JP2014168740A - 溶液処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理液を濃縮液と留出液とに分離し、濃縮液中の高沸点有機溶剤の含有量を十分に多くするとともに、留出液中の高沸点有機溶剤の含有量を十分に少なくすることができる溶液処理装置を提供することを課題とする。
【解決手段】溶液処理装置１ａであって、被処理液Ｌ１を濃縮液Ｌ２と留出液Ｌ３となる留出蒸気Ｌ３とに分離し、塔頂部から留出蒸気Ｌ３を留出させ、塔底部から濃縮液Ｌ２を缶出させる処理塔２と、前記処理塔２の塔底部に供給される被処理液Ｌ１を加熱する第１加熱手段６ａと、前記処理塔２の内部に設置されるとともに、被処理液Ｌ１と前記第１加熱手段６ａによって加熱されることにより気体状となった被処理蒸気Ｌ１とを接触させる第１気液接触手段３ａと、前記第１気液接触手段３ａの上方から前記処理塔２の内部に被処理液Ｌ１を供給する供給手段４と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種産業分野において、洗浄工程や製造工程等で使用された高沸点有機溶剤を含有する水（被処理液）を処理する溶液処理装置に係り、特に、高沸点有機溶剤を含有する被処理液を、高沸点有機溶剤の含有量の多い濃縮液と高沸点有機溶剤の含有量の少ない留出液とに分離する溶液処理装置に関する。

電気電子分野や化学分野における各種製品の製造工程において、部品や製造装置等の洗浄を行う際に、高沸点有機溶剤が用いられており、当該洗浄後にリンスする目的で行われる水洗浄により、高沸点有機溶剤を含有した水が多量に排出される。また、樹脂膜の製造工程では、樹脂中の高沸点有機溶剤を抽出し膜成形する際に、当該高沸点有機溶剤を抽出する目的で大量の水を用いるが、本工程でも高沸点有機溶剤を含有した水が多量に排出される。
近年、これらの産業分野が成長するに伴い、高沸点有機溶剤の使用量が増加し、同時に、当該高沸点有機溶剤を含有する水（被処理液）の排出量も増加している。

ここで、高沸点有機溶剤には、再利用する価値の高い溶剤も多数存在することから、資源の有効活用という観点に基づき、リサイクル対象となる液体（被処理液）中の高沸点有機溶剤を濃縮して精製分離、再利用したいという要望が存在する。
また、高沸点有機溶剤は、環境汚染の一因になる可能性があることから、環境負荷の低減という観点に基づき、廃棄対象となる液体（被処理液）中の高沸点有機溶剤の含有量は極力低下させたいという要望も存在する。

前記のような要望を満たすべく、高沸点有機溶剤のような対象溶剤を含有する被処理液を、対象溶剤の含有量の多い濃縮液と、対象溶剤の含有量の少ない留出液とに分離する技術が研究されている。

例えば、特許文献１では、第１蒸発器と、第２蒸発器と、第２蒸発器で生成された処理液の蒸気を第１蒸発器に移送する蒸気移送管と、を備え、蒸気移送管は第２蒸発器で生成された蒸気が第１蒸発器に貯留される処理液に戻されるように第１蒸発器に接続されており、第１蒸発器は処理液の蒸気を外部に排出するための排出管を含むという濃縮装置が開示されている。

特開２００９−８２８８３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された蒸発器は、留出蒸気中の高沸点有機溶剤の濃度（含有量）と、濃縮液中の高沸点有機溶剤の濃度との関係は、気液平衡の関係から自ずと決定してしまう。
よって、特許文献１に開示された蒸発器によると、例えば、濃縮液中の高沸点有機溶剤の含有量を多くしようとした場合、留出蒸気中の高沸点有機溶剤の含有量も気液平衡の関係にしたがい多くなってしまうため、留出蒸気中の高沸点有機溶剤の含有量を十分に少なくすることは困難である。一方、留出蒸気中の高沸点有機溶剤の含有量を少なくしようとした場合、濃縮液中の高沸点有機溶剤の含有量も気液平衡の関係にしたがい少なくなってしまうため、濃縮液中の高沸点有機溶剤の含有量を十分に多くすることは困難である。
その結果、特許文献１に開示された技術は、第１蒸発器と、第２蒸発器という２つの蒸発器を設けることにより前記の問題を解消しようとしている。しかし、個々の蒸発器には前記のような制約があるため、根本的な問題の解決には至っていない。
つまり、特許文献１に開示された技術では、設備が大型化および複雑化するにもかかわらず、濃縮液中の高沸点有機溶剤の含有量を十分に多くすると同時に、留出蒸気中の高沸点有機溶剤の含有量を十分に少なくするという点において、改善の余地が存在していた。

そこで、本発明は、被処理液を濃縮液と留出液とに分離し、濃縮液中の高沸点有機溶剤の含有量を十分に多くするとともに、留出液中の高沸点有機溶剤の含有量を十分に少なくすることができる溶液処理装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、高沸点有機溶剤を含有する被処理液を、高沸点有機溶剤の含有量の多い濃縮液と高沸点有機溶剤の含有量の少ない留出液とに分離する溶液処理装置であって、被処理液を濃縮液と留出液となる留出蒸気とに分離し、塔頂部から留出蒸気を留出させ、塔底部から濃縮液を缶出させる処理塔と、前記処理塔の塔底部に供給される被処理液（濃縮された被処理液）を加熱する第１加熱手段と、前記処理塔の内部に設置されるとともに、被処理液と加熱されることにより気体状となった被処理蒸気とを接触させる第１気液接触手段と、前記第１気液接触手段の上方から前記処理塔の内部に被処理液を供給する供給手段と、を備えることを特徴とする溶液処理装置である。

このような構成によれば、第１気液接触手段の上方から処理塔の内部に供給された被処理液は、まず、第１気液接触手段に供給されるが、この時点での被処理液は、供給された直後の状態、つまり、高沸点有機溶剤が濃縮されていない状態（高沸点有機溶剤の含有量が少ない状態）である。したがって、第１気液接触手段において、当該状態の被処理液を、加熱され気体状となった被処理蒸気と接触させることにより、濃縮の進んだ状態の被処理液を接触させる場合と比較して、高沸点有機溶剤の含有量の非常に少ない留出蒸気を処理塔の塔頂部から留出させることができるため、最終的には、高沸点有機溶剤の含有量の十分に少ない留出液を得ることができる。
なお、当該溶液処理装置から得られた留出液を排水として処理する場合、留出液中の高沸点有機溶剤の含有量が十分に少なくなっていることから、その後の処理装置にかかる負荷を軽減することができる。

一方、第１気液接触手段において、高沸点有機溶剤が濃縮されていない状態の被処理液を、加熱手段により加熱され気体状となった被処理蒸気と接触させることにより、濃縮の進んだ状態の被処理液を処理塔の塔底部に供給することができる。したがって、高沸点有機溶剤の含有量の十分に多い濃縮液を得ることができる。
なお、当該溶液処理装置から得られた濃縮液をリサイクルする場合、濃縮液中の高沸点有機溶剤の含有量が十分に多くなっていることから、その後に使用する精製装置にかかる負荷を軽減することができる。

また、溶液処理装置において、前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気を凝縮して留出液とし当該留出液を前記処理塔の内部に戻す還流手段を有さないことが好ましい。

このような構成によれば、還流手段を有さないことにより、還流操作において必要となる膨大なエネルギーの消費を確実に回避することができる。その結果、高沸点有機溶剤の含有量が十分に抑制された留出液と、高沸点有機溶剤の含有量が十分に高められた濃縮液とを得ることができるとともに、同時に、省エネルギー化（ランニングコストの上昇の抑制）という効果を得ることができる。

また、溶液処理装置において、前記供給手段から供給される被処理液は、高沸点有機溶剤の含有量が１０．０ｗｔ％以下であることが好ましい。

このような構成によれば、処理塔の内部に供給された被処理液は、まず、第１気液接触手段に供給されるが、この時点での被処理液の高沸点有機溶剤の含有量が１０．０ｗｔ％以下という十分に少ない状態である。その結果、第１気液接触手段において、高沸点有機溶剤の含有量の非常に少ない留出蒸気を処理塔の塔頂部から確実に留出させることができるため、留出液中の高沸点有機溶剤の含有量の低下という効果を、より確実なものとすることができる。

また、溶液処理装置において、前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気に同伴する液滴を分離し前記処理塔の内部に戻す気液分離手段を備えることが好ましい。

このような構成によれば、処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気に同伴する液滴、つまり、処理塔に供給される時点の被処理液と同等もしくはそれ以上の含有量の高沸点有機溶剤を含有する液体を処理塔に戻すことができるため、留出液中の高沸点有機溶剤の含有量の低下という効果を、さらに確実なものとすることができる。

また、溶液処理装置において、前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気を圧縮して昇温させる圧縮手段を備え、前記圧縮手段により圧縮されて昇温した留出蒸気を、前記第１加熱手段の加熱源として用いることが好ましい。

このような構成によれば、圧縮手段により圧縮して昇温した留出蒸気を、加熱手段の加熱源として用いるため、加熱源に必要となるエネルギーを低減させることができる。

また、溶液処理装置において、前記圧縮手段は、前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気を、前記処理塔の塔底部の被処理液よりも、温度が２℃以上高くなるように、圧縮して昇温させることが好ましい。

このような構成によれば、圧縮手段により昇温した留出蒸気が、加熱源として好適なものとなり、加熱源に必要となるエネルギーの低減という効果を、より確実なものとすることができる。

また、溶液処理装置において、前記処理塔の内部であって前記第１気液接触手段の下方に設置されるとともに、被処理液と加熱されることにより気体状となった被処理蒸気とを接触させる第２気液接触手段と、前記処理塔の内部であって前記第１気液接触手段と前記第２気液接触手段との間に設置されるとともに、前記第１気液接触手段から供給される被処理液を所定量保持し、当該所定量を超える被処理液を前記第２気液接触手段に供給する保持手段と、前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気を圧縮して昇温させる圧縮手段と、前記保持手段に保持された被処理液を加熱する第２加熱手段と、を備え、前記圧縮手段により圧縮されて昇温した留出蒸気を、前記第１加熱手段および前記第２加熱手段のうち少なくとも一方の加熱源として用いることが好ましい。

このような構成によれば、第２気液接触手段において、第１気液接触手段（保持手段）から供給される高沸点有機溶剤が濃縮した被処理液を、加熱され気体状となった被処理蒸気と接触させることにより、さらに濃縮の進んだ状態の被処理液を処理塔の塔底部に供給することができる。その結果、高沸点有機溶剤の含有量の非常に多い濃縮液を得ることができる。
そして、圧縮手段により圧縮して昇温した留出蒸気を、第１加熱手段および第２加熱手段のうち少なくとも一方の加熱源として用いるため、加熱源に必要となるエネルギーを低減させることができる。

また、溶液処理装置において、前記供給手段から供給する被処理液の高沸点有機溶剤は、水より沸点が高く、水と完全に溶解し、水と共沸しない溶剤であり、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチルジグリコール、１，４−ブタンジオール、モノエタノールアミン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、１,３−ジメチル−２−イミダゾリジノンよりなる群から選ばれた１種または２種以上の溶剤であることが好ましい。

また、溶液処理装置において、前記供給手段から供給する被処理液の高沸点有機溶剤は、Ｎ−メチルピロリドン（１−メチル−２−ピロリドン）であり、前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気は、高沸点有機溶剤の含有量が０．５ｗｔ％以下であり、前記処理塔の塔底部から缶出する濃縮液は、高沸点有機溶剤の含有量が６０．０ｗｔ％以上であることが好ましい。

本発明によれば、被処理液を濃縮液と留出液とに分離し、濃縮液中の高沸点有機溶剤の含有量を十分に多くするとともに、留出液中の高沸点有機溶剤の含有量を十分に少なくすることができる。

本発明の第１実施形態に係る溶液処理装置の模式図である。 本発明の第２実施形態に係る溶液処理装置の模式図である。

以下、適宜図面を参照して、本発明に係る溶液処理装置を実施するための形態（実施形態）について説明する。
なお、本発明に係る溶液処理装置の処理対象である溶液について、処理塔に供給される前のものと、処理塔内のものとを被処理液Ｌ１（気体状のものを被処理蒸気Ｌ１）と示し、処理塔の塔底部から缶出した後のものを濃縮液Ｌ２（気体状のものを濃縮蒸気Ｌ２）と示し、処理塔の塔頂部から留出した後のものを留出液Ｌ３（気体状のものを留出蒸気Ｌ３）と示す。

まず、第１実施形態に係る溶液処理装置１ａの概略について図１を用いて説明する。
≪第１実施形態に係る溶液処理装置の概略≫
第１実施形態に係る溶液処理装置１ａは、高沸点有機溶剤を含有する被処理液Ｌ１を、高沸点有機溶剤の含有量の多い濃縮液Ｌ２と高沸点有機溶剤の含有量の少ない留出液Ｌ３とに分離する装置である。
図１に示すように、溶液処理装置１ａは、処理塔２と、処理塔２の内部に設置されるとともに被処理液Ｌ１と被処理蒸気Ｌ１とを接触させる第１気液接触手段３ａと、第１気液接触手段３ａの上方から処理塔２の内部に被処理液Ｌ１を供給する供給手段４と、処理塔２の塔底部の被処理液Ｌ１を加熱（詳細には、濃縮液Ｌ２を加熱し処理塔２の塔底部に戻すことで被処理液Ｌ１の温度を上昇させ、被処理液Ｌ１を間接的に加熱）する第１加熱手段６ａと、処理塔２の塔頂部から留出する留出蒸気Ｌ３に同伴する液滴を分離し処理塔２の内部に戻す気液分離手段７と、処理塔２の塔頂部から留出する留出蒸気Ｌ３を圧縮して昇温させる圧縮手段８と、を備える。

そして、溶液処理装置１ａは、処理塔２の内部に飛沫同伴を防止する気液分離器５を備える。また、溶液処理装置１ａは、供給手段４から処理塔２内部に供給される被処理液Ｌ１を事前に加熱するため、濃縮液熱交換器１０と、留出液熱交換器１１と、を備える。さらに、溶液処理装置１ａは、第１加熱手段６ａの加熱を補助する第１加熱補助手段９を備える。加えて、溶液処理装置１ａは、処理塔２から留出した留出蒸気Ｌ３が系外（図示しない真空ポンプ）に漏れ出さないように冷却して留出液Ｌ３とする冷却器１３と、この冷却器の上流側に設けられ凝縮された留出液Ｌ３を貯める保持缶１２と、を備える。
なお、溶液処理装置１ａは、各機器間に液体または気体を流すため、配管ｔ１〜ｔ２０を備えるとともに、液体または気体を所定方向に流すため、ポンプＰ１、Ｐ２、Ｐ３を備える。

次に、第１実施形態に係る溶液処理装置１ａの各機器について図１を用いて説明する。
＜処理塔＞
処理塔２とは、被処理液Ｌ１を濃縮液Ｌ２と留出蒸気Ｌ３とに分離するものである。
処理塔２は、全体として筒状を呈するとともに、内部には後記する第１気液接触手段３ａを備え、第１気液接触手段３ａよりも上方に気液分離器５を備える。さらに、処理塔２は、第１気液接触手段３ａと、気液分離器５との間に、後記する供給手段４を備える。

処理塔２は、塔頂部において、留出蒸気Ｌ３の出口（留出口）が設けられ、当該出口は配管ｔ４を介して気液分離手段７の入口に接続している。また、処理塔２は、塔底部において、濃縮液Ｌ２の２つの出口が設けられ、一方の出口（缶出口）は、配管ｔ１４、ポンプＰ２、配管ｔ１５を介して第１加熱手段６ａの入口に接続するとともに、分岐した配管ｔ１６を介して系外へ向かう配管ｔ２０に接続し、もう一方の出口は、配管ｔ１７を介して第１加熱補助手段９の入口に接続している。

＜第１気液接触手段＞
第１気液接触手段３ａとは、被処理液Ｌ１が分離した蒸気と液とを気液接触させる手段である。

第１気液接触手段３ａは、処理塔２の内部に設けられ、棚段を用いることができる。この棚段は、１つのトレイまたは上下方向に所定間隔を空けて積層する２つ以上のトレイであればよく、多孔板トレイ、バルブトレイ、泡鐘トレイ、リフトトレイ等、公知の蒸留用気液接触トレイのいずれであってもよい。

第１気液接触手段３ａとしては、被処理液Ｌ１と被処理蒸気Ｌ１とを適切に接触させることができる手段であれば、特に限定されず、前記の棚段のほか、規則充填物、不規則充填物といった公知の気液接触手段を用いることができる。
なお、この棚段の段数（トレイの枚数）や充填物の層高については、所望する濃縮液Ｌ２の高沸点有機溶剤の含有量や物性値等に基づき決定すればよい。

＜供給手段＞
供給手段４とは、被処理液Ｌ１を処理塔２の内部に供給する手段である。
供給手段４は、第１気液接触手段３ａの上方に設けられ、被処理液Ｌ１が流れるように管状を呈する。
なお、図１では、供給手段４は、処理塔２の内壁から内側に向けて突出するように設けられているが、第１気液接触手段３ａの上方に被処理液Ｌ１を供給できる手段であれば、特に限定されず、例えば、第１気液接触手段３ａの上部全面に被処理液Ｌ１を供給できるように、散布ノズルであってもよい。
＜第１加熱手段＞
第１加熱手段６ａとは、処理塔２の塔底部に供給される被処理液Ｌ１を加熱する手段である。
第１加熱手段６ａは、処理塔２の塔底部の出口から、配管ｔ１４、ポンプＰ２、配管ｔ１５を介して供給される濃縮液Ｌ２を、加熱源（熱媒体）と熱交換することにより加熱する加熱器であり、当該加熱器で加熱された濃縮液Ｌ２は、配管ｔ１８を介して、処理塔２の内部に液体または気体の状態で供給される。なお、加熱器の加熱源としては、圧縮手段８により圧縮され昇温した留出蒸気Ｌ３が用いられる。

第１加熱手段６ａの留出蒸気Ｌ３（加熱源）の入口は、配管ｔ７を介して圧縮手段８の出口に接続し、第１加熱手段６ａの留出液Ｌ３（加熱源）の出口は、配管ｔ８を介して保持缶１２の入口に接続している。

第１加熱手段６ａとして、前記のような濃縮液Ｌ２を加熱して処理塔２に戻す加熱器を用いる場合、多管式熱交換器、プレート式熱交換器、シェルプレート式熱交換器、スパイラル式熱交換器といった公知の熱交換器を用いることができる。
そして、加熱器の加熱源（熱媒体）としては、圧縮手段８により昇温した留出蒸気Ｌ３のほか、圧縮手段８以外の手段により昇温したスチーム、電気ヒーターといった公知の加熱源を用いることができる。

また、第１加熱手段６ａとしては、被処理液Ｌ１を適切に加熱できる手段であれば、特に限定されず、前記のような濃縮液Ｌ２を加熱して処理塔２に戻す加熱器のほか、スチーム等の熱媒体を用いて処理塔２内の被処理液Ｌ１を加熱する加熱器といった公知の加熱手段を用いることができる。

＜気液分離手段＞
気液分離手段７とは、処理塔２の塔頂部から留出する留出蒸気Ｌ３に同伴する液滴を分離し処理塔２の内部に戻す手段である。
気液分離手段７は、サイクロン型気液分離装置を用いることができる。このサイクロン型気液分離装置は、配管と、当該配管の内部に留出蒸気Ｌ３の流れ方向（水平方向）に沿った軸を中心として傾斜した複数枚の羽根と、を備えるものである。そして、サイクロン型気液分離装置は、傾斜した羽根が留出蒸気Ｌ３に旋回流を与え、気体状の留出蒸気Ｌ３は旋回しながら直進するとともに、同伴した液滴は内壁面に押し付けられることとなる。その結果、サイクロン型気液分離装置は、同伴する液滴を留出蒸気Ｌ３から分離することができる。

気液分離手段７の留出蒸気Ｌ３の入口は、配管ｔ４を介して処理塔２の塔頂部の出口に接続し、気液分離手段７の留出蒸気Ｌ３の出口は、配管ｔ６を介して圧縮手段８の入口に接続している。
そして、気液分離手段７により分離した液滴を排出する排出口は、配管ｔ５を介して処理塔２の塔頂部付近（第１気液接触手段３ａよりも上方）の塔側面に設けられた供給口に接続している。

なお、気液分離手段７としては、飛沫同伴する液滴を適切に分離し処理塔２に戻すことができる手段であれば、特に限定されず、前記サイクロン型気液分離装置のほか、邪魔板型気液分離装置、ワイヤーメッシュ型気液分離装置といった公知の気液分離手段を用いることができる。
ただし、これらの気液分離手段７の中でも、圧力損失を抑制することができるサイクロン型気液分離装置を用いるのが好ましい。

＜圧縮手段＞
圧縮手段８とは、処理塔２の塔頂部から留出する留出蒸気Ｌ３を圧縮して昇温させる手段である。
そして、圧縮手段８は、処理塔２の塔頂部から留出する留出蒸気Ｌ３を、処理塔２の塔底部の被処理液Ｌ１よりも、温度が２℃以上高くなるように、圧縮して昇温する。これにより、第１加熱手段６ａの加熱源として用いる留出蒸気Ｌ３が、加熱対象である処理塔２の塔底部の被処理液Ｌ１よりも２℃以上高温となることにより、留出蒸気Ｌ３が加熱源として好適なものとなる。

圧縮手段８の留出蒸気Ｌ３の入口は、配管ｔ６を介して気液分離手段７の出口に接続し、圧縮手段８の留出蒸気Ｌ３の出口は、配管ｔ７を介して第１加熱手段６ａの入口に接続している。

なお、圧縮手段８としては、留出蒸気Ｌ３を圧縮して昇温させることができる手段であれば、特に限定されず、機械的な圧縮装置であればルーツブロワのほか、多段ターボブロワ、スクリュー型圧縮機、ベーン式圧縮機、ダイヤフラム式圧縮機といった機器、その他エゼクター等公知の圧縮手段を用いることができる。そして、圧縮手段８は、公知の圧縮手段の中から、必要となる昇圧の程度、発生する留出蒸気量、経済性等により選定すればよい。

＜第１実施形態に係る溶液処理装置のその他の構成＞
（気液分離器）
気液分離器５は、処理塔２の塔頂部に設けられるとともに、留出蒸気Ｌ３の飛沫同伴を防止するメッシュ状の構造物であり、例えば、ミストエリミネーターである。
なお、溶液処理装置１ａは、図１のように、飛沫同伴を確実に防止するため、気液分離器５と気液分離手段７とを両方備える構成であってもよいが、いずれか一方のみを備える構成であってもよい。

（第１加熱補助手段、濃縮液熱交換器、留出液熱交換器）
第１加熱補助手段９、濃縮液熱交換器１０、留出液熱交換器１１は、公知の熱交換器を用い、熱媒体としては、各々、スチームＳ、濃縮液Ｌ２、留出液Ｌ３を用いる。
なお、第１加熱補助手段９の熱媒体は、電気ヒーターであってもよい。

第１加熱補助手段９の濃縮液Ｌ２の入口は、配管ｔ１７を介して処理塔２の塔底部の出口に接続し、第１加熱補助手段９の濃縮液Ｌ２（液体状および気体状）の出口は、配管ｔ１９を介して処理塔２の塔底部付近の塔側面に設けられた供給口に接続している。

濃縮液熱交換器１０の被処理液Ｌ１の入口は、配管ｔ１、ポンプＰ１を介して外部に接続し、濃縮液熱交換器１０の被処理液Ｌ１の出口は、配管ｔ２を介して留出液熱交換器１１の入口に接続している。また、濃縮液熱交換器１０の濃縮液Ｌ２の入口は、配管ｔ１６、ポンプＰ２、配管ｔ１４を介して処理塔２の塔底部の出口に接続し、濃縮液熱交換器１０の濃縮液Ｌ２の出口は、配管ｔ２０を介して系外に接続している。

留出液熱交換器１１の被処理液Ｌ１の出口は、配管ｔ３を介して供給手段４に接続している。また、留出液熱交換器１１の留出液Ｌ３の入口は、配管ｔ１２、ポンプＰ３、配管ｔ１１を介して保持缶１２の出口に接続し、留出液熱交換器１１の留出液Ｌ３の出口は、配管ｔ１３を介して外部に接続している。

（冷却器、保持缶）
冷却器１３は、留出蒸気Ｌ３が系外（図示しない真空ポンプ）に漏れ出さないように当該留出蒸気Ｌ３を冷却して留出液Ｌ３とする機器である。
そして、保持缶１２は、第１加熱手段６ａにより液体状となった留出液Ｌ３と、冷却器１３により液体状となった留出液Ｌ３を底側で保持するものである。

冷却器１３の留出蒸気Ｌ３の入口は、配管ｔ９を介して保持缶１２の出口に接続し、冷却器１３の蒸気の出口は、配管ｔ１０を介して系外（図示しない真空ポンプ）に接続する。
保持缶１２の留出液Ｌ３の入口は、配管ｔ８を介して第１加熱手段６ａの出口に接続し、保持缶１２の留出液Ｌ３の出口は、配管１１、ポンプＰ３、配管ｔ１２を介して留出液熱交換器１１の入口に接続している。

≪還流手段について≫
溶液処理装置１ａは、還流手段を有さない。言い換えると、溶液処理装置１ａは、還流手段を用いる精留ではなく、還流手段を用いない蒸発（単蒸留）に関する装置である。
ここで、還流手段とは、処理塔２の塔頂部から留出する留出蒸気Ｌ３を凝縮して留出液Ｌ３とし当該留出液Ｌ３を処理塔２の内部に戻す手段である。

溶液処理装置１ａによると、高沸点有機溶剤の含有量が十分に少ない留出液Ｌ３と、高沸点有機溶剤の含有量が十分に多い濃縮液Ｌ２とを得ることができるため、あえて、還流手段を有する必要がない。

なお、溶液処理装置１ａは、還流手段を有さないことにより、還流操作において必要となる膨大なエネルギーの消費を確実に回避することができる。
ただし、エネルギーの消費量について制限されていないとともに、留出液Ｌ３の高沸点有機溶剤の含有量を更に低減しなければならないといった場合は、溶液処理装置１ａに還流手段を設けてもよい。

なお、溶液処理装置１ａは、内部還流手段を設けてもよい。ここで、内部還流手段とは、処理塔２の内部において被処理蒸気Ｌ１を凝縮し、凝縮した被処理液Ｌ１を処理塔２の内部の気液接触手段等に供給するという手段である。溶液処理装置１ａに適用する場合は、例えば、処理塔２の内部であって気液分離器５の上方に、内部還流手段として公知の冷却器を設ければよい。

次に、本発明に係る溶液処理装置の処理対象となる被処理液Ｌ１について説明するとともに、この被処理液Ｌ１を処理して得られる濃縮液Ｌ２および留出液Ｌ３を説明する。
≪被処理液≫
被処理液Ｌ１とは、高沸点有機溶剤と、水と、を含む溶液であり、詳細には、各種産業分野において、洗浄工程や製造工程で使用された高沸点有機溶剤を含有する水（溶液）である。

被処理液Ｌ１の高沸点有機溶剤とは、水より沸点が高く、水と完全に溶解し、水と共沸しない溶剤である。
そして、高沸点有機溶剤は、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ−エチル−２−ピロリドン（ＮＥＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、エチレングリコール（ＥＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、トリエチレングリコール（ＴＥＧ）、プロピレングリコール（ＰＧ）、ブチルジグリコール（ＢＤＧ）、１，４−ブタンジオール（１，４−ＢＤ）、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、ジエチレングリコールモノメチルエーテル（ＤＧＭＥ）、１,３−ジメチル−２−イミダゾリジノン（ＤＭＩ）よりなる群から選ばれた１種または２種以上の溶剤であるのが好ましい。
これらの高沸点有機溶剤は、再利用する価値の高い溶剤であることから、本発明に係る溶液処理装置により、濃縮液Ｌ２中の高沸点有機溶剤を十分に濃縮することで、リサイクルに資するという効果をより確実なものとすることができる。

被処理液Ｌ１の高沸点有機溶剤の含有量は、１０．０ｗｔ％以下であることが好ましく、５．０ｗｔ％以下であることがさらに好ましい。被処理液Ｌ１の高沸点有機溶剤の含有量が所定値以下であると、留出液Ｌ３中の高沸点有機溶剤の含有量の低下という効果を、より確実なものとすることができるからである。

高沸点有機溶剤がＮＭＰである場合、被処理液Ｌ１のＮＭＰの含有量は、１０．０ｗｔ％以下であることが好ましい。被処理液Ｌ１のＮＭＰの含有量が１０．０ｗｔ％以下であると、留出液Ｌ３中のＮＭＰの含有量の低下という効果を、より確実なものとすることができるからである。

≪濃縮液≫
濃縮液Ｌ２とは、被処理液Ｌ１の高沸点有機溶剤の含有量と比較して、高沸点有機溶剤の含有量の多い溶液であり、本発明に係る溶液処理装置により被処理液Ｌ１を処理して得られる溶液である。

高沸点有機溶剤がＮＭＰである場合、濃縮液Ｌ２のＮＭＰの含有量は、６０．０ｗｔ％以上であることが好ましく、８０．０ｗｔ％以上であることがさらに好ましい。濃縮液Ｌ２のＮＭＰの含有量が６０．０ｗｔ％以上であると、濃縮液Ｌ２のＮＭＰをリサイクルする際にコスト面において有利となり、濃縮液Ｌ２を有価物として扱うことができる。また、８０．０ｗｔ％以上であると、本発明の溶液処理装置により処理した後に使用する精製装置にかかる負荷を軽減したりすることができるからである。

ただし、高沸点有機溶剤がＮＭＰである場合、濃縮液Ｌ２のＮＭＰの含有量が８５．０ｗｔ％以上となると消防法による危険物と見なされることから、当該場合は、濃縮液Ｌ２のＮＭＰの含有量が８５．０ｗｔ％未満であることが好ましい。

なお、５３．３ｋＰａにおけるＮＭＰの気液平衡関係を一例として表１に示す。
下記表１から、溶液中のＮＭＰの含有量（ＮＭＰ液組成）について、０．０〜６０．０ｗｔ％の間での温度差は僅か４．５℃であるが、０．０〜８０．０ｗｔ％の間での温度差は１１．７℃であることがわかる。ここで、圧縮手段８の入口側（配管ｔ６側）と出口側（配管ｔ７側）とにおける留出蒸気３の温度差が大きくなると、圧縮手段８に必要となる動力（エネルギー）も大きくなる。
つまり、濃縮液Ｌ２として、ＮＭＰの含有量が８０．０ｗｔ％のものを得ようとする場合は、６０．０ｗｔ％のものを得ようとする場合と比較し、濃縮液Ｌ２を加熱するために圧縮手段８により留出蒸気Ｌ３の温度差を２．５倍以上とする必要があるため、圧縮手段８に必要となるエネルギーが大幅に増加してしまう。
したがって、本発明に係る溶液処理装置によると、使用する圧縮手段８の性能や圧縮手段８に必要となるエネルギー等を考慮する必要はあるが、濃縮液Ｌ２の高沸点有機溶剤の含有量を６０．０ｗｔ％以上、８０．０ｗｔ％以上とすることが可能であることがわかる。

≪留出液≫
留出液Ｌ３とは、被処理液Ｌ１の高沸点有機溶剤の含有量と比較して、高沸点有機溶剤の含有量の少ない溶液であり、本発明に係る溶液処理装置により被処理液Ｌ１を処理して得られる溶液である。また、留出液Ｌ３は、処理塔２から留出した留出蒸気Ｌ３が、圧縮手段８により昇圧・昇温し、第１加熱手段６ａ通過することで熱回収され凝縮したものである。

高沸点有機溶剤がＮＭＰである場合、留出液Ｌ３のＮＭＰの含有量は、０．５ｗｔ％以下であることが好ましい。留出液Ｌ３のＮＭＰの含有量が０．５ｗｔ％以下であると、本発明に係る溶液処理装置により処理した後の処理装置にかかる負荷を軽減したりすることができるからである。

なお、５３．３ｋＰａにおけるＮＭＰの気液平衡関係を一例として表２に示す。
下記表２から、溶液中のＮＭＰの含有量（ＮＭＰ液組成）が５．０ｗｔ％の場合、蒸気中のＮＭＰの含有量（ＮＭＰ蒸気組成）が０．２ｗｔ％となり、溶液中のＮＭＰの含有量（ＮＭＰ液組成）が１０．０ｗｔ％の場合、蒸気中のＮＭＰの含有量（ＮＭＰ蒸気組成）が０．５ｗｔ％となることがわかる。
つまり、被処理液Ｌ１としてＮＭＰの含有量が１０．０ｗｔ％のものを使用した場合、本発明に係る溶液処理装置によると、当該気液平衡関係に基づき、第１気液接触手段３ａにおいて、ＮＭＰの含有量が０．５ｗｔ％の留出蒸気Ｌ３を処理塔２から留出させることができる。
したがって、本発明に係る溶液処理装置によると、留出液Ｌ３の高沸点有機溶剤の含有量を０．５ｗｔ％以下とすることが可能であることがわかる。

次に、第１実施形態に係る溶液処理装置１ａによる被処理液Ｌ１の処理方法について図１を用いて説明する。
≪第１実施形態に係る溶液処理装置による被処理液の処理方法≫
まず、ポンプＰ１が作動すると、被処理液Ｌ１が配管ｔ１を通って、濃縮液熱交換器１０に供給される。この濃縮液熱交換器１０では、供給された被処理液Ｌ１と濃縮液Ｌ２との間において熱交換が行われ、被処理液Ｌ１が昇温し、濃縮液Ｌ２が降温する。

次に、濃縮液熱交換器１０において昇温した被処理液Ｌ１が、配管ｔ２を通って、留出液熱交換器１１に供給される。この留出液熱交換器１１では、供給された被処理液Ｌ１と留出液Ｌ３との間において熱交換が行われ、被処理液Ｌ１が昇温し、留出液Ｌ３が降温する。
そして、留出液熱交換器１１において昇温した被処理液Ｌ１が、配管ｔ３、供給手段４を通って、処理塔２内に供給される。

処理塔２内に供給された被処理液Ｌ１は、まず、第１気液接触手段３ａに供給される。ここで、被処理液Ｌ１は、処理塔２内に供給された直後の状態、つまり、高沸点有機溶剤が濃縮されていない状態である。よって、この状態の被処理液Ｌ１が、処理塔２の塔底部側から上昇してくる被処理蒸気Ｌ１と接触することになる。その結果、高沸点有機溶剤の含有量が少ない溶液の気液平衡関係に基づいて、被処理液Ｌ１の蒸発現象が起こるため、高沸点有機溶剤の含有量の非常に少ない被処理蒸気Ｌ１が処理塔２の塔頂部側に上昇する。

＜留出液側＞
処理塔２の塔頂部側に上昇した被処理蒸気Ｌ１は、気液分離器５を通過し、塔頂部の出口（留出口）から配管ｔ４を通って、留出蒸気Ｌ３として気液分離手段７に供給される。なお、供給手段４から供給された被処理液Ｌ１が液体状のまま留出液Ｌ３として留出しないよう（つまり、飛沫同伴しないよう）、気液分離器５により、被処理液Ｌ１がトラップされ、第１気液接触手段３ａに供給される。
さらに、気液分離手段７に供給された留出蒸気Ｌ３に同伴した液滴は、気液分離手段７によって留出蒸気Ｌ３から分離され、分離された液滴は、配管ｔ５を通り、処理塔２内に戻される。

次に、気液分離手段７において液滴が排除された留出蒸気Ｌ３は、配管ｔ６を通り、圧縮手段８に供給される。この圧縮手段８では、供給された留出蒸気Ｌ３が圧縮されて昇温する。
そして、圧縮手段８において昇温した留出蒸気Ｌ３が、配管ｔ７を通り、第１加熱手段６ａに供給される。この第１加熱手段６ａでは、供給された留出蒸気Ｌ３と濃縮液Ｌ２との間において熱交換が行われ、留出蒸気Ｌ３が凝縮し、濃縮液Ｌ２が留出蒸気Ｌ３の蒸発潜熱を回収することで昇温し、一部が蒸気化する。

次に、第１加熱手段６ａにおいて凝縮した留出液Ｌ３が、配管ｔ８を通り、保持缶１２に供給される。
なお、留出蒸気Ｌ３が、配管ｔ８、保持缶１２、配管ｔ９、配管ｔ１０を通り、系外（図示しない真空ポンプ）に漏れ出さないように、配管ｔ９および配管ｔ１０の間に設けられた冷却器１３で冷却水Ｗにより冷却される。そして、降温し凝縮した留出液Ｌ３が冷却器１３内を流下し、配管ｔ９を通り、保持缶１２の底側に貯まることとなる。
なお、図示しない真空ポンプにより、配管ｔ１０、冷却器１３、保持缶１２等を介して、溶液処理装置１ａを吸引（Ｖａｃｕｕｍ）することにより、溶液処理装置１ａの圧力を所望の減圧状態とする。

そして、保持缶１２の底側に貯まった留出液Ｌ３が、作動するポンプＰ３により、配管ｔ１１、配管ｔ１２を通り、留出液熱交換器１１に供給される。この留出液熱交換器１１では、前記のとおり、供給された留出液Ｌ３と被処理液Ｌ１との間において熱交換が行われ、留出液Ｌ３が降温し、被処理液Ｌ１が昇温する。
最終的に、留出液熱交換器１１において降温した留出液Ｌ３は、配管ｔ１３を通り、溶液処理装置１ａの系外に流出する。

＜濃縮液側＞
一方、第１気液接触手段３ａにおいて、高沸点有機溶剤の含有量の多い被処理液Ｌ１は、第１気液接触手段３ａ内を流下し、処理塔２の塔底部に供給される。そして、処理塔２の塔底部に供給された被処理液Ｌ１は、濃縮液Ｌ２として、作動するポンプＰ２により、一部が配管ｔ１４、配管ｔ１５を通り、第１加熱手段６ａに供給され、一部が配管ｔ１４、配管ｔ１６を通り、濃縮液熱交換器１０に供給される。さらに、処理塔２の塔底部に供給された被処理液Ｌ１の一部は、濃縮液Ｌ２として、配管ｔ１７を通り、第１加熱補助手段９に供給される。

第１加熱手段６ａでは、前記のとおり、供給された濃縮液Ｌ２と留出蒸気Ｌ３との間において熱交換が行われ、濃縮液Ｌ２が一部蒸発し、留出蒸気Ｌ３が凝縮する。また、第１加熱補助手段９では、供給された濃縮液Ｌ２とスチームＳとの間において熱交換が行われ、濃縮液Ｌ２が一部蒸発することとなる。そして、第１加熱手段６ａ、第１加熱補助手段９により昇温した濃縮液Ｌ２が、各々、配管ｔ１８、配管ｔ１９を通り、処理塔２の内部に戻されることで、加熱されることにより蒸発した被処理蒸気Ｌ１が処理塔２の塔頂部側（第１気液接触手段３ａ側）に上昇し、液体状のままの被処理液Ｌ１は、処理塔２の塔底部に供給される。

そして、濃縮液熱交換器１０では、前記のとおり、供給された濃縮液Ｌ２と被処理液Ｌ１との間において熱交換が行われ、濃縮液Ｌ２が降温し、被処理液Ｌ１が昇温する。
最終的に、濃縮液熱交換器１０において降温した濃縮液Ｌ２は、配管ｔ２０を通り、溶液処理装置１ａの系外に流出する。

次に、第２実施形態に係る溶液処理装置１ｂの概略について図２を用いて説明する。
なお、第２実施形態を説明するに際して、第１実施形態と共通する構成については説明を省略し、相違する構成を中心に説明する。

≪第２実施形態に係る溶液処理装置の概略≫
第２実施形態に係る溶液処理装置１ｂは、第１実施形態に係る溶液処理装置１ａと同様、高沸点有機溶剤を含有する被処理液Ｌ１を、高沸点有機溶剤の含有量の多い濃縮液Ｌ２と高沸点有機溶剤の含有量の少ない留出液Ｌ３とに分離する装置である。

図２に示すように、溶液処理装置１ｂは、図１に示した溶液処理装置１ａの構成に加え、処理塔２の内部であって第１気液接触手段３ａの下方に設置される第２気液接触手段３ｂと、処理塔２の内部であって第１気液接触手段３ａと第２気液接触手段３ｂとの間に設置される保持手段１４と、保持手段１４に保持された被処理液Ｌ１を加熱する第２加熱手段６ｂと、を備える。
そして、溶液処理装置１ｂは、図１に示した溶液処理装置１ａの構成に加え、調節弁１５と、凝縮器１６と、を備える。
なお、溶液処理装置１ｂは、各機器間に液体または気体を流すため、配管ｔ１〜ｔ３０を備えるとともに、液体または気体を所定方向に流すため、ポンプＰ１〜Ｐ４を備える。

次に、第２実施形態に係る溶液処理装置１ｂの各機器について図２を用いて説明する。
＜第２気液接触手段＞
第２気液接触手段３ｂとは、被処理液Ｌ１が分離した蒸気と液とを気液接触させる手段である。
第２気液接触手段３ｂは、処理塔２の内部であるとともに、第１気液接触手段３ａの下方に設けられる。なお、第２気液接触手段３ｂは、第１気液接触手段３ａと同様、棚段、規則充填物、不規則充填物といった公知の気液接触手段を用いることができる。
そして、第１気液接触手段３ａと第２気液接触手段３ｂとは、同種の組み合わせ（例えば、棚段と棚段）でもよく、異種の組み合わせ（例えば、棚段と規則充填物）であってもよい。

＜保持手段＞
保持手段１４とは、第１気液接触手段３ａから供給される被処理液Ｌ１を所定量保持し、当該所定量を超える被処理液Ｌ２を第２気液接触手段３ｂに供給する手段である。
保持手段１４は、処理塔２の内部であって第１気液接触手段３ａと第２気液接触手段３ｂとの間に設置される。そして、保持手段１４は、チムニートレイ１４ａと、チムニートレイ１４ａに保持された被処理液Ｌ１を第２気液接触手段３ｂに供給する配管ｔ２６と、を用いることができる。

チムニートレイ１４ａは、貫通孔を有するトレイと、トレイの貫通孔から上方に突出するとともにトレイの下方から上方に被処理蒸気Ｌ１を流通可能とするスタンドパイプと、を備えるものである。そして、配管ｔ２６は、チムニートレイ１４ａのトレイ部分に保持された被処理液Ｌ１を所定流量で第２気液接触手段３ｂに供給するものである。
なお、保持手段１４としては、液体を保持できる手段であれば特に限定されず、チムニートレイ以外の液コレクターを用いてもよい。

＜第２加熱手段＞
第２加熱手段６ｂとは、保持手段１４に保持された被処理液Ｌ１を加熱する手段である。
第２加熱手段６ｂは、第１加熱手段６ａと同様の加熱器を用いることができる。この加熱器は、処理塔２の保持手段１４から、配管ｔ２１、ポンプＰ２、配管ｔ２２を介して供給される被処理液Ｌ１を、加熱源（熱媒体）と熱交換することにより加熱するものであり、加熱器で加熱された被処理液Ｌ１は、配管ｔ２３を介して、処理塔２の内部（保持手段１４の上方）に液体または気体の状態で供給される。なお、加熱器の加熱源としては、圧縮手段８により圧縮され昇温した留出蒸気Ｌ３が用いられる。

第２加熱手段６ｂの被処理液Ｌ１（加熱対象）の入口は、配管ｔ２２、ポンプＰ２、配管ｔ２１を介して処理塔２の保持手段１４設置付近の塔側面に設けられた出口に接続し、第２加熱手段６ｂの被処理液Ｌ１（加熱対象）の出口は、配管ｔ２３を介して処理塔２の保持手段１４設置付近の塔側面に設けられた供給口に接続している。

そして、第１加熱手段６ａと第２加熱手段６ｂとは、同種の組み合わせ（例えば、加熱した液体を処理塔２に戻す構成の加熱器と、当該加熱器と同じ構成の加熱器）でもよく、異種の組み合わせ（例えば、加熱した液体を処理塔２に戻す構成の加熱器と、処理塔２内の被処理液Ｌ１を直接加熱する加熱器）であってもよい。
なお、図２では、溶液処理装置１ｂは、第２加熱手段６ｂに対応する圧縮手段８を備える構成となっているが、第１加熱手段６ａに対応する圧縮手段（圧縮手段８よりも圧縮率の高い圧縮手段）をさらに備える構成としてもよい。

＜第２実施形態に係る溶液処理装置のその他の構成＞
（調節弁、凝縮器）
調節弁１５は、配管ｔ６と配管ｔ２４との間に設けられ、開閉することにより配管ｔ２４側に流れる留出蒸気Ｌ３の流量を調整するものである。
そして、凝縮器１６は、留出蒸気Ｌ３を冷却水Ｗで冷却することで凝縮させ留出液Ｌ３とする公知の熱交換器である。

次に、第２実施形態に係る溶液処理装置１ｂによる被処理液Ｌ１の処理方法について図２を用いて説明する。
なお、第２実施形態を説明するに際して、第１実施形態と共通する部分については説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。

≪第２実施形態に係る溶液処理装置による被処理液の処理方法≫
＜保持手段と第２気液接触手段について＞
第１気液接触手段３ａにおいて、高沸点有機溶剤の含有量の多い液体状の被処理液Ｌ１は、第１気液接触手段３ａ内を流下し、保持手段１４に供給される。そして、保持手段１４に供給された被処理液Ｌ１の一部が、作動するポンプＰ２により、配管ｔ２１、配管ｔ２２を通り、第２加熱手段６ｂに供給される。この第２加熱手段６ｂでは、供給された被処理液Ｌ１と留出蒸気Ｌ３との間において熱交換が行われ、被処理液Ｌ１が一部蒸発し、留出蒸気Ｌ３が凝縮する。そして、第２加熱手段６ｂにより昇温・一部蒸発した被処理液Ｌ１が、配管ｔ２３を通り、処理塔２の内部に戻されることで、加熱されることにより気体状となった被処理蒸気Ｌ１が処理塔２の塔頂部側（第１気液接触手段３ａ側）に上昇し、液体状のままの被処理液Ｌ１は、保持手段１４に供給され保持されることとなる。

そして、保持手段１４において保持される被処理液Ｌ１が所定量を超えると、当該所定量を超えた被処理液Ｌ１が、配管ｔ２６を介して、第２気液接触手段３ｂに供給される。
第２気液接触手段３ｂに供給された被処理液Ｌ１は、処理塔２の塔底部側から上昇してくる被処理蒸気Ｌ１と接触する。その結果、高沸点有機溶剤の含有量の少ない被処理蒸気Ｌ１は、保持手段１４を通過して、処理塔２の塔頂部側に上昇する。一方、高沸点有機溶剤の含有量の多い被処理液Ｌ１は、第２気液接触手段３ｂ内を流下し、処理塔２の塔底部に供給される。
つまり、第２実施形態に係る溶液処理装置１ｂによると、処理塔２内に２つの気液接触手段を設けていることから、第１実施形態に係る溶液処理装置１ａと比較して、濃縮液Ｌ２内の高沸点有機溶剤の含有量を更に多くすることが可能となる。

＜調節弁、凝縮器について＞
気液分離手段７において液滴が排除された留出蒸気Ｌ３は、一部が調節弁１５、配管ｔ２４を通り、凝縮器１６に供給される。
詳細には、溶液処理装置１ｂ内部の圧力が高くなったとの信号を受けた調節弁１５が、配管ｔ６と配管ｔ２４とを連通状態とすることにより、処理塔２内において余剰となった留出蒸気Ｌ３が、図示しない真空ポンプにより、配管ｔ１０、冷却器１３、保持缶１２、配管ｔ２５、凝縮器１６、配管ｔ２４を介して吸引（Ｖａｃｕｕｍ）される。さらに、凝縮器１６に供給された留出蒸気Ｌ３は、冷却水Ｗにより凝縮し留出液Ｌ３となり、配管ｔ２５を通り、保持缶１２の底側に貯まる。これにより、第１加熱手段６ａと第２加熱手段６ｂとを備えることで、装置内の圧力が高くなる傾向のある溶液処理装置１ｂの全体の圧力を所望の減圧状態とする。

本実施形態に係る溶液処理装置の構成や、処理方法については、以上説明したとおりであるが、その他の明示していない構成等については、従来公知のものであればよく、前記構成によって得られる効果を奏する限りにおいて、限定されないことは言うまでもない。

次に、本発明に係るよう液処理装置について、実施例を示して具体的に説明する。
≪第１実施形態に対応する実施例１≫
第１実施形態に対応する実施例１について、図１を用いて説明する。

＜諸条件＞
被処理液Ｌ１としては、ＮＭＰの含有量が５ｗｔ％である排水を使用した。この排水を１００ｋｇ／ｈで溶液処理装置１ａ（詳細には、濃縮液熱交換器１０）に供給した。

処理塔２の塔頂部の圧力は５３．３ｋＰａに保ち、温度は８３℃であった。また、処理塔２の塔底部の圧力は５３．５ｋＰａに保ち、温度は８８℃であった。
なお、処理塔２の内部（塔頂部、塔底部）の圧力および温度を上記値に保つため、圧縮手段８としては、吸引圧力５３．３ｋＰａ（８３℃）で吐出圧力９３．９ｋＰａ（９８℃）のルーツブロアーを使用した。そして、このルーツブロアーの軸動力は８．１ｋＷであった。さらに、第１加熱補助手段９に供給したスチームＳは定常状態において５ｋｇ／ｈであった。

第１気液接触手段３ａは、高性能規則充填物を使用し、層高は６００ｍｍであった。
なお、高性能規則充填物の層高については、水とＮＭＰの気液平衡関係からシミュレーションすると、理論段１段で５ｗｔ％のＮＭＰを６０ｗｔ％まで濃縮し、さらに留出した留出液の濃度は、０．５ｗｔ％とのシミュレーション結果が得られたことから、理論段１段相当の充填高さとして、層高を６００ｍｍにした。

そして、第１加熱手段６ａは、竪型套管流下式熱交換器（伝熱面積７．８ｍ^２）を使用した。
なお、その他の諸条件については、第１実施形態として説明した構成および処理方法のとおりである。

＜結果＞
回収した留出液Ｌ３の量（詳細には、留出液熱交換器１１から流出した量）は９２．１３ｋｇ／ｈで、ＮＭＰの含有量は０．３ｗｔ％であった。また、回収した濃縮液Ｌ２の量（詳細には、濃縮液熱交換器１０から流出した量）は７．８７ｋｇ／ｈで、ＮＭＰの含有量は６０ｗｔ％であった。
ここで、還流比０．２で運転される１塔式通常蒸留塔により、上記結果と同様の結果を得ようとすると、スチームは１１３ｋｇ／ｈ（≒９２．１３（ｋｇ／ｈ）×１．２×５５１／５３９）必要となる。なお、上記式中の「５５１」とは、８３℃における被処理液の蒸発潜熱（ｋｃａｌ／ｋｇ）の値であり、「５３９」とは、１００℃におけるスチームの蒸発潜熱（ｋｃａｌ／ｋｇ）の値である。
したがって、本発明に係る溶液処理装置１ａによると、必要となるスチーム（エネルギー）を、還流比０．２で運転される１塔式通常蒸留塔と比較し、約４.４％（≒５（ｋｇ／ｈ）／１１３（ｋｇ／ｈ）×１００）まで削減できることがわかった。

≪第２実施形態に対応する実施例２≫
第２実施形態に対応する実施例２について、図２を用いて説明する。
＜諸条件＞
第１実施形態に対応する実施例１と異なる諸条件は、以下のとおりである。
処理塔２の保持手段１４付近の圧力は、５３．５ｋＰａに保ち、温度は８８℃であった。また、処理塔２の塔底部の圧力は、５３．７ｋＰａに保ち、温度は９５℃であった。
なお、第１加熱手段６ａに供給したスチームＳは定常状態において１０ｋｇ／ｈであった。

第２気液接触手段３ｂは、高性能規則充填物を使用し、層高は６００ｍｍであった。
なお、高性能規則充填物の層高については、実施例１と同様理由により決定した。
そして、第２加熱手段６ｂは、竪型套管流下式熱交換器（伝熱面積７．８ｍ^２）を使用した。
なお、その他の諸条件については、第２実施形態として説明した構成および処理方法のとおりである。

＜結果＞
回収した留出液Ｌ３の量（詳細には、留出液熱交換器１１から流出した量）は９４．１０ｋｇ／ｈで、ＮＭＰの含有量は０．３ｗｔ％であった。また、回収した濃縮液Ｌ２の量（詳細には、濃縮液熱交換器１０から流出した量）は５．９０ｋｇ／ｈで、ＮＭＰの含有量は８０ｗｔ％であった。
したがって、本発明の溶液処理装置１ｂによると、必要となるスチーム（エネルギー）を、還流比０．２で運転される１塔式通常蒸留塔と比較し、約８．７％（≒１０（ｋｇ／ｈ）／１１５（ｋｇ／ｈ）×１００）まで削減できることがわかった。

１ａ 第１実施形態に係る溶液処理装置（溶液処理装置）
１ｂ 第２実施形態に係る溶液処理装置（溶液処理装置）
２ 処理塔
３ａ 第１気液接触手段
３ｂ 第２気液接触手段
４ 供給手段
５ 気液分離器
６ａ 第１加熱手段
６ｂ 第２加熱手段
７ 気液分離手段
８ 圧縮手段
９ 第１加熱補助手段
１０ 濃縮液熱交換器
１１ 留出液熱交換器
１２ 保持缶
１３ 冷却器
１４ 保持手段
１４ａ チムニートレイ
１５ 調節弁
１６ 凝縮器
Ｌ１ 被処理液、被処理蒸気
Ｌ２ 濃縮液
Ｌ３ 留出液、留出蒸気
ｔ１〜ｔ３０ 配管
Ｐ１〜Ｐ４ ポンプ

Claims (9)

1. 高沸点有機溶剤を含有する被処理液を、高沸点有機溶剤の含有量の多い濃縮液と高沸点有機溶剤の含有量の少ない留出液とに分離する溶液処理装置であって、
   被処理液を濃縮液と留出液となる留出蒸気とに分離し、塔頂部から留出蒸気を留出させ、塔底部から濃縮液を缶出させる処理塔と、
   前記処理塔の塔底部に供給される被処理液を加熱する第１加熱手段と、
   前記処理塔の内部に設置されるとともに、被処理液と加熱されることにより気体状となった被処理蒸気とを接触させる第１気液接触手段と、
   前記第１気液接触手段の上方から前記処理塔の内部に被処理液を供給する供給手段と、
   を備えることを特徴とする溶液処理装置。
2. 前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気を凝縮して留出液とし当該留出液を前記処理塔の内部に戻す還流手段を有さないことを特徴とする請求項１に記載の溶液処理装置。
3. 前記供給手段から供給される被処理液は、高沸点有機溶剤の含有量が１０．０ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の溶液処理装置。
4. 前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気に同伴する液滴を分離し前記処理塔の内部に戻す気液分離手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の溶液処理装置。
5. 前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気を圧縮して昇温させる圧縮手段を備え、
   前記圧縮手段により圧縮されて昇温した留出蒸気を、前記第１加熱手段の加熱源として用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の溶液処理装置。
6. 前記圧縮手段は、前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気を、前記処理塔の塔底部の被処理液よりも、温度が２℃以上高くなるように、圧縮して昇温させることを特徴とする請求項５に記載の溶液処理装置。
7. 前記処理塔の内部であって前記第１気液接触手段の下方に設置されるとともに、被処理液と加熱されることにより気体状となった被処理蒸気とを接触させる第２気液接触手段と、
   前記処理塔の内部であって前記第１気液接触手段と前記第２気液接触手段との間に設置されるとともに、前記第１気液接触手段から供給される被処理液を所定量保持し、当該所定量を超える被処理液を前記第２気液接触手段に供給する保持手段と、
   前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気を圧縮して昇温させる圧縮手段と、
   前記保持手段に保持された被処理液を加熱する第２加熱手段と、
   を備え、
   前記圧縮手段により圧縮されて昇温した留出蒸気を、前記第１加熱手段および前記第２加熱手段のうち少なくとも一方の加熱源として用いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の溶液処理装置。
8. 前記供給手段から供給する被処理液の高沸点有機溶剤は、水より沸点が高く、水と完全に溶解し、水と共沸しない溶剤であり、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ−エチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチルジグリコール、１，４−ブタンジオール、モノエタノールアミン、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、１,３−ジメチル−２−イミダゾリジノンよりなる群から選ばれた１種または２種以上の溶剤であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の溶液処理装置。
9. 前記供給手段から供給する被処理液の高沸点有機溶剤は、Ｎ−メチルピロリドンであり、
   前記処理塔の塔頂部から留出する留出蒸気は、高沸点有機溶剤の含有量が０．５ｗｔ％以下であり、
   前記処理塔の塔底部から缶出する濃縮液は、高沸点有機溶剤の含有量が６０．０ｗｔ％以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の溶液処理装置。

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