特許 7607663 復水を処理するための分離塔及びその方法

(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】

(24)【登録日】2024-12-19

(45)【発行日】2024-12-27

(54)【発明の名称】復水を処理するための分離塔及びその方法

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/04 20230101AFI20241220BHJP

   B01D 3/06 20060101ALI20241220BHJP

【ＦＩ】

C02F1/04 G

B01D3/06 A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022544420

(86)(22)【出願日】2022-05-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2024-01-18

(86)【国際出願番号】 CN2022092928

(87)【国際公開番号】W WO2023103284

(87)【国際公開日】2023-06-15

【審査請求日】2022-07-22

(31)【優先権主張番号】202111482856.3

(32)【優先日】2021-12-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】522290592

【氏名又は名称】テンファ インスティチュート オブ ケミカル マシナリィ アンド オートメーション カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＴＩＡＮＨＵＡ ＩＮＳＴＩＴＵＴＥ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＭＡＣＨＩＮＥＲＹ ＡＮＤ ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ ＣＯ．，ＬＴＤ

【住所又は居所原語表記】３ Ｎｏｒｔｈ Ｈｅｓｈｕｉ Ｒｏａｄ， Ｘｉｇｕ， Ｌａｎｚｈｏｕ， Ｇａｎｓｕ ７３００６０， ＣＮ

(74)【代理人】

【識別番号】100125265

【弁理士】

【氏名又は名称】貝塚 亮平

(72)【発明者】

【氏名】ザオウ シュ

(72)【発明者】

【氏名】ヂョー タウ

(72)【発明者】

【氏名】ルー ユアンルイ

(72)【発明者】

【氏名】ザアイ シャンナン

(72)【発明者】

【氏名】タン ヨンパエン

(72)【発明者】

【氏名】ガウ ヤエン

(72)【発明者】

【氏名】ザアン イパエン

(72)【発明者】

【氏名】マ カイシュアン

(72)【発明者】

【氏名】シェ シャウリン

【審査官】伊藤 真明

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０３４９９８２７（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２９６０７１５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１４０４４５５１（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２１４１０５８４２（ＣＮ，Ｕ）

【文献】国際公開第２００１／０７２６３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０６１１５８２５（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２８０７７２２（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／０２－ １／１８

Ｂ０１Ｄ １／００－ ８／００

Ｃ０７Ｃ ５１／００－５１／６４

Ｃ０７Ｃ ６３／００－６３／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

塔本体を含む、復水を処理するための分離塔であって、前記復水を精製するための、複数の効用蒸発ユニットを有する蒸発ユニットが前記塔本体内に設けられ、前記蒸発ユニットの下方に、外部から冷却水が導入される最終効用凝縮ユニットが設けられ、前記塔本体内において上から下まで圧力を徐々に低下させ、前記複数の効用蒸発ユニットの間で圧力差を生じさせることができる真空ポンプが前記最終効用凝縮ユニットに接続され、
前記蒸発ユニットは、前記複数の効用蒸発ユニットとして、前記塔本体内の上から下に順次、１次効用蒸発ユニット、２次効用蒸発ユニット…Ｎ次効用蒸発ユニットとして配列されたＮ個（Ｎ≧３）の効用蒸発ユニットを含み、
前記複数の効用蒸発ユニットの内の最も上の１次効用蒸発ユニットは、外部から導入される前記復水と外部から導入される蒸気との間で熱交換を行うための熱交換チャンバと、
該熱交換チャンバの下方に外部から前記復水を導入するための復水入口と、該熱交換の熱源としての該蒸気を該熱交換チャンバ内の熱交換管路に導入するための蒸気入口と、該熱交換チャンバの上方に設けられるミスト除去器と、を含み、該熱交換チャンバの上方に、
該復水の一部が該熱交換チャンバで熱交換することにより気化して生ずる気相が前記複数の効用蒸発ユニットの内の２次効用蒸発ユニットに入るための蒸気通路と、該２次効用蒸発ユニットまで延在し、該復水の該熱交換後の液相が通過して該２次効用蒸発ユニットに流れるための降液管とが接続され、
前記複数の効用蒸発ユニットの内の前記２次効用蒸発ユニットからＮ－１次効用蒸発ユニットのそれぞれは、熱交換チャンバと、該熱交換チャンバの上方に設けられるミスト除去器と、を含み、該熱交換チャンバの上方に蒸気通路及び降液管が接続され、該蒸気通路は、１つ上の前記効用蒸発ユニットに接続された前記降液管を介して流入した液相の一部が該熱交換チャンバでの熱交換により気化して生じた気相が１つ下の前記効用蒸発ユニットが含む熱交換チャンバに、熱交換用の熱源として入るために設けられ、該１つ下の効用蒸発ユニットまで延在する該降液管は、該１つ上の効用蒸発ユニットに接続された前記降液管を介して流入した液相の該熱交換後の液相が該１つ下の効用蒸発ユニットに流れるために設けられ、更に、該１つ上の効用蒸発ユニットから延在する前記降液管の底部に、該熱交換後の液相の一部が自己蒸発可能なループ状装置が設けられ、更に、該１つ上の効用蒸発ユニットに接続された前記蒸気通路を介して該熱交換チャンバに導入され、熱交換した後に生ずる復水が該１つ下の効用蒸発ユニットに流れるための復水通路が該熱交換チャンバの底部に接続され、該復水通路の底部にＵ字管が設けられ、
前記複数の効用蒸発ユニットの内の最も下のＮ次効用蒸発ユニットは、熱交換チャンバと、該熱交換チャンバの上方に設けられるミスト除去器と、を含み、該熱交換チャンバの上方に蒸気通路が接続され、該蒸気通路は、１つ上の前記効用蒸発ユニットに接続された前記降液管を介して流入した液相の一部が該熱交換チャンバで熱交換することにより気化して生じた気相が前記最終効用凝縮ユニットに入るために設けられ、更に、該１つ上の効用蒸発ユニットから延在する前記降液管の底部にループ状装置が設けられ、更に、該１つ上の効用蒸発ユニットに接続された前記蒸気通路を介して該熱交換チャンバに導入され、
熱交換した後に生ずる復水が前記最終効用凝縮ユニットに流れるための復水通路が該熱交換チャンバの底部に接続され、該復水通路の底部にＵ字管が設けられ、
前記複数の効用蒸発ユニットの内の前記２次効用蒸発ユニットから前記Ｎ次効用蒸発ユニットのそれぞれにおいて、前記各ループ状装置は、前記各熱交換チャンバと前記各ミスト除去器の間に位置し、
前記冷却水が導入される前記最終効用凝縮ユニットは、前記Ｎ次効用蒸発ユニットから流入した前記気相及び前記復水を冷却し凝縮させ、精製水を生成する
ことを特徴とする分離塔。

【請求項2】

前記最終効用凝縮ユニットの下方に、前記精製水を貯留する精製水貯蔵領域が更に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の分離塔。

【請求項3】

前記蒸発ユニットは、前記２次効用蒸発ユニットの下方に３次効用蒸発ユニットが設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の分離塔。

【請求項4】

前記蒸発ユニットは、前記３次効用蒸発ユニットの下方に前記Ｎ次効用蒸発ユニットとしての４次効用蒸発ユニットが設けられる
ことを特徴とする請求項３に記載の分離塔。

【請求項5】

前記複数の効用蒸発ユニットのそれぞれにおいて、上下方向で、前記各熱交換チャンバと前記各蒸気通路の接続部との間に、前記各ミスト除去器が設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の分離塔。

【請求項6】

請求項５に記載の分離塔を用いた、復水を処理するための方法であって、
１）前記真空ポンプを開け、前記復水入口を介して前記１次効用蒸発ユニットに前記復水を注入し、前記１次効用蒸発ユニットが含む前記熱交換チャンバ内の前記熱交換管路に熱源としての蒸気を導入するステップと、
２）前記復水と前記蒸気は、前記１次効用蒸発ユニットの前記熱交換チャンバ内で熱交換を行い、該復水を１次気相と１次液相に分け、該１次気相は前記１次効用蒸発ユニットが含む前記ミスト除去器を通した後に前記１次効用蒸発ユニットに接続された前記蒸気通路に入り、該蒸気通路を介して前記２次効用蒸発ユニットに入り、該１次液相は前記１次効用蒸発ユニットに接続された前記降液管を介して該２次効用蒸発ユニットに流れるステップと、
３）前記２次効用蒸発ユニットから前記Ｎ－１次効用蒸発ユニットまでのそれぞれで行われるステップであって、Ｍ次効用蒸発ユニット（Ｍは２～Ｎ－１）の１つ上の効用蒸発ユニット（Ｍ－１次効用蒸発ユニット）で生成し、Ｍ－１次効用蒸発ユニットに接続された前記降液管を介してＭ次効用蒸発ユニットに流れてきたＭ－１次液相は、該降液管の底部に設けられた前記ループ状装置内で一部が自己蒸発することによってＭ－１次濃縮液になり、該Ｍ－１次効用蒸発ユニットで生成し、該Ｍ－１次効用蒸発ユニットに接続された前記蒸気通路を通して、該Ｍ次効用蒸発ユニットの前記熱交換チャンバ内の前記熱交換管路に入ったＭ－１次気相は、該熱交換チャンバにおいて、Ｍ回目の熱交換用の熱源として、該Ｍ－１次濃縮液と熱交換し、該Ｍ回目の熱交換によって凝縮して復水になり、該熱交換チャンバの底部に接続された前記復水通路から下向きに流れて、該復水通路の底部に設けられたＵ字管に入り、該Ｍ－１次効用蒸発ユニットに接続された該降液管の該ループ状装置の出口から流出した該Ｍ－１次濃縮液は、該出口の下方に位置する該Ｍ次効用蒸発ユニットの該熱交換チャンバにおいて、該Ｍ－１次気相と該Ｍ回目の熱交換を行うことによって、一部が蒸発してＭ次気相になり、残部がＭ次液相になり、該Ｍ次気相は上向きにして該Ｍ次効用蒸発ユニットの前記ミスト除去器を通して該Ｍ次効用蒸発ユニットに接続された前記蒸気通路に入り、次に、該Ｍ次効用蒸発ユニットの１つ下のＭ＋１次効用蒸発ユニットに入り、該Ｍ次液相は該Ｍ次効用蒸発ユニットに接続された前記降液管を介して該Ｍ＋１次効用蒸発ユニットに流れるステップと、
４）前記ステップ３が行われた後に前記Ｎ次効用蒸発ユニットで行われるステップであって、前記Ｎ次効用蒸発ユニットの１つ上の効用蒸発ユニット（Ｎ－１次効用蒸発ユニット）で生成し、該Ｎ－１次効用蒸発ユニットに接続された前記降液管を介して該Ｎ次効用蒸発ユニットに流れてきたＮ－１次液相は、該降液管の底部に設けられた前記ループ状装置内で一部が自己蒸発することによって、Ｎ－１次濃縮液になり、該Ｎ－１次濃縮液は、該ループ状装置の出口から当該出口の下方に位置する該Ｎ次効用蒸発ユニットの前記熱交換チャンバに向けて流出し、該Ｎ－１次効用蒸発ユニットで生成し、該Ｎ－１次効用蒸発ユニットに接続された前記蒸気通路を通して、該Ｎ次効用蒸発ユニットの該熱交換チャンバ内の熱交換管路に入ったＮ－１次気相は、該熱交換チャンバにおいて、Ｎ回目の熱交換用の熱源として、該Ｎ－１次効用蒸発ユニットの該ループ状装置の該出口から流出した該Ｎ－１次濃縮液と熱交換し、該Ｎ回目の熱交換によって凝縮して復水になり、該熱交換チャンバの底部に接続された前記復水通路から下向きに流れて、該復水通路の底部に設けられたＵ字管に入り、該Ｎ－１次濃縮液は、該熱交換チャンバにおいて、該Ｎ－１次気相とＮ回目の熱交換を行うことによって、一部が蒸発してＮ次気相になり、残部がＮ次液相になり、該Ｎ次気相は、上向きにして該Ｎ次効用蒸発ユニットの前記ミスト除去器を通して該Ｎ次効用蒸発ユニットに接続された前記蒸気通路に入り、次に、前記最終効用凝縮ユニットに入り、該Ｎ次液相は、該熱交換チャンバに設けられた濃縮水出口から排出可能な濃縮水として該熱交換チャンバ内に残るステップと、
５）最後に、前記Ｎ次気相は、前記最終効用凝縮ユニットに入って凝縮し、前記Ｎ回目の熱交換によって生成した前記復水と混合し、精製水になって排出することができ、前記濃縮水を前記濃縮水出口から排出し、別の処理に備え、最後に、前記精製水と他の物質との分離を実現するステップと、を含む
ことを特徴とする方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、水分離塔に関し、具体的には高純度テレフタル酸（英語の略語がＰＴＡ）ショートプロセスにおける排気ガス復水の精製用の水分離塔に関する。

【背景技術】

【0002】

ＰＴＡ装置の生産過程における水循環はショートプロセスを実現するための鍵となり、そのうち、脱水塔から排出された蒸気及び酸化排気ガスは凝縮器に入って凝縮した後に大量の復水を生成し、該復水には一定量の酢酸、ＰＴ酸（ｐ－トルイル酸）が含まれるため、復水の再利用に影響を与え、復水中の酢酸は、精製ユニットの機器への腐食を悪化させるだけでなく、復水を精製ユニットの洗浄水として使用する場合、ＰＴ酸は製品の品質に影響を与える。復水の水質を向上させるために、従来のショートプロセスは一般的に抽出装置を用い、該装置は、投資が高く、エネルギー消費が高く、且つ有機相を抽出剤として用いる必要があり、安全要件が高い。

【発明の概要】

【0003】

上記処理技術における問題を解決するために、本発明は、エネルギーが低く、効率が高く、本質的に安全である新規な塔式水分離塔及びその分離方法を提供する。

【0004】

復水を処理するための分離塔は、塔本体を含み、前記復水を精製するための蒸発ユニットが前記塔本体内に設けられ、前記蒸発ユニットの下方に最終効用凝縮ユニットが設けられ、前記最終効用凝縮ユニットに真空ポンプが接続され、

【0005】

前記蒸発ユニットは、一次効用蒸発ユニットと二次効用蒸発ユニットとを含み、又は更なる多重効用蒸発ユニット、例えば、三次効用蒸発ユニット、四次効用蒸発ユニット、五次効用蒸発ユニットを含み、前記一次効用蒸発ユニットは復水入口と第１熱交換チャンバとを含み、前記第１熱交換チャンバの上方に、復水が熱交換した後に生成された気相のミスト除去に用いられた第１ミスト除去器、及び液相が通過して次の効用蒸発ユニットに流れるための第１降液管が設けられ、気相が次の効用蒸発ユニットに入るための第１蒸気通路は前記第１ミスト除去器と連通し、前記第１降液管の底部に第１ループ状装置が設けられ、前記二次効用蒸発ユニットは第２熱交換チャンバを含み、前記第２熱交換チャンバの上方に、復水が熱交換を行った後に生成された気相のミスト除去に用いられた第２ミスト除去器、及び液相が通過するための第２降液管が設けられ、前記第２ミスト除去器が第２蒸気通路と連通し、前記第２降液管の底部に第２ループ状装置が設けられ、前記第２熱交換チャンバの下方に、熱交換後の復水が次の効用部材へ流れるための第１復水通路が設けられ、前記第１復水通路の底部に第１Ｕ字管が設けられる。

【0006】

前記第１ループ状装置は、第２熱交換チャンバと第２ミスト除去器との間に位置し、一次効用蒸発ユニットと二次効用蒸発ユニットを仕切って両者の間で圧力差を引き起こす作用を果たし、同時に、該第１ループ状装置も自己蒸発装置であり、同様に第２ループ状装置及びその他の効用蒸発ユニットのループ状装置である。

【0007】

第１Ｕ字管は、復水を塔の底部へ誘導することができ、更に、ループ状装置と同様に、各効用蒸発ユニットと次の効用蒸発ユニットを仕切って両者の間で圧力差を引き起こす作用を果たす。

【0008】

前記一次効用蒸発ユニットは外部から提供された熱源を有し、熱源は、０．０５～０．５Ｍｐａの低圧蒸気を加熱媒体として使用することができ、更に、工業廃熱などの非クリーン熱源を使用することができる。

【0009】

更に、前記最終効用凝縮ユニットの下方に精製水貯蔵領域が更に設けられる。

【0010】

更に、前記復水入口は一次効用蒸発ユニットの下部に設けられる。

【0011】

更に、前記外部熱源は、第１熱交換チャンバ内に導入された熱交換管路の外部熱蒸気によって提供される。

【0012】

本発明の目的は、復水を処理するための方法を提供することであり、前記処理方法は、

【0013】

１）真空ポンプを開け、復水入口を介して一次効用蒸発ユニットに復水を注入し、第１熱交換チャンバ内の管路の外部に熱交換用の熱源を導入するステップと、

【0014】

２）前記復水と熱源は、第１熱交換チャンバ内に熱交換を行い、復水を第１気相と第１液相に分け、第１気相は第１ミスト除去器を通した後に第１蒸気通路に入り、第１蒸気通路を介して次の効用蒸発ユニットに入り、第１液相は第１降液管から第１ループ状装置を通して次の効用蒸発ユニットに流れ、第１濃縮液相になり、第１濃縮液相は第１ループ状装置内に自己蒸発を実現し、次に、生成された気相は第２ミスト除去器に入った後、第２蒸気通路に入り、自己蒸発しない液相は次の効用熱交換チャンバに入って熱交換を行うステップであって、
第１濃縮液は、下向きに流れる過程において、まず、第１ループ状装置内に集まり、一定の程度まで集まる場合、一次効用蒸発ユニットと第２蒸発ユニットを仕切り、真空ポンプがずっと動作するため、一次効用蒸発ユニットと第２蒸発ユニットとの間で圧力差を形成し、その結果、第１ループ状装置において、一次効用蒸発ユニットの入口の圧力は、第２蒸発ユニットの出口に位置する圧力より大きく、従って、第１液相は第２蒸発ユニットの出口に自己蒸発を実現し、
熱交換は、熱交換チャンバ内の管路の外の高温熱源と管路内の低温液相との間で完了するステップと、

【0015】

３）第１気相は第１蒸気通路を通して第２熱交換チャンバ内の管路の外部に入り、二回目の熱交換用の熱源として、第１濃縮液相と熱交換し、熱交換が終了した後、第１気相は凝縮した後に復水になり、第１復水通路から下向きに流れて第１Ｕ字管に入り、第１濃縮液は二回目の熱交換を行った後に、第２気相と第２液相を得て、前記第２気相は上向きにして第２ミスト除去器を通して第２蒸気通路に入り、次に、次の効用蒸発ユニットに入り、熱源として熱交換を行い、又は最終効用凝縮ユニットに入り、第２液相は第２降液管を通して第２ループ状装置内に入り、次の効用蒸発ユニットへ流れ、又は自己蒸発を行うステップであって、
該過程において、第１復水は下向きに流れて第１Ｕ字管に入る場合、まず、第１Ｕ字管にも集まり、一定の程度まで集まる場合、第２蒸発と次の効用部材を仕切り、その結果、圧力差を形成するステップと、

【0016】

４）最後に、気相は最終効用凝縮ユニットに入って凝縮し、前記復水と混合し、精製水になって排出することができ、多重効用蒸発後に残った濃縮水を排出し、別の処理に備え、最後に、精製水と他の物質との分離を実現するステップとを含むことを特徴とする。

【0017】

一次効用蒸発ユニットに加えて、後の蒸発ユニットは、二回目の熱交換のために外部熱源を必要としない。

【0018】

好ましくは、更に三次効用蒸発ユニットが設けられ得、前記三次効用蒸発ユニットは、第３熱交換チャンバを含み、前記第３熱交換チャンバの上方に第３気相出口及び第３液相出口が設けられ、前記第３気相出口の上方に第３ミスト除去器が設けられ、前記第３ミスト除去器は第３蒸気通路と連通し、前記第３液相出口は第３降液管と連通し、前記第３降液管の底部に第３ループ状装置が設けられ、前記第３熱交換チャンバの底部に、第４熱交換チャンバの上部に通じる第２復水通路が接続され、前記第２蒸気通路の末端は第３熱交換チャンバと連通し、前記第２ループ状装置の出口は前記第３熱交換チャンバの上方に位置し、第２復水通路の底部に第２Ｕ字管が設けられ、第２Ｕ字管内に残った復水は、三次効用蒸発ユニットと四次効用蒸発ユニットを仕切る作用を果たし、同時に両者の間で圧力差を引き起こす。

【0019】

三次効用蒸発ユニットの気相と液相との分離の原理は、二次効用蒸発ユニットと同じである。

【0020】

好ましくは、更に四次効用蒸発ユニットが設けられ得、四次効用蒸発ユニットは、第４熱交換チャンバを含み、前記第４熱交換チャンバの上方に第４気相出口及び濃縮水出口が設けられ、前記第４気相出口の上方に第４ミスト除去器が設けられ、前記第４ミスト除去器は第４蒸気通路と連通し、持続的に蒸発することによって残った濃縮水は前記濃縮水出口から排出することができ、前記第４熱交換チャンバの底部は最終効用凝縮ユニットに通じる第３復水通路と連通し、前記第３復水通路の底部に第３Ｕ字管が設けられ、第３Ｕ字管内に残った復水は、四次効用蒸発ユニットと最終効用凝縮ユニットを仕切る作用を果たし、同時に両者の間で圧力差を引き起こす。

【0021】

浄化過程において、塔の底部に位置する真空ポンプはずっと動作し、各蒸発ユニットの間のＵ字管とループ状装置の仕切り作用と組み合わせ、その結果、塔において上から下まで圧力が徐々に低下し、上から下まで真空度が徐々に向上し、各効用蒸発ユニットの間で圧力差があり、該圧力差によって蒸発の速度を向上させ、同時に、本発明は、重力の作用を利用し、浄化全過程は、上から下まで、漸進的に進める。

【0022】

該浄化過程において、Ｈ_２Ｏは、各効用部材で気相に持続的に蒸発し、次に蒸気通路を通して次の効用部材に入り、同時に、次の効用蒸発ユニットと液相が熱交換を行うために熱量を担持し、熱交換後の復水は復水通路を介して下向きに流れ、最後に、最終効用凝縮ユニットに達し、その結果、精製水として排出することができ、各効用蒸発ユニットの蒸発過程において、水（大気圧での沸点１００℃）は気相に持続的に蒸発し、酢酸（大気圧での沸点１１７．９°Ｃ）、ＰＴ酸（大気圧での沸点２７４～２７５°Ｃ）などの他の物質は、持続的な濃縮のために残り、最後に、濃縮水として排出することができる。

【0023】

当然ながら、他の化学物質も、生産過程において復水を処理する必要がある場合があり、これは、該装置と方法にも適用できる。

【0024】

本発明の有益な効果は以下のとおりであり、１）重力を利用し、重力の流れにより、段階的に下向きに効用部材に入り、中間ポンプを省き、動力コストと組み合わせ制御システムを節約し、２）各効用部材の間の圧力差を巧みに設計し、一次効用部材によって提供された熱エネルギーを利用し、持続的に蒸発するため、分離の目的を達成し、後の各効用部材は外界からの熱源を必要とせず、３）全てのユニットの間の管路はいずれも塔内に配置され、塔の外に管路を配置しないため、集積度が高く、密封性に優れ、真空を実現しやすく、後の真空システムが小さく、エネルギー消費が低く、機器の占有面積が小さく、建設と取り付けコストが安く、操作しやすい。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本発明の構造概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下では、図面を参照しながら本発明を更に解釈及び説明する。

【0027】

図１に示すように、本実施例において、水分離塔は合計で四次蒸発ユニットを含む。

【0028】

高純度テレフタル酸の調製過程において復水を処理するための水分離塔は、塔本体と、上から下へ順次配列された、前記復水を精製するための一次効用蒸発ユニット１と、一次効用蒸発ユニット１の下方に設けられた二次効用蒸発ユニット２と、前記二次効用蒸発ユニット２の下方に設けられた三次効用蒸発ユニット３と、三次効用蒸発ユニット３の底部に設けられた四次効用蒸発ユニット４と、前記四次効用蒸発ユニット４の下方に設けられた最終効用凝縮ユニット５とを含み、塔本体の密封性を保持するために、塔本体の頂部と底部に密封ヘッドが設けられる。

【0029】

非凝縮性ガスを排出するために、各効用蒸発ユニットに非凝縮性ガス出口０３が設けられ、必要に応じて、塔内の各効用蒸発ユニット内の気圧を調整するために使用される。

【0030】

各効用蒸発ユニットの間に、仕切り用の仕切り板が設けられる。

【0031】

前記一次効用蒸発ユニット１は、第１熱交換チャンバ１１を含み、前記第１熱交換チャンバ１１の上方に第１気相出口及び第１液相出口が設けられ、前記第１気相出口の上方に第１ミスト除去器１２が設けられ、前記第１ミスト除去器１２は第１蒸気通路１３（第１蒸気通路１３は好ましくは塔内に位置する）と連通し、前記第１液相出口は第１降液管１４と連通し、前記第１降液管１４の底部に第１ループ状装置１５が設けられ、前記一次効用蒸発ユニット１の底部に復水入口１６が設けられる。

【0032】

好ましくは、前記一次効用蒸発ユニット１に、熱交換を完了させるために前記一次効用蒸発ユニット１に熱源を提供するための蒸気入口０１及び蒸気出口０２が設けられ、熱源は、０．０５～０．５Ｍｐａの低圧蒸気を加熱媒体として使用することができ、更に、工業廃熱などの非クリーン熱源を使用することができる。

【0033】

一次効用蒸発ユニット１の浄化過程において、浄化すべき復水は、復水入口１６から一次効用蒸発ユニット１の底部に入り、次に、第１熱交換チャンバ１１で熱交換を行い、熱交換後、復水の一部は第１気相に気化し、第１気相出口から第１ミスト除去器１２を通した後に第１蒸気通路１３に入り、第１蒸気通路１３を介して二次効用蒸発ユニット２に入り、次の効用蒸発ユニットの熱交換用の熱源として使用され、気相に変わらない復水の他の一部は、第１液相の形態で、第１液相入口から第１降液管１４に入り、次に、第１ループ状装置１５を介して二次効用蒸発ユニット２に流れ込み、第１濃縮液になり、第１濃縮液相は第１ループ状装置１５内に入り、部分的に自己蒸発することを実現した後、第２ミスト除去器２２を通して第２蒸気通路２３に入り、自己蒸発しない一部は次の効用部材に入り、熱交換を行う。

【0034】

上記過程において、熱蒸気は、蒸気入口０１から第１熱交換チャンバ１１の管路内に入り、復水と熱交換を行い、熱交換後に冷却した蒸気は蒸気出口０２から排出され、一次効用蒸発ユニット１の温度は約１００℃（９５～１０５℃）であり、且つ一次効用蒸発ユニット１の圧力は外界の圧力に相当する。

【0035】

前記二次効用蒸発ユニット２は、第２熱交換チャンバ２１を含み、前記第２熱交換チャンバ２１の上方に第２気相出口及び第２液相出口が設けられ、前記第２気相出口の上方に第２ミスト除去器２２が設けられ、前記第２ミスト除去器２２は第２蒸気通路２３（好ましくは塔内に位置する）と連通し、前記第２液相出口は第２降液管２４と連通し、前記第２降液管２４の底部に第２ループ状装置２５が設けられ、前記第２熱交換チャンバ２１の底部に、第３熱交換チャンバ３１の上部に通じた第１復水通路２６（好ましくは塔内に位置する）が接続され、前記第１復水通路２６の底部に第１Ｕ字管２７が設けられ、前記第１Ｕ字管２７内に残った復水は、二次効用蒸発ユニット２と三次効用蒸発ユニット３を仕切る作用を果たし、同時に両者の間で圧力差を引き起こす。そのうち、第１蒸気通路１３の末端は第２熱交換チャンバ２１と連通し、前記第１ループ状装置１５の出口は前記第２熱交換チャンバ２１の上方に位置する。

【0036】

第１液相は第１ループ状装置１５内に留まり、第１液相が一定の程度まで集まる場合、一次効用蒸発ユニット１と二次効用蒸発ユニット２を仕切る作用を果たし、その結果、一次効用蒸発ユニット１と二次効用蒸発ユニット２との間で一定の圧力差（塔の底部に真空ポンプが接続される）があり、二次効用蒸発ユニット２内の圧力は、一次効用蒸発ユニット１より小さく、従って、第１ループ状装置１５において、二次効用蒸発ユニット２の出口に値する圧力は、一次効用蒸発ユニット１中の入口に位置する圧力より小さく（即ち、第１ループ状装置１５内の液相は出口と入口に圧力差がある）、従って、第１ループ状装置１５も自己蒸発装置であり、圧力差のため、自己蒸発が発生し、第１液相は該自己蒸発過程において、気体の第１自己蒸発気相と第１濃縮液相という２つの相に分けられ、前記第１自己蒸発気相は上向きにして第２ミスト除去器２２に入り、第２ミスト除去器２２を通して第２蒸気通路２３に入り、次に三次効用蒸発ユニット３に入り、第１濃縮液相が下向きにして第２熱交換チャンバ２１に流れ込み、該第２熱交換チャンバ２１において、第１濃縮液相と第１気相が二回目の熱交換を行い（第１気相の温度が第１濃縮液相より高い）、第１濃縮相は再び気相と液相、即ち第２気相と第２液相に分けられ、そのうち、第２気相は上向きにして第２ミスト除去器２２を通し、第２ミスト除去器２２を介して第２蒸気通路２３に入り、次に三次効用蒸発ユニット３に入り、熱源として熱交換を行い、また、第２液相は第２降液管２４を通して第２ループ状装置２５内に入り、自己蒸発を実現する。

【0037】

二次効用蒸発ユニット２の浄化過程において、第１気相は第１蒸気通路１３を介して第２熱交換チャンバ２１内の管路に入り、第２熱交換チャンバ２１に二回目の熱交換を行った後、第１気相は第１復水に冷却し、第１復水は、第１復水通路２６から下向きに流れ、下向きに流れる過程において、復水は、まず第１復水通路２６の底部の第１Ｕ字管２７に十分に集まり、二次効用蒸発ユニット２と三次効用蒸発ユニットを仕切る作用を果たし、両者で圧力差を引き起こす。

【0038】

二次効用蒸発ユニット２は、外部熱源なしで二回目の熱交換を行うことができ、二回目の熱交換用の熱源は、第１蒸発ユニットからの第１気相によって提供され、熱料は第１気相から第１濃縮液相へ流れる。

【0039】

二次効用蒸発ユニット２の温度は約８０℃（７５～９０℃）であり、且つ二次効用蒸発ユニット２の圧力は約０．０３８～０．０７ＭＰａである。

【0040】

同様に、前記三次効用蒸発ユニット３は、第３熱交換チャンバ３１を含み、前記第３熱交換チャンバ３１の上方に第３気相出口及び第３液相出口が設けられ、前記第３気相出口の上方に第３ミスト除去器３２が設けられ、前記第３ミスト除去器３２は第３蒸気通路３３（好ましくは塔内に位置する）と連通し、前記第３液相出口は第３降液管３４と連通し、前記第３降液管３４の底部に第３ループ状装置３５が設けられ、前記第３熱交換チャンバ３１の底部に、次の効用部材の熱交換チャンバの上部に通じる第２復水通路３６が接続され、前記第２蒸気通路２３の末端は第３熱交換チャンバ３１と連通し、前記第２ループ状装置２５の出口は前記第３熱交換チャンバ３１の上方に位置し、且つ第３ミスト除去器３２の下方に位置し、第２復水通路３６の底部に第２Ｕ字管３７が設けられ、第２Ｕ字管２７内に残った復水は、二次効用蒸発ユニット２と三次効用蒸発ユニット３を仕切る作用を果たし、同時に両者の間で圧力差を引き起こす。同様に、第２復水通路３６の底部にも第２Ｕ字管３７が設けられ、第２Ｕ字管３７の作用は第１Ｕ字管２７と同じである。

【0041】

三次効用蒸発ユニット３の気相と液相との分離の原理は二次効用蒸発ユニット２と同じであり、三次効用蒸発ユニット３は、外部熱源なしで三回目の熱交換を行うことができ、熱交換の方向は、二次効用蒸発ユニット２と同じである。

【0042】

三次効用蒸発ユニット３の温度は約６０℃（５５～８０℃）であり、且つ三次効用蒸発ユニット３の圧力は約０．０２～０．０４７ＭＰａである。

【0043】

三次効用蒸発ユニット３と同様に、四次効用蒸発ユニット４は、第４熱交換チャンバ４１を含み、前記第４熱交換チャンバ４１の上方に第４気相出口及び濃縮水出口が設けられ、前記第４気相出口の上方に第４ミスト除去器４２が設けられ、前記第４ミスト除去器４２は第４蒸気通路４３と連通し、持続的に蒸発することによって残った濃縮水は前記濃縮水出口６から排出することができ、前記第４熱交換チャンバ４１の底部に、最終効用凝縮ユニット５に通じた第３復水通路４６が接続され、第３復水通路４６の底部に第３Ｕ字管４７が設けられ、第３Ｕ字管４７の作用は、前の効用部材のＵ字管の作用と同じである。

【0044】

四次効用蒸発ユニット４の温度は約４５℃（４０～７０℃）であり、且つ四次効用蒸発ユニット４の圧力は約０．００３～０．０７ＭＰａである。

【0045】

浄化過程において、塔の底部に位置する真空ポンプ７はずっと動作し、各効用蒸発ユニットの圧力の大きさを調整し、下から上まで、塔内の圧力は徐々に低下し、上から下まで、真空度は徐々に向上し、同時に、Ｕ字管とループ状装置の仕切り作用のため、各効用蒸発ユニットの間で圧力差があり、該圧力差によって蒸発の速度も向上し、同時に、本発明も重力の作用を利用し、浄化全過程において、上から下まで、漸進的に進める。

【0046】

該浄化過程において、Ｈ_２Ｏは持続的に蒸発し、蒸気通路を通して次の効用部材に入り、同時に、次の効用蒸発ユニットと液相が熱交換を行うために熱量を担持し、凝縮したＨ_２Ｏの一部は、最後に、復水通路を介して最終効用凝縮ユニット５に流れ込むが、凝縮しない一部は次の効用蒸発ユニットに入って熱交換し続け、その結果、第４蒸気通路４３を通して最終効用凝縮ユニット５に入り、精製水に凝縮して排出することができ、数回に蒸発した濃縮水は濃縮水出口から排出され、別の処理に備える。精製水蒸気と熱交換して冷却するために、最終効用凝縮ユニット５に冷却水入口０５及び冷却水出口０６が設けられ、冷却水入口０５は、最終効用凝縮ユニット５の底部に位置し、冷却水出口０６は、最終効用凝縮ユニット５の頂部に位置する。

【0047】

塔の底部に精製水貯水池８が設けられ、精製水貯水池８の底部に精製水出口８１が設けられる。

【0048】

以上の実施例によって提供された四次効用蒸発ユニットの構成は、実際の操作において、２、３、４、５などの多重効用のうちの任意の解決手段であってもよい。

【図1】