(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を蒸気ジェット・コンプレッサ（１０）によって圧縮するヒート・ポンプと、ストリッピング部（２０）及び前記ストリッピング部（２０）の液体を回収する回収部（６）とを含むカラム（２）とを備え、前記回収された液体の少なくとも一部が気化されてストリップ蒸気として供給される蒸留プラント（１）であって、
連結部（２６，２７，２８）が前記回収部（６）と第１の蒸発器（７）及び第２の蒸発器（８）とを連通し、同第１の蒸発器（７）及び第２の蒸発器（８）はそれぞれ加圧下あるいは減圧下にて液体を気化し、前記蒸気ジェット・コンプレッサ（１０）は連結部（７１，８１，１１）を介して２つの蒸発器（７，８）及びカラム（２）に連結され、それにより前記第２の蒸発器（８）からの蒸気が前記第１の蒸発器（７）からの蒸気の駆動ジェット作用により圧縮され、かつストリップ蒸気としてカラム（２）中にて使用され、ポンプ（７０）が前記第１の蒸発器（７）の連結部に配置され、かつ少なくとも一つの制限部材（８０）が前記第２の蒸発器（８）の連結部に包含されることを特徴とする蒸留プラント。
【請求項２】
前記カラム（２）のサンプ（２４）が回収部（６）であることを特徴とする請求項１に記載のプラント（１）。
【請求項３】
前記ストリッピング部（２０）の二つの装着部（２３０，２４０）の間に配置される液体コレクタ（２０１，２０２）が回収部（６）であることを特徴とする請求項１に記載のプラント（１）。
【請求項４】
前記カラム（２）の気体状の主成分が前記第２の蒸発器（８）の熱源として供給されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラント（１）。
【請求項５】
前記カラム（２）の上部にある二つの装着部（２５０，２６０）の間にて分岐される気体が、前記第２の蒸発器（８）の熱源として供給されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラント（１）。
【請求項６】
蒸気ジェット・コンプレッサ（１０）を備えた複数のヒート・ポンプが設けられ、同ヒート・ポンプの各々が第１の蒸発器（７）及び第２の蒸発器（８）を備え、サンプ生成物（Ｂ）が第１のヒート・ポンプの作動流体であり、かつ中間生成物が第２のヒート・ポンプの作動流体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のプラント（１）。
【請求項７】
異なる熱源が前記複数のヒート・ポンプの対応する第２の蒸発器（８）にそれぞれ連結され、その際、それらの熱源の温度が異なることを特徴とする請求項６に記載のプラント（１）。
【請求項８】
少なくとも二つのヒート・ポンプが共通する第１の蒸発器（７）あるいは共通する第２の蒸発器（８）を有することを特徴とする請求項６又は７に記載のプラント（１）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動流体が蒸気ジェット・コンプレッサによって圧縮されるヒート・ポンプと、ストリッピング部及びストリッピング部の液体を回収する回収部とを含むカラムを備え、回収された液体の少なくとも一部が気化されてストリップ蒸気として供給される蒸留プラント及びこの種のプラントを備えた蒸留方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カラムを用いて蒸留を行う際、排気蒸気がエネルギー節約のためにヒート・ポンプによって使用され得ることは周知である。カラムのヘッドに到達する熱エネルギーの一部は、ヒート・ポンプによってより高温レベルに達する。このように変換された熱エネルギーは、サンプ蒸発器の加熱に使用される。この装置において、排出蒸気の直接的な濃縮は、例えば遠心コンプレッサを用いて行われる。
【０００３】
水蒸気によって作動する蒸気ジェット・コンプレッサは、主生成物が水である場合、排気蒸気を濃縮するための経済的な使用方法として公知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、主生成物が水から構成されていない場合における、蒸気ジェット・ヒート・ポンプを備えた経済的な蒸留プラントを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この目的は、以下に記載される本発明の蒸留プラントによって達成される。即ち、蒸留プラントは、作動流体が蒸気ジェット・コンプレッサによって圧縮されるヒート・ポンプを備える。流体を回収するための回収部が、プラント中の蒸留カラムのストリッピング部に配置される。回収された流体の少なくとも一部は気化されてストリップ蒸気として供給される。回収位置と第１の蒸発器及び第２の蒸発器とを連結部が連結する。これらの蒸発器において、流体は、それぞれ昇圧及び減圧にて気化され得る。蒸気ジェット・コンプレッサは、２つの蒸発器とカラムに連結され、それにより、第２の蒸発器から得られた蒸気は、第１の蒸発器から得られた蒸気の駆動ジェット作用によって圧縮され、かつストリップ蒸気としてカラムにて使用される。第１の蒸発器の連結部にはポンプが配置され、少なくとも一つの制限部材が第２の蒸発器の連結部に包含される。
【０００６】
好適な実施形態において、蒸気ジェット・コンプレッサは、推進ジェットとして、更には作動流体として、気化されたサンプ生成物によって作動する（ここで、作動流体とは、ヒート・ポンプが熱変換（低温にて熱を吸収し／高温にて熱を放出すること）を実施するための物質を意味することを理解されたい）。得られた蒸気混合物はカラムに供給され、ストリッピング手段として作用する。サンプ生成物に代わって、液体は駆動部の二つの装着部の間に配置された回収部からも供給され得る。低温の熱は、気化された主生成物の一部を濃縮することによって、あるいはカラムの上方部における装着部の間から分岐された蒸気の濃縮によって得られる。
【０００７】
単一のヒート・ポンプに代えて、蒸気ジェット・コンプレッサを備えた複数のヒート・ポンプが備えられ、例えばサンプ生成物が第１のヒート・ポンプの作動流体として使用され、中間生成物が第２のヒート・ポンプの作動流体として使用される。低温熱源の温度は、同一であるか、あるいは異なる。２つ以上のヒート・ポンプの駆動ジェット流体は、共通の蒸発器によって供給され得る。共通の低温熱源は、２つ以上のヒート・ポンプとも連結され得る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示すヒート・ポンプを備えた蒸留プラントは以下の構成要素を備える：ストリッピング部２０を備えたカラム２、サンプ２４、サンプ蒸発器９４、ヘッド２５及びカラム２からの排気蒸気のためのコンデンサ９５、蒸気ジェット・コンプレッサ１０、第１の蒸発器７、ポンプ７０、第２の蒸発器８、制限部材８０、更には種々の連結ライン。
【０００９】
リザーバー３からの原料溶液Ｆは、蒸留によって、主としてサンプ生成物Ｂ（リザーバー４）と留出物Ｄ（リザーバー５）とからなるフラクションに分離される。原料溶液Ｆは、例えば、イソプロパノール、水及びアセトンの混合液であり、その組成比は、それぞれ、８２．５、１６．５及び１．０重量％である。生成されたサンプ生成物はアセトンを含んだ水であり、留出物は８５．６重量％のイソプロパノール、１３．４重量％の水及び１．０重量％のアセトンから構成される。
【００１０】
カラム２は、据え付けられた挿入部である装着部２３０，２４０及び２５０を含み、これらは例えば、規則正しく並べられたパッキングである。据え付けられた挿入部２３０，２４０及び２５０は、充填体あるいはベースのバルク回収部であり得る。原料溶液Ｆは、ディストリビュータ２０３を介して据え付けられた挿入部を備える装着部２３０に到達する。液体回収部６（ラメラ２０１，トラフ２０２）は装着部２３０の下方に配置され、上向きの蒸気流が殆ど拘束されないように構成される。回収部６内の液体の一部は、その下方装着部２４０のディストリビュータ２０４へ流入し、そして、一部は、ライン２６及び連結部２７及び２８を介してそれぞれの蒸発器７及び８へと流入する。留出物Ｄはカラムのヘッド２５へ再び戻され、ディストリビュータ２０５によって上方装着部２３０の更に上方へと分配される。
【００１１】
蒸気ジェット・コンプレッサ１０には、ライン７１を介して第１の蒸発器７から駆動蒸気（本発明による方法の実施例においては、絶対圧力：１９バール；温度１８２℃）が供給される。蒸気（１バール；８３℃）は第２の蒸発器８からライン８１を介して吸入され、同蒸発器８の熱源は排気蒸気を濃縮することにより形成される。濃縮された排気蒸気はリザーバー５に流入する。ストリップ蒸気（２．３バール；１４８℃）は蒸気ジェット・コンプレッサ１０によって生成され、ライン１１を介してカラム２の回収部６へ供給される。この回収部６からの液体の一部（６７％）は、ポンプ７０によって第１の蒸発器７（圧力増加：１６．７バール）へと流入し、一部（３３％）は、制限部材８０を介して第２の蒸発器８（圧力減少：１．３バール）へと流入する。
【００１２】
図２に示す第２の実施の形態は第１の実施形態と以下に示す２つの点が異なる：即ち、ａ）カラム２のサンプ２４は、本発明に従う、蒸気ジェット・コンプレッサ１０によるストリップ蒸気の生成に使用される液体回収部６である。ｂ）カラム２の上方部の２つの装着部２５０，２６０の間にある空間２６５にて分岐された蒸気は、第２の蒸発器８の熱源を形成する。
【００１３】
この実施形態において、第２の蒸発器８にて濃縮された蒸気は、ディストリビュータ２０６によって中間装着部２６０へと供給される。ストリップ蒸気はサンプ生成物Ｂから生成されるので、サンプ蒸発器９４は不必要となる。ポンプ７０は、２つのライン２７，２８が分岐する分岐点の上流にある連結ライン２６に配置される。しかしながら、このような配置は必ずしも必要ではない。分岐点は、ポンプ７０が連結部２７のみに配置されるように、ポンプ７０の上流に配置してもよい。もし必要ならば、サンプ２４及び第２の蒸発器８間の静水圧の差異に打ち勝つ必要がある場合に、第２のポンプを連結部２８に設けてもよい。
【００１４】
上述の２つの実施形態以外の組み合わせも当然可能である：例えば、
ａ）蒸気ジェット・コンプレッサ１０及び第１の蒸発器７を図２の実施形態に従って配置し、第２の蒸発器８を図１に従って配置する；
ｂ）第１の蒸発器７の蒸気ジェット・コンプレッサ１０を図１に従って配置し、第２の蒸発器８を図２に従って配置する。
【００１５】
上記ａ）に従う第１の組み合わせによる方法の実施例を以下に示す。
原料溶液Ｆは、１−ブテン、ｎ−ブタン及びｃ／ｔ−２−ブテンの混合物より構成され、それぞれの組成比（重量％）は、９９．０％、０．２％及び０．８％である。得られたフラクションにおける組成比（重量％）は、留出物Ｄでは、それぞれ９９．８％、０．０％及び０．２％であり、サンプ生成物Ｂでは、それぞれ５５．６％、７．８％及び３６．６％である。第１の蒸発器７の蒸気は、２４．４バール、１２０℃であり、第２の蒸発器８の蒸気は、２．８バール、２７℃であり、蒸気ジェット・コンプレッサ１０により生成されたストリップ蒸気は、５．６バール、６９℃である。
【００１６】
実際に、上述の方法は、ストリップ蒸気がサンプ蒸発器９４によって生成され、かつ排気蒸気がコンデンサ９５の熱回収を必要とせず液化される、ヒート・ポンプを使用しない蒸留方法に匹敵しなければならない。本発明に従うプラントを使用することにより、エネルギーに係る経費のコストを実質的に節約することが可能となり、蒸気ジェット・コンプレッサを設置することによる本発明の装置に係る更なるコスト（駆動ジェット流体生成のための装置を含む）は比較的低いことが明らかにされた。エネルギーコストの節約は、本発明に従う方法の第１の実施形態（図１）では３４％減であり、本発明に従う方法の第２の実施形態（項目ａに従う組み合わせ）では約３６％減である。
【００１７】
既に述べたように、複数の蒸気ジェット・ヒート・ポンプを同時に使用したプラントも本発明に含まれる。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、主成分が水から構成されていない、蒸気ジェット・ヒート・ポンプを備えた経済的な蒸留プラントが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う蒸留プラントの第１の実施の形態を示す回路図。
【図２】本発明に従う蒸留プラントの第２の実施の形態を示す回路図。
【符号の説明】
１…蒸留プラント、２…カラム、６…回収部、７…第１の蒸発器、８…第２の蒸発器、１０…蒸気ジェット・コンプレッサ、２０…ストリッピング部、２４…サンプ、２５…ヘッド、２６，２７，２８…連結部、７０…ポンプ、８０…制限部材、９４…サンプ蒸発器、９５…コンデンサ、２０３，２０４，２０５…ディストリビュータ、２３０，２４０，２５０，２６０…装着部、Ｆ…原料溶液、Ｂ…サンプ生成物、Ｄ…留出物。
【図１】
0004217285.tif 000002
【図２】
0004217285.tif 000003