(57)【要約】【課題】塔頂蒸気を利用し、複数の蒸留塔底部液を間接加熱するとともに、塔頂蒸気を気体と液体に分離する熱交換装置及びその熱交換方法の提供。【解決手段】塔頂蒸気と少なくとも二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液を熱交換することにより、塔頂蒸気は各々の熱交換により沸点の異なる成分を含む原料物質から分縮により蒸留装置全体の蒸留操作が安定するように理想的な割合の高沸点成分に富む凝縮液と低沸点成分に富む蒸気に分離するとともに、各々の塔底部液は加熱されることにより省エネルギー化と高品質の製品の生産を可能とする熱交換装置及びその熱交換方法を構築することにより可能となる。【選択図】図１
2005103407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔頂蒸気が第一段熱交換器と第二段熱交換器との二段で気体と液体とに分離されるとともに、一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器に供給され、他の一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第二段熱交換器に供給されることによりそれぞれ加熱される蒸留塔の熱交換装置において、
一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器に、他の一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第二段熱交換器にそれぞれ供給された後各々供給元の蒸留塔底部に戻るように、第一段熱交換器冷却手段及び第二段熱交換器冷却手段を備え、
前記塔頂蒸気が蒸留塔塔頂から第一段熱交換器に供給される第一段熱交換器加熱手段と、第一段熱交換器で凝縮されなかなかった気体が第一段熱交換器から第二段熱交換器に供給される第二段熱交換器加熱手段が配設されたことを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
塔頂蒸気が二段以上の熱交換器により気体と液体とに分離されるとともに、二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液のいずれか一が二段以上の熱交換器のいずれか一に供給される二以上の塔底部液と熱交換器の組合せにより、二以上の塔底部液が二段以上の熱交換器を用いそれぞれ加熱される蒸留塔の熱交換装置において、
前記二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液のいずれか一が二段以上の熱交換器のいずれか一に供給される二以上の塔底部液と熱交換器の組合せにより、二以上の塔底部液が二段以上の熱交換器にそれぞれ供給された後各々供給元の蒸留塔底部に戻るように、二段以上の熱交換器冷却手段を備え、
前記塔頂蒸気が蒸留塔塔頂から第一段熱交換器に供給される第一段熱交換器加熱手段と、第一段熱交換器で凝縮されなかった気体が最終段熱交換器に至るまで、前段の熱交換器で凝縮されなかった気体が次段の熱交換器に供給される熱交換器加熱手段が配設されたことを特徴とする熱交換装置。
【請求項３】
塔頂蒸気が第一段熱交換器と第二段熱交換器との二段で気体と液体とに分離されるとともに、一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器に供給されることにより加熱され、他の一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第二段熱交換器に供給されることにより加熱される蒸留塔の熱交換装置の熱交換方法において、
間接冷却源として、一の蒸留塔底部から流出する塔底部液を第一段熱交換器に、他の一の蒸留塔底部から流出する塔底部液を第二段熱交換器にそれぞれ供給し、
間接加熱源として、前記塔頂蒸気を蒸留塔塔頂から第一段熱交換器に供給し、第一段熱交換器で凝縮されなかなかった気体を第二段熱交換器に供給することを特徴とする熱交換装置の熱交換方法。
【請求項４】
塔頂蒸気が二段以上の熱交換器により気体と液体とに分離されるとともに、二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液のいずれか一が二段以上の熱交換器のいずれか一に供給される二以上の塔底部液と熱交換器の組合せにより、二以上の塔底部液が二段以上の熱交換器を用いそれぞれ加熱される蒸留塔の熱交換装置の熱交換方法において、
間接冷却源として、前記二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液を二段以上の熱交換器にそれぞれ供給し、
間接加熱源として、前記塔頂蒸気を蒸留塔塔頂から第一段熱交換器に供給し、第一段熱交換器で凝縮されなかった気体が最終段熱交換器に至るまで、前段の熱交換器で凝縮されなかった気体を次段の熱交換器に供給することを特徴とする熱交換装置の熱交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸留塔の塔頂蒸気と塔底部液を用いた熱交換装置とその熱交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸留装置における熱交換装置は、一般に塔頂蒸気の分縮、塔底部液の加熱、蒸留塔間を移動する蒸留工程物質の加熱又は冷却、原料物質又は製品物質若しくは廃液の蒸留装置への出入時における加熱又は冷却のように各工程におけるものがあり、通常塔頂蒸気はコンデンサーにより凝縮することとなっている。
【０００３】
塔頂蒸気を間接加熱源として蒸留工程物質と熱交換するものとしては、塔頂蒸気（製品蒸気）と原料液とを熱交換させる内部熱交換型蒸留塔が提案されている。
【特許文献１】特許第３１８４５０１号
【０００４】
現在、蒸留中間工程の塔頂蒸気と蒸留工程物質の熱交換においては、塔頂蒸気が分縮され高沸点不純物成分や低沸点不純物成分を分離し製品成分を得るとともに、前記蒸留工程物質が加熱される具体的な装置又は方法の開発が嘱望されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記特許第３１８４５０１号の内部熱交換型蒸留塔のような装置により、塔頂蒸気が原料液により凝縮するとともに原料液（蒸留工程物質の一つ）を加熱することにより熱回収することはできるが、塔頂蒸気は一段の熱交換手段により全凝縮するため製品成分を基準とした高沸点不純物成分又は低沸点不純物成分を蒸留中間工程の塔頂蒸気から分離するような場合に当該装置を利用することは困難であった。
【０００６】
更に、公知の蒸留中間工程の塔頂蒸気と蒸留工程物質の熱交換について塔頂蒸気が分縮され高沸点不純物成分や低沸点不純物成分を分離し製品成分を得ることについては、容易に解決する有効な改善手段がこれまで見出されていなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するために、塔頂蒸気と少なくとも二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液を熱交換することにより、塔頂蒸気は各々の熱交換により適正な分縮（沸点の異なる成分を含む原料物質から分縮により蒸留装置全体の蒸留操作が安定するように理想的な割合の高沸点成分に富む凝縮液と低沸点成分に富む蒸気に分離することを、以下「適正な分縮」とする。）がなされるとともに、各々の塔底部液は加熱されることにより、結果的に省エネルギー化と高品質の製品（適正な分縮を実施し不純物を除去した製品を、以下「高品質の製品」とする。）の生産を可能とする熱交換装置及び熱交換方法を検討した。
【０００８】
即ち、請求項１の熱交換装置の発明は、塔頂蒸気が第一段熱交換器と第二段熱交換器との二段で気体と液体とに分離されるとともに、一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器に供給され、他の一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第二段熱交換器に供給されることによりそれぞれ加熱される蒸留塔の熱交換装置において、
一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器に、他の一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第二段熱交換器にそれぞれ供給された後各々供給元の蒸留塔底部に戻るように、第一段熱交換器冷却手段及び第二段熱交換器冷却手段を備え、
前記塔頂蒸気が蒸留塔塔頂から第一段熱交換器に供給される第一段熱交換器加熱手段と、第一段熱交換器で凝縮されなかなかった気体が第一段熱交換器から第二段熱交換器に供給される第二段熱交換器加熱手段が配設されたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の熱交換装置の発明は、塔頂蒸気が二段以上の熱交換器により気体と液体とに分離されるとともに、二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液のいずれか一が二段以上の熱交換器のいずれか一に供給される二以上の塔底部液と熱交換器の組合せにより、二以上の塔底部液が二段以上の熱交換器を用いそれぞれ加熱される蒸留塔の熱交換装置において、
前記二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液のいずれか一が二段以上の熱交換器のいずれか一に供給される二以上の塔底部液と熱交換器の組合せにより、二以上の塔底部液が二段以上の熱交換器にそれぞれ供給された後各々供給元の蒸留塔底部に戻るように、二段以上の熱交換器冷却手段を備え、
前記塔頂蒸気が蒸留塔塔頂から第一段熱交換器に供給される第一段熱交換器加熱手段と、第一段熱交換器で凝縮されなかった気体が最終段熱交換器に至るまで、前段の熱交換器で凝縮されなかった気体が次段の熱交換器に供給される熱交換器加熱手段が配設されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３の熱交換方法の発明は、塔頂蒸気が第一段熱交換器と第二段熱交換器との二段で気体と液体とに分離されるとともに、一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器に供給されることにより加熱され、他の一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第二段熱交換器に供給されることにより加熱される蒸留塔の熱交換装置の熱交換方法において、
間接冷却源として、一の蒸留塔底部から流出する塔底部液を第一段熱交換器に、他の一の蒸留塔底部から流出する塔底部液を第二段熱交換器にそれぞれ供給し、
間接加熱源として、前記塔頂蒸気を蒸留塔塔頂から第一段熱交換器に供給し、第一段熱交換器で凝縮されなかなかった気体を第二段熱交換器に供給することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の熱交換方法の発明は、塔頂蒸気が二段以上の熱交換器により気体と液体とに分離されるとともに、二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液のいずれか一が二段以上の熱交換器のいずれか一に供給される二以上の塔底部液と熱交換器の組合せにより、二以上の塔底部液が二段以上の熱交換器を用いそれぞれ加熱される蒸留塔の熱交換装置の熱交換方法において、
間接冷却源として、前記二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液を二段以上の熱交換器にそれぞれ供給し、
間接加熱源として、前記塔頂蒸気を蒸留塔塔頂から第一段熱交換器に供給し、第一段熱交換器で凝縮されなかった気体が最終段熱交換器に至るまで、前段の熱交換器で凝縮されなかった気体を次段の熱交換器に供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、塔頂蒸気の分縮と塔底部液の加熱が同一熱交換器で行うことできるとともに塔頂蒸気の適正な分縮を行うことができるため、塔頂蒸気から高沸点不純物成分や低沸点不純物成分を分離し製品成分を得ることが可能となり、結果的に高品質の製品の生産や省エネルギー化を図ることが可能となる。
【００１３】
また、間接冷却源として二段以上の塔底部液のいずれか一を二段以上の熱交換器のいずれか一に供給し、間接加熱源として塔頂蒸気を蒸留塔塔頂から第一段熱交換器に供給し、第一段熱交換器で凝縮されなかった気体が最終段熱交換器に至るまで、前段の熱交換器で凝縮されなかった気体を次段の熱交換器に供給する場合、各々の熱交換器で熱交換量に差異があることに基づく二段以上の熱交換器順列の選択肢より最適な順列を選定することができるため最適な熱交換量の順列が定まり、塔頂蒸気の不純物含有割合に対応した適正な分縮を行うことも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態は、本発明をエタノール蒸留塔の熱交換装置に適用したものである。
この熱交換装置は、蒸留塔の塔頂蒸気について少なくとも二段以上の分縮する手段と、少なくとも二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液について加熱する手段及び少なくとも二段以上の熱交換器で構成されており、この熱交換装置によって、塔頂蒸気が気体と液体とに分離されるとともに、二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液の加熱を行うものである。
【００１５】
間接冷却手段は、以下に二形態を示す。
一の形態としては、一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器に供給され、他の一の蒸留塔底部から流出する塔底部液が第二段熱交換器に供給された後各々供給元の蒸留塔底部に戻る第一段熱交換器冷却手段と第二段熱交換器冷却手段を備える構成となっている。
他の一の形態としては、二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液のいずれか一を二段以上の熱交換器のいずれか一に供給する塔底部液と熱交換器の二以上の組合せにより、二以上の塔底部液が二段以上の熱交換器のそれぞれ供給された後各々供給元の蒸留塔底部に戻る二段以上の熱交換器冷却手段を備える構成となっている。
【００１６】
間接加熱手段は、塔頂蒸気が蒸留塔塔頂から第一段熱交換器に供給される第一段熱交換器加熱手段と、第一段熱交換器で凝縮されなかった気体が最終段熱交換器に至るまで、前段の熱交換器で凝縮されなかった気体が次段の熱交換器に供給される熱交換器加熱手段を備える構成となっている。
【００１７】
このように構成することによって、塔頂蒸気の分縮と塔底部液の加熱が同一熱交換器で行うことが可能となるとともに適正な分縮を行うことができるため、結果的に高品質の製品の生産と省エネルギー化を図ることが可能となり、更に塔頂蒸気の分縮に用いるコンデンサーと塔底部液の加熱に用いるリボイラーの両方の機能を当該熱交換器は兼ね備えるため、設備の簡易化を図ることも可能となる。
【実施例１】
【００１８】
以下、実施例１を図１の熱交換装置のフロー図に基づいて説明する。
図１において、１は第一段熱交換器、２は第二段熱交換器、３は塔頂蒸気を発生する蒸留塔、４及び５は蒸留塔底部から塔底部液を流出する蒸留塔である。
【００１９】
熱交換器１、２は多管を平地面に対し垂直になるように設置した多管式熱交換器であり、多管において熱交換が行われ、分縮により生じる塔頂蒸気凝縮液面を熱交換器内の多管外側でいずれかの高さにすることにより塔頂蒸気と塔底部液の熱交換面積の広さが定まり、結果として熱交換量を調整することができる構造となっている（図示せず）。
【００２０】
前記熱交換器において、塔頂蒸気は塔頂蒸気凝縮液面より上部の熱交換器の側面より熱交換器内の多管外側に供給され、凝縮されなかった気体は熱交換器の上部より熱交換器外に流出し、凝縮した液体は熱交換器の下部より熱交換器外に流出する。このため、当該熱交換器の下流側に気液分離器を設けなくても適正な分縮が可能となる。
【００２１】
蒸留塔３の塔頂で発生する塔頂蒸気は第一段熱交換器加熱手段１１を通り第一段熱交換器１に、蒸留塔４の底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器冷却手段１３を通り第一段熱交換器１にそれぞれ供給され、第一段熱交換器１において塔頂蒸気と塔底部液の熱交換が行われる。この熱交換により、塔頂蒸気は気体と液体とに分離され、気体は第二段熱交換加熱手段１２を通り第二段熱交換器２に供給され、液体は還流手段１７より蒸留塔３に還流されるとともに、塔底部液は加熱され気体として供給元の蒸留塔４に導入される。
【００２２】
第二段熱交換加熱手段１２を通り第二段熱交換器２に供給される気体は、蒸留塔５の底部から流出し第二段熱交換器冷却手段１４を通り第二段熱交換器２に供給される塔底部液と熱交換される。この熱交換により、前記供給される気体は気体と液体とに分離され、気体はコンデンサー加熱手段２０を通り気液分離器を有するコンデンサー６に供給され、液体は還流手段１７より蒸留塔３に還流又は次工程の蒸留塔に供給されるとともに、塔底部液は加熱され気体として供給元の蒸留塔５に導入される。
【００２３】
このように、実施例１の熱交換装置によれば、塔頂蒸気の分縮と塔底部液の加熱が同一熱交換器で行うことできるとともに塔頂蒸気の適正な分縮が可能であり、結果的に高品質の製品の生産や省エネルギー化を図ることが可能となる。
【実施例２】
【００２４】
以下、実施例２を図２の熱交換装置のフロー図に基づいて説明する。
図２において、符号１から５は、実施例１の図１と同様である。なお、熱交換器１、２は多管式熱交換器であり図１の実施例１のものと同様の構造及び機能を有する。
【００２５】
実施例２においては、２通りの熱交換方法が可能となる。当該２通りの熱交換方法を以下に説明する。
【００２６】
２通りの一方として、蒸留塔３の塔頂で発生する塔頂蒸気は第一段熱交換器加熱手段１１の方を通り第一段熱交換器１に、蒸留塔４の底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器冷却手段１３を通り分岐点３１より下流側の第一段熱交換器冷却手段１３を通り（分岐点３１より下流側の第二段熱交換器冷却手段２１の方は通らない。）第一段熱交換器１にそれぞれ供給され、第一段熱交換器１において塔頂蒸気と塔底部液の熱交換が行われる。この熱交換により、塔頂蒸気は気体と液体とに分離され、気体は第二段熱交換器加熱手段１２の方を通り第二段熱交換器２に供給され、液体は還流手段１７より蒸留塔３に還流されるとともに、塔底部液は加熱され気体として第一段熱交換器冷却手段１３を通り分岐点３７より下流側の第一段熱交換器冷却手段１３を通り（分岐点３７より下流側の第一段熱交換器冷却手段２４の方は通らない。）供給元の蒸留塔４に導入される。
【００２７】
第二段熱交換器加熱手段１２を通り第二段熱交換器２に供給される気体は、蒸留塔５の底部から流出し第二段熱交換器冷却手段１４を通り分岐点３３より下流側の第二段熱交換器冷却手段１４を通り（分岐点３３より下流側の第一段熱交換器冷却手段２２の方は通らない。）第二段熱交換器２に供給される塔底部液と熱交換される。この熱交換により、前記供給される気体は気体と液体とに分離され、気体はコンデンサー供給手段２０の方を通り気液分離器を有するコンデンサー６に供給され、液体は還流手段１７より蒸留塔３に還流又は次工程の蒸留塔に供給されるとともに、塔底部液は加熱され気体として第二段熱交換器冷却手段１４を通り分岐点３５より下流側の第二段熱交換器冷却手段１４を通り（分岐点３５より下流側の第二段熱交換器冷却手段２３の方は通らない。）供給元の蒸留塔５に導入される。
【００２８】
２通りの他方として、蒸留塔３の塔頂で発生する塔頂蒸気は第一段熱交換器加熱手段１１の方を通り第一段熱交換器１に、蒸留塔５の底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器冷却手段１４を通り分岐点３３より下流側の第一段熱交換器冷却手段２２を通り（分岐点３３より下流側の第二段熱交換器冷却手段１４の方は通らない。）、その後分岐点３４で第一段熱交換器冷却手段１３を通り第一段熱交換器１にそれぞれ供給され、第一段熱交換器１において塔頂蒸気と塔底部液の熱交換が行われる。この熱交換により、塔頂蒸気は気体と液体とに分離され、気体は第二段熱交換器加熱手段１２の方を通り第二段熱交換器２に供給され、液体は還流手段１７より蒸留塔３に還流されるとともに、塔底部液は加熱され気体として第一段熱交換器冷却手段１３を通り分岐点３７より下流側の第一段熱交換器冷却手段２４を通り（分岐点３７より下流側の第一段熱交換器冷却手段１３の方は通らない。）、その後分岐点３８で第一段熱交換器冷却手段１４を通り供給元の蒸留塔５に導入される。
【００２９】
第二段熱交換器加熱手段１２を通り第二段熱交換器２に供給される気体は、蒸留塔４の底部から流出し第二段熱交換器冷却手段１３を通り分岐点３１より下流側の第二段熱交換器冷却手段２１を通り（分岐点３１より下流側の第一段熱交換器冷却手段１３の方は通らない。）、その後分岐点３２で第二段熱交換器冷却手段１４を通り第二段熱交換器２に供給される塔底部液と熱交換される。この熱交換により、前記供給される気体は気体と液体とに分離され、気体はコンデンサー供給手段２０の方を通り気液分離器を有するコンデンサー６に供給され、液体は還流手段１７より蒸留塔３に還流又は次工程の蒸留塔に供給されるとともに、塔底部液は加熱され気体として第二段熱交換器冷却手段１４を通り分岐点３５より下流側の第二段熱交換器冷却手段２３を通り（分岐点３５より下流側の第二段熱交換器冷却手段１４の方は通らない。）、その後分岐点３６で第二段熱交換器冷却手段１３を通り供給元の蒸留塔４に導入される。
【００３０】
図２の熱交換装置のフロー図においては、第一段熱交換器と第二段熱交換器の二段での熱交換を示しているが、熱交換器は三段以上でも可能であり（図示せず）、熱交換器の段数が増加するほど適正な分縮を行うための蒸留操作上の選択肢が増えることととなる。つまり、各々の熱交換器の熱交換量に差異があることに基づく二段以上の熱交換器順列の選択肢より最適な順列を選定することができるため最適な熱交換量の順列が定まり、塔頂蒸気の不純物含有割合に対応した適正な分縮を行うことが可能となる。この場合、順列の計算方法により、二段の熱交換器では２通り、三段では６通り、四段では２４通りと当該選択肢が増加することとなる。
【００３１】
このように、実施例２の熱交換装置では実施例１で述べた効果以外に、更に以下の効果が追加される。つまり、上述のエタノール原料はエタノールより高沸点及び低沸点の不純物が複数含有されており、その含有割合は原料貯槽切替時に差異が生じることにより塔頂蒸気の不純物割合も変動することから、二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液のいずれか一が二段以上の熱交換器のいずれか一に供給される二以上の塔底部液と熱交換器の組合せを選定することにより、二以上の適切な熱交換量の順列が定まり、塔頂蒸気の不純物含有割合に対応した適正な分縮を行うことが可能となる。
【実施例３】
【００３２】
以下、実施例３を図３の熱交換装置のフロー図に基づいて説明する。
図３において、１又は２は第一段熱交換器、２又は１は第二段熱交換器（１が第一段熱交換器の場合２は第二段熱交換器となる。逆に、２が第一段熱交換器の場合１は第二段熱交換器となる。）、３は塔頂蒸気を発生する蒸留塔、４及び５は蒸留塔底部から塔底部液を流出する蒸留塔である。なお、熱交換器１、２は多管式熱交換器であり図１の実施例１のものと同様の構造及び機能を有する。
【００３３】
実施例３においては、２通りの熱交換方法が可能となる。当該２通りの熱交換方法を以下に説明する。
【００３４】
２通りの一方として、蒸留塔３の塔頂で発生する塔頂蒸気は第一段熱交換器加熱手段１８を通り分岐点３９で第一段熱交換器加熱手段１１の方を通り（第一段熱交換器加熱手段１５の方は通らない。）第一段熱交換器１に、蒸留塔４の底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器冷却手段１３を通り第一段熱交換器１にそれぞれ供給され、第一段熱交換器１において塔頂蒸気と塔底部液の熱交換が行われる。この熱交換により、塔頂蒸気は気体と液体とに分離され、気体は４０の分岐点で第二段熱交換器加熱手段１２の方を通り（コンデンサー供給手段１９の方は通らない。）第二段熱交換器２に供給され、液体は還流手段１７より蒸留塔３に還流される（次工程の蒸留塔には導入されない。）とともに、塔底部液は加熱され気体として供給元の蒸留塔４に導入される。
【００３５】
第二段熱交換器加熱手段１２を通り第二段熱交換器２に供給される気体は、蒸留塔５の底部から流出し第二段熱交換器冷却手段１４を通り第二段熱交換器２に供給される塔底部液と熱交換される。この熱交換により、前記供給される気体は気体と液体とに分離され、気体は４１の分岐点でコンデンサー供給手段２０の方を通り（熱交換器加熱手段１６の方は通らない。）気液分離器を有するコンデンサー６に供給され、液体は還流手段１７より蒸留塔３に還流又は次工程の蒸留塔に供給されるとともに、塔底部液は加熱され気体として供給元の蒸留塔５に導入される。
【００３６】
２通りの他方として、蒸留塔３の塔頂で発生する塔頂蒸気は第一段熱交換器加熱手段１８を通り分岐点３９で第一段熱交換器加熱手段１５の方を通り（第１段熱交換器加熱手段１１の方は通らない。）第一段熱交換器２に、蒸留塔５の底部から流出する塔底部液が第一段熱交換器冷却手段１４を通り第一段熱交換器２にそれぞれ供給され、第一段熱交換器２において塔頂蒸気と塔底部液の熱交換が行われる。この熱交換により、塔頂蒸気は気体と液体とに分離され、気体は４１の分岐点で第二段熱交換器加熱手段１６の方を通り（コンデンサー供給手段２０の方は通らない。）第二段熱交換器１に供給され、液体は還流手段１７より蒸留塔３に還流される（次工程の蒸留塔には導入されない。）とともに、塔底部液は加熱され気体として供給元の蒸留塔５に導入される。
【００３７】
第二段熱交換器加熱手段１６を通り第二段熱交換器１に供給される気体は、蒸留塔４の底部から流出し第二段熱交換器冷却手段１３を通り第二段熱交換器１に供給される塔底部液と熱交換される。この熱交換により、前記供給される気体は気体と液体とに分離され、気体は４０の分岐点でコンデンサー供給手段１９の方を通り（熱交換器加熱手段１２の方は通らない。）気液分離器を有するコンデンサー６に供給され、液体は還流手段１７より蒸留塔３に還流又は次工程の蒸留塔に供給されるとともに、塔底部液は加熱され気体として供給元の蒸留塔４に導入される。
【００３８】
図３の熱交換装置のフロー図においては、第一段熱交換器と第二段熱交換器の二段での熱交換を示しているが、図２の実施例２と同様に熱交換器は三段以上でも可能であり（図示せず）、熱交換装置の段数が増加するほど適正な分縮を行うための蒸留操作上の選択肢が増えることととなる。この場合、順列の計算方法により、二段の熱交換器では２通り、三段では６通り、四段では２４通りと当該選択肢が増加することとなる。このことから、基本的に実施例２と実施例３は適正な分縮を行うための蒸留操作上の選択肢が増えることについては同等の効果を得ることが可能となる。
【００３９】
つまり、実施例３において、二箇所以上の蒸留塔底部から流出する塔底部液のいずれか一が二段以上の熱交換器のいずれか一に供給される二以上の塔底部液と熱交換器の組合せを選定することにより、二以上の適切な熱交換量の順列が定まり、塔頂蒸気の不純物含有割合に対応した適正な分縮を行うことが可能となることについては、実質的に実施例２と同等である。
【００４０】
実施例３は、実施例２と同等の効果以外に、以下の効果が追加される。つまり、実施例３は実施例２との比較において同等の効果があるにも拘らず、必要とする熱交換手段を少なくすることができ、結果的に蒸留操作の簡易化を図ることが可能となる。更に、エタノール蒸留の場合、実施例２のように異なる蒸留塔底部から流出する塔底部液が同一の熱交換器供給される（例えば、第一段熱交換器に蒸留塔４又は５の塔底部液が交互に供給されること。）ことは、異なる塔底部液の熱交換器冷却手段の共用部分において、いずれかの塔底部液がエタノール以外の不純物質により汚染される可能性があるため、その可能性が装置原理上ない実施例３はエタノールの品質管理上優位である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施例１の塔頂蒸気と塔底部液を用いた熱交換装置フローシートを示す。
【図２】実施例２の塔頂蒸気と塔底部液を用いた熱交換装置フローシートを示す。
【図３】実施例３の塔頂蒸気と塔底部液を用いた熱交換装置フローシートを示す。
【符号の説明】
【００４２】
１    第一段熱交換器（図３においては第一段熱交換器又は第二段熱交換器）
２    第二段熱交換器（図３においては第二段熱交換器又は第一段熱交換器）
３    塔頂蒸気を発生する蒸留塔
４    塔底部液を流出する蒸留塔
５    塔底部液を流出する蒸留塔
６    コンデンサー
１１  第一段熱交換器加熱手段
１２  第二段熱交換器加熱手段
１３  第一段熱交換器冷却手段（図２又は図３においては第一段熱交換器冷却手段又は第二段熱交換器冷却手段）
１４  第二段熱交換器冷却手段（図２又は図３においては第二段熱交換器冷却手段又は第一段熱交換器冷却手段）
１５  第一段熱交換器加熱手段
１６  第二段熱交換器加熱手段
１７  還流手段
１８  第一段熱交換器加熱手段
１９  コンデンサー供給手段
２０  コンデンサー供給手段
２１  第二段熱交換器冷却手段
２２  第一段熱交換器冷却手段
２３  第二段熱交換器冷却手段
２４  第一段熱交換器冷却手段
３１  分岐点
３２  分岐点
３３  分岐点
３４  分岐点
３５  分岐点
３６  分岐点
３７  分岐点
３８  分岐点
３９  分岐点
４０  分岐点
４１  分岐点
【図１】
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【図２】
2005103407.tif 000004
【図３】
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