JPS6012968A - エチルアルコ−ルの多重効用式抽出蒸留法 - 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】 〔発明の技術分野〕 末席ｎは、発酵液、がら林料用として最適な高品質のエ
チルアルコールを経済的に得るためのエチルアルコール
の多重効用式抽出蒸留法に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

発酵法によジエチルアルコールを得る場合における原料
としては、（１）糖質原料、すなわちでんぷんを糖化し
て得ら扛るグルコース、フルクトース、あるいは木材繊
維を分解して得られたグルコース、さらに蔗糖（せ蔗糖
、甜菜糖）もしくはその廃糖蜜や、（２）ヘミセルロー
ス原料、たとえばカルシウム法亜硫酸パルプ製造工程よ
り得られる廃液を原料として発酵したもの等がある。

この種の発酵液中には、エチルアルコールより沸点の低
いアセトアルデヒド類、メチルアルコール等を含み、ま
たエチルアルコールよシ沸点の高いブチルアルコール等
の高級アルコール類いわゆるフーゼル油を含んでいる。

一般に、飲料用アルコールとする場合には、これらを除
去する必要がある。

ところで、普通蒸留では分離困難なエチルアルコール中
に含有する狭い範囲内の揮発度をもったこれらの不純物
を分離するために、エチルアルコール液を加水抽出塔に
て分別蒸留することが知られている。

この技術を下にして、通常アルコール濃度が５〜１２Ｖ
ｏ１％の発酵液から不純物を除去して飲料用アルコール
を得る方法としては、従来がら次のような方法が知られ
ていた。

第１法として、もろみ塔（発酵液・もろみを供給する塔
）に発酵液を供給し、塔底よジアルコールを含まない蒸
留廃液を廃棄し、塔頂より供給された不純物の全てを含
んだエチルアルコール水溶液を得て、次の抽出塔に移し
、その抽出塔の塔頂に温水を注加させてエチルアルコー
ル濃度を低下させ、不純物、特に低沸物を除去する０こ
の操作は、低沸物は、アルコール濃度が低い場合には、
エチルアルコールに対する比揮発度が大きくなり、分離
が容易であることを利用するものである。このようにし
て、フーゼル油以外の低沸物を塔頂より除去したエチル
アルコール水溶液は、抽出塔下部よシ抜き出して精留塔
へ供給する。この精留塔の中間部では、エチルアルコー
ル濃度に対応して、高級アルコールカニチルアルコール
水溶液に対して不溶解となり、二相となって、水に対し
ては揮発度が大きく、エチルアルコールに対しては比揮
発度が小となり、フーゼル油の蓄積する個所があり、こ
の個所より液を抜き出してフーゼル油分離器に導き、そ
こで冷却と注水とによってフーゼル油の溶解度を下げて
フーゼル油のみを分離し、残希薄エチルアルコール溶液
は、精留塔へ戻す０精留塔の塔頂からは、不純物のない
エチルアルコールを得て、これを製品とする〇一方、精
留塔の塔底より得ら扛る廃水は、不純物を含まないので
、前記抽出塔へ返送し、同浴での抽出蒸留の加水用に利
用する。また、このような３塔式のものでは、各蒸留塔
に蒸気を直接入れるか、あるいはりボイラーを設けて加
熱を行っている。

他方、上記方法には２．３の変形例があるが、その例と
しては、抽出塔のほかに低沸物を濃縮するために濃縮塔
を設けたものである。この方法は、−回の加水抽出蒸留
を行う方式で最も進歩しているとされている。そしてま
た、この方法で特に省エネルギーの点で優扛ているプロ
セスとしては、抽出塔および濃縮塔を加圧にして、塔頂
より発生するベーパを直接コンデンサーに供給すること
なく、精留塔下部に設けられたりボイラーコンデンサに
導き、そこでの凝縮熱を精留塔の加熱源とするものであ
る。しかし、この方法は、蒸気が２重効用的に用いられ
ているので経済的ではあるけれども、もろみ塔へは依然
、直接蒸気を供給しているので、改良の余地が多い。

い捷一つの加水抽出蒸留法は、加水抽出蒸留を２回行う
ものであるが、塔の数が多くな９、そ扛だけ蒸留塔下部
へ供給する蒸気量が増すのが通常であシ、建設費も嵩む
。さらに数の多い塔では、多重効用法を利用することは
できない。

〔発明の目的〕

飲料用エチルアルコールを得るためには、加水蒸留法が
不可欠であるけ扛ども、品質第１主義であると言っても
、蒸気をいくら使用してもよいということにはならない
。蒸気および熱の有効利用の点から、各基のすべてを多
重効用的に連結することが望ましく、ここに本発明の課
題解決の目的がある。すなわち、本発明は、各基の圧力
を各々異らせ、かつ蒸気のフローを多重効用となすこと
によって、著しく省エネルギーなプロセスを完成できる
エチルアルコールの多重効用式抽出蒸留法を提供するこ
とを目的としている。　′ 〔発明の概要〕 この目的を達成するための本第１発明は、もろみ塔と加
水抽出濃縮塔と精留塔とを備え、前記加水抽出濃縮塔を
加圧としこれより発生するベーパを、同浴より低圧で操
作される精留塔の加熱に用い、精留塔より発生するベー
パを、同浴より低圧で操作されるもろみ塔の加熱に用い
ることを特徴とするものである。

また、第２発明は、もろみ塔と加水抽出塔と濃縮塔と精
留塔とを備え、前記加水抽出塔および濃縮塔を加圧とし
、これらより発生するベーパを両塔より低圧で操作され
る精留塔の加熱にそれぞれ用い、精留塔よシ発生するベ
ーパを、両塔よシ低圧で操作されるもろみ塔の加熱に用
いることを特徴とするものである。

このように、本発明は、基本的に、もろみ塔、加水抽出
濃縮塔（あるいは加水抽出塔と濃縮塔）、ならびに精留
塔から構成さ扛るもので、加水抽出濃縮塔（あるいは加
水抽出塔と濃縮塔）を加圧、精留塔を常圧、もろみ塔を
真空（減圧）下とし、加水抽出濃縮塔（あるいは加水抽
出塔と濃縮塔）の塔頂ベーパの凝縮温度を精留塔下部よ
りも高く、精留塔の塔頂温度をもろみ塔下部温度よシ高
い凝縮温度で運転し、生蒸気は加水抽出濃縮塔（あるい
は加水抽出塔と濃縮塔）下部のりボイラーに、あるいは
直接的に吹込むことによシ、全ての塔を多重効用とした
ものであるＯ 〔発明の具体例〕 次に本発明を図面に示す具体例によってさらに詳説する
。第１図は第１発明に対応する第１具体例、第２図は第
２発明に対応する第２具体例を示している。

〈第１具体例〉 第１図において、１は真空（減圧）とさｎるもろみ塔、
２は加圧とさ扛る加水抽出濃縮塔、３は常圧とさｎる精
留塔である。

もろみ塔１の塔頂のベーパ管４は、真空発生装置の真空
ポンプ５に連っており、ベーパ管４の途中にはコンデン
サ６が設けられ、このコンデンサ６に凝縮流管７が接続
さ扛ている。８はコンデンサ６に対する冷却水である。

発酵液９は、もろみ塔１の頂部に供給さｎる。また、も
ろみ塔１の底部には、後述のコンデンサボイラ１０によ
り発生する低圧蒸気が蒸気供給管１１を介して吹込まれ
ている。このもろみ塔１での蒸留廃液は、ポンプ１２に
ょシ排出管１３を介して系外へ取出される。このもろみ
塔では、供給される発酵液中のアルコール、炭酸ガスお
よび低沸成分は、塔底に吹込まれる蒸気によって、モロ
み塔１内の棚段上で気液接触が促進されて、全てコンデ
ンサ６に導かれ、炭酸ガスは凝縮さ２’Ｌルことなく、
真空発生装置のポンプ５により系外へ取出さｎる。一方
、コンデンサ６により凝縮すれたエチルアルコール、高
級アルコールおよび低沸物は、一部は還流管１４を介し
てもろみ塔１０頂部に還流され、残部はポンプ１５によ
り管路１６を通して加圧の加水抽出濃縮塔２へ供給され
る。

加水抽出濃縮塔２は、上部の濃縮部と下部の抽出部とに
分かれており、その中段にもろみ塔１からの粗留物が供
給される。同時に、後述の精管塔３からのポンプ１７に
ょる缶出液の一部も水添管１８を通して供給される。そ
の缶出液の組成は、０．０１〜０．０５Ｖｏ１％のエチ
ルアルコールを含んだ水で、この水が抽出部の上段に供
給され加水抽出蒸留に用いらｎる０抽出部の下部には、
蒸気吹込管１９にょシ中圧生蒸気２ｏが吹込まれる。抽
出部では、アルコール濃度が１５〜２５　Ｖｏ１％とさ
れ、低沸物のエチルアルコール−水に対する比揮発度を
上げて、その低沸物が塔底に下降しないようにされ、エ
チルアルコール濃度が塔頂と殆んど同じ状態で塔底から
抜き出さ扛、供給管２１を通って精留塔３へ導か扛る。

一方、濃縮部で濃縮される低沸物とアルコールとの混合
物は、塔頂からの蒸気管２２によシ、精留塔１の下部に
付設されたリボイラコンデンサ（コンデンサ兼用リボイ
ラ）２３に導かれ、ここで凝縮され、凝縮液は、一部は
ポンプ２４により還流管２５を通って塔２の頂部へ返送
さｎ、残部は被留物２６として系外へ排出される。

リボイラコンデンサ２３における伝熱の駆動力は、精留
塔３が常圧で、加水抽出濃縮塔２が加圧で運転さ扛てい
るので、加水抽出濃縮塔２からのベーパの凝縮温度が、
精留塔３下部の液組成（水約９９．９％）の蒸発温度よ
りも高いことによって得られるものである。また、上部
の濃縮部ではフーゼル油の蓄積する個所があるので、己
れが排出管２７により除去される。

かくて被留物が除去さ扛若干のフーゼル油を含む液が供
給管２１から常圧の精留塔３に導かれ、精留操作が行な
わ扛る。精留塔３の頂部には、ベーパ管２８を通るベー
パを凝縮させる冷却水２９が通されるボイラコンデンサ
１０が設けられ、このボイラコンデンサ１０において、
発生ベーパの凝縮と、冷却水２９を蒸発させてもろみ塔
１の加熱源とする操作が行なわれる。

ここで、ボイラコンデンサ１０の操作圧力は、もろみ塔
１の底部の圧力とほぼ同じ真空下とされるため、アルコ
ールの凝縮温度と冷却水２９の蒸発温度との差ができ、
蒸発が可能となるのである。ボイラコンデンサ１０での
凝縮液は、管路３０を通って、一部は還流管３１を介し
て塔頂に返送され、残部は不純物のない製品アルコール
として管路３２により堆出さ扛る。また精留塔３でのフ
ーゼル油は排出管３３により除去される。製品アルコー
ルは塔頂より数段下の棚段から管路３４より取出しても
よい。かくして、上部からは不純物のない飲料用純良ア
ルコールを得る一方、下部からのアルコールんど含まな
い缶出液は、一部は前述のように抽出蒸留の加水に用い
、残部は管路３５により糸外へ取出すＯ く第２具体例〉 上記例の３塔式蒸留法には、加水抽出濃縮塔２の上部に
おける初留物濃縮用の濃縮部において、初留物の濃度を
高くして除去しようとする場合には、初留物が降下して
抽出部にまで！して微量ながら精留塔３に供給してし捷
うこと力；ある０こｎを防止するためには、初留物の少
いアルコールを多く抜き出すのが好ましいけ扛ども、ア
ルコールの損失になる。そこで、次のように加水抽出塔
２Ａとは別に初留物のみを除去するための濃縮塔２Ｂを
設けるのが好適である。

第２図において、上記第１具体例と同一の機能個所には
同一符号を付してちる。また加水抽出抽２Ａと濃縮塔２
Ｂとの両塔は加圧で操イｌ「される０ 加水抽出塔２Ａでの蒸気２０Ａにより蒸留された発生ベ
ーパは、蒸気管２２Ａを通って、精留塔３の下部に付設
されたリボイラコンデンサ２３Ａに導かれ自身は凝縮し
て加熱に利用された後、ポンプ２４Ａにより蒸気管２２
′Ａを介して濃縮塔２Ｂの中段に供給される。一部は還
流管２５Ａによシ還流される。濃縮塔２Ｂでは、底部に
供給さ扛る蒸気２０Ｂによって、初留物がエチルアルコ
ールと共に濃縮さｎ、発生ベーパは蒸気管２２Ｂを介し
てリボイラコンデンサ２３Ｂに導かれ、その凝縮熱を精
留塔３の下部に与えた後、ポンプ２４Ｂによシ一部は還
流管２５Ｂにより還流され、残部は初留物として系外へ
取出される。濃縮塔２Ｂにおけるフーゼル油および初留
物の少くなったアルコールは、中段よシ抜き出して返送
管３６により加水抽出塔２Ａに戻す。濃縮塔２Ｂの塔底
のアルコール分の少い缶出液は、排出管３７を介して系
外へ抜き出す〇 一方、濃縮塔２Ｂへは、単に抽出塔２Ａから、その塔頂
成品のみでなく、精留塔３において、その頂部より５〜
６段下から製品アルコール得るようにし、その５〜６段
を初留物の濃縮用とすることにより、初留物濃度の高い
アルコールをボイラコンデンサ１０により得て、こｆ’
Ｌヲ管路３２″を介して供給することにより、製品アル
コールの品質向上を行うことができる。なお、この方法
は上記第１具体例においても同様に適用できる。

〈変形例〉 上記各側においては、精留塔３のベーノくをボイラコン
デンサ１０に導き、低圧蒸気を発生させてもろみ塔の加
熱源としであるが、精留上蓚の発生ベーパを直接もろみ
塔下部に付設した１ノボイラコンデンサに供給し加熱源
とすることもできる。

〔実施例〕

第１図と同じ３塔式のシステムの／くイロン）プラント
を用いた実施例につき述べる。もろみ塔は、直径２５０
ｍｍφの４０段の棚段を有するド−ナツバ、フル塔で、
もろみ塔コンデンサーは伝熱面積２　ｎ／で２２℃の冷
却水を用い、塔頂圧力］　８０＋腸Ｈｇで塔底圧力を１
８８朋Ｈｇで、底部には精留塔の頂部、ボイラコンデン
サよりの発生蒸気を導き、甘蔗糖蜜を原料としたアルコ
ール含有量８Ｖｏ１％の醗酵もろみを温度４０℃に予熱
してもろみ塔へ供給した。底部よシ排出される排液中の
アルコール濃度は０．０３ｗｔ％であり、塔頂では、無
還流とし、４３　ｗｔ　９ｆ＋のアルコールを得て、こ
扛を直径２００ｃｍ開口比１０係の目皿塔の加水抽出濃
縮塔（抽出部１２段、濃縮部４０段）に供給し、５５ゲ
ージの塔頂圧力で殆んど全還流の状態で、３０分間に１
回の割合いで、供給アルコール量の０．２％の割合いで
初留物を抜いた。このときのアルコール濃度は９Ｖｏ１
４であった。抽出部においては、精留塔の缶出液を約１
０〜１２．６／ｈｒの割合いで返送して、抽出部の濃度
を８〜１２ｗｔ％に保つようにし、抽出塔よυの缶出液
を精留塔の中段に送った。精留塔においては、塔頂圧力
は大気圧とし還流比は４，５で運転した。底部の加熱は
、リボイラコンデンサーに抽出塔のべ一ノく入れて行な
う０この加熱温度は１３８〜１４０℃で精留塔の下部温
度は１０８℃であった。塔頂かも６段目で９５　Ｖｏｌ
　％濃度の製品アルコールを１４．５〜１５、　ＯｋＶ
ｈ　ｒの割合いで取９出した０また中段よシはフーゼル
油をアルコール生産量に対して約５係程度の割合いで３
０分に１回程度抜き出した。得らｆｌた製品アルコール
は、アセトアルデヒド０１ｍ９／１００１ｎｌ以下、有
機酸０．００２ｗｔ％以下、フーゼル油０．００２ｗｔ
％であり、飲料用として従来法に比較して遜色のない製
品が得られた０ また、このパイロットの抽出塔下部のりボイラー用に３
０ｋＷの電熱ヒーターを用いた。上記の運転状態での電
力消費量は２５　ｋｗであり、これは５Ｂａｒゲージ圧
力の蒸気換算で４３．５に９Ａｒであり、この値は２．
３Ｔ蒸気／ＫＬ１００ｔＩ）アルコールと飲料用アルコ
ール製造用としては従来の４．０〜５．ＯＴ／ＫＬに比
較して非常に経済的であることが判った。なお本ノくイ
ロットにおいて、放熱を防ぐために強制保温することに
よって、放熱に起因する蒸留操作上の困難な点７！Ｉ；
克ＩＩ浸された０ 〔発明の効果〕 以上の通り、本発明によれば、もろみ塔、初留物塔およ
び精留塔を多重効用の構成としたので、著しく経済なプ
ロセスを得ることカニできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１発明例のフローシート、第２図は第２発明
例のフローシートである。 ｌ・・もろみ塔　２・・加水抽出濃縮塔　２Ａ・・加水
抽出塔　２Ｂ・・濃縮塔　３・・精留塔　５・・真空ポ
ンプ　９・・発酵液（もろみ）　１０・・ボイラコンデ
ンサ　２０・・生蒸気　２３，２３Ａ。 ２３Ｂ・・リボイラー 特許出願人　月島機械株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （リ　もろみ塔と加水抽出濃縮塔と精留塔とを備え、前
   記加水抽出濃縮塔を加圧としこれよシ発生するベーパを
   、四基より低圧で操作される精留塔の加熱に用い、精留
   塔よシ発生するベーパを、四基より低圧で操作されるも
   ろみ塔の加熱に用いることを特徴とするエチルアルコー
   ルの多重効用式抽出蒸留法。 （２）　もろみ塔と加水抽出塔と濃縮塔と精留塔とを備
   え、前記加水抽出塔および濃縮塔を加圧とし、こ鵠よシ
   発生するベーパを両塔より低圧で操作される精留塔の加
   熱にそれぞれ用い、精留塔より発生するベーパを、四基
   よシ低圧で操作さ扛るもろみ塔の加熱に用いることを特
   徴とするエチルアルコールの多重効用式抽出蒸留法。