JPH02196739A - エタノールの濃縮精製方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アルコールの精製濃縮方法及びその装置に関
し、合成アルコール、食品工業における使用済アルコー
ル水溶液及び特に発酵アルコール等から高純度のアルコ
ールを省エネルギー的に濃縮精製するのに適した方法及
び装置に関する。

〔従来の技術〕

甘しょ、さつまいも、とうもろこし等の炭水化物を原料
とする発酵アルコールは、飲料用及び工業用として重要
な出発原料であるが、発酵法で得られるアルコール水溶
液のアルコール濃度はｌＯ〜２０−１％と低いため、約
９５〜１００ｗＬ％まで濃縮する必要がある。

従来、この濃縮法として蒸留法が用いられてきたが、主
成分アルコール及び水の蒸発潜熱の回収が困難で経済的
に不利であり、これに替わる省エネルギー型の濃縮法の
開発が望まれている。

一方、省エネルギ、−型の濃縮法として超臨界状態又は
擬臨界状態の炭酸ガスを用いてアルコールを水より抽出
・分離して濃縮する方法が提案されている。（特開昭５
６−５６２０１及び同５９−１４１５２８号公報） しかしながら、炭酸ガスを溶剤として用いた場合アルコ
ールの選択的抽出には限界があり、最大濃縮度は約９１
ｗｔ％が限界であり、これ以上に濃縮することは不可能
であることが最近報告されている。又、炭酸ガス中への
アルコールの溶解度は十分に大きくないことより、大量
の炭酸ガス・（１０％アルコール水溶液１重量部に対し
て１５重量部以上）を必要とするという問題点があり、
そめ改善が望まれている。

このため、現在、アルコール濃縮度を向上させかつアル
コール溶解度を大きくできる方法及び装置が望まれてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はアルコール濃縮度を９１ｗｔ％以上に向上でき
、かつアルコール溶解度が大きくでき少量の溶剤量でア
ルコールを濃縮回収できる経済的なアルコール濃縮方法
及び装置を提供しようとするものである。

（課題を解決するための手段〕 すなわち、本発明は （１）　　向流接触装置中部の原料供給口より、アルコ
ール水溶液を供給し、該向流接触装置の下部よりプロピ
レン溶剤を供給し、該原料供給口より下部においてはプ
ロピレン溶剤を超臨界状態又は擬臨界状態に保持し、該
原料供給口より上部においてはプロピレン溶剤を液体状
態に保持することにより、該向流接触装置上部より実質
的に水分が分離された１ｌｌｌｉ１アルコールを含んだ
プロピレン溶剤相を抜き出し、これをプロピレン溶剤加
圧蒸留塔に導入し、該塔底より実質的に水分を含まずア
ルコールを含むプロピレン液体を回収し、一方塔頂より
実質的にアルコールを含まず水分を含むプロピレン気体
を回収し、該プロピレン気体を加圧後その圧縮熱を該プ
ロピレン溶剤加圧蒸留塔の熱源に用いるとともに、その
一部は該プロピレン溶剤加圧蒸留塔へ還流し、他の残部
は前記向流接触装置の上部流体と間接熱交換後、前記向
流接触装置の下部に再び導入することを特徴とするアル
コールの濃縮精製方法、及び （２）中部にアルコール水溶液の供給ライン、底部に重
液取出ライン、頂部に軽液取出ラインが設けられ、かつ
上部より下部の分散器に超臨界状態又は擬臨界状態のプ
ロピレン溶剤を導（熱交換器の作用を有するプロピレン
溶剤供給ラインを内蔵した自流接触装置、前記軽液取出
ラインと減圧弁を介して連結し、頂部にプ”ロピレン溶
剤取出ライン、底部に濃縮アルコール取出ラインを設け
たプロピレン溶剤加圧蒸留塔及び前記プロピレン溶剤取
出ラインを昇圧機並びに前記プロピレン溶剤加圧蒸留塔
の塔底を介して前記向流接触装置のプロピレン溶剤供給
ラインと接続するラインよりなることを特徴とするアル
コール濃縮精製装である。

本発明は全てのアルコール水溶液の＊ｓ１Ｍ精製に適用
しうるものであるが、その−例として発酵アルコールに
ついて云えばアルコール濃度は約１０ｗｔ％前後で残り
は水である。

また、本発明で云うプロピレンの超臨界状態プロピレン
の擬臨界状態とはその臨界温度Ｔｃ以下ではあるが約８
０°Ｃ以上の温度であり、圧力はその温度におけるプロ
ピレンの飽和蒸気圧以上に保持した状態を云う。

又、本発明に云うプロピレンの液体状態とは、７０’Ｃ
以下の温度で、圧力はその温度における飽和蒸気圧以上
に保持した状態を云う。

以下、本発明の一実施態様を第１図に従って詳述する。

第１図において、ｌは向流接触装置（このものは、充填
塔、棚段塔又は多段抽出塔であることが好ましい。）、
２は原料であるアルコールを含む水溶液の供給ライン、
３はプロピレン溶剤の供給ライン、４は向流接触装置ｌ
の下部の重液（水が主成分）の取出しライン、５は向流
接触装置ｌの上部の軽液（プロピレン溶剤と濃縮アルコ
ール分）の取出しライン、６は原料供給ライン２より上
部でアルコール濃縮部、７は原料供給ライン２より下部
でアルコール回収部、８はプロピレン溶剤供給ラインで
熱交換器でもあり、９はプロピレン溶剤比９口の分散器
、ｌＯは減圧弁、１１はプロピレン溶剤加圧蒸留塔、１
２はプロピレン溶剤取出ライン、１３は濃縮アルコール
取出ライン、１４は昇圧機、１５はプロピレン溶剤加圧
蒸留塔加熱器、１６はバイパスライン、１７はプロピレ
ン溶剤の還流ライン、１８はプロピレン溶剤供給ライン
３と接続するプロピレン溶剤ラインである。

原料のアルコール水溶液１重量部を原料供給ライン２よ
り、又プロピレン溶剤３〜６重量部を供給ライン３より
向流接触装置ｌに供給し、該プロピレン溶剤は超臨界状
態又は凝臨界状態で回収部７にてアルコール水溶液と向
流接触させることにより、密度の低いプロピレン溶剤相
は上昇しながらアルコール水溶液よりアルコールを選択
的に抽出し、軽液取出しライン５より軽液として取り出
される。

本発明者は、回収部７においてはプロピレン溶剤を超臨
界状態又は擬しｎ界状態に保持することにより、アルコ
ールのプロピレンへの溶解度が大巾に向上し、重液抜出
しライン４からのアルコールの損失を防止するに必要な
プロピレン溶剤の使用量を大巾に低減できることを見出
した。

この回収部７においては、温度は約８０〜１７０°Ｃが
好ましく、最も好ましい温度は９０〜１３０°Ｃである
。圧力は５０ａｔｍ以上が好ましいが、最も好ましくは
６０〜２００ａ　ｔａ＋である。これ以上の圧力では装
置コストの増大となり好ましくない。

次に、本発明者は、プロピレン溶剤相をアルコール濃縮
部６において、冷却用熱交換器８にて冷却することによ
り水分が選択的にプロピレン溶剤相より相分離し、濃縮
部６を重液となって下降し、プロピレン溶剤相中のアル
コール濃度が９５〜９７４％（プロピレンのない状態）
まで濃縮されることを見出した。

濃縮部６では、プロピレン溶剤を液体状態とする温度、
圧力が必要である。温度は１０〜７０°Ｃが好ましいが
、最も好ましくは１０〜６０°Ｃであり、温度が低い程
好ましい、圧力は回収部７と同等の条件が好ましい。

一方、軽液抜出しライン５の軽液は、プロピレン溶剤及
び濃縮アルコールからなっており、減圧弁１０で減圧後
プロピレン溶剤加圧蒸留塔１１に導入されプロピレン溶
剤と濃縮アルコールに分離され、濃縮アルコールはライ
ン１３より取り出され、実質的にアルコールが含まれな
いプロピレン溶剤取出しライン１２の溶剤は昇圧機１４
で再加圧される。

該プロピレン溶剤加圧蒸留塔１１の圧力は１０〜４０ａ
ｔＩＩｌ、温度は１０〜８０°Ｃの範囲が好ましい、又
化学工学の分野で公知のように、該蒸留塔１１は棚段又
は／及び充填物層とし、ライン１７よりプロピレン溶剤
相の一部を該蒸留塔１１の上部に還流させることにより
、濃縮アルコールとプロピレンの分離性能を向上させる
ことが好ましい。

昇圧機１４で加圧されたプロピレンは断熱圧縮のために
温度レベルで上昇するので熱交換器１５によりプロピレ
ン溶剤加圧蒸留塔１１の熱源として有効に利用すること
ができる。

１部のプロピレンは温度調整のためバイパスライン１６
を通り、ライン１８で連結される。

ライン１Ｂの温度は１０〜８０℃であり、前記向沫接触
装ｆｉｌのプロピレン溶剤供給ライン３に連結し、該向
流接触装置ｌ内の軽液相と向流で間接熱交換するように
熱交換器８を設け、その出口９を該向流接触装置ｌの底
部に設けることにより、濃縮部６を冷却しアルコール濃
縮効果が十分に行えるようにする。

該熱交換器８は、向流接触装置ｌの詳細図である第２図
に示すように蛇管の形状が好ましく、濃縮部６で密に、
回収部７で疎にするとより好ましい温度条件にすること
ができる。即ち、濃縮部６ではｌＯ〜７０°Ｃ１回収部
で８０〜１７０°Ｃの温度にすることができる。なお、
第２図中、１９は向流接触装置ｌ内の充填物のサポート
、２０は原料アルコール水溶液の分散器である。

以下、本発明の実施例をあげて本発明の詳細な説明する
。

（実施例１） アルコール１０ｗｔ％、水９０ｗｔ％からなる原料１重
量部を、内径５０１１Ｉ１１、長さ４厳の充填塔形式の
向流接触装置の上部より１−の部分に供給し；又プロピ
レン溶剤を該装置の底部より２〜ｌＯ重量部の範囲で供
給し、回収部の温度を種々変化させた試験を行い、該装
置の塔頂及び塔底のアルコール濃度を分析し、表１の結
果を得た。なお濃縮部の温度は４０°Ｃとした。

アルコール回収率は、既存の蒸留法の９９−ｔ％を基準
とし、９９−１％以上を合格（Ｏ印）、９５ｗｔ％以下
を不合格（Ｘ）　、９６ｗｔ％以上であるが９９−ｔ％
以下をやや合格（Δ印）とした。

本結果より、次のことが見出された。

プロピレン溶剤を用いることにより、回収部の温度を８
０〜１７０℃、好ましくは９０〜１３０℃とすることに
よりプロピレン溶剤量が大巾に低減できた。（１０％ア
ルコール水溶液１重量部に対し３重量部で十分であった
。）圧力は５０〜３００ａｔ■の範囲で十分であった。

１：　　　　１の士 （実施例２） 実施例１に説明した向流接触装置を用い、同じアルコー
ル原料１重量部に対し、プロピレン溶剤を３重量部供給
し、回収部の圧力は濃縮部の圧力と同じにし、温度を１
１０°Ｃとし、濃縮部の温度を種々変化させた試験を行
い、表２の結果を得た。

塔頂の溶剤相中のアルコール濃度が含水アルコール製品
の基準である約９５ｗｔ％以上の場合を合格（Ｏ印）と
判定した。

この結果、濃縮部の温度は１０〜７０°Ｃとすることに
より、９５−１％以上の含水アルコールに濃縮できるこ
とが見出された。

−２：　　　　２の七 （実施例３） 以下、第１図に示したフローに従った具体的な実例をあ
げる。

アルコール１０ｗｔ％、水９０−ｔ％からなる原料１重
量部を、内径５０Ｍ、高さ４ａ＋で３ｉＩ１１のデイク
ソンパツキンを充填した充填塔形式の向流接触装置ｌの
上部より１−の部分にライン２より供給し、又プロピレ
ン溶剤を該装置ｌの上部のライン３より２〜１０重量部
の範囲で蛇管８を経由して該装置ｌの底部の分散器９よ
り供給し、該装置１の塔頂から圧力制御弁１０で圧力を
１００　ｋｇ／ｃｄＧに調節しながらプロピレン溶剤相
をプロピレン溶剤加圧蒸留塔１１に導入した。

プロピレン溶剤加圧蒸留塔Ｉｆは内径１００閤、長さ５
ｍで３１１Ｉ１１のデイクソンパツキンを充填しｈもの
で、′下部より２１の位置に前記向流接触装置塔頂から
のプロピレン溶剤相を導入し、温度は塔頂６７“Ｃ１塔
底７０℃、圧力は２７ａｔａ＋で加圧蒸留し、塔頂から
ライン１２によって取出されるプロピレンガスは圧縮機
１４で１０５ｋｇ／ｃｄＧに圧縮後、一部はライン１５
を通してプロピレン溶剤加圧蒸留塔１１の底部を経由さ
せ、残部はバイパスライン１６を経由してライン１８に
合流させ、そのうちの一部はライン１７を経由して還流
比０．４でプロピレン溶剤加圧蒸留塔１１に還流させ、
他は前記向流接触装置ｌにライン３より循環供給し、全
体が定常になるまで運転した。

表３には、原料及びプロピレン溶剤の温度を種々変化さ
せた場合の、アルコール回収率、アルコール濃度を示し
た。

（比較例１） 実施例１と同じ向流接触装置、アルコール水溶液を用い
、プロピレン溶剤を３重量部供給し、回収部及び濃縮部
の温度４０℃とし、圧力を１００　ｋｇｌｃｄＧとした
。

この場合塔頂からは９５．２ｗｔ％のアルコールが得ら
れたが、塔底からアルコールの損失がみられ、アルコー
ル回収率は７７ｗｔ％であった。

（比較例２） 比較例１において、回収部及びｉｕｉ部の温度を１１０
℃とした。この場合、アルコールの回収率は９９．５ｗ
ｔ％で合格であったが、塔頂のアルコール濃度８０ｗｔ
％で低かった。

（比較例３） 実施例１と同じ向流接触装置、原料アルコール水溶液を
用い、プロピレンの代りにＣＯ８を用いた試験を行い、
表４の結果を得た。

なお、この場合、濃縮部の温度を２０〜１００°Ｃの範
囲と変化させたが、塔頂のアルコール濃度は最大９１−
１％であった。

４；　　六１３の塞七果 〔発明の効果〕 本発明は、以上詳記したようにアルコール水溶液からプ
ロピレン溶剤を用いてアルコールを濃縮回収するに際し
、超臨界状態又は擬臨界状態のプロピレンを用いること
により少量のブローピレンでアルコールを９９−１％以
上抽出回収し、更に液体状態のプロピレンに冷却してア
ルコールの選択性を向上させアルコール濃度を９５−ｔ
％以上に濃縮できるものであり、少量の溶剤使用のため
装置のコンパクト化及びエネルギー負荷が軽減されて経
済的な効果を生ずるとともに、製品価値の高い９５ｗｔ
％以上のアルコールを得るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するためのフローを示す図、第
２図は第１図の向流接触装置の説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）向流接触装置中部の原料供給口より、アルコール
   水溶液を供給し、該向流接触装置の下部よりプロピレン
   溶剤を供給し、該原料供給口より下部においてはプロピ
   レン溶剤を超臨界状態又は擬臨界状態に保持し、該原料
   供給口より上部においてはプロピレン溶剤を液体状態に
   保持することにより、該向流接触装置上部より実質的に
   水分が分離された濃縮アルコールを含んだプロピレン溶
   剤相を抜き出し、これをプロピレン溶剤加圧蒸留塔に導
   入し、該塔底より実質的に水分を含まずアルコールを含
   むプロピレン液体を回収し、一方塔頂より実質的にアル
   コールを含まず水分を含むプロピレン気体を回収し、該
   プロピレン気体を加圧後その圧縮熱を該プロピレン溶剤
   加圧蒸留塔の熱源に用いるとともに、その一部は該プロ
   ピレン溶剤加圧蒸留塔へ還流し、他の残部は前記向流接
   触装置の上部流体と間接熱交換後、前記向流接触装置の
   下部に再び導入することを特徴とするアルコールの濃縮
   精製方法。
2. （２）中部にアルコール水溶液の供給ライン、底部に重
   液取出ライン、頂部に軽液取出ラインが設けられ、かつ
   上部より下部の分散器に超臨界状態又は擬臨界状態のプ
   ロピレン溶剤を導く熱交換器の作用を有するプロピレン
   溶剤供給ラインを内蔵した向流接触装置、前記軽液取出
   ラインと減圧弁を介して連結し、頂部にプロピレン溶剤
   取出ライン、底部に濃縮アルコール取出ラインを設けた
   プロピレン溶剤加圧蒸留塔及び前記プロピレン溶剤取出
   ラインを昇圧機並びに前記プロピレン溶剤加圧蒸留塔の
   塔底を介して前記向流接触装置のプロピレン溶剤供給ラ
   インと接続するラインよりなることを特徴とするアルコ
   ール濃縮精製装置。