JP2642909B2 - Production method of purified ethanol - Google Patents
Production method of purified ethanolInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、発酵法や合成法によっ
て得られる粗エタノール水溶液中の不純物を効率よく除
去し、高品質の精製エタノールを収率よく製造すること
のできる方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method capable of efficiently removing impurities in a crude ethanol aqueous solution obtained by a fermentation method or a synthesis method and producing a high-quality purified ethanol with a high yield. .
【0002】[0002]
【従来の技術】エタノールは発酵法や合成法によって製
造されるが、得られる粗エタノール中には様々の不純物
が含まれているので、実用化に当たっては、それらの不
純物を除去し95体積%レベルもしくはそれ以上の純度
に高めることが必要となる。不純物としては、たとえば
発酵法では、酢酸エチル、アセトアルデヒド、アセト
ン、メタノール、n−プロピルアルコール、i−プロピ
ルアルコール、ブタノール、i−アミルアルコール、メ
チルエチルケトン等が挙げられ、合成法では、アセトア
ルデヒド、ジエチルエーテル、アセトン、n−プロピル
アルコール、ブタノール等が相当量含まれているので、
工業用精製エタノールとして使用するにはこれらの不純
物を効率よく除去し、更に所定のエタノール濃度まで濃
縮することが必要となる。2. Description of the Related Art Ethanol is produced by a fermentation method or a synthesis method. However, various impurities are contained in the obtained crude ethanol. Alternatively, it is necessary to increase the purity to a higher level. Examples of the impurities include ethyl acetate, acetaldehyde, acetone, methanol, n-propyl alcohol, i-propyl alcohol, butanol, i-amyl alcohol, and methyl ethyl ketone in the fermentation method, and acetaldehyde, diethyl ether, and the like in the synthesis method. Since acetone, n-propyl alcohol, butanol, etc. are contained in a considerable amount,
In order to use it as industrial purified ethanol, it is necessary to remove these impurities efficiently and to further concentrate to a predetermined ethanol concentration.
【0003】この様な粗エタノール中の不純物を除去す
る手段として従来から汎用されているのは蒸留法である
が、この方法では、前述の如く多種類の不純物を除去し
て高品質の精製エタノールを得るのに多くの蒸留塔を必
要とし、夫々の蒸留塔の稼働に多量のエネルギー(スチ
ーム等)を要すると共に、操作が煩雑で且つ回収率もか
なり低くなる。また、蒸留塔のうち少なくとも1塔には
抽出蒸留塔が使用されており、大量の水を用いてエタノ
ールの抽出蒸留が行なわれるため、効率の極めて悪いプ
ロセスとなっているのが実状である。[0003] As a means for removing such impurities in crude ethanol, a distillation method has hitherto been widely used. In this method, a high-quality purified ethanol is obtained by removing various kinds of impurities as described above. Requires many distillation columns, a large amount of energy (such as steam) is required to operate each distillation column, the operation is complicated, and the recovery rate is considerably low. In addition, at least one of the distillation columns is an extractive distillation column, and the extractive distillation of ethanol is performed using a large amount of water.
【0004】こうした難点を改善することのできる比較
的新しい精製エタノールの製造技術として、高圧液状も
しくは超臨界状態の二酸化炭素を抽出剤として用いて不
純物を抽出除去し、次いで水を用いた抽出蒸留によって
エタノールを回収する方法が提案されている(特公平6
−35403号公報)。この方法は、抽出工程とエタノ
ール回収工程を連続化できるところから一見効率的であ
る様に思われるが、その実用化に当たっては高圧の連続
処理設備が必要となるため多大な経済的負担が課せられ
ること、しかも2塔分割形式が採用されているため必ず
しも効率的な操作が行なえないこと、といった問題に加
えて、この方法では工業用アルコール基準を満たす高品
質のエタノールを得るための全システムとして確立して
いる訳でもない。[0004] As a relatively new purification ethanol production technique capable of solving these difficulties, impurities are extracted and removed using carbon dioxide in a high-pressure liquid or supercritical state as an extractant, and then extracted and distilled using water. A method for recovering ethanol has been proposed (Japanese Patent Publication No.
-35403). This method seems to be efficient at first glance because the extraction step and the ethanol recovery step can be made continuous. In addition to the problem that efficient operation cannot always be performed due to the adoption of a two-column split system, this method establishes an entire system to obtain high-quality ethanol that meets industrial alcohol standards. Not even doing that.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点に着目してなされたものであって、その目的
は、基本的には前述の高圧液状もしくは超臨界状態の二
酸化炭素を利用した抽出法の利点を生かし、これを単一
の抽出塔で二酸化炭素による抽出と水によるエタノール
の回収を実施可能とし、工業用アルコール基準を満たす
品質の精製エタノールを比較的簡単な設備・操作で効率
よく製造することのできる方法を確立しようとするもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its object is basically to utilize the above-mentioned high-pressure liquid or supercritical carbon dioxide. Utilizing the advantages of this extraction method, it is possible to extract it with carbon dioxide and recover ethanol with water in a single extraction tower, and to obtain purified ethanol of a quality that meets industrial alcohol standards with relatively simple equipment and operation. The aim is to establish a method that can be manufactured efficiently.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決すること
のできた本発明に係る精製エタノールの製法とは、高圧
下の液体状態または亜臨界もしくは超臨界状態の二酸化
炭素を抽出剤として使用し、該抽出剤を発酵法または合
成法によって得た粗エタノール水溶液と抽出塔において
向流接触させ、該粗エタノール中の不純物を抽出除去す
ると共に、上記抽出塔の上部から供給される水と向流接
触させることとし、粗エタノール水溶液組成に応じて上
記抽出塔内の液面位置を制御して操業を行なうところに
要旨が存在する。Means for Solving the Problems The method for producing purified ethanol according to the present invention, which can solve the above problems, comprises using carbon dioxide in a liquid state or a subcritical or supercritical state under high pressure as an extracting agent, The extractant is brought into countercurrent contact with a crude ethanol aqueous solution obtained by a fermentation method or a synthesis method in an extraction column to extract and remove impurities in the crude ethanol, and to contact countercurrently with water supplied from the top of the extraction column. The gist lies in that the operation is performed by controlling the liquid level position in the extraction column according to the composition of the crude ethanol aqueous solution.
【0007】尚この方法を実施するに当たっては、エタ
ノール水溶液を抽出塔の底部から抜き出し、減圧処理し
て二酸化炭素を除去した後、蒸留塔で濃縮して95体積
%以上のエタノールを製造することとし、該濃縮工程で
蒸留塔の任意の位置から、n−プロピルアルコール等の
不純物を含む成分をサイドカット画分として除去する方
法を採用し、更には該サイドカット画分を前記抽出塔の
液面位置よりも上方へリサイクルする構成を付加すれ
ば、精製エタノールの回収率アップと共に不純物として
のn−プロピルアルコールの除去率を高めることができ
るので好ましい。また、前記抽出塔の塔頂から排出され
る不純物含有二酸化炭素は、一旦減圧して不純物を除去
した後二酸化炭素精製塔で高圧状態で精製してから抽出
塔へリサイクルする構成とすれば、二酸化炭素の消費量
を大幅に低減することができるので好ましい。[0007] In carrying out this method, an ethanol aqueous solution is withdrawn from the bottom of the extraction column, subjected to a reduced pressure treatment to remove carbon dioxide, and then concentrated in a distillation column to produce 95% by volume or more of ethanol. A method of removing a component containing impurities such as n-propyl alcohol as a side cut fraction from any position of the distillation column in the concentration step, and further removing the side cut fraction from the liquid level of the extraction column. It is preferable to add a configuration for recycling above the position, because the recovery rate of purified ethanol can be increased and the removal rate of n-propyl alcohol as an impurity can be increased. In addition, if the carbon dioxide containing impurities discharged from the top of the extraction tower is configured such that the pressure is once reduced to remove the impurities, the carbon dioxide is purified at a high pressure in a carbon dioxide purification tower, and then recycled to the extraction tower, This is preferable because the carbon consumption can be significantly reduced.
【0008】更に、前記蒸留塔の上部から抜き出される
富エタノール成分をメタノール除去塔へ導入して該富エ
タノール成分中のメタノールを除去し、該除去塔の下部
より精製エタノールを抜き出す工程を付加すれば、工業
的に極めて有効な高品質エタノール製造のための連続シ
ステムとして確立できる。Further, a step of introducing the ethanol-rich component extracted from the upper portion of the distillation column into a methanol removal column to remove methanol in the ethanol-rich component and extracting purified ethanol from the lower portion of the removal column may be added. If this is the case, it can be established as a continuous system for producing high-quality ethanol that is extremely effective industrially.
【0009】[0009]
【作用】上記の様に本発明では、発酵法または合成法に
よって得た粗エタノール水溶液を原料として使用し、こ
れを、高圧下の液体状態または亜臨界もしくは超臨界状
態の二酸化炭素を抽出剤として抽出塔内で向流接触させ
ることにより、該粗エタノール中の不純物を抽出除去す
ると共に、上記抽出塔の上部からは水を供給し向流接触
させてエタノールを回収するものであり、単一の抽出塔
を利用して二酸化炭素による不純物の除去と水によるエ
タノールの回収を並行して行なうことにより、設備およ
び操作を簡素化すると共に設備の稼働に要する消費エネ
ルギーの低減を可能とし、更には、原料となる粗エタノ
ール水溶液の組成に応じて前記抽出塔の液面位置を適正
に制御して操業を行なうことにより、高品質の精製エタ
ノールを高い回収率の下で製造することに成功したもの
である。As described above, in the present invention, a crude ethanol aqueous solution obtained by a fermentation method or a synthesis method is used as a raw material, which is converted into a liquid state under high pressure or carbon dioxide in a subcritical or supercritical state as an extracting agent. By countercurrently contacting in the extraction tower, impurities in the crude ethanol are extracted and removed, and water is supplied from the upper part of the extraction tower and countercurrently contacted to recover ethanol. By using the extraction column to remove impurities by carbon dioxide and recover ethanol by water in parallel, it is possible to simplify the equipment and operation and reduce the energy consumption required for the operation of the equipment. By appropriately controlling the liquid level of the extraction tower according to the composition of the crude ethanol aqueous solution as a raw material, the operation is carried out, so that high-quality purified ethanol can be recovered at a high level. It is those that succeeded in manufacturing under.
【0010】そして、上記抽出塔から抜き出されるエタ
ノール水溶液は、その後減圧処理して二酸化炭素を除去
した後、蒸留塔で濃縮し水分やメタノール等を除去する
ことによって、純度95体積%以上の精製エタノールを
効率よく製造することができ、不純物除去から精製に亘
る一連の工程を簡単な設備・操作で極めて効率よく遂行
し得ることになった。[0010] The aqueous ethanol solution extracted from the extraction column is then subjected to a reduced pressure treatment to remove carbon dioxide, and then concentrated in a distillation column to remove water, methanol, etc., so that a purified product having a purity of 95% by volume or more is obtained. Ethanol can be produced efficiently, and a series of steps from removal of impurities to purification can be performed extremely efficiently with simple equipment and operation.
【0011】図1は、本発明に係る製法を例示する基本
的な工程を示すフロー図であり、このプロセスは5つの
プロセス系と各用役系に大別される。プロセス系は、抽
出塔からなる不純物除去系a、低圧抽出剤回収系b、抽
出剤回収系c、エタノール濃縮系dおよびメタノール除
去系eからなり、本発明はこのうち不純物除去系aの構
成を単一の抽出塔で構成すると共に、該抽出塔には液面
制御系xを付設し、これにより追って詳述する如く、原
料となる粗エタノール水溶液の組成に応じて該抽出塔内
の液面位置を制御するところに特徴を有しているが、実
用化に当たっては、その特徴をより効果的に発揮させる
ため、図示する様なプロセス系で実施することが望まし
い。そしてこのプロセス系で用いられる用役系は、計装
空気、高圧蒸気、低圧蒸気および水となる。FIG. 1 is a flowchart showing basic steps illustrating a manufacturing method according to the present invention. This process is roughly divided into five process systems and utility systems. The process system comprises an impurity removal system a composed of an extraction column, a low-pressure extractant recovery system b, an extractant recovery system c, an ethanol concentration system d, and a methanol removal system e. In addition to being composed of a single extraction column, the extraction column is provided with a liquid level control system x, and as will be described in detail later, the liquid level in the extraction column according to the composition of the crude ethanol aqueous solution as a raw material Although the method has a feature in controlling the position, it is desirable to put it into practice in a process system as shown in the figure in order to more effectively exhibit the feature in practical use. The utility system used in this process system is instrument air, high-pressure steam, low-pressure steam, and water.
【0012】このプロセスに適用される粗エタノール水
溶液は、前述の如く様々の不純物を含んでおり、この原
料水溶液は、二酸化炭素を超臨界状態(あるいは亜臨界
状態もしくは液状:以下、超臨界状態で代表する)に保
ち得る圧力に設定された抽出塔の中腹部から供給され
る。そして該抽出塔の底部からは超臨界状態の二酸化炭
素を供給すると共に、塔上方部からは水を供給し、該抽
出塔内において原料水溶液を超臨界状態の二酸化炭素と
向流接触させると共に、塔上方から供給される水とも向
流接触させる。そうすると、原料水溶液に含まれる不純
物のうちメタノールとn−プロピルアルコール以外の不
純物は、超臨界状態の二酸化炭素に溶解し、塔頂部から
二酸化炭素と共に抽出塔外へ放出される。またエタノー
ルは、塔上方から流下する水と向流接触することによっ
て回収されて抽出塔底部から抜き出される。The crude ethanol aqueous solution applied to this process contains various impurities as described above, and this raw material aqueous solution converts carbon dioxide into a supercritical state (or a subcritical state or a liquid state; hereinafter, a supercritical state). (Representative) is supplied from the middle of the extraction column set to a pressure that can be maintained. And while supplying supercritical carbon dioxide from the bottom of the extraction column, water is supplied from the top of the column, and the raw material aqueous solution is brought into countercurrent contact with the supercritical carbon dioxide in the extraction column, It is also brought into countercurrent contact with water supplied from above the tower. Then, impurities other than methanol and n-propyl alcohol among the impurities contained in the raw material aqueous solution are dissolved in supercritical carbon dioxide, and are discharged from the top of the column together with the carbon dioxide to the outside of the extraction column. Ethanol is recovered by coming into countercurrent contact with water flowing down from above the column, and is extracted from the bottom of the extraction column.
【0013】不純物を吸収して塔頂部から抜き出される
超臨界状態の二酸化炭素は、低圧抽出剤回収系bで減圧
されて不純物がフーゼル油として除去された後、抽出剤
回収系cで昇圧され、不純物抽出系aの抽出塔下部へリ
サイクルされる。また抽出塔の底部からラフィネートと
して抜き出されるエタノール含有水溶液の大部分はエタ
ノールであるが、この中には他の不純物に比べて水に対
する溶解度の高いn−プロピルアルコールとメタノール
および二酸化炭素が含まれているので、減圧して二酸化
炭素を揮発除去した後、引き続いてエタノール濃縮系d
へ送ってエタノール分の濃縮が行なわれる。この塔で
は、エタノールよりも高沸点の水が塔底側に分離される
と共に、n−プロピルアルコールはサイドカットにより
塔中腹部から抜き出し、系外へ排出するか或は不純物抽
出系aへ循環される。エタノールよりも沸点の低いメタ
ノールはエタノールと共に塔頂方向へ上昇するので、こ
れをメタノール除去系eへ送ってメタノールおよび少量
残存している二酸化炭素の除去が行なわれ、塔底部から
精製された製品エタノールとして取り出す。The supercritical carbon dioxide, which absorbs impurities and is extracted from the tower top, is depressurized in the low-pressure extractant recovery system b to remove impurities as fusel oil, and then pressurized in the extractant recovery system c. Is recycled to the lower part of the extraction column of the impurity extraction system a. Most of the ethanol-containing aqueous solution withdrawn as a raffinate from the bottom of the extraction column is ethanol, which contains n-propyl alcohol, methanol and carbon dioxide, which have higher water solubility than other impurities. Therefore, after evaporating and removing carbon dioxide under reduced pressure, the ethanol concentration system d
To concentrate ethanol. In this column, water having a boiling point higher than that of ethanol is separated at the bottom of the column, and n-propyl alcohol is extracted from the middle of the column by side cut and discharged to the outside or circulated to the impurity extraction system a. You. Since methanol having a lower boiling point than ethanol rises toward the top of the column together with ethanol, it is sent to a methanol removal system e to remove methanol and a small amount of remaining carbon dioxide, and the purified product ethanol is removed from the bottom of the column. Take out as.
【0014】次に、不純物除去系aで実施される液面制
御について説明すると下記の通りである。図2(A)〜
(C)は、代表的な液面制御位置の態様を示した説明図
であり、液面位置をほぼ原料供給位置に制御する場合
[図2(A)]と、原料供給位置の下方、または上方に
制御する場合[図2(B)または(C):図中、液面制
御系は省略している]に分けられる。これらの液面制御
は、例えば図示する如く抽出塔Aの上下部に連通す管路
を差圧計Pに接続し、該差圧計Pで検知される塔上下部
の差圧により、抽出塔A内の液面位置を検知しつつ、流
量調節弁Vの開度をコントロールして該塔Aからのエタ
ノール含有水溶液の抜き出し量を制御することによって
調節される。この場合、抽出塔Aに覗き窓を設け、ある
いは連通管を付設して液面を直接検知しながら液面位置
を制御することも可能である。Next, the liquid level control performed in the impurity removing system a will be described as follows. FIG.
FIG. 2C is an explanatory view showing a typical liquid level control position. When the liquid level position is almost controlled to the raw material supply position [FIG. 2A], the lower part of the raw material supply position, or Control in the upward direction is divided into [FIG. 2 (B) or (C): the liquid level control system is omitted in the figure]. These liquid levels are controlled, for example, by connecting a pipe communicating with the upper and lower portions of the extraction column A to a differential pressure gauge P as shown in the drawing, and by detecting a differential pressure between the upper and lower portions of the column detected by the differential pressure gauge P, the inside of the extraction column A is controlled. While controlling the opening of the flow rate control valve V to control the amount of ethanol-containing aqueous solution withdrawn from the tower A while detecting the liquid level position of the liquid. In this case, a viewing window may be provided in the extraction tower A, or a communication pipe may be provided to control the liquid level while directly detecting the liquid level.
【0015】本発明者らは、上記液面位置がエタノール
の回収率や不純物の除去率に及ぼす影響、更には該抽出
塔から抜き出されるエタノール中に混入してくる主たる
不純物であるn−プロピルアルコールの抽出除去率に及
ぼす影響について研究を行なったところ、次の様な事実
が確認された。即ち図2(B)に示す如く、抽出塔内の
液面位置を原料供給位置の下方(即ち、原料供給位置を
二酸化炭素を連続相とする位置)に設定すると、エタノ
ールの回収率は高められる反面、二酸化炭素と原料との
接触領域が短くなる結果不純物除去率が低下し、逆に図
2(C)に示す如く、抽出塔内の液面位置を原料供給位
置の上方(即ち、原料供給位置を水を連続相とする位
置)に設定すると、二酸化炭素と原料との接触領域が長
くなるため不純物除去率は上昇する反面、二酸化炭素に
溶解して塔頂方向に上昇するエタノール分も増大する結
果、エタノール回収率は低下してくる。The inventors of the present invention have studied the effect of the liquid level on the recovery rate of ethanol and the removal rate of impurities, and furthermore, n-propyl, which is a main impurity mixed into ethanol extracted from the extraction column. A study on the effect of alcohol on the extraction removal rate confirmed the following facts. That is, as shown in FIG. 2B, when the liquid level position in the extraction column is set below the raw material supply position (that is, the raw material supply position is a position where carbon dioxide is a continuous phase), the recovery rate of ethanol is increased. On the other hand, the contact area between the carbon dioxide and the raw material is shortened, so that the impurity removal rate is reduced. Conversely, as shown in FIG. 2 (C), the liquid level in the extraction column is set above the raw material supply position (that is, the raw material supply position). When the position is set to a position where water is used as the continuous phase), the contact area between carbon dioxide and the raw material becomes longer, so that the impurity removal rate increases, but the ethanol content that dissolves in carbon dioxide and rises toward the top also increases As a result, the ethanol recovery rate decreases.
【0016】この様なところから本発明では、原料粗エ
タノール中の不純物量に応じて最良のエタノール回収率
と不純物除去率が得られる様に、液面位置を適正に制御
することが望ましい。具体的には、不純物量が相対的に
多い原料を使用するときは、二酸化炭素による不純物除
去率を相対的に高めるため液面位置を高めに設定して二
酸化炭素と原料の接触効率を高めるのがよく、逆に不純
物量が相対的に少ない原料を使用するときは、液面位置
を低めに設定してアルコール回収率を高めることが望ま
しい。In view of the above, in the present invention, it is desirable to appropriately control the liquid level so as to obtain the best ethanol recovery rate and impurity removal rate in accordance with the amount of impurities in the raw crude ethanol. Specifically, when a raw material having a relatively large amount of impurities is used, the liquid level position is set to be relatively high to relatively increase the impurity removal rate by carbon dioxide, and the contact efficiency between the carbon dioxide and the raw material is increased. On the other hand, when a raw material having a relatively small amount of impurities is used, it is desirable to set the liquid level lower to increase the alcohol recovery rate.
【0017】ところが上記からも明らかである様に、エ
タノール回収率の向上を図ることの必要上、液面位置を
過度に高くすることは好ましくなく、その結果として、
該抽出塔から抜き出されるエタノール水溶液中には、特
に水に吸収され易いn−プロピルアルコールが相当量混
入してくる。そのため本発明では、前述の如くエタノー
ル濃縮系dにおいてn−プロピルアルコール等の除去が
行なわれるが、この濃縮に用いられる蒸留塔では、その
任意の位置にn−プロピルアルコール等の高濃度域がで
き、該高濃度域からn−プロピルアルコールをサイドカ
ット分として抜き出せば、その除去を極めて効率よく行
なえることが確認された。However, as is evident from the above, it is not preferable to excessively increase the liquid level because it is necessary to improve the ethanol recovery rate.
A considerable amount of n-propyl alcohol, which is particularly easily absorbed by water, is mixed in the aqueous ethanol solution extracted from the extraction column. Therefore, in the present invention, n-propyl alcohol and the like are removed in the ethanol concentration system d as described above. In the distillation column used for this concentration, a high concentration region of n-propyl alcohol and the like is formed at an arbitrary position. It was confirmed that if n-propyl alcohol was extracted from the high concentration region as a side cut portion, the removal could be performed extremely efficiently.
【0018】即ち図3は、エタノールの濃縮に用いられ
る蒸留塔内における高さ方向位置(段数)とn−プロピ
ルアルコール濃度およびエタノール濃度の関係を調べた
結果を示したグラフであり、この実験では、蒸留塔の2
4〜29段の位置に高度のn−プロピルアルコール濃縮
位置ができており、この位置でn−プロピルアルコール
をサイドカット成分として抜き出すことにより、n−プ
ロピルアルコールを効率良く除去することができ、それ
により精製エタノールの品質を極めて効率よく高め得る
ことが分かる。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the height position (number of stages) in the distillation column used for ethanol concentration and the n-propyl alcohol concentration and the ethanol concentration. In this experiment, FIG. , Distillation column 2
A high-level n-propyl alcohol concentration position is formed at the position of 4 to 29 stages, and n-propyl alcohol can be efficiently removed by extracting n-propyl alcohol as a side cut component at this position. Thus, it can be understood that the quality of purified ethanol can be increased extremely efficiently.
【0019】このサイドカット成分は、上記の様にn−
プロピルアルコール成分が濃縮されたものであるが、そ
の主体はあくまでもエタノールであり(例えば図3に示
すサイドカット位置におけるエタノール濃度は約80
%)、これをそのまま系外に放出するとエタノール回収
率の低下につながる。そこで、エタノール回収率の一層
の向上を図るには、該サイドカット成分を抽出塔へ返送
して該エタノール分をうまく回収することが望ましい。
但し、該サイドカット成分中に含まれているn−プロピ
ルアルコールは、該抽出塔で効率よく除去することが望
まれる。This side cut component is n-
The propyl alcohol component is concentrated, but the main component is ethanol (for example, the ethanol concentration at the side cut position shown in FIG.
%), And releasing it as it is to the outside of the system leads to a decrease in the ethanol recovery rate. Therefore, in order to further improve the ethanol recovery rate, it is desirable to return the side-cut component to the extraction column and to recover the ethanol component well.
However, it is desired that the n-propyl alcohol contained in the side cut component is efficiently removed by the extraction column.
【0020】こうした観点から、サイドカット成分から
のエタノールの回収とn−プロピルアルコールの除去を
より効率よく実施するための返送位置について更に研究
を進めた結果、該返送位置を二酸化炭素を連続相とする
位置、即ち抽出塔の液面位置よりも上方に設定すればよ
いことが確認された。しかして、該サイドカット成分中
にはn−プロピルアルコールが濃縮された状態で混入し
ているので、これを抽出塔内の液面よりも下方側へ返送
すると、該n−プロピルアルコールが直ちにエタノール
含有水溶液内へ拡散することになり、n−プロピルアル
コール低減の目的が果たせなくなる。ところが、該サイ
ドカット成分を液面上方側の二酸化炭素連続相へ返送す
ると、該サイドカット成分中のn−プロピルアルコール
は二酸化炭素に効率よく吸収されてその殆んどが二酸化
炭素と共に塔頂方向へ上昇し、底部方向への流下は非常
に少ないことが確認された。From this point of view, as a result of further research on a return position for more efficiently recovering ethanol from the side cut component and removing n-propyl alcohol, the return position was changed to carbon dioxide as a continuous phase. It was confirmed that the position should be set higher than the position of the extraction column, that is, the liquid level position of the extraction tower. Since n-propyl alcohol is mixed in the side cut component in a concentrated state, when this is returned below the liquid level in the extraction column, the n-propyl alcohol is immediately dissolved in ethanol. It will diffuse into the contained aqueous solution, and the purpose of reducing n-propyl alcohol cannot be fulfilled. However, when the side cut component is returned to the carbon dioxide continuous phase above the liquid surface, n-propyl alcohol in the side cut component is efficiently absorbed by carbon dioxide, and most of the n-propyl alcohol is absorbed together with carbon dioxide in the direction toward the top. It was confirmed that the flow down to the bottom was very small.
【0021】即ち、上記の様にサイドカット成分の返送
位置を設定してやれば、その中のn−プロピルアルコー
ルを可及的に除去しつつエタノールを効率よく回収する
ことができ、製品エタノールの回収率と品質を共に高め
得ることができるのである。That is, if the return position of the side cut component is set as described above, it is possible to efficiently recover ethanol while removing as much as possible n-propyl alcohol therein. And quality can be improved together.
【0022】かくして本発明によれば、抽出塔での液面
制御、更にはエタノール蒸留塔でのn−プロピルアルコ
ールのサイドカット、更には該サイドカット成分の抽出
塔への適正位置への返送を組合せることによって、高品
質の精製エタノールを高い回収率の下で効率よく製造す
ることが可能となる。Thus, according to the present invention, the liquid level control in the extraction column, the side cut of n-propyl alcohol in the ethanol distillation column, and the return of the side cut component to an appropriate position to the extraction column are performed. The combination makes it possible to efficiently produce high-quality purified ethanol with a high recovery rate.
【0023】上記の様に本発明を実用化するときの最も
好ましい態様は、液面制御機構を備えた不純物抽出系a
を含めた5つのプロセス系を組合せて実施する方法であ
るが、本発明の本質的な特徴は、図1における不純物抽
出系aとして説明した様に、粗エタノール水溶液を共通
の抽出塔内において超臨界状態の二酸化炭素と水の双方
に向流接触させると共に、原料となる粗エタノール水溶
液の組成に応じて該抽出塔内の液面位置を制御して操業
することにより、不純物の除去とエタノール分の補集を
簡単且つ効率的に行なうところに特徴を有するものであ
るから、他のプロセス系b〜eについては、これらを他
の設備と置き換えたり或は別ラインで処理する様にする
ことも可能であり、それらも本発明の技術的範囲に含ま
れる。As described above, the most preferable embodiment for putting the present invention into practical use is an impurity extraction system a having a liquid level control mechanism.
However, the essential feature of the present invention is that, as described as the impurity extraction system a in FIG. 1, a crude ethanol aqueous solution is superposed in a common extraction column. By removing the impurities and removing ethanol by controlling the liquid level in the extraction column according to the composition of the crude aqueous ethanol solution as well as the countercurrent contact with both carbon dioxide and water in the critical state. It is characterized in that the collection of the above is performed simply and efficiently, so that for other process systems b to e, these may be replaced with other equipment or processed on another line. It is possible, and they are also included in the technical scope of the present invention.
【0024】また不純物抽出系a、即ち抽出塔の具体的
な構成や稼働条件等は特に制限されず、公知の超臨界抽
出法に準拠して適宜設定すればよいが、超臨界(あるい
は亜臨界もしくは液状)二酸化炭素による不純物の除去
効率と水によるエタノール分の補集効果を高めるうえで
好ましいのは、10〜80℃で5〜20MPa、より好
ましくは20〜60℃で6〜12MPaの範囲である。The specific configuration and operating conditions of the impurity extraction system a, that is, the extraction column, are not particularly limited, and may be appropriately set in accordance with a known supercritical extraction method. (Liquid) In order to enhance the efficiency of removing impurities by carbon dioxide and the effect of collecting ethanol by water, it is preferable that the pressure be in the range of 5 to 20 MPa at 10 to 80 ° C, more preferably 6 to 12 MPa at 20 to 60 ° C. is there.
【0025】抽出塔の内部構造にも格別の制限はない
が、向流接触効率を高める意味からすると、棚段式の多
段構造タイプ、ラシヒリング等の充填材により接触効率
を高めた充填塔タイプ、スプレー塔タイプ、あるいはこ
れらを適宜組合せた様々の構造のものを適宜選択して適
用することができる。このとき、前述の如く抽出塔内の
適所に液面制御部を設けておき、粗エタノール水溶液の
組成、更には抽出剤比、加水比、エタノール成分や不純
物成分の抽出剤や水に対する溶解度などに応じて最適の
精製効率が得られる様に、該抽出塔内の液面位置を制御
することにより、該抽出塔における不純物の除去とエタ
ノール成分の回収を効率よく遂行することが可能とな
る。There is no particular limitation on the internal structure of the extraction column, but from the standpoint of enhancing the countercurrent contact efficiency, a tray type multistage structure type, a packed tower type in which the contact efficiency is enhanced by a filler such as Raschig ring, A spray tower type or those having various structures in which these are appropriately combined can be appropriately selected and applied. At this time, as described above, a liquid level control unit is provided at an appropriate position in the extraction tower, and the composition of the crude ethanol aqueous solution, the extractant ratio, the water ratio, the solubility of the ethanol component and the impurity component in the extractant and water, and the like are determined. By controlling the liquid level in the extraction column so that the optimum purification efficiency is obtained accordingly, it becomes possible to efficiently remove impurities and recover ethanol components in the extraction column.
【0026】また、図1に示した他のプロセス系である
低圧抽出剤回収系b、抽出剤回収系c、エタノール濃縮
系d、メタノール除去系e等の具体的な構成や操業条件
等についても一切制限がなく、公知の設備や操業条件を
実質的にそのまま或は必要に応じて適宜変更を加えて適
用すればよい。Further, specific configurations and operating conditions of the other process systems shown in FIG. 1, such as the low-pressure extractant recovery system b, the extractant recovery system c, the ethanol concentration system d, and the methanol removal system e, are also described. There is no limitation at all, and known equipment and operating conditions may be applied substantially as it is or after being appropriately changed as needed.
【0027】[0027]
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明の構成および作
用効果をより具体的に説明するが、本発明はもとより下
記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記
の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施することは全て本発
明の技術範囲に包含される。EXAMPLES Hereinafter, the structure and operation and effect of the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples and does not depart from the spirit of the preceding and following examples. All modifications within the scope are included in the technical scope of the present invention.
【0028】図4に示す様な具体的な粗エタノール製造
プロセスを使用し、表1に示す原料組成の粗エタノール
の精製を行なった。尚図2においてAは充填塔型気液向
流接触構造の不純物抽出塔、Xは液面制御部、Bは抽出
剤回収塔主塔、Cは抽出剤回収塔副塔、Dはフーゼル油
フラッシュ槽、Eは低圧抽出剤回収塔、Fは低圧抽出剤
圧縮器、Gは抽出剤凝縮器、Hはエタノール濃縮塔主
塔、Iはエタノール濃縮塔副塔、Jはエタノール濃縮コ
ンデンサー、Kはメタノール除去塔、Lはメタノール除
去塔コンデンサーを夫々示している。Using a specific crude ethanol production process as shown in FIG. 4, crude ethanol having a raw material composition shown in Table 1 was purified. In FIG. 2, A is an impurity extraction tower having a packed tower type gas-liquid countercurrent contact structure, X is a liquid level control unit, B is an extractant recovery tower main tower, C is an extractant recovery tower subtower, and D is fusel oil flash. Tank, E is a low-pressure extractant recovery tower, F is a low-pressure extractant compressor, G is an extractant condenser, H is an ethanol concentrate tower main tower, I is an ethanol concentrate tower subtower, J is an ethanol concentrate condenser, and K is methanol. The removal tower, L, indicates a methanol removal tower condenser, respectively.
【0029】該プロセスの操業に当たっては、不純物抽
出塔Aを20〜60℃、6〜12MPaの範囲に設定
し、これに原料となる粗エタノール水溶液1を不純物抽
出塔Aの中腹部から供給し、下方側から超臨界状態の二
酸化炭素2を供給すると共に、上方からは洗浄水3を供
給し、粗エタノール水溶液1を、該抽出塔A内を上昇す
る超臨界状態の二酸化炭素3および該抽出塔A内を降下
する洗浄水3と向流接触せしめ、粗エタノール水溶液1
中に含まれる不純物を二酸化炭素によって抽出除去する
と共に洗浄水3によって洗浄する。そして抽出塔Aの頂
部からは、不純物を補集した超臨界状態の二酸化炭素を
抜き出し、抽出剤回収塔主塔Bおよび抽出剤回収塔副塔
Cを経てボトム分はフラッシュ槽Dへ送ってフーゼル油
を回収する一方、回収塔B,Cの塔頂部からは放圧され
た二酸化炭素を回収し、後述する低圧抽出剤回収塔Eか
ら低圧抽出剤圧縮器Fを経て送られてくる二酸化炭素と
合流して抽出剤凝縮器Gへ送り、超臨界状態まで加圧し
た後抽出剤2として不純物抽出塔Aへリサイクルする。In the operation of the process, the impurity extraction tower A is set at 20 to 60 ° C. and 6 to 12 MPa, and a crude ethanol aqueous solution 1 as a raw material is supplied to the impurity extraction tower A from the middle of the impurity extraction tower A. The supercritical carbon dioxide 2 is supplied from the lower side, the washing water 3 is supplied from above, and the crude ethanol aqueous solution 1 is supplied to the supercritical carbon dioxide 3 rising in the extraction column A and the extraction column. A is brought into countercurrent contact with washing water 3 descending in A, and a crude ethanol aqueous solution 1
The impurities contained therein are extracted and removed with carbon dioxide and washed with washing water 3. Then, from the top of the extraction column A, carbon dioxide in a supercritical state where impurities have been collected is extracted, and the bottom portion is sent to the flash tank D via the main column B for the extractant recovery column and the auxiliary column C for the extractant recovery column, and is sent to the fusel tank D. While recovering the oil, the decompressed carbon dioxide is recovered from the tops of the recovery towers B and C, and the carbon dioxide sent from the low-pressure extractant recovery tower E to be described later through the low-pressure extractant compressor F is removed. After being merged and sent to the extractant condenser G and pressurized to a supercritical state, it is recycled as the extractant 2 to the impurity extraction column A.
【0030】また不純物抽出塔Aの底部から抜き出され
るエタノール含有水溶液には、エタノールの他少量の二
酸化炭素、メタノール、n−プロピルアルコールが混入
しているので、まず低圧抽出剤回収塔Eへ送って二酸化
炭素を放圧気化することによって除き(この二酸化炭素
は、低圧抽出剤圧縮器Fを経て抽出剤凝縮器Gへ送られ
る)、液相はエタノール濃縮塔副塔Iで水分をボトム分
として分離すると共に該副塔Iの適所(たとえば中腹
部)からn−プロピルアルコールをサイドカット成分と
して抜き出し、これは図示する如く不純物抽出塔Aの液
面よりも上方へ返送するか、場合によってはそのまま系
外へ排出する。そして該副塔Iの頂部から抜き出される
低沸点成分はエタノール濃縮塔主塔Hへ送り、この部分
でエタノールよりも高沸点の成分を可及的に除去し、コ
ンデンサーJで凝縮させる。この凝縮液は大部分がエタ
ノールであるが、その中には沸点の近似したメタノール
や二酸化炭素が少量含まれているので、その後メタノー
ル除去塔Kへ送ってメタノールを塔頂方向へ蒸留除去
し、塔底成分として高品質のエタノールを回収する。こ
のエタノールは、この時点で95体積%程度あるいはそ
れ以上に高められており、用途によってはそのままで製
品化することもできるが、必要であれば更に仕上げ精留
あるいは脱水処理等を行なって更に品質を高めることも
有効である。一方、該メタノール除去塔Kの頂部から抜
き出されコンデンサーLで凝縮されるメタノール画分
は、必要により更に純度を高めてから副次製品として回
収することも可能である。Since the ethanol-containing aqueous solution extracted from the bottom of the impurity extraction column A contains a small amount of carbon dioxide, methanol and n-propyl alcohol in addition to ethanol, it is first sent to the low-pressure extractant recovery column E. The liquid phase is removed by decompression and vaporization of carbon dioxide (this carbon dioxide is sent to the extractant condenser G via the low-pressure extractant compressor F), and the liquid phase is converted to the bottom part of the water in the ethanol condensing tower sub-column I. Separately, n-propyl alcohol is extracted as a side cut component from an appropriate position (for example, the middle abdomen) of the auxiliary column I, and this is returned above the liquid level of the impurity extraction column A as shown in the drawing, or as it is depending on the case. Discharge outside the system. The low-boiling components withdrawn from the top of the sub-column I are sent to the main column H of the ethanol concentration column, where components having a higher boiling point than ethanol are removed as much as possible and condensed in the condenser J. Most of this condensate is ethanol, but it contains a small amount of methanol and carbon dioxide whose boiling points are close to each other. Therefore, the condensate is sent to a methanol removal column K to remove methanol by distillation toward the top of the column. High-quality ethanol is recovered as a bottom component. At this point, the ethanol has been increased to about 95% by volume or more, and depending on the application, it can be commercialized as it is. Is also effective. On the other hand, the methanol fraction extracted from the top of the methanol removal tower K and condensed in the condenser L can be recovered as a by-product after further increasing the purity if necessary.
【0031】[0031]
【表1】 [Table 1]
【0032】上記プロセス手順に従い、下記の条件でエ
タノールの回収操業を行なった。 不純物抽出塔の条件: 温度:20〜60℃、圧力:6〜12MPa 二酸化炭素/原料比(S/F):1〜5wt/wt 洗浄水/原料比(W/F):0.1〜0.5wt/wt 液面制御位置:原料供給段 抽出剤回収塔主塔:30〜70℃、6〜8MPa 抽出剤回収塔副塔:10〜60℃、6〜8MPa 低圧抽出剤回収塔:10〜150℃、0.8〜1.5M
Pa 抽出剤凝縮器:50〜70℃、6〜8MPa エタノール濃縮塔主塔:70〜100℃、常圧 エタノール濃縮塔副塔:80〜110℃、常圧 メタノール除去塔:60〜80℃、常圧In accordance with the above process procedure, an ethanol recovery operation was performed under the following conditions. Conditions of impurity extraction column: Temperature: 20 to 60 ° C, Pressure: 6 to 12 MPa Carbon dioxide / raw material ratio (S / F): 1 to 5 wt / wt Wash water / raw material ratio (W / F): 0.1 to 0 0.5 wt / wt Liquid level control position: Raw material supply stage Extractant recovery tower main tower: 30 to 70 ° C, 6 to 8 MPa Extractant recovery tower subtower: 10 to 60 ° C, 6 to 8 MPa Low pressure extractant recovery tower: 10 to 10 150 ° C, 0.8-1.5M
Pa Extractant condenser: 50-70 ° C, 6-8MPa Ethanol concentration tower main tower: 70-100 ° C, normal pressure Ethanol concentration tower sub tower: 80-110 ° C, normal pressure Methanol removal tower: 60-80 ° C, normal Pressure
【0033】上記実操業実験により、粗エタノール水溶
液の量(F)に対する抽出剤の供給量(S)および洗浄
水の供給量(W)を種々変えたときの、エタノールの回
収率に与える影響を調べたところ、図5に示す結果が得
られた。この図からも明らかである様に、抽出剤の使用
比率が高くなるほどエタノール回収率は低下する傾向が
伺われる。但し、抽出剤の使用比率が少なくなると、当
然のことながら不純物除去効果が低下して製品品質が確
保できなくなるので、回収率に悪影響を及ぼさない範囲
で多くの抽出剤を使用するのがよく、こうした意味から
すると、粗エタノールに対する抽出剤の好ましい使用比
率(S/F)は5以下、好ましくは1〜5、より好まし
くは2〜4程度にするのがよいことが分かる。According to the above-mentioned actual operation experiments, the influence on the recovery rate of ethanol when the supply amount (S) of the extractant and the supply amount (W) of the washing water with respect to the amount (F) of the crude ethanol aqueous solution were variously changed. Upon examination, the results shown in FIG. 5 were obtained. As is clear from this figure, it can be seen that the higher the ratio of the extractant used, the lower the ethanol recovery rate. However, if the use ratio of the extractant is reduced, the effect of removing impurities is naturally lowered and the product quality cannot be secured, so it is better to use a large amount of extractant within a range that does not adversely affect the recovery rate. From this point of view, it is understood that the preferable usage ratio (S / F) of the extractant to the crude ethanol is 5 or less, preferably 1 to 5, and more preferably about 2 to 4.
【0034】また図6は、粗エタノール水溶液中に含ま
れる不純物の代表例として、フーゼル油(親油性成分)
とほぼ類似した挙動を示すi−アミルアルコールに注目
し、その抽出率(除去率)に与える抽出剤および洗浄水
の使用比率(即ちS/F,W/F)の関係を調べた結果
を示したものであり、このグラフより、洗浄水の使用量
はそれほど影響を及ぼさないが、抽出剤の使用比率はi
−アミルアルコールの抽出除去率に顕著な影響を及ぼ
し、十分な除去率を得るにはS/F比を4程度以上にす
べきであることが分かる。図7は、エタノール濃縮塔で
もサイドカット分として除去することのできるn−プロ
ピルアルコールについて、同様に抽出塔での除去効率に
及ぼす影響を調べた結果を示したものであるが、このグ
ラフからは、S/F比を相対的に高めることによって、
不純物抽出塔でのn−プロピルアルコールの除去をかな
り効率よく実施することができる。このことから、エタ
ノール濃縮塔でサイドカットされたn−プロピルアルコ
ール(相当量のエタノールが含まれている)は、図2に
示した様に不純物抽出塔へ返送して再抽出処理にかける
ことが、エタノールロスの低減に効果的であることが分
かる。FIG. 6 shows fusel oil (lipophilic component) as a typical example of impurities contained in the crude ethanol aqueous solution.
The results of examining the relationship between the extraction ratio (removal ratio) of the extractant and the use ratio of the washing water (i.e., S / F, W / F) with respect to i-amyl alcohol exhibiting a behavior almost similar to that of FIG. From this graph, it can be seen that the amount of washing water used has no significant effect, but the ratio of the extractant used is i
-It has a remarkable effect on the extraction removal rate of amyl alcohol, and it is understood that the S / F ratio should be about 4 or more in order to obtain a sufficient removal rate. FIG. 7 shows the result of similarly examining the effect of n-propyl alcohol, which can be removed as a side cut component in the ethanol concentration tower, on the removal efficiency in the extraction tower. , By increasing the S / F ratio relatively,
The removal of n-propyl alcohol in the impurity extraction column can be carried out quite efficiently. From this, n-propyl alcohol (contains a considerable amount of ethanol) side-cut in the ethanol concentration tower can be returned to the impurity extraction tower and subjected to the re-extraction treatment as shown in FIG. It can be seen that this is effective in reducing ethanol loss.
【0035】また、不純物抽出塔Aの液面位置を変更
し、粗エタノール水溶液の量(F)に対する抽出剤の供
給量(S)および洗浄水の供給量(W)を種々変えたと
きの、エタノールの回収率に与える影響を調べたとこ
ろ、図8に示す結果が得られた。この図からも明らかで
ある様に、抽出剤の使用比率が高くなるほどエタノール
回収率は低下する傾向があり、その傾向は抽出塔内の液
面位置によってかなり変わり、該液面位置を原料供給位
置よりも下方(図に示した「CO2 連続相」)としたと
きの方が、原料供給位置よりも上方(図に示した「H2
O連続相」)としたときよりも高い値を示すことが伺わ
れる。但し、抽出剤の使用比率が少なくなると、当然の
ことながら不純物除去効果が低下して製品品質が確保で
きなくなるので、回収率に悪影響を及ぼさない範囲で多
くの抽出剤を使用することが望ましい。またこのグラフ
からも明らかである様に、適正な液面制御を行なうと共
にS/F比とW/F比を適正に設定し、殊に原料供給位
置を抽出塔の液面よりも上方で連続相が超臨界二酸化炭
素である位置に制御(抽出塔下部でコントロール)して
やれば、99%以上の高いエタノール回収率を期待でき
ることが分かる。Further, when the liquid level position of the impurity extraction column A was changed and the supply amount (S) of the extractant and the supply amount (W) of the washing water with respect to the amount (F) of the crude ethanol aqueous solution were variously changed, When the effect on the recovery rate of ethanol was examined, the results shown in FIG. 8 were obtained. As is clear from this figure, the ethanol recovery rate tends to decrease as the usage ratio of the extractant increases, and this tendency changes considerably depending on the liquid level in the extraction column. Below (the “CO 2 continuous phase” shown in the figure) is above the raw material supply position (“H 2 shown in the figure”).
O continuous phase ”). However, if the usage ratio of the extractant is reduced, the effect of removing impurities is naturally lowered and the product quality cannot be ensured. Therefore, it is desirable to use a large amount of the extractant within a range that does not adversely affect the recovery rate. As is clear from this graph, appropriate liquid level control is performed, the S / F ratio and W / F ratio are set appropriately, and particularly, the raw material supply position is continuously higher than the liquid level of the extraction column. It can be seen that a high ethanol recovery of 99% or more can be expected if the phase is controlled to a position where the phase is supercritical carbon dioxide (control at the bottom of the extraction column).
【0036】上記基礎実験を基に、下記の操業条件を設
定し図4に示した設備を用いて20日間の連続運転を行
ない、その間の製品エタノール純度やフーゼル油組成等
を定期的に調査したところ、図9,10および表2,3
に示す結果を得た。Based on the above basic experiments, the following operating conditions were set, and continuous operation was carried out for 20 days using the equipment shown in FIG. 4, during which the purity of the product ethanol and the composition of fusel oil were periodically investigated. 9 and 10 and Tables 2 and 3
Were obtained.
【0037】図9は、メタノール除去処理後の精製エタ
ノール純度の経時変化を示したグラフであり、メタノー
ル含有量は常に20ppm以下の極微量に抑えられ、そ
の純度は94〜95%の安定した値を示している。また
図10は、超臨界二酸化炭素により抽出されるフーゼル
油の経時的な成分変化を調べた結果を示したものであ
り、原料となる粗エタノール水溶液組成が試験期間中安
定していたこともあるが、非常に安定した成分組成のフ
ーゼル油が得られている。FIG. 9 is a graph showing the change over time in the purity of purified ethanol after the methanol removal treatment. The methanol content was always kept to a trace amount of 20 ppm or less, and the purity was a stable value of 94 to 95%. Is shown. FIG. 10 shows the result of examining the change in the composition of fusel oil extracted with supercritical carbon dioxide over time, and the composition of the crude ethanol aqueous solution as the raw material was sometimes stable during the test. However, a fusel oil having a very stable component composition was obtained.
【0038】更に表2は、該連続運転期間中における6
日,11日,16日および18日経過時の製品エタノー
ルの品質を一般分析法によって調べた結果、表3は、同
じく製品エタノール純度と不純物含有量をガスクロマト
グラフ分析によって調べた結果を示したものであり、こ
れらの結果からも明らかである様に、本発明によれば安
定して高品質の精製エタノールを、優れた操業性の下で
効率よく製造できることが分かる。Further, Table 2 shows that 6 during the continuous operation period.
As a result of examining the quality of the product ethanol on days 11, 11, 16 and 18 by the general analysis method, Table 3 shows the result of similarly examining the product ethanol purity and the impurity content by gas chromatography analysis. As is clear from these results, according to the present invention, it is understood that high-quality purified ethanol can be stably and efficiently produced under excellent operability.
【0039】[0039]
【表2】 [Table 2]
【0040】[0040]
【表3】 [Table 3]
【0041】[0041]
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されており、高
圧下の液体状態または亜臨界もしくは超臨界状態の二酸
化炭素を抽出剤と水を使用し、同一抽出塔で向流接触さ
せると共に適正な液面制御を行なう方法を採用すること
によって、簡単な設備と操作で非常に効率よく高品質の
精製エタノールを安定して製造することが可能になっ
た。The present invention is constituted as described above. Carbon dioxide in a liquid state or a subcritical or supercritical state under high pressure is brought into countercurrent contact with an extracting agent and water in the same extraction column. By adopting a method for performing appropriate liquid level control, it has become possible to stably produce high-quality purified ethanol very efficiently with simple equipment and operation.
【図1】本発明を利用した精製エタノールの製造プロセ
スを示す基本フロー図である。FIG. 1 is a basic flow chart showing a process for producing purified ethanol using the present invention.
【図2】不純物除去のための抽出塔における液面位置
が、エタノール回収率と不純物除去率に与える影響を説
明するための概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining an influence of a liquid level position in an extraction column for removing impurities on an ethanol recovery rate and an impurity removal rate.
【図3】エタノール濃縮用蒸留塔の高さ方向位置におけ
るエタノール濃度とn−プロピルアルコール濃度を示す
グラフである。FIG. 3 is a graph showing ethanol concentration and n-propyl alcohol concentration at a height position of a distillation column for ethanol concentration.
【図4】実施例で用いた精製エタノール製造プロセスを
示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a purified ethanol production process used in Examples.
【図5】エタノール回収率に及ぼす抽出剤/原料比(S
/F)と洗浄水/原料比(W/F)の関係を示すグラフ
である。FIG. 5: Effect of extractant / raw material ratio (S
/ F) and the relationship between the washing water / raw material ratio (W / F).
【図6】i−アミルアルコールの抽出率(除去率)に及
ぼす抽出剤/原料比(S/F)と洗浄水/原料比(W/
F)の関係を示すグラフである。FIG. 6 shows the relationship between the extractant / raw material ratio (S / F) and the wash water / raw material ratio (W /
It is a graph which shows the relationship of F).
【図7】n−プロピルアルコールの抽出率(除去率)に
及ぼす抽出剤/原料比(S/F)と洗浄水/原料比(W
/F)の関係を示すグラフである。FIG. 7 shows the effect of extractant / raw material ratio (S / F) and washing water / raw material ratio (W) on the extraction rate (removal rate) of n-propyl alcohol.
/ F) is a graph showing the relationship.
【図8】抽出塔の上部で液面制御を行なった場合におけ
る、エタノール回収率に及ぼす抽出剤/原料比(S/
F)と洗浄水/原料比(W/F)の関係を示すグラフで
ある。FIG. 8 shows the effect of the extractant / raw material ratio (S / S) on the ethanol recovery rate when the liquid level is controlled at the top of the extraction column.
It is a graph which shows the relationship between F) and washing water / raw material ratio (W / F).
【図9】実施例の設備を用いて連続運転したときに得ら
れる精製エタノールの純度変化を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing a change in purity of purified ethanol obtained by continuous operation using the equipment of the example.
【図10】実施例の設備を用いて連続運転したときに得
られるフーゼル油の組成変化を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a change in the composition of fusel oil obtained by continuous operation using the equipment of the example.
a 不純物除去系 b 低圧抽出剤回収系 c 抽出剤回収系 d エタノール濃縮系d e メタノール除去系 x 液面制御系 A 不純物抽出塔 B 抽出剤回収塔主塔 C 抽出剤回収塔副塔 D フーゼル油フラッシュ槽 E 低圧抽出剤回収塔 F 低圧抽出剤圧縮器 G 抽出剤凝縮器 H エタノール濃縮塔主塔 I エタノール濃縮塔副塔 J エタノール濃縮コンデンサー K メタノール除去塔 L メタノール除去塔コンデンサー X 液面制御器 V 流量調節弁 a impurity removal system b low pressure extractant recovery system c extractant recovery system d ethanol concentration system e methanol removal system x liquid level control system A impurity extraction tower B extractant recovery tower main tower C extractant recovery tower sub-tower D fusel oil Flash tank E Low pressure extractant recovery tower F Low pressure extractant compressor G Extractant condenser H Ethanol concentration tower main tower I Ethanol concentration tower sub tower J Ethanol concentration condenser K Methanol removal tower L Methanol removal tower condenser X Liquid level controller V Flow control valve
Claims (5)
超臨界状態の二酸化炭素を抽出剤として使用し、該抽出
剤を、発酵法または合成法によって得た粗エタノール水
溶液と抽出塔において向流接触させ、該粗エタノール中
の不純物を抽出除去すると共に、上記抽出塔の上部から
供給される水と向流接触させることによってエタノール
を回収することとし、粗エタノール水溶液組成に応じて
上記抽出塔内の液面位置を制御して操業を行なうことを
特徴とする精製エタノールの製法。1. Use of carbon dioxide in a liquid state or a subcritical or supercritical state under high pressure as an extractant, and the extractant is brought into countercurrent contact with a crude ethanol aqueous solution obtained by a fermentation method or a synthesis method in an extraction column. The impurities in the crude ethanol are extracted and removed, and the ethanol is recovered by contacting countercurrently with water supplied from the upper part of the extraction tower. A process for producing purified ethanol, characterized in that the operation is performed by controlling the liquid level.
き出し、減圧処理して二酸化炭素を除去した後、蒸留塔
で濃縮して95体積%以上のエタノールを製造すること
とし、該濃縮工程で蒸留塔の中間位置からn−プロピル
アルコールをサイドカット画分として除去する請求項1
に記載の精製エタノールの製法。2. An ethanol aqueous solution is withdrawn from the bottom of the extraction column, subjected to a reduced pressure treatment to remove carbon dioxide, and then concentrated in a distillation column to produce 95% by volume or more of ethanol. 2. The n-propyl alcohol is removed as a side cut fraction from the intermediate position of the above.
3. The method for producing purified ethanol described in 1. above.
前記抽出塔における液面位置よりも上方にリサイクルす
る請求項2に記載の精製エタノールの製法。3. The side cut fraction according to claim 2,
3. The method for producing purified ethanol according to claim 2, wherein the ethanol is recycled above a liquid level position in the extraction tower.
物含有二酸化炭素を、二酸化炭素精製塔により高圧状態
で精製してからリサイクルする請求項1〜3のいずれか
に記載の精製エタノールの製法。4. The process for producing purified ethanol according to claim 1, wherein the carbon dioxide containing impurities extracted from the top of the extraction column is purified under high pressure by a carbon dioxide purification column and then recycled.
タノール成分をメタノール除去塔へ導入して該富エタノ
ール成分中のメタノールを除去し、該除去塔の下部より
精製エタノールを抜き出す請求項1〜4のいずれかに記
載の精製エタノールの製法。5. The method according to claim 1, wherein the ethanol-rich component extracted from the upper portion of the distillation column is introduced into a methanol removal column to remove methanol in the ethanol-rich component, and purified ethanol is extracted from the lower portion of the removal column. 4. The method for producing purified ethanol according to any one of 4.
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