(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸留塔と、蒸留塔の塔底部に貯留される貯留液を加熱するリボイラーと、蒸留塔の塔頂部から供給される蒸気を圧縮昇温しリボイラーの加熱源とする蒸気圧縮機とを備えた蒸留装置であって、
前記リボイラーに加熱蒸気を注入する加熱蒸気注入手段を備え、
前記貯留液の濃度が、前記蒸気圧縮機の圧縮能力の範囲内であって前記蒸気圧縮機の使用によって前記蒸留装置における蒸発濃縮が可能な低濃度域である場合には、前記蒸気圧縮機の駆動によって蒸留塔の塔頂部から供給される蒸気を圧縮昇温しリボイラーの加熱源とし、前記貯留液の濃度が、前記蒸気圧縮機の圧縮能力の範囲外であって前記蒸気圧縮機の使用によっては前記蒸留装置における蒸発濃縮が不可能な高濃度域である場合には、前記加熱蒸気注入手段によって加熱蒸気をリボイラーに注入して蒸発濃縮運転を行うことを特徴とする蒸留塔を備えた蒸留装置。
【請求項２】
前記リボイラーは前記蒸留塔の塔底部に一体的に接続されている請求項１記載の蒸留塔を備えた蒸留装置。
【請求項３】
前記加熱蒸気注入手段によってリボイラーに注入する加熱蒸気は、前記蒸気圧縮機で圧縮昇温された圧縮蒸気の温度よりも高い請求項１又は２記載の蒸留塔を備えた蒸留装置。
【請求項４】
少なくとも、原液を前記蒸留塔の塔底部、あるいは前記リボイラー、あるいは前記蒸留塔の塔底部又は前記リボイラーに接続される配管部であって且つ原液又は原液が濃縮された濃縮液が循環する流路となり得る配管部のいずれかに供給するように構成された請求項１記載の蒸留塔を備えた蒸留装置。
【請求項５】
前記貯留液が、水よりも沸点の高い高沸点溶剤を含有する高沸点溶剤含有排水である請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸留塔を備えた蒸留装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸留塔を備えた蒸留装置に関し、より詳しくは蒸留塔の塔頂部からの蒸気を、蒸気圧縮機を使用してリボイラーの加熱源に再利用する省エネルギー型の蒸留装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蒸留塔を備えた蒸留装置では、省エネルギー化を図るために、ヒートポンプとして機能する蒸気圧縮機を設け、蒸留塔からの蒸気を圧縮昇温しリボイラーの加熱源とする構成の省エネルギー型の蒸留装置が知られている。このような蒸留装置において、蒸気圧縮機目標とする高濃度まで蒸発濃縮する場合は、圧縮比を大きくする必要があり、そのため蒸気圧縮機の大型化を招来するという課題がある。そこで、かかる課題を解決するため、低温蒸発缶と高温蒸発缶とを設け、原液を低温蒸発缶に供給して、中濃度にまで蒸発濃縮したのち、高温蒸発缶に導いて最終の高い濃度にまで蒸発濃縮することが提案されている（以下の特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平１−４４０８１号公報
【特許文献２】実公平７−１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来例では、蒸発缶を２個必要であり、装置の大型化及びコストの増大を招くことになる。
そこで、装置のコンパクト化及びコストの低減を図るようにした蒸留装置が所望されていた。
【０００５】
本願発明は、上記課題に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、装置のコンパクト化及びコストの低減を図るようにした蒸留塔を備えた蒸留装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、蒸留塔と、蒸留塔の塔底部に貯留される貯留液を加熱するリボイラーと、蒸留塔の塔頂部から供給される蒸気を圧縮昇温しリボイラーの加熱源とする蒸気圧縮機とを備えた蒸留装置であって、前記リボイラーに加熱蒸気を注入する加熱蒸気注入手段を備え、前記貯留液の濃度が、前記蒸気圧縮機の圧縮能力の範囲内であって前記蒸気圧縮機の使用によって前記蒸留装置における蒸発濃縮が可能な低濃度域である場合には、前記蒸気圧縮機の駆動によって蒸留塔の塔頂部から供給される蒸気を圧縮昇温しリボイラーの加熱源とし、前記貯留液の濃度が、前記蒸気圧縮機の圧縮能力の範囲外であって前記蒸気圧縮機の使用によっては前記蒸留装置における蒸発濃縮が不可能な高濃度域である場合には、前記加熱蒸気注入手段によって加熱蒸気をリボイラーに注入して蒸発濃縮運転を行うことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、大型の蒸気圧縮機を用いることなく、１つのリボイラー（蒸発缶に相当）で低濃度域から高濃度域までの蒸発濃縮運転を円滑に行うことができる。この結果、従来例に比べて、装置のコンパクト化及びコストの低減を図ることができる。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の蒸留塔を備えた蒸留装置であって、前記リボイラーは前記蒸留塔の塔底部に一体的に接続されている請求項１記載の蒸留塔を備えたことを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、さらなる蒸留装置のコンパクト化が図れる。また、工場においてリボイラーを蒸留塔の塔底部に組み込む作業が行われているので、例えば、設置現場において蒸留塔とリボイラーとを配管接続する設置作業が不要となり、設置現場での設置作業の効率化や、設置作業に要する時間の短縮化が図れる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の蒸留塔を備えた蒸留装置であって、前記加熱蒸気注入手段によってリボイラーに注入する加熱蒸気は、前記蒸気圧縮機で圧縮昇温された圧縮蒸気の温度よりも高いことを特徴とする。
【００１１】
上記の如く、加熱蒸気注入手段によって供給される加熱蒸気を、蒸気圧縮機で圧縮昇温された圧縮蒸気の温度よりも高くするという簡単な構成により、貯留液の濃度が高濃度域である場合にも蒸発濃縮することが可能となる。
ここで、蒸気圧縮機はターボ形蒸気圧縮機、ルーツ形蒸気圧縮機、あるいはその他の蒸気圧縮機のいずれであってもよい。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の蒸留塔を備えた蒸留装置であって、少なくとも、原液を前記蒸留塔の塔底部、あるいは前記リボイラー、あるいは前記蒸留塔の塔底部又は前記リボイラーに接続される配管部であって且つ原液又は原液が濃縮された濃縮液が循環する流路となり得る配管部のいずれかに供給するように構成された請求項１記載の蒸留塔を備えた蒸留装置。
【００１３】
ここで、「前記蒸留塔の塔底部又は前記リボイラーに接続される配管部であって且つ原液又は原液が濃縮された濃縮液が循環する流路となり得る配管部」とは、原液又は原液が濃縮された濃縮液（以下、濃縮液と略称する）の循環流路を構成する管（実施の形態１では循環流路ｈ１を構成する管７０、管７１、実施の形態２では循環流路ｈ２を構成する管１４がそれぞれ相当）とそれ以外に、実質的に原液又は濃縮液が循環する流路とみなし得る配管部も含まれる。実質的に原液又は濃縮液が循環する流路とみなし得る配管部とは、例えば、実施の形態１の管６０が該当する。その理由は、実施の形態１に則して説明すれば以下の通りである。即ち、蒸留塔２の塔底部に貯留する原液又は濃縮液は管７０を介して水平管型蒸発器（リボイラーに相当）３に供給され、水平管型蒸発器３の上部で薄膜蒸発した蒸気が管６０を介して蒸留塔の塔底部に供給され、一方、薄膜蒸発しなかった残余の原液又は濃縮液（循環液）は、蒸発缶５の底部から管７１を介して蒸留塔２の塔底部に供給される。従って、原液又は濃縮液は、蒸留塔２の塔底部→管７０→水平管型蒸発器（リボイラーに相当）３→管７１→蒸留塔２の塔底部を巡ることにより、管７０及び管７１は、原液又は濃縮液の循環流路ｈ１を構成する管に該当する。一方、管６０は当該循環流路ｈ１を構成する管に該当しないけれども、原液又は濃縮液が蒸発し蒸気となって管６０を介して蒸留塔２の塔底部に供給される構成であり、そのため、蒸留塔２の塔底部→管７０→水平管型蒸発器（リボイラーに相当）３→管６０→蒸留塔２の塔底部を巡る流路は、広義の原液又は濃縮液の循環流路とみなし得る。よって、実施の形態１の管６０は、実質的に原液又は濃縮液が循環する流路とみなし得る配管部に該当する。
また、本発明の作用・効果は、以下の通りである。即ち、通常の蒸留塔では、原液は蒸留塔の中間部に供給され、濃縮部と回収部が存在する。しかし、上記構成の本発明においては、原液は蒸留塔の塔底部あるいはリボイラーに直接供給されるため、回収部が不要となり、構造が簡略化され、コストの削減も図ることが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、大型の蒸気圧縮機を用いることなく、１つのリボイラー（蒸発缶に相当）で低濃度域から高濃度域までの蒸発濃縮運転を円滑に行うことができる。この結果、従来例に比べて、装置のコンパクト化及びコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施の形態１に係る蒸留装置の全体構成図。
【図２】実施の形態２に係る蒸留装置の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施の形態に基づいて詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１に係る蒸留装置の全体構成図である。本実施の形態１では、蒸留装置として、高沸点有機溶剤含有排水を蒸留処理し、回収液と処理水とに分離する用途に使用される蒸留装置を挙げて説明する。
【００１７】
蒸留装置１は、多段の蒸留塔２と、蒸留塔２の塔底部に貯留される貯留液を加熱するリボイラー３と、蒸留塔２の塔頂部から供給される蒸気を圧縮昇温しリボイラー３の加熱源とするヒートポンプとしての蒸気圧縮機４とを備える。本実施の形態１に係る蒸留装置１の特徴の概略を説明すれば、前記貯留液の濃度が低濃度域である場合には、蒸気圧縮機４の駆動によって蒸留塔２の塔頂部から供給される蒸気を圧縮昇温しリボイラー３の加熱源とし、貯留液の濃度が高濃度域である場合には、加熱蒸気をリボイラー３に注入して蒸発濃縮運転を行うように構成されていることである。ここで、「低濃度域」とは、蒸気圧縮機４の使用で蒸発濃縮可能な濃度範囲を意味する。「高濃度域」とは、蒸気圧縮機４の使用では蒸発濃縮不可能な濃度範囲を意味する。つまり、「高濃度域」とは、蒸気圧縮機４の圧縮能力を超えたときの濃度ということになる。以下、上記の特徴的構成を含めて、蒸留装置１の具体的構成を説明する。
【００１８】
本実施の形態では、リボイラー３として水平管型蒸発器（水平管式熱交換器に相当）が使用されている。このような水平管型蒸発器を用いることにより、より少ない温度差で溶液を再加熱することができ、省エネルギー化が図れる。
【００１９】
水平管型蒸発器は蒸発缶５を含み、この蒸発缶５は筒形に形成されている。蒸発缶５の上部には、左右一対のヘッダー６ａ，６ｂと、この両ヘッダー６ａ，６ｂの間を繋ぐ多数本の水平伝熱管６ｃとから成る加熱器６が設けられている。また、加熱器６のヘッダー６ｂの底部は、管３３を介して凝縮器３２の下部３２ａと接続されており、凝縮器３２の下部３２ａは管３７を介して散布器９に接続されている。凝縮器３２の下部３２ａには凝縮水ポンプ８が設けられている。凝縮器３２の下部３２ａに貯留される凝縮水は凝縮水ポンプ８の駆動によって管３７を通って散布器９に移送されるようになっている。また、管３７には流量制御弁Ｖ５が設けられており、この流量制御弁Ｖ５の開度に応じて凝縮水の一部は、熱交換器２２を経て処理水として排出されるようになっている。なお、流量制御弁Ｖ５に代えて手動式の弁を用いるようにしてもよい。
【００２０】
また、水平管型蒸発器は、原液又は濃縮液の循環流路ｈ１（管７０と管７１で構成）を有する。循環流路ｈ１には、循環ポンプＰ１及び散布器１３が配置されている。循環ポンプＰ１は、蒸留塔２の塔底部に接続されている。循環ポンプＰ１は、管７０を通して、蒸留塔２の塔底部に貯留する原液（原液が濃縮された濃縮液を含む）を散布器１３に移送することができるように形成されている。また、循環ポンプＰ１は、原液が濃縮された濃縮液の一部を回収して、管１９、熱交換器２１を通して、回収液として系外に排出することができるように形成されている。散布器１３は、原液を水平伝熱管６ｃの上方から水平伝熱管６ｃに向けて散布するように形成されている。なお、蒸発缶５の底部は蒸留塔２の塔底部に管７１を介して接続されており、貯留液は蒸発缶５の底部を介して蒸留塔２の塔底部に戻され、貯留室４４に貯留されるようになっている。また、水平管型蒸発器の上部は管６０を介して蒸留塔２の塔底部に接続されており、水平伝熱管６ｃの外側で薄膜蒸発した蒸気が蒸留塔２の塔底部に供給されるようになっている。
【００２１】
また、蒸留塔２の塔頂部は管３０を介して蒸気圧縮機４の入口側に接続され、蒸気圧縮機４の出口側は管３０ａを介して加熱器６のヘッダー６ａに接続されている。管３０は途中で分岐した管３１を備え、この管３１は凝縮器３２に接続されている。管３０ａには開閉弁Ｖ１が設けられ、管３１には開閉弁Ｖ２が設けられている。
【００２２】
また、凝縮器３２には真空ポンプ２０が接続されており、更に、ヘッダー６ｂと管３１は管５０によって連結されており、このような構造により真空ポンプ２０の駆動によって凝縮器３２、蒸発缶５、蒸留塔２、及び蒸気圧縮機４の内部が所定の高真空度に保持される。
【００２３】
また、ヘッダー６ａには加熱蒸気注入管４０が接続されており、この加熱蒸気注入管４０には開閉弁Ｖ３が設けられている。開閉弁Ｖ３が「開」の場合は、加熱蒸気が加熱蒸気注入管４０を通ってヘッダー６ａに供給されるようになっている。加熱蒸気注入管４０を通ってヘッダー６ａに供給される加熱蒸気の温度は、蒸気圧縮機４で圧縮昇温された圧縮蒸気の温度Ｔ２よりも高い。ここで、蒸気圧縮機４はターボ形蒸気圧縮機、ルーツ形蒸気圧縮機、あるいはその他の蒸気圧縮機のいずれであってもよい。
【００２４】
また、蒸留塔２の塔底部の貯留液（原液または原液が濃縮された濃縮液）を貯留する貯留室４４に、当該貯留室４４内の液面を検出する水面計４２が設けられると共に、原液供給管２３に設けた流量制御弁Ｖ４を前記水面計４２に、当該貯留室４４内の液面が水面計４２より低くなると開くように関連付けることにより、当該塔底部内に、一定濃度の原液を、当該原液の液面が略一定を保つように供給する。
なお、開閉弁Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及び流量制御弁Ｖ４、Ｖ５は、制御回路４３によって開閉制御されるようになっている。
【００２５】
次いで、上記構成の蒸留装置１の処理動作について説明する。真空ポンプ２０の駆動により、蒸発缶５、蒸留塔２、及び蒸気圧縮機４の内部が所定の高真空度に保持される。原液は原液供給管２３を通って蒸留塔２の塔底部に供給され貯留室４４に貯留される。次いで、循環ポンプＰ１の駆動により、塔底部の貯留室４４に貯留される循環液（原液及び濃縮水を含む）は管７０を通って散布器１３に供給され、散布器１３から水平伝熱管６ｃに向かって散布される。散布器１３にて散布された循環液は、水平伝熱管６ｃの表面で薄膜蒸発し、加熱蒸気が発生する。この加熱蒸気は蒸留塔２の塔底部に供給され、蒸留塔２内を上昇する。一方、ヘッダー６ｂから管３３を通って凝縮器３２の下部供給された処理水（凝縮水）は、ポンプ８の駆動により散布器９から散布され、蒸留塔２内を流下する。そして、蒸留塔２内部の各段において、蒸留塔２内を上昇する加熱蒸気と蒸留塔２内を流下する処理水（凝縮水）とが気液接触することにより、沸点の異なった成分が分離し、塔底部には高沸点成分の濃縮された液が流下し貯留室４４に貯留され、塔頂部からは殆どが低沸点成分から成る蒸気が取り出される。
【００２６】
塔頂部から取り出された蒸気は蒸気圧縮機４に導かれる。蒸気圧縮機４では、供給された蒸気を圧縮昇温し、リボイラー３の熱源とする。即ち、蒸気圧縮機４に導かれた蒸気は、蒸気圧縮機４にて断熱圧縮されて温度及び圧力が上昇した後にヘッダー６ａに送られる。ヘッダー６ａに進入した蒸気は、水平伝熱管６ｃの内側に導かれ、水平伝熱管６ｃの外側に散布された循環液を薄膜蒸発させる。薄膜蒸発により発生した蒸気は再び蒸留塔２の塔底部に供給され蒸留塔２内を上昇し、塔頂部から蒸留塔２内を下降する処理水(凝縮水)と気液接触が行われ、この結果、下降液中の高沸点成分濃度は増加し、上昇蒸気中の高沸点成分濃度は減少する。一方、薄膜蒸発しなかった残余の循環液は、蒸発缶５の底部から管７１を介して蒸留塔２の塔底部に供給され、塔底部の貯留室４４に貯留される。そして、このような一連の処理が繰り返し行われることにより、循環液は濃縮され、管１９から回収液として系外に排出される。
【００２７】
また、上記薄膜蒸発により、水平伝熱管６ｃの内側に導かれ蒸気は同時に凝縮し、ヘッダー６ｂに導かれ、その一部は凝縮水として凝縮器３２の下部に供給され、ポンプ８の駆動により、管３７を通って蒸留塔２の塔頂部に供給され、その一部は高沸点成分が大幅に低減した処理水として管１１を通って系外に排出される。
【００２８】
上記の蒸発濃縮処理動作中においては、蒸留塔２の塔底部内には、水面計４２と流量制御弁Ｖ４とにより、原液を、蒸発濃縮による減量分ずつ供給しながら蒸発濃縮を行う。そして、この蒸発濃縮により、蒸留塔２の塔底部内における貯留液が、所定の高濃度域に達すると、制御回路４３によって、開閉弁Ｖ１を「閉」、開閉弁Ｖ２を「開」、開閉弁Ｖ３を「開」とし、更に、流量制御弁Ｖ４を水面計４２に優先して「閉」とする。
【００２９】
これにより、加熱蒸気がリボイラー３に注入されて蒸発濃縮運転が行われる。具体的に説明すると、加熱蒸気が加熱蒸気注入管４０を通ってヘッダー６ａに送られる。ヘッダー６ａに進入した蒸気は、水平伝熱管６ｃの内側に導かれ、水平伝熱管６ｃの外側に散布された循環液を薄膜蒸発させるために用いられる。一方、循環ポンプＰ１の駆動により、蒸蒸留塔２の塔底部に貯留する循環液（原液及び濃縮液を含む）は管７０を通って散布器１３に供給され、散布器１３から水平伝熱管６ｃに向かって散布される。散布器１３にて散布された循環液は、水平伝熱管６ｃの表面で薄膜蒸発し、加熱蒸気が発生する。この加熱蒸気は管６０を介して蒸留塔２の塔底部に供給され、蒸留塔２内を上昇する。一方、凝縮水ポンプ８により、凝縮器３２の下部３２ａから管３７を通って蒸留塔２の塔頂部に供給された処理水（凝縮水）は、蒸留塔２内を流下する。そして、蒸留塔２内部の各段において、蒸留塔２内を上昇する加熱蒸気と蒸留塔２内を流下する処理水（凝縮水）とが気液接触することにより、沸点の異なった成分が分離し、塔底部には高沸点成分の濃縮された液が流下し、塔頂部からは殆どが低沸点成分から成る蒸気が取り出される。
【００３０】
塔頂部から取り出された蒸気は管３１を通って凝縮器３２に導かれ冷却凝縮される。そして、その一部は凝縮水として再び管３７を通って蒸留塔２の塔頂部に供給され、その一部は高沸点成分が大幅に低減した処理水として系外に排出される。
【００３１】
一方、塔底部に流下した濃縮液（循環液）は再び管７０を通って散布器１３から散布され、薄膜蒸発により蒸気を発生させる。発生した蒸気は再び管６０を通って蒸留塔２の塔底部に供給され蒸留塔２内を上昇し、塔頂部から蒸留塔２内を下降する処理水(凝縮水)と気液接触が行われ、この結果、下降液中の高沸点成分濃度は増加し、上昇蒸気中の高沸点成分濃度は減少する。このような一連の処理が繰り返し行われることにより、循環液は濃縮され、管２１から回収液として系外に排出される。
【００３２】
上記のようにして、蒸気圧縮機４の駆動によって蒸留塔２の塔頂部から供給される蒸気を圧縮昇温しリボイラー３の加熱源とし、貯留液の濃度が高濃度域である場合には、加熱蒸気をリボイラー３に注入して蒸発濃縮運転を行うことにより、大型の蒸気圧縮機４を用いることなく、低濃度域から高濃度域までの蒸発濃縮運転を円滑に行うことができる。
【００３３】
（実施の形態２）
図２は実施の形態２に係る蒸留装置１Ａの全体構成図である。本実施の形態２は上記実施の形態１と類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して詳細な説明は省略する。本実施の形態２に係る蒸留装置１Ａは、リボイラー３が蒸留塔２の塔底部に一体的に接続されていることを特徴とする。このようにリボイラー３を蒸留塔２に一体的に接続することにより、リボイラー３と多段蒸留塔２とが分離した構成に比べて、蒸留装置のコンパクト化が図れる。また、リボイラー３と多段蒸留塔２とが分離した構成では、設置現場において蒸留塔とリボイラーとを配管接続する設置作業が必要であるが、本実施の形態では工場においてリボイラー３を蒸留塔２の塔底部に組み込む作業が行われるので、設置現場での設置作業の効率化や、設置作業に要する時間の短縮化が図れる。
【００３４】
以下、具体的な構成を説明する。本実施の形態２では、蒸発缶５底部の貯留液を貯留する貯留室４１に、当該貯留室４１内の液面を検出する水面計４２が設けられると共に、原液供給管２３に設けた流量制御弁Ｖ４を前記水面計４２に、貯留室４１内の液面が水面計４２より低くなると開くように関連付けることにより、前記貯留室４１内に、一定濃度の原液を、当該原液の液面が略一定を保つように供給する。
次いで、上記構成の蒸留装置１Ａの処理動作について説明する。先ず、制御回路４３によって、開閉弁Ｖ１を「開」、開閉弁Ｖ２を「閉」、開閉弁Ｖ３を「閉」とし、蒸気圧縮機４の駆動によって蒸留塔１０の塔頂部から供給される蒸気を圧縮昇温しリボイラー３の加熱源とし蒸発濃縮運転を行う。
【００３５】
蒸発濃縮運転中においては、蒸発缶５における貯留室４１内には、水面計４２と流量制御弁Ｖ４とにより、原液を、蒸発濃縮による減量分ずつ供給しながら蒸発濃縮を行う。そして、この蒸発濃縮により、貯留室４１内における貯留液が、所定の高濃度域に達すると、制御回路４３によって、開閉弁Ｖ１を「閉」、開閉弁Ｖ２を「開」、開閉弁Ｖ３を「開」とし、更に、流量制御弁Ｖ４を水面計４２に優先して「閉」とする。
【００３６】
これにより、加熱蒸気がリボイラー３に注入されて蒸発濃縮運転が行われる。具体的に説明すると、加熱蒸気が加熱蒸気注入管４０を通ってヘッダー６ａに送られる。ヘッダー６ａに進入した蒸気は、水平伝熱管６ｃの内側に導かれ、水平伝熱管６ｃの外側に散布された循環液を薄膜蒸発させるために用いられる。一方、循環ポンプ１２の駆動により、蒸発缶５底部に貯留する循環液（原液及び濃縮液を含む）は原液又は濃縮液の循環流路ｈ２を構成する管１４を通って散布器１３に供給され、散布器１３から水平伝熱管６ｃに向かって散布される。散布器１３にて散布された循環液は、水平伝熱管６ｃの表面で薄膜蒸発し、加熱蒸気が発生する。この加熱蒸気は蒸留塔２内を上昇する。一方、凝縮水ポンプ８により、凝縮器３２の下部３２ａから管３７を通って蒸留塔２の塔頂部に供給された処理水（凝縮水）は、蒸留塔２内を流下する。そして、蒸留塔２内部の各段において、蒸留塔２内を上昇する加熱蒸気と蒸留塔２内を流下する処理水（凝縮水）とが気液接触することにより、沸点の異なった成分が分離し、塔底部には高沸点成分の濃縮された液が流下し、塔頂部からは殆どが低沸点成分から成る蒸気が取り出される。
【００３７】
塔頂部から取り出された蒸気は管３１を通って凝縮器３２に導かれ冷却凝縮される。そして、その一部は凝縮水として再び管３７を通って蒸留塔２の塔頂部に供給され、その一部は高沸点成分が大幅に低減した処理水として管１１を通って系外に排出される。
【００３８】
一方、塔底部に流下した濃縮液（循環液）は再び管１４を通って散布器１３から散布され、薄膜蒸発により蒸気を発生させる。発生した蒸気は再び蒸留塔１０内を上昇し、塔頂部から蒸留塔２内を下降する処理水(凝縮水)と気液接触が行われ、この結果、下降液中の高沸点成分濃度は増加し、上昇蒸気中の高沸点成分濃度は減少する。このような一連の処理が繰り返し行われることにより、循環液は濃縮され、管１５から回収液として系外に排出される。
【００３９】
上記のようにして、蒸気圧縮機４の駆動によって蒸留塔２の塔頂部から供給される蒸気を圧縮昇温しリボイラー３の加熱源とし、貯留液の濃度が高濃度域である場合には、加熱蒸気をリボイラー３に注入して蒸発濃縮運転を行うことにより、大型の蒸気圧縮機４を用いることなく、低濃度域から高濃度域までの蒸発濃縮運転を円滑に行うことができる。
【００４０】
（その他の事項）
（１）上記実施の形態１では、蒸留塔２の塔底部内に水面計４２を設け、貯留液の濃度が所定値に達したか否かを判断し、加熱蒸気をリボイラー３に注入するように制御したけれども、貯留液の濃度は蒸留塔２の塔底部以外の箇所で測定するようにしてもよい。
【００４１】
（２）また、上記実施の形態１，２のような水面計４２の使用に代えて、貯留液の温度Ｔ３を検出する温度計と、蒸気圧縮機４で圧縮昇温された圧縮蒸気の温度Ｔ２を検出する温度計とを設け、Ｔ３−Ｔ２が所定値を超えたときに、加熱蒸気をリボイラー３に注入するようにしてもよい。
【００４２】
（３）また、蒸気圧縮機４の入口側蒸気圧力Ｐ１を検出する圧力計と、蒸気圧縮機４の出口側蒸気圧力Ｐ２を検出する圧力計とを設け、Ｐ２−Ｐ１が所定値を超えたときに、加熱蒸気をリボイラー３に注入するようにしてもよい。
【００４３】
（４）また、貯留液の濃度が高濃度域の場合は、蒸気圧縮機４の圧縮能力を超えたときの濃度であるため、例えば、蒸気圧縮機４の電流値が所定範囲内から外れたときに、加熱蒸気をリボイラー３に注入するようにしてもよい。ここで、「蒸気圧縮機４の電流値が所定範囲内から外れたとき」とは具体的に説明すると、蒸気圧縮機４が例えばルーツ形圧縮機の場合には、電流値が所定値より大きくなったときを意味し、蒸気圧縮機４が例えばターボ形圧縮機の場合には、電流値が所定値より小さくなったときを意味する。なぜなら、ルーツ形圧縮機の場合には、圧縮機が送る体積が一定になるように制御するため、電流値が所定値より大きくなったときに、「蒸気圧縮機４の圧縮能力を超えたとき（つまり高濃度）」と判断するからであり、また、ターボ形圧縮機の場合には、電流値が所定値より小さくなったときに、「蒸気圧縮機４の圧縮能力を超えたとき（つまり高濃度）」と判断するからである。
【００４４】
（５）上記実施の形態１、２では、水面計４２を用いて貯留液の濃度を検出するようにしたけれども、本発明はこれに限定されず、濃度計あるいはその他の方法（例えば、水面計と原液の流量計とを組み合わせて、投入した原液量および水面位置によって濃度を検出する方法など）で貯留液の濃度を検出するように構成してもよい。
【００４５】
（６）上記実施の形態１，２では、リボイラー３として水平管式熱交換器を用いたが、縦型伝熱管を使用した熱交換器を用いるようにしてもよい。但し、縦型伝熱管を使用した熱交換器よりも水平管式熱交換器を用いた方が、蒸留塔と熱交換器とが一体的に接続された構成物の高さが低くなり、その分コンパクト化が図れる。従って、上記実施の形態１，２のように水平管式熱交換器を用いた場合は、設置場所等に高さの制限が課せられているような場合等にも利用可能であり、利便性が向上する。
【００４６】
（７）上記実施の形態１では、原液は蒸留塔２の塔底部に供給され、上記実施の形態２では、原液は水平管式熱交換器（リボイラー３に相当）の蒸発缶５の底部（より詳しくは貯留室４１）に供給されるように構成されていた。しかし、原液の供給すべき部位は、これに限定されるものではなく、蒸留塔２の塔底部又はリボイラー３に接続される配管部であって且つ原液又は原液が濃縮された濃縮液が循環する流路となり得る配管部に供給するように構成してもよい。例えば、実施の形態１における管７０又は管７１や、実施の形態２における管１４、更には、実施の形態１における管６０が該当する。
【００４７】
（８）また、加熱蒸気注入手段によって加熱蒸気をリボイラーに注入して蒸気濃縮運転を行う場合の例として、加熱蒸気が加熱蒸気注入管を通ってヘッダーに供給する例を説明した。しかしながら、加熱蒸気が加熱蒸気注入管を通ってヘッダーに供給することに代えて、リボイラーの貯留室に電気ヒーターなどの加熱手段を設け、貯留室内の液を加熱することによって加熱蒸気とする構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、蒸留塔の塔頂部からの蒸気を、蒸気圧縮機を使用してリボイラーの加熱源に再利用する省エネルギー型の蒸留装置に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１：蒸留装置                        ２：蒸留塔
３：リボイラー（水平管式熱交換器）  ４：蒸気圧縮機
３２：凝縮器                        ４０：加熱蒸気注入管
４３：制御回路          Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３：開閉弁
Ｖ４：流量制御弁                    ４２：水面計
【図１】
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【図２】
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