(57)【要約】【課題】水、水より沸点の高い溶剤および樹脂を含有する被処理液から蒸留塔を用いて水を回収する際に、充填物の隙間に樹脂が入り込むことによる蒸留塔の閉塞を防止できる液体回収装置を提供する。【解決手段】本発明の液体回収装置１は、水、水より沸点の高い溶剤および樹脂を含有する被処理液を加熱して水および溶剤を蒸発させる蒸発器２３と、充填物が充填され、蒸発器２３により蒸発させた水および溶剤を蒸留して水を回収する蒸留塔２２とを備える水回収ユニット２０を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水、水より沸点の高い溶剤および樹脂を含有する被処理液から水を回収する水回収ユニットと、前記被処理液より水が回収されて得られた溶剤含有液から溶剤を回収する溶剤回収ユニットとを具備し、
水回収ユニットは、前記被処理液を加熱して水および溶剤を蒸発させる蒸発器と、充填物が充填され、前記蒸発器により蒸発させた水および溶剤を蒸留して水を回収する蒸留塔とを備え、
前記蒸発器は２つ以上の蒸発槽を有し、最も上流側に配置された第１蒸発槽は、前記被処理液が固形分濃度１５質量％以下の範囲で濃縮するように水および溶剤を蒸発させる槽であり、第１蒸発槽よりも下流側に配置された蒸発槽は、第１蒸発槽にて濃縮された被処理液が固形分濃度１５質量％を超えかつ３５質量％以下の範囲で濃縮するように水および溶剤を蒸発させる槽であることを特徴とする液体回収装置。
【請求項２】
前記水回収ユニットは、蒸発器より上流側に前段蒸留塔を備え、該前段蒸留塔は、上部に充填物が充填され、前記充填物の下方に被処理液が供給されて蒸留されて、被処理液に含まれる一部の水が回収されることを特徴とする請求項１に記載の液体回収装置。
【請求項３】
前記蒸発器にて被処理液から水および溶剤を蒸発させて濃縮させた濃縮液から、未回収の水および溶剤の少なくとも一部を蒸発させ、水回収ユニットに供給される前の被処理液に返送する未回収液体分離ユニットを具備することを特徴とする請求項１または２に記載の液体回収装置。
【請求項４】
水、水より沸点の高い溶剤および樹脂を含有する被処理液から水を回収する水回収工程と、前記被処理液より水を回収して得た溶剤含有液から溶剤を回収する溶剤回収工程とを具備し、
水回収工程では、前記被処理液を２段階以上で加熱し、各々の段階で水および溶剤を蒸発させ、蒸発させた水および溶剤を、充填物が充填された蒸留塔により蒸留することにより水を回収し、
被処理液の１段目の加熱では、前記被処理液が固形分濃度１５質量％以下の範囲で濃縮するように水および溶剤を蒸発させ、１段目よりも下流側での加熱では、１段目の加熱により濃縮した被処理液が固形分濃度１５質量％を超えかつ３５質量％以下の範囲で濃縮するように水および溶剤を蒸発させることを特徴とする液体回収方法。
【請求項５】
水回収工程にて、前記被処理液を加熱して水および溶剤を蒸発させる前に、充填物が充填された前段蒸留塔に被処理液を充填物より下方に導入するように供給し、蒸留して、一部の水を回収することを特徴とする請求項４に記載の液体回収方法。
【請求項６】
水回収工程にて被処理液から水および溶剤を蒸発させて濃縮した濃縮液から、未回収の水および溶剤を蒸発させ、水回収工程に供給する前の被処理液に返送することを特徴とする請求項４または５に記載の液体回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水、溶剤および樹脂を含有する被処理液から水および溶剤を各々回収する液体回収装置および液体回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水および溶剤を使用する設備においては、使用済みの水および溶剤を各々回収し、再利用することがある。一般に、水や溶剤を回収する方法としては、蒸留塔を用いた蒸留法が広く知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭５９−２９１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
通常、蒸留塔の内部には、隙間を有する充填物が充填されて、上昇する蒸気とその蒸気が凝縮して流下する液との接触面積が大きくされ、蒸留による精製が充分に進むようにされている。
蒸留塔に水および水より沸点の高い溶剤を導入した場合には、精製されながら水の蒸気が上昇すると共に溶剤が流下し、蒸留塔の塔頂部から水が回収され、塔底部から溶剤が回収される。
ところが、水および溶剤等の液体の他に水溶性樹脂あるいは溶剤可溶性樹脂をさらに含有する被処理液を蒸留塔で蒸留する場合には、蒸留塔内の充填物の隙間に樹脂が入り込んで閉塞が起こることがあった。そのため、被処理液が水溶性樹脂、溶剤可溶性樹脂を含有する場合には蒸留塔の内部を高頻度で清掃しなければならなかった。
本発明は、水、水より沸点の高い溶剤および樹脂を含有する被処理液から蒸留塔を用いて水を回収する際に、充填物の隙間に樹脂が入り込むことによる蒸留塔の閉塞を防止できる液体回収装置および液体回収方法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】
【０００５】
本発明は、以下の態様を包含する。
［１］  水、水より沸点の高い溶剤および樹脂を含有する被処理液から水を回収する水回収ユニットと、前記被処理液より水が回収されて得られた溶剤含有液から溶剤を回収する溶剤回収ユニットとを具備し、
水回収ユニットは、前記被処理液を加熱して水および溶剤を蒸発させる蒸発器と、充填物が充填され、前記蒸発器により蒸発させた水および溶剤を蒸留して水を回収する蒸留塔とを備え、
前記蒸発器は２つ以上の蒸発槽を有し、最も上流側に配置された第１蒸発槽は、前記被処理液が固形分濃度１５質量％以下の範囲で濃縮するように水および溶剤を蒸発させる槽であり、第１蒸発槽よりも下流側に配置された蒸発槽は、第１蒸発槽にて濃縮された被処理液が固形分濃度１５質量％を超えかつ３５質量％以下の範囲で濃縮するように水および溶剤を蒸発させる槽であることを特徴とする液体回収装置。
［２］  前記水回収ユニットは、蒸発器より上流側に前段蒸留塔を備え、該前段蒸留塔は、上部に充填物が充填され、前記充填物の下方に被処理液が供給されて蒸留されて、被処理液に含まれる一部の水が回収されることを特徴とする［１］に記載の液体回収装置。
［３］  前記蒸発器にて被処理液から水および溶剤を蒸発させて濃縮させた濃縮液から、未回収の水および溶剤の少なくとも一部を蒸発させ、水回収ユニットに供給される前の被処理液に返送する未回収液体分離ユニットを具備することを特徴とする［１］または［２］に記載の液体回収装置。
［４］  水、水より沸点の高い溶剤および樹脂を含有する被処理液から水を回収する水回収工程と、前記被処理液より水を回収して得た溶剤含有液から溶剤を回収する溶剤回収工程とを具備し、
水回収工程では、前記被処理液を２段階以上で加熱し、各々の段階で水および溶剤を蒸発させ、蒸発させた水および溶剤を、充填物が充填された蒸留塔により蒸留することにより水を回収し、
被処理液の１段目の加熱では、前記被処理液が固形分濃度１５質量％以下の範囲で濃縮するように水および溶剤を蒸発させ、１段目よりも下流側での加熱では、１段目の加熱により濃縮した被処理液が固形分濃度１５質量％を超えかつ３５質量％以下の範囲で濃縮するように水および溶剤を蒸発させることを特徴とする液体回収方法。
［５］  水回収工程にて、前記被処理液を加熱して水および溶剤を蒸発させる前に、充填物が充填された前段蒸留塔に被処理液を充填物より下方に導入するように供給し、蒸留して、一部の水を回収することを特徴とする［４］に記載の液体回収方法。
［６］  水回収工程にて被処理液から水および溶剤を蒸発させて濃縮した濃縮液から、未回収の水および溶剤を蒸発させ、水回収工程に供給する前の被処理液に返送することを特徴とする［４］または［５］に記載の液体回収方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の液体回収装置および液体回収方法によれば、水、溶剤および樹脂を含有する被処理液から蒸留塔を用いて水を回収する際に、充填物の隙間に樹脂が入り込むことによる蒸留塔の閉塞を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の液体回収装置の第１実施形態例を示す模式図である。
【図２】本発明の液体回収装置の第２実施形態例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
「第１実施形態例」
＜液体回収装置＞
本発明の液体回収装置の第１実施形態例について説明する。本実施形態例は、水と、水より沸点が高く、加水分解により酸を生成する溶剤と、樹脂とを含有する被処理液から水および溶剤を各々回収する例である。
ここで、加水分解により酸を生成する溶剤としては、例えば、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミドなどが挙げられる。
溶剤がジメチルアセトアミドである場合には、加水分解により酢酸を生成し、ジメチルホルムアミドの場合には、加水分解によりギ酸を生成する。
【０００９】
図１に、本実施形態例の液体回収装置を示す。本実施形態例の液体回収装置１は、流入管１１を介して供給された被処理液を貯留する被処理液タンク１０と、被処理液から水を蒸留により回収する水回収ユニット２０と、被処理液から水が除去された溶剤含有液から溶剤を回収する溶剤回収ユニット３０と、前記溶剤含有液から溶剤が除去された残渣液から未回収の溶剤を分離する未回収液体分離ユニット４０とを具備する。
【００１０】
（水回収ユニット）
水回収ユニット２０は、被処理液タンク１０に被処理液移送用配管１０１を介して接続された前段蒸留塔２１と、前段蒸留塔２１の下流側に設置された後段蒸留塔２２と、前段蒸留塔２１の下流側かつ後段蒸留塔２２の上流側に設置された蒸発器２３とを備える。
【００１１】
前段蒸留塔２１は、被処理液を蒸留して水を回収する蒸留塔である。
前段蒸留塔２１の塔頂部２１ａには回収水排出用配管１０２が接続され、塔底部２１ｂには、塔底部２１ｂに溜まった塔底液を蒸発器２３に供給する塔底液移送用配管１０３が接続されている。ここで、塔底液は、被処理液を前段蒸留塔２１にて蒸留した際に塔底部２１ｂに溜まった液であり、前段蒸留塔２１にて回収しきれなかった水と、溶剤と、溶剤が前段蒸留塔２１内にて加水分解して生成した酸と、樹脂とを含有する液である。
前段蒸留塔２１における被処理液移送用配管１０１の接続位置は、中央部２１ｃより最下部２１ｄ側の位置Ａである。
また、前段蒸留塔２１においては、被処理液移送用配管１０１が接続する位置Ａよりも上方に、隙間を有する充填物２１ｆが充填されている。
【００１２】
また、前段蒸留塔２１は、加熱手段であるリボイラ２１ｈを備えている。
リボイラ２１ｈの上部には、塔底液移送用配管１０３から分岐された分岐管１０４が接続されて、塔底液の一部が導入されるようになっている。リボイラ２１ｈの下部には、加熱した塔底液を前段蒸留塔２１の充填物２１ｆより下の位置に返送する塔底液返送用配管１０５が接続されている。
また、リボイラ２１ｈは、後段蒸留塔２２にて回収され、回収水移送用配管１０６を介して移送された回収水が熱源として利用されている。すなわち、リボイラ２１ｈでは、前段蒸留塔２１の塔底液の一部を、後段蒸留塔２２の回収水との熱交換により加熱するようになっている。
【００１３】
前段蒸留塔２１においては、被処理液移送用配管１０１を介して供給された被処理液が充填物２１ｆの下方に導入される。供給された被処理液は塔底部２１ｂに溜まるようになるが、前段蒸留塔２１の内部は加熱されているため、一部は蒸発する。その蒸気は上昇し、充填物２１ｆに到達する。充填物２１ｆ内では、上昇する蒸気と、その蒸気が凝縮して流下する凝縮液とが接触し、溶剤よりも沸点の低い水が精製されるようになっている。そのため、塔頂部２１ａにて、溶剤の混入量が少なく純度の高い回収水が得られるようになっている。
前段蒸留塔２１の内部の加熱は、分岐管１０４を介して移送された塔底液の一部をリボイラ２１ｈにより加熱し、加熱した塔底液を前段蒸留塔２１に返送することにより行われている。
【００１４】
蒸発器２３は、前段蒸留塔２１から供給された塔底液を加熱して蒸発させるものであり、第１蒸発槽２３ａと、第１蒸発槽２３ａよりも下流側に配置された第２蒸発槽２３ｂとを備えている。
ここで、第１蒸発槽２３ａは、加熱手段（図示せず）を備え、塔底液が濃縮するように水および溶剤を加熱して蒸発させる槽である。第２蒸発槽２３ｂは、加熱手段（図示せず）を備え、第１蒸発槽２３ａにて濃縮された塔底液がさらに濃縮するように水および溶剤を加熱して蒸発させる槽である。
第１蒸発槽２３ａおよび第２蒸発槽２３ｂが備える加熱手段としては、例えば、スチームが導入されるジャケット、第１蒸発槽２３ａ（または第２蒸発槽２３ｂ）から抜き出した濃縮液の一部を加熱し、その加熱した濃縮液を第１蒸発槽２３ａ（または第２蒸発槽２３ｂ）に返送する加熱器などが挙げられる。
【００１５】
第１蒸発槽２３ａの上部２３ｃには、ボトム液の蒸気を後段蒸留塔２２に移送するための第１蒸発槽ボトム液蒸気移送用配管１０７ａが接続され、下部２３ｄには、第１蒸発槽２３ａを第２蒸発槽２３ｂに連通させる連通管２３ｅが接続されている。連通管２３ｅは、第１蒸発槽２３ａの下部２３ｄに溜まった、水と溶剤と酸と樹脂とを含有する濃縮液を第２蒸発槽２３ｂに移送するための配管である。
第２蒸発槽２３ｂの上部２３ｆには、ボトム液の蒸気を後段蒸留塔２２に移送するための第２蒸発槽ボトム液蒸気移送用配管１０７ｂが接続され、下部２３ｇには、第２蒸発槽２３ｂの下部２３ｇに溜まった、水と溶剤と酸と樹脂とを含有する濃縮液を排出する濃縮液移送用配管１０８が接続されている。
【００１６】
蒸発器２３においては、第１蒸発槽２３ａにて、ボトム液移送用配管により供給されたボトム液に含まれる一部の水および溶剤が蒸発し、第１蒸発槽ボトム液蒸気移送用配管１０７ａを介して後段蒸留塔２２に移送されるようになっている。また、第１蒸発槽２３ａの下部に溜まった濃縮液が、連通管２３ｅを介して第２蒸発槽２３ｂに供給され、第２蒸発槽２３ｂにて、濃縮液に含まれる一部の水および溶剤が蒸発し、第２蒸発槽ボトム液蒸気移送用配管１０７ｂを介して後段蒸留塔２２に移送されるようになっている。
【００１７】
後段蒸留塔２２は、蒸発器２３にて蒸発させた塔底液を蒸留して水を回収する蒸留塔である。
後段蒸留塔２２の塔頂部２２ａには回収水移送用配管１０６が接続されている。塔底部２２ｂには、塔底部２２ｂに溜まった、溶剤と酸とを含有する酸含有溶剤を、溶剤回収ユニット３０に移送する酸含有溶剤移送用配管１０９が接続されている。
後段蒸留塔２２における第１蒸発槽ボトム液蒸気移送用配管１０７ａの接続位置は、中央部２２ｃよりも最上部２２ｅ側の位置Ｂである。
後段蒸留塔２２においては、第１蒸発槽ボトム液蒸気移送用配管１０７ａが接続する位置Ｂよりも上方および下方に充填物２２ｆ，２２ｇが充填されている。
後段蒸留塔２２は、リボイラ２２ｈを備えている。リボイラ２２ｈの下部には、酸含有溶剤移送用配管１０９から分岐した分岐管１１０が接続されて、酸含有溶剤の一部が導入されるようになっている。リボイラ２２ｈの上部には、加熱した酸含有溶剤を、後段蒸留塔２２の充填物２２ｇより下の位置に返送する酸含有溶剤返送用配管１１１が接続されている。
【００１８】
後段蒸留塔２２においては、蒸発槽ボトム液蒸気移送用配管１０７ａ，１０７ｂを介して供給された被処理液が充填物２２ｆ，２２ｇの間に導入される。後段蒸留塔２２の内部は加熱されているため、後段蒸留塔２２の内部に導入された蒸気は上昇し、充填物２２ｆに到達する。充填物２２ｆ内では、上昇する蒸気と、その蒸気が凝縮して流下する凝縮液とが充分に接触するようになっている。そのため、塔頂部２２ａにて、溶剤の混入量が少なく純度の高い回収水が得られるようになっている。
また、充填物２２ｇ内でも水が精製され、塔頂部２１ａ側に向かうほど、水の純度が高くなるようにされている。そのため、塔底部２２ｂには、水の混入量が少ない酸含有溶剤が溜まるようになっている。なお、この酸含有溶剤とは、溶剤だけでなく、溶剤の加水分解により生成した酸を含む溶剤である。
後段蒸留塔２２の内部の加熱は、分岐管１１０を介して移送された酸含有溶剤の一部をリボイラ２２ｈにより加熱し、加熱した酸含有溶剤を後段蒸留塔２２に返送することにより行われている。
【００１９】
（溶剤回収ユニット）
溶剤回収ユニット３０は、前記酸含有溶剤を蒸留して溶剤を回収する蒸留塔３１と、蒸留塔３１の塔底部３１ｂに溜まった、酸含有溶剤を塔底部３１ｂから抜き出す抜き出し用ポンプ３２と、抜き出し用ポンプ３２の下流側に設置され、濃縮された酸を含有する溶剤（以下、「濃縮酸含有溶剤」という。）を中和する中和手段３３とを備える。
【００２０】
蒸留塔３１の塔頂部３１ａには、留出液である高純度の溶剤を排出する回収溶剤排出用配管１１２が接続され、塔底部３１ｂには、抜き出し用ポンプ３２に接続する抜き出し用配管１１３が接続されている。回収溶剤排出用配管１１２には、回収した溶剤の一部を蒸留塔３１の塔頂部３１ａに戻す還流用配管１１４が接続されている。
蒸留塔３１における酸含有溶剤移送用配管１０９の接続位置は中央部３１ｃである。
蒸留塔３１においては、中央部３１ｃよりも上方および下方に、隙間を有する充填物３１ｆ，３１ｇが充填されている。
また、蒸留塔３１は、抜き出した塔底液の一部を加熱し、蒸留塔３１の内部に戻して蒸留塔３１の内部を加熱するリボイラ３１ｈを備えている。
【００２１】
蒸留塔３１においては、酸含有溶剤移送用配管１０９を介して供給された酸含有溶剤が充填物３１ｆ，３１ｇの間に導入される。蒸留塔３１の内部は加熱されているため、蒸留塔３１の内部に導入された溶剤の蒸気は上昇し、充填物３１ｆに到達する。充填物３１ｆ内では、上昇する蒸気と、その蒸気が凝縮して流下する凝縮液とが充分に接触するようになっており、溶剤が充分に精製されるようになっている。そのため、塔頂部３１ａにて、酸の混入量が少なく純度の高い溶剤が得られるようになっている。
また、充填物３１ｇ内でも、溶剤が精製され、塔頂部３１ａ側に向かうほど、溶剤の純度が高くなるようにされている。そのため、塔底部３１ｂには、濃縮酸含有溶剤が溜まるようになっている。
蒸留塔３１の内部の加熱は、分岐管１１５を介して移送された濃縮酸含有溶剤の一部をリボイラ３１ｈにより加熱し、加熱した酸を蒸留塔３１に返送することにより行われている。
【００２２】
抜き出し用ポンプ３２には、中和手段３３に濃縮酸含有溶剤を移送する濃縮酸含有溶剤移送用配管１１６が接続されている。
中和手段３３は、中和用タンク３３ａを備える。中和用タンク３３ａには、アルカリ水溶液を供給するアルカリ水溶液供給用配管１１７と、希釈水を供給する希釈水供給用配管１１８が接続されている。ここで、濃縮酸含有溶剤を中和した後の液体を残渣液という。
【００２３】
（未回収液体分離ユニット）
未回収液体分離ユニット４０では、溶剤回収ユニット３０から移送された残渣液を加熱することにより、残渣液に含まれる未回収の溶剤と、中和手段３３にて添加した水と、蒸発器２３から移送された濃縮液に含まれる水および溶剤を蒸発させる。
未回収液体分離ユニット４０は、残渣液を加熱する乾燥機４１を備える。乾燥機４１としては、例えば、パンドライヤ、薄膜蒸発器などが用いられる。
乾燥機４１には、残渣液の加熱により蒸発させた未回収の溶剤の一部および水を被処理液タンク１０に返送する返送用配管１１９と、乾燥機４１の内部に残った、樹脂を含む廃液を排出する廃液排出用配管１２０とを備える。返送用配管１１９には、加熱により蒸発した溶剤および水を冷却して凝縮させる冷却器１２０ａが設けられている。
【００２４】
＜溶剤回収方法＞
上記溶剤回収装置１を用いた溶剤回収方法について説明する。
本実施形態例の溶剤回収方法では、被処理液から水を回収する水回収工程と、該水回収工程にて得られた酸含有溶剤から溶剤を回収する溶剤回収工程と、該溶剤回収工程にて得られた残渣液から未回収の溶剤を分離する未回収液体分離工程とを有する。
【００２５】
被処理液に含まれる樹脂としては、例えば、水溶性樹脂（例えば、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール等）、溶剤性可溶樹脂（例えば、ポリエーテルサルホン、ポリスルホン）などが挙げられる。被処理液には、水溶性樹脂および溶剤可溶性樹脂の一方のみが含まれていてもよいし、両方が含まれていてもよい。
【００２６】
（水回収工程）
水回収工程では、被処理液タンク１０から被処理液を、被処理液移送用配管１０１を介して水回収ユニット２０の前段蒸留塔２１に連続的に供給する。前段蒸留塔２１に供給された被処理液は塔底部２１ｂに溜まるが、前段蒸留塔２１は加熱されているため、塔底部２１ｂに溜まった塔底液の一部は蒸発し、その蒸気は充填物２１ｆに達する。蒸気には水と溶剤が含まれるが、前段蒸留塔２１の充填物２１ｆ内では、溶剤よりも沸点の低い水の精製が行われる。すなわち、充填物２１ｆでは、塔頂部２１ａ側に向かう程、水の純度が高くなる。したがって、充填物２１ｆを通過し、塔頂部２１ａに到達した水は最も純度が高い状態になる。得られた水（回収水）は、回収水排出用配管１０２を介して排出される。
前段蒸留塔２１内の温度は、溶剤の種類に応じて適宜選択される。溶剤がジメチルアセトアミドの場合には、前段蒸留塔２１の温度を１００℃以下にすることが好ましく、ジメチルホルムアミドの場合にも、前段蒸留塔２１の温度を１００℃以下にすることが好ましい。
【００２７】
また、塔底部２１ｂに溜まった塔底液の一部は塔底液移送用配管１０３を介して蒸発器２３に連続的に移送され、蒸発器２３に移送されなかった残りの塔底液は分岐管１０４を介してリボイラ２１ｈに移送されて加熱される。ここで、リボイラ２１ｈにおける塔底液の加熱は、回収水移送用配管１０６を介して後段蒸留塔２２から移送された回収水との熱交換により行う。リボイラ２１ｈにて加熱された塔底液は、塔底液返送用配管１０５を介して前段蒸留塔２１に戻される。このようにリボイラ２１ｈにより加熱された塔底液が前段蒸留塔２１に戻されることにより、前段蒸留塔２１の内部が加熱される。一方、リボイラ２２ｈの熱源として利用された回収水は、熱交換により冷却され、回収水排出用配管１３０を介して排出される。
【００２８】
次いで、前段蒸留塔２１から移送した塔底液を蒸発器２３の第１蒸発槽２３ａにて加熱し、水および溶剤を蒸発させ、水および溶剤の蒸気を、第１蒸発槽ボトム液蒸気移送用配管１０７ａを介して後段蒸留塔２２に連続的に移送する。その際、第１蒸発槽２３ａにおいては、塔底液が固形分濃度１５質量％以下の範囲で濃縮するように水および溶剤を蒸発させる。固形分濃度１５質量％を超えて濃縮するように水および溶剤を蒸発させるためには、第１蒸発槽２３ａの規模を大きくしなければならず、実用的ではない。
第１蒸発槽２３ａにおけるボトム液の加熱は、ボトム液が好ましくは１０質量％以下の範囲、また、好ましくは５質量％以上の範囲で濃縮するように、水および溶剤を蒸発させる。
溶剤がジメチルアセトアミドの場合には、第１蒸発槽２３ａの温度を１００〜１１０℃にすることが好ましく、ジメチルホルムアミドの場合にも、第１蒸発槽２３ａの温度を１００〜１１０℃にすることが好ましい。
また、第１蒸発槽２３ａの下部２３ｄに溜まった、蒸発しなかった残りの溶剤および水と、溶剤の加水分解により生成した酸と、樹脂とを含む濃縮液を、連通管２３ｅを介して第２蒸発槽２３ｂに連続的に移送する。
【００２９】
第２蒸発槽２３ｂでは、濃縮液に含まれる水および溶剤を蒸発させ、水および溶剤の蒸気を、第２蒸発槽ボトム液蒸気移送用配管１０７ｂを介して後段蒸留塔２２に連続的に移送する。その際、第２蒸発槽２３ｂにおいては、濃縮液が固形分濃度１５質量％を超えかつ３５質量％以下の範囲で濃縮するように加熱する。固形分濃度３５質量％を超えるように濃縮液を加熱濃縮すると、第２蒸発槽２３ｂにて得られる濃縮液の流動性が低くなるため、移送困難になる上に、第２蒸発槽２３ｂを大きくしなければならず、実用的ではない。
第２蒸発槽２３ｂにおける濃縮液の加熱は、濃縮液が好ましくは２５質量％以下の範囲、また、好ましくは２０質量％以上の範囲で濃縮するように、水および溶剤を蒸発させる。
溶剤がジメチルアセトアミドの場合には、第２蒸発槽２３ｂの温度を１１５〜１２５℃にすることが好ましく、ジメチルホルムアミドの場合にも、第２蒸発槽２３ｂの温度を１１５〜１２５℃にすることが好ましい。
また、第２蒸発槽２３ｂの下部２３ｇに溜まった、蒸発しなかった残りの溶剤および水と、溶剤の加水分解により生成した酸と、樹脂とを含む濃縮液を、濃縮液移送用配管１０８を介して未回収液体分離ユニット４０の乾燥機４１に連続的に移送する。
【００３０】
次いで、蒸発器２３から移送された水および溶剤の蒸気を後段蒸留塔２２により蒸留して、塔頂部２２ａから回収水を得る。
具体的には、蒸発器２３から移送された水および溶剤の蒸気を後段蒸留塔２２に導入する。水および溶剤は充填物２２ｆ，２２ｇの隙間に入り込み、溶剤よりも沸点の低い水が上昇し、溶剤は凝縮して流下する。これにより精製が行われ、塔頂部２２ａに到達した水は溶剤の混入量が少ないものとなる。
後段蒸留塔２２内の温度は、溶剤の種類に応じて適宜選択される。溶剤がジメチルアセトアミドの場合には、後段蒸留塔２２の温度を１００℃以下にすることが好ましく、ジメチルホルムアミドの場合には、後段蒸留塔２２の温度を１００℃以下にすることが好ましい。
【００３１】
後段蒸留塔２２にて得た回収水は、回収水移送用配管１０６を介してリボイラ２１ｈに供給されて、リボイラ２１ｈの熱源として使用される。このように後段蒸留塔２２により得た回収水をリボイラ２１ｈの熱源として使用することにより、エネルギー使用量を削減できる。
後段蒸留塔２２の塔底部２２ｂには溶剤と溶剤の加水分解により生成した酸とを含む酸含有溶剤が溜まるようになる。塔底部２２ｂに溜まった酸含有溶剤は酸含有溶剤移送用配管１０９を介して溶剤回収ユニット３０に連続的に移送される。
酸含有溶剤の一部は酸含有溶剤移送用配管１０９を介して溶剤回収ユニット３０に連続的に移送され、溶剤回収ユニット３０に移送されなかった残りの酸含有溶剤は分岐管１１０を介してリボイラ２２ｈに移送されて加熱される。リボイラ２２ｈにて加熱された酸含有溶剤は、酸含有溶剤返送用配管１１１を介して後段蒸留塔２２に戻される。このようにリボイラ２２ｈにより加熱された酸含有溶剤が後段蒸留塔２２に戻されることにより、後段蒸留塔２２の内部が加熱される。
【００３２】
水回収工程において、被処理液に含まれる溶剤が加水分解される割合は、例えば、０．０５〜０．３モル％である。したがって、酸含有溶剤においては、溶剤と酸との合計を１００モル％とした際に、溶剤の含有量が９９．７〜９９．９５モル％、酸の含有量が０．０５〜０．３モル％になっている。
【００３３】
（溶剤回収工程）
溶剤回収工程では、水回収工程にて得た酸含有溶剤を蒸留塔３１に連続的に供給し、蒸留塔３１にて蒸留する。
具体的には、後段蒸留塔２２から移送された酸含有溶剤を蒸留塔３１に導入する。酸含有溶剤は充填物３１ｇを通って塔底部３１ｂに溜まるようになる。蒸留塔３１内は加熱されているため、塔底部３１ｂに溜まった酸含有溶剤の一部は蒸発し、その蒸気は充填物３１ｆ，３１ｇの隙間に入り込む。
充填物３１ｆ，３１ｇでは、酸混合物よりも沸点の低い溶剤の蒸気は上昇し、酸混合物は凝縮して流下する。これにより精製が行われ、塔頂部３１ａに到達した溶剤は酸の混入量が少ないものとなる。したがって、塔頂部３１ａからは、純度の高い溶剤を含む留出液が得られる。
得られた留出液の一部は、還流用配管１１４を介して蒸留塔３１の塔頂部３１ａに戻される。留出液の一部が蒸留塔３１の塔頂部３１ａに戻されることにより、塔頂部３１ａにて得られる留出液に混入する酸の量を低減させることができ、溶剤の純度をより向上させることができる。
蒸留塔３１に戻されなかった残りの留出液は、回収溶剤排出用配管１１２を介して排出される。
【００３４】
蒸留塔３１内の塔頂部３１ａの温度は、溶剤の種類に応じて適宜選択される。溶剤がジメチルアセトアミドの場合には、温度を１２０℃以下にすることが好ましい。溶剤がジメチルホルムアミドの場合にも、温度を１２０℃以下にすることが好ましい。
また、より高純度の溶剤を得るという点では、蒸留塔３１の塔頂部３１ａの圧力を一定にすることが好ましい。さらに、塔頂部３１ａと塔底部３１ｂとの差圧を一定にすることが好ましい。
【００３５】
溶剤含有液の蒸留により、塔底部３１ｂには、溶剤含有液から殆どの溶剤が除去された残渣液が溜まるようになる。本実施形態例では、この残渣液を、抜き出し用ポンプ３２を用いて塔底部３１ｂから抜き出し用配管１１３を介して連続的に抜き出す。
塔底部３１ｂからの残渣液の抜き出しは、蒸留塔３１内の酸の濃度が好ましくは２１質量％以下、より好ましくは５質量％以下、特に好ましくは３質量％以下になるようにする。このような酸の濃度になるように残渣液を蒸留塔３１から抜き出せば、一般的な耐蝕材料（例えばＳＵＳ３１６Ｌ等）を使用した安価な設備とすることが可能となる。
また、蒸留塔３１内の酸の濃度を０質量％にすることが理想であるが、０質量％にすることは実用的ではない。実用的には０．１質量％以上にすることが好ましい。
蒸留塔３１内の酸の濃度を調整するためには、抜き出し量を調整すればよい。具体的には、酸の濃度が高い程、抜き出し量を多くすればよい。
【００３６】
塔底部３１ｂから抜き出された残渣液の一部は、分岐管１１５を介してリボイラ３１ｈに送られて加熱された後、塔底部３１ｂに戻される。このように残渣液を戻すことにより、蒸留塔３１の内部を加熱する。また、塔底部３１ｂから抜き出された残渣液の残部は中和用タンク３３ａに送られる。
【００３７】
次いで、中和用タンク３３ａに入れられた残渣液に、アルカリ水溶液供給用配管１１７を介してアルカリ水溶液を供給すると共に、希釈水供給用配管１１８を介して希釈水を供給して、残渣液を中和処理する。ここで、中和とは、アルカリ水溶液の添加により中和後の液のｐＨを７以上、好ましくは９．５〜１０．５にすることである。なお、希釈水を添加するのは、ｐＨの測定を容易にするためである。
中和にて使用されるアルカリとしては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムなどが挙げられる。
【００３８】
（未回収液体分離工程）
上記の溶剤回収工程において残渣液に溶剤を全く含ませないようにするのは困難であり、例えば、残渣液には溶剤が４０〜６０質量％含まれている。また、残渣液には中和処理にて水が添加されている。そのため、未回収液体分離工程にて、未回収の溶剤および水を分離回収する。
さらに、未回収液体分離工程では、水および溶剤の回収率をより高くするために、水回収ユニット２０の蒸発器２３から濃縮液移送用配管１０８を介して移送された濃縮液に含まれる一部の水および溶剤を蒸発させて分離する。
具体的には、未回収液体分離工程では、中和処理された残渣液と、蒸発器２３から移送された濃縮液を所定の間隔で乾燥機４１に入れ、例えば７０〜１６５℃で加熱する。これにより、一部の溶剤および水を蒸発させる。蒸発させた溶剤および水は、返送用配管１１９を介し、冷却器１２０ａに送られて凝縮された後、被処理液タンク１０に返送される。被処理液タンク１０に返送された溶剤および水は、流入管１１を介して新たに被処理液タンク１０に供給された被処理液と共に再び水回収ユニット２０、溶剤回収ユニット３０および未回収液体分離ユニット４０に順次送られて、水および溶剤が回収される。
また、乾燥機４１に残留した、残りの未回収の溶剤と水と樹脂と中和手段３３にて生成した塩とを含む廃液は、廃液排出用配管１２０を介して乾燥機４１から排出される。廃液は廃棄処分にしてもよいし、押出機を用いて溶剤および水を揮発させると共に樹脂を搬送して固液分離してもよい。
【００３９】
（作用効果）
上述したように、液体回収装置１を用いた液体回収方法では、第１蒸発槽２３ａおよび第２蒸発槽２３ｂを備え、水および溶剤を２段階で蒸発させて、水および溶剤と樹脂とを分離させているため、後段蒸留塔２２に樹脂が送られることを充分に防止できる。したがって、樹脂を含有する塔底液（被処理液）から後段蒸留塔２２を用いて水を回収する際に、充填物の隙間に樹脂が入り込むことによる後段蒸留塔２２の閉塞を防止でき、後段蒸留塔２２の清掃の頻度を少なくできる。また、塔底液に含まれる水および溶剤を２段階に分けて蒸発させることにより、蒸発器２３をコンパクトにできる。
これに対し、蒸発槽が１つであると、熱交換が容易ではないため、蒸発槽を大規模なものにする必要がある上に、熱交換器を閉塞させないための樹脂の濃度管理が難しい。
【００４０】
また、本実施形態例では、蒸発器２３から濃縮液移送用配管１０８を介して乾燥機４１に濃縮液を供給し、未回収の水および溶剤を分離し、返送用配管１１９を介して被処理液タンク１０内の被処理液に返送するため、水および溶剤の回収率を高くできる。
また、液体回収装置１においては、蒸発器２３より上流側に前段蒸留塔２１を備えるため、第１蒸発槽２３ａおよび第２蒸発槽２３ｂをコンパクトにできる。しかも、前段蒸留塔２１の加熱の熱源としては、後段蒸留塔２２にて回収した回収水を利用できるため、前段蒸留塔２１を備えると、エネルギーの使用効率が高くなる。
また、本実施形態例では、溶剤回収ユニット３０にて、溶剤と酸とを含有する酸含有溶剤を蒸留塔３１にて蒸留しつつ、蒸留塔３１内の酸の濃度が２１質量％以下になるように蒸留塔３１の塔底部３１ｂから酸を連続的に抜き出すため、共沸組成を抑制しながら蒸留することができる。したがって、溶剤を容易に分離・回収できるため、溶剤含有液から高純度の溶剤を高い回収率で回収できる。
【００４１】
「第２実施形態例」
＜液体回収装置＞
本発明の液体回収装置の第２実施形態例について説明する。本実施形態例は、水と、水より沸点が高く、加水分解しない溶剤と樹脂とを含有する被処理液から水および溶剤を各々回収する例である。
【００４２】
図２に、本実施形態例の液体回収装置を示す。本実施形態例の液体回収装置２は、流入管１１を介して供給された被処理液を貯留する被処理液タンク１０と、被処理液から水を蒸留により回収する水回収ユニット２０と、前記水回収ユニット２０にて前記被処理液から一部の水および溶剤が除去された濃縮液から未回収の水および溶剤を分離する未回収液体分離ユニット４０とを具備する。
本実施形態例における水回収ユニット２０および未回収液体分離ユニット４０は、第１実施形態例における水回収ユニット２０および未回収液体分離ユニット４０と同様である。ただし、水回収ユニット２０の後段蒸留塔２２の塔底部２２ｂには高純度の溶剤が溜まるため、溶剤含有液移送用配管１０９を介して溶剤が排出されるようになっている。
【００４３】
＜液体回収方法＞
本実施形態例の液体回収方法は、被処理液から水を回収する水回収工程と、該水回収工程にて前記被処理液から一部の水および溶剤が除去された濃縮液から未回収の水および溶剤を分離する未回収液体分離工程とを有する。
【００４４】
本実施形態例における水回収工程は、第１実施形態例と同様である。本実施形態例では、溶剤が加水分解しないため、後段蒸留塔２２での蒸留では、塔底部２２ｂに純度の高い溶剤が溜まり、その溶剤は溶剤含有液移送用配管１０９から排出される。
【００４５】
本実施形態例における未回収液体分離工程では、水回収ユニット２０の蒸発器２３から濃縮液移送用配管１０８を介して移送された濃縮液に含まれる一部の水および溶剤を蒸発させて分離する。
具体的には、未回収液体分離工程では、蒸発器２３から移送された濃縮液を所定の間隔で乾燥機４１に入れ、加熱する。これにより、一部の溶剤および水を蒸発させる。蒸発させた溶剤および水は、返送用配管１１９を介し、冷却器１２０ａに送られて凝縮された後、被処理液タンク１０に返送される。被処理液タンク１０に返送された溶剤および水は、流入管１１を介して新たに被処理液タンク１０に供給された被処理液と共に再び水回収ユニット２０および未回収液体分離ユニット４０に順次送られて、水および溶剤が回収される。
また、乾燥機４１に残留した、残りの未回収の溶剤と水と樹脂とを含む廃液は、廃液排出用配管１２０を介して乾燥機４１から排出される。第１実施形態例と同様に、廃液は廃棄処分にしてもよいし、押出機を用いて溶剤および水を揮発させると共に樹脂を搬送して固液分離してもよい。
【００４６】
（作用効果）
上述したように、液体回収装置２を用いた液体回収方法においても、第１実施形態例と同様に、樹脂を含有する塔底液（被処理液）から後段蒸留塔２２を用いて水を回収する際に、充填物の隙間に樹脂が入り込むことによる後段蒸留塔２２の閉塞を防止でき、後段蒸留塔２２の清掃の頻度を少なくできる。また、塔底液に含まれる水および溶剤を２段階に分けて蒸発させることにより、蒸発器２３をコンパクトにできる。
【００４７】
（他の実施形態例）
なお、本発明は、上記実施形態例に限定されない。
例えば、水回収ユニット２０における蒸発器２３は、２つの蒸発槽（第１蒸発槽２３ａ，第２蒸発槽２３ｂ）を有していたが、蒸発槽を３つ以上有しても構わない。蒸発槽を３つ以上有する場合には、１段目の蒸発槽よりも下流側の各蒸発槽にて、固形分濃度５質量％を超えかつ３０質量％以下の範囲で固形分濃度が順次高くなるように水および溶剤を蒸発させる。
また、水回収ユニット２０では、２本の蒸留塔（前段蒸留塔２１、後段蒸留塔２２）を備えていたが、後段蒸留塔２２のみでも構わないし、前段蒸留塔または後段蒸留塔が２本以上であってもよい。省エネルギーの観点では、回収水の熱を有効利用できることから、前段蒸留塔を１本以上備えることが好ましい。
【００４８】
また、第１実施形態例における溶剤回収ユニット３０においては、中和手段３３に代えて、酸を熱分解処理する分解手段を備えてもよい。分解手段は、溶剤がジメチルホルムアミドで、分解により生成する酸がホルムアルデヒドの場合にとりわけ有効である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の液体回収装置および液体回収方法は、例えば、溶剤を用いた湿式紡糸にて排出された液から水および溶剤を回収する際に利用できる。
【符号の説明】
【００５０】
１，２  液体回収装置
１０  被処理液タンク
２０  水回収ユニット
２１  前段蒸留塔
２１ａ  塔頂部
２１ｂ  塔底部
２１ｃ  中央部
２１ｄ  最下部
２１ｆ  充填物
２１ｈ  リボイラ
２２  後段蒸留塔
２２ａ  塔頂部
２２ｂ  塔底部
２２ｃ  中央部
２２ｅ  最上部
２２ｆ，２２ｇ  充填物
２２ｈ  リボイラ
２３  蒸発器
２３ａ  第１蒸発槽
２３ｂ  第２蒸発槽
２３ｅ  連通管
３０  溶剤回収ユニット
３１  蒸留塔
３１ａ  塔頂部
３１ｂ  塔底部
３１ｃ  中央部
３１ｆ，３１ｇ  充填物
３１ｈ  リボイラ
３２  抜き出し用ポンプ
３３  中和手段
３３ａ  中和用タンク
４０  未回収液体分離ユニット
４１  乾燥機
１０１  被処理液移送用配管
１０２  回収水排出用配管
１０３  塔底液移送用配管
１０４  分岐管
１０５  塔底液返送用配管
１０６  回収水移送用配管
１０７ａ  第１塔底液蒸気移送用配管
１０７ｂ  第２塔底液蒸気移送用配管
１０８  濃縮液移送用配管
１０９  溶剤含有液移送用配管
１１０  分岐管
１１１  溶剤含有液返送用配管
１１２  回収溶剤排出用配管
１１３  抜き出し用配管
１１４  還流用配管
１１５  分岐管
１１６  残渣液移送用配管
１１７  アルカリ水溶液供給用配管
１１８  希釈水供給用配管
１１９  返送用配管
１２０  廃液排出用配管
１２０ａ  冷却器
１３０  回収水排出用配管
【図１】
2011098296.tif 000003
【図２】
2011098296.tif 000004