JPS6033521B2 - 縦型多管式の液膜降下式蒸発装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は蒸発させようとする液体を多数の加熱管に降下
させ薄い液膜を形成するようにした縦型多管式の液膜降
下式蒸発装置に関する。

〔技術的背景〕

この種の液膜降下式蒸発装置は、所謂プレート型といわ
れる熱板に蒸発させるべき液体を流下させる方式と、縦
型多管式といわれる加熱管の上部の室に多孔板を設け、
この体孔坂上に液体を供給してこの多孔板上の液深を一
定に保つようにしたものが供されているが、これによれ
ば前記多孔板の孔を極小のものとせざると得ず、従って
不綾性固形分を多く含む液体が蒸発によって高粘度にな
るに従い前記孔が目詰りし各加熱管への液体の分配が不
均等となり、加熱管へ液体が充分供給されず（液ぎれ）
、加熱管の焼き付きを起こす（スケールの付着）など頻
繁に清掃を要し粘性の低い液体以外には実用に耐えない
ものであった。

また加熱管の上部の室にスプレーノズルを設けて液体を
圧力噴射する場合にもノズルの目語りによる不都合があ
った。〔従釆の技術及び問題点〕 そこで持公昭５４王３９３４２号のように加熱管の上端
部にスリットを有する差鉄管を設け、この差鉄管を介し
て液体を供給する手段もあるが、前記のものと同様にス
リットの目詰りは避けられず、又、前記差鉄管を加熱管
上部に水平に配置しなければならないなど構造が極めて
複雑且つ大型となり、清掃も繁雑であるなど多くの欠点
を有するものであった。

〔目的〕

本発明は、かような従来の縦型多管式による液・膜降下
式蒸発装置における欠点を除去すべく開発されたもので
、極めてコンパクトな構成で高い粘度の液体をも確実に
各加熱管に均等に分配することができ、又、他の濃縮方
式を併用せずに単独で最終濃縮まで可能な縦型多管式の
液膜降下式の蒸発装置を提供することを目的とするもの
である。

〔構成〕本発明は、上記目的を達成するために、外箭内
の上下端部に固設した管坂間に、多数の加熱管を挿着し
、この上端部に蓮適する上室と前記多数の力ロ熱管の下
端部に蓮適する底室を形成し、前記上室を前記加熱管を
介して底室にのみ蓮通し、且つ、前記上端部の管板上に
前記加熱管のうち任意数の加熱管の上端部を取囲む堰を
設け、さらに、前記任意数の加熱管以外の加熱管の上端
部を閉塞しない程度に前記任意数の加熱管下端部からポ
ンプを介して原液を導入すると共に前記底室を案内管を
介して気液分離器に蓮適するよう構成した縦型多管式の
液膜降下式蒸発装置に係るものである。

〔作用〕

従って、本発明によれば、ポンプを介して加熱管上端に
達する程度の圧力をかけられた原液が任意本数の加熱管
下端部に供給され該加熱管内を上昇し、管頂点において
原液が泡状気体となるべく好適な原液の加圧下における
加熱が行われ、原液が沸騰直前の状態で堰に達すると真
空低圧下にある上室内で一部が蒸発し残余が泡を含んだ
液体となって堰周囲に放射、飛散する。

気泡状態で落下する液体は加熱され一部が蒸発し濃縮さ
れる。蒸発の際、加熱管内において発生した気泡（蒸気
）は上室及び底室間、加熱管内の上下間に蒸気発生量の
多寡により若干の圧力差が生じ、上が高く下が低くなる
ため、前記気泡は液膜と共に底室へと下降してゆき、気
液分離器へ抜き取られる。〔実施例〕以下、本発明の詳
細を図示の実施例にもとづき説明する。

第１図および第２図において、１０‘ま本発明にかかる
縦型多管式の液膜降下式蒸発装置を示し、１１‘ま略円
筒形の外筒で、この外筒１１の上下端部には管板１２，
１３が間設されている。

又、この管板１２，１３間には略垂直に多数の加熱管１
４が設けられ、前記管板１２，１３に穿設した孔に各加
熱管の上下端部が挿通固着されている。１５は節頭で中
央を上方へ膨出形成して成り外筒１１の上部則ち、加熱
管１４上方に固着し、管板１２上に上室１７を形成して
いる。

一方、外筒１１の下部則ち加熱管１４上方には、底筒１
９を設けて、底室１８を形成する。外筒１１には、熱煤
たとえばスチームを管板１２，１３間の加熱管１４外周
に導入する入口管２０と、熱交換の済んだ前記熱媒を取
り出す出口管２１が設けられる。

又、底筒１９の上方には、気液分離器４０と底室１８を
蓮適する排出管２２が設けられ、底筒１９の下端部には
案内管５２が連結され、ポンプ４１を介して、底室１８
を原液供給管２３に蓬適する。原液供給管２３は、後述
する任意数の加熱管の下端部に連結されている。従って
、上室１７は加熱管を介して底室１８にのみ蓮適してい
る。尚、４２は先端部にノズルを有する原液の注入管、
５３は案内管で気液分離器４０の底部と、前記案内管５
２のポンプ４１上方を運通する。又、５０は濃縮液の取
出管、４３はコンデンサーで、気液分離器４０上端に案
内管５１を介して蓮適するよう設けられ、真空ポンプ４
５で、コンデンサー４３、気液分離器４０を介して、蒸
発装置１０の上室１７、加熱管１４及び底室１８内を真
空状態にして低温下で原液の沸騰濃縮を可能とする。加
熱管１４のうち任意本数の加熱管１４′には下端部に原
液供給管２３が連結され、上端部にはこれらの加熱管１
４′の上端閉口部を取囲むように堰２５が設けられる。

堰２５は略円筒状で、管板１２上に固着されている、第
１図及び第２図Ａに示す実施例では、任意本数の加熱管
１４′を加熱管１４のうち管板１２，１３の略中央部に
位置する加熱管としたものを示す。第２図Ｂは、加熱管
１４のうち、管板１２，１３の直径方向で両側の周緑に
位置する加熱管１４′の上端閉口部を取囲むようにそれ
ぞれ弧形の堰２５′，２５′が設けられている。この場
合原液供給管２３は、前記二群に分けられた任意本数の
加熱管１４′下端部にそれぞれ分岐接続することは言う
迄もない。又、前記任意本数の加熱管１４′上端閉口部
を各別に取囲むように堰２５を各々別個に取付けてもよ
い。尚、第２図においては二点鎖線の交点に加熱管１４
が配談されていることを示す。次に上述実施例の作用に
ついて説明する。

第１図及び第３図において、気液分離器４０の下方に設
けた原液注入管４２より蒸発させようとする液体Ｌを注
入すると、排出管２２を介して蒸発装置１０の底室１８
と気液分離器４０は蓮適しているため、底室１８内は減
圧下にあり原液Ｌはここである程度蒸発することになる
。

即ち、底室１８は気液分離器４０下方と運通しており、
該部は真空系に運通しているからである。この原液はポ
ンプ４１を介して加熱管１４′上端に達する程度の所定
圧力をかけられ原液供給管２３より管板１２，１３の中
央に位置する任意本数の加熱管１４′内下端部に供給さ
れ、所定圧の下に該加熱管１４′内を上昇する。すなわ
ち前記ポンプ４１の全揚程を予かじめ原液が上端部の管
坂上から筒頭内壁に接触しない範囲に設定する。このと
き、該加熱管１４′内は、外筒１１内にあって、他の加
熱管１４と同様下から上へ、低温から高温状態となって
おり、又、ポンプ４１の前記所定圧により、加熱管１４
′内壁の上方で管内壁と供給された原液とで管内摩擦抵
抗が生じ、且つ、管上下の位置の高低差に抗して原液を
供給するポンプの前記所定圧により、加熱管１４′の上
下に若干の圧力差が生ずるため管頂点において原液が泡
状気体となるべく好適な原液の加圧下における加熱が行
われる。原液が沸騰直前の状態で、管板１２上の堰２５
に達すると真空低圧下にある上室１７内で一部が蒸発し
残余が泡状となって、換言すれば泡を含んだ気体状とな
って堰２５周囲に放射飛散する。すなわち、高粘性液体
の粘性を利用して、蒸発した液体が気泡状態となりやす
い現象を利用するものである。管板１２上に気泡状態で
落下する原液は、均等に各加熱管１４へ分散し、加熱管
１４内壁に薄膜状に付着し、この加熱管１４内壁に沿っ
て下方に流れる。

すなわち、加熱状態で供給液が蒸発する結果、その体積
は膨張し、抵抗の小さい管中心部を液と同じ方向に大き
い速度で流下する。その結果管内の液体は管壁へと追い
やられ、そこで液腰を形成して重力と水蒸気とによって
加速されながら、管墜に沿って流下することになる。か
ように加熱管１４内を薄膜状となって下降する液体は加
熱管１４の管壁を介して入口管２０から導入された熱煤
により加熱され一部が蒸発し濃縮される。蒸発の際、加
熱管内において発生した気泡（蒸気）は上室１７及び下
室１８間、加熱管１４内の上下間に蒸気発生量の多寡に
より若干の圧力差が生じ、上が高く、下が低くなるため
、前記気泡は液膜とともに底室へと下降してゆき、排出
管２２を介して気液分離器へ抜き取られる。一方底室１
８に達した未蒸発の液体は濃縮液として取出管５０より
適宜タンクへ供給されるか、気液分離器４０にて分離さ
れた液体と合流し、ポンプ４１を介して再び原液供給管
２３を経て、加熱管１４′、及び１４へと循環される。
〔効果〕 以上のように本発明は、外筒内の上下端部に固設した管
板間に、多数の加熱管を挿着し、この上様部に蓮適する
上室と前記多数の加熱管の下端部に蓮適する底室を形成
し、前記上室を前記加熱管を介して底室にのみ蓮通し、
且つ、前記上端部の管坂上に前記加熱管のうち任意数の
加熱管の上端部を取囲む堰を設け、さらに、前記任意数
の加熱管以外の加熱管の上端部を閉塞しない程度に前記
任意数の加熱管下端部からポンプを介して原液を導入す
ると共に前記底室を案内管を介して気液分離器に蓮適す
るよう構成したから、極めて簡単な構成で、従来の蒸発
装置に見られるように供給される原液が加熱管内に充満
し、加熱管を閉塞し、加熱管、多孔板の孔、ノズルある
いはスリットなどのスケールの付着、目詰りを生ずると
いう欠点を除去すると共に、原液の濃縮変化による流量
の変化で各加熱管への均等な液分配が妨げられ、液ぎれ
による加熱管へのスケールの付着、又焼き付きを防止す
ることが可能となった。

さらに、原液が不溶性固形分を多量に含む液体の場合、
及び原液が蒸発により極めて高粘度の液体となった場合
にも加熱管下端部からの上記手段による原料供給により
、極めて良好な蒸発が得られ、且つ前記高粘度となった
液体の循環も容易であり、又、原液の子熱を不要とし、
蒸発装置全体をコンパクト化し、省エネルギーを図るこ
とができる等多大の効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、第１図は全体を示す概略説
明図、第２図は、管坂上の平面図で同図Ａ及びＢはそれ
ぞれ原液の供給される加熱管と堰の別異の実施例を示す
。 第３図は、加熱管上部の状態を示すものである。１０・
・・蒸発装置、１１・・・外筒、１２，１３・・・管板
、１４，１４′…加熱管、１５・・・筒頭、１７・・・
上室、１８・・・底室、１９・・・底筒、２０・・・入
口管、２１…出口管、２２・・・排出管、２３…原液供
給管、２５・・・堰、４０…気液分離器、４１・・・ポ
ンプ、４２・・・注入管、４３・・・コンデンサー、４
５・・・真空ポンプ、５０・・・取出管、５１，５２，
５３・・・案内管。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 外筒内の上下端部に固設した管板間に、多数の加熱
   管を挿着し、この上端部に連通する上室と前記多数の加
   熱管の下端部に連通する底室を形成し、前記上室を前記
   加熱管を介して底室にのみ連通し、且つ、前記上端部の
   管板上に前記加熱管のうち任意数の加熱管の上端部を取
   囲む堰を設け、さらに、前記任意数の加熱管以外の加熱
   管の上端部を閉塞しない程度に前記任意数の加熱管下端
   部からポンプを介して原液を導入すると共に前記底室を
   案内管を介して気液分離器に連通するよう構成したこと
   を特徴とする縦型多管式の液膜降下式蒸発装置。 ２ 前記加熱管のうち管板の中央部に位置する任意数の
   加熱管上端部を取囲むように管板上に堰を設けた特許請
   求の範囲第１項記載の縦型多管式の液膜降下式蒸発装置
   。 ３ 前記任意数の加熱管の上端部に、該上端部をそれぞ
   れ別個に取囲むよう堰を設けた特許請求の範囲第１項記
   載の縦型多管式の液膜降下式蒸発装置。 ４ 前記任意数の加熱管を管板の直径方向で両側周縁に
   位置する加熱管とした特許請求の範囲第１項記載の縦型
   多管式の液膜降下式蒸発装置。 ５ 前記原液が、固形分を多量に含む高粘性液体である
   特許請求の範囲第１記記載の縦型多管式の液膜降下式蒸
   発装置。 ６ 前記底室に原液流入管を設け、底室の下端に接続し
   たポンプを備える配管を介して前記任意数の加熱管下端
   部に原液を導入した特許請求の範囲第１記記載の縦型多
   管式の液膜降下式蒸発装置。 ７ 前記気液分離器の底部を案内管を介して前記底室の
   下端と前記ポンプ間の配管に連通した特許請求の範囲第
   ６項記載の縦型多管式の液膜降下式蒸発装置。