(57)【要約】【課題】塔本体内において各セクションを有効に利用する。【解決手段】塔サイドに原液供給部及びサイドカット液排出部が、塔頂に蒸気排出部が、塔底に缶出液排出部が形成された塔本体２０と、塔本体２０内を区画する中仕切りと、塔本体２０内において、第１の濃縮部及び第１の回収部を備えた第１の蒸留部と、第２の濃縮部及び第２の回収部を備えた第２の蒸留部と、第３の濃縮部及び第３の回収部を備えた第３の蒸留部とを有する。そして、前記第１の濃縮部を上昇する蒸気の量は第１の回収部を上昇する蒸気の量と同等又はそれ以上になるように、原液が所定の状態で供給される。この場合、第１の濃縮部を上昇する蒸気の量が第１の回収部を上昇する蒸気の量と同等又はそれ以上になるように、原液が所定の状態で原液供給部に供給されるので、第１の回収部に加わる負荷と第１の濃縮部に加わる負荷とがほぼ等しくなる。【選択図】　　　　　図１
2004089873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）塔サイドに、原液を供給するための原液供給部及びサイドカット液を排出するためのサイドカット液排出部が、塔頂に蒸気を排出するための蒸気排出部が、塔底に缶出液を排出するための缶出液排出部が形成された塔本体と、
（ｂ）該塔本体内を区画し、互いに隣接する第１室及び第２室を形成する中仕切りと、
（ｃ）前記塔本体内において、原液供給部より上方に形成された第１の濃縮部、及び原液供給部より下方に形成された第１の回収部を備えた第１の蒸留部と、
（ｄ）前記塔本体内において、前記第１の蒸留部より上方に形成された第２の濃縮部、及び中仕切りを介して前記第１の濃縮部に隣接させて形成された第２の回収部を備えた第２の蒸留部と、
（ｅ）前記塔本体内において、前記第１の蒸留部より下方に形成された第３の濃縮部、及び中仕切りを介して前記第１の回収部に隣接させて形成された第３の回収部を備えた第３の蒸留部とを有するとともに、
（ｆ）前記第１の濃縮部を上昇する蒸気の量が前記第１の回収部を上昇する蒸気の量と同等又はそれ以上になるように、原液が所定の状態で供給されることを特徴とする蒸留装置。
【請求項２】
前記第１の濃縮部を上昇する蒸気の量が前記第１の回収部を上昇する蒸気の量以上になるように、原液を所定の状態で原液供給部に供給する原液供給装置を有する請求項１に記載の蒸留装置。
【請求項３】
前記原液供給装置は、原液を加熱する加熱部を備える請求項２に記載の蒸留装置。
【請求項４】
前記原液供給装置は、原液をほぼ飽和液の状態で原液供給部に供給する請求項２に記載の蒸留装置。
【請求項５】
前記原液供給装置は、原液を気液平衡状態で原液供給部に供給する請求項２に記載の蒸留装置。
【請求項６】
前記原液供給装置は、原液をほぼ飽和蒸気の状態で原液供給部に供給する請求項２に記載の蒸留装置。
【請求項７】
前記原液供給装置は、原液を過熱蒸気の状態で原液供給部に供給する請求項２に記載の蒸留装置。
【請求項８】
塔サイドに、原液を供給するための原液供給部及びサイドカット液を排出するためのサイドカット液排出部が、塔頂に蒸気を排出するための蒸気排出部が、塔底に缶出液を排出するための缶出液排出部が形成された塔本体、該塔本体内を区画し、互いに隣接する第１室及び第２室を形成する中仕切り、前記塔本体内において、原液供給部より上方に形成された第１の濃縮部、及び原液供給部より下方に形成された第１の回収部を備えた第１の蒸留部、前記塔本体内において、前記第１の蒸留部より上方に形成された第２の濃縮部、及び中仕切りを介して前記第１の濃縮部に隣接させて形成された第２の回収部を備えた第２の蒸留部、並びに前記塔本体内において、前記第１の蒸留部より下方に形成された第３の濃縮部、及び中仕切りを介して前記第１の回収部に隣接させて形成された第３の回収部を備えた第３の蒸留部を備えた蒸留装置の蒸留方法において、
前記第１の濃縮部を上昇する蒸気の量が前記第１の回収部を上昇する蒸気の量と同等又はそれ以上になるように、原液を所定の状態で原液供給部に供給することを特徴とする蒸留装置の蒸留方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸留装置及びその蒸留方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の成分を含有する原液から各成分を蒸留によって分離させて製品を得るために、複数の蒸留塔を組み合わせた蒸留装置が提供されている。しかしながら、前記各蒸留塔を別々に建設すると、蒸留装置の占有面積が大きくなってしまう。
【０００３】
そこで、内部を平板状の中仕切りによって区画した一つの結合型蒸留塔を備えた蒸留装置が提供されている。前記結合型蒸留塔は、塔サイドに、沸点の低い成分（低沸点成分）Ａ、沸点が中程度である成分（中沸点成分）Ｂ及び沸点が高い成分（高沸点成分）Ｃを含有する混合液である原液を供給するためのフィードノズルが配設され、該フィードノズルより上方に形成された濃縮部、及び前記フィードノズルより下方に形成された回収部を備えた第１の蒸留部、該第１の蒸留部の上端に接続され、該上端より上方に形成された濃縮部、及び前記上端より下方に形成され、かつ、前記第１の蒸留部の濃縮部と中仕切りを介して隣接する回収部を備えた第２の蒸留部、並びに前記第１の蒸留部の下端に接続され、該下端より上方に形成され、かつ、前記第１の蒸留部の回収部と中仕切りを介して隣接する濃縮部、及び前記下端より下方に形成された回収部を備えた第３の蒸留部を有する。そして、前記蒸留装置においては、前記フィードノズルを介して塔サイドに原液が供給され、前記結合型蒸留塔の塔頂において成分Ａに富んだ液体を留出液として、塔底において成分Ｃに富んだ液体を缶出液として、塔サイドにおいて成分Ｂに富んだ液体をサイドカット液として得ることができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の結合型蒸留塔においては、塔本体内において、例えば、上昇する蒸気の量によって表される負荷が各セクションごとに必ずしも均一でないので、必要以上に断面積が大きく、有効に利用されないセクションが生じてしまう。
【０００５】
例えば、原液から成分Ａ及びＣを除去し、成分Ｂを取得しようとするプロセス系において、原液中に含有される成分Ｂの量が多い場合には、中仕切りを塔本体内の中央に配設するのが望ましいが、成分Ｂの量が少ない場合には、中仕切りを塔本体内サイドカット側に偏心させることによって蒸留装置の効率を高くすることができる。
【０００６】
ところが、例えば、第１の蒸留部の濃縮部と回収部とでは、上昇する蒸気によって加えられる負荷が異なり、回収部に加わる負荷は濃縮部に加わる負荷より大きいので、回収部に加わる負荷に対応することができるように塔本体を設計すると、濃縮部において必要以上に断面積が大きくなり、濃縮部が形成されるセクションを有効に利用することができなくなってしまう。
【０００７】
図２はフィードノズルを介して沸点より低い原液を供給したときの塔本体内の状態を示す概念図である。
【０００８】
図において、２０は塔本体、２２は中仕切り、４１はフィードノズル、ＡＲ１は第１の蒸留部の濃縮部、ＡＲ２は第１の蒸留部の回収部である。この場合、フィードノズル４１に沸点より低い原液が液体の状態で供給された後、塔本体２０内において原液が図示されない液分散装置によって均一に分散させられ、回収部ＡＲ２に供給されるようになっている。
【０００９】
ところで、原液の量がＦであるときに、原液中の液体の量をＬとし、蒸気の量をＶとし、液体の分率を表す値をｑとすると、値ｑは、
ｑ＝Ｌ／Ｆ
＝１−Ｖ／Ｆ
になる。
【００１０】
そして、値ｑが
ｑ＝１
である場合、原液は沸点の飽和液から成り、
ｑ＞１
である場合、原液は沸点より低い液体から成り、原液に蒸気が含まれず、
０＜ｑ＜１
である場合、原液は蒸気と液体との気液混合平衡状態にあり、
ｑ＝０
である場合、原液は露点の飽和蒸気から成り、
ｑ＜０
である場合は、原液は露点より高い蒸気から成り、原液に液体は含まれない。
【００１１】
図２に示されるように、フィードノズル４１に沸点より低い原液が液体の状態で供給されると、原液の量がＦであるとすると、原液中の液体の量ＬはＦに、蒸気の量Ｖは零（０）になり、値ｑは
ｑ＝１
になる。
【００１２】
この状態で原液が塔本体２０内に供給されると、原液を構成する液体は、上方（濃縮部ＡＲ１）から下降する液体と混合して回収部ＡＲ２内を下降させられ、下方（図示されない第３の蒸留部の回収部）から上昇する蒸気と気液接触し、熱交換が行われる。そして、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１は熱交換によって失った熱量の分だけ少なくなり、回収部ＡＲ２を下降する液体の量Ｌ２は熱交換によって取得した熱量の分だけ多くなる。
【００１３】
また、前記回収部ＡＲ２においては、原液内の成分Ａ及びＢの一部を蒸気にする必要があり、そのために必要な熱量が、塔本体２０の下方に配設された図示されない蒸発器（リボイラ）からの蒸気によって賄われるようになっている。したがって、回収部ＡＲ２においては、原液内の成分Ａ及びＢの一部を蒸気にするのに必要なだけの蒸気が上昇させられる。
【００１４】
このように、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１は、回収部ＡＲ２を上昇する蒸気の量Ｖ２より少なく、
Ｖ１＜Ｖ２
になる。
【００１５】
したがって、回収部ＡＲ２に加わる負荷が濃縮部ＡＲ１に加わる負荷より大きいので、回収部ＡＲ２に加わる負荷に対応することができるように塔本体２０を設計すると、濃縮部ＡＲ１において必要以上に断面積が大きくなり、濃縮部ＡＲ１が形成されるセクションを有効に利用することができなくなってしまう。
【００１６】
なお、この場合、濃縮部ＡＲ１を下降する液体の量Ｌ１は、回収部ＡＲ２を下降する液体の量Ｌ２より少なく、
Ｌ１＜Ｌ２
になる。
【００１７】
したがって、このことからも、回収部ＡＲ２に加わる負荷は濃縮部ＡＲ１に加わる負荷より大きいことが分かる。
【００１８】
本発明は、前記従来の結合型蒸留塔の問題点を解決して、塔本体内において各セクションを有効に利用することができる蒸留装置及びその蒸留方法を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の蒸留装置においては、塔サイドに、原液を供給するための原液供給部及びサイドカット液を排出するためのサイドカット液排出部が、塔頂に蒸気を排出するための蒸気排出部が、塔底に缶出液を排出するための缶出液排出部が形成された塔本体と、該塔本体内を区画し、互いに隣接する第１室及び第２室を形成する中仕切りと、前記塔本体内において、原液供給部より上方に形成された第１の濃縮部、及び原液供給部より下方に形成された第１の回収部を備えた第１の蒸留部と、前記塔本体内において、前記第１の蒸留部より上方に形成された第２の濃縮部、及び中仕切りを介して前記第１の濃縮部に隣接させて形成された第２の回収部を備えた第２の蒸留部と、前記塔本体内において、前記第１の蒸留部より下方に形成された第３の濃縮部、及び中仕切りを介して前記第１の回収部に隣接させて形成された第３の回収部を備えた第３の蒸留部とを有する。
【００２０】
そして、前記第１の濃縮部を上昇する蒸気の量が前記第１の回収部を上昇する蒸気の量と同等又はそれ以上になるように、原液が所定の状態で供給される。
【００２１】
本発明の他の蒸留装置においては、さらに、前記第１の濃縮部を上昇する蒸気の量が前記第１の回収部を上昇する蒸気の量以上になるように、原液を所定の状態で原液供給部に供給する原液供給装置を有する。
【００２２】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記原液供給装置は、原液を加熱する加熱部を備える。
【００２３】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記原液供給装置は、原液をほぼ飽和液の状態で原液供給部に供給する。
【００２４】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記原液供給装置は、原液を気液平衡状態で原液供給部に供給する。
【００２５】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記原液供給装置は、原液をほぼ飽和蒸気の状態で原液供給部に供給する。
【００２６】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記原液供給装置は、原液を過熱蒸気の状態で原液供給部に供給する。
【００２７】
本発明の蒸留装置の蒸留方法においては、塔サイドに、原液を供給するための原液供給部及びサイドカット液を排出するためのサイドカット液排出部が、塔頂に蒸気を排出するための蒸気排出部が、塔底に缶出液を排出するための缶出液排出部が形成された塔本体、該塔本体内を区画し、互いに隣接する第１室及び第２室を形成する中仕切り、前記塔本体内において、原液供給部より上方に形成された第１の濃縮部、及び原液供給部より下方に形成された第１の回収部を備えた第１の蒸留部、前記塔本体内において、前記第１の蒸留部より上方に形成された第２の濃縮部、及び中仕切りを介して前記第１の濃縮部に隣接させて形成された第２の回収部を備えた第２の蒸留部、並びに前記塔本体内において、前記第１の蒸留部より下方に形成された第３の濃縮部、及び中仕切りを介して前記第１の回収部に隣接させて形成された第３の回収部を備えた第３の蒸留部を備えた蒸留装置に適用される。
【００２８】
そして、前記第１の濃縮部を上昇する蒸気の量が前記第１の回収部を上昇する蒸気の量と同等又はそれ以上になるように、原液を所定の状態で原液供給部に供給する。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
図１は本発明の第１の実施の形態における蒸留装置の概念図、図３は本発明の第１の実施の形態における結合型蒸留塔の概念図、図４は本発明の第１の実施の形態におけるフィードノズルを介して原液をほぼ飽和液の状態で供給したときの塔本体内の状態を示す概念図である。
【００３１】
図において、１０は結合型蒸留塔であり、該結合型蒸留塔１０は、上方から下方にかけて順に形成された第１〜第９のセクション１１〜１９から成る。前記結合型蒸留塔１０の塔本体２０内は、前記第４〜第６のセクション１４〜１６において、平板状の中仕切り２２によって区画され、第１室１４Ａ〜１６Ａ及び第２室１４Ｂ〜１６Ｂが形成され、第１室１４Ａ〜１６Ａと第２室１４Ｂ〜１６Ｂとは互いに隣接させられる。また、前記第１室１４Ａ〜１６Ａに第１の蒸留部２５が、前記第１〜第３のセクション１１〜１３及び第２室１４Ｂに第２の蒸留部２６が、前記第２室１５Ｂ、１６Ｂ、第７〜第９セクション１７〜１９に第３の蒸留部２７がそれぞれ形成される。
【００３２】
なお、前記中仕切り２２を断熱材によって形成したり、中仕切り２２の内部を真空にしたりして、中仕切り２２を断熱構造にすることもできる。その場合、第１室１４Ａと第２室１４Ｂとの間、第１室１５Ａと第２室１５Ｂとの間、及び第１室１６Ａと第２室１６Ｂとの間における熱伝達を抑制することができるので、蒸留装置の効率を高くすることができる。
【００３３】
そして、結合型蒸留塔１０のほぼ中央に前記第５のセクション１５が形成され、塔サイドに、第１室１５Ａと連通させて原液供給部としてのフィードノズル４１が、第２室１５Ｂと連通させてサイドカット液排出部としてのサイドカットノズル４２がそれぞれ形成される。また、結合型蒸留塔１０の塔頂に前記第１のセクション１１が形成され、該第１のセクション１１と連通させて、凝縮器８１に接続された蒸気排出部としての蒸気出口４３及び還流液供給部としての還流液入口４４がそれぞれ形成される。さらに、結合型蒸留塔１０の塔底に第９のセクション１９が形成され、該第９のセクション１９と連通させて、蒸発器８２に接続された缶出液排出部としての缶出液出口４５及び蒸気供給部としての蒸気入口４６がそれぞれ形成される。なお、前記結合型蒸留塔１０、凝縮器８１、蒸発器８２等によって蒸留装置が構成される。
【００３４】
また、前記第１の蒸留部２５内において、前記フィードノズル４１より上方に形成された第１室１４Ａに濃縮部ＡＲ１が、フィードノズル４１より下方に形成された第１室１６Ａに回収部ＡＲ２がそれぞれ形成される。そして、前記第２の蒸留部２６内において、前記第１の蒸留部２５の上端より上方に形成された第２のセクション１２に濃縮部ＡＲ３が、第２室１４Ｂに回収部ＡＲ４がそれぞれ形成される。さらに、前記第３の蒸留部２７内において、第２室１６Ｂに濃縮部ＡＲ５が、前記第１の蒸留部２５の下端より下方に形成された第８のセクション１８に回収部ＡＲ６がそれぞれ形成される。このようにして、第１の蒸留部２５の上端が第２の蒸留部２６のほぼ中央に、第１の蒸留部２５の下端が第３の蒸留部２７のほぼ中央にそれぞれ接続される。なお、前記濃縮部ＡＲ１、ＡＲ３、ＡＲ５によって第１〜第３の濃縮部が、前記回収部ＡＲ２、ＡＲ４、ＡＲ６によって第１〜第３の回収部が構成される。
【００３５】
前記構成の結合型蒸留塔１０において、成分Ａ〜Ｃを含有する混合液である原液Ｍが前記フィードノズル４１に供給される。なお、成分Ａは成分Ｂより、該成分Ｂは成分Ｃより沸点が低い。そして、フィードノズル４１に供給された原液Ｍは、更に前記回収部ＡＲ２に供給され、該回収部ＡＲ２を下降し、上方ほど成分Ａ及びＢに富んだ蒸気を、下方ほど成分Ｂ及びＣに富んだ液体を発生させ、成分Ｂ及びＣに富んだ液体は、第１の蒸留部２５の下端から第３の蒸留部２７に供給される。
【００３６】
前記成分Ｂ及びＣに富んだ液体は、第３の蒸留部２７内において加熱されて成分Ｂ及びＣに富んだ蒸気になり、前記回収部ＡＲ２内を上昇する間に、原液Ｍと接触し、原液Ｍから成分Ａ及びＢに富んだ蒸気を発生させる。
【００３７】
また、成分Ａ及びＢに富んだ蒸気は、濃縮部ＡＲ１内を上昇し、前記第１の蒸留部２５の上端から第２の蒸留部２６に供給され、該第２の蒸留部２６内において冷却されて凝縮され、成分Ａ及びＢに富んだ液体になる。そして、該成分Ａ及びＢに富んだ液体の一部は、濃縮部ＡＲ１に還流され、該濃縮部ＡＲ１内を上昇する成分Ａ及びＢに富んだ蒸気と接触させられる。
【００３８】
そして、第３の蒸留部２７の回収部ＡＲ６においては、成分Ｂ及びＣに富んだ液体が下降し、上方ほど成分Ｂに富んだ蒸気を、下方ほど成分Ｃに富んだ液体をそれぞれ発生させ、成分Ｃに富んだ液体は、缶出液として缶出液出口４５からラインＬ１１に排出される。
【００３９】
また、前記缶出液出口４５から排出された缶出液の一部は、ラインＬ１２を介して蒸発器８２に送られ、該蒸発器８２において図示されない加熱蒸気によって加熱されて成分Ｃに富んだ蒸気になる。該成分Ｃに富んだ蒸気は、ラインＬ１３を介して蒸気入口４６に供給され、該蒸気入口４６から第９のセクション１９に供給され、前記回収部ＡＲ６内を上昇する間に、成分Ｂ及びＣに富んだ液体と接触し、該成分Ｂ及びＣに富んだ液体から成分Ｂに富んだ蒸気を発生させる。前記缶出液の残りは、ラインＬ１０及び第１の加熱部としての予熱器７１を介して図示されない所定の缶出液収容部に送られる。
【００４０】
そして、成分Ｂに富んだ蒸気の一部は、濃縮部ＡＲ５内を上昇し、第３の蒸留部２７の上端において第２の蒸留部２６からの成分Ｂに富んだ液体と接触し、成分Ｂに富んだ液体になる。このようにして、前記第３の蒸留部２７の上端において得られた成分Ｂに富んだ液体は、サイドカット液としてサイドカットノズル４２からラインＬ１４に排出され、ラインＬ１４を介して図示されない所定の製品収容部に送られる。
【００４１】
一方、前記第２の蒸留部２６の濃縮部ＡＲ３においては、成分Ａ及びＢに富んだ液体が下降し、上方ほど成分Ａに富んだ蒸気を、下方ほど成分Ｂに富んだ液体をそれぞれ発生させ、成分Ａに富んだ蒸気は、濃縮部ＡＲ３内を上昇し、前記蒸気出口４３からラインＬ１５に排出されて前記凝縮器８１に送られ、該凝縮器８１において冷却媒体によって冷却され、凝縮させられて成分Ａに富んだ液体になり、該成分Ａに富んだ液体は留出液としてラインＬ１６に排出される。
【００４２】
そして、成分Ａの精製分離の効率を高くするために、凝縮器８１から排出された留出液の一部は、ラインＬ１７を介して還流液入口４４に供給され、該還流液入口４４から第１のセクション１１に還流液として還流され、前記濃縮部ＡＲ３内を上昇する成分Ａに富んだ蒸気と接触させられる。留出液の残りは、ラインＬ１８を介して図示されない所定の留出液収容部に送られる。
【００４３】
また、前記第２の蒸留部２６の回収部ＡＲ４においては成分Ａ及びＢに富んだ液体が下降し、上方ほど成分Ａに富んだ蒸気を、下方ほど成分Ｂに富んだ液体をそれぞれ発生させる。そして、前記第２の蒸留部２６の下端において得られた成分Ｂに富んだ液体は、前記第３の蒸留部２７の上端において得られた成分Ｂに富んだ液体と共に、サイドカット液としてサイドカットノズル４２からラインＬ１４に排出される。
【００４４】
このようにして、複数の蒸留塔を使用することなく、原液Ｍを各成分Ａ〜Ｃに分離させ、塔頂において成分Ａに富んだ留出液を、塔サイドにおいて成分Ｂに富んだサイドカット液を、塔底において成分Ｃに富んだ缶出液を取得することができる。また、複数の蒸留塔において加熱及び冷却をそれぞれ繰り返す必要がないので、凝縮器、蒸発器、ポンプ等の計装品を多数配設する必要がなくなる。したがって、蒸留装置の占有面積を小さくすることができるだけでなく、ユーティリティの使用量及び消費エネルギーを少なくすることができ、蒸留装置のコストを低くすることができる。
【００４５】
なお、前記結合型蒸留塔１０は、全体として約３０〜１００段の理論段数で、第４、第６のセクション１４、１６をそれぞれ５〜３０段程度の理論段数で形成するのが好ましい。
【００４６】
前記結合型蒸留塔１０において、前記各濃縮部ＡＲ１、ＡＲ３、ＡＲ５及び各回収部ＡＲ２、ＡＲ４、ＡＲ６は、一つの節から成る充填物によって形成されるが、蒸留しようとする各成分間の比揮発度によっては、蒸留に必要な理論段数を確保するために、使用される充填物の特性に対応させて複数の節から成る充填物によって形成することもできる。また、各節間にディストリビュータを配設することもできる。さらに、フィードノズル４１及びサイドカットノズル４２を必ずしも同じ高さに形成する必要はない。
【００４７】
そして、第３のセクション１３にコレクタ５４及び開放溝型のディストリビュータ６１が配設され、前記コレクタ５４によって集められた液体は、前記ディストリビュータ６１によって所定の分配比で第１室１４Ａと第２室１４Ｂとに異なる量ずつ分配される。
【００４８】
また、第１室１５Ａにおけるフィードノズル４１の直上にコレクタ６２が、直下にチューブラ型のディストリビュータ６３が配設され、前記コレクタ６２によって集められた液体は、前記フィードノズル４１を介して供給された原液Ｍと共に、ディストリビュータ６３によって第１室１６Ａに供給される。
【００４９】
一方、第２室１５Ｂにおけるサイドカットノズル４２の直上にチムニーハット型のコレクタ６５が、直下にチューブラ型のディストリビュータ６６が配設され、前記コレクタ６５によって集められた液体の一部は、サイドカット液として前記サイドカットノズル４２から排出され、残りはディストリビュータ６６によって第２室１６Ｂに供給される。
【００５０】
さらに、第７のセクション１７には、コレクタ６７及びチューブラ型のディストリビュータ６８が配設され、第６のセクション１６から下降してきた液体は、前記コレクタ６７によって集められた後、ディストリビュータ６８によって前記第８のセクション１８に供給される。
【００５１】
前記結合型蒸留塔１０においては、第２のセクション１２から第３のセクション１３に下降してきた液体を、ディストリビュータ６１によって第１室１４Ａ及び第２室１４Ｂに分配するようになっているが、分配比は原液Ｍの成分の種類、原液Ｍの成分の組成、結合型蒸留塔１０の理論段数、製品に要求される純度（品質）等の蒸留条件に基づいてあらかじめ設定される。
【００５２】
そのために、前記ディストリビュータ６１は、液体を中仕切り２２に対して直角の方向に分配する図示されない分配部を備え、該分配部によって前記第１室１４Ａに供給される液体の量と、前記第２室１４Ｂに供給される液体の量とを異ならせるようになっている。なお、前記サイドカット液がサイドカットノズル４２から排出されるので、第１室１４Ａに供給される液体の量より第２室１４Ｂに供給される液体の量が多くされる。
【００５３】
また、蒸留装置において２種類以上の製品を得るために、蒸留条件を変更する必要がある場合には、蒸留条件に対応させて前記分配比を変更する必要がある。そこで、前記分配部を複数配設し、各分配部ごとに前記分配比を異ならせるようにしている。または、図示されない分配比制御弁を介して分配比を変更し、ディストリビュータ６１に供給するようにしている。そのために、前記第２のセクション１２から下降する液体は、コレクタ５４によって集められ、一旦（たん）塔本体２０外に取り出され、図示されない切換弁を介して選択的にディストリビュータ６１に供給される。
【００５４】
ところで、フィードノズル４１に沸点より低い原液Ｍが液体の状態で供給されると、原液Ｍの量がＦである場合、原液Ｍ中の液体の量ＬはＦに、蒸気の量Ｖは零になり、原液Ｍ中の液体の分率を表す値ｑは
ｑ＞１
になる。
【００５５】
この状態で原液Ｍが塔本体２０内に供給されると、原液Ｍを構成する液体は、上方（濃縮部ＡＲ１）から下降する液体と混合して回収部ＡＲ２内を下降させられ、下方（回収部ＡＲ６）から上昇する蒸気と気液接触し、熱交換が行われる。そして、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１は、熱交換によって失った熱量の分だけ少なくなり、回収部ＡＲ２を下降する液体の量Ｌ２は、熱交換によって取得した熱量の分だけ多くなる。
【００５６】
また、前記回収部ＡＲ２においては、原液Ｍ内の成分Ａ及びＢの一部を蒸気にする必要があるので、前述されたように、蒸発器８２が配設され、原液Ｍ内の成分Ａ及びＢの一部を蒸気にするのに必要な熱量が、蒸発器８２からの蒸気によって賄われるようになっている。したがって、回収部ＡＲ２においては、原液Ｍ内の成分Ａ及びＢの一部を蒸気にするのに必要なだけの蒸気が上昇させられる。
【００５７】
このように、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１は、回収部ＡＲ２を上昇する蒸気の量Ｖ２より少なく、
Ｖ１＜Ｖ２
になる。
【００５８】
したがって、回収部ＡＲ２に加わる負荷が濃縮部ＡＲ１に加わる負荷より大きいので、回収部ＡＲ２に加わる負荷に対応することができるように塔本体２０を設計すると、濃縮部ＡＲ１において必要以上に断面積が大きくなり、濃縮部ＡＲ１が形成される第４のセクション１４を有効に利用することができなくなってしまう。
【００５９】
そこで、本実施の形態においては、原液Ｍの温度をほぼ沸点と等しくし、原液Ｍをほぼ飽和液の状態でフィードノズル４１に供給することによって、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１を多くするようにしている。
【００６０】
そのために、原液Ｍをフィードノズル４１に供給するためのラインＬ２１に予熱器７１及び第２の加熱部としての加熱器７２が原液Ｍの供給方向において順に配設される。そして、前記予熱器７１において、原液Ｍと缶出液との熱交換が行われ、缶出液の熱が回収されるとともに原液Ｍが予熱され、前記加熱器７２において、原液Ｍと加熱源Ｈｓから供給された温水、加熱蒸気、熱媒油等の加熱媒体との熱交換が行われ、該加熱媒体によって原液Ｍが加熱される。なお、前記予熱器７１において、前記缶出液のほかに、低圧で回収された余剰の加熱蒸気等によって原液Ｍを予熱することができる。
【００６１】
また、加熱器７２とフィードノズル４１との間には、原液Ｍの温度を検出するための温度検出部としての温度センサ７５が配設され、該温度センサ７５によって原液Ｍの温度が検出され、検出された温度が流量調整器７４に送られる。そして、該流量調整器７４においては、原液Ｍの各成分Ａ〜Ｃの組成によって決まる沸点が設定温度として設定されていて、流量調整器７４は、原液Ｍの温度が設定温度になるように流量調整部としてのバルブ７３を開閉し、加熱媒体の流量を調整する。なお、前記予熱器７１、加熱器７２、バルブ７３、流量調整器７４、温度センサ７５、加熱源Ｈｓ等によって、前記濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１が回収部ＡＲ２を上昇する蒸気の量Ｖ２以上になるように、本実施の形態においては等しくなるように、原液Ｍを所定の状態で供給するための原液供給装置が構成される。
【００６２】
この場合、原液Ｍがほぼ飽和液の状態で供給されるので、原液Ｍ中の液体の量ＬはＦになり、蒸気の量Ｖは零になり、値ｑは
ｑ＝１
になる。
【００６３】
この状態で原液Ｍが塔本体２０内に供給されると、原液Ｍを構成する液体は、上方（濃縮部ＡＲ１）から下降する液体と混合して回収部ＡＲ２内を下降させられ、下方（回収部ＡＲ６）から上昇する蒸気と気液接触するが、熱交換は行われない。したがって、図４に示されるように、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１は熱交換が行われないので、回収部ＡＲ２を上昇する蒸気の量Ｖ２とほぼ等しく、
Ｖ１＝Ｖ２
にされ、回収部ＡＲ２を下降する液体の量Ｌ２は、熱交換が行われないので、原液Ｍの量Ｆと上方から下降する液体の量Ｌ１とを加えた値
Ｌ２＝Ｆ＋Ｌ１
になる。
【００６４】
したがって、回収部ＡＲ２に加わる負荷と濃縮部ＡＲ１に加わる負荷とがほぼ等しくなるので、回収部ＡＲ２に加わる負荷に対応させて濃縮部ＡＲ１において必要以上に断面積を大きくする必要がなく、濃縮部ＡＲ１が形成される第４のセクション１４を有効に利用することができる。
【００６５】
また、原液Ｍを予熱するために、予熱器７１において廃熱を利用することができるので、蒸留装置において消費されるエネルギーを少なくすることができる。
【００６６】
次に、原液Ｍを気液平衡状態で供給するようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００６７】
図５は本発明の第２の実施の形態における蒸留装置の概念図、図６は本発明の第２の実施の形態におけるフィードノズルを介して原液を気液平衡状態で供給したときの塔本体内の状態を示す概念図である。
【００６８】
この場合、原液Ｍを、塔本体２０内に供給されたときに一部がフラッシュ（蒸発）する状態で原液供給部としてのフィードノズル４１に送ることによって、第１の濃縮部としての濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１を多くするようにしている。
【００６９】
ところで、前記結合型蒸留塔１０において、原液Ｍがフィードノズル４１に供給されると、塔本体２０内において、濃縮部ＡＲ１を成分Ａ及びＢに富んだ蒸気が上昇させられ、第１の回収部としての回収部ＡＲ２を成分Ｂ及びＣに富んだ液体が下降させられるようになっている。
【００７０】
そこで、フィードノズル４１において塔本体２０内の組成（以下「塔内組成」という。）と一致する組成、本実施の形態においては、成分Ａ〜Ｃのうちの成分Ａ及びＢの気液平衡状態の組成で、原液Ｍの一部がフラッシュさせられる。
【００７１】
そのために、原液Ｍをフィードノズル４１に供給するためのラインＬ２１に第１の加熱部としての予熱器７１、第２の加熱部としての加熱器７２及び気液分離部としてのフラッシュタンク７７が原液Ｍの供給方向において順に配設される。そして、前記予熱器７１において、原液Ｍと缶出液との熱交換が行われ、缶出液の熱が回収されるとともに原液Ｍが予熱され、前記加熱器７２において、原液Ｍと、加熱源Ｈｓから供給された温水、加熱蒸気、熱媒油等の加熱媒体との熱交換が行われ、該加熱媒体によって原液Ｍが加熱される。また、フラッシュタンク７７において、原液Ｍの一部がフラッシュさせられ、液体はラインＬ３１を介して前記フィードノズル４１を構成する液体入口７８に、蒸気はラインＬ３２を介して前記フィードノズル４１を構成する蒸気入口７９に供給される。
【００７２】
また、加熱器７２とフィードノズル４１との間には、原液Ｍの温度を検出するための温度検出部としての温度センサ７５が配設され、該温度センサ７５によって原液Ｍの温度が検出され、検出された温度が流量調整器７４に送られる。そして、該流量調整器７４においては、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１を増加させようとする量（以下「追加上昇蒸気量」という。）ΔＷに基づいて算出された温度が設定温度として設定されていて、流量調整器７４は、原液Ｍの温度が前記設定温度になるように流量調整部としてのバルブ７３を開閉し、加熱媒体の流量を調整する。なお、前記予熱器７１、加熱器７２、バルブ７３、流量調整器７４、温度センサ７５、フラッシュタンク７７、加熱源Ｈｓ等によって、前記濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１が回収部ＡＲ２を上昇する蒸気の量Ｖ２以上になるように、原液Ｍを所定の状態で供給するための原液供給装置が構成される。
【００７３】
この場合、原液Ｍの一部がフラッシュさせられ、気液平衡状態で供給されるので、原液Ｍ中の液体の分率を表す値ｑは
０＜ｑ＜１
になる。
【００７４】
この状態で原液Ｍが塔本体２０内に供給されると、原液Ｍのうちの液体は、上方（濃縮部ＡＲ１）から下降する液体と混合して回収部ＡＲ２内を下降させられ、下方（第３の回収部としての回収部ＡＲ６）から上昇する蒸気と気液接触するが、熱交換は行われない。また、原液Ｍのうちの蒸気は、下方（回収部ＡＲ２）から上昇する蒸気と混合して濃縮部ＡＲ１内を上昇させられる。したがって、図６に示されるように、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１は、下方から上昇する蒸気の量Ｖ２に原液Ｍのうちの蒸気の量Ｖｆを加算した値
Ｖ１＝Ｖ２＋Ｖｆ
になり、回収部ＡＲ２を下降する液体の量Ｌ２は、上方から下降する液体の量Ｌ１に原液Ｍのうちの液体の量Ｌｆを加算した値
Ｌ２＝Ｌ１＋Ｌｆ
になる。
【００７５】
したがって、濃縮部ＡＲ１に加わる負荷を大きくすることができるので、回収部ＡＲ２に加わる負荷に対応させて濃縮部ＡＲ１において必要以上に断面積を大きくする必要がなく、濃縮部ＡＲ１が形成される第４のセクション１４を有効に利用することができる。
【００７６】
なお、この場合、原液Ｍ中のフラッシュさせられない成分Ａ〜Ｃ（成分Ａもわずかにフラッシュさせられずに残る。）は、液体の状態で回収部ＡＲ２を下降するが、このうちの成分Ａは、回収部ＡＲ２から上昇する蒸気と気液接触し、熱交換が行われて、濃縮されながら蒸気になり、濃縮部ＡＲ１から濃縮部ＡＲ３を経て、更に濃縮され、所定の組成に精製されて塔頂よりラインＬ１５に排出される。したがって、成分Ａを十分に回収することができる。
【００７７】
本実施の形態においては、原液Ｍはフラッシュタンク７７においてフラッシュさせられるが、フラッシュ量によっては、塔本体２０内においてフラッシュ（気液分離）させることもできる。
【００７８】
その場合、前記設定温度は、次のようにして算出される。
【００７９】
すなわち、フラッシュタンク７７に供給される原液Ｍの量をＦとし、予熱器７１及び加熱器７２によって加熱される前の原液Ｍの温度をｔ０とし、予熱器７１及び加熱器７２によって加熱された後の原液Ｍの温度をｔ１とし、原液Ｍの比熱をｃｐとし、濃縮部ＡＲ１における気液平衡状態の温度をｔ２とし、原液Ｍの蒸発潜熱をλとし、原液Ｍを沸点より低い温度で供給した場合の、回収部ＡＲ２を上昇する蒸気の量をＷ２とし、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量をＷ１とすると、追加上昇蒸気量ΔＷは、
ΔＷ＝Ｗ２−Ｗ１
になる。したがって、原液Ｍの一部をフラッシュさせることによって追加上昇蒸気量ΔＷを賄おうとすると、フィードノズル４１を介して塔本体２０内に供給するべき熱量Ｑは
Ｑ＝ΔＷ・λ＋ΔＷ（ｔ２−ｔ０）・ｃｐ
になる。そして、該熱量Ｑは、原液Ｍを予熱器７１及び加熱器７２によって加熱することによって得られるので、
Ｑ＝Ｆ・（ｔ１−ｔ０）・ｃｐ
になる。
【００８０】
したがって、前記温度ｔ１は、
ｔ１＝ΔＷ・λ／Ｆ・ｃｐ＋ｔ０
になり、設定温度になる。
【００８１】
例えば、原液Ｍの量Ｆが１０００〔ｋｇ／ｈ〕であり、原液Ｍの温度ｔ０が５０〔℃〕であり、原液Ｍの比熱ｃｐが０．５〔ｋｃａｌ／ｋｇ℃〕であり、蒸発潜熱λが５０〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕であり、回収部ＡＲ２を上昇する蒸気の量Ｗ２が１６００〔ｋｇ／ｈ〕であり、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｗ１が１０００〔ｋｇ／ｈ〕であるとすると、追加上昇蒸気量ΔＷは、
ΔＷ＝６００〔ｋｇ／ｈ〕
になり、温度ｔ１は
ｔ１＝１４０〔℃〕
になる。
【００８２】
濃縮部ＡＲ１における気液平衡状態の温度が１００〔℃〕であるとき、原液Ｍを加熱して、温度を５０〔℃〕から１４０〔℃〕にすると、原液Ｍが塔本体２０内において６００〔ｋｇ／ｈ〕フラッシュする。
【００８３】
このように、流量調整器７４において設定温度になるように加熱媒体を調整して原液Ｍの一部をフラッシュさせると、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１を多くすることができる。
【００８４】
次に、原液Ｍをほぼ飽和蒸気の状態で供給するようにした本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。
【００８５】
図７は本発明の第３の実施の形態における蒸留装置の概念図、図８は本発明の第３の実施の形態におけるフィードノズルを介して原液をほぼ飽和蒸気の状態で供給したときの塔本体内の状態を示す概念図である。
【００８６】
この場合、原液Ｍの温度をほぼ露点と等しくし、原液Ｍをほぼ飽和蒸気の状態で原液供給部としてのフィードノズル４１に供給（ベーパーフィード）することによって、第１の濃縮部としての濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１を多くするようにしている。
【００８７】
そのために、原液Ｍをフィードノズル４１に供給するためのラインＬ２１に加熱部としての蒸気缶８４が配設され、該蒸気缶８４において、原液Ｍと加熱源Ｈｓから供給された温水、加熱蒸気、熱媒油等の加熱媒体との熱交換が行われ、該加熱媒体によって原液Ｍが加熱され、飽和蒸気にされる。
【００８８】
なお、原液Ｍの供給方向における蒸気缶８４より上流側に他の加熱部としての予熱器を配設し、缶出液、低圧で回収された余剰の加熱蒸気等によって原液Ｍを予熱することもできる。その場合、廃熱を利用することができるので、蒸留装置において消費されるエネルギーを少なくすることができる。
【００８９】
例えば、原液Ｍ中にピッチ等の沸点の高い変質物（高沸変質物）が混在する場合、前記蒸気缶８４内において原液Ｍが飽和蒸気にされると、変質物は液体の状態で残り、蒸気缶８４の下部に溜まる。そこで、蒸気缶８４の下端に変質物出口８７が形成され、該変質物出口８７にラインＬ３５が接続され、該ラインＬ３５に図示されない開閉弁が配設される。したがって、前記ラインＬ３５を介して変質物を除去することができる。また、前記蒸気缶８４の下部には、温度検出部としての温度センサ８５及びレベル検出部としてのレベルセンサ８６が配設され、前記温度センサ８５によって変質物の温度が、レベルセンサ８６によって変質物のレベルが検出される。
【００９０】
また、蒸気缶８４とフィードノズル４１との間には、飽和蒸気から成る原液Ｍの温度を検出するための温度検出部としての温度センサ７５が配設され、該温度センサ７５によって原液Ｍの温度が検出され、検出された温度が流量調整器７４に送られる。そして、該流量調整器７４においては、原液Ｍの露点が設定温度として設定されていて、流量調整器７４は、原液Ｍの温度が設定温度になるように流量調整部としてのバルブ７３を開閉し、加熱媒体の流量を調整する。なお、前記流量調整器７４、温度センサ７５、蒸気缶８４、温度センサ８５、レベルセンサ８６、加熱源Ｈｓ等によって、前記濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１が第１の回収部としての回収部ＡＲ２を上昇する蒸気の量Ｖ２以上になるように、原液Ｍを所定の状態で供給するための原液供給装置が構成される。
【００９１】
この場合、原液Ｍがほぼ飽和蒸気の状態で供給されるので、原液Ｍ中の液体の量Ｌは零になり、蒸気の量ＶはＦになり、原液Ｍ中の液体の分率を表す値ｑは
ｑ＝０
になる。
【００９２】
この状態で原液Ｍが塔本体２０内に供給されると、原液Ｍを構成する蒸気は、下方（回収部ＡＲ２）から上昇する蒸気と混合して濃縮部ＡＲ１を上昇させられ、上方（第２の濃縮部としての濃縮部ＡＲ３）から下降する液体と気液接触するが、熱交換は行われない。したがって、図８に示されるように、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１は、下方から上昇する蒸気の量Ｖ２に原液Ｍの量Ｆを加算した値
Ｖ１＝Ｖ２＋Ｆ
にされ、回収部ＡＲ２を下降する液体の量Ｌ２は、熱交換が行われないので、上方から下降する液体の量Ｌ１と等しく、
Ｌ２＝Ｌ１
にされる。
【００９３】
したがって、濃縮部ＡＲ１に加わる負荷を大きくすることができるので、回収部ＡＲ２に加わる負荷に対応させて濃縮部ＡＲ１において必要以上に断面積を大きくする必要がなく、濃縮部ＡＲ１が形成される第４のセクション１４を有効に利用することができる。
【００９４】
また、原液Ｍ中に変質物が混在する場合、原液Ｍをフィードノズル４１に供給する前に蒸気缶８４において、分離させ、除去することができるので、変質物が混在しない混合成分によって蒸留を行うことができ、蒸留の精度を高くすることができる。
【００９５】
したがって、製品中の所定の成分が分解したり、変質したり、色相を変化させたり、臭気を発生させたりするのを防止することができるだけでなく、製品中の所定の成分によって重合物が生成されたりするのを防止することができ、製品の品質が低下するのを防止することができる。
【００９６】
なお、濃縮部ＡＲ１において、上方（濃縮部ＡＲ３）から下降する液体中の成分Ａは、フィードノズル４１を介して供給された飽和蒸気、及び下方（回収部ＡＲ２）から上昇する蒸気と気液接触し、熱交換が行われて、濃縮されながら蒸気になり、濃縮部ＡＲ１から濃縮部ＡＲ３を経て、更に濃縮され、所定の組成に精製されて塔頂よりラインＬ１５に排出される。したがって、成分Ａを十分に回収することができる。
【００９７】
同様に、上方（濃縮部ＡＲ３）から下降する液体中の成分Ｂについても、十分に回収することができる。
【００９８】
なお、本実施の形態は、特に、サイドカット側の負荷が小さく、中仕切り２２がサイドカット側に偏心させられた結合型蒸留塔１０に最適である。
【００９９】
次に、原液Ｍを過熱蒸気の状態で供給するようにした本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、蒸留装置は、第３の実施の形態と同じ構造を有するので、図７を援用する。
【０１００】
図９は本発明の第４の実施の形態におけるフィードノズルに原液を過熱蒸気の状態で供給したときの塔本体内の状態を示す概念図である。
【０１０１】
この場合、原液Ｍの温度を露点より高い温度とし、原液Ｍを過熱蒸気の状態で原液供給部としてのフィードノズル４１に供給（ベーパーフィード）することによって、第１の濃縮部としての濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１を多くするようにしている。
【０１０２】
そのために、原液Ｍをフィードノズル４１に供給するためのラインＬ２１に加熱部としての蒸気缶８４が配設され、該蒸気缶８４において、原液Ｍと加熱源Ｈｓから供給された温水、加熱蒸気、熱媒油等の加熱媒体との熱交換が行われ、該加熱媒体によって原液Ｍが加熱され、過熱蒸気にされる。
【０１０３】
この場合、原液Ｍがほぼ過熱蒸気の状態で供給されるので、原液Ｍ中の液体の量Ｌは零になり、蒸気の量ＶはＦになり、原液Ｍ中の液体の分率を表す値ｑは
ｑ＜０
になる。
【０１０４】
この状態で原液Ｍが塔本体２０内に供給されると、原液Ｍを構成する過熱蒸気は、下方（第１の回収部としての回収部ＡＲ２）から上昇する蒸気と混合して濃縮部ＡＲ１を上昇させられ、上方（第２の濃縮部としての濃縮部ＡＲ３）から下降する液体と気液接触し、熱交換を行う。そして、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１は熱交換によって取得した熱量の分だけ多くなり、回収部ＡＲ２を下降する液体の量Ｌ２は熱交換によって失った熱量の分だけ少なくなる。
【０１０５】
したがって、図９に示されるように、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１は、下方から上昇する蒸気の量Ｖ２に原液Ｍの量Ｆ及び熱交換によって取得した熱量に対応する量Ｖｈを加算した値
Ｖ１＝Ｖ２＋Ｆ＋Ｖｈ
にされ、回収部ＡＲ２を下降する液体の量Ｌ２は、熱交換が行われるので、上方から下降する液体の量Ｌ１より少なく、
Ｌ２＜Ｌ１
にされる。
【０１０６】
したがって、濃縮部ＡＲ１に加わる負荷を大きくすることができるので、回収部ＡＲ２に加わる負荷に対応させて濃縮部ＡＲ１において必要以上に断面積を大きくする必要がなく、濃縮部ＡＲ１が形成される第４のセクション１４を有効に利用することができる。
【０１０７】
また、原液Ｍ中にピッチ等の沸点の高い変質物が混在する場合、原液Ｍをフィードノズル４１に供給する前に蒸気缶８４において、分離させ、除去することができるので、変質物が混在しない混合成分によって蒸留を行うことができ、蒸留の精度を高くすることができる。
【０１０８】
したがって、製品中の所定の成分が分解したり、変質したり、色相を変化させたり、臭気を発生させたりするのを防止することができるだけでなく、製品中の所定の成分によって重合物が生成されたりするのを防止することができ、製品の品質が低下するのを防止することができる。
【０１０９】
なお、原液Ｍを過熱蒸気の状態でフィードノズル４１に供給したときの、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１は次のように算出される。
【０１１０】
すなわち、フラッシュタンク７７に過熱蒸気の状態で供給される原液Ｍの量をＦとし、濃縮部ＡＲ１の気液平衡温度をτ０とし、蒸気缶８４によって加熱され、過熱蒸気にされた後の原液Ｍの温度をτ１とし、原液Ｍの比熱をｃｐとし、濃縮部ＡＲ１における気液平衡状態の原液Ｍの蒸発潜熱をλとし、原液Ｍを沸点より低い温度で供給した場合の、回収部ＡＲ２を上昇する蒸気の量をＷ２とし、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量をＷ１とし、総合蒸気量をＶ１とし、追加上昇蒸気量をΔＷとすると、
Ｖ１＝Ｗ１＋Ｆ＋ΔＷ
になる。したがって、原液Ｍを過熱蒸気にすることによって追加上昇蒸気量ΔＷの熱量Ｑは
Ｑ＝ΔＷ・λ
になる。そして、該熱量Ｑは、原液Ｍを蒸気缶８４によって加熱することにより得られるので、
Ｑ＝Ｆ・（τ１−τ０）・ｃｐ
になる。
【０１１１】
したがって、前記追加上昇蒸気量ΔＷは、
ΔＷ＝Ｆ・（τ１−τ０）・ｃｐ／λ
になる。
【０１１２】
例えば、原液Ｍの量Ｆが５００〔ｋｇ／ｈ〕であり、濃縮部ＡＲ１の気液平衡温度をτ０が１４０〔℃〕であり、過熱蒸気にされた後の原液Ｍの温度τ１が１６０〔℃〕であり、原液Ｍの比熱ｃｐが０．５〔ｋｃａｌ／ｋｇ℃〕であり、蒸発潜熱λが５０〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕であり、原液Ｍを沸点より低い温度で供給した場合の、回収部ＡＲ２を上昇する蒸気の量Ｗ２が１０００〔ｋｇ／ｈ〕であり、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｗ１が５００〔ｋｇ／ｈ〕であり、現状の濃縮部ＡＲ１から下降する液体の量が５００〔ｋｇ／ｈ〕であるとすると、原液Ｍを過熱蒸気の状態で供給した場合の追加上昇蒸気量ΔＷは、
ΔＷ＝１００〔ｋｇ／ｈ〕
になり、濃縮部ＡＲ１を上昇する蒸気の量Ｖ１は、１１００〔ｋｇ／ｈ〕になる。なお、濃縮部ＡＲ１から下降する液体の量は、
５００−１００＝４００〔ｋｇ／ｈ〕
になる。
【０１１３】
なお、前記各実施の形態の蒸留装置においては、炭化水素類、ハロゲン化炭化水素類、アルコール類、ケトン類、エーテル類、アセタール類、エステル類、脂肪酸類、フェノール類、窒素化合物類、複素環状化合物類、香料等の有機化合物を蒸留によって分離させることができる。そして、炭化水素類としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、ビフェニール、ナフタリン等を分離させ、ハロゲン化炭化水素類としては、塩化メチル、塩化メチレン、四塩化炭素等を分離させ、アルコール類としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘプタノール、オクタノール等を分離させ、ケトン類としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等を分離させ、エーテル類としては、イソプロピルエーテル、ブチルエーテル、ベンジルエーテル等を分離させ、アセタール類としては、ジオキサン、フルフラール、ヒドロフラン等を分離させ、エステル類としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸メチル、アクリル酸ブチル等を分離させ、脂肪酸類としては、酢酸、酪酸、脂肪酸、高級アルコール類等を分離させ、フェノール類としては、フェノール、クレゾール、キシレノール等を分離させ、窒素化合物類としては、ジメチルアミン、トリエチルアミン、アニリン、ピリジン、ピコリン、キノリン等を分離させ、複素環状化合物類としては、スルフォラン等を分離させ、香料としては、アンスラニル酸メチル、安息香酸メチル、イソオイゲノール、カプロン酸エチル、オイゲノール、グラニオール等を分離させることができる。
【０１１４】
また、貴金属類、非貴金属類等を含む酸性溶液、無機化合物を含む溶液等のほかに、原子力技術、石油精製技術等で扱われるガス、溶液等の有機化合物を分離させることもできる。そして、貴金属類を含む酸性溶液としては、金、銀等を分離させ、非貴金属類を含む酸性溶液としては、ニッケル、銅等を分離させ、無機化合物を含む溶液としては、水、水酸化ナトリウム、塩等を分離させることができる。
【０１１５】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【０１１６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、蒸留装置においては、塔サイドに、原液を供給するための原液供給部及びサイドカット液を排出するためのサイドカット液排出部が、塔頂に蒸気を排出するための蒸気排出部が、塔底に缶出液を排出するための缶出液排出部が形成された塔本体と、該塔本体内を区画し、互いに隣接する第１室及び第２室を形成する中仕切りと、前記塔本体内において、原液供給部より上方に形成された第１の濃縮部、及び原液供給部より下方に形成された第１の回収部を備えた第１の蒸留部と、前記塔本体内において、前記第１の蒸留部より上方に形成された第２の濃縮部、及び中仕切りを介して前記第１の濃縮部に隣接させて形成された第２の回収部を備えた第２の蒸留部と、前記塔本体内において、前記第１の蒸留部より下方に形成された第３の濃縮部、及び中仕切りを介して前記第１の回収部に隣接させて形成された第３の回収部を備えた第３の蒸留部とを有する。
【０１１７】
そして、前記第１の濃縮部を上昇する蒸気の量が前記第１の回収部を上昇する蒸気の量と同等又はそれ以上になるように、原液が所定の状態で供給される。
【０１１８】
この場合、前記第１の濃縮部を上昇する蒸気の量が前記第１の回収部を上昇する蒸気の量と同等又はそれ以上になるように、原液が所定の状態で原液供給部に供給されるので、第１の回収部に加わる負荷と第１の濃縮部に加わる負荷とがほぼ等しくなる。
したがって、第１の回収部に加わる負荷に対応させて第１の濃縮部において必要以上に断面積が大きくする必要がなく、第１の濃縮部が形成されるセクションを有効に利用することができる。
【０１１９】
本発明の他の蒸留装置においては、さらに、前記原液供給装置は、原液を加熱する加熱部を備える。
【０１２０】
この場合、原液を予熱するために、廃熱を利用することができるので、蒸留装置において消費されるエネルギーを少なくすることができる。
【０１２１】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記原液供給装置は、原液をほぼ飽和蒸気の状態で原液供給部に供給する。
【０１２２】
この場合、原液中にピッチ等の沸点の高い変質物が混在する場合、原液を原液供給部に供給する前にほぼ飽和蒸気にすることによって変質物を分離させ、除去することができるので、変質物が混在しない混合成分によって蒸留を行うことができ、蒸留の精度を高くすることができる。
【０１２３】
したがって、製品中の所定の成分が分解したり、変質したり、色相を変化させたり、臭気を発生させたりするのを防止することができるだけでなく、製品中の所定の成分によって重合物が生成されたりするのを防止することができ、製品の品質が低下するのを防止することができる。
【０１２４】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記原液供給装置は、原液を過熱蒸気の状態で原液供給部に供給する。
【０１２５】
この場合、原液中にピッチ等の沸点の高い変質物が混在する場合、原液を原液供給部に供給する前に過熱蒸気にすることによって変質物を分離させ、除去することができるので、変質物が混在しない混合成分によって蒸留を行うことができ、蒸留の精度を高くすることができる。
【０１２６】
したがって、製品中の所定の成分が分解したり、変質したり、色相を変化させたり、臭気を発生させたりするのを防止することができるだけでなく、製品中の所定の成分によって重合物が生成されたりするのを防止することができ、製品の品質が低下するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における蒸留装置の概念図である。
【図２】フィードノズルを介して沸点より低い原液を供給したときの塔本体内の状態を示す概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における結合型蒸留塔の概念図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるフィードノズルを介して原液をほぼ飽和液の状態で供給したときの塔本体内の状態を示す概念図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態における蒸留装置の概念図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるフィードノズルを介して原液を気液平衡状態で供給したときの塔本体内の状態を示す概念図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態における蒸留装置の概念図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態におけるフィードノズルを介して原液をほぼ飽和蒸気の状態で供給したときの塔本体内の状態を示す概念図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態におけるフィードノズルに原液を過熱蒸気の状態で供給したときの塔本体内の状態を示す概念図である。
【符号の説明】
１０　　結合型蒸留塔
１４Ａ〜１６Ａ　　第１室
１４Ｂ〜１６Ｂ　　第２室
２０　　塔本体
２２　　中仕切り
２５〜２７　　第１〜第３の蒸留部
４１　　フィードノズル
４２　　サイドカットノズル
４３　　蒸気出口
４５　　缶出液出口
７１　　予熱器
７２　　加熱器
７３　　バルブ
７４　　流量調整器
７５　　温度センサ
７７　　フラッシュタンク
８１　　凝縮器
８２　　蒸発器
８４　　蒸気缶
８５　　温度センサ
８６　　レベルセンサ
Ｈｓ　　加熱源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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