(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に脱水され、かつ常圧で沸点が水よりも高い有機溶媒を精製する複数の精製塔で発生する有機溶媒の蒸気と該有機溶媒の水溶液とを熱交換し、前記有機溶媒の蒸気を凝縮させるとともに、前記有機溶媒の水溶液を、精製塔で発生する有機溶媒の蒸気の温度における該有機溶媒の水溶液の蒸気圧よりも低い圧力に減圧せしめた一基の脱水塔に導入し、廃熱である有機溶媒蒸気の凝縮潜熱を回収して該有機溶媒の水溶液を脱水することを特徴とする有機溶媒水溶液の脱水方法。
【請求項２】
実質的に脱水され、かつ常圧で沸点が水よりも高い有機溶媒を精製する複数の精製塔と、該精製塔から留出する該有機溶媒蒸気を液化するためのコンデンサーと、該有機溶媒蒸気の廃熱である凝縮潜熱を回収するための冷却液として用いる有機溶媒の水溶液を前記コンデンサーに導入する配管と、該コンデンサーから出た有機溶媒の水溶液を減圧可能な一基の脱水塔に導入する配管と、減圧可能な一基の脱水塔から構成され、前記複数の有機溶媒の精製塔で発生する有機溶媒の蒸気と該有機溶媒の水溶液とを前記コンデンサーで熱交換し、前記有機溶媒の蒸気を凝縮させるとともに、前記有機溶媒の水溶液を、精製塔で発生する有機溶媒の蒸気の温度における該有機溶媒の水溶液の蒸気圧よりも低い圧力に減圧せしめた前記脱水塔に導入し、廃熱である有機溶媒蒸気の凝縮潜熱を回収して該有機溶媒の水溶液を脱水するように構成したことを特徴とする廃熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機溶媒水溶液の脱水方法および有機溶媒蒸気の廃熱回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、常圧における沸点が水よりも高い有機溶媒水溶液から有機溶媒を精製するためには、脱水工程と有機溶媒の精製工程を経るのが一般的である。
【０００３】
これら工程で発生する蒸気の廃熱回収方法として、特開昭５４−１９４７４号公報等があるが、これらは実際上、脱水工程における多重効用缶に関するものがほとんどであり、有機溶媒の精製工程における有効な廃熱回収方法はほとんどないのが現状であった。これは、一般に、廃熱である有機溶媒の蒸発潜熱が水の蒸発潜熱に比べて小さいので、回収するメリットが小さいことによるが、例えば、有機溶媒濃度が高い有機溶媒水溶液から有機溶媒を得る場合や、多重効用を用いて脱水する場合、脱水負荷の熱源は比較的小さく、有機溶媒の廃熱を回収することは産業上極めて有益であり、効率のよい廃熱回収方法が切望されている。
【０００４】
一般に、常圧における沸点が水よりも高い有機溶媒の精製工程では、精製塔から発生する有機溶媒の蒸気の蒸発潜熱を捨てざるを得ず、この蒸発潜熱を回収するためには通常２基のコンデンサーが必要であり、この工程においても廃熱回収用の第１コンデンサーで有機溶媒の蒸発潜熱の全てを回収することは困難であった。
【０００５】
この従来の工程例を図１により説明する。
【０００６】
同図において、実質的に脱水された有機溶媒は、精製塔１で加熱、蒸留され精製される。精製塔１から発生した有機溶媒蒸気は第１コンデンサー３で一部液化され、第２コンデンサー４で実質的に全て液化される。有機溶媒水溶液は、第１コンデンサー３を経由して脱水塔２に送られる。脱水塔２ではリボイラーにより有機溶媒水溶液を加熱、脱水し、次工程に送られる。
【０００７】
この装置では、精製塔１から発生する有機溶媒の廃熱である蒸発潜熱の一部を第１コンデンサー３で回収しているものの、単に、精製塔で発生する有機溶媒の蒸気の温度における該有機溶媒の水溶液の蒸気圧よりも高い圧力下の脱水塔２に供給しただけでは有機溶媒水溶液は第１コンデンサー３内で沸騰することがなく、有機溶媒の蒸発潜熱を有機溶媒水溶液の顕熱の上昇分として回収しているのみであり、廃熱の回収率が比較的低く、有機溶媒水溶液の脱水塔２の熱源負荷の低減に貢献しているものの、第２コンデンサー４で残りの廃熱を捨てざるを得なかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、廃熱である有機溶媒蒸気の凝縮潜熱を回収して該有機溶媒の水溶液を脱水することを特徴とする有機溶媒水溶液の脱水方法を提供せんとするものである。
【０００９】
また、他の目的は、上述した効果を有することのできる廃熱回収装置を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の有機溶媒水溶液の脱水方法は、かかる課題を解決するために、次の構成を有するものである。
【００１１】
すなわち、実質的に脱水され、かつ常圧で沸点が水よりも高い有機溶媒を精製する複数の精製塔で発生する有機溶媒の蒸気と該有機溶媒の水溶液とを熱交換し、前記有機溶媒の蒸気を凝縮させるとともに、前記有機溶媒の水溶液を、精製塔で発生する有機溶媒の蒸気の温度における該有機溶媒の水溶液の蒸気圧よりも低い圧力に減圧せしめた一基の脱水塔に導入し、廃熱である有機溶媒蒸気の凝縮潜熱を回収して該有機溶媒の水溶液を脱水することを特徴とする有機溶媒水溶液の脱水方法である。
【００１２】
また、本発明の有機溶媒蒸気の廃熱回収装置は、前記課題を解決するために、次の構
成を有するものである。すなわち、実質的に脱水され、かつ常圧で沸点が水よりも高い有機溶媒を精製する複数の精製塔と、該精製塔から留出する該有機溶媒蒸気を液化するためのコンデンサーと、該有機溶媒蒸気の廃熱である凝縮潜熱を回収するための冷却液として用いる有機溶媒の水溶液を前記コンデンサーに導入する配管と、該コンデンサーから出た有機溶媒の水溶液を減圧可能な一基の脱水塔に導入する配管と、減圧可能な一基の脱水塔から構成され、前記複数の有機溶媒の精製塔で発生する有機溶媒の蒸気と該有機溶媒の水溶液とを前記コンデンサーで熱交換し、前記有機溶媒の蒸気を凝縮させるとともに、前記有機溶媒の水溶液を、精製塔で発生する有機溶媒の蒸気の温度における該有機溶媒の水溶液の蒸気圧よりも低い圧力に減圧せしめた前記脱水塔に導入し、廃熱である有機溶媒蒸気の凝縮潜熱を回収して該有機溶媒の水溶液を脱水するように構成したことを特徴とする廃熱回収装置である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明についてさらに詳しく説明をする。
【００１４】
本発明の原理となる有機溶媒水溶液の脱水方法は、有機溶媒の精製塔で発生する有機溶媒の蒸気と該有機溶媒の水溶液とを熱交換し、そして前記有機溶媒の蒸気を凝縮させるとともに、前記有機溶媒の水溶液を、有機溶媒の蒸気の温度における該有機溶媒の水溶液の蒸気圧よりも低い圧力に減圧せしめた脱水塔に導入し、廃熱である有機溶媒蒸気の凝縮潜熱を回収して該有機溶媒の水溶液を脱水するものである。
【００１５】
さらに、本発明の原理となる有機溶媒蒸気の廃熱回収装置は、有機溶媒の精製塔と、該精製塔から留出する該有機溶媒蒸気を液化するためのコンデンサーと、該有機溶媒蒸気の廃熱である凝縮潜熱を回収するための冷却液として用いる有機溶媒の水溶液を前記コンデンサーに導入する配管と、該コンデンサーから出た有機溶媒の水溶液を減圧可能な脱水塔に導入する配管と、減圧可能な脱水塔から構成され、前記有機溶媒の精製塔で発生する有機溶媒の蒸気と該有機溶媒の水溶液とを前記コンデンサーで熱交換し、前記有機溶媒の蒸気を凝縮させるとともに、前記有機溶媒の水溶液を、精製塔で発生する有機溶媒の蒸気の温度における該有機溶媒の水溶液の蒸気圧よりも低い圧力に減圧せしめた前記脱水塔に導入し、廃熱である有機溶媒蒸気の凝縮潜熱を回収して該有機溶媒の水溶液を脱水するように構成されてなるものである。
【００１６】
このような構成にすることによって、従来技術と比較して、有機溶媒の蒸発潜熱である廃熱を有機溶媒よりも蒸発潜熱の大きい水の蒸発潜熱として回収することができるので、廃熱回収効率が極めて高く、第１コンデンサーの小型化が実現でき、さらには第２コンデンサーの冷却水量を劇的に軽減でき、エネルギー的に極めて有利な廃熱を回収した脱水方法が実現できるのである。
【００１７】
すなわち、特に、有機溶媒の精製塔で発生する有機溶媒の蒸気と該有機溶媒の水溶液とを熱交換し、前記有機溶媒の蒸気を凝縮させるとともに、前記有機溶媒の水溶液を、有機溶媒の蒸気の温度における該有機溶媒の水溶液の蒸気圧よりも低い圧力に減圧せしめた脱水塔に導入することで、有機溶媒蒸気の冷却液として用いた有機溶媒の水溶液がコンデンサー内で一部沸騰し、廃熱を冷却液の蒸発潜熱で回収することによって極めて効率よく、高い廃熱回収率で廃熱を回収することができ、さらに沸騰した冷却液を脱水塔に導入し、水蒸気を分離することによって冷却液を脱水・濃縮することができ、脱水工程での熱負荷を大きく軽減することが可能となり、廃熱を除去するための冷却水の量を劇的に少なくすることができるのである。さらには、複数の精製塔で有機溶媒を精製している場合においては、それらから発生する廃熱を１基の脱水塔だけで極めて高い効率で回収することができる。
【００１８】
本発明において、有機溶媒は常圧における沸点が水よりも高く、水と混和する物質であれば特に制限がなく、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン等が挙げられる。
【００１９】
本発明において、精製塔は有機溶媒と高沸物、残渣等を分離するための塔である。
【００２０】
上述した本発明の原理となる有機溶媒水溶液の脱水方法の一態様例を、図１を用いて説明する。
【００２１】
実質的に脱水された有機溶媒は、精製塔１に送られ、リボイラーにより加熱、蒸留・精製され、第１コンデンサー３と第２コンデンサー４を経て液化される。一方、有機溶媒蒸気の冷却液として用いる有機溶媒水溶液は第１コンデンサー３に送られ、精製塔１で発生する有機溶媒蒸気の温度における有機溶媒水溶液の蒸気圧よりも低い圧力に減圧せしめた脱水塔２に導入される。このとき、精製塔１から発生する有機溶媒蒸気は第１コンデンサー３で実質的に全て凝縮し、一方、冷却液は第１コンデンサー３内で沸騰し、気液混合状態で脱水塔２に送られ、脱水塔２内で水蒸気が分離され、冷却液として用いた有機溶媒水溶液を濃縮することができる。
【００２２】
この方法によれば、精製塔１から発生する廃熱を冷却液として用いた有機溶媒水溶液の蒸発潜熱として回収することができ、極めて効率のよい廃熱回収方法となる。このとき、脱水塔２の圧力は低いほど、精製塔５から発生する有機溶媒蒸気と冷却液の沸点との差が大きく、第１コンデンサーを小さくできるなど有利であり、有機溶媒蒸気と冷却液の沸点差が１０℃以上の圧力差が好ましく、沸点差が２０℃以上の圧力差がさらに好ましい。脱水塔２の圧力を極めて低くすると、脱水塔２が大きな装置となる。
【００２３】
次に、本発明の有機溶媒水溶液の脱水方法の一態様例を、図２を用いて説明する。
【００２４】
実質的に脱水された有機溶媒は、精製塔５、９にそれぞれ送られ、リボイラーにより加熱、蒸留・精製され、第１コンデンサー７、１０と第２コンデンサー８、１１をそれぞれ経て液化される。一方、有機溶媒蒸気の冷却液として用いる有機溶媒水溶液は第１コンデンサー７、１０にそれぞれ送られ、精製塔５、９の塔頂温度における有機溶媒水溶液の蒸気圧よりも低い圧力に減圧せしめた脱水塔６に導入される。精製塔５、９の塔頂温度が異なるときは、それらのうち低い方の温度における有機溶媒水溶液の蒸気圧よりも低い圧力に脱水塔６を減圧する必要がある。このとき、精製塔５、９から発生する有機溶媒蒸気は第１コンデンサー７、１０で実質的に全て凝縮し、一方、冷却液は第１コンデンサー７、１０内で沸騰し、気液混合状態で脱水塔６に送られ、脱水塔６内で水蒸気が分離され、冷却液として用いた有機溶媒水溶液を濃縮することができる。
【００２５】
この方法によれば、精製塔５、９から発生する廃熱を冷却液として用いた有機溶媒水溶液の蒸発潜熱として回収することができ、極めて効率のよい廃熱回収方法となるばかりか、脱水塔が１基でよく、初期投資額を低く抑えることができる。
【００２６】
上述した図１から明らかなように、本発明によれば、従来捨てていた有機溶媒の蒸発潜熱を回収して有機溶媒水溶液から水を脱水し有機溶媒水溶液を濃縮することができるものであり、有機溶媒の精製塔１と、該精製塔から留出する該有機溶媒蒸気を液化するためのコンデンサー３と、該有機溶媒蒸気の廃熱である凝縮潜熱を回収するための冷却液として用いる有機溶媒の水溶液を前記コンデンサー３に導入する配管と、該コンデンサーから出た有機溶媒の水溶液を減圧可能な脱水塔２に導入する配管と、減圧可能な脱水塔２から構成され、前記有機溶媒の精製塔で発生する有機溶媒の蒸気と該有機溶媒の水溶液とを前記コンデンサーで熱交換し、前記有機溶媒の蒸気を凝縮させるとともに、前記有機溶媒の水溶液を、精製塔で発生する有機溶媒の蒸気の温度における該有機溶媒の水溶液の蒸気圧よりも低い圧力に減圧せしめた前記脱水塔に導入し、廃熱である有機溶媒蒸気の凝縮潜熱を回収して該有機溶媒の水溶液を脱水するように構成したことを特徴とする廃熱回収装置を実現するものである。
【００２７】
かかる装置は、例えば、蒸発潜熱として回収された熱をさらに多重効用の熱源としても使用できるものであり、実際産業上も非常に有用なものである。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。
【００２９】
参考例１
図１に示した態様において、精製塔１から、１００℃のジメチルスルホキシド（以下ＤＭＳＯと略）の蒸気８．０ｔ／Ｈｒを発生させた。第１コンデンサー３には冷却液として６０℃のＤＭＳＯ濃度６０重量％の水溶液１５ｔ／Ｈｒを供給し、塔頂を４５Ｔｏｒｒに減圧した脱水塔２に導入した。このとき、精製塔１から発生したＤＭＳＯ蒸気を第１コンデンサー３で実質的に全量凝縮し、９８℃で第２コンデンサー４に導入し、第２コンデンサー４で５０℃に冷却した。脱水塔２には塔頂から０．５ｔ／Ｈｒの還流水を導入した。脱水塔２から抜き出されたＤＭＳＯ水溶液はＤＭＳＯ濃度６７重量％に濃縮されていた。
【００３０】
実施例１
図２に示した態様において、精製塔５、９から、１００℃のＤＭＳＯの蒸気８．０ｔ／Ｈｒをそれぞれ発生させた。第１コンデンサー７、１０には冷却液として６０℃のＤＭＳＯ濃度６０重量％の水溶液１５ｔ／Ｈｒをそれぞれ供給し、４５Ｔｏｒｒに減圧した脱水塔６に導入した。このとき、精製塔５、９から発生したＤＭＳＯ蒸気を第１コンデンサー７、１０でそれぞれ実質的に全量凝縮し、それぞれ９８℃で第２コンデンサーに導入し、第２コンデンサーで５０℃に冷却した。脱水塔６には塔頂から０．７ｔ／Ｈｒの還流水を導入した。脱水塔１１から抜き出されたＤＭＳＯ水溶液はＤＭＳＯ濃度６８重量％に濃縮されていた。
【００３１】
比較例１．
図１に示した態様において、精製塔１から、１００℃のＤＭＳＯの蒸気８．０ｔ／Ｈｒを発生させた。第１コンデンサー３には冷却液として６０℃のＤＭＳＯ濃度６０重量％の水溶液１５ｔ／Ｈｒを供給し、塔頂が大気圧下の脱水塔２に導入した。脱水塔２から蒸気は発生せず、脱水塔２から抜き出されたＤＭＳＯ水溶液は９５℃であり、このときのＤＭＳＯ濃度は６０重量％のままであった。
【００３２】
【発明の効果】
以上述べた本発明によれば、廃熱である有機溶媒蒸気の凝縮潜熱を回収して該有機溶媒の水溶液を脱水するという極めて効率的な有機溶媒水溶液の脱水方法を実現し得たものである。
【００３３】
また、本発明によれば、そのような有機溶媒水溶液の脱水方法を実施できる廃熱回収装置が提供されるものである。
【００３４】
本発明の方法によれば、従来捨てていた廃熱を回収し脱水するので、多大なランニングコストのかかる脱水負荷が大きく軽減されるものであり、また、回収できなかった廃熱を冷却するための冷却液を劇的に減少させることができ、非常に効率的であると言え、実際産業上に及ぼす効果が大きなものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の原理となる有機溶媒水溶液の脱水方法の１例を説明するための概略図であり、かつ、本発明の原理となる有機溶媒蒸気の廃熱回収装置の１例を示す概略図であり、かつ、従来の有機溶媒の精製工程の１例を説明するための概略図である。
【図２】  本発明の有機溶媒水溶液の脱水方法の１例を説明するための概略図であり、かつ、本発明の有機溶媒蒸気の廃熱回収装置の１例を示す概略図である。
【図１】
0004110636.tif 000002
【図２】
0004110636.tif 000003