒸気発生器１ａに高温水（本実施形態では９５℃）として供給することができるように構成されている。

【0040】

すなわち、本発明にかかる蒸留装置１００において、ヒートポンプＨＰは、例えば、第１コンデンサ１１で用いられた第１コンデンサ用循環冷却水から熱を回収し、電力により温度レベルを上昇させ、蒸気発生器１ａに供給することで熱エネルギーを循環利用するものである。

【0041】

具体的には、第１コンデンサ１１で第１塔頂ベーパの冷却に用いられ、昇温した温度が５４．５℃の第１コンデンサ用循環冷却水がヒートポンプＨＰにおいて熱回収され、温度が４９．５℃に低下した第１コンデンサ用循環冷却水が第１コンデンサ１１に循環供給されるように構成されている。

【0042】

一方、ヒートポンプＨＰにおいて、電力により温度レベルが９５℃に上げられた高温水側循環水（高温水）は、蒸気発生器１ａに供給され、蒸気発生器１ａで用いられて温度が９０℃に低下した高温水側循環水は、ヒートポンプＨＰに戻されて、温度レベルが９５℃に上げられた後、再び蒸気発生器１ａに供給されるように構成されている。

【0043】

さらに、本実施形態の蒸留装置１００は、第１コンデンサ１１における分縮後のベーパである第１ベーパを蒸留する第２蒸留塔２を備えているとともに、第２蒸留塔２の塔頂から取り出される塔頂ベーパ（第２塔頂ベーパ）を冷却する第２コンデンサ２２を備えている。

【0044】

第２蒸留塔２は、第１コンデンサ１１における分縮後のベーパである第１ベーパを第２コンデンサ２２で凝縮した第２凝縮液と気液接触させて蒸留し、塔頂からさらにアセトン濃度の高い塔頂ベーパ（第２塔頂ベーパ）を取り出す蒸留塔である。本実施形態では、第２蒸留塔２として充填塔を用いている。ただし、第２蒸留塔２としては、充填塔以外にも、例えば棚段塔など種々の構成のものを用いることが可能である。

【0045】

第２蒸留塔２では、アセトン濃度の高い、第１コンデンサ１１の分縮後のベーパが蒸留されることにより、アセトンが選択的に第２コンデンサ２２に抜き出される。

【0046】

この第２コンデンサ２２は、第２蒸留塔２の塔頂ベーパである第２塔頂ベーパを第２コンデンサ用循環冷却水により冷却して、第２塔頂ベーパに含まれるアセトンと水を凝縮させる機能を果たす。

【0047】

そして、第２コンデンサ２２において凝縮した凝縮液の一部が回収溶剤として回収され、残りの凝縮液は、第２蒸留塔２の塔頂へ還流液として還流される。

【0048】

本実施形態の蒸留装置１００は、第１コンデンサ１１における凝縮液を、第１蒸留塔１用の還流液として第１蒸留塔１に還流させることができるように第１還流路３１を備えている。

【0049】

また、第２コンデンサ２２における凝縮液を、第２蒸留塔２用の還流液として第２蒸留塔２に還流させることができるように第２還流路３２を備えている。

【0050】

さらに説明すると、本実施形態の蒸留装置１００においては、真空吸引手段３４により第２コンデンサを経て系内の気体を排出することにより、第１蒸留塔１の塔底から排出される塔底液（缶出液）の温度が８８℃になるような操作圧（例えば、２５ｋＰａＡ以上大気圧以下）で操作されるようにして、ヒートポンプＨＰにて温度レベルを上げて蒸気発生器１ａに供給する高温水の温度が９５℃となるように構成されている。

【0051】

これは、汎用のヒートポンプＨＰから得られる高温側流体（作動流体）（高温水）の最高温度が９５℃程度であり、蒸気発生器１ａからヒートポンプＨＰに戻る作動流体（低温側流体）の戻り温度を９０℃とした場合、蒸気発生器１ａで発生する蒸気の温度は８８℃程度になることから、第１蒸留塔１、第２蒸留塔２などの機器内の圧力（操作圧）を、第１蒸留塔１の塔底液の温度が８８℃以下になるように調整することにより、蒸気発生器１ａから発生する蒸気を安定して第１蒸留塔１の塔底液に吹き込んで、効率良く、安定した蒸留操作を行うことができるようになることによる。

【0052】

また、本実施形態にかかる蒸留装置１００においては、第１蒸留塔１に供給される原料液を、アセトン濃度が１．０ｗｔ％のアセトン水溶液とし、第１蒸留塔１の塔底から排出される排出液のアセトン濃度が０．００１ｗｔ％以下（１０ｐｐｍ以下）となるようにしている。

【0053】

このような状況において、本実施形態の蒸留装置１００を適用することにより、効率のよい蒸留を行って省エネルギーを図りつつ、原料液から低沸点成分であるアセトンを確実に分離、回収することが可能になる。

【0054】

また、本実施形態にかかる蒸留装置１００においては、ヒートポンプＨＰの動力は第１蒸留塔１の蒸気発生器１ａに熱量として加算され、第１コンデンサ１１における冷却熱量が、蒸気発生器１ａで加えられた熱量に対して不足するため、第２蒸留塔２においては余剰熱を利用することが可能になり、第２蒸留塔２における熱負荷が小さくなる。その結果、第２蒸留塔２の塔径を第１蒸留塔１の塔径よりも小さくすることが可能になり、設備コストの低減を図ることができる。

【0055】

次に、本実施形態にかかる蒸留装置１００を用いてアセトンと水を含む原料液（被処理液）の蒸留を行った場合の運転結果の一例について説明する。

【0056】

本実施形態にかかる蒸留装置１００を用いて原料液の蒸留を行うに当たっては、原料液として、温度：２０℃、アセトン濃度：１．０ｗｔ％のアセトン水溶液を、予熱器４１を経て、３０００ｋｇ／ｈｒの割合で第１蒸留塔１に供給した。
ここで、第１蒸留塔１に供給される原料液中のアセトンの量は１時間当たり３０ｋｇとなる。

【0057】

また、純水を、予熱器４２で予熱した後、蒸気発生器１ａで蒸発させ、発生した蒸気を１５８ｋｇ／ｈｒの割合で、第１蒸留塔１の塔底液に直接吹き込むことにより供給した。

【0058】

一方、第１蒸留塔１の塔底液として、温度：２５℃、アセトン濃度：１０ｐｐｍ以下の水（ほとんどのアセトンが分離された処理液）を３１２７ｋｇ／ｈｒの割合で系外に排出した。

【0059】

ここで、塔底液として系外に排出されるアセトンは、約０．０３ｋｇ／ｈｒ（３１２７ｋｇ／ｈｒ×０．００１／１００＝０．０３ｋｇ／ｈｒ）となる。

【0060】

また、第２蒸留塔２においては、塔頂から塔頂ベーパ（第２塔頂ベーパ）として、温度：４３℃、アセトン濃度：９８．０ｗｔ％のベーパが６３．４ｋｇ／ｈｒの割合で取り出される。

【0061】

さらに、第２コンデンサ２２においては、第２蒸留塔２の塔頂ベーパ（第２塔頂ベーパ）が冷却され、凝縮する。この凝縮液は、温度：４３℃、アセトン濃度：９８．０ｗｔ％で、６３．４ｋｇ／ｈｒの割合で生成する。

【0062】

そして、６３．４ｋｇ／ｈｒの凝縮液のうち、３３．０ｋｇ／ｈｒ（アセトン濃度：９８．０ｗｔ％）が第２蒸留塔２に還流される一方、回収溶剤として、アセトン濃度が９８．０ｗｔ％の回収溶剤が３０．４ｋｇ／ｈｒの割合で回収される。

【0063】

ここで、回収溶剤として回収されるアセトンは、約２９．８ｋｇ（３０．４ｋｇ／ｈｒ×０．９８＝約２９．８ｋｇ）となる。

【0064】

従来の蒸気を加熱源として用いた蒸留装置を考えた場合、蒸気による加熱量が１３３．５ｋＷとなるため、１次エネルギーは１３３．５ｋＷとなる。一方、本実施形態におけるヒートポンプＨＰを用いた蒸留装置１００の場合では、ヒートポンプＨＰの電力は２８．５ｋＷとなり、１次エネルギー換算係数を２．５７とした場合、１次エネルギーは、ヒートポンプＨＰの電力と１次エネルギー換算係数の積から７３．２ｋＷとなる。

【0065】

したがって、本実施形態にかかる蒸留装置１００を用いることにより、上述の従来の蒸気式の蒸留装置の場合と比較して、１次エネルギー削減率は４５％となり、大きな省エネルギー効果を得ることが可能になることがわかる。

【0066】

なお、本実施形態にかかる蒸留装置１００においては、蒸気発生器１ａで発生させた蒸気を第１蒸留塔１の塔底液に吹き込むようにしているので、上述のように、原料液が、低沸点成分を高沸点成分よりも少ない割合で含有するものである場合（低沸点成分であるアセトンが１．０ｗｔ％、高沸点成分である水が９９．０ｗｔ％）に、効率の良いストリッピングを行って、低沸点成分を分離することができる。

【0067】

なお、上記実施形態で説明し、あるいは、図１に示した、原料液、塔底液、第１および第２凝縮液、第１および第２ベーパなどに関する各種の量や、温度、アセトン濃度、消費エネルギー（ｋＷ）、圧力などの値は、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。

【0068】

また、上記実施形態では、低沸点成分がアセトン、高沸点成分が水である原料液を蒸留してアセトンを回収する場合を例にとって説明したが、本発明において、低沸点成分の種類は上記実施形態に限定されるものではなく、低沸点成分がアンモニア、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、イソプルピルアルコール、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、メチルエチルケトン、アセトアルドヒド、アセトニトリル、アリルアルコール、クロロフォルム、シクロヘキサン、四塩化炭素、ジクロロエタン、ジクロロメタン、二硫化炭素、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、トリクロロエチレン、ベンゼン、ヘプタン、ヘキサンなどであってもよい。

【0069】

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。

【0070】

例えば、蒸留塔の塔頂ベーパを冷却するのに用いたコンデンサの冷却水から熱を回収し、加熱源として用いるための構成として、蒸留塔の塔頂ベーパが高温になるような条件で操作される蒸留装置の場合には、コンデンサの冷却水として純水を用い、この冷却水をコンデンサにおいて蒸留塔の塔頂ベーパと熱交換させて蒸発させ、発生した蒸気を蒸気圧縮機で圧縮し、得られる加圧蒸気を蒸留塔に吹込む構成とすることも可能である。

【符号の説明】

【0071】

１ 第１蒸留塔
２ 第２蒸留塔
１ａ 蒸気発生器
１１ 第１コンデンサ
２２ 第２コンデンサ
３１ 第１コンデンサの凝縮液を第１蒸留塔に還流させる第１還流路
３２ 第２コンデンサの凝縮液を第２蒸留塔に還流させる第２還流路
３４ 真空吸引手段（真空ポンプ）
４０ 圧力制御機構
４１ 供給液予熱器
４２ 純水予熱器
５１ 純水循環ポンプ
５２ 缶出液ポンプ
１００ 蒸留装置
ＨＰ ヒートポンプ

【図1】