JPH06277402A - 共沸混合物の分離方法及びその分離装置 - Google Patents
共沸混合物の分離方法及びその分離装置Info
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- JPH06277402A JPH06277402A JP5065455A JP6545593A JPH06277402A JP H06277402 A JPH06277402 A JP H06277402A JP 5065455 A JP5065455 A JP 5065455A JP 6545593 A JP6545593 A JP 6545593A JP H06277402 A JPH06277402 A JP H06277402A
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Classifications
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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Landscapes
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 エントレーナとして第３成分を添加した共沸
蒸留法において、第３成分を回収するためのエネルギー
消費が大きいという最大の欠点を軽減した共沸混合物の
分離方法及びその分離装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 共沸蒸留塔１の中段に水−ベンゼン−エタノ
ールからなる原液を供給すると、塔頂からは水−ベンゼ
ン−エタノールの共沸混合物が溜出し、塔底から無水エ
タノールが得られる。塔頂から溜出する蒸気はコンデン
サ２で凝縮し、一部は共沸蒸留塔１に還流され、一部は
デカンタ３に導かれ、ベンゼンに富む層と水に富む層に
分離される。ベンゼンに富む層は共沸蒸留塔１の上部に
戻され、水に富む層はＰＶ膜分離装置５に供給される。
ＰＶ膜の供給側はほとんどエタノール−ベンゼンとなり
共沸蒸留塔１に戻される。ＰＶ膜を透過したわずかのエ
タノールと大部分の水はコンデンサ７で凝縮後、排出さ
れる。
蒸留法において、第３成分を回収するためのエネルギー
消費が大きいという最大の欠点を軽減した共沸混合物の
分離方法及びその分離装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 共沸蒸留塔１の中段に水−ベンゼン−エタノ
ールからなる原液を供給すると、塔頂からは水−ベンゼ
ン−エタノールの共沸混合物が溜出し、塔底から無水エ
タノールが得られる。塔頂から溜出する蒸気はコンデン
サ２で凝縮し、一部は共沸蒸留塔１に還流され、一部は
デカンタ３に導かれ、ベンゼンに富む層と水に富む層に
分離される。ベンゼンに富む層は共沸蒸留塔１の上部に
戻され、水に富む層はＰＶ膜分離装置５に供給される。
ＰＶ膜の供給側はほとんどエタノール−ベンゼンとなり
共沸蒸留塔１に戻される。ＰＶ膜を透過したわずかのエ
タノールと大部分の水はコンデンサ７で凝縮後、排出さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、共沸混合物の分離方法
及びその分離装置に関し、特に、第３成分を添加をしな
いで共沸混合物を分離する方法及びその装置に関する。
及びその分離装置に関し、特に、第３成分を添加をしな
いで共沸混合物を分離する方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水と共沸点を有する有機物及び水との混
合系からなる共沸混合物の各成分の分離方法として、共
沸混合物にエントレーナとして第３成分を添加して、こ
れを脱水して有機物を濃縮する方法が、共沸蒸留法（最
低共沸混合物を作る）あるいは抽出蒸留法（最高共沸混
合物を作る）として一般的に知られている。
合系からなる共沸混合物の各成分の分離方法として、共
沸混合物にエントレーナとして第３成分を添加して、こ
れを脱水して有機物を濃縮する方法が、共沸蒸留法（最
低共沸混合物を作る）あるいは抽出蒸留法（最高共沸混
合物を作る）として一般的に知られている。
【０００３】供給原液を共沸点組成近傍のエタノール水
溶液とし、第３成分としてベンゼンを用いた場合の共沸
蒸留法の分離例について、その装置及び方法を次に説明
する。図３は従来の共沸蒸留法による共沸混合物の分離
装置のフローダイアグラムの一例である。１１は共沸蒸
留塔、１２は共沸蒸留塔１１から流出する共沸混合物を
凝縮するためのコンデンサ、１３は第３成分と水とを分
離するためのデカンタ、１４はデカンタ１３で分離され
た水に富む層から有機物質を回収するための回収蒸留
塔、１５は回収蒸留塔１４から流出される蒸気を凝縮す
るためのコンデンサであり、１６は共沸蒸留塔１１の底
部に存在する液を加熱するためのリボイラである。
溶液とし、第３成分としてベンゼンを用いた場合の共沸
蒸留法の分離例について、その装置及び方法を次に説明
する。図３は従来の共沸蒸留法による共沸混合物の分離
装置のフローダイアグラムの一例である。１１は共沸蒸
留塔、１２は共沸蒸留塔１１から流出する共沸混合物を
凝縮するためのコンデンサ、１３は第３成分と水とを分
離するためのデカンタ、１４はデカンタ１３で分離され
た水に富む層から有機物質を回収するための回収蒸留
塔、１５は回収蒸留塔１４から流出される蒸気を凝縮す
るためのコンデンサであり、１６は共沸蒸留塔１１の底
部に存在する液を加熱するためのリボイラである。
【０００４】共沸蒸留塔１１の中段に原液を供給して蒸
留を行なうと、共沸蒸留塔１１の塔頂からは水−ベンゼ
ン−エタノールの３成分共沸混合物が溜出し、共沸蒸留
塔１１の塔底からは製品である無水エタノール（９９．
９重量％）が得られる。共沸蒸留塔１１の塔頂から溜出
する蒸気はコンデンサ１２で凝縮後、凝縮されたその一
部は共沸蒸留塔１１上部に還流されると共に、他の一部
はデカンタ１３に導かれ、このデカンタ１３でベンゼン
に富む層と水に富む層に分離される。
留を行なうと、共沸蒸留塔１１の塔頂からは水−ベンゼ
ン−エタノールの３成分共沸混合物が溜出し、共沸蒸留
塔１１の塔底からは製品である無水エタノール（９９．
９重量％）が得られる。共沸蒸留塔１１の塔頂から溜出
する蒸気はコンデンサ１２で凝縮後、凝縮されたその一
部は共沸蒸留塔１１上部に還流されると共に、他の一部
はデカンタ１３に導かれ、このデカンタ１３でベンゼン
に富む層と水に富む層に分離される。
【０００５】前記のベンゼンに富む層は共沸蒸留塔１１
上部に戻され、一方、水に富む層は水に少量含有される
ベンゼン及びエタノールを回収するため、回収蒸留塔１
４の中段に供給して蒸留が行なわれる。この回収蒸留塔
１４の塔頂からは濃縮されたベンゼン−エタノール蒸気
が溜出するので、これをコンデンサ１５で凝縮後、前記
の共沸蒸留塔１１に戻して再利用する。一方、水は回収
蒸留塔１４の塔底から回収される。
上部に戻され、一方、水に富む層は水に少量含有される
ベンゼン及びエタノールを回収するため、回収蒸留塔１
４の中段に供給して蒸留が行なわれる。この回収蒸留塔
１４の塔頂からは濃縮されたベンゼン−エタノール蒸気
が溜出するので、これをコンデンサ１５で凝縮後、前記
の共沸蒸留塔１１に戻して再利用する。一方、水は回収
蒸留塔１４の塔底から回収される。
【０００６】このようにして共沸蒸留操作が行なわれる
が、少量の第３成分を回収再利用するため回収蒸留塔１
４を必要とし、このため、さらに多くの熱エネルギーを
要すると共にプロセスも複雑化するという欠点を有す
る。近年、この共沸蒸留法に代わる省エネルギー型の、
共沸混合物の各成分の分離方法として、膜分離プロセス
あるいは膜分離法と蒸留法を組み合わせた複合プロセス
が、例えば、特公昭５９−４００４８号公報、特公昭６
０−４２２１０号公報等により、開発されており、一部
実用化されているものもある。
が、少量の第３成分を回収再利用するため回収蒸留塔１
４を必要とし、このため、さらに多くの熱エネルギーを
要すると共にプロセスも複雑化するという欠点を有す
る。近年、この共沸蒸留法に代わる省エネルギー型の、
共沸混合物の各成分の分離方法として、膜分離プロセス
あるいは膜分離法と蒸留法を組み合わせた複合プロセス
が、例えば、特公昭５９−４００４８号公報、特公昭６
０−４２２１０号公報等により、開発されており、一部
実用化されているものもある。
【０００７】これらの方法で用いられる膜分離法は、パ
ーベーパレーション法（浸透気化法、以下ＰＶ法とい
う）といわれ、パーベーパレーション膜（浸透気化膜、
以下、ＰＶ膜という）の両側の圧力差を推進力として分
離する方法である。この圧力差を生じさせるには、一般
的にはＰＶ膜の透過側を減圧することによって行なわれ
る。これらの方法で用いられるＰＶ膜の素材は、透過物
に対して親和性の大きい膜素材が用いられており、水−
有機物系を分離する場合、水を選択的に透過させる時は
親水性の膜素材が、そして有機物を選択的に透過させる
時は疎水性の膜素材が用いられる。これらはおのおの水
選択性膜、有機選択性膜と呼ばれている。
ーベーパレーション法（浸透気化法、以下ＰＶ法とい
う）といわれ、パーベーパレーション膜（浸透気化膜、
以下、ＰＶ膜という）の両側の圧力差を推進力として分
離する方法である。この圧力差を生じさせるには、一般
的にはＰＶ膜の透過側を減圧することによって行なわれ
る。これらの方法で用いられるＰＶ膜の素材は、透過物
に対して親和性の大きい膜素材が用いられており、水−
有機物系を分離する場合、水を選択的に透過させる時は
親水性の膜素材が、そして有機物を選択的に透過させる
時は疎水性の膜素材が用いられる。これらはおのおの水
選択性膜、有機選択性膜と呼ばれている。
【０００８】図４に、近年提案されている蒸留法と膜分
離法を組み合わせた共沸混合物の分離装置を示し、膜分
離法に用いる分離膜として上記の水選択性膜を使用した
共沸混合物の分離装置の例を示す。この共沸混合物分離
装置は、第３成分を添加せずに、共沸混合物を分離でき
る特徴を有し、そのため、第３成分を分離回収するため
の蒸溜塔を必要としない。
離法を組み合わせた共沸混合物の分離装置を示し、膜分
離法に用いる分離膜として上記の水選択性膜を使用した
共沸混合物の分離装置の例を示す。この共沸混合物分離
装置は、第３成分を添加せずに、共沸混合物を分離でき
る特徴を有し、そのため、第３成分を分離回収するため
の蒸溜塔を必要としない。
【０００９】図４において、２１は共沸蒸留塔、２２は
共沸蒸留塔２１から溜出してくる水−エタノールの共沸
混合物の蒸気を凝縮するためのコンデンサ、２３は凝縮
された共沸混合物の一部を透過及び濃縮するための水選
択性膜を使用した膜分離装置、２４は膜分離装置２３の
透過側を減圧にするための真空ポンプ、２５はコンデン
サである。
共沸蒸留塔２１から溜出してくる水−エタノールの共沸
混合物の蒸気を凝縮するためのコンデンサ、２３は凝縮
された共沸混合物の一部を透過及び濃縮するための水選
択性膜を使用した膜分離装置、２４は膜分離装置２３の
透過側を減圧にするための真空ポンプ、２５はコンデン
サである。
【００１０】図４に基づいて、この共沸混合物の分離装
置を用いた共沸混合物にはエタノール−水共沸混合物を
用いた例を説明する。共沸蒸留塔２１に原液として水−
エタノール溶液を供給すると、共沸蒸留塔２１の塔頂か
ら水−エタノールの共沸混合物の蒸気が溜出し、塔底か
ら水が得られる。塔頂から溜出した前記蒸気は、コンデ
ンサ２２に導入されてここで凝縮される。得られた凝縮
液の一部を膜分離装置２３に導入する。この膜分離装置
２３は、水を選択的に透過する水選択性膜が使用されて
おり、透過側が真空ポンプ２４で吸引されているので、
透過膜を透過した成分は水分含量が高いエタノールとな
り、さらにこれをコンデンサ２５で凝縮して共沸蒸留塔
２１へ戻すことにより循環させる。
置を用いた共沸混合物にはエタノール−水共沸混合物を
用いた例を説明する。共沸蒸留塔２１に原液として水−
エタノール溶液を供給すると、共沸蒸留塔２１の塔頂か
ら水−エタノールの共沸混合物の蒸気が溜出し、塔底か
ら水が得られる。塔頂から溜出した前記蒸気は、コンデ
ンサ２２に導入されてここで凝縮される。得られた凝縮
液の一部を膜分離装置２３に導入する。この膜分離装置
２３は、水を選択的に透過する水選択性膜が使用されて
おり、透過側が真空ポンプ２４で吸引されているので、
透過膜を透過した成分は水分含量が高いエタノールとな
り、さらにこれをコンデンサ２５で凝縮して共沸蒸留塔
２１へ戻すことにより循環させる。
【００１１】また、前記コンデンサ２２で凝縮された水
−エタノールの共沸混合物の凝縮液の他の部分は、前記
共沸蒸留塔２１へ戻すことにより循環される。一方、前
記したように、共沸蒸留塔２１の塔底から得られる水の
一部はリボイラ２６で加熱され、共沸蒸留塔２１の下部
に戻され循環される。これらのＰＶ膜の評価方法には、
選択係数αと透過速度Ｑが挙げられる。通常、選択係数
αは、エタノール−水系で水を選択的に透過する水選択
性膜の場合、次の式１で表され、α＝１の時、選択性を
全く示さないことになる。
−エタノールの共沸混合物の凝縮液の他の部分は、前記
共沸蒸留塔２１へ戻すことにより循環される。一方、前
記したように、共沸蒸留塔２１の塔底から得られる水の
一部はリボイラ２６で加熱され、共沸蒸留塔２１の下部
に戻され循環される。これらのＰＶ膜の評価方法には、
選択係数αと透過速度Ｑが挙げられる。通常、選択係数
αは、エタノール−水系で水を選択的に透過する水選択
性膜の場合、次の式１で表され、α＝１の時、選択性を
全く示さないことになる。
【００１２】
【数１】
【００１３】また、透過速度Ｑは、単位時間及び単位膜
面積当りの透過量で表すことができる。現在、市販され
ているＰＶ膜において、選択係数αが高い膜は透過速度
Ｑが低く、逆に透過速度Ｑが高い膜は選択係数αが低い
関係を有し、選択係数α及び透過速度Ｑの両方を同時に
満足するものはない。
面積当りの透過量で表すことができる。現在、市販され
ているＰＶ膜において、選択係数αが高い膜は透過速度
Ｑが低く、逆に透過速度Ｑが高い膜は選択係数αが低い
関係を有し、選択係数α及び透過速度Ｑの両方を同時に
満足するものはない。
【００１４】図２に、一般的な水選択性ＰＶ膜の、供給
液中のエタノール濃度（重量％）に対する選択係数α、
及び供給液中のエタノール濃度（重量％）に対する透過
速度Ｑをそれぞれ示す。図２によれば、同一のＰＶ膜で
も供給側の液体濃度に大きく依存しており、液体側の透
過物質濃度が低くなるほど選択係数αは大きくなるが、
これに伴い透過速度Ｑは極端に低下する。
液中のエタノール濃度（重量％）に対する選択係数α、
及び供給液中のエタノール濃度（重量％）に対する透過
速度Ｑをそれぞれ示す。図２によれば、同一のＰＶ膜で
も供給側の液体濃度に大きく依存しており、液体側の透
過物質濃度が低くなるほど選択係数αは大きくなるが、
これに伴い透過速度Ｑは極端に低下する。
【００１５】一般的には共沸混合物の、分離膜を透過す
る成分についての濃度が低濃度領域である場合、分離膜
を透過する成分と親和性の高い膜が用いられる。例え
ば、水−アルコールの２成分系における水を選択透過さ
せて分離する場合は、ポリビニールアルコール、キトサ
ンとその塩、ポリイミド等の親水性の高分子膜が用いら
れ、アルコールを選択透過させる場合は、ポリジメチル
シロキサン等のシロキサン系、ポリトリメチルシリルプ
ロピン−１（ＰＴＭＳＰ）等の疎水性の高分子膜が用い
られる。
る成分についての濃度が低濃度領域である場合、分離膜
を透過する成分と親和性の高い膜が用いられる。例え
ば、水−アルコールの２成分系における水を選択透過さ
せて分離する場合は、ポリビニールアルコール、キトサ
ンとその塩、ポリイミド等の親水性の高分子膜が用いら
れ、アルコールを選択透過させる場合は、ポリジメチル
シロキサン等のシロキサン系、ポリトリメチルシリルプ
ロピン−１（ＰＴＭＳＰ）等の疎水性の高分子膜が用い
られる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のエントレーナとしての第３成分を添加し、この第３
成分との最低共沸混合物を作り分離する分離装置は、第
３成分を回収し、再利用を図るためさらに蒸溜塔を必要
とし、エネルギー消費量の増大、プロセスの複雑化を招
いている。
来のエントレーナとしての第３成分を添加し、この第３
成分との最低共沸混合物を作り分離する分離装置は、第
３成分を回収し、再利用を図るためさらに蒸溜塔を必要
とし、エネルギー消費量の増大、プロセスの複雑化を招
いている。
【００１７】一方、前記従来の分離膜を用いた共沸混合
物の分離装置においては、分離膜を透過する成分の濃度
に応じて適切な膜が選定されているが、共沸混合物中の
分離膜を透過する成分の広範囲な濃度に適用可能な膜は
ないので、分離膜を使用した共沸混合物の分離には濃度
的な制約があった。また、目的とする物質の濃縮及び分
離を行なう分離膜を用いた従来の共沸混合物の分離装置
は、第３成分を添加しないで分離操作を行なっているの
で、この第３成分を回収し再利用するための蒸溜塔は必
要とせず、したがって、省エネルギー効果はあるが、目
的とする物質の濃縮及び分離を膜分離で行なうと使用す
る分離膜の膜面積が膨大となる。このため、この共沸混
合物の分離装置は膜の交換費用負担が大きく、大規模分
離装置への適用はなされていないとい問題があった。
物の分離装置においては、分離膜を透過する成分の濃度
に応じて適切な膜が選定されているが、共沸混合物中の
分離膜を透過する成分の広範囲な濃度に適用可能な膜は
ないので、分離膜を使用した共沸混合物の分離には濃度
的な制約があった。また、目的とする物質の濃縮及び分
離を行なう分離膜を用いた従来の共沸混合物の分離装置
は、第３成分を添加しないで分離操作を行なっているの
で、この第３成分を回収し再利用するための蒸溜塔は必
要とせず、したがって、省エネルギー効果はあるが、目
的とする物質の濃縮及び分離を膜分離で行なうと使用す
る分離膜の膜面積が膨大となる。このため、この共沸混
合物の分離装置は膜の交換費用負担が大きく、大規模分
離装置への適用はなされていないとい問題があった。
【００１８】そこで本発明は、前記した従来技術の欠点
を解決し、エントレーナとして第３成分を添加した共沸
蒸留法において、第３成分の回収のためのエネルギー消
費が大きいという最大の欠点を軽減した共沸混合物の分
離方法及びその分離装置を提供することを目的とする。
を解決し、エントレーナとして第３成分を添加した共沸
蒸留法において、第３成分の回収のためのエネルギー消
費が大きいという最大の欠点を軽減した共沸混合物の分
離方法及びその分離装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】前記した従来技術の持つ
問題点を解決するために、本発明は、共沸混合物にエン
トレーナとして第３成分を混合して共沸蒸留により共沸
混合物を分離する方法において、共沸混合物から第３成
分を分離するのに浸透気化膜分離装置を使用することを
特徴とする共沸混合物の分離方法とするものである。
問題点を解決するために、本発明は、共沸混合物にエン
トレーナとして第３成分を混合して共沸蒸留により共沸
混合物を分離する方法において、共沸混合物から第３成
分を分離するのに浸透気化膜分離装置を使用することを
特徴とする共沸混合物の分離方法とするものである。
【００２０】また本発明は、エントレーナとして第３成
分を含有する共沸混合物を蒸留して目的物質とその他の
成分とに蒸留して分別する共沸蒸留塔と、その他の成分
中に含まれる第３成分を分離するための浸透気化膜分離
装置を含むことを特徴とする共沸混合物の分離装置とす
るものである。この共沸混合物の分離装置において、浸
透気化膜は有機物選択性を持ち、供給側表面が親水性の
非多孔質膜面となっている。
分を含有する共沸混合物を蒸留して目的物質とその他の
成分とに蒸留して分別する共沸蒸留塔と、その他の成分
中に含まれる第３成分を分離するための浸透気化膜分離
装置を含むことを特徴とする共沸混合物の分離装置とす
るものである。この共沸混合物の分離装置において、浸
透気化膜は有機物選択性を持ち、供給側表面が親水性の
非多孔質膜面となっている。
【００２１】
【作用】本発明は、共沸混合物にエントレーナとして第
３成分を混合して共沸混合物を蒸留して、共沸蒸留塔の
塔底から無水エタノールを得、塔頂から水−エタノール
−エントレーナの共沸混合物の蒸気を得るが、このエン
トレーナを含有する共沸混合物からエントレーナを分離
回収するのに、ＰＶ膜を有する膜分離装置を使用するこ
とにより、第３成分の回収のためにエネルギー消費量が
大きい蒸溜塔を必要としない。
３成分を混合して共沸混合物を蒸留して、共沸蒸留塔の
塔底から無水エタノールを得、塔頂から水−エタノール
−エントレーナの共沸混合物の蒸気を得るが、このエン
トレーナを含有する共沸混合物からエントレーナを分離
回収するのに、ＰＶ膜を有する膜分離装置を使用するこ
とにより、第３成分の回収のためにエネルギー消費量が
大きい蒸溜塔を必要としない。
【００２２】
【実施例】図１は本発明の共沸混合物の分離装置を示
す。図１中、１は共沸蒸留塔、２は共沸蒸留塔１から溜
出してくる水−エタノールの共沸混合物の蒸気を凝縮す
るためのコンデンサ、３はベンゼンに富む層と水に富む
層に分離するためのデカンタ、４は塔底から排出される
無水エタノールを加熱するためのリボイラ、５はデカン
タ３から分離された第３成分を少量含む水層から有機物
質を選択的に透過させるＰＶ膜分離装置、６はＰＶ膜分
離装置５の透過側を減圧にするための真空ポンプ、７は
コンデンサである。
す。図１中、１は共沸蒸留塔、２は共沸蒸留塔１から溜
出してくる水−エタノールの共沸混合物の蒸気を凝縮す
るためのコンデンサ、３はベンゼンに富む層と水に富む
層に分離するためのデカンタ、４は塔底から排出される
無水エタノールを加熱するためのリボイラ、５はデカン
タ３から分離された第３成分を少量含む水層から有機物
質を選択的に透過させるＰＶ膜分離装置、６はＰＶ膜分
離装置５の透過側を減圧にするための真空ポンプ、７は
コンデンサである。
【００２３】前記ＰＶ膜分離装置５の膜モジュールの形
式については、一般的に用いられているものでよく、例
えば、平膜モジュール、スパイラル膜モジュール、及び
中空糸膜モジュール等が挙げられる。また、膜モジュー
ルに用いるＰＶ膜は、原料供給側表面が非多孔質であっ
て、かつ親水性の高分子膜であればよい。真空ポンプ６
はＰＶ膜分離装置５に組み込まれたＰＶ膜モジュールの
透過側を減圧するために使用され、このことによりＰＶ
膜モジュールの供給側に圧力差ができ、この圧力差がド
ライビングホースとなって特定の成分がＰＶ膜を透過
し、ＰＶ膜分離装置５による分離・濃縮が可能となる。
式については、一般的に用いられているものでよく、例
えば、平膜モジュール、スパイラル膜モジュール、及び
中空糸膜モジュール等が挙げられる。また、膜モジュー
ルに用いるＰＶ膜は、原料供給側表面が非多孔質であっ
て、かつ親水性の高分子膜であればよい。真空ポンプ６
はＰＶ膜分離装置５に組み込まれたＰＶ膜モジュールの
透過側を減圧するために使用され、このことによりＰＶ
膜モジュールの供給側に圧力差ができ、この圧力差がド
ライビングホースとなって特定の成分がＰＶ膜を透過
し、ＰＶ膜分離装置５による分離・濃縮が可能となる。
【００２４】本発明の共沸混合物の分離装置はこのよう
に、デカンタ３で分離された第３成分を少量含む水層か
ら有機物を選択的に透過させるＰＶ膜分離装置５を共沸
混合物の分離装置のシステム内に組み込んだ点に特徴を
有している。上記の共沸混合物の分離装置を用いた共沸
混合物の分離例を、共沸混合物としてエタノール−水共
沸混合物を用いて、共沸混合物に第３成分としてベンゼ
ンを添加した場合について次に説明する。
に、デカンタ３で分離された第３成分を少量含む水層か
ら有機物を選択的に透過させるＰＶ膜分離装置５を共沸
混合物の分離装置のシステム内に組み込んだ点に特徴を
有している。上記の共沸混合物の分離装置を用いた共沸
混合物の分離例を、共沸混合物としてエタノール−水共
沸混合物を用いて、共沸混合物に第３成分としてベンゼ
ンを添加した場合について次に説明する。
【００２５】共沸蒸留塔１の中段に水−ベンゼン−エタ
ノールからなる原液を供給すると、塔頂からは水−ベン
ゼン−エタノールの３成分共沸混合物が溜出し、塔底か
ら製品として無水エタノール（最高９９．９重量％）が
得られる。塔頂から溜出する蒸気はコンデンサ２で凝縮
した後、一部は共沸蒸留塔１に還流されると共に残りの
一部はデカンタ３に導かれ、ベンゼンに富む層と水に富
む層に分離される。
ノールからなる原液を供給すると、塔頂からは水−ベン
ゼン−エタノールの３成分共沸混合物が溜出し、塔底か
ら製品として無水エタノール（最高９９．９重量％）が
得られる。塔頂から溜出する蒸気はコンデンサ２で凝縮
した後、一部は共沸蒸留塔１に還流されると共に残りの
一部はデカンタ３に導かれ、ベンゼンに富む層と水に富
む層に分離される。
【００２６】ベンゼンに富む層は共沸蒸留塔１の上部に
戻され、水に富む層はベンゼン及びエタノールを回収す
るため、ＰＶ膜分離装置５に供給される。真空ポンプ６
でＰＶ膜の透過側が減圧されることにより、水が選択的
に透過し、その結果、ＰＶ膜の供給側はほとんどエタノ
ール−ベンゼンとなり共沸蒸留塔１に戻される。ＰＶ膜
を透過したわずかのエタノール及び大部分の水はコンデ
ンサ７で凝縮後、排出される。
戻され、水に富む層はベンゼン及びエタノールを回収す
るため、ＰＶ膜分離装置５に供給される。真空ポンプ６
でＰＶ膜の透過側が減圧されることにより、水が選択的
に透過し、その結果、ＰＶ膜の供給側はほとんどエタノ
ール−ベンゼンとなり共沸蒸留塔１に戻される。ＰＶ膜
を透過したわずかのエタノール及び大部分の水はコンデ
ンサ７で凝縮後、排出される。
【００２７】本実施例における共沸混合物の分離を行う
場合のＰＶ膜の選択係数α、透過速度Ｑ及び膜面積は次
のように計算される。エタノール−水の共沸混合物１０
０ｋｇ／ｈ（エタノール：９５．５７ｋｇ、水：４．４
３ｋｇ）を原料とし、ベンゼンを第３成分として共沸蒸
留を行ない９９．５重量％の無水エタノールを得る場合
について計算する。また、ＰＶ膜は図２に示した分離特
性を示すものを使用し、ＰＶ膜供給側の入口出口のエタ
ノールとベンゼンの合計濃度の平均値に相当する性能で
分離すると仮定すると、α＝１００、Ｑ＝１ｋｇ／ｍ2
・ｈとなる。またＰＶ膜での水の濃縮率を９０重量％と
し、上記条件を基にして膜面積を計算すると、約４ｍ2
となる。
場合のＰＶ膜の選択係数α、透過速度Ｑ及び膜面積は次
のように計算される。エタノール−水の共沸混合物１０
０ｋｇ／ｈ（エタノール：９５．５７ｋｇ、水：４．４
３ｋｇ）を原料とし、ベンゼンを第３成分として共沸蒸
留を行ない９９．５重量％の無水エタノールを得る場合
について計算する。また、ＰＶ膜は図２に示した分離特
性を示すものを使用し、ＰＶ膜供給側の入口出口のエタ
ノールとベンゼンの合計濃度の平均値に相当する性能で
分離すると仮定すると、α＝１００、Ｑ＝１ｋｇ／ｍ2
・ｈとなる。またＰＶ膜での水の濃縮率を９０重量％と
し、上記条件を基にして膜面積を計算すると、約４ｍ2
となる。
【００２８】本発明は本実施例に限定されることなく、
種々の変法が可能である。例えば、低濃度有機物水溶液
を蒸留する際は、第３成分の添加量を削減するため一般
的には共沸蒸留塔の前段に予備の蒸留塔を設けている
が、本発明の上記説明では、特に必要がないので省いて
いるが、予備蒸留塔があっても本発明の効果を妨げるも
のではない。
種々の変法が可能である。例えば、低濃度有機物水溶液
を蒸留する際は、第３成分の添加量を削減するため一般
的には共沸蒸留塔の前段に予備の蒸留塔を設けている
が、本発明の上記説明では、特に必要がないので省いて
いるが、予備蒸留塔があっても本発明の効果を妨げるも
のではない。
【００２９】〔比較例〕図４に示す従来の共沸混合物の
分離装置を用いて、水−エタノール共沸混合物を用い
て、次のようにしてエタノールを分離した。前記実施例
と同様に、エタノール−水の共沸混合物１００ｋｇ／ｈ
（エタノール：９５．５７ｋｇ、水：４．４３ｋｇ）を
原料とし、９９．５重量％の無水エタノールを得る場合
には、ＰＶ膜の選択係数α、透過速度Ｑ及びＰＶ膜の膜
面積は次のように計算される。
分離装置を用いて、水−エタノール共沸混合物を用い
て、次のようにしてエタノールを分離した。前記実施例
と同様に、エタノール−水の共沸混合物１００ｋｇ／ｈ
（エタノール：９５．５７ｋｇ、水：４．４３ｋｇ）を
原料とし、９９．５重量％の無水エタノールを得る場合
には、ＰＶ膜の選択係数α、透過速度Ｑ及びＰＶ膜の膜
面積は次のように計算される。
【００３０】前記実施例と同様に計算するとα＝２００
０、Ｑ＝０．０１５ｋｇ／ｍ2 ・ｈとなる。またＰＶ膜
での水の濃縮率を９０重量％とし、上記条件を基に膜面
積を計算すると、約２７０ｍ2 となる。以上、実施例及
び比較例によれば、本発明は共沸蒸留法における第３成
分回収のための蒸留塔を省くことができ、また、通常の
蒸留塔による蒸留とＰＶ膜による濃縮等を併用した従来
の共沸混合物の分離方法と比較すれば、必要膜面積に比
べ約１／７０に削減できる。
０、Ｑ＝０．０１５ｋｇ／ｍ2 ・ｈとなる。またＰＶ膜
での水の濃縮率を９０重量％とし、上記条件を基に膜面
積を計算すると、約２７０ｍ2 となる。以上、実施例及
び比較例によれば、本発明は共沸蒸留法における第３成
分回収のための蒸留塔を省くことができ、また、通常の
蒸留塔による蒸留とＰＶ膜による濃縮等を併用した従来
の共沸混合物の分離方法と比較すれば、必要膜面積に比
べ約１／７０に削減できる。
【００３１】
【発明の効果】本発明は、共沸混合物にエントレーナと
して、第３成分を混合して共沸混合物を分離する方法に
おいて、第３成分を分離するのにＰＶ膜を有する膜分離
装置を使用したので、第３成分の回収のためにエネルギ
ー消費量が多く要する蒸溜塔を必要としない。
して、第３成分を混合して共沸混合物を分離する方法に
おいて、第３成分を分離するのにＰＶ膜を有する膜分離
装置を使用したので、第３成分の回収のためにエネルギ
ー消費量が多く要する蒸溜塔を必要としない。
【００３２】また、第３成分回収用の蒸留塔を操作する
ために必要なコンデンサ、リボイラ、デカンタ等の機器
を省くことができプロセスが簡略化され、トータルシス
テムとしての操作性が大幅に向上した。さらに従来の蒸
留に膜分離を併用した共沸混合物の分離法に比べ、分離
膜の膜面積が大幅に減少し、その結果、膜の交換費用も
大幅に削減することができた。
ために必要なコンデンサ、リボイラ、デカンタ等の機器
を省くことができプロセスが簡略化され、トータルシス
テムとしての操作性が大幅に向上した。さらに従来の蒸
留に膜分離を併用した共沸混合物の分離法に比べ、分離
膜の膜面積が大幅に減少し、その結果、膜の交換費用も
大幅に削減することができた。
【図１】本発明の共沸混合物の分離装置を示す。
【図２】一般的な水選択性ＰＶ膜の、供給液中のエタノ
ール濃度（重量％）に対する選択係数α及び透過速度Ｑ
をそれぞれ示す。
ール濃度（重量％）に対する選択係数α及び透過速度Ｑ
をそれぞれ示す。
【図３】従来の共沸蒸留法による共沸混合物の分離装置
のフローダイアグラムの一例を示す。
のフローダイアグラムの一例を示す。
【図４】近年提案されている蒸留法と膜分離法を組み合
わせた共沸混合物の分離装置を示す。
わせた共沸混合物の分離装置を示す。
１ 共沸蒸留塔 ２，７ コンデンサ ３ デカンタ ４ リボイラ ５ ＰＶ膜分離装置 ６ 真空ポンプ
Claims (3)
- 【請求項１】 共沸混合物にエントレーナとして第３成
分を混合して共沸蒸留により共沸混合物を分離する方法
において、共沸混合物から第３成分を分離するのに浸透
気化膜分離装置を使用することを特徴とする共沸混合物
の分離方法。 - 【請求項２】 エントレーナとして第３成分を含有する
共沸混合物を蒸留して目的物質とその他の成分とに蒸留
して分別する共沸蒸留塔と、その他の成分中に含まれる
第３成分を分離するための浸透気化膜分離装置を含むこ
とを特徴とする共沸混合物の分離装置。 - 【請求項３】 前記浸透気化膜が有機物選択性を持ち、
供給側表面が親水性である共沸膜面を有する請求項２記
載の共沸混合物の分離装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5065455A JPH06277402A (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | 共沸混合物の分離方法及びその分離装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5065455A JPH06277402A (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | 共沸混合物の分離方法及びその分離装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06277402A true JPH06277402A (ja) | 1994-10-04 |
Family
ID=13287635
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5065455A Withdrawn JPH06277402A (ja) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | 共沸混合物の分離方法及びその分離装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06277402A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0793997A1 (de) * | 1996-03-04 | 1997-09-10 | Ciba SC Holding AG | Verfahren und Apparatur zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen |
| WO2003035222A1 (en) * | 2001-10-19 | 2003-05-01 | Bio Nanotec Research Institute Inc. | Water-soluble organic material condensation apparatus |
| US8496731B2 (en) | 2007-03-15 | 2013-07-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for transporting fluid |
| US8585904B2 (en) | 2008-03-14 | 2013-11-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dehydration system and dehydration method |
| US9149769B2 (en) | 2007-03-15 | 2015-10-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dehydration system and dehydration method |
| JP2016131549A (ja) * | 2015-01-22 | 2016-07-25 | 積水化学工業株式会社 | エタノール合成方法及び装置 |
| CN113968789A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-01-25 | 山东新和成维生素有限公司 | 一种异佛尔酮二胺的纯化方法和纯化系统 |
-
1993
- 1993-03-24 JP JP5065455A patent/JPH06277402A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0793997A1 (de) * | 1996-03-04 | 1997-09-10 | Ciba SC Holding AG | Verfahren und Apparatur zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen |
| WO2003035222A1 (en) * | 2001-10-19 | 2003-05-01 | Bio Nanotec Research Institute Inc. | Water-soluble organic material condensation apparatus |
| US8858798B2 (en) | 2006-10-05 | 2014-10-14 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dehydration method |
| US8496731B2 (en) | 2007-03-15 | 2013-07-30 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Method for transporting fluid |
| US9149769B2 (en) | 2007-03-15 | 2015-10-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dehydration system and dehydration method |
| US8585904B2 (en) | 2008-03-14 | 2013-11-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dehydration system and dehydration method |
| JP2016131549A (ja) * | 2015-01-22 | 2016-07-25 | 積水化学工業株式会社 | エタノール合成方法及び装置 |
| CN113968789A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-01-25 | 山东新和成维生素有限公司 | 一种异佛尔酮二胺的纯化方法和纯化系统 |
| CN113968789B (zh) * | 2021-12-10 | 2024-04-30 | 山东新和成维生素有限公司 | 一种异佛尔酮二胺的纯化方法和纯化系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000530 |