JP2020055753A

JP2020055753A - 高濃度アルコールの製造方法

Info

Publication number: JP2020055753A
Application number: JP2017183629A
Authority: JP
Inventors: 秀人日▲高▼; Hideto Hidaka; 博行垣内; Hiroyuki Kakiuchi; 忠史山村; Tadashi Yamamura
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Chemical Holdings Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Chemical Group Corp
Priority date: 2017-01-30
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2020-04-09

Abstract

【課題】蒸留塔、吸脱着塔を用いる高濃度アルコールの製造方法において、アルコールの生産能力の向上。【解決手段】２０重量％以下のアルコールを含む水−アルコール混合液を蒸留塔に導入し、３０重量％以上のアルコールを含む粗アルコールを得る蒸留工程、粗アルコールを吸脱着塔に導入し、９８重量％以上のアルコールを含む高濃度アルコールを得る吸脱着工程、吸脱着工程において、吸脱着塔から排出される９４重量％以下のアルコールを含む脱着液を膜分離装置に導入し、水とアルコールを分離して、９８重量％以上のアルコールを含む含水アルコールを得る膜分離工程及び膜分離工程で得られた含水アルコールと蒸留工程により得られた粗アルコールの一部を膜分離装置に導入し９８重量％以上の高濃度アルコールを得る膜分離工程を有する高濃度アルコールの製造方法。【選択図】図１

Description

本発明はエタノールなど高濃度のアルコールの製造方法に関し、具体的には蒸留工程、
吸脱着工程、膜分離工程を有し、効率良く高濃度のアルコールを製造する方法に関する。

アルコール類、ケトン類、エーテル類などの有機化合物と水との混合物から水分のみを
除去することは、水と有機化合物との混合物が最低沸点を有する共沸混合物となり、通常
の精留のみでは高純度で有機化合物を精製することは困難である。
そのため、有機化合物と水の混合物から有機化合物のみを高純度で取り出す方法として
は、まず蒸留にて大部分の水分を除去し、その後、吸脱着塔を用いる圧力スイング吸着装
置（ＰｒｅｓｓｕｒｅＳｗｉｎｇＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎ、以下ＰＳＡとも略称する。
）により残りの水分を除去する方法が提案されている（特許文献１参照）。

また、装置を大型化せず有機化合物と水の混合物を脱水する方法として、蒸留塔とＰＳ
Ａの間に膜分離手段を介在させる方法が提案されている。また、ＰＳＡから排出されたパ
ージガスを膜分離手段に供給して、高純度の有機化合物を得る方法が提案されている（特
許文献２参照）。

更に、ＰＳＡから脱着した水を含む水−有機化合物の混合液を、特定のゼオライト膜を
備えた膜分離装置に供給することで、プロセス全体として効率的な有機化合物の製造方法
も開示されている（特許文献３参照）。

特開２０００−３３４２５７号公報特開２００８−８６９８８号公報特開２０１４−１１８３７７号公報

しかしながら、既に稼働している蒸留塔とＰＳＡとからなる高濃度のアルコールの製造
設備に対して分離膜設備を組み合わせて生産能力を増やそうとするときに、蒸留塔の処理
能力には余力があるのにもかかわらず、ＰＳＡの処理能力が不十分で律速となってしまい
、生産能力を増やすことができなくなるという問題があった。

そこで、本発明者らが鋭意検討した結果、蒸留塔を用いる蒸留工程、吸脱着塔を用いる
吸脱着工程及び膜分離装置を用いる膜分離工程の組合せを適切に設計することにより、上
記課題を解決できることがわかり本発明に到達した。

すなわち本発明は、水−アルコール混合液を脱水して、高濃度アルコールを製造する方
法であって、水−アルコール混合液を蒸留塔に導入し、粗アルコールを得る蒸留工程、及
び得られた粗アルコールを吸脱着塔に導入し、高濃度アルコール１を得る吸脱着工程を有
し、該吸脱着工程において、吸脱着塔から排出される脱着液を脱水装置１に導入し、該脱
水装置１から得られる含水アルコールをさらに、別の脱水装置２に導入して、高濃度アル
コール２を得ることを特徴とする、高濃度アルコールの製造方法に存する。

また、本発明は、水−アルコール混合液を脱水して、高濃度アルコールを製造する方法
であって、水−アルコール混合液を２以上の蒸留塔に導入し、それぞれ粗アルコールを得
る蒸留工程、少なくとも１つの蒸留塔（蒸留塔１）から得られた粗アルコール１を吸脱着
塔に導入し、高濃度アルコール１を得る吸脱着工程、及び該吸脱着工程において、吸脱着
塔から排出される脱着液を膜分離装置へ導入して、高濃度アルコール２を得る膜分離工程
を有し、さらに、
(a)別の蒸留塔（蒸留塔２）から得られた粗アルコール２を前記膜分離装置へ導入する、
又は、
（ｂ）別の蒸留塔（蒸留塔２）から得られた粗アルコール２を脱水装置へ導入して得られ
る含水アルコールを前記膜分離装置へ導入することにより高濃度アルコール２を得ること
を特徴とする高濃度アルコールの製造方法に存する。

本発明によれば、蒸留工程、吸脱着工程及び膜分離工程の組合せを適切に設計すること
により、蒸留塔の処理能力には余力があるものの吸脱着塔（ＰＳＡ）の処理能力が不十分
で律速となっている設備の生産能力を増やすことができる。

本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図従来の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図従来の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図本発明の高濃度アルコールの製造方法の一例を示すプロセスフロー図

以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、これら
の内容に特定はされない。
本発明は、水−アルコール混合液を脱水して、高濃度アルコールを製造する方法であっ
て、水−アルコール混合液を蒸留塔に導入し、粗アルコールを得る蒸留工程、及び得られ
た粗アルコールを吸脱着塔に導入し、高濃度アルコール１を得る吸脱着工程を有し、該吸
脱着工程において、吸脱着塔から排出される脱着液を脱水装置１に導入し、該脱水装置１
から得られる含水アルコールをさらに、別の脱水装置２に導入して、高濃度アルコール２
を得ることを特徴とする、高濃度アルコールの製造方法に関する。

特に、本発明の高濃度アルコールの製造方法は、２０重量％以下のアルコールを含む水
−アルコール混合液から脱水して、９８重量％以上のアルコールを含む高濃度アルコール
の製造方法であって、２０重量％以下のアルコールを含む水−アルコール混合液を蒸留塔
に導入し、３０重量％以上のアルコールを含む粗アルコールを得る蒸留工程、得られた粗
アルコールを吸脱着塔に導入し、９８重量％以上のアルコールを含む高濃度アルコール１
を得る吸脱着工程、該吸脱着工程において、吸脱着塔から排出される９４重量％以下のア
ルコールを含む脱着液を膜分離装置１に導入し、水とアルコールを分離して、９８重量％
以上のアルコールを含む含水アルコールを得る膜分離工程１、及び該膜分離工程１で得ら
れた含水アルコールと、前記蒸留工程により得られた粗アルコールの一部を膜分離装置２
に導入し、水とアルコールを分離して、さらに９８重量％以上の高濃度アルコール２を得
る膜分離工程２を有することを特徴とする。

また、本発明は、水−アルコール混合液を脱水して、高濃度アルコールを製造する方法
であって、水−アルコール混合液を２以上の蒸留塔に導入し、それぞれ粗アルコールを得
る蒸留工程、少なくとも１つの蒸留塔（蒸留塔１）から得られた粗アルコール１を吸脱着
塔に導入し、高濃度アルコール１を得る吸脱着工程、及び該吸脱着工程において、吸脱着
塔から排出される脱着液を膜分離装置へ導入して、高濃度アルコール２を得る膜分離工程
を有し、さらに、
(a)別の蒸留塔（蒸留塔２）から得られた粗アルコール２を前記膜分離装置へ導入する、
又は、
（ｂ）別の蒸留塔（蒸留塔２）から得られた粗アルコール２を脱水装置へ導入して得られ
る含水アルコールを前記膜分離装置へ導入することにより高濃度アルコール２を得ること
を特徴とする高濃度アルコールの製造方法に関する。

特に、本発明の高濃度アルコールの製造方法は、２０重量％以下のアルコールを含む水
−アルコール混合液から脱水して、９８重量％以上のアルコールを含む高濃度アルコール
の製造方法であって、２０重量％以下のアルコールを含む水−アルコール混合液を２以上
の蒸留塔に導入し、それぞれ３０重量％以上のアルコールを含む粗アルコールを得る蒸留
工程、少なくとも１つの蒸留塔（蒸留塔１）から得られた粗アルコール１を吸脱着塔に導
入し、９８重量％以上のアルコールを含む高濃度アルコール１を得る吸脱着工程、別の蒸
留塔（蒸留塔２）から得られた３０重量％以上のアルコールを含む粗アルコール２及び前
記吸脱着工程において、吸脱着塔から排出される９４重量％以下のアルコールを含む脱着
液を膜分離装置へ導入し、水とアルコールを分離して、さらに９８重量％以上の高濃度ア
ルコール２を得る膜分離工程３を有することを特徴とする。

まず、製造される高濃度アルコールとしては、工業的に量産される低級アルコールが好
ましくあげられ、具体的にはメタノール、エタノール、及びこれらの混合物が例示され、
中でもエタノールの製造に使用されることが好ましい。特にバイオ原料を用いてアルコー
ル発酵により製造されるエタノールに好適である。

（発酵工程）
バイオ原料を用いる場合、通常原料を発酵させて２０重量％以下のエタノールを含む水
−エタノール混合液を得る（発酵工程）。
用いられる原料は、サトウキビ、テンサイ、それらを原料とした糖みつなどの糖質原料
；サツマイモ、ジャガイモなどの芋類、トウモロコシ、麦、米などの穀類などのでんぷん
質原料；古紙や建築廃材などの繊維質原料；などがあげられる。

これらの原料のうち糖質材料はそのまま発酵工程へと適用することができるが、でんぷ
ん質原料及び繊維質原料については、粉砕、液化及び／または糖化するなどの前処理工程
が必要である。そのため、原料の種類によっては、発酵工程に先立って前処理工程が必要
となる場合がある。前処理工程は、原料に応じて適宜行うことが可能であり、既知の方法
を適用できる。

発酵工程は原料を発酵菌などの微生物によってアルコール発酵する工程であり、アルコ
ール発酵によって水−アルコール混合液が得られる。
発酵菌としてはグルコース及びグルコースの２量体、多量体のいずれか１以上を炭素源
としてアルコール発酵を行う微生物であれば特に限定されず、一例として酵母菌やザイモ
モナスがあげられる。
発酵工程で発酵槽中においてアルコール発酵により得られる水−アルコール混合液のア
ルコール濃度は、通常１重量％以上、通常２０重量％以下、さらには１５重量％以下であ
り、後述する濃縮工程を得てアルコール濃度が高められる。

（蒸留工程）
蒸留工程では、もろみ塔、精留塔と通常２段以上でアルコールの濃縮を行う。本発明は
、２段に限らないが、２段あるいは３段が好適である。
蒸留工程では、２０重量％以下のアルコールを含む水−アルコール混合液を蒸留塔に導
入し、３０重量％以上のアルコールを含む粗アルコールを得る。
発酵工程で得られる水−アルコール混合液のアルコール濃度が低い場合には、水−アル
コール混合液をもろみ塔などの予備蒸留塔に供給し、アルコール濃度を高めてもよい。エ
ネルギー消費量を少なくする観点から、予備蒸留塔においてアルコール濃度を通常３０重
量％以上、好ましくは３５重量％以上、より好ましくは４０重量％以上、さらに好ましく
は４５重量％以上まで濃縮されることが好ましい。上限は特に制限されないが、通常７０
重量％未満、好ましくは６５重量％以下、より好ましくは６０重量％以下、さらに好まし
くは５５重量％以下である。アルコール濃度が上記範囲であると、還流がほとんど必要な
く、また、蒸発させる水の量も少ない。

また、必要に応じて不要物や溶液中の高分子量成分を取り除く精密ろ過、限外ろ過、ナ
ノろ過などのろ過や中和処理を単独で、又は組み合わせて行ってもよい。
もろみ塔で濃縮された水−アルコール混合液を次いで蒸留塔（精留塔）に導入し、アル
コール濃度を高める。蒸留塔によって精留された留出物、例えば蒸留塔の塔頂留出物（粗
アルコール）は、アルコール濃度が通常３０質量％以上、好ましくは５０質量％以上、よ
り好ましくは８０質量％以上であり、通常９４質量％以下、好ましくは９０質量％以下で
ある。

アルコール濃度が上限以下であることにより、蒸留塔などの負荷を減らし、プロセス全
体のエネルギー効率を向上させる傾向にある。また、アルコール濃度が下限以上であるこ
とにより、水濃度が高すぎず、吸着材の充填量が増加することなく、吸脱着塔の設備が大
型化し設備面コストが増加する恐れが回避できる。そのため、吸着剤の再生頻度を抑えら
れ、運転コストも抑制できる傾向にある。

尚、蒸留塔（精留塔）は、サイドストリッパを備えていてもよく、サイドストリッパを
備えることで蒸留塔の途中の段のうち１か所乃至は数か所から水−アルコール混合物の抜
き出しをし、精留を行うことができる。

（吸脱着工程）
吸脱着工程では、蒸留工程で得られた粗アルコールを吸脱着塔に導入し、９８重量％以
上のアルコールを含む高濃度アルコールを得る。
吸脱着工程で用いられる吸脱着塔は、圧力スイング吸着（ＰＳＡ）によるもの、温度ス
イング吸着（ＴＳＡ）によるもの、両者を組み合わせた圧力温度スイング吸着（ＰＴＳＡ
）のいずれであってもよい。

ＰＳＡは、圧力を高くすることにより水などを吸着剤に吸着させ、圧力を低くすること
により吸着剤から水などを脱着させる機能を備えている。一方、ＴＳＡは、水などを吸着
剤に吸着させ、加熱ガス（窒素など）を供給して温度を高くすることにより吸着剤から水
などを脱着させる機能を備えている。
ＰＳＡ、ＴＳＡ、ＰＴＳＡは、装置構成が比較的簡単であるために広く使用されており
、吸着剤としては、例えば、粉末状やペレット状のＬＴＡ型ゼオライト、ＦＡＵ型ゼオラ
イトが挙げられ、脱水能力が高いことから合成ゼオライトである「モレキュラシーブ」（
商品名）などが好適に使用される。

吸脱着塔に導入される粗アルコールのアルコール濃度は、通常３０質量％以上、好まし
くは８０質量％以上、より好ましくは８５質量％以上であり、通常９８質量％以下、好ま
しくは９５質量％以下、より好ましくは９０質量％以下である。アルコール濃度が上限以
下であることにより、前段の蒸留塔などの負荷が少なく、全体のエネルギー効率が向上す
る傾向にある。アルコール濃度が下限以上であることにより、水濃度が高すぎず、吸着材
の充填量が増加することなく、吸着設備が大型化し設備面コストが増加する恐れが回避で
きる。そのため、吸着装置の吸着剤の再生頻度を抑えられ、運転コストも抑制できる傾向
にある。

（膜分離工程）
膜分離工程では、吸脱着工程において、吸脱着塔から排出される９４重量％以下のアル
コールを含む脱着液を膜分離装置に導入し、水とアルコールを分離する。
膜分離工程は、パーベーパレーション（ＰＶ）法またはベーパーパーミエーション（Ｖ
Ｐ）法が採用されるが、エネルギー効率の点からパーベーパレーション（ＰＶ）法を採用
することがより好ましい。

ＰＶ法は、分離膜に液体を接触させて水を透過させる。すなわち、この方式は、透過気
化法または浸透気化法とも呼ばれ、混合物（供給液）を分離膜を介して蒸発させ、その際
、水のみを透過させることにより、アルコールを分離して濃縮する。供給液は気化熱で冷
却されるため、それを補うための加熱手段が必要となる。

分離工程において膜分離装置に導入することにより得られたアルコールは、その濃度が
十分に高い場合（高濃度アルコール）にはそのままプロダクツ（製品）とすることも可能
であり、また、濃度が十分高くない場合には、再度吸着工程又は、分離工程に戻すことも
できる。

なお、膜分離装置におけるエタノール濃度９５重量％（ＰＶ法、液温：１００℃）での
水の透過流束は０．１ｋｇ／（ｍ^２・ｈ）以上であることが好ましく、さらに好ましくは
２．０ｋｇ／（ｍ^２・ｈ）以上、より好ましくは５．０ｋｇ／（ｍ^２・ｈ）以上である。
水の透過流束が上記範囲であることにより、膜分離装置からそのままプロダクツを得る場
合は、その生産効率を高めることになり、膜分離装置から吸着装置に戻す場合においては
、吸着装置のエネルギー効率を高めることになる。また、透過流束の値が大きい場合、膜
分離装置における所望の濃縮量および濃縮速度を保ったまま、分離膜面積を減らす設計を
することも可能であり、装置のコンパクト化も可能となる。
膜分離装置は、１段のモジュールを用いるものであっても、多段のモジュールを直列、
並列、またはその組み合わせで並べて用いるものであってもよい。

本発明における高濃度アルコール（プロダクツ）のアルコール濃度は、通常９８質量％
以上、好ましくは９８．９質量％以上、より好ましく９９．５質量％以上であり、通常１
００質量％以下である。
膜分離装置は分離膜を有するものであればよく、該分離膜は通常脱水機能を有する分離
膜であり、例えば、ポリイミド膜などの高分子膜、ゼオライト膜などが挙げられ、その形
状も特定されるものではなく、平板状、管状、ハニカム状、モノリス、中空糸状のいずれ
であってもよい。

分離膜の一例としてゼオライト膜について詳細に説明する。
ゼオライト膜としては、多孔質支持体上に形成された多孔質支持体−ゼオライト膜複合
体（以下、ゼオライト膜複合体という）を用いることが好ましい。
多孔質支持体としては無機多孔質支持体が好ましく、たとえば、シリカ、α−アルミナ
、γ−アルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪素な
どのセラミックス焼結体、鉄、ブロンズ、ステンレス等の焼結金属や、ガラス、カーボン
成型体などが挙げられる。無機多孔質支持体の中でも、シリカ、α−アルミナ、γ−アル
ミナなどのアルミナ、ムライト、ジルコニア、チタニア、イットリア、窒化珪素、炭化珪
素などを含むセラミックス焼結体（セラミックス支持体）があげられ、アルミナ、ムライ
トが好ましい。ゼオライト膜複合体は支持体を有することによって機械的な強度が増し
、取り扱いが容易になり、種々の装置設計が可能であるほか、無機多孔質支持体である場
合には無機物で構成されるため、耐熱性、耐薬品性に優れる。

多孔質支持体の形状は、液体または気体の混合物を有効に分離できるものであれば制限
されるものではなく、具体的には平板状、管状のもの、または円筒状、円柱状や角柱状の
孔が多数存在するハニカム状のものやモノリスなどが挙げられ、いずれの形状のものでも
よい。

多孔質支持体は、その表面（以下「多孔質支持体表面」ともいう。）においてゼオライ
トを結晶化させることが好ましい。
前記多孔質支持体表面が有する平均細孔径は特に制限されるものではないが、細孔径が
制御されているものが好ましく、通常０．０２μｍ以上、好ましくは０．０５μｍ以上、
さらに好ましくは０．１μｍ以上、特に好ましくは０．５μｍ以上であり、通常２０μｍ
以下、好ましくは１０μｍ以下、さらに好ましくは５μｍ以下の範囲が好ましい。
平均細孔径が小さすぎると透過量が小さくなる傾向があり、大きすぎると支持体自体の
強度が不十分になることがあり、支持体表面の細孔の割合が増えて緻密なゼオライト膜が
形成されにくくなることがある。

多孔質支持体の平均厚さ（肉厚）は、通常０．１ｍｍ以上、好ましくは０．３ｍｍ以上
、より好ましくは０．５ｍｍ以上、特に好ましくは０．７ｍｍ以上であり、通常７ｍｍ以
下、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下である。
支持体はゼオライト膜に機械的強度を与える目的で使用しているが、支持体の平均厚さ
が薄すぎると多孔質支持体−ゼオライト膜複合体が十分な強度を持たず多孔質支持体−ゼ
オライト膜複合体が衝撃や振動等に弱くなり実用上問題が生じる傾向がある。支持体の平
均厚さが厚すぎると透過した物質の拡散が悪くなり透過流束が低くなる傾向がある。

多孔質支持体が円筒管である場合、円筒管の外径は通常３ｍｍ以上、好ましくは５．５
ｍｍ以上、より好ましくは９．５ｍｍ以上、特に好ましくは１１ｍｍ以上であり、通常５
１ｍｍ以下、好ましくは３１ｍｍ以下、より好ましくは２１ｍｍ以下、さらに好ましくは
１７ｍｍ以下、特に好ましくは１５ｍｍ以下である。

ゼオライト膜を構成する主たるゼオライトは、通常、酸素６−１２員環構造を有するゼ
オライトであり、好ましくは酸素６−１０員環構造、より好ましくは酸素８員環構造を有
するゼオライトである。
ここでいう酸素ｎ員環を有するゼオライトのｎの値は、ゼオライト骨格を形成する酸素
とＴ元素で構成される細孔の中で最も酸素の数が大きいものを示す。例えば、ＭＯＲ型ゼ
オライトのように酸素１２員環と８員環の細孔が存在する場合は、酸素１２員環のゼオラ
イトとみなす。

酸素６−１０員環構造を有するゼオライトの一例を挙げれば、ＡＥＩ、ＡＥＬ、ＡＦＧ
、ＡＮＡ、ＢＲＥ、ＣＡＳ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＡＣ、ＤＤＲ、ＤＯＨ、ＥＡＢ、ＥＰＩ
、ＥＳＶ、ＥＵＯ、ＦＡＲ、ＦＲＡ、ＦＥＲ、ＧＩＳ、ＧＩＵ、ＧＯＯ、ＨＥＵ、ＩＭＦ
、ＩＴＥ、ＩＴＨ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＩＯ、ＬＯＳ、ＬＴＡ、ＬＴＮ、ＭＡＲ、ＭＥＰ
、ＭＥＲ、ＭＥＬ、ＭＦＩ、ＭＦＳ、ＭＯＮ、ＭＳＯ、ＭＴＦ、ＭＴＮ、ＭＴＴ、ＭＷＷ
、ＮＡＴ、ＮＥＳ、ＮＯＮ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＲＯ、ＲＴＥ、ＲＴＨ、ＲＵＴ
、ＳＧＴ、ＳＯＤ、ＳＴＦ、ＳＴＩ、ＳＴＴ、ＴＥＲ、ＴＯＬ、ＴＯＮ、ＴＳＣ、ＴＵＮ
、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＶＳＶ、ＷＥＩ、ＹＵＧ等がある。

酸素１０員環構造よりも大きい場合は細孔径が大きくなり、サイズの小さな有機物では
分離性能が低下するため、用途が限定的になる場合がある。
前記の中でゼオライトの構造としては、好ましくは、ＡＥＩ、ＣＨＡ、ＫＦＩ、ＬＥＶ
、ＬＴＡ、ＰＡＵ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＵＦＩであり、さらに好ましくは、ＣＨＡ、ＬＥＶ
、ＬＴＡ、ＵＦＩであり、より好ましくはＣＨＡまたはＬＴＡであり、特に好ましくはＬ
ＴＡである。

ゼオライト膜の厚さとしては、特に制限されるものではないが、通常、０．１μｍ以上
であり、好ましくは０．６μｍ以上、さらに好ましくは１．０μｍ以上、より好ましくは
５μｍ以上、特に好ましくは７μｍ以上である。また通常１００μｍ以下であり、好まし
くは６０μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下、特に好ましくは１０μｍ以下の範囲
である。膜厚が大きすぎると透過量が低下する傾向があり、小さすぎると選択性や膜強度
が低下する傾向がある。

（第一の態様）
図１を参照して、本発明の製造方法の第一の態様を説明する。
２０重量％以下のアルコールを含む水−アルコール混合液を蒸留塔に導入し、３０重量
％以上のアルコールを含む粗アルコールを得る（蒸留工程）。得られた粗アルコールの一
部を、吸脱着塔に導入し、９８重量％以上のアルコールを含む高濃度アルコール１を得る
とともに、９４重量％以下のアルコールを含む脱着液を吸脱着塔から排出する（吸脱着工
程）。この脱着液を膜分離装置１に導入して、水とアルコールを分離して、９４重量％以
上のアルコールを含む含水アルコールを得る（膜分離工程１）。ここで、この含水アルコ
ールのアルコール濃度は、蒸留塔で得られた粗アルコールに対して、±１０重量％の範囲
内、好ましくは±５重量％の範囲内、より好ましくは同じ濃度である。アルコール濃度が
上限以下であると、蒸留塔で得られた粗アルコールによりにより希釈されてしまう傾向に
ある。アルコール濃度が下限以上であると、蒸留塔で得られた粗アルコールを希釈してし
まう傾向にある。

本発明ではこの含水アルコールを、さらに膜分離装置２に導入する。また、上記得られ
た粗アルコールの一部もこの膜分離装置２に導入する。膜分離装置により、水とアルコー
ルが分離され高濃度アルコール２が得られる。この態様は、ＰＳＡよりも分離能が高い（
すなわちＰＳＡのようなパージ側へのロスが小さい）ことで、蒸留により得られた粗エタ
ノール中のエタノール量の内製品として得られるエタノールの割合が大きくなるという効
果が得られる。

膜分離装置２により得られた高濃度アルコール２は、高濃度アルコール１とともにプロ
ダクツとして回収され、高濃度アルコールが製造できる。
図２は、本発明の比較例に該当する例である。この例では、膜分離装置を設置せず、Ｐ
ＳＡだけで高濃度アルコールを得る。この方法ではＰＳＡのパージ中に多量のエタノール
が含まれ、蒸留により得られた粗エタノール中のエタノール量の内、製品として得られる
エタノールの割合が小さくなってしまう。

図５は、吸脱着塔５ｃから排出された脱着液を蒸留塔５ｂ（脱水装置１）に導入した後
、得られる含水アルコールをさらに吸脱着塔５ｅ（脱水装置２）に導入し高濃度アルコー
ルを得る方法である。吸脱着塔５ｅには、蒸留塔５ａから得られる粗アルコールを吸脱着
塔５ｅに導入してもよいし、吸脱着塔５ｅから排出される脱着液をさらに蒸留塔５ｂに導
入してもよい。
尚、本発明で言う脱水装置とは、蒸留塔、吸脱着塔、あるいは膜分離装置を意味する。
図６は、吸脱着塔６ｃから排出された脱着液を蒸留塔６ｂ（脱水装置１）に導入した後
、得られる含水アルコールをさらに膜分離装置６ｅ（脱水装置２）に導入し高濃度アルコ
ールを得る方法である。膜分離装置６ｅには、蒸留塔６ａから得られる粗アルコールを膜
分離装置６ｅに導入してもよいし、膜分離装置６ｅから得られる透過液をさらに蒸留塔６
ｂに導入してもよい。

図７は、吸脱着塔７ｃから排出された脱着液を蒸留塔７ａに導入した後、得られる粗ア
ルコールを吸脱着塔７ｃに導入する。この場合、蒸留塔７ａが脱水装置１となる。その後
、蒸留塔７ａから得られる含水アルコールの一部は膜分離装置７ｅ（脱水装置２）に導入
され、高濃度アルコールを得る。膜分離装置７ｅから得られる透過液は蒸留塔７ｂに導入
された後、膜分離装置７ｅに導入されてもよい。
図８は、吸脱着塔８ｃから排出された脱着液を蒸留塔８ａに導入する。この場合、蒸留
塔８ａが脱水装置１となる。蒸留塔８ａから得られる含水アルコールの一部は蒸留塔８ｂ
（脱水装置２）に導入された後、濃縮された含水アルコールをさらに膜分離装置８ｅに導
入された後、高濃度アルコールを得る。膜分離装置８ｅから得られる透過液は、さらに蒸
留塔８ｂに導入されてもよい。

図９は、吸脱着塔９ｃから排出された脱着液を蒸留塔９ｄ（脱水装置１）に導入した後
、得られる含水アルコールを吸脱着塔９ｅ（脱水装置２）に導入し、高濃度アルコールを
得る。吸脱着塔９ｅから得られる脱着液は蒸留塔９ｄに導入してもよい。また、吸脱着塔
９ｅには、蒸留塔９ａから得られる含水アルコールの一部や、蒸留塔９ｂから得られる比
較的低濃度の含水アルコールが導入されてもよい。
図１０は、吸脱着塔１０ｃから排出された脱着液を蒸留塔１０ｄ（脱水装置１）に導入
した後、得られる含水アルコールを膜分離装置１０ｅ（脱水装置２）に導入し、高濃度ア
ルコールを得る。膜分離装置１０ｅから得られる透過液は蒸留塔１０ｄに導入してもよい
。また、膜分離装置１０ｅには、蒸留塔１０ａから得られる含水アルコールの一部や、蒸
留塔１０ｂから得られる比較的低濃度の含水アルコールが導入されてもよい。

図１３は、吸脱着塔１３ｃから得られる脱着液を蒸留塔１３ｄ（脱水装置１）に導入し
た後、吸脱着塔１３ｅ（脱水装置２）に導入し高濃度アルコールを得る。蒸留塔１３ｂか
ら得られる粗アルコールは、吸脱着塔１３ｃや蒸留塔１３ｄに導入されてもよい。また、
吸脱着塔１３ｅから排出される脱着液は、さらに蒸留塔１３ｄに導入されてもよい。
図１４は、吸脱着塔１４ｃから得られる脱着液を蒸留塔１４ｄ（脱水装置１）に導入し
、さらに得られる含水アルコールを膜分離装置１４ｅ（脱水装置２）に導入し、高濃度ア
ルコールを得る。膜分離装置１４ｅから得られる透過液は蒸留塔１４ｄに導入してもよい
。また、蒸留塔１４ｂから得られる粗アルコールの一部は吸脱着塔１４ｃや蒸留塔１４ｄ
に導入してもよい。
図１５は、蒸留塔１５ａ、１５ｂを経て得られる粗アルコールを吸脱着塔１５ｃと蒸留
塔１５ｄ（脱水装置１）にそれぞれ導入する。導入される割合は限定されるものではない
が、通常は吸脱着塔１５ｃへの導入量を多くするよう設定される。
該粗アルコールは蒸留塔１５ｂの塔頂から得られる気体状態の粗アルコールであるため
、蒸留塔１５ｄではこの潜熱を利用して、蒸留塔１５ｄの加熱手段とすることができる。
蒸留塔１５ｄから得られる含水アルコールは、さらに膜分離装置１５ｅ（脱水装置２）に
導入され、膜分離装置１５ｅを経て高濃度アルコールを得る。尚、膜分離装置１５ｅから
得られる透過液は蒸留塔１５ｄに導入してもよい。
また、吸脱着塔１５ｃに導入された粗アルコールは、吸脱着塔１５ｃを経て高濃度アル
コールとなる。尚、吸脱着塔１５ｃから排出される脱着液は、さらに蒸留塔１５ｄに導入
されてもよい。

（第二の態様）
図３を参照して、本発明の製造方法の第二の態様を説明する。この実施態様では、２つ
の蒸留塔を使用する。
まず、２０重量％以下のアルコールを含む水−アルコール混合液を２以上の蒸留塔１と
蒸留塔２にそれぞれ導入し、それぞれが３０重量％以上のアルコールを含む粗アルコール
を得る（蒸留工程）。蒸留塔２で得られた粗アルコールの濃度は、蒸留塔１で得られた粗
アルコールの濃度以下である。蒸留塔１から得られた粗アルコール１を吸脱着塔に導入し
、９８重量％以上のアルコールを含む高濃度アルコール１を得る（吸脱着工程）。そして
、この吸脱着塔から排出される９４重量％以下のアルコールを含む脱着液は、蒸留塔２か
ら得られた３０重量％以上のアルコールを含む粗アルコール２とともに、膜分離装置へ導
入する。この膜分離装置により、水とアルコールを分離して、さらに９８重量％以上の高
濃度アルコール２を得る（膜分離工程３）。この方法により、蒸留塔１の下流にあるＰＳ
Ａの負荷を変えることなく、ＰＳＡのパージ中に含まれる多量のエタノールを回収し、蒸
留により得られた粗エタノール中のエタノール量の内製品として得られるエタノールの割
合が大きくなるという効果が得られる。

膜分離装置２により得られた高濃度アルコール２は、高濃度アルコール１とともにプロ
ダクツとして回収され、高濃度アルコールが製造できる。
また、膜分離工程３により得られる１５重量％以下のアルコールを含有する水組成物は
発酵槽へ導入することもできる。
図４は、本発明の比較例に該当する例である。この例では、膜分離装置せず、膜分離装
置を設置せず、ＰＳＡだけで高濃度アルコールを得る。この方法ではＰＳＡのパージ中に
多量のエタノールが含まれ、蒸留により得られた粗エタノール中のエタノール量の内製品
として得られるエタノールの割合が小さくなってしまう。

尚、この態様では蒸留塔は２つであるが、３以上を有していてもよく、その場合は各蒸
留塔の処理能力に応じて、適宜膜分離装置を配置すればよい。
図１１もまた、２つの蒸留塔にそれぞれ水―アルコール混合液が導入される場合に関す
る。蒸留塔１１ａから得られる粗アルコールは吸脱着塔１１ｃに導入され高濃度アルコー
ルを得る。吸脱着塔１１ｃから排出される脱着液は、膜分離装置１１ｅに導入して、高濃
度アルコールを得る。また、蒸留塔１１ｂから得られた粗アルコールは膜分離装置１１ｅ
に導入し、高濃度アルコールを得る。蒸留塔１１ａから得られる粗アルコールの一部は膜
分離装置１１ｅに導入されてもよい。また膜分離装置１１ｅから得られる透過液は蒸留塔
１１ｄに導入し、さらに膜分離装置１１ｅに導入してもよい。
図１２は、吸脱着塔１２ｃから排出される脱着液を膜分離装置１２ｅに導入し、高濃度
アルコールを得る。一方で、蒸留塔１２ｂから得られる粗アルコールは蒸留塔１２ｄ（脱
水装置）に導入し、得られる含水アルコールを膜分離装置１２ｅに導入し高濃度アルコー
ルを得る。蒸留塔１２ａから得られる粗アルコールの一部は蒸留塔１２ｄに導入されても
よい。

１ａ．蒸留塔
１ｂ．ＰＳＡ
１ｃ．膜分離装置１
１ｄ．膜分離装置２
１ｅ．発酵槽
２ａ．蒸留塔
２ｂ．ＰＳＡ
３ａ．蒸留塔
３ｂ．蒸留塔
３ｃ．ＰＳＡ
３ｄ．膜分離装置
３ｅ．発酵槽
４ａ．蒸留塔
４ｂ．蒸留塔
４ｃ．ＰＳＡ
４ｄ．膜分離装置

Claims

水−アルコール混合液を脱水して、高濃度アルコールを製造する方法であって、
水−アルコール混合液を蒸留塔に導入し、粗アルコールを得る蒸留工程、及び
得られた粗アルコールを吸脱着塔に導入し、高濃度アルコール１を得る吸脱着工程を有し
、
該吸脱着工程において、吸脱着塔から排出される脱着液を、
脱水装置１に導入し、該脱水装置１から得られる含水アルコールを
さらに、別の脱水装置２に導入して、高濃度アルコール２を得ることを特徴とする、
高濃度アルコールの製造方法。
水−アルコール混合液を脱水して、高濃度アルコールを製造する方法であって、
水−アルコール混合液を２以上の蒸留塔に導入し、それぞれ粗アルコールを得る蒸留工程
、
少なくとも１つの蒸留塔（蒸留塔１）から得られた粗アルコール１を吸脱着塔に導入し、
高濃度アルコール１を得る吸脱着工程、及び
該吸脱着工程において、吸脱着塔から排出される脱着液を膜分離装置へ導入して、高濃度
アルコール２を得る膜分離工程を有し、
さらに、
(a)別の蒸留塔（蒸留塔２）から得られた粗アルコール２を前記膜分離装置へ導入する、
又は、
（ｂ）別の蒸留塔（蒸留塔２）から得られた粗アルコール２を脱水装置へ導入して得られ
る含水アルコールを前記膜分離装置へ導入する
ことにより、
高濃度アルコール２を得ることを特徴とする高濃度アルコールの製造方法。
該水−アルコール混合液は、発酵槽中においてアルコール発酵により得られた混合液であ
る、請求項１または２に記載の高濃度アルコールの製造方法。
該アルコールがエタノールである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の高濃度アルコー
ルの製造方法。