JPH0763561B2 - アセトン，ブタノ−ル及びエタノ−ル発酵液の蒸留法 - Google Patents
アセトン，ブタノ−ル及びエタノ−ル発酵液の蒸留法Info
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- JPH0763561B2 JPH0763561B2 JP61255859A JP25585986A JPH0763561B2 JP H0763561 B2 JPH0763561 B2 JP H0763561B2 JP 61255859 A JP61255859 A JP 61255859A JP 25585986 A JP25585986 A JP 25585986A JP H0763561 B2 JPH0763561 B2 JP H0763561B2
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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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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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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Landscapes
- Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はアセトン，ブタノール及びエタノールの発酵液
（以下ABE発酵液という）の蒸留法に関する。
（以下ABE発酵液という）の蒸留法に関する。
従来技術及び問題点 従来ABE発酵液からアセトン，ブタノール及びエタノー
ルを回収するには発酵液を蒸留してこれら３成分と水か
らなる混合物を得てこれを精留することによって各成分
を分離し製品を得ている。蒸留には多くのエネルギーを
要し、又各成分は純度の高い製品が求められているが発
酵液中には多くの不純物が含まれていて分離しにくい。
ルを回収するには発酵液を蒸留してこれら３成分と水か
らなる混合物を得てこれを精留することによって各成分
を分離し製品を得ている。蒸留には多くのエネルギーを
要し、又各成分は純度の高い製品が求められているが発
酵液中には多くの不純物が含まれていて分離しにくい。
従来この３成分の分離には発酵液に水蒸気を加えて３成
分を揮発させ蒸気と共に排出し各成分と水との共沸混合
物を形成させ各成分を分離している。例えば発酵液に水
蒸気を加えてアセトン，ブタノール，エタノール及び水
からなる蒸気を排出させてブタノール塔に導きブタノー
ルと水の共沸混合物を形成排出させて濃縮し、分離器に
導入して２層に分離し上層液はブタノール塔回収部へ戻
し下層液は醪塔へ循環し、ブタノールをブタノール塔の
塔底から回収している。
分を揮発させ蒸気と共に排出し各成分と水との共沸混合
物を形成させ各成分を分離している。例えば発酵液に水
蒸気を加えてアセトン，ブタノール，エタノール及び水
からなる蒸気を排出させてブタノール塔に導きブタノー
ルと水の共沸混合物を形成排出させて濃縮し、分離器に
導入して２層に分離し上層液はブタノール塔回収部へ戻
し下層液は醪塔へ循環し、ブタノールをブタノール塔の
塔底から回収している。
この方法によれば多くのエネルギー、多量の冷却水を要
する。
する。
又従来発酵液中の揮発性の有機酸、還元性物質は上記３
成分の純度に影響を与えるので発酵液にアルカリを加え
て中和することにより醪塔から揮発排出させない方法が
知られているが、多量のアルカリが消費される。
成分の純度に影響を与えるので発酵液にアルカリを加え
て中和することにより醪塔から揮発排出させない方法が
知られているが、多量のアルカリが消費される。
問題点を解決するための手段 本発明によれば発酵液を醪塔に供給して蒸留する前に発
酵液を蒸留廃液で予熱し、醪塔の塔頂から排出される３
成分と水とからなる留出液を蒸留塔（以下ブタノール塔
という）の上部に供給し、ブタノール塔の中央部に設け
たブタノールと水の混合液貯留部にブタノールと水の混
合液を貯留しその上層液をブタノール回収部へ送り、下
層液を醪塔へ循環することによってエネルギーの節約を
計ることができる。
酵液を蒸留廃液で予熱し、醪塔の塔頂から排出される３
成分と水とからなる留出液を蒸留塔（以下ブタノール塔
という）の上部に供給し、ブタノール塔の中央部に設け
たブタノールと水の混合液貯留部にブタノールと水の混
合液を貯留しその上層液をブタノール回収部へ送り、下
層液を醪塔へ循環することによってエネルギーの節約を
計ることができる。
さらに醪塔の発酵液供給段の上に精留部を設けその上部
に苛性ソーダ溶液を供給することによって製品の純度を
上げることができる。
に苛性ソーダ溶液を供給することによって製品の純度を
上げることができる。
即ち本発明は蒸留廃液によって予備加熱したABE発酵液
を醪塔（Ｍ塔という）に供給し、アセトン，ブタノー
ル，エタノール及び水からなる留出液をブタノール塔
（Ｂという）に導き、Ｂ塔にはその中央部にブタノール
と水の混合液貯留部を設けて上層液をブタノール回収部
へ送り、下層液をＭ塔へ循環させることを特徴とするAB
E発酵液の蒸留法に関する。
を醪塔（Ｍ塔という）に供給し、アセトン，ブタノー
ル，エタノール及び水からなる留出液をブタノール塔
（Ｂという）に導き、Ｂ塔にはその中央部にブタノール
と水の混合液貯留部を設けて上層液をブタノール回収部
へ送り、下層液をＭ塔へ循環させることを特徴とするAB
E発酵液の蒸留法に関する。
本発明の理解を容易にするために第１図に蒸留装置を示
す。この図によって本発明方法を詳細に説明する。
す。この図によって本発明方法を詳細に説明する。
発酵液は熱交換器５で予熱されＭ塔１に供給されＭ塔下
部より蒸気が供給され、アセトン，ブタノール及びエタ
ノールの３成分（以下ABE3成分という）と水の混合蒸気
が塔頂より排出される。
部より蒸気が供給され、アセトン，ブタノール及びエタ
ノールの３成分（以下ABE3成分という）と水の混合蒸気
が塔頂より排出される。
発酵液供給段の上部に苛性ソーダ液供給口を設けて必要
により苛性ソーダ液を供給する。苛性ソーダは５〜20％
の濃度の液が用いられる。この添加によって発酵液中の
揮発性有機酸、アセトアルデヒド等の還元性物質をＭ塔
上部精留部分で中和して揮発性を失わせ副生物をＭ塔塔
頂から排出しないようにすることができ、製品の純度向
上がもたらされ、ブタノール塔２の脱水操作が簡単とな
る。
により苛性ソーダ液を供給する。苛性ソーダは５〜20％
の濃度の液が用いられる。この添加によって発酵液中の
揮発性有機酸、アセトアルデヒド等の還元性物質をＭ塔
上部精留部分で中和して揮発性を失わせ副生物をＭ塔塔
頂から排出しないようにすることができ、製品の純度向
上がもたらされ、ブタノール塔２の脱水操作が簡単とな
る。
苛性ソーダをＭ塔上部精留部に添加することにより苛性
ソーダの使用量が発酵液全体を中和するときの使用量よ
りはるかに少くて済み経済的である。苛性ソーダは蒸発
しないからＭ塔塔底から排出される。
ソーダの使用量が発酵液全体を中和するときの使用量よ
りはるかに少くて済み経済的である。苛性ソーダは蒸発
しないからＭ塔塔底から排出される。
Ｍ塔１の塔底からは蒸留廃液が排出され、この廃液の熱
によって発酵液が熱交換器５で予熱される。
によって発酵液が熱交換器５で予熱される。
Ｍ塔頂から排出される蒸気は熱交換器により凝縮した後
一部Ｍ塔へ還流させ一部はブタノール塔（Ｂ塔）２の上
部に供給される。Ｍ塔頂の操作条件は通常90℃で還流比
１である。
一部Ｍ塔へ還流させ一部はブタノール塔（Ｂ塔）２の上
部に供給される。Ｍ塔頂の操作条件は通常90℃で還流比
１である。
Ｍ塔から留出してＢ塔上部に送られた留出液は精留され
ブタノールより軽い成分は塔頂から排出される。
ブタノールより軽い成分は塔頂から排出される。
Ｂ塔においてはその中央部にブタノール貯留部15を設
け、ここにブタノールと水の混合物が貯留しブタノール
に水が溶解した層と、水にブタノールが溶解した層に分
離する。液中にこの２層が混在する限り最低共沸混合物
を作り沸点は92.6℃前後であってその蒸気組成はブタノ
ール57.6％、水42.4％である。
け、ここにブタノールと水の混合物が貯留しブタノール
に水が溶解した層と、水にブタノールが溶解した層に分
離する。液中にこの２層が混在する限り最低共沸混合物
を作り沸点は92.6℃前後であってその蒸気組成はブタノ
ール57.6％、水42.4％である。
共沸温度92.6℃付近でも前記２層は比重の差が大きいの
で静置することによって上層液18及び下層液19の２層に
分離できる。この性質を利用して２層を分離するために
例えば第２図に示すような貯留部をブタノール塔の中央
部に設け必要量に見合う下層液のみその温度で醪塔に移
送し上層は溢流管17を通してＢ塔下部へ送られブタノー
ルが回収される。つまりＢ塔においては、高沸点留分が
連続的に除去されている状態で蒸留が行われるため、低
沸点成分の蒸留を少量の蒸気量で行うことができる。
で静置することによって上層液18及び下層液19の２層に
分離できる。この性質を利用して２層を分離するために
例えば第２図に示すような貯留部をブタノール塔の中央
部に設け必要量に見合う下層液のみその温度で醪塔に移
送し上層は溢流管17を通してＢ塔下部へ送られブタノー
ルが回収される。つまりＢ塔においては、高沸点留分が
連続的に除去されている状態で蒸留が行われるため、低
沸点成分の蒸留を少量の蒸気量で行うことができる。
Ｂ塔のブタノール貯留部15は上下を仕切る仕切り板16及
び貯留したブタノール濃縮液をＢ塔回収部へ送る溢流管
17が板を貫通して設けられ、板は下層液取出口が最下部
となるように若干傾斜して設けられる。
び貯留したブタノール濃縮液をＢ塔回収部へ送る溢流管
17が板を貫通して設けられ、板は下層液取出口が最下部
となるように若干傾斜して設けられる。
ブタノールと水の２層の関係は第３図に示される。ブタ
ノールと水の均一相の範囲は比較的小さく、図において
均一相以外の範囲ではその温度で静置すれば２相に分離
し、上層と下層の量の比はx2−x1/x3−x1,及びx3−x2/x
3−x1〔x1,x2,x3はそれぞれ水過剰中のブタノール濃
度、全溶液中のブタノール濃度、ブタノール過剰中のブ
タノール濃度（いずれも重量％）〕で表わされる。
ノールと水の均一相の範囲は比較的小さく、図において
均一相以外の範囲ではその温度で静置すれば２相に分離
し、上層と下層の量の比はx2−x1/x3−x1,及びx3−x2/x
3−x1〔x1,x2,x3はそれぞれ水過剰中のブタノール濃
度、全溶液中のブタノール濃度、ブタノール過剰中のブ
タノール濃度（いずれも重量％）〕で表わされる。
Ｍ塔からＢ塔への留出液中の水分量が多い程下層液の量
は増加し、貯留部が設けられる場合下層液量が増加して
もＢ塔の蒸気消費量は殆んど増えない。しかしブタノー
ル回収のためのアセトン塔（Ａ塔）３における蒸気消費
量は下層液量の増加に伴って増加するが、従来法の如く
同じ条件下共沸蒸留混合物を蒸気で取出しブタノールを
回収する方法に比較すれば、本発明方法はＡ塔の蒸気消
費量の増加は極めて小さく全体の蒸気消費量は大きな節
約となる。さらに本発明方法においては共沸混合物の凝
縮器及び分離器を設ける必要がない。
は増加し、貯留部が設けられる場合下層液量が増加して
もＢ塔の蒸気消費量は殆んど増えない。しかしブタノー
ル回収のためのアセトン塔（Ａ塔）３における蒸気消費
量は下層液量の増加に伴って増加するが、従来法の如く
同じ条件下共沸蒸留混合物を蒸気で取出しブタノールを
回収する方法に比較すれば、本発明方法はＡ塔の蒸気消
費量の増加は極めて小さく全体の蒸気消費量は大きな節
約となる。さらに本発明方法においては共沸混合物の凝
縮器及び分離器を設ける必要がない。
又Ｍ塔からＢ塔へ入る水分はＭ塔頂の還流比及び精留部
分の棚段数によっても影響されるので実験、計算等によ
り経済的条件を選ぶことが好ましい。
分の棚段数によっても影響されるので実験、計算等によ
り経済的条件を選ぶことが好ましい。
Ｂ塔からの留出液はアセトン塔、エタノール塔（Ｅ塔）
４へ順次送られアセトン、エタノールが従来法に従って
回収される。
４へ順次送られアセトン、エタノールが従来法に従って
回収される。
本発明の態様を実施例によって説明する。
実施例１ アセトン、ブタノール発酵醪55,000kg/H,32℃（アセト
ン0.54％，ブタノール1.21％，エタノール0.07％，水そ
の他98,18％）をＭ塔の蒸留廃液とヒーターにて75℃に
予熱し、Ｍ塔の上部に供給する。
ン0.54％，ブタノール1.21％，エタノール0.07％，水そ
の他98,18％）をＭ塔の蒸留廃液とヒーターにて75℃に
予熱し、Ｍ塔の上部に供給する。
Ｍ塔は塔頂温度90℃、還流比１にて稼働し廃液は熱交換
器を通り系外へ排出され、留出液2148kg/H,85℃（アセ
トン13.78％，ブタノール34.31％，エタノール1.91％，
水50％）はＢ塔（ブタノール塔）上部へ供給する。
器を通り系外へ排出され、留出液2148kg/H,85℃（アセ
トン13.78％，ブタノール34.31％，エタノール1.91％，
水50％）はＢ塔（ブタノール塔）上部へ供給する。
Ｂ塔は塔頂温度60℃、還流比５にて稼働し且つＢ塔中央
部に設けた分離器に下降液2012kg/H,92℃（ブタノール3
6.63％，水63.37％）を貯えて上層液と下層液に分離し
上層液870kg/H（ブタノール76.21％，水23.79％）は溢
流管よりＢ塔の回収部へ下層液1142kg/H（ブタノール6.
48％，水93.52％）はＭ塔上部に返送する。そして塔底
よりブタノール製品663kg/Hを取得し、また留出液343kg
/H,55℃（アセトン86.30％，エタノール11.95％，水1.7
5％）はＡ塔の下部に供給する。
部に設けた分離器に下降液2012kg/H,92℃（ブタノール3
6.63％，水63.37％）を貯えて上層液と下層液に分離し
上層液870kg/H（ブタノール76.21％，水23.79％）は溢
流管よりＢ塔の回収部へ下層液1142kg/H（ブタノール6.
48％，水93.52％）はＭ塔上部に返送する。そして塔底
よりブタノール製品663kg/Hを取得し、また留出液343kg
/H,55℃（アセトン86.30％，エタノール11.95％，水1.7
5％）はＡ塔の下部に供給する。
Ａ塔は塔頂温度56℃、還流比1.2にて稼働し上部留出液
よりアセトン製品296kg/Hを取得し塔底液47kg/H,82℃
（エタノール87.23％，水12.77％）はＥ塔下部へ供給す
る。
よりアセトン製品296kg/Hを取得し塔底液47kg/H,82℃
（エタノール87.23％，水12.77％）はＥ塔下部へ供給す
る。
Ｅ塔は塔頂温度80℃、還流比1.2.にて稼働し上部留出液
よりエタノール製品44kg/Hを取得し塔下部液はＢ塔下部
に返送する。
よりエタノール製品44kg/Hを取得し塔下部液はＢ塔下部
に返送する。
上記の操作条件においてソルベント製品１本当りの蒸気
消費量（4kg/cm2G飽和）は次のとおりであった。
消費量（4kg/cm2G飽和）は次のとおりであった。
実施例２ 実施例１に示した操作条件に於いてＭ塔の醪供給段の上
部から10％苛性ソーダ水溶液10/Hを連続的に供給した
場合の製品の品質は次の通りであった。
部から10％苛性ソーダ水溶液10/Hを連続的に供給した
場合の製品の品質は次の通りであった。
第１図は本発明方法を適用した装置の１例を示す。各装
置の記号は次の意義を示す。 1:醪塔、2:ブタノール塔、3:アセトン塔、4:エタノール
塔、５〜14:熱交換器、15:ブタノール貯留部、16:仕切
り板、17:溢流管、18:上層液、19:下層液。 第２図はブタノール貯留部の詳細を示す。20は下層液出
口を示す。 第３図は水とブタノールの相互溶解度の関係図を示す。
置の記号は次の意義を示す。 1:醪塔、2:ブタノール塔、3:アセトン塔、4:エタノール
塔、５〜14:熱交換器、15:ブタノール貯留部、16:仕切
り板、17:溢流管、18:上層液、19:下層液。 第２図はブタノール貯留部の詳細を示す。20は下層液出
口を示す。 第３図は水とブタノールの相互溶解度の関係図を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】アセトン、ブタノール及びエタノール発酵
液を醪塔で蒸留濃縮して得られるアセトン、ブタノー
ル、エタノール及び水からなる蒸気を凝縮した後中央へ
貯留部を設けたベタノール塔へ導入し、該貯留部でブタ
ノールと水の混合液を貯留させることにより、ブタノー
ルに水が溶解した上層と水にブタノールが溶解した下層
に分離し、その下層液を醪塔へ共沸温度付近で循環し、
上層液からブタノールを回収し、要すればブタノール塔
からの排出蒸気からアセトン又はエタノールを蒸留によ
って回収することを特徴とするアセトン、ブタノール及
びエタノール発酵液の蒸留法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61255859A JPH0763561B2 (ja) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | アセトン，ブタノ−ル及びエタノ−ル発酵液の蒸留法 |
| IN1027/DEL/87A IN172028B (ja) | 1986-10-29 | 1987-12-01 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61255859A JPH0763561B2 (ja) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | アセトン，ブタノ−ル及びエタノ−ル発酵液の蒸留法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63109766A JPS63109766A (ja) | 1988-05-14 |
| JPH0763561B2 true JPH0763561B2 (ja) | 1995-07-12 |
Family
ID=17284572
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61255859A Expired - Lifetime JPH0763561B2 (ja) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | アセトン，ブタノ−ル及びエタノ−ル発酵液の蒸留法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0763561B2 (ja) |
| IN (1) | IN172028B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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