(57)【要約】【課題】水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮装置の省エネルギー化を図る。【解決手段】多重効用式蒸発濃縮部Ａと、予備蒸発濃縮部Ｂと、最終効用蒸発濃縮部の蒸発水蒸気を循環冷却水で冷却して凝縮させる最終効用蒸発濃縮部用コンデンサＣと、予備蒸発濃縮部の蒸発水蒸気を循環冷却水で冷却して凝縮させる予備蒸発濃縮部用コンデンサＤと、最終効用蒸発濃縮部用コンデンサで用いられ、昇温した循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて予備蒸発濃縮部に高温水として供給する第１のヒートポンプＥと、予備蒸発濃縮部用コンデンサで用いられ、蒸発水蒸気の凝縮熱により昇温した温水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて、第１効用蒸発濃縮部１で発生する加熱用水蒸気のドレンの加熱に用い、ドレンを蒸発させかつ、蒸発水蒸気を圧縮して第１効用蒸発濃縮部に供給する第２のヒートポンプＦとを備えた構成とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水酸化ナトリウム水溶液を蒸発濃縮するための蒸発濃縮装置であって、
（Ａ）加熱用水蒸気の流れに沿ってみた場合における、第１効用蒸発濃縮部から最終効用蒸発濃縮部までの複数の蒸発濃縮部を備えた多重効用式蒸発濃縮部と、
（Ｂ）前記多重効用式蒸発濃縮部に供給される水酸化ナトリウム水溶液を、その前の段階で予備的に蒸発濃縮する予備蒸発濃縮部と、
（Ｃ）前記最終効用蒸発濃縮部における蒸発水蒸気を、循環して使用される循環冷却水と熱交換させて凝縮させる最終効用蒸発濃縮部用コンデンサと、
（Ｄ）前記予備蒸発濃縮部における蒸発水蒸気を、循環して使用される循環冷却水と熱交換させて凝縮させる予備蒸発濃縮部用コンデンサと、
（Ｅ）前記最終効用蒸発濃縮部用コンデンサにおいて用いられ、前記蒸発水蒸気の凝縮熱により昇温した前記循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて前記予備蒸発濃縮部に高温水として供給するように構成された第１のヒートポンプと、
（Ｆ）前記予備蒸発濃縮部用コンデンサにおいて用いられ、前記蒸発水蒸気の凝縮熱により昇温した前記循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて、前記第１効用蒸発濃縮部で用いられた加熱用水蒸気のドレンの加熱に用いて前記ドレンを蒸発させるとともに、前記ドレンの蒸発水蒸気を圧縮して前記第１効用蒸発濃縮部に供給するように構成された第２のヒートポンプと
を備えていることを特徴とする水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置。
【請求項２】
前記多重効用式蒸発濃縮部が、３重効用式蒸発濃縮部であることを特徴とする請求項１記載の水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置。
【請求項３】
前記予備蒸発濃縮部に供給される、ＮａＯＨ濃度が２６〜３２ｗｔ％である水酸化ナトリウム水溶液を、ＮａＯＨ濃度が４８〜５０ｗｔ％になるまで蒸発濃縮するために用いられる蒸発濃縮装置であることを特徴とする請求項１または２記載の水酸化ナトリウムの蒸発濃縮装置。
【請求項４】
水酸化カリウム水溶液を蒸発濃縮するための蒸発濃縮装置であって、
（Ａ）加熱用水蒸気の流れに沿ってみた場合における、第１効用蒸発濃縮部から最終効用蒸発濃縮部までの複数の蒸発濃縮部を備えた多重効用式蒸発濃縮部と、
（Ｂ）前記多重効用式蒸発濃縮部に供給される水酸化カリウム水溶液を、その前の段階で予備的に蒸発濃縮する予備蒸発濃縮部と、
（Ｃ）前記最終効用蒸発濃縮部における蒸発水蒸気を、循環して使用される循環冷却水と熱交換させて凝縮させる最終効用蒸発濃縮部用コンデンサと、
（Ｄ）前記予備蒸発濃縮部における蒸発水蒸気を、循環して使用される循環冷却水と熱交換させて凝縮させる予備蒸発濃縮部用コンデンサと、
（Ｅ）前記最終効用蒸発濃縮部用コンデンサにおいて用いられ、前記蒸発水蒸気の凝縮熱により昇温した前記循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて前記予備蒸発濃縮部に高温水として供給するように構成された第１のヒートポンプと、
（Ｆ）前記予備蒸発濃縮部用コンデンサにおいて用いられ、前記蒸発水蒸気の凝縮熱により昇温した前記循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて、前記第１効用蒸発濃縮部で用いられた加熱用水蒸気のドレンの加熱に用いて前記ドレンを蒸発させるとともに、前記ドレンの蒸発水蒸気を圧縮して前記第１効用蒸発濃縮部に供給するように構成された第２のヒートポンプと
を備えていることを特徴とする水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮装置。
【請求項５】
前記多重効用式蒸発濃縮部が、３重効用式蒸発濃縮部であることを特徴とする請求項４記載の水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮装置。
【請求項６】
前記予備蒸発濃縮部に供給される、ＫＯＨ濃度が２６〜３２ｗｔ％である水酸化カリウム水溶液を、ＫＯＨ濃度が４８〜５０ｗｔ％になるまで蒸発濃縮するために用いられる蒸発濃縮装置であることを特徴とする請求項４または５記載の水酸化カリウムの蒸発濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮装置に関し、詳しくは、水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮装置の省エネルギー性を向上させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮については、例えば、薄膜降下式の熱交換器と液室を備えた蒸発缶を用いた薄膜降下式蒸発濃縮設備などをはじめ、種々の蒸発濃縮設備が用いられてきた。
【０００３】
そして、例えば、水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮として、特許文献１には、苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）水溶液を加熱して水を蒸発させる蒸発器と、該蒸発器において加熱濃縮された濃縮液と蒸発水蒸気（ベーパ）を分離させる気液分離器とを備えた苛性ソーダ水溶液蒸発濃縮設備において、プレート型熱交換器を蒸発器に用いることを特徴とする苛性ソーダ水溶液の多重効用蒸発濃縮設備が開示されている。
【０００４】
そして、この特許文献１の濃縮設備によれば、伝熱面での熱効率が高いため、蒸発濃縮設備を小型化することができ、苛性ソーダ水溶液を効率的に蒸発濃縮することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１８１１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、近年、水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮技術に関し、さらなる省エネルギー化が求められているのが実情である。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するものであり、水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液を、従来の蒸発濃縮設備に比べてさらに効率よく蒸発濃縮することが可能で、省エネルギー化を図ることが可能な水酸化ナトリウム水溶液および水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮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に、本発明の蒸発濃縮装置は、
水酸化ナトリウム水溶液を蒸発濃縮するための蒸発濃縮装置であって、
（Ａ）加熱用水蒸気の流れに沿ってみた場合における、第１効用蒸発濃縮部から最終効用蒸発濃縮部までの複数の蒸発濃縮部を備えた多重効用式蒸発濃縮部と、
（Ｂ）前記多重効用式蒸発濃縮部に供給される水酸化ナトリウム水溶液を、その前の段階で予備的に蒸発濃縮する予備蒸発濃縮部と、
（Ｃ）前記最終効用蒸発濃縮部における蒸発水蒸気を、循環して使用される循環冷却水と熱交換させて凝縮させる最終効用蒸発濃縮部用コンデンサと、
（Ｄ）前記予備蒸発濃縮部における蒸発水蒸気を、循環して使用される循環冷却水と熱交換させて凝縮させる予備蒸発濃縮部用コンデンサと、
（Ｅ）前記最終効用蒸発濃縮部用コンデンサにおいて用いられ、前記蒸発水蒸気の凝縮熱により昇温した前記循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて前記予備蒸発濃縮部に高温水として供給するように構成された第１のヒートポンプと、
（Ｆ）前記予備蒸発濃縮部用コンデンサにおいて用いられ、前記蒸発水蒸気の凝縮熱により昇温した前記循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて、前記第１効用蒸発濃縮部で用いられた加熱用水蒸気のドレンの加熱に用いて前記ドレンを蒸発させるとともに、前記ドレンの蒸発水蒸気を圧縮して前記第１効用蒸発濃縮部に供給するように構成された第２のヒートポンプと
を備えていることを特徴としている。
【０００９】
本発明の水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置においては、前記多重効用式蒸発濃縮部が、３重効用式蒸発濃縮部であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置は、前記予備蒸発濃縮部に供給される、ＮａＯＨ濃度が２６〜３２ｗｔ％である水酸化ナトリウム水溶液を、ＮａＯＨ濃度が４８〜５０ｗｔ％になるまで蒸発濃縮するために用いられる蒸発濃縮装置であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の他の蒸発濃縮装置は、
水酸化カリウム水溶液を蒸発濃縮するための蒸発濃縮装置であって、
（Ａ）加熱用水蒸気の流れに沿ってみた場合における、第１効用蒸発濃縮部から最終効用蒸発濃縮部までの複数の蒸発濃縮部を備えた多重効用式蒸発濃縮部と、
（Ｂ）前記多重効用式蒸発濃縮部に供給される水酸化カリウム水溶液を、その前の段階で予備的に蒸発濃縮する予備蒸発濃縮部と、
（Ｃ）前記最終効用蒸発濃縮部における蒸発水蒸気を、循環して使用される循環冷却水と熱交換させて凝縮させる最終効用蒸発濃縮部用コンデンサと、
（Ｄ）前記予備蒸発濃縮部における蒸発水蒸気を、循環して使用される循環冷却水と熱交換させて凝縮させる予備蒸発濃縮部用コンデンサと、
（Ｅ）前記最終効用蒸発濃縮部用コンデンサにおいて用いられ、前記蒸発水蒸気の凝縮熱により昇温した前記循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて前記予備蒸発濃縮部に高温水として供給するように構成された第１のヒートポンプと、
（Ｆ）前記予備蒸発濃縮部用コンデンサにおいて用いられ、前記蒸発水蒸気の凝縮熱により昇温した前記循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて、前記第１効用蒸発濃縮部で用いられた加熱用水蒸気のドレンの加熱に用いて前記ドレンを蒸発させるとともに、前記ドレンの蒸発水蒸気を圧縮して前記第１効用蒸発濃縮部に供給するように構成された第２のヒートポンプと
を備えていることを特徴としている。
【００１２】
本発明の水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮装置においては、前記多重効用式蒸発濃縮部が、３重効用式蒸発濃縮部であることが好ましい。
【００１３】
また、本発明の水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮装置は、前記予備蒸発濃縮部に供給される、ＫＯＨ濃度が２６〜３２ｗｔ％である水酸化カリウム水溶液を、ＫＯＨ濃度が４８〜５０ｗｔ％になるまで蒸発濃縮するために用いられる蒸発濃縮装置であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置は、上述のように、第１効用蒸発濃縮部から最終効用蒸発濃縮部までの複数の蒸発濃縮部を備えた多重効用式蒸発濃縮部と、多重効用式蒸発濃縮部に供給される水酸化ナトリウム水溶液を、その前の段階で予備的に蒸発濃縮する予備蒸発濃縮部と、蒸発水蒸気（ベーパ）を循環冷却水と熱交換させて凝縮させる最終効用蒸発濃縮部用コンデンサと、予備蒸発濃縮部における蒸発水蒸気を循環冷却水と熱交換させて凝縮させる予備蒸発濃縮部用コンデンサと、最終効用蒸発濃縮部用コンデンサにおいて用いられ、蒸発水蒸気の凝縮熱により昇温した循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて予備蒸発濃縮部に高温水として供給するように構成された第１のヒートポンプと、予備蒸発濃縮部用コンデンサにおいて用いられ、蒸発水蒸気の凝縮熱により昇温した循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて、第１効用蒸発濃縮部で用いられた加熱用水蒸気のドレンの加熱に用いてドレンを蒸発させるとともに、ドレンの蒸発水蒸気を圧縮して第１効用蒸発濃縮部に供給するように構成された第２のヒートポンプと、を備えており、第１のヒートポンプと第２のヒートポンプを用いて、２段階で熱を回収するシステムを構成するようにしているので、従来の蒸発濃縮設備に比べて効率よく水酸化ナトリウム水溶液を濃縮することが可能で、省エネルギー化を図ることができる。
【００１５】
本発明の水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置においては、多重効用式蒸発濃縮部を３重効用式蒸発濃縮部とし、これに予備蒸発濃縮部を組み合わせ、かつ、第１のヒートポンプと第２のヒートポンプを用いて、２段階で熱を回収するシステムを構成するようにしているので、さらなる省エネルギーを図ることができる。
【００１６】
すなわち、水酸化ナトリウム水溶液の濃縮装置においては、沸点上昇のため、３重効用式を超えるような多重効用化は困難で、３重効用式が最も省エネルギー性に優れているとされているが、その３重効用式蒸発濃縮部と、第１のヒートポンプと第２のヒートポンプを用いて、二段で熱を回収するシステムとを備えた構成とすることにより、さらなる省エネルギー化を実現することができる。
【００１７】
なお、水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮においては、通常、蒸発装置への供給液中の水酸化ナトリウム水溶液中の水酸化ナトリウムの濃度は、２６〜３２ｗｔ％、水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮により蒸発濃縮されることで得られる濃縮液の水酸化ナトリウム濃度は、４８〜５０ｗｔ％であることが好ましい。
【００１８】
すなわち、本発明の水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置においては、供給液のＮａＯＨ濃度が３２ｗｔ％を超えて高くなると、沸点上昇温度（ＢＰＲ）が高くなり、第２のヒートポンプで回収するための温水の温度を低くすることが必要になる。
【００１９】
そして、第２のヒートポンプで回収するための温水の温度を低くすると、第２のヒートポンプにおける熱回収の効率が悪くなる。
【００２０】
また、供給液のＮａＯＨ濃度が３２ｗｔ％を超えて高くなると、予備蒸発濃縮部において蒸発させるべき水分量、すなわち、第２のヒートポンプにおいて熱回収されるべき温水の量が少なくなり、好ましくない。
【００２１】
一方、供給液のＮａＯＨ濃度が２６ｗｔ％を下回って低くなると、蒸発濃縮装置で蒸発させるべき水分量が多くなり、全体としてのエネルギーの消費量が大きくなる傾向があるので、好ましくない。
【００２２】
したがって、本発明の水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置において、ヒートポンプを効率よく組み込むことができる条件としては、供給液のＮａＯＨ濃度が２６〜３２ｗｔ％の範囲にあることが望ましい。
【００２３】
なお、例えば、供給液のＮａＯＨ濃度が２６ｗｔ％の場合、予備蒸発濃縮部の液温度：８３℃、蒸発温度：７０℃となり、
供給液のＮａＯＨ濃度が２８ｗｔ％の場合、予備蒸発濃縮部の液温度：８３℃、蒸発温度：６８℃となり、
供給液のＮａＯＨ濃度が３０ｗｔ％の場合、予備蒸発濃縮部の液温度：８３℃、蒸発温度：６５℃となり、
供給液のＮａＯＨ濃度が３２ｗｔ％の場合、予備蒸発濃縮部の液温度：８３℃、蒸発温度：６３℃となる。
【００２４】
また、濃縮液のＮａＯＨ濃度が５０ｗｔ％を超えると、第２のヒートポンプの蒸気圧縮機で圧縮すべき蒸気圧力が０．６ＭＰａＧ（１６５℃）より高い圧力となり、第２のヒートポンプの高率が悪くなる。
【００２５】
したがって、本願発明においては、ＮａＯＨ濃度が２６〜３２ｗｔ％である水酸化ナトリウム水溶液（供給液）を、ＮａＯＨ濃度が４８〜５０ｗｔ％になるまで蒸発濃縮する場合に、特に高い省エネルギー効果を得ることが可能になり有意義である。
【００２６】
また、本発明の水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液の蒸発濃縮装置の場合にも、上述の本発明の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液の蒸発濃縮装置の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置の構成を示すフローシートである。
【図２】本発明の他の実施形態（実施形態２）にかかる水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮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】
【００２８】
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。
【００２９】
＜実施形態１＞
この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００は、図１に示すように、
１）複数の蒸発濃縮部を備えた多重効用式蒸発濃縮部Ａと、
２）水酸化ナトリウム水溶液を予備的に蒸発濃縮する予備蒸発濃縮部Ｂと、
３）最終効用蒸発濃縮部用コンデンサ（この実施形態１における第３効用蒸発濃縮部用コンデンサ）Ｃと、
４）予備蒸発濃縮部における蒸発水蒸気（ベーパ）を凝縮させる予備蒸発濃縮部用コンデンサＤと、
５）最終効用蒸発濃縮部用コンデンサ（第３効用蒸発濃縮部用コンデンサ）Ｃにおいて用いられた、蒸発水蒸気（ベーパ）の凝縮熱により昇温した循環冷却水（温水）から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて予備蒸発濃縮部に高温水として供給する第１のヒートポンプＥと、
６）予備蒸発濃縮部用コンデンサＤにおいて冷却水として用いられ、蒸発水蒸気（ベーパ）の凝縮熱により昇温した循環冷却水（温水）から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて、第１効用蒸発濃縮部１で用いられた加熱用水蒸気のドレンの加熱に用いてドレンを蒸発させるとともに、ドレンの蒸発水蒸気（ベーパ）を圧縮して第１効用蒸発濃縮部１に供給する第２のヒートポンプＦと
を備えている。
【００３０】
この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００を構成する多重効用式蒸発濃縮部Ａは、加熱用水蒸気（スチーム）の流れに沿ってみた場合における、上流側から下流側に向かって、
第１効用缶１ａを備えた第１効用蒸発濃縮部１と、
第２効用缶２ａを備えた第２効用蒸発濃縮部２と、
第３効用缶３ａを備えた第３効用蒸発濃縮部３と
を備えている。
【００３１】
すなわち、この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００においては、多重効用式蒸発濃縮部Ａとして、エネルギー効率を考慮して、最も水蒸気消費量の少ない３重効用式蒸発濃縮部を採用している。
【００３２】
したがって、この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００においては、第３効用蒸発濃縮部３が本発明における最終効用蒸発濃縮部となる。
【００３３】
また、この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００が備える上述の予備蒸発濃縮部Ｂは、多重効用式蒸発濃縮部Ａに供給される水酸化ナトリウム水溶液（供給液）を、その前の段階で予備的に蒸発濃縮するための濃縮部である。この予備蒸発濃縮部Ｂは、蒸発濃縮を行う予備蒸発濃縮缶Ｂ１と、加熱用の予備蒸発濃縮部用ヒータ（予熱器）Ｂ２を備えている。
【００３４】
本発明の水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００において、予備蒸発濃縮部Ｂに供給される被濃縮液（供給液）は、例えば、ＮａＯＨ濃度：２６ｗｔ％前後の水酸化ナトリウム水溶液であり、予備蒸発濃縮缶Ｂ１において、温度：８０〜８５℃で予備濃縮が行われる。
【００３５】
この予備蒸発濃縮部Ｂにおいては、後述の第１のヒートポンプＥから供給される熱量により、予備蒸発濃縮缶Ｂ１において予備蒸発濃縮（蒸発濃縮）が行われる。予備蒸発濃縮は、例えば、ＮａＯＨ濃度が２６〜３２ｗｔ％になるように行われる。  
【００３６】
すなわち、第１のヒートポンプＥから供給された高温水（温度：８０〜９０℃）により、間接型熱交換器である予備蒸発濃縮部用ヒータＢ２にて循環する水酸化ナトリウム水溶液が加熱され、予備蒸発濃縮缶Ｂ１にて蒸発した水蒸気は、予備蒸発濃縮部用コンデンサＤにて冷却され凝縮する。その際の予備蒸発濃縮部Ｂの操作真空度は、多重効用式蒸発濃縮部Ａの真空度よりも大気圧側の真空度で操作される。その結果、後述の予備蒸発濃縮部用コンデンサＤで凝縮する水蒸気凝縮温度は６５〜７０℃程度となる。
【００３７】
なお、この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００に供給される、被濃縮液である水酸化ナトリウム水溶液（供給液）は、ＮａＯＨ濃度が２６．８４ｗｔ％の水酸化ナトリウム水溶液であり、この供給液が予備蒸発濃縮部Ｂにおいて、予備的に、ＮａＯＨ濃度が２８．６ｗｔ％になるまで蒸発濃縮されるように構成されている。
【００３８】
また、この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００が備える第３効用蒸発濃縮部用コンデンサＣは、第３効用蒸発濃縮部３における蒸発水蒸気（ベーパ）を、循環して使用される循環冷却水（例えば３２℃の温水）と熱交換させることにより凝縮させるコンデンサである。なお、第３効用蒸発濃縮部用コンデンサＣにおいては、コンデンサ本体Ｃ１として、間接型熱交換器が用いられている。
【００３９】
この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００においては、この第３効用蒸発濃縮部用コンデンサＣが、上述のように最終効用蒸発濃縮部用コンデンサとなる。
【００４０】
なお、第３効用缶３ａの操作圧（真空度）を制御することで、蒸発水蒸気（ベーパ）の凝縮温度は４０〜５０℃となり、第３効用蒸発濃縮部用コンデンサＣの循環冷却水の温度もそれに対応した温度となり、通常の冷却水レベルの冷熱源としての熱回収が可能になる。
【００４１】
第３効用蒸発濃縮部用コンデンサＣにおいて、第３効用蒸発濃縮部３で発生する蒸発水蒸気（ベーパ）と熱交換することで昇温した循環冷却水、すなわち、この実施形態１では３７℃に昇温した冷却水（温水）は、後述するように、第１のヒートポンプＥにおいて熱回収され、電力により温度レベルが上げられて、予備蒸発濃縮部Ｂに高温水（この実施形態１では９０℃の高温水）として供給され、予備蒸発濃縮部Ｂの加熱源として用いられる。
【００４２】
また、この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００が備える予備蒸発濃縮部用コンデンサＤは、予備蒸発濃縮部Ｂにおける蒸発水蒸気（ベーパ）を冷却水（温水）と熱交換させることで凝縮させるためのコンデンサであって、コンデンサ本体Ｄ１として、間接型熱交換器が用いられている。
【００４３】
なお、予備蒸発濃縮部用コンデンサＤで用いられ、蒸発水蒸気（ベーパ）の凝縮熱により昇温した、循環して使用される循環冷却水（温水）は、第２のヒートポンプＦにおいて熱回収され、電力により温度レベルが上げられて、第１効用蒸発濃縮部１で用いられた加熱用水蒸気のドレンの加熱に用いられるように構成されている。
【００４４】
そして、この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００では、予備蒸発濃縮部Ｂにおいて、発生した蒸発水蒸気（ベーパ）が６５〜７０℃で凝縮するような操作圧で温度となるように構成されている。その結果、予備蒸発濃縮部用コンデンサＤである間接型熱交換器Ｄ１において、循環冷却水として、６０〜６５℃の水（温水）を用いることが可能になるとともに、通常の冷却水よりもかなり高温の温水を用いて操作することが可能になり、後述の第２のヒートポンプＦの熱源として高効率に熱回収を行うことが可能になる。
【００４５】
また、この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００が備える第１のヒートポンプＥは、上述のように第３効用蒸発濃縮部用コンデンサ（最終効用蒸発濃縮部用コンデンサ）Ｃにおいて用いられ、蒸発水蒸気（ベーパ）の凝縮熱により昇温した循環冷却水（温水）から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて予備蒸発濃縮部Ｂに高温水として供給することができるように構成されている。
【００４６】
すなわち、第１のヒートポンプＥでは、第３効用缶３ａの蒸発水蒸気（ベーパ）を凝縮させる第３効用蒸発濃縮部用コンデンサＣの循環冷却水（温水）から熱を回収し、予備蒸発濃縮部Ｂで水酸化ナトリウム水溶液（供給液）を予備濃縮するための熱源となる高温水を供給することができるように構成されている。
なお、この実施形態１では、第１のヒートポンプとして、株式会社神戸製鋼所製、ＨＥＭ−ＨＲ９０を用いた。
【００４７】
第３効用蒸発濃縮部用コンデンサＣを構成するコンデンサ本体Ｃ１としては、上述のように間接型熱交換器が用いられており、３０〜４０℃の循環冷却水を冷媒としており、第３効用缶３ａで発生した蒸発水蒸気（ベーパ）の凝縮熱により昇温した循環冷却水（温水）が有する熱を、第１のヒートポンプＥにおいて回収するとともに、電力により温度レベルを８０〜９０℃に上昇させて、予備蒸発濃縮部Ｂの予備蒸発濃縮部用ヒータＢ２に供給するように構成されている。
【００４８】
そして、この実施形態１では、第３効用缶３ａで発生した蒸発水蒸気（ベーパ）の凝縮熱により３２℃°から３７℃に昇温した循環冷却水（温水）からの熱回収が第１のヒートポンプＥにおいて行われ、９０℃の高温水が予備蒸発濃縮部用ヒータＢ２の熱源として用いられるように構成されている。
【００４９】
また、この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００が備える第２のヒートポンプＦは、ヒートポンプ本体Ｆ１と、第１効用蒸発濃縮部１で用いられた加熱用水蒸気のドレンを蒸発させるドレン蒸発部Ｆ２と、ドレン蒸発部Ｆ２で発生した蒸気を圧縮する蒸気圧縮機Ｆ３を備えている。そして、上述のように、予備蒸発濃縮部用コンデンサＤにおいて用いられ、蒸発水蒸気（ベーパ）の凝縮熱により昇温した循環冷却水（温水）から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて、第１効用蒸発濃縮部１で用いられた加熱用水蒸気のドレンの加熱に用いることで、このドレンを蒸発させるとともに、ドレンの蒸発水蒸気（ベーパ）を蒸気圧縮機Ｆ３で圧縮して所定の温度にまで昇温し、第１効用蒸発濃縮部１に供給するように構成されている。
なお、この実施形態１では、第２のヒートポンプとして、株式会社神戸製鋼所製、ＳＧＨ１６５を用いた。
【００５０】
この実施形態１では、予備蒸発濃縮部用コンデンサＤにおいて用いられ、蒸発水蒸気（ベーパ）の凝縮熱により昇温した６０〜６５℃の循環冷却水（温水）から熱を回収するようにしているので、第２のヒートポンプＦのＣＯＰ（Coefficient Of Performance）（成績係数）は高い数値となる。
【００５１】
そして、上記循環冷却水（温水）から回収した熱は、第２のヒートポンプＦが備えるヒートポンプ本体Ｆ１にて、電力により温度レベルを上昇させ、第１効用蒸発濃縮部１における加熱用水蒸気のドレンの加熱用熱源として用い、ドレンを蒸発させて水蒸気を発生させるとともに、発生させた水蒸気を圧縮して、０．６ＭＰａＧ程度の高圧の蒸気とすることで、第１効用蒸発濃縮部１の熱源として再利用することが可能になる。
【００５２】
次に、水酸化ナトリウム水溶液およびベーパの流れ、各部における水酸化ナトリウム水溶液の温度や濃度、ベーパ温度、第１および第２のヒートポンプにおける電力消費量などについて説明する。
【００５３】
この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００により、所定濃度（この実施形態１では、ＮａＯＨ濃度：２６．８４ｗｔ％）の水酸化ナトリウム水溶液（供給液）を蒸発濃縮して、所定濃度（この実施形態１では、ＮａＯＨ濃度：４８．６ｗｔ％）の水酸化ナトリウム水溶液（濃縮液）を得るにあたっては、まず、水酸化ナトリウム水溶液が予備蒸発濃縮部Ｂに供給される。
【００５４】
具体的には、この実施形態１では、ＮａＯＨ濃度：２６．８４ｗｔ％の供給液が、予備蒸発濃縮部Ｂを構成する予備蒸発濃縮缶Ｂ１に、１５２４５ｋｇ／ｈの割合で供給される。
【００５５】
そして、予備蒸発濃縮缶Ｂ１において、上記供給液は、ＮａＯＨ濃度：２８．６ｗｔ％まで濃縮される。操作圧を制御することで、予備蒸発濃縮缶Ｂ１内の液温は８３℃に維持される。
【００５６】
予備蒸発濃縮部Ｂで濃縮された水酸化ナトリウム水溶液は、第３効用蒸発濃縮部３の第３効用缶３ａに、１４３０７ｋｇ／ｈの割合で供給され、ＮａＯＨ濃度：３３．４ｗｔ％にまで濃縮される。このとき、第３効用缶３ａ内の液温は６９℃となる。
【００５７】
また、第３効用蒸発濃縮部３で濃縮された水酸化ナトリウム水溶液は、第２効用蒸発濃縮部２の第２効用缶２ａに、１２２５０ｋｇ／ｈの割合で供給され、ＮａＯＨ濃度：３９．３ｗｔ％にまで濃縮される。このとき、第２効用缶２ａ内の液温は１０９℃となる。
【００５８】
また、第２効用蒸発濃縮部２で濃縮された水酸化ナトリウム水溶液は、第１効用蒸発濃縮部１の第１効用缶１ａに、１０４２２ｋｇ／ｈの割合で供給され、ＮａＯＨ濃度：４８．６ｗｔ％にまで濃縮される。このとき、第１効用缶１ａ内の液温は１６０℃となる。
【００５９】
そして、この第１効用蒸発濃縮部１の第１効用缶１ａ内の濃縮液が、ＮａＯＨ濃度：４８．６ｗｔ％の濃縮水酸化ナトリウム水溶液として回収される。
【００６０】
一方、加熱用のスチームの流れについてみると、この実施形態１の水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００においては、まず、多重効用式蒸発濃縮部Ａの第１効用缶１ａの一次加熱源となる加熱用水蒸気（スチーム）が、第１効用缶１ａに９５０ｋｇ／ｈの割合で供給される。
【００６１】
また、第１効用缶１ａには、上述の９５０ｋｇ／ｈの加熱用水蒸気（スチーム）の他に、ドレン蒸発部Ｆ２で発生した水蒸気を第２のヒートポンプＦの蒸気圧縮機Ｆ３で圧縮した水蒸気も１６５６ｋｇ／ｈの割合で供給される。
【００６２】
第２のヒートポンプＦにおいては、上述の仕事を行うために４７２ｋＷの電力が消費される。
【００６３】
また、第１効用缶１ａで発生した１１５℃の蒸発水蒸気（ベーパ）は、加熱源として第２効用缶２ａに２００１ｋｇ／ｈの割合で供給される。
【００６４】
さらに、第２効用缶２ａで発生した７７．９℃の蒸発水蒸気（ベーパ）は加熱源として第３効用缶３ａに１８２８ｋｇ／ｈの割合で供給される。
【００６５】
また、第３効用缶３ａで発生した蒸発水蒸気（ベーパ）は、上述のように、第３効用蒸発濃縮部用コンデンサＣに２０５７ｋｇ／ｈの割合で送られ、この蒸発水蒸気（ベーパ）と熱交換され凝縮熱により昇温した循環冷却水（温水）から、第１のヒートポンプＥにより熱回収が行われ、回収した熱が温度レベルを上げて、高温水（この実施形態１では９０℃の高温水）として、予備蒸発濃縮部Ｂの予熱器Ｂ２に供給され、予備蒸発濃縮部Ｂの加熱源として用いられる。
【００６６】
そして、第２のヒートポンプＦにおいては、上述の仕事を行うために２０１ｋＷの電力が消費される。
【００６７】
この実施形態１にかかる水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置１００は、上述のように構成されており、最終効用蒸発濃縮部用コンデンサ（第３効用蒸発濃縮部用コンデンサ）Ｃにおいて用いられ、昇温した循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて予備蒸発濃縮部Ｂに高温水として供給する第１のヒートポンプＥと、予備蒸発濃縮部用コンデンサＤにおいて用いられ、昇温した循環冷却水から回収した熱を、電力により温度レベルを上げて、第１効用蒸発濃縮部１のドレンを蒸発させるとともに、ドレンの蒸発水蒸気を圧縮して第１効用蒸発濃縮部１に供給するように構成された第２のヒートポンプＦとを備えており、第１のヒートポンプＥと第２のヒートポンプＦを用いて、２段階で熱を回収するシステムを構成するようにしているので、従来の蒸発濃縮設備に比べてさらに効率よく水酸化ナトリウム水溶液を濃縮することが可能になり、省エネルギー化を図ることができる。
【００６８】
また、多重効用式蒸発濃縮部Ａを３重効用式蒸発濃縮部とし、これに予備蒸発濃縮部Ｂを組み合わせ、かつ、第１のヒートポンプＥとと第２のヒートポンプＦを用いて、２段階で熱を回収するシステムを構成するようにしているので、さらなる省エネルギーを図ることができる。
【００６９】
すなわち、水酸化ナトリウム水溶液の濃縮装置においては、沸点上昇のため、３重効用式を超えるような多重効用化は困難で、３重効用式が最も省エネルギー性に優れているとされており、その３重効用式蒸発濃縮部Ａと、第１のヒートポンプＥと第２のヒートポンプＦを用いて、２段階で熱を回収するシステムとを備えた構成とすることにより、さらなる省エネルギー化を実現することができる。
【００７０】
なお、この実施形態１では、多重効用式蒸発濃縮部Ａを３重効用式蒸発濃縮部としているが、場合によっては２重効用式、４重効用式などの多重効用式とすることも可能である。
【００７１】
＜実施形態２＞
上記実施形態１では、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液の蒸発濃縮装置について説明したが、この実施形態２では、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液の蒸発濃縮装置について説明する。
【００７２】
図２は、本発明の実施形態２にかかる水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液の蒸発濃縮装置２００の構成を示す図である。
【００７３】
図２に示すように、本発明の実施形態２にかかる水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液の蒸発濃縮装置２００は、上述の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液の蒸発濃縮装置１００と同様の構成を備えている。なお、図２において図１と同一符号を付した部分（構成要素）は、図１の蒸発濃縮装置１００と同一の部分（構成要素）、または相当する部分（構成要素）を示す。
【００７４】
そして、図２に示すような構成を備えた蒸発濃縮装置２００を用いることにより、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液を蒸発濃縮するに当たって、実施形態１の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液の蒸発濃縮装置１００の場合と同様の作用効果を得ることができる。
【００７５】
なお、この実施形態２にかかる水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液の蒸発濃縮装置２００の場合も、供給液（原料液）や濃縮液における水酸化カリウム（ＫＯＨ）の濃度、多重効用式蒸発濃縮部Ａや予備蒸発濃縮部Ｂにおける条件などは、実施形態１の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液の蒸発濃縮装置１００の場合と同様の条件とすることができる。
【００７６】
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】
【００７７】
Ａ    多重効用式蒸発濃縮部（３重効用式蒸発濃縮部）
Ｂ    予備蒸発濃縮部
Ｂ１  予備蒸発濃縮缶
Ｂ２  予備蒸発濃縮部用ヒータ（予熱器）
Ｃ    最終効用蒸発濃縮部用コンデンサ（第３効用蒸発濃縮部用コンデンサ）
Ｃ１  コンデンサ本体（間接型熱交換器）  
Ｄ    予備蒸発濃縮部用コンデンサ
Ｄ１  コンデンサ本体（間接型熱交換器）
Ｅ    第１のヒートポンプ
Ｆ    第２のヒートポンプ
Ｆ１  ヒートポンプ本体
Ｆ２  ドレン蒸発部
Ｆ３  蒸気圧縮機
１    第１効用蒸発濃縮部
１ａ  第１効用缶
２    第２効用蒸発濃縮部
２ａ  第２効用缶
３    第３効用蒸発濃縮部
３ａ  第３効用缶
１００  水酸化ナトリウム水溶液の蒸発濃縮装置
２００  水酸化カリウム水溶液の蒸発濃縮装置
【図１】
2019089678.tif 000003
【図２】
2019089678.tif 000004