(57)【要約】【課題】他の成分との沸点差が大きい低沸点成分を精製するに当たり、消費エネルギーを小さくすることができるようにする。【解決手段】蒸留塔本体と、蒸留塔本体に接続され、蒸留塔本体から排出された蒸気を昇圧して凝縮させる昇圧・凝縮装置８３とを有する。この場合、昇圧・凝縮装置８３が塔頂に接続され、塔頂から排出された蒸気を昇圧して凝縮させるので、蒸気の圧力が高くなる分だけ凝縮温度が高くなり、通常の冷却水を使用して蒸気を凝縮させることができる。【選択図】          図１
2005000796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）蒸留塔本体と、
（ｂ）該蒸留塔本体に接続され、蒸留塔本体から排出された蒸気を昇圧して凝縮させる昇圧・凝縮装置とを有することを特徴とする蒸留装置。
【請求項２】
（ａ）前記蒸留塔本体は、互いに隣接させて第１室及び第２室を形成する中仕切りを有し、
（ｂ）前記蒸留塔本体によって、少なくとも三つの成分を含有する原液から一つの成分を精製するための結合型蒸留塔が構成される請求項１に記載の蒸留装置。
【請求項３】
前記昇圧・凝縮装置は蒸留塔本体内を減圧する請求項１又は２に記載の蒸留装置。
【請求項４】
前記昇圧・凝縮装置は、塔頂から排出された蒸気を昇圧する昇圧装置、及び昇圧された蒸気を凝縮させる凝縮器を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の蒸留装置。
【請求項５】
前記昇圧・凝縮装置は、交互に接続された複数の昇圧装置及び複数の凝縮器を備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸留装置。
【請求項６】
前記各凝縮器のうちの少なくとも二つの凝縮器の伝熱面積が実質的に等しい請求項５に記載の蒸留装置。
【請求項７】
前記昇圧装置はドライ型のメカニカルブースタである請求項１〜６のいずれか１項に記載の蒸留装置。
【請求項８】
（ａ）蒸留塔本体から排出された蒸気を昇圧する昇圧工程と、
（ｂ）昇圧された蒸気を凝縮させる凝縮工程とを有することを特徴とする蒸留方法。
【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混合物から成る原液を蒸留して各成分を分離させ、所定の成分を精製し、製品として回収するために、例えば、内部を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。
【０００３】
図２は従来の蒸留装置の概念図である。
【０００４】
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、内部の中央の所定の箇所が平板状の中仕切り２２によって区分され、互いに隣接させて第１室及び第２室が形成される。そして、前記結合型蒸留塔１０の塔サイドにおける第１室側にフィードノズル４１が形成され、該フィードノズル４１に、成分Ａ〜Ｃを含有する混合物から成る原液Ｍを供給するためのラインＬ５１が接続される。なお、成分Ａは成分Ｂより、該成分Ｂは成分Ｃより沸点が低く、前記成分Ａによって低沸点成分が、成分Ｂによって中間成分が、成分Ｃによって高沸点成分が構成される。
【０００５】
前記結合型蒸留塔１０の塔本体内には、前記第１室におけるフィードノズル４１より上方に形成された第１の濃縮部ＡＲ１、及び前記第１室におけるフィードノズル４１より下方に形成された第１の回収部ＡＲ２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、第１の蒸留部の上端より上方に形成された第２の濃縮部ＡＲ３、及び前記第２室における第１の蒸留部の上端より下方に形成され、かつ、中仕切り２２を介して前記第１の濃縮部ＡＲ１と隣接する第２の回収部ＡＲ４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、前記第２室における第１の蒸留部の下端より上方に形成され、かつ、中仕切り２２を介して前記第１の回収部ＡＲ２と隣接する第３の濃縮部ＡＲ５、及び前記第１の蒸留部の下端より下方に形成された第３の回収部ＡＲ６を備えた第３の蒸留部を有する。
【０００６】
また、前記結合型蒸留塔１０の塔頂に蒸気出口４３が形成され、該蒸気出口４３に、成分Ａに富んだ蒸気を塔頂留分の蒸気として排出するためのラインＬ５７が接続される。さらに、前記結合型蒸留塔１０の塔頂には、前記ラインＬ５７を介して凝縮器８１が接続され、前記塔頂留分の蒸気は、図示されないクーリングタワーから供給された冷却媒体としての冷却水等によって冷却されて凝縮し、留出液になり、ラインＬ５８、Ｌ６０を介して排出される。また、前記凝縮器８１にはラインＬ６１を介して図示されない真空発生装置が接続され、該真空発生装置によって発生させられた負圧により、結合型蒸留塔１０内において発生したベントガスが吸引され、大気中に排出される。さらに、前記結合型蒸留塔１０の塔頂に還流液入口４４が形成され、ラインＬ５８に排出された留出液の一部がラインＬ５９を介して結合型蒸留塔１０内に還流液として供給される。
【０００７】
そして、前記結合型蒸留塔１０の塔サイドにおける第２室側にサイドカットノズル４２が形成され、該サイドカットノズル４２に、成分Ｂに富んだ液体を塔サイド留分の液体であるサイドカット液として排出するためのラインＬ５６が接続される。
【０００８】
また、前記結合型蒸留塔１０の塔底に缶出液出口４５が形成され、該缶出液出口４５に、成分Ｃに富んだ液体を塔底留分の液体である缶出液として排出するためのラインＬ５２、Ｌ５５が接続される。さらに、前記結合型蒸留塔１０の塔底には、前記ラインＬ５２、Ｌ５３を介して蒸発器８２が接続され、前記缶出液の一部が蒸発器８２に送られ、図示されない加熱用蒸気供給源から供給された加熱用蒸気によって加熱されて蒸発し、成分Ｃに富んだ蒸気になる。そして、前記結合型蒸留塔１０の塔底に蒸気入口４６が形成され、前記成分Ｃに富んだ蒸気がラインＬ５４を介して結合型蒸留塔１０内に供給される。なお、前記結合型蒸留塔１０、前記凝縮器８１、蒸発器８２等によって蒸留装置が構成される。
【０００９】
ところで、前記構成の結合型蒸留塔１０をファインケミカル分野に適応させようとする場合、高温で蒸留を行うと、塔底の液体に熱劣化、熱分解等の現象、例えば、炭化現象が発生してしまうので、塔底において許容される温度、すなわち、操作温度を低くする必要がある。そこで、塔頂における圧力、すなわち、操作圧力を前記操作温度に対応させて低く設定し、減圧下で蒸留を行うようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２−６６２０４号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の蒸留装置においては、成分Ａの沸点が他の成分Ｂ及びＣの沸点と比べて相当低く、沸点差が大きい場合には、操作圧力がその分低く設定されるので、塔頂留分の蒸気を、クーリングタワーによって空冷された冷却水（年平均３２〔℃〕）によって冷却しても、凝縮させることができない。
【００１２】
そこで、冷却媒体として通常の冷却水より温度の低いもの、例えば、冷凍機によって７〔℃〕程度まで冷却された純水を使用したり、冷凍機によって０〔℃〕以下に冷却されたエチレングリコール等の不凍液の水溶液を使用したりすることが考えられるが、その場合、冷凍機を運転する必要があるので、消費エネルギーが多くなり、結合型蒸留塔１０を使用するメリットがなくなってしまう。
【００１３】
本発明は、前記従来の蒸留装置の問題点を解決して、他の成分との沸点差が大きい低沸点成分を精製するに当たり、消費エネルギーを小さくすることができる蒸留装置及び蒸留方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【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、蒸留塔本体と、該蒸留塔本体に接続され、蒸留塔本体から排出された蒸気を昇圧して凝縮させる昇圧・凝縮装置とを有する。
【００１５】
本発明の他の蒸留装置においては、さらに、前記蒸留塔本体は、互いに隣接させて第１室及び第２室を形成する中仕切りを有する。
【００１６】
そして、前記蒸留塔本体によって、少なくとも三つの成分を含有する原液から一つの成分を精製するための結合型蒸留塔が構成される。
【００１７】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記昇圧・凝縮装置は蒸留塔本体内を減圧する。
【００１８】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記昇圧・凝縮装置は、塔頂から排出された蒸気を昇圧する昇圧装置、及び昇圧された蒸気を凝縮させる凝縮器を備える。
【００１９】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記昇圧・凝縮装置は、交互に接続された複数の昇圧装置及び複数の凝縮器を備える。
【００２０】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記各凝縮器のうちの少なくとも二つの凝縮器の伝熱面積が実質的に等しい。
【００２１】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記昇圧装置はドライ型のメカニカルブースタである。
【００２２】
本発明の蒸留方法においては、蒸留塔本体から排出された蒸気を昇圧する昇圧工程と、昇圧された蒸気を凝縮させる凝縮工程とを有する。
【００２３】
【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。
【００２４】
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である。
【００２５】
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、塔頂から塔底にかけて順に第１セクション１１、第２セクション１２、第３セクション１３、第４セクション１４、第５セクション１５、第６セクション１６、第７セクション１７、第８セクション１８及び第９セクション１９から成る。
【００２６】
そして、前記結合型蒸留塔１０の蒸留塔本体を構成する塔本体は、前記第４セクション１４、第５セクション１５及び第６セクション１６において、平板状の中仕切り２２によって原液供給側の第１室１４Ａ〜１６Ａとサイドカット液排出側の第２室１４Ｂ〜１６Ｂとに区画され、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によって第１の蒸留部２５が、前記第１セクション１１、第２セクション１２、第３セクション１３及び第２室１４Ｂによって第２の蒸留部２６が、前記第２室１５Ｂ、１６Ｂ、第７セクション１７、第８セクション１８及び第９セクション１９によって第３の蒸留部２７がそれぞれ形成される。
【００２７】
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。この場合、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との間の熱伝達をそれぞれ少なくすることができるので、蒸留の効率を高くすることができる。
【００２８】
本実施の形態において、中仕切り２２は塔本体のほぼ中央に置かれ、中仕切り２２の上端と塔頂との間、及び中仕切り２２の下端と塔底との間に所定のセクションが形成されるようになっているが、中仕切りの上端を塔頂と連結したり、中仕切りの下端を塔底と連結したりすることもできる。
【００２９】
そして、結合型蒸留塔１０の高さ方向におけるほぼ中央に前記第５セクション１５が配設され、塔サイドの第１室１５Ａにフィードノズル４１が、同様に塔サイドの第２室１５Ｂに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セクション１１が配設され、該第１セクション１１に、昇圧・凝縮装置８３と接続させて蒸気出口４３及び還流液入口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セクション１９が配設され、該第９セクション１９に、蒸発器８２に接続させて缶出液出口４５及び蒸気入口４６がそれぞれ形成される。
【００３０】
前記構成の結合型蒸留塔１０において、三つの成分Ａ〜Ｃを含有する原液Ｍが、ラインＬ５１を介して前記フィードノズル４１に供給される。なお、成分Ａの沸点は成分Ｂの沸点より低く、成分Ｂの沸点は成分Ｃの沸点より低くされ、成分Ａによって低沸点成分が、成分Ｂによって中沸点成分が、成分Ｃによって高沸点成分が構成される。
【００３１】
前記第１の蒸留部２５は、前記フィードノズル４１より上方の第１室１４Ａに形成された第１の濃縮部ＡＲ１、及びフィードノズル４１より下方の第１室１６Ａに形成された第１の回収部ＡＲ２を備える。また、前記第２の蒸留部２６は、前記第１の蒸留部２５の上端に接続され、該上端より上方の第２セクション１２に形成された第２の濃縮部ＡＲ３、及び前記第１の蒸留部２５の上端より下方において、中仕切り２２を介して前記第１の濃縮部ＡＲ１と隣接する第２室１４Ｂに形成された第２の回収部ＡＲ４を備える。さらに、前記第３の蒸留部２７は、前記第１の蒸留部２５の下端に接続され、該下端より上方において、中仕切り２２を介して前記第１の回収部ＡＲ２と隣接する第２室１６Ｂに形成された第３の濃縮部ＡＲ５、及び前記第１の蒸留部２５の下端より下方の第８セクション１８に形成された第３の回収部ＡＲ６を備える。
【００３２】
このように、第１の蒸留部２５の上端が第２の蒸留部２６の高さ方向におけるほぼ中央に、第１の蒸留部２５の下端が第３の蒸留部２７の高さ方向におけるほぼ中央にそれぞれ接続される。
【００３３】
そして、第３セクション１３にラミナ型のコレクタ５４及びチャンネル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率で第１室１４Ａと第２室１４Ｂとに異なる量ずつ分配される。
【００３４】
また、第１室１５Ａにおけるフィードノズル４１の直上にラミナ型のコレクタ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。
【００３５】
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から排出されるとともに、ディストリビュータ６６によって第２室１６Ｂに供給される。
【００３６】
さらに、第７セクション１７にラミナ型のコレクタ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１室１６Ａ及び第２室１６Ｂから下方に移動してきた液体は、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セクション１８に供給される。
【００３７】
前記構成の蒸留装置においては、前記第１の回収部ＡＲ２において、フィードノズル４１から供給された原液Ｍが下方に移動し、上方において成分Ａ及びＢに富んだ蒸気を、下方になるに従って成分Ｂ及びＣに富んだ液体を発生させ、第１の蒸留部２５の下端から第３の蒸留部２７に成分Ｂ及びＣに富んだ液体が供給される。
【００３８】
さらに、該成分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、該成分Ｂ及びＣに富んだ蒸気は、前記第１の回収部ＡＲ２内を上方に移動させられる間に、原液Ｍと接触し、該原液Ｍから成分Ａ及びＢに富んだ蒸気を発生させる。
【００３９】
続いて、該成分Ａ及びＢに富んだ蒸気は、第１の濃縮部ＡＲ１内を上方に移動し、前記第１の蒸留部２５の上端から第２の蒸留部２６に供給される。さらに、前記成分Ａ及びＢに富んだ蒸気は、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。
【００４０】
そして、該成分Ａ及びＢに富んだ液体の一部は、第１の濃縮部ＡＲ１に還流され、該第１の濃縮部ＡＲ１内を上方に移動させられる成分Ａ及びＢに富んだ蒸気と接触させられる。
【００４１】
このようにして、第１の蒸留部２５の上端から第２の蒸留部２６に成分Ａ及びＢに富んだ蒸気を供給することができる。
【００４２】
前記第３の回収部ＡＲ６においては、成分Ｂ及びＣに富んだ液体が下方に移動し、上方において成分Ｂに富んだ蒸気を、下方になるに従って成分Ｃに富んだ液体をそれぞれ発生させる。したがって、成分Ｃに富んだ液体は塔底留分の液体である缶出液として缶出液出口４５からラインＬ５２に排出される。
【００４３】
また、前記缶出液の一部はラインＬ５３を介して蒸発器８２に送られ、該蒸発器８２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Ｌ５４を介して蒸気入口４６に送られ、該蒸気入口４６から第９セクション１９に供給され、該第９セクション１９内及び前記第３の回収部ＡＲ６内を上方に移動させられる間に、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。また、前記缶出液の残りは、ラインＬ５５を介して図示されない缶出液収容部に供給される。
【００４４】
続いて、前記成分Ｂに富んだ蒸気の一部は、第３の濃縮部ＡＲ５内を上方に移動し、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、サイドカットノズル４２から塔サイド留分の液体であるサイドカット液としてラインＬ５６に排出される。そして、ラインＬ５６に排出されたサイドカット液は図示されないサイドカット液収容部に供給される。
【００４５】
一方、前記第２の蒸留部２６の第２の回収部ＡＲ４においては、成分Ａ及びＢに富んだ液体が下方に移動し、上方において成分Ａに富んだ蒸気を、下方になるに従って成分Ｂに富んだ液体をそれぞれ発生させる。このようにして、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Ｌ５６に排出される。
【００４６】
そして、前記成分Ａに富んだ蒸気は、第２の濃縮部ＡＲ３内を上方に移動して前記蒸気出口４３から塔頂留分の蒸気としてラインＬ５７に排出されて前記昇圧・凝縮装置８３に送られ、該昇圧・凝縮装置８３において昇圧され、図示されない冷却液供給源から供給された冷却媒体としての冷却水等によって冷却され、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Ｌ６４、Ｌ６９に排出される。また、成分Ａの蒸留の効率を高くするために、前記留出液の一部は、ラインＬ６５を介して還流液入口４４に送られ、該還流液入口４４から第２の濃縮部ＡＲ３に還流され、該第２の濃縮部ＡＲ３内を上方に移動させられる成分Ａ及びＢに富んだ蒸気と接触させられる。そして、前記留出液の残りは、ラインＬ６６を介して図示されない留出液収容部に供給される。
【００４７】
このように、成分Ａ及びＢに富んだ蒸気は、前記第２の蒸留部２６において成分Ａに富んだ蒸気と成分Ｂに富んだ液体とに分離させられ、成分Ａに富んだ蒸気は塔頂において排出され、前記昇圧・凝縮装置８３によって昇圧され、凝縮させられて成分Ａに富んだ液体になり、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から排出される。また、成分Ｂ及びＣに富んだ液体は、前記第３の蒸留部２７において成分Ｂに富んだ液体と成分Ｃに富んだ液体とに分離させられ、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から排出され、成分Ｃに富んだ液体は塔底において排出される。
【００４８】
このようにして、複数の蒸留塔を使用することなく、一つの結合型蒸留塔１０によって原液Ｍを各成分Ａ〜Ｃに分離させることができる。
【００４９】
したがって、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。
【００５０】
ところで、前記構成の結合型蒸留塔１０をファインケミカル分野に適用させ、熱に敏感なプロセス液体を取り扱う場合、高温で蒸留を行うと、塔底の液体に熱劣化、熱分解等の現象、例えば、炭化現象が発生してしまうので、塔底における操作温度を低くする必要がある。そこで、塔頂における操作圧力を前記操作温度に対応させて低く設定し、減圧下で蒸留を行うようにしている。
【００５１】
ところが、成分Ａの沸点が他の成分Ｂ及びＣの沸点と比べて相当低く、沸点差が大きい場合には、操作圧力がその分低く設定されるので、塔頂留分の蒸気を、冷却液供給源としてのクーリングタワーによって空冷された冷却水によって冷却しても、凝縮させることができない。
【００５２】
そこで、本実施の形態においては、前記昇圧・凝縮装置８３に、第１、第２の負圧発生装置としての真空ポンプ８４、８６、第１の凝縮器としての分縮器８５、及び第２の凝縮器としての全縮器８７が交互に接続されて配設され、前記真空ポンプ８４、８６によって結合型蒸留塔１０内で発生したベントガスを吸引し、塔本体内を減圧するようにしている。なお、前記真空ポンプ８４、８６としては、油等を使用することなく、ロータを回転させることによって気体を圧縮する二軸回転式のドライ型のメカニカルブースタが使用される。この場合、蒸気内に油等の蒸気が混入することがないので、精製の効率を高くすることができる。
【００５３】
前記真空ポンプ８４、８６は気体を圧縮して、昇圧する機能を有し、第１、第２の昇圧装置を構成する。すなわち、真空ポンプ８４は、ラインＬ５７に排出された蒸気を所定の圧縮比で圧縮し、圧縮された蒸気をラインＬ６３に排出し、分縮器８５に送る。そして、該分縮器８５は、圧縮された蒸気を受けると、その一部を凝縮させ、留出液としてラインＬ６４に排出する。この場合、分縮器８５においては、圧縮された蒸気を凝縮するようになっているので、蒸気の圧力が高くなる分だけ凝縮温度が高くなる。したがって、分縮器８５において通常の冷却水を使用して蒸気を凝縮させることができる。
【００５４】
また、残りの蒸気は、ラインＬ６７を介して真空ポンプ８６に送られる。そして、前記真空ポンプ８６は、ラインＬ６７に排出された蒸気を所定の圧縮比で圧縮し、圧縮された蒸気をラインＬ６８に排出し、全縮器８７に送る。そして、該全縮器８７は、圧縮された蒸気を受けると、全部を凝縮させ、留出液としてラインＬ６９に排出する。この場合も、全縮器８７においては、圧縮された蒸気を凝縮するようになっているので、凝縮温度が高くなる。したがって、全縮器８７において通常の冷却水を使用して蒸気を凝縮させることができる。
【００５５】
なお、分縮器８５及び全縮器８７の各伝熱面積は、実質的に等しく、互いに他の伝熱面積の±１０〔％〕の範囲に収められる。
【００５６】
そして、全縮器８７において凝縮されないで残ったベントガス（原料中に混入した空気、設備内に漏れ込んだ空気等のほかに、ガス等のイナートガス分）は、ラインＬ７１を介して大気中に放出される。なお、必要に応じてベントガスはベントガス処理装置によって処理が行われる。
【００５７】
この場合、塔頂留分の蒸気を真空ポンプ８４、８６、分縮器８５及び全縮器８７によって２回に分けて昇圧させ、凝縮させるようにしているので、昇圧・凝縮装置８３を小型化することができる。なお、１個の真空ポンプ及び１個の凝縮器を使用して一度に凝縮させることができる。
【００５８】
また、本実施の形態においては、真空ポンプ８４と分縮器８５とを別体に、また、真空ポンプ８６と全縮器８７とを別体に形成するようになっているが、真空ポンプ８４と分縮器８５とを一体に、また、真空ポンプ８６と全縮器８７とを一体に形成することもできる。
【００５９】
このように、真空ポンプ８４、８６によって塔本体内が減圧されるので、缶出液を容易に蒸気にすることができ、塔底の操作温度を低くすることができ、塔底の液体に熱劣化、熱分解等の現象、例えば、炭化現象が発生するのを防止することができる。
【００６０】
また、他の成分との沸点差が大きい成分Ａを精製するに当たり、冷却媒体として通常の冷却水を使用することができるので、冷凍機を配設する必要がない。したがって、消費エネルギーを少なくすることができる。そして、前処理塔、低沸処理塔等を配設する必要がないので、消費エネルギーを少なくすることができるだけでなく、蒸留装置の占有面積を小さくすることができ、コストを低くすることができる。
【００６１】
しかも、負圧を発生させるための真空ポンプ８４、８６を利用して蒸気を圧縮するようになっているので、圧縮機を別途配設する必要がない。その結果、蒸留装置のコストを低くすることができる。なお、結合型蒸留塔１０、蒸発器８２、昇圧・凝縮装置８３等によって蒸留装置が構成される。
【００６２】
次に、四つの成分Ａ〜Ｄを含有する原液Ｍを蒸留することができ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し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６３】
図４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である。
【００６４】
この場合、結合型蒸留塔２０において、四つの成分Ａ〜Ｄを含有する原液Ｍが、ラインＬ５１を介してフィードノズル４１に供給される。なお、成分Ａの沸点は成分Ｂの沸点より低く、成分Ｂの沸点は成分Ｃの沸点より低く、成分Ｃの沸点は成分Ｄの沸点より低くされ、成分Ａによって低沸点成分が、成分Ｂ及びＣによって中沸点成分が、成分Ｄによって高沸点成分が構成される。
【００６５】
そして、第２の蒸留部２６（図３）は、第２の濃縮部ＡＲ３及び第２の回収部ＡＲ４ａ、ＡＲ４ｂを備える。また、第２室における第２の回収部ＡＲ４ａ、ＡＲ４ｂ間に第１のサイドカットノズル４０が、第２室における第２の回収部ＡＲ４ｂと第３の濃縮部ＡＲ５との間に第２のサイドカットノズル４７が形成される。
【００６６】
そして、成分Ｂに富んだ液体が、第１の塔サイド留分の液体である第１のサイドカット液として第１のサイドカットノズル４０からラインＬ５６に排出され、該ラインＬ５６を介して図示されない第１のサイドカット液収容部に供給される。また、成分Ｃに富んだ液体が、第２の塔サイド留分の液体である第２のサイドカット液として第２のサイドカットノズル４７からラインＬ７３に排出され、該ラインＬ７３を介して図示されない第２のサイドカット液収容部に供給される。
【００６７】
次に、沸点の低い所定の成分が不純物として混入し、三つの成分Ａ〜Ｃを含有する原液Ｍを蒸留することができ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し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６８】
図５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である。
【００６９】
この場合、結合型蒸留塔１０において、成分Ａ〜Ｃを含有し、不純物が混入した原液Ｍが、ラインＬ５１を介してフィードノズル４１に供給される。なお、不純物の沸点は成分Ａの沸点より低く、成分Ａの沸点は成分Ｂの沸点より低く、成分Ｂの沸点は成分Ｃの沸点より低くされ、成分Ａによって低沸点成分が、成分Ｂによって中沸点成分が、成分Ｃによって高沸点成分が構成される。
【００７０】
ところで、前述されたように、不純物の沸点は成分Ａの沸点より低いので、不純物が混入し、成分Ａに富んだ蒸気が塔頂留分の液体としてラインＬ５７に排出され、昇圧・凝縮装置８８に送られる。そして、該昇圧・凝縮装置８８において成分Ａに富んだ蒸気は、昇圧され、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Ｌ６４、Ｌ６９に排出される。また、成分Ａの蒸留の効率を高くするために、前記留出液の一部は、ラインＬ６５を介して還流液入口４４に送られ、該還流液入口４４から第２の濃縮部ＡＲ３に還流され、該第２の濃縮部ＡＲ３内を上方に移動させられる成分Ａ及びＢに富んだ蒸気と接触させられる。そして、前記留出液の残りは、ラインＬ６６を介して図示されない留出液収容部に供給される。また、不純物の蒸気は不要であるので別途凝縮させられ、抜き出される。
【００７１】
そのために、前記昇圧・凝縮装置８８に、第１〜第３の負圧発生装置としての真空ポンプ８４、８６、９１、第１の凝縮器としての分縮器８５、第２の凝縮器としての分縮器９２、及び第３の凝縮器としての全縮器９３が交互に接続されて配設され、前記真空ポンプ８４、８６、９１によって塔本体内を減圧するようにしている。なお、真空ポンプ８４、８６、９１としては、油等を使用することなく、ロータを回転させることによって気体を圧縮する二軸回転式のドライ型のメカニカルブースタが使用される。
【００７２】
この場合、前記真空ポンプ８４、８６、９１は気体を圧縮して、昇圧する機能を有し、第１〜第３の昇圧装置を構成する。すなわち、真空ポンプ８４は、ラインＬ５７に排出された蒸気を所定の圧縮比で圧縮し、圧縮された蒸気をラインＬ６３に排出し、分縮器８５に送る。そして、該分縮器８５は、圧縮された蒸気を受けると、その一部を凝縮させ、留出液としてラインＬ６４に排出する。この場合、分縮器８５においては、圧縮された蒸気を凝縮するようになっているので、蒸気の圧力が高くなる分だけ凝縮温度が高くなる。したがって、分縮器８５において通常の冷却水を使用して蒸気を凝縮させることができる。
【００７３】
また、残りの蒸気は、ラインＬ６７を介して真空ポンプ８６に送られる。そして、該真空ポンプ８６は、ラインＬ６７に排出された蒸気を所定の圧縮比で圧縮し、圧縮された蒸気をラインＬ６８に排出し、分縮器９２に送る。そして、該分縮器９２は、圧縮された蒸気を受けると、その一部を凝縮させ、留出液としてラインＬ６９に排出する。この場合も、分縮器９２においては、圧縮された蒸気を凝縮するようになっているので、凝縮温度が高くなる。したがって、分縮器９２において通常の冷却水を使用して蒸気を凝縮させることができる。
【００７４】
さらに、残りの蒸気は、ラインＬ７４を介して真空ポンプ９１に送られる。そして、該真空ポンプ９１は、ラインＬ７４に排出された蒸気を不純物が凝縮しない所定の圧縮比で圧縮し、圧縮された蒸気をラインＬ７５に排出し、全縮器９３に送る。そして、該全縮器９３は、圧縮された蒸気を受けると、その全部を凝縮させ、不純物をラインＬ７６に排出する。この場合も、全縮器９３においては、圧縮された蒸気を凝縮するようになっているので、凝縮温度が高くなる。したがって、全縮器９３において通常の冷却水を使用して蒸気を凝縮させることができる。
【００７５】
なお、分縮器８５、９２及び全縮器９３の各伝熱面積は、実質的に等しく、互いに他の伝熱面積の±１０〔％〕の範囲に収められる。
【００７６】
また、真空ポンプ９１において、不純物が凝縮しない所定の圧縮比で蒸気が圧縮され、全縮器９３で凝縮されるので、不純物を確実に分離させて除去することができる。
【００７７】
そして、全縮器９３において凝縮されないで残ったベントガスは、ラインＬ７１を介して大気中に放出される。必要に応じてベントガスはベントガス処理装置によって処理が行われる。
【００７８】
なお、前記昇圧・凝縮装置８８は、結合型蒸留塔１０のほかに、第２の実施の形態における結合型蒸留塔２０（図４）にも適用することができる。
【００７９】
【実施例】
アルコール系、グリコール系等のプロセスにおいては、主成分の中に、反応等によって生成された残成分であるメタノール（ＭｅＯＨ）、Ｃ６系、水（Ｈ２  Ｏ）等の低沸点成分が混入して混合多成分を形成している。そこで、このような混合多成分を形成する原液Ｍを、第１の実施の形態における結合型蒸留塔１０に供給し、該結合型蒸留塔１０によって蒸留し、メタノールを精製する例について説明する。
【００８０】
本実施例において、塔底の許容最高温度が１８０〔℃〕に規定されているので、塔頂の操作圧力が２００〔ｍｍＨｇ〕（２６．７〔ｋＰａＡ〕）となり、塔頂留分であるメタノールの温度は３３〔℃〕になる。この温度条件では、通常の冷却水（３２〔℃〕）では塔頂留分の蒸気を凝縮させることができない。
【００８１】
そこで、塔頂留分の蒸気をラインＬ５７を介して真空ポンプ８４に供給する。該真空ポンプ８４における圧縮比を２とし、真空ポンプ８４において圧縮された蒸気の圧力、すなわち、出口圧力を４００〔ｍｍＨｇ〕（５３．３〔ｋＰａＡ〕）にすると、ラインＬ６３に排出される蒸気の凝縮温度は５０〔℃〕になる。したがって、分縮器８５において、通常の冷却水によって蒸気を十分に凝縮させることができる。
【００８２】
そして、分縮器８５から排出された蒸気をラインＬ６７を介して真空ポンプ８６に供給する。該真空ポンプ８６における圧縮比を約２とし、真空ポンプ８６における出口圧力を７６０〔ｍｍＨｇ〕（１０１．３〔ｋＰａＡ〕）にすると、ラインＬ６８に排出される蒸気の凝縮温度は、６４．５５〔℃〕になる。したがって、全縮器８７においても、通常の冷却水によって蒸気を十分に凝縮させることができる。
【００８３】
ところで、分縮器８５及び全縮器８７において凝縮させる蒸気の量、すなわち、第１、第２の凝縮量Ｃ１、Ｃ２を等しくした場合、分縮器８５における凝縮温度と冷却水の温度との温度差が、全縮器８７における凝縮温度と冷却水の温度との温度差より小さいので、分縮器８５において凝縮を行うための伝熱面積Ａ１が、全縮器８７において凝縮を行うための伝熱面積Ａ２より大きくなり、昇圧・凝縮装置８３が大型化してしまう。
【００８４】
そこで、分縮器８５における対数平均温度差Δτ１、及び全縮器８７における対数平均温度差Δτ２に基づいて、伝熱面積Ａ１、Ａ２がほぼ等しくなるように第１、第２の凝縮量Ｃ１、Ｃ２を設定するようにしている。
【００８５】
例えば、塔頂留分の蒸気の流量、すなわち、蒸気流量を３０００〔ｋｇ／ｈ〕とすると、メタノールの蒸発潜熱Ｌｈが２６３〔ｋｃａｌ／ｋｇ〕であるので、塔頂留分の蒸気の熱量Ｑは、
2005000796.tif 000003
になる。
【００８６】
また、分縮器８５及び全縮器８７において３２〔℃〕の温度の冷却水が蒸気を冷却するのに伴って３７〔℃〕の温度になったとすると、分縮器８５においては、５０〔℃〕の温度の蒸気が５０〔℃〕の温度の留出液になり、全縮器８７においては、６４．５５〔℃〕の温度の蒸気が６４．５５〔℃〕の温度の留出液になるので、分縮器８５における対数平均温度差Δτ１は約１５〔℃〕になり、全縮器８７における対数平均温度差Δτ２は約２９〔℃〕になる。
【００８７】
そして、前記分縮器８５及び全縮器８７の総括伝熱係数Ｕがいずれも
Ｕ＝３００〔ｋｃａｌ／ｍ２  ・ｈｒ・℃〕
であるとすると、伝熱面積Ａ１、Ａ２は、
2005000796.tif 000004
そして、分縮器８５及び全縮器８７における冷却水の流量、すなわち、冷却水量Ｌは、
2005000796.tif 000005
になる。
【００８８】
なお、塔頂留分の蒸気を真空ポンプ８４を介することなく、直接凝縮器８１（図２参照）に供給し、凝縮させようとすると、３２〔℃〕の温度の冷却水が蒸気を冷却するのに伴って３２．５〔℃〕の温度になった場合、凝縮器８１においては、３３〔℃〕の温度の蒸気が３３〔℃〕の温度の留出液になる。このとき、前記凝縮器８１における対数平均温度差Δτ３は、
Δτ３＝０．７２〔℃〕
になる。そして、凝縮器８１の伝熱面積Ａ３は、
2005000796.tif 000006
になり、冷却水量Ｌａは、
2005000796.tif 000007
になる。したがって、凝縮器８１が大型化してしまうだけでなく、冷却水量Ｌａが大幅に増大してしまう。
【００８９】
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。
【００９０】
【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、蒸留塔本体と、該蒸留塔本体に接続され、蒸留塔本体から排出された蒸気を昇圧して凝縮させる昇圧・凝縮装置とを有する。
【００９１】
この場合、昇圧・凝縮装置が塔頂に接続され、塔頂から排出された蒸気を昇圧して凝縮させるので、蒸気の圧力が高くなる分だけ凝縮温度が高くなり、通常の冷却水を使用して蒸気を凝縮させることができる。したがって、他の成分との沸点差が大きい低沸点成分を精製するに当たり、消費エネルギーを少なくすることができる。また、蒸留装置の占有面積を小さくすることができる。
【００９２】
本発明の他の蒸留装置においては、さらに、前記昇圧・凝縮装置は蒸留塔本体内を減圧する。
【００９３】
この場合、昇圧・凝縮装置によって蒸留塔本体内が減圧されるので、操作圧力が低くなり、缶出液を容易に蒸気にすることができ、塔底における操作温度を低くすることができる。
【００９４】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記昇圧・凝縮装置は、交互に接続された複数の昇圧装置及び複数の凝縮器を備える。
【００９５】
この場合、複数の昇圧装置及び複数の凝縮器を備えるので、昇圧・凝縮装置を小型化することができ、蒸留装置の占有面積を小さくすることができる。
【００９６】
本発明の更に他の蒸留装置においては、さらに、前記昇圧装置はドライ型のメカニカルブースタである。
【００９７】
この場合、昇圧装置としてドライ型のメカニカルブースタが使用されるので、蒸気内に油等の蒸気が混入することがなくなる。したがって、精製の効率を高くすることができる。
【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】従来の蒸留装置の概念図である。
【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２の実施の形態における蒸留装置の概念図である。
【図５】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。
【符号の説明】
１０    結合型蒸留塔
１４Ａ〜１６Ａ    第１室
１４Ｂ〜１６Ｂ    第２室
２２    中仕切り
２５〜２７    第１〜第３の蒸留部
４１    フィードノズル
８２    蒸発器
８３、８８    昇圧・凝縮装置
８４、８６、９１      真空ポンプ
８５、９２    分縮器
８７、９３    全縮器
ＡＲ１、ＡＲ３、ＡＲ５    第１〜第３の濃縮部
ＡＲ２、ＡＲ６    第１、第３の回収部
ＡＲ４、ＡＲ４ａ、ＡＲ４ｂ    第２の回収部
【図１】
2005000796.tif 000008
【図２】
2005000796.tif 000009
【図３】
2005000796.tif 000010
【図４】
2005000796.tif 000011
【図５】
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