(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージＳｉ（ｉは１〜ｎの自然数）を有するマルチステージ蒸留システム（１）であって、稼働中の各ステージＳｉにおける圧力および温度範囲（Ｐｉ、Ｔｉ）は、後続のステージＳｉ＋１よりも高く、各ステージＳｉは、蒸発器Ｅ１とコンデンサＣｉを含み、各蒸発器Ｅｉおよび各コンデンサＣｉは、
容器（２）の追加液体（４ａ）を取り込み、噴射するための、上部噴射インレットを備えた耐圧容器（２）、
容器（２）に取り込んだ液体（４ｂ）を排出する下部アウトレット（５）、および、
噴射インレット（３）と取り込んだ液体（４ｂ）の間に配設された蒸気スペース（６）を含み、
各蒸発器Ｅｉの蒸気スペース（６）は、耐圧蒸気パイプ（７）によって同じステージＳｉのコンデンサＣｉの蒸気スペース（６）と連結され、耐圧蒸気パイプ（７）は、稼働中に、常に一つのステージＳｉにおける、前記蒸発器Ｅｉの蒸気スペース（６）の圧力Ｐｉと、前記コンデンサＣｉの蒸気スペース（６）の圧力Ｐｉとのバランスを一定に保つことができる大きさの断面を有し、各蒸発器Ｅｉのアウトレット（５）は、次の蒸発器Ｅｉ＋１の噴射インレット（３）に連結され、最後の蒸発器Ｅｎのアウトレット（５）は、それぞれに対応する耐圧液体ライン（８）によって、第一蒸発器Ｅ１の噴射インレット（３）に連結されることにより蒸発器回路を形成し、各コンデンサＣｉのアウトレット（５）は、前のコンデンサＣｉ-１の噴射インレット（３）に連結され、最初のコンデンサＣ１のアウトレット（５）は、耐圧液体ライン（９）によって、最終コンデンサＣｎの噴射インレット（３）に連結されることによりコンデンサ回路を形成し、少なくとも一つの耐圧蒸気ライン（１０）は、第一端部において、コンデンサＣｉ＋１とＣｉの間の耐圧液体ライン（９）の一つ、または、蒸発器ＥｎとＥ１の間の耐圧液体ライン（８）に連結され、第二端部において、稼働中の圧力ＰがコンデンサＣｉの蒸気スペース（６）の圧力Ｐｉ、または、蒸発器Ｅ１の蒸気スペース（６）における圧力Ｐ１よりも高い蒸気スペースに連結されているので、より高い圧力を液体（４）に掛け、液体（４）の搬送を実行する、マルチステージ蒸留システム。
【請求項２】
圧力Ｐが掛かる蒸気スペースが、蒸留システムの蒸気スペース（６）である、請求項１に記載の蒸留システム。
【請求項３】
処理の開始時に、液体（４）に所定の圧力を加えるため、ポンプ（１１）を、蒸発器回路の液体ライン（８）、および、コンデンサ回路の液体ライン（９）に、それぞれ備える、請求項１または２に記載の蒸留システム。
【請求項４】
蒸発器Ｅ１およびコンデンサＣｎの温度が所定値に達するよう、蒸発器回路の液体ライン（８）の蒸発器Ｅ１の前にヒータ（１２）を有し、コンデンサ回路の液体ラインのコンデンサＣｎの前に冷却ユニット（１３）を有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項５】
ヒーター（１２）および冷却ユニット（１３）は、一体となって、少なくとも部分的に熱交換器（１４）として構成される、
請求項４に記載の蒸留システム。
【請求項６】
コンデンサＣｎとＣ１の間、および／または、蒸発器Ｅ１と蒸発器Ｅｎの間の液体ライン（９および８）に、サイフォン（１５）が配設され、それによって、各コンデンサＣｉ、および／または、蒸発器Ｅｉが、システム運転停止を生じる、空になることを防止する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項７】
各コンデンサＣｉは、不凝縮ガスを蒸気スペース（６）から除去するため、蒸留経路の端部において吸引ポンプ（１６）に連結されたガス・ライン（１７）を有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項８】
吸引ポンプ（１６）は、耐圧蒸気ライン（１０）に連結され、それによって稼働中、気体が吸い上げられる全ての蒸気スペース（６）よりも、高圧力の蒸気Ｐが吸引ポンプ（１６）に送られる、請求項７に記載の蒸留システム。
【請求項９】
各蒸発器Ｅｉ＋１は、先行する蒸発器Ｅｉよりも低い位置に配設され、それによって、液体（４）は、処理実行中、電動ポンプなしで、圧力と高度差によってのみで、各蒸発器Ｅｉから各後続の蒸発器Ｅｉ＋１に流入する、請求項１〜８のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項１０】
各コンデンサＣｉ＋１は、後続のコンデンサＣｉに対して、処理の実行中、電動ポンプを使用することなく、圧力、および、高低差、および／または、蒸気ラインの搬送力によって、液体がコンデンサＣｉ＋１から、対応する後続コンデンサＣｉに流入するような位置に配設されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項１１】
処理を実行する間に、電動ポンプを使用せず、圧力および高低差を利用して、コンデンサＣ１の液体（４）が、コンデンサ回路の液体ライン（９）を経由してコンデンサＣ１からコンデンサＣｎに流れるよう、コンデンサＣ１およびＣｎの高さが調節されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項１２】
処理を実行する間、電動ポンプを使用せず、圧力および高低差、ならびに、蒸発器回路の液体ライン（８）を介した１つ以上の蒸気ライン（１０）の搬送力を利用して、蒸発器Ｅｎの液体（４）が、蒸発器Ｅｎから蒸発器Ｅ１に流れるよう、蒸発器Ｅｎと蒸発器Ｅ１も高さ調節されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項１３】
少なくとも一つの液体ライン（８、９）、および／または、少なくとも一つの蒸気ライン（１０）を、容器（２）内、および／または、蒸気パイプ（６）内に配設されている、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項１４】
蒸発器回路に配設され、蒸留する液体４を供給するフィード（１８）、
高濃度の残留物を含む液体（４）を蒸発器回路から排出する、アウトレット（１９）、および、
システムにより生成された蒸留液（２１）を、コンデンサ回路から排出する、蒸留液アウトレット（２０）を含む、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項１５】
各蒸気ライン（１０）、および／または、各ガス・ライン（１７）は、流量を制御するバルブ（２２）を有する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項１６】
少なくとも、第一コンデンサＣ１と最終蒸発器Ｅｎの容器２は、それぞれ、容器（２）に取り込まれた液体４ｂの液面を判断するレベル・センサ（２３）を含む、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項１７】
蒸発器回路内の最終蒸発器Ｅｎの領域に、残留物の濃度を測定するセンサ（２４）が配設されている、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の蒸留システム。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれか一項に記載の蒸留システム（１）を使用して、蒸留処理を実行する方法であって、
蒸発器回路に配設され、蒸留する液体（４）を供給するフィード（１８）、
高濃度の残留物を含む液体を蒸発器回路から排出する、アウトレット（１９）、および、
システムにより生成された蒸留液（２１）を、コンデンサ回路から排出する、蒸留液アウトレット（２０）を含み、
ａ.  蒸発器回路とコンデンサ回路内の液面を監視するステップ、
ｂ.蒸発器回路内の残留物の濃度を監視するステップ、
ｃ.  蒸発器回路の液面が規定最大値に達した場合、および／または、蒸発器回路内の残留物の濃度が規定最大値に達した場合、直ちに、高濃度の残留物を含む液体をアウトレット（１９）から排出するステップ、
ｄ.  コンデンサ回路の液面が規定最大レベルに達したら、直ちに、コンデンサ回路の蒸留液を、蒸留液アウトレット（２０）から排出するステップ、
ｅ.蒸発器回路の液面が規定最小値に達した場合、および／または、蒸発器回路内の残留物の濃度が規定最大値に達した場合、直ちに、液体（４）を、フィード（１８）からコンデンサ回路に流入させるステップ、および、
ｆ.処理が終了するまで、ａからｅを繰り返すステップ、を含む、方法。
【請求項１９】
各コンデンサＣｉは、蒸留経路端部で吸引ポンプ（１６）に連結されたガス・ライン（１７）を有し、
ａ.同一ステージＳｉにおける、蒸発器ＥｉおよびコンデンサＣｉの容器（２）の蒸気スペース（６）の温度差ｄＴｉを判定するステップ、
ｂ.温度差ｄＴｉが、規定最大値に到達した直後から、規定最小値に到達するまで、吸引ポンプ（１６）を使用し、ガス・ライン（１７）を経由して、コンデンサＣｉの蒸気スペース（６）内の不凝縮ガスを除去するステップ、および、
ｃ.処理が終了するまで、ａからｂを繰り返すステップ、を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
請求項１８または１９に記載の方法を実行するためのコントローラであって、
測定データを読み取るためのセンサ用ポート、
測定データを評価するためのプロセッサ、  および、
バルブ（２２）ならびにポンプ（１１、１６）の設定を変更するためのポートを有する、コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マルチステージ蒸留システムに関し、稼働中の各ステージにおける圧力および温度範囲は、後続のステージよりも高く、各ステージは、耐圧容器を１つずつ備えた蒸発器とコンデンサを有し、耐圧容器には、追加の液体を取り込み噴射するための上部噴射インレットが備えられ、下部アウトレットは、取り込んだ液体を排出し、噴射インレットと取り込んだ液体の間に蒸気スペースが設けられ、各蒸発器の蒸気スペースは、耐圧蒸気パイプによって同じステージのコンデンサの蒸気スペースに圧力的に連結され、稼働中、一つのステージにおける２つの蒸気スペースに掛かる圧力を常に、自力でバランスを取るのに十分な大きさの断面を有し、各蒸発器のアウトレットは、次の蒸発器の噴射インレットに連結され、最後の蒸発器のアウトレットは、それぞれに対応する耐圧液体ラインによって、第一蒸発器の噴射インレットに連結されることにより蒸発器回路が形成され、各コンデンサのアウトレットは、前のコンデンサの噴射インレットに連結され、第一コンデンサのアウトレットは、耐圧液体ラインによって、最後のコンデンサの噴射インレットに連結されることにより、コンデンサ回路が形成される。本発明はさらに、操作に使用するコントローラを含む、上記蒸留システムを実装する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸留システムは、長期に知られている技術である。蒸留システムは、例えば、水の提供や、アルコールを他の液体から分離すること等、多くのシステムで使用されている。原則的に、蒸留される液体は、熱に晒されながら蒸発され、それによって、液体は、残留物（例：塩、沸点の高い他の液体）から分離される。蒸気は、最終的に別のチャンバで冷やされ、凝縮されることによって、蒸留液となる。
【０００３】
近年、蒸留システムは改良され、効率性が高まり、コントローラは簡素化されている。特許文献１では、効率性の高い従来技術による有意なシステムが記載されている。このシステムは、発電装置等の熱放射システムの環境で使用することが好ましく、放出された熱エネルギーは、無料、または、安価に使用できる。特に、このタイプの蒸留システムは、マルチステージ構造に設計することが可能で、例えば、５０〜１００℃の示差温度範囲を全体的に活用できる。
【０００４】
用途に応じ、熱交換器や既知の補助装置を使用して生じた熱を、最適に活用できることが知られている。さらに、このような蒸留システムを操作するのに電流が必要であり、ポンプを使って液体搬送する場合、および、不凝縮ガスを吸い上げるために吸引ポンプを使用する場合、特に必要である。このような蒸留システムを稼働させるために必要な電力は、稼働コスト全体の相当な部分を占める。したがって、蒸留システムを経済的に稼働させるため、必要な電力量を低減する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／１２２１３６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、稼働中の消費電力を低減することによって、前述のタイプのシステムに改良を加えたマルチステージ蒸留システム提供することである。本発明の別の目的は、蒸留システムを実装する方法、および、蒸留システムを操作するためのコントローラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、各カテゴリの独立請求項に記載の機能群により達成される。
【０００８】
本発明によると、前記蒸留システムは、耐圧蒸気ラインを含み、同耐圧上記ラインの第一端部は、２つの隣接するコンデンサの間の耐圧液体ラインの一方、または、最後の蒸発器と第一蒸発器の間の耐圧液体ラインに連結されている。さらに、耐圧蒸気ラインの第二端部は、蒸気スペースに連結され、稼働中の、この蒸気スペースの圧力は、液体が耐圧液体ラインに流入する蒸気スペース内の圧力よりも高く、液体にさらに高い圧力を掛けて液体を搬送する。
【０００９】
この加圧によって、より高い圧力で、液体を液体ラインに露出し、より高温度のステージにおける蒸発が可能になる。さらに、この加圧によって、電流を使用せずに、液体を高電位に配設された容器に搬送することができる。その結果、連続的稼働の間、ポンプは全く不要となる。
【００１０】
ポンプを必要とするのは、最初の処理開始時のみで、蒸発器とコンデンサ回路に配設したたままでよい。処理は、数分以内に自動的に開始し、回路内に液体を循環させるため、ポンプを起ち上げることは不要である。コンデンサ内で凝縮処理の終盤に不凝縮ガスを吸い上げるためにのみ、毎回、吸引ポンプを使用するが、その所要時間は短い。
【００１１】
本発明により、蒸留システムの電力消費量は著しく低減され得る。さらに、各回路には、一台のポンプを必要とするだけで、蒸留システムに掛かる投資費用も低減される。
【００１２】
本発明による蒸留処理を実行するため、蒸留システムを操作する方法は、蒸発器回路へのインレット、蒸発器回路からのアウトレット、および、コンデンサ回路からの蒸留液アウトレットを有し、以下のステップからなる、  
両回路における液体量を監視するステップ、
蒸発器回路内の残留物の濃度を監視するステップ、
蒸発器回路の液体が規定最大レベルに達した場合、および／または、蒸発器回路内の残留物の濃度が規定最大値に達した場合、直ちに、高濃度の残留物を含む液体をアウトレットから排出するステップ、
コンデンサ回路の液体が規定最大レベルに達したら、直ちに、コンデンサ回路の蒸留液を、蒸留液アウトレットから排出するステップ、および、
蒸発器回路の液体が規定最小レベルに達した場合、および／または、蒸発器回路内の残留物の濃度が規定最大値に達した場合、直ちに、液体を、インレットからコンデンサ回路に流入させるステップ。これらのステップは、処理が終了するまで繰り返される。
【００１３】
液体は、一度、最大濃度および最大レベルの両方に達した場合に蒸発器回路からのみ排出されることが好ましく、さらに具体的には、最小レベルに達するまで、排出されることが好ましい。最大レベルまで、新鮮な液体を加えることにより、濃度は低下する。その時点から、レベルは再度、上昇し、最小レベル、または、最大濃度に達すると直ちに、それぞれの最大レベルにまで上昇する。
【００１４】
好ましい方法として、吸引ポンプを含む蒸留システムの使用が挙げられるが、吸引ポンプは、各コンデンサの各凝縮経路の端部にガス・ラインを介して連結される。本発明による方法は、以下のステップを含む、
同一ステージにおける、蒸発器およびコンデンサの蒸気スペースの温度差を判定するステップ、および、
対応する温度差が、規定最大値に到達した直後から、規定最小値以下に下落するまで、吸引ポンプを使用しガス・ラインを経由して、コンデンサの蒸気スペースの不凝縮ガスを除去するステップ、
上記ステップは、処理が終了するまで繰り返される。
【００１５】
本発明による方法を実施するための、本発明によるコントローラは、測定データを読み取るためのセンサ用ポートと、測定データを評価するためのプロセッサ、および、バルブとポンプの設定を変更するためのポートを有する。
【００１６】
本発明を、以下の図を参照しながら詳説する。同一の参照番号は、同一の実体を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来技術によるマルチステージ蒸留システムの図である。
【図２】本発明によるマルチステージ蒸留システムの図である。
【図３】図２のマルチステージ蒸留システムに、温度および圧力バルブを例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、従来技術によるマルチステージ蒸留システム１を示す。図中の３つのステージは、それぞれ下側の括弧に、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３と示す。ステージＳ１は、熱交換器１４を介してステージＳ２に繋がる部分で、点線で区切られる。各ステージＳは蒸発器とコンデンサを有し、蒸発器Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は、各ステージＳ１、Ｓ２、Ｓ３内で左側にチャンバを有し、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３は、各ステージＳ内で右側にチャンバを有する。すべての蒸発器およびコンデンサは、蒸気スペースを備え、ステージＳ１、Ｓ２、Ｓ３の各蒸発器Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３と各コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の蒸気スペースは、各連結蒸気スペース６を通して相互連結され、この連結蒸気スペース６は、各ステージの蒸気スペース内の圧力Ｐのバランスが問題なく取れるよう、サイズ設計されている。その結果、各ステージＳ１、Ｓ２、Ｓ３の両チャンバに掛かる圧力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は等しい。各チャンバにおいて、液体４は、チャンバから噴射インレット３に向け上方向に送られ、噴射される。蒸発器Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３内の噴射液体４ａの温度は、各同じステージのコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の噴射液体４ａの温度よりも若干高い。各液体に対する既知の各蒸気圧Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の飽和曲線Ｔｓ１、Ｔｓ２、Ｔｓ３の温度に比べ、蒸発器Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３の温度は、同様に若干高く、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３の温度は、若干低い。
【００１９】
このため、各蒸発器内に噴射される液体４ａは、部分的に蒸発し、対応するコンデンサの隣接するチャンバに流入し、そこで、冷液滴に衝突し、再度、凝縮される。時間経過と共に、蒸発した液体は、各蒸発器から同じステージのコンデンサにゆっくりと移動する。新たに液体が蒸発器に取り込まれながら、蒸留液はそこで、すくい取られる。
【００２０】
その結果、第一ステージＳ１は、蒸発器Ｅ１内で、温度Ｔ１、１で稼働するか、コンデンサＣ１内で、温度Ｔ１、２で稼働し、液体４ａは、示された温度でチャンバ内に噴射される。コンデンサＣ１の隣接するチャンバは、蒸発器Ｅ２であり、蒸発器Ｅ２は、コンデンサＣ２と共に、第二ステージＳ２を形成する。したがって、ステージＳ２のこれらのチャンバは、蒸発器Ｅ２内では温度Ｔ２、１で稼働し、コンデンサＣ２内では、温度Ｔ２、２で稼働し、隣接するチャンバＣ１およびＥ２は、同じ温度に設定される。したがって、以下の計算式が成立する：Ｔ１、２  ＝  Ｔ２、１。このように温度均一性を達成するため、チャンバＣ１およびＥ２の下部領域は、熱交換器１４が構成される。同様のことが、チャンバＣ２とＥ３にも適用され、これらも熱交換器と相互連結されているので、コンデンサＣ２の温度Ｔ２、２と蒸発器Ｅ３の温度Ｔ３、１は、常に同じ温度に保たれる。
【００２１】
各蒸気スペース６内の温度／圧力計測装置２６および２７は、処理監視に使用される。さらに、各凝縮経路端部の吸引ポンプＶは、システム内の不凝縮ガスを吸い上げることを可能にする。これは、運用効率を高めるために重要である。
【００２２】
従来技術における各ステージは、熱交換器のみと相互連結されているに過ぎず、複数のステージＳ間で液体や蒸気の交換や流出入が行われない。各ステージは、熱交換器を介して連結されるのみである。各ステージＳの動作が異なるので、それぞれの温度範囲も異なる。
【００２３】
図２は、本発明による実施形態を示す。図中のマルチステージ蒸留システム１の、各ステージＳｉを「ｉ＝１〜ｎ」で示し、各ステージＳｉは、後続のステージ（Ｓｉ＋１）よりも、高圧力（Ｐｉ）および高温度範囲（Ｔｉ）で稼働する。図３は、図２のシステムに、各容器および圧力チャンバに対する、本発明に基づいて設定する圧力値と温度値を例示した図である。
【００２４】
各ステージＳｉは、蒸発器Ｅ１とコンデンサＣｉを含み、各蒸発器Ｅｉと各コンデンサＣｉは、追加液体４ａを容器２内に取り込み噴射するための上部噴射インレット３と、容器２に取り込んだ液体４ｂを排出するための下部アウトレット５とを備えた耐圧容器２を有する。さらに、各容器２は、噴射インレット３と取り込み液体４ｂの間に蒸気スペース６を含み、各蒸発器Ｅｉの蒸気スペース６は、十分に大きな断面を有する耐圧蒸気パイプ７により、同一ステージのコンデンサＣｉの蒸気スペース６に圧力に基づき連結され、ステージＳｉの２つの蒸気スペース６の圧力Ｐｉは、稼働中、バランスが取られている。各蒸発器Ｅｉのアウトレット５は、次の蒸発器Ｅｉ＋１の噴射インレット３に連結され、最後の蒸発器Ｅｎのアウトレット５は、耐圧液体ライン８によって、第一蒸発器Ｅ１の噴射インレット３に連結されることにより蒸発器回路が形成される。同様に、各コンデンサＣｉのアウトレット５は、前のコンデンサＣｉ-１の噴射インレット３に連結され、第一コンデンサＣ１のアウトレット５は、耐圧液体ライン９によって、最後のコンデンサＣｎの噴射インレット３に連結されることにより、コンデンサ回路が形成される。本発明によると、蒸留システムは、少なくとも１つの耐圧蒸気ライン１０を有し、その第一端部は、コンデンサＣｉ＋１とＣｉ（ｉ-１〜３）の間の耐圧液体ライン９、または、蒸発器ＥｎとＥ１の間の耐圧液体ライン８の一方に連結され、第二端部は、蒸気スペースに連結され、そこの稼働中の圧力Ｐは、コンデンサＣｉの蒸気スペース６の圧力Ｐｉ、または、蒸発器Ｅ１の蒸気スペース６における圧力Ｐ１よりも高いので、より高い圧力を液体４に掛け、液体４を搬送する。
【００２５】
特に、蒸発器およびコンデンサの回路が同じ高さに配設されるよう、容器２の形態を変えることができる。例えば、コンデンサＣｎと蒸発器Ｅ１は、コンデンサＣ１と蒸発器Ｅｎのように、同じ、または、同じ程度の高さに配設することができる。これにより、連結蒸発スペース６を短くすることができる。図２および図３にこの概要を示しているので、参照の上、より深く理解されたい。
【００２６】
本発明によると、蒸発器ＥとコンデンサＣは、ここに示す蒸留システム１内で、互いに空間的に離されているが、２つのチャンバ２における圧力差の測定値を１０ｍｂａｒ未満にするのに十分な大きさの断面を持つパイプによって相互に連結されている。このように、常に圧力補正が確保されていることは重要である。このようにチャンバ２が空間的に離されることによって、同種のチャンバ、つまり、対応する蒸発器、および、コンデンサのチャンバを相互接続し、空間的に配設することも可能となるので、例えば、別々のステージＳｉにおける、それぞれの蒸気圧に配慮しながら、各チャンバ２の位置エネルギーによって、ポンプの補助なしに、液体４は、次のチャンバ２に流入することができる。このことは、特に、蒸発器Ｅ１とＥｎの間、および、コンデンサＣ１とＣｎの間で実現可能となる。その結果、補助を必要とするのは、コンデンサＣｎとＣ１の間、および、蒸発器ＥｎとＥ１の間の液体ラインのみとなる。
【００２７】
この補助は、ポンプ、または、蒸気圧により提供可能である。目的のチャンバ内の圧力を超える圧力で蒸気を液体ラインに送り込むと、ライン内の液体が目的のチャンバに搬送される。このため、蒸気が蒸留チャンバ１の蒸気スペースから取り込まれる。しかし、近くに、適切な圧力と温度環境の蒸気の提供源が他にあれば、当然、利用してもよい。さらに、内部を通過する液体を部分的に蒸気に変える蒸気チャンバ２５を、蒸発器Ｅ１前の液体ライン内に配設してもよい。この蒸気は、蒸留システム１全体において、最も高温、かつ、高圧力である。さらに、この蒸気チャンバ２５内の圧力は、蒸発器Ｅ１内の圧力よりも高い。液体４は、この蒸気チャンバ２５から搬送され、加圧され、若干、低い圧力で搬送される必要がある。図２および図３に実施例を示す。ステージＳからの、低圧力の蒸気スペース６は、対応する液体を搬送することができ、その目的の容器２は、蒸気ライン１０が圧力を受ける蒸気スペース６よりも低い圧力が掛かる。
【００２８】
蒸留システム１は、処理開始時に、液体４に対する圧力が所定値に達するよう、蒸発器回路の液体ライン８と、コンデンサ回路の液体ライン９に一台ずつのポンプ１１を有することが好ましい。しかし後者の場合、すべての容器２の圧力および温度条件が目的値に達するまでの必要な動作時間は数分に過ぎない。その後の処理は、個別に実行される。ポンプ１１は、容器Ｃ１とＣｎの間、または、容器ＥｎとＥ１の間の、連結要素８と９の中に配設することが好ましい。
【００２９】
さらに、蒸留システム１は、蒸発器Ｅ１およびコンデンサＣｎ内の温度が所定値に達するよう、蒸発器回路の液体ライン８の蒸発器Ｅ１の前にヒーター１２を有し、コンデンサ回路の液体ラインのコンデンサＣｎの前に冷却ユニット１３を有することが好ましい。このヒーター１２と冷却ユニット１３は、少なくとも部分的に、一緒になって、熱交換器１４として構成されることが好ましい。しかし、熱交換器１４は、後続の容器ＣｎまたはＥ１の温度を目的値に達成させることができないので、各ライン８および９も、コンデンサ回路の液体ラインに独立した冷却ユニット１３を、蒸発器回路の液体ライン８に独立したヒーター１２を、それぞれ組み込む必要がある。
【００３０】
上記の通り、液体ライン８と９の個々の部位に十分な液体４が存在する状態で処理を開始することが優位となる。上記を実現するため、コンデンサＣｎとＣ１の間、および／または、蒸発器Ｅ１と蒸発器Ｅｎの間の液体ライン９および８にサイフォン１５を設けてもよく、それによって、各コンデンサＣｉ、および／または、蒸発器Ｅｉが、システム運転停止を生じる、空になることを防止する。
【００３１】
別の好適な実施形態において、蒸発器ＥｉとＥｎの間の液体ライン８のサイフォン１５は、中央噴出口を有してもよい。そこに残留物が堆積しても、上記の方法によって、高密度回路から容易に除去できることが示されている。
【００３２】
最適な処理を実行し、取り込んだ液体をできる限り大量に蒸発させるため、凝縮経路端部に堆積した不凝縮ガスを、蒸気スペース６から、定期的に除去する必要がある。このため、各コンデンサＣｉは、蒸留経路端部で吸引ポンプ１６に連結されたガス・ライン１７を有する。必要に応じて、吸引ポンプ１６を起動するが、原則的に、稼働時間の５％未満と、短くてよい。
【００３３】
上記の通り、吸引ポンプ１６も蒸気に使用してもよい。吸引ポンプは、稼働中に機能を果たすため、耐圧蒸気ライン１０に連結される必要がある。したがって、吸引ポンプ１６は、蒸気に対応し、蒸気に掛かる圧力Ｐは、気体が吸い上げられる蒸気スペース６よりも高い。
【００３４】
その結果、処理が開始され、安定状態に達すると、電流は全く不要となる。
【００３５】
さらに、各容器２は、液体の位置エネルギーを最適に利用できるよう、同じ高さに配設されることが好ましい。本発明によると、各蒸発器Ｅｉ＋１は、先行する蒸発器Ｅｉよりも低い位置に配設され、それによって、液体４は、処理実行中、電動ポンプなしで、圧力と高低差によってのみで、各蒸発器Ｅｉから各後続の蒸発器Ｅｉ＋１に流入する。各後続ステージＳｉ＋１は、先行ステージＳ１よりも、低い圧力で稼働するので、後続ステージＳｉ＋１は相対的に高い位置に配設してもよく、それによる高い圧力によって液体は上方向に流れる。
【００３６】
したがって、処理の実行中、電動ポンプを使用することなく、圧力、および、高低差、および／または、蒸気ラインの搬送力によって、液体がコンデンサＣｉ＋１から、対応する後続コンデンサＣｉに流入するような位置に、各コンデンサＣｉ＋１は、後続のコンデンサＣｉに対して配設してもよい。コンデンサ回路内の流れの方向は、蒸発器内の流れの方向と逆になるので、液体は、低圧力の容器２から、高圧力の容器２に流れる。これは、より高いステージのコンデンサを、より低いステージのコンデンサよりも、高い位置に配設することにより、部分的に実現し得る。この目的の達成のため、高い圧力が掛かる蒸気ライン１０に蒸気を送ることにより、液体を追加的に供給する。これにより、電動ポンプが不要となる。
【００３７】
さらに、処理を実行する間に、電動ポンプを使用せず、圧力および高低差を利用して、コンデンサＣ１の液体４が、コンデンサ回路の液体ライン９を経由してコンデンサＣ１からコンデンサＣｎに流れるよう、コンデンサＣ１およびＣｎの高さ調節をしてもよい。Ｃ１内の圧力はＣｎ内の圧力よりもはるかに高いので、ポンプなしで、大きな高さを克服できる。
【００３８】
蒸発器ＥｎとＥ１も、処理を実行する間、電動ポンプを使用せず、圧力および高低差、ならびに、蒸発器回路の液体ライン８を介した１つ以上の蒸気ライン１０の搬送力を利用して、蒸発器Ｅｎの液体４が、蒸発器Ｅｎから蒸発器Ｅ１に流れるよう、蒸発器ＥｎとＥ１の高さ調節をすることが好ましい。液体ライン８の部位は、高さを克服することと圧力を掛けることを同時に達成することが求められる。これは、各ステージＳから液体ライン８にいくつかの蒸気ライン１０を設けることにより、漸増的に達成することが好ましい。別の蒸気ライン１０を、同じ場所、または、交互に稼働させるように、液体ライン８に導入してもよく、それによって、最適な状態の蒸気ライン１０が常に稼働可能となる。
【００３９】
蒸気ライン１０は、液体ライン８および９の内部を経由させてもよい。本発明による蒸留システム１は、蒸発回路に、蒸留する液体４を供給するフィード１８、高濃度の残留物を含む液体４を排出する、蒸発器回路からのアウトレット１９、および、システムにより生成された蒸留液２１を、コンデンサ回路から排出する、蒸留液アウトレット２０を含む。これらを図２に示す。
【００４０】
さらに、各蒸気ライン１０および／または各ガス・ライン１７は、流量を調節するバルブ２２を含む。これらのバルブ１７は、制御可能で、制御装置に接続されていることが好ましい。
【００４１】
少なくとも、第一コンデンサＣ１と最終蒸発器Ｅｎの容器２は、それぞれ、容器２に取り込まれた液体４ｂの高さを判断するレベル・センサ２３を含む。もう一方の容器２も、そのようなレベル・センサ２３を含んでいてもよい。特に、これら２つのレベル・センサは、処理を制御するのに必要である。さらに、蒸留システム１は、蒸発器回路内に、好ましくは、最終蒸発器Ｅｎの領域に、残留物の濃度を測定するセンサ２４を有していることが好ましい。センサ２３および２４も、制御可能で、制御装置（図示せず）に接続されていることが好ましい。
【００４２】
本発明による蒸留システムを１使用し、本発明による蒸留処理を実行する方法を以下に説明するが、蒸留システムは、
蒸発器回路に配設された、蒸留する液体４を供給するフィード１８、
高濃度の残留物を含む液体４を排出する、蒸発器回路からのアウトレット１９、および、
蒸留システムにより生成された蒸留液２１をコンデンサ回路から排出する蒸留液アウトレット２０を含む。
本発明によると、この方法は、以下に示すステップが実行される、
蒸発器回路とコンデンサ回路内の液面を監視するステップ、
蒸発器回路内の残留物の濃度を監視するステップ、
蒸発器回路の液面が規定最大レベルに達した場合、および／または、蒸発器回路内の残留物の濃度が規定最大値に達した場合、直ちに、高濃度の残留物を含む液体をアウトレット１９から排出するステップ、
コンデンサ回路の液面が規定最大レベルに達したら、直ちに、コンデンサ回路の蒸留液を、蒸留液アウトレット２０から排出するステップ、および、
蒸発器回路の液面が規定最小値に達した場合、および／または、蒸発器回路内の残留物の濃度が規定最大レベルに達した場合、直ちに、液体４を、フィード１８からコンデンサ回路に流入させるステップ、を含む。上記ステップは、処理が終了するまで繰り返される。
【００４３】
上記の方法の特筆すべき点は、周辺条件に応じて、各チャンバの圧力と温度を自ら制御することである。液体または蒸留液の供給および排出のみが制御される。さらに、処理の開始時、蒸発器Ｅ１とコンデンサＣｎに流入する液体が、所定の圧力と温度条件に対応していることに注意する必要がある。これは、ヒーター１５と冷却ユニット１３により達成される。
【００４４】
処理を向上させるため、不凝縮ガスはコンデンサ回路から除去する必要がある。このため、各コンデンサＣｉは、蒸留経路端部で吸引ポンプ１６に連結されたガス・ライン１７を有する。この方法は、以下のステップにより、向上する、
同一ステージＳｉにおける、蒸発器ＥｉおよびコンデンサＣｉの容器２の蒸気スペース６の温度差ｄＴｉを判定するステップ、
温度差ｄＴｉが、規定最大値に到達した直後から、規定最小値に到達するまで、吸引ポンプ１６を使用し、ガス・ライン１７を経由して、コンデンサＣｉの蒸気スペース６内の不凝縮ガスを除去するステップ、および、
処理が終了するまで上記を繰り返すステップ。
【００４５】
本発明による方法を実施するための、本発明によるコントローラは、測定データを読み取るためのセンサ用ポートと、測定データを評価するためのプロセッサ、および、バルブ２２とポンプ１１、１６の設定を変更するためのポートを有する。
【００４６】
原則として、バルブ２２は開放される。しかし、処理開始時、いくつかのバルブ２２は閉じられているか、制限されている。
【符号の説明】
【００４７】
１  蒸留システム
２  容器
３  噴射インレット
４  液体
４ａ  噴射液体
４ｂ  注入液体
５  アウトレット
６  蒸気スペース
７  蒸気パイプ
８  蒸発器回路への液体ライン
９  コンデンサ回路への液体ライン
１０  蒸気ライン
１１  ポンプ
１２  ヒーター
１３  冷却ユニット
１４  熱交換器
１５  サイフォン
１６  吸引ポンプ
１７  ガス・ライン
１８  フィード
１９  高濃度残留物を含む液体を排出
２０  蒸留液アウトレット
２１  蒸留液
２２  バルブ
２３  レベル・センサ
２４  残留物の濃度を測定するセンサ
２５  蒸気チャンバ
２６  温度センサ
２７  圧力センサ
Ｅ  蒸発器、Ｅ１〜Ｅｎ
Ｃ  コンデンサ、Ｃ１〜Ｃｎ
Ｓ  ステージ、Ｓ１〜Ｓｎ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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