(57)【要約】  非断熱型蒸留塔１は、循環する作動流体により濃縮部２内の流体を間接的に冷却する第１および第２の冷却装置１１，１２と、循環する作動流体により回収部３内の流体を間接的に加熱する第１および第２の加熱装置２１，２２と、第１の冷却装置１１と第１の加熱装置２１との間の第１の循環経路Ｐ１１〜Ｐ１４上で第１の冷却装置１１からの作動流体を圧縮する第１の圧縮機３１と、第２の冷却装置１２と第２の加熱装置２２との間の第２の循環経路Ｐ２１〜Ｐ２４上で第２の冷却装置１２からの作動流体を圧縮する第２の圧縮機３２と、第１の循環経路Ｐ１１〜Ｐ１４上で第１の加熱装置２１からの作動流体を膨張させる第１の膨張装置４１と、第２の循環経路Ｐ２１〜Ｐ２４上で第２の加熱装置２２からの作動流体を膨張させる第２の膨張装置４２とを有している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料が供給される原料供給位置の上方に位置する濃縮部と、前記原料供給位置の下方に位置する回収部と、を有する非断熱型蒸留塔であって、
作動流体により前記濃縮部内の流体を間接的に冷却する複数の冷却装置であって、前記濃縮部の第１の位置に設けられた第１の冷却装置と、前記濃縮部の前記第１の位置よりも下方の第２の位置に設けられた第２の冷却装置と、を含む複数の冷却装置と、
前記複数の冷却装置との間で前記作動流体が循環され、該循環する作動流体により前記回収部内の流体を間接的に加熱する複数の加熱装置であって、前記回収部の第１の位置に設けられた第１の加熱装置と、前記回収部の前記第１の位置よりも下方の第２の位置に設けられた第２の加熱装置と、を含む複数の加熱装置と、
前記第１の冷却装置と前記第１の加熱装置との間で前記作動流体を循環させるための第１の循環経路上に設けられ、前記第１の冷却装置からの前記作動流体を圧縮する第１の圧縮機と、前記第２の冷却装置と前記第２の加熱装置との間で前記作動流体を循環させるための第２の循環経路上に設けられ、前記第２の冷却装置からの前記作動流体を圧縮する第２の圧縮機と、を含む複数の圧縮機と、
前記第１の循環経路上に設けられ、前記第１の加熱装置からの前記作動流体を膨張させる第１の膨張装置と、前記第２の循環経路上に設けられ、前記第２の加熱装置からの前記作動流体を膨張させる第２の膨張装置と、を含む複数の膨張装置と、を有する非断熱型蒸留塔。
【請求項２】
前記第１の循環経路と前記第２の循環経路は、前記第１の循環経路と前記第２の循環経路との間を前記作動流体が行き来するように互いに接続されている、請求項１に記載の非断熱型蒸留塔。
【請求項３】
前記第１の循環経路と前記第２の循環経路は、前記第１の圧縮機からの前記作動流体が前記第２の圧縮機に供給され、前記第２の膨張装置からの前記作動流体が前記第１の冷却装置に供給されるように接続されている、請求項２に記載の非断熱型蒸留塔。
【請求項４】
前記第１の循環経路と前記第２の循環経路は、前記第１の圧縮機からの前記作動流体が前記第２の圧縮機に供給され、前記第２の膨張装置からの前記作動流体が前記第１の膨張装置に供給されるように互いに接続されている、請求項２に記載の非断熱型蒸留塔。
【請求項５】
前記第１の循環経路と前記第２の循環経路が、それぞれ独立して設けられている、請求項１に記載の非断熱型蒸留塔。
【請求項６】
原料が供給される原料供給位置の上方に位置する濃縮部と、前記原料供給位置の下方に位置する回収部と、を有する非断熱型蒸留塔であって、
作動流体により前記濃縮部内の流体を間接的に冷却する複数の冷却装置であって、前記濃縮部の高さ方向の異なる位置に設けられた複数の冷却装置と、
前記複数の冷却装置との間で前記作動流体が循環され、該循環する作動流体により前記回収部内の流体を間接的に加熱する複数の加熱装置であって、前記回収部の第１の位置に設けられた第１の加熱装置と、前記回収部の前記第１の位置よりも下方の第２の位置に設けられた第２の加熱装置と、を含む複数の加熱装置と、
前記複数の冷却装置と前記第１の加熱装置との間で前記作動流体を循環させるための第１の循環経路上に設けられ、前記複数の冷却装置からの前記作動流体を圧縮する第１の圧縮機と、前記第１の循環経路と前記第２の加熱装置との間で前記作動流体を循環させるための第２の循環経路上に設けられ、前記第１の循環経路からの前記作動流体を圧縮する第２の圧縮機と、を含む複数の圧縮機と、
前記第１の循環経路上に設けられ、前記第１の加熱装置からの前記作動流体を膨張させる第１の膨張装置と、前記第２の循環経路上に設けられ、前記第２の加熱装置からの前記作動流体を膨張させる第２の膨張装置と、を含む複数の膨張装置と、を有する非断熱型蒸留塔。
【請求項７】
前記第１の循環経路と前記第２の循環経路は、前記第１の圧縮機からの前記作動流体が前記第２の圧縮機に供給され、前記第２の膨張装置からの前記作動流体が前記複数の冷却装置に供給されるように互いに接続されている、請求項６に記載の非断熱型蒸留塔。
【請求項８】
前記第１の循環経路と前記第２の循環経路は、前記第１の圧縮機からの前記作動流体が前記第２の圧縮機に供給され、前記第２の膨張装置からの前記作動流体が前記第１の膨張装置に供給されるように互いに接続されている、請求項６に記載の非断熱型蒸留塔。
【請求項９】
前記蒸留塔の塔頂部に接続され、前記塔頂部内の流体を冷却するコンデンサーを有し、前記コンデンサーの熱源が、前記複数の冷却装置のうち最も上方に位置する冷却装置である、請求項１から８のいずれか１項に記載の非断熱型蒸留塔。
【請求項１０】
前記蒸留塔の塔底部に接続され、前記塔底部内の流体を加熱するリボイラーを有し、前記リボイラーの熱源が、前記複数の加熱装置のうち最も下方に位置する加熱装置である、請求項１から８のいずれか１項に記載の非断熱型蒸留塔。
【請求項１１】
前記作動流体が水である、請求項１から１０のいずれか１項に記載の非断熱型蒸留塔。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非断熱型蒸留塔に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸留操作は、石油精製や石油化学などの工業プロセスで広く利用されているが、消費エネルギーが非常に大きい単位操作でもある。そのため、従来から、蒸留操作の省エネルギー化を目的とした数多くの研究がなされている。【０００３】
理論的には、可逆蒸留操作と呼ばれる仮想的操作が最も効率的な蒸留操作であることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。可逆蒸留操作は、蒸留塔の濃縮部（原料供給位置より上の部分）で高さ方向に沿って連続的な冷却を行い、回収部（原料供給位置より下の部分）では連続的な加熱を行うものである。具体的には、段数が無限大の蒸留塔を仮定し、濃縮部の段ごとに無限小の熱量による冷却を行い、回収部の段ごとに無限小の熱量による加熱を行うものである。このような仮想的操作を実際の装置においていかに忠実に具現化するかが、蒸留操作の省エネルギー化を実現するための重要な指針となる。【０００４】
特許文献１では、上述した可逆蒸留操作の概念を具現化する一つの構成として、ＳＵＰＥＲＨＩＤＩＣ（登録商標）と呼ばれる熱交換型蒸留装置が提案されている。この蒸留装置は、濃縮塔と、濃縮塔の上方に配置された回収塔と、回収塔の塔頂部からの蒸気を圧縮して濃縮塔の塔底部に供給する圧縮機と、濃縮塔の所定の位置に設けられた熱交換器と、回収塔の所定の位置に設けられ、回収塔内の液体の一部を外部に抜き出すための液抜き部とを有している。液抜き部から抜き出された液体が熱交換器に導入されることで、濃縮塔内の蒸気の熱を奪うことができ、熱交換器に導入されて液相と気相が混在した流体が液抜き部の直下に導入されることで、その熱を回収塔に移動させることができる。そして、熱交換器および液抜き部をそれぞれ複数設置することで、濃縮塔の複数の適切な位置で冷却を行うことができ、かつ回収塔の複数の適切な位置で加熱を行うことができる。これにより、可逆蒸留操作に類似した操作を得ることができる。【０００５】
こうして、上述した蒸留装置では、一般的な蒸留塔と比べて、濃縮塔の塔頂部に設けられたコンデンサーの除熱量と回収塔の塔底部に設けられたリボイラーの入熱量を共に小さくすることができ、省エネルギー性能を向上させることができる。また、この蒸留装置は、濃縮塔と回収塔との間の流体循環がサーモサイフォン効果を利用して行われるため、ポンプなどの圧送手段を必要としない点でも有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８０３４７０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】中岩勝、外１名、「蒸留プロセスのイノベーション」、Ｓｙｎｔｈｅｓｉｏｌｏｇｙ、独立行政法人産業技術総合研究所、２００９年２月、Ｖｏｌ．２、Ｎｏ．１、ｐ．５１−５９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載の構成では、回収塔の塔頂部からの蒸気が圧縮機により圧縮され、昇圧および昇温された蒸気は濃縮塔の塔底部に供給される。このとき、回収塔の塔頂部から圧縮機までの配管やそこに設置される機器類には不可避の圧力損失が発生する。したがって、特許文献１に記載の構成を減圧蒸留装置など操作圧力の低いシステムに適用しようとすると、この圧力損失が圧縮機の圧縮比に大きな影響を及ぼしてしまい、省エネルギー性能を大きく損なう要因となる。このような観点から、可逆蒸留操作の概念を具現化する構成として、減圧蒸留装置など操作圧力の低いシステムにも適用可能なものが求められている。【０００９】
そこで、本発明の目的は、操作圧力によらず優れた省エネルギー性を発揮する非断熱型蒸留塔を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した目的を達成するために、本発明の一態様による非断熱型蒸留塔は、原料が供給される原料供給位置の上方に位置する濃縮部と、原料供給位置の下方に位置する回収部と、を有する非断熱型蒸留塔であって、作動流体により濃縮部内の流体を間接的に冷却する複数の冷却装置であって、濃縮部の第１の位置に設けられた第１の冷却装置と、濃縮部の第１の位置よりも下方の第２の位置に設けられた第２の冷却装置と、を含む複数の冷却装置と、複数の冷却装置との間で作動流体が循環され、循環する作動流体により回収部内の流体を間接的に加熱する複数の加熱装置であって、回収部の第１の位置に設けられた第１の加熱装置と、回収部の前記第１の位置よりも下方の第２の位置に設けられた第２の加熱装置と、を含む複数の加熱装置と、第１の冷却装置と第１の加熱装置との間で作動流体を循環させるための第１の循環経路上に設けられ、第１の冷却装置からの作動流体を圧縮する第１の圧縮機と、第２の冷却装置と第２の加熱装置との間で作動流体を循環させるための第２の循環経路上に設けられ、第２の冷却装置からの作動流体を圧縮する第２の圧縮機と、を含む複数の圧縮機と、第１の循環経路上に設けられ、第１の加熱装置からの作動流体を膨張させる第１の膨張装置と、第２の循環経路上に設けられ、第２の加熱装置からの作動流体を膨張させる第２の膨張装置と、を含む複数の膨張装置と、を有している。【００１１】
また、本発明の他の態様による非断熱型蒸留塔は、原料が供給される原料供給位置の上方に位置する濃縮部と、原料供給位置の下方に位置する回収部と、を有する非断熱型蒸留塔であって、作動流体により前記濃縮部内の流体を間接的に冷却する複数の冷却装置であって、濃縮部の高さ方向の異なる位置に設けられた複数の冷却装置と、複数の冷却装置との間で作動流体が循環され、循環する作動流体により回収部内の流体を間接的に加熱する複数の加熱装置であって、回収部の第１の位置に設けられた第１の加熱装置と、回収部の第１の位置よりも下方の第２の位置に設けられた第２の加熱装置と、を含む複数の加熱装置と、複数の冷却装置と第１の加熱装置との間で作動流体を循環させるための第１の循環経路上に設けられ、複数の冷却装置からの作動流体を圧縮する第１の圧縮機と、第１の循環経路と第２の加熱装置との間で作動流体を循環させるための第２の循環経路上に設けられ、第１の循環経路からの作動流体を圧縮する第２の圧縮機と、を含む複数の圧縮機と、第１の循環経路上に設けられ、第１の加熱装置からの作動流体を膨張させる第１の膨張装置と、第２の循環経路上に設けられ、第２の加熱装置からの作動流体を膨張させる第２の膨張装置と、を含む複数の膨張装置と、を有している。【００１２】
このような非断熱型蒸留塔によれば、複数の冷却装置により濃縮部の複数の適切な位置で冷却を行い、複数の加熱装置により回収部の複数の適切な位置で加熱を行うことができ、仮想的な可逆蒸留操作を実際の装置において模擬的に実行することができる。また、作動流体による冷却および加熱は、作業流体の圧縮および膨張を利用して行われるため、エネルギー効率の高い冷却および加熱システムを実現することができる。さらに、この冷却および加熱動作は、蒸留塔における蒸留操作とは切り離されて行われる。そのため、減圧蒸留など操作圧力の低い蒸留操作を行う場合にも、作動流体自体の圧力を低く設定しない限り、圧縮機の吸込側で発生する圧力損失がシステム全体の省エネルギー性能に影響を及ぼすことはない。
【発明の効果】
【００１３】
以上、本発明によれば、操作圧力によらず優れた省エネルギー性を発揮する非断熱型蒸留塔を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る非断熱型蒸留塔の概略構成図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る非断熱型蒸留塔の概略構成図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る非断熱型蒸留塔の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る非断熱型蒸留塔の概略構成図である。なお、図示した構成は、あくまで一例であり、例えば、配管やバルブを追加したり、配管の設置位置を変更したりするなど、使用目的や用途、要求性能に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００１７】
本実施形態の非断熱型蒸留塔（以下、単に「蒸留塔」ともいう）１は、一般的な蒸留塔と同様に、原料が供給される原料供給位置（原料供給配管Ｐ１の接続位置）の上方に位置する濃縮部２と、下方に位置する回収部３とから構成され、コンデンサー４と、リボイラー５とを有している。本実施形態の蒸留塔１は、塔内に設置された多数の水平な棚板（トレイ）を有する棚段塔であるが、中空の塔内にある種の充填物を有し、その表面で気液接触が行われる充填塔であってもよい。
【００１８】
棚段塔の各段（隣接する棚板間の各空間）では、気液接触が促進され、物質移動が行われる。その結果、より揮発性の高い成分に富んだ気相は上の段に送られ、より揮発性の低い成分に富んだ液相は下の段へ流れ落ちる。そして、それぞれの段でまた新たな液相または気相との気液接触が行われ、物質移動が行われる。こうして、塔の上部の段ほど揮発性の高い成分に富み、下部の段ほど揮発性の低い成分に富むことになり、蒸留操作が行われる。一方、充填塔では、棚段塔と同じ機構により、塔の上部の段ほど揮発性の高い成分に富み、下部の段ほど揮発性の低い成分に富むことになり、蒸留操作が行われる。
【００１９】
コンデンサー４は、蒸留塔１の塔頂部１ａに接続された配管Ｐ２上に設けられ、塔頂部１ａに上昇してきた蒸気を冷却する機能を有している。したがって、塔頂部１ａの蒸気は、コンデンサー４で冷却され、液体になってドラム６へと送られる。その液体の一部は、配管Ｐ３を通じて揮発性の高い成分に富んだ留出液として得られ、残りは、濃縮部２の空間上部に接続された配管Ｐ４を通じて、必要に応じて塔頂部１ａに還流される。
【００２０】
リボイラー５は、蒸留塔１の塔底部１ｂと塔底部１ｂの空間上部とを接続する配管Ｐ５上に設けられている。リボイラー５は、蒸留塔１の塔底液（蒸留塔１を流下して塔底部１ｂに溜まった液体）を加熱する機能を有している。したがって、蒸留塔１の塔底液の一部は、リボイラー５で加熱されて蒸気になり、蒸留塔１の塔底部１ｂに向かって上昇する。また、塔底部１ｂの最底部からは、配管Ｐ６を通じて、揮発性の低い成分に富んだ缶出液を得ることができる。
【００２１】
また、本実施形態の蒸留塔１は、複数の冷却装置１１，１２と、複数の加熱装置２１，２２と、複数の圧縮機３１，３３と、複数の膨張装置４１，４２とを有している。これらは、以下で詳述するように、蒸留塔１内の流体を間接的に冷却および加熱するための作動流体を循環させる互いに独立した複数の循環経路を構成している。なお、図示した実施形態では、冷却装置、加熱装置、圧縮器、および膨張装置のそれぞれの数は２つであるが、後述するように、３つ以上であってもよい。
【００２２】
複数の冷却装置１１，１２は、濃縮部２の所定の段（第１の位置）に設けられた第１の冷却装置１１と、これよりも下方の段（第２の位置）に設けられた第２の冷却装置１２とを含んでいる。第１および第２の冷却装置１１，１２は、それぞれ熱交換器から構成され、循環する作動流体により濃縮部２内の流体を間接的に冷却する機能を有している。
【００２３】
複数の加熱装置２１，２２は、回収部３の所定の段（第１の位置）に設けられた第１の加熱装置２１と、これよりも下方の段（第２の位置）に設けられた第２の加熱装置２２とを含んでいる。第１および第２の加熱装置２１，２２は、それぞれ熱交換器から構成され、循環する作動流体により回収部３内の流体を間接的に加熱する機能を有している。
【００２４】
複数の圧縮機３１，３２は、第１の圧縮機３１と第２の圧縮機３２とを含み、複数の膨張装置（膨張弁）４１，４２は、第１の膨張装置４１と第２の膨張装置４２とを含んでいる。
【００２５】
第１の圧縮機３１と第１の膨張装置４１は、第１の冷却装置１１と第１の加熱装置２１との間で作動流体を循環させるための第１の循環経路Ｐ１１〜Ｐ１４上に設けられている。すなわち、第１の圧縮機３１は、吸込側で、配管Ｐ１１を介して第１の冷却装置１１に接続され、吐出側で、配管Ｐ１２を介して第１の加熱装置２１に接続されている。また、第１の膨張装置４１は、一次側で、配管Ｐ１３を介して第１の加熱装置２１に接続され、二次側で、ドラム７および配管Ｐ１４を介して第１の冷却装置１１に接続されている。
【００２６】
したがって、第１の圧縮機３１は、第１の冷却装置１１からの作動流体を圧縮して加熱し、第１の加熱装置２１に供給する機能を有し、第１の膨張装置４１は、第１の加熱装置２１からの作動流体を膨張させて冷却し、第１の冷却装置１１に供給する機能を有している。これにより、第１の冷却装置１１は、第１の膨張装置４１で降温された作動流体により濃縮部２内の流体を間接的に冷却することができ、第１の加熱装置２１は、第１の圧縮機３１で昇温された作動流体により回収部３内の流体を間接的に加熱することができる。
【００２７】
一方、第２の圧縮機３２と第２の膨張装置４２は、第２の冷却装置１２と第２の加熱装置２２との間で作動流体を循環させるための第２の循環経路Ｐ２１〜Ｐ２４上に設けられている。すなわち、第２の圧縮機３２は、吸込側で、配管Ｐ２１を介して第２の冷却装置１２に接続され、吐出側で、配管Ｐ２２を介して第２の加熱装置２２に接続されている。また、第２の膨張装置４２は、一次側で、配管Ｐ２３を介して第２の加熱装置２２に接続され、二次側で、ドラム８および配管Ｐ２４を介して第２の冷却装置１２に接続されている。
【００２８】
したがって、第２の圧縮機３２は、第２の冷却装置１２からの作動流体を圧縮して加熱し、第２の加熱装置２２に供給する機能を有し、第２の膨張装置４２は、第２の加熱装置２２からの作動流体を膨張させて冷却し、第２の冷却装置１２に供給する機能を有している。これにより、第２の冷却装置１２は、第２の膨張装置４２で降温された作動流体により濃縮部２内の流体を間接的に冷却することができ、第２の加熱装置２２は、第２の圧縮機３２で昇温された作動流体により回収部３内の流体を間接的に加熱することができる。
【００２９】
なお、第１の循環経路Ｐ１１〜Ｐ１４上のドラム７は、配管Ｐ１５を介して、第１の圧縮機３１の吸込側の配管Ｐ１１に接続されている。また、第２の循環経路Ｐ２１〜Ｐ２４上のドラム８は、配管Ｐ２５を介して、第２の圧縮機３２の吸込側の配管Ｐ２１に接続されている。これらのドラム７，８は、作動流体の気液分離を行い、気相分をそれぞれ第１および第２の圧縮機３２に直接導入するために設けられている。
【００３０】
このように、本実施形態によれば、複数の冷却装置１１，１２により濃縮部２の複数の適切な位置で冷却を行い、複数の加熱装置２１，２２により回収部３の複数の適切な位置で加熱を行うことができる。したがって、仮想的な可逆蒸留操作を実際の装置において模擬的に実行することができ、省エネルギー性能を向上させることができる。また、本実施形態では、作動流体の圧縮機３１，３２による圧縮と膨張装置４１，４２による膨張とを利用して冷却および加熱が行われるため、エネルギー効率の高い冷却および加熱システムを実現することができる。さらに、この冷却および加熱動作は、蒸留塔１における蒸留操作とは切り離されて行われる。そのため、減圧蒸留など操作圧力の低い蒸留操作を行う場合にも、作動流体の圧力がそのような低い操作圧力に影響を受けることがない。したがって、作動流体自体の圧力を低く設定しない限り、圧縮機３１，３２の吸込側で圧力損失が発生しても、そのような圧力損失が装置全体の省エネルギー性能に影響を及ぼすことはない。
【００３１】
冷却装置および加熱装置の設置数は、図示した２つに限定されるものではなく、蒸留塔に与えるべき熱負荷によっては、それぞれ３つ以上であってもよく、それに応じて、圧縮機および膨張装置の数もそれぞれ３つ以上であってもよい。このような場合、すなわち、作動流体の循環経路の数が３つ以上である場合、そのうちの少なくとも２つが、図示した構成を有することになる。また、冷却装置および加熱装置の設置位置も、図示した実施形態では、それぞれ濃縮部および中間部の中間段に設けられているが、これに限定されるものではない。例えば、複数の冷却装置のうち最も上方に位置する冷却装置が、コンデンサーの熱源として利用されてもよく、あるいは、複数の加熱装置のうち最も下方に位置する加熱装置が、リボイラーの熱源として利用されてもよい。
【００３２】
上述したように、作動流体による冷却および加熱動作は、蒸留操作とは切り離されて行われるため、使用する作動流体の種類に特に制約はない。そのため、様々な条件（温度など）を考慮して最適な作動流体を選択することができる。そのような作動流体としては、例えば、安全面を考慮すると、水（水蒸気）や代替フロンなどが挙げられる。特に、非常に安価であることや、仮に漏れが使用しても環境面で問題にならないことを考慮すると、水（水蒸気）を用いることが好ましい。
【００３３】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る非断熱型蒸留塔の概略構成図である。以下、第１の実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付してその説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成のみ説明する。
【００３４】
第１の実施形態では、２つの循環経路は互いに接続されておらず、それぞれ独立して設けられている。これに対し、本実施形態では、２つの循環経路は、両者の間を作動流体が行き来するように互いに接続されている。具体的には、第１の圧縮機３１からの作動流体が第２の圧縮機３２にも供給されるように、第１の圧縮機３１の吐出側の配管Ｐ１２が、配管Ｐ１６を介して第２の圧縮機３２の吸込側の配管Ｐ２１に接続されている。さらに、第２の膨張装置４２からの作動流体が第１の冷却装置１１にも供給されるように、第２の膨張装置４２の二次側の配管Ｐ２４が、配管Ｐ２６を介してドラム７に接続されている。したがって、本実施形態では、第１の循環経路Ｐ１１〜Ｐ１４と第２の循環経路Ｐ２１〜Ｐ２４は、配管Ｐ１６，Ｐ２６を介して互いに接続されている。
【００３５】
第１の循環経路Ｐ１１〜Ｐ１４と第２の循環経路Ｐ２１〜Ｐ２４とが互いに接続されていることは、作動流体の流通により熱負荷の適切な振り分けが可能になる点で有利である。また、このような構成では、第１の圧縮機３１と第２の圧縮機３２が直列に接続されるため、第１の実施形態と比べて、第２の圧縮機３２の圧縮比を低減することができ、圧縮機全体の仕事量を減らすことができる。なお、図示した例では、第１の圧縮機３１と第２の圧縮機３２は、それぞれ別個に設けられているが、まとめて１つの多段圧縮機を構成していてもよい。これにより、圧縮機３１，３２の動力源を一つにまとめることができ、コストダウンにもつなげることができる。
【００３６】
なお、本実施形態においても、作動流体の循環経路の数は３つ以上であってもよく、その場合、そのうちの少なくとも２つが図示した構成を有することになる。
【００３７】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る非断熱型蒸留塔の概略構成図である。以下、上述した実施形態と同様の構成については、図面に同じ符号を付してその説明を省略し、上述した実施形態と異なる構成のみ説明する。
【００３８】
本実施形態は、２つの冷却装置１１，１２が並列に接続されている点で上述した実施形態と異なっている。すなわち、本実施形態の第２の冷却装置１２は、入口側で、配管Ｐ１７を介して、第１の冷却装置１１の入口側の配管Ｐ１４に接続され、出口側で、配管Ｐ１８を介して、第１の冷却装置１１の出口側の配管Ｐ１１に接続されている。これに伴い、第２の圧縮機３２の吸込側の配管Ｐ２１は、第１の圧縮機３１の吐出側の配管Ｐ１２に接続され、したがって第２の実施形態と同様に、第１の圧縮機３１と第２の圧縮機３２は直列に接続されている。また、上述した実施形態のドラム８と配管Ｐ２４，Ｐ２５が省略され、第２の加熱装置２２の出口側の配管Ｐ２３はドラム７に接続されている。
【００３９】
換言すると、本実施形態では、複数の冷却装置１１，１２と第１の加熱装置２１との間で作動流体を循環させるために、第１の循環経路Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ１７〜Ｐ１８が構成され、この循環経路Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ１７〜Ｐ１８上に、第１の圧縮機３１と第１の膨張装置４１が設けられている。また、第１の循環経路Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ１７〜Ｐ１８と第２の加熱装置２２との間で作動流体を循環させるために、第２の循環経路Ｐ２１〜Ｐ２３が構成され、この循環経路Ｐ２１〜Ｐ２３上に、第２の圧縮機３２と第２の膨張装置４２が設けられている。
【００４０】
したがって、第１の圧縮機３１は、複数の冷却装置１１，１２からの作動流体を圧縮して加熱し、第１の加熱装置２１に供給する機能を有し、第１の膨張装置４１は、第１の加熱装置２１からの作動流体を膨張させて冷却し、複数の冷却装置１１，１２に供給する機能を有している。また、第２の圧縮機３２は、第１の循環経路Ｐ１１〜Ｐ１４，Ｐ１７〜Ｐ１８からの作動流体を圧縮して加熱し、第２の加熱装置２２に供給する機能を有し、第２の膨張装置４２は、第２の加熱装置２２からの作動流体を膨張させて冷却し、複数の冷却装置１１，１２に供給する機能を有している。
【００４１】
このように、本実施形態は、複数の冷却装置１１，１２が並列に接続されているため、濃縮部２の必要な位置（高さ方向の異なる位置）に熱負荷を分配することが求められる場合に好適に用いられる。そのため、本実施形態の構成は、第１の実施形態や第２の実施形態に対しても組み合わせて用いることができる。また、本実施形態においても、第２の実施形態と同様に、圧縮機のコストダウンや圧縮比の低減効果が期待される。
【００４２】
なお、本実施形態は、冷却装置および加熱装置の設置数がそれぞれ３つ以上であってもよい点では上述した実施形態と同様である。ただし、上述した実施形態とは異なり、冷却装置の設置数は、それらが並列に接続されるという構成上の理由から、必ずしも加熱装置の設置数と同じでなくてもよい。例えば、蒸留塔に与えるべき熱負荷に応じて、２つの加熱装置に対して、３つ以上の冷却装置が設けられていてもよく、３つ以上の加熱装置に対して、２つの冷却装置が設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１  非断熱型蒸留塔
２  濃縮部
３  回収部
４  コンデンサー
５  リボイラー
６〜８  ドラム
１１  第１の冷却装置
１２  第２の冷却装置
２１  第１の加熱装置
２２  第２の加熱装置
３１  第１の圧縮機
３２  第２の圧縮機
４１  第１の膨張装置
４２  第２の膨張装置
Ｐ１  原料供給配管
Ｐ２〜Ｐ６，Ｐ１１〜Ｐ１８，Ｐ２１〜Ｐ２６  配管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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