JP2780323B2 - 揮発性有機液体水溶液の濃縮液製造方法 - Google Patents
揮発性有機液体水溶液の濃縮液製造方法Info
- Publication number
- JP2780323B2 JP2780323B2 JP9297789A JP9297789A JP2780323B2 JP 2780323 B2 JP2780323 B2 JP 2780323B2 JP 9297789 A JP9297789 A JP 9297789A JP 9297789 A JP9297789 A JP 9297789A JP 2780323 B2 JP2780323 B2 JP 2780323B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- volatile organic
- organic liquid
- pervaporation
- liquid
- aqueous solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は新規な膜分離方法に関する。すなわち、本願
発明に関わる膜分離方法は比較的低濃度の揮発性有機液
体水溶液の濃縮、アルコール発酵液からのアルコールの
濃縮・分離等に用いられる。
発明に関わる膜分離方法は比較的低濃度の揮発性有機液
体水溶液の濃縮、アルコール発酵液からのアルコールの
濃縮・分離等に用いられる。
（従来の技術） 液体混合物の分離方法としては最もひろく実用化され
ている技術の一つは蒸留法である。また近年、逆浸透法
および浸透気化法（Pervaporation法）等の分離膜を使
用する方法が鋭意研究されている。
ている技術の一つは蒸留法である。また近年、逆浸透法
および浸透気化法（Pervaporation法）等の分離膜を使
用する方法が鋭意研究されている。
比較的低濃度の揮発性有機液体水溶液を濃縮する場
合、蒸留法は大量の水分を蒸発させて分離するため多大
な分離エネルギーが必要である。例えば、発酵法による
エタノールの製造では連続発酵法や固定化酵素法のよう
なバイオテクノロジーを駆使した新規な方法の発酵生産
性は著しく高い。にもかかわらず発酵液中のエタノール
濃度が従来の回分式発酵法により低濃度のため、蒸留法
による濃縮・分離のエネルギーが増大してむしろエタノ
ールの製造コストが不利になると云われている。また、
化学工業の製造プロセスでは、しばしば低濃度の揮発性
有機液体水溶液が生成するが、蒸留法等の従来技術で濃
縮・分離して回収するにはコストがかかりすぎて経済性
が失われるため、公害源や資源の浪費の原因となってい
る。
合、蒸留法は大量の水分を蒸発させて分離するため多大
な分離エネルギーが必要である。例えば、発酵法による
エタノールの製造では連続発酵法や固定化酵素法のよう
なバイオテクノロジーを駆使した新規な方法の発酵生産
性は著しく高い。にもかかわらず発酵液中のエタノール
濃度が従来の回分式発酵法により低濃度のため、蒸留法
による濃縮・分離のエネルギーが増大してむしろエタノ
ールの製造コストが不利になると云われている。また、
化学工業の製造プロセスでは、しばしば低濃度の揮発性
有機液体水溶液が生成するが、蒸留法等の従来技術で濃
縮・分離して回収するにはコストがかかりすぎて経済性
が失われるため、公害源や資源の浪費の原因となってい
る。
このため、少量成分で有用な有機液体成分を選択的に
透過させる膜分離技術が分離に要するエネルギーが原理
的に最も少なくてすむ理想的分離方法として期待されて
いる。しかし、逆浸透法は水を選択的に透過・分離する
方法であり、大量成分である水を透過させるためエネル
ギー的に有利とはいえず、また濃度の上昇に伴う浸透圧
の増大と操作圧力の限界との関係で高濃度の濃縮液を得
ることは困難である。他方、浸透気化法は特定の成分を
高い分離率で選択的に透過・捕集しうる膜分離法として
期待され精力的に研究開発の努力が注がれている。水溶
液を対象とする場合には水を優先的に透過させる浸透気
化法で分離性能の著しく高い浸透気化膜が開発され実用
化の段階に近付きつつあり、高濃度液の脱水技術として
注目されている。しかし、有機液体水溶液から有機液体
を選択的に透過させる高性能の浸透気化膜の開発は現在
まだ基礎的研究の段階にあり、本技術を直ちに実用化す
るのに十分な分離性能の高い浸透気化膜はまだ開発され
ていない。しかし、揮発性有機液体水溶液から有機液体
を優先的に透過させる浸透気化膜としては特開昭60−75
306、61−277430、62−201605、EP−0254758（A1）に提
案された分離膜が比較的高い分離性能を有していて注目
される。
透過させる膜分離技術が分離に要するエネルギーが原理
的に最も少なくてすむ理想的分離方法として期待されて
いる。しかし、逆浸透法は水を選択的に透過・分離する
方法であり、大量成分である水を透過させるためエネル
ギー的に有利とはいえず、また濃度の上昇に伴う浸透圧
の増大と操作圧力の限界との関係で高濃度の濃縮液を得
ることは困難である。他方、浸透気化法は特定の成分を
高い分離率で選択的に透過・捕集しうる膜分離法として
期待され精力的に研究開発の努力が注がれている。水溶
液を対象とする場合には水を優先的に透過させる浸透気
化法で分離性能の著しく高い浸透気化膜が開発され実用
化の段階に近付きつつあり、高濃度液の脱水技術として
注目されている。しかし、有機液体水溶液から有機液体
を選択的に透過させる高性能の浸透気化膜の開発は現在
まだ基礎的研究の段階にあり、本技術を直ちに実用化す
るのに十分な分離性能の高い浸透気化膜はまだ開発され
ていない。しかし、揮発性有機液体水溶液から有機液体
を優先的に透過させる浸透気化膜としては特開昭60−75
306、61−277430、62−201605、EP−0254758（A1）に提
案された分離膜が比較的高い分離性能を有していて注目
される。
この様な状況を背景にして、揮発性有機液体水溶液か
ら有機液体を優先的に透過させる浸透気化膜を用いた分
離方法の研究の例はまだ非常に少なく、アルコール水溶
液等に関して特開昭58−58108、59−216605、61−56085
等に提案されているような方法および学会等で、揮発性
有機液体優先透過型浸透気化膜の使用方法あるいは揮発
性有機液体優先透過型浸透気化膜と水優先透過型浸透気
化膜とを組合せて使用するという基本的概念に関する基
礎的定性的研究が提案されているという状況であり、具
体的に経済性を検討して工業的に有利であることを確か
めた例は非常に少ない。
ら有機液体を優先的に透過させる浸透気化膜を用いた分
離方法の研究の例はまだ非常に少なく、アルコール水溶
液等に関して特開昭58−58108、59−216605、61−56085
等に提案されているような方法および学会等で、揮発性
有機液体優先透過型浸透気化膜の使用方法あるいは揮発
性有機液体優先透過型浸透気化膜と水優先透過型浸透気
化膜とを組合せて使用するという基本的概念に関する基
礎的定性的研究が提案されているという状況であり、具
体的に経済性を検討して工業的に有利であることを確か
めた例は非常に少ない。
（発明が解決しようとする課題） 本発明者らは、このような事情を鑑み、現実的に入手
の可能性のある分離性能の浸透気化膜を使用した、揮発
性有機液体優先透過型浸透気化膜と水優先透過型浸透気
化膜とを組合せて使用する工業的規模で経済的に有利と
なる分離方法を具体的総合的に物質収支および熱収支等
について検討して、本発明に到達したのである。
の可能性のある分離性能の浸透気化膜を使用した、揮発
性有機液体優先透過型浸透気化膜と水優先透過型浸透気
化膜とを組合せて使用する工業的規模で経済的に有利と
なる分離方法を具体的総合的に物質収支および熱収支等
について検討して、本発明に到達したのである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、揮発性有機液体を優先的に透過させる分離
膜を有する浸透気化装置（Ａ）と、水を優先的に透過さ
せる分離膜を有する浸透気化装置（Ｂ）とを用いて、揮
発性有機液体水溶液の濃縮液を得る方法であって、浸透
気化装置（Ａ）から低濃度で排出される分離膜１次側通
過液を、ストリッパーに導き、揮発性有機液体成分に富
む蒸気を発生させて、 浸透気化装置（Ａ）および／または浸透気化装置（Ｂ）
の供給液側に附設した熱交換器で冷却・凝縮させた後、
浸透気化装置（Ａ）の１次側供給液に回収液として還流
させることを特徴とする揮発性有機液体水溶液の濃縮液
製造方法に関するものである。
膜を有する浸透気化装置（Ａ）と、水を優先的に透過さ
せる分離膜を有する浸透気化装置（Ｂ）とを用いて、揮
発性有機液体水溶液の濃縮液を得る方法であって、浸透
気化装置（Ａ）から低濃度で排出される分離膜１次側通
過液を、ストリッパーに導き、揮発性有機液体成分に富
む蒸気を発生させて、 浸透気化装置（Ａ）および／または浸透気化装置（Ｂ）
の供給液側に附設した熱交換器で冷却・凝縮させた後、
浸透気化装置（Ａ）の１次側供給液に回収液として還流
させることを特徴とする揮発性有機液体水溶液の濃縮液
製造方法に関するものである。
第１図は本発明の揮発性有機液体水溶液の濃縮液製造
方法を示す。原料である揮発性有機液体水溶液を熱交換
器１で所定の温度に加温し、揮発性有機液体優先透過型
浸透気化装置２の１次側に供給する。揮発性有機液体優
先透過型浸透気化装置２の膜の２次側を真空ポンプ４で
減圧にして所定の圧力に保持する。該膜の２次側に透過
してきた揮発性有機液体成分の濃縮された蒸気を凝縮器
３で凝縮させ、凝縮液を熱交換器５で加温したのち水優
先透過型浸透気化装置６の１次側に供給する。該浸透気
化装置６の膜の２次側を真空ポンプ８で一定の減圧度に
保持し、膜を透過してきた水分を主とする蒸気を凝縮器
７で捕集して系外に排出する。浸透気化装置６の膜の１
次側製品取り出し口から濃縮された揮発性有機液体水溶
液を製品として取り出す。
方法を示す。原料である揮発性有機液体水溶液を熱交換
器１で所定の温度に加温し、揮発性有機液体優先透過型
浸透気化装置２の１次側に供給する。揮発性有機液体優
先透過型浸透気化装置２の膜の２次側を真空ポンプ４で
減圧にして所定の圧力に保持する。該膜の２次側に透過
してきた揮発性有機液体成分の濃縮された蒸気を凝縮器
３で凝縮させ、凝縮液を熱交換器５で加温したのち水優
先透過型浸透気化装置６の１次側に供給する。該浸透気
化装置６の膜の２次側を真空ポンプ８で一定の減圧度に
保持し、膜を透過してきた水分を主とする蒸気を凝縮器
７で捕集して系外に排出する。浸透気化装置６の膜の１
次側製品取り出し口から濃縮された揮発性有機液体水溶
液を製品として取り出す。
ここで、本発明の特徴とするところは揮発性有機液体
優先透過型浸透気化装置２の１次側から排出される低濃
度の通過液をストリッパー11に導き、ストリッピングで
発生する揮発性有機液体成分の濃縮された蒸気を揮発性
有機液体優先透過型浸透気化装置２および／または水優
先透過型浸透気化装置６のそれぞれの１次側の溶液の熱
源として熱交換器９および／または10でおのおのの浸透
気化装置の供給液を加熱して該蒸気の有する熱を再利用
して、同時にその冷却効果で凝縮したのち、該蒸気の凝
縮液を揮発性有機液体優先透過型浸透気化装置２の供給
液として原料供給液に還流して回収・使用することにあ
る。さらに、熱交換器１の熱源としてはストリッパー11
の水を主とする比較的高温の排出液を利用することがで
きる。また、凝縮器３で冷却された凝縮液を水優先透過
型浸透気化装置６の１次側製品取り出し口から抜出した
揮発性有機液体濃縮液を熱源として利用して、供給液温
度に加温して該浸透気化装置に供給する。
優先透過型浸透気化装置２の１次側から排出される低濃
度の通過液をストリッパー11に導き、ストリッピングで
発生する揮発性有機液体成分の濃縮された蒸気を揮発性
有機液体優先透過型浸透気化装置２および／または水優
先透過型浸透気化装置６のそれぞれの１次側の溶液の熱
源として熱交換器９および／または10でおのおのの浸透
気化装置の供給液を加熱して該蒸気の有する熱を再利用
して、同時にその冷却効果で凝縮したのち、該蒸気の凝
縮液を揮発性有機液体優先透過型浸透気化装置２の供給
液として原料供給液に還流して回収・使用することにあ
る。さらに、熱交換器１の熱源としてはストリッパー11
の水を主とする比較的高温の排出液を利用することがで
きる。また、凝縮器３で冷却された凝縮液を水優先透過
型浸透気化装置６の１次側製品取り出し口から抜出した
揮発性有機液体濃縮液を熱源として利用して、供給液温
度に加温して該浸透気化装置に供給する。
したがって、本発明によれば、揮発性有機液体水溶液
から揮発性有機液体優先透過膜を有する浸透気化装置
（Ａ）を使用して揮発性有機液体を濃縮・分離する方法
において、浸透気化装置（Ａ）の通過液として排出され
る、揮発性有機液体成分が少量残存する低濃度液から、
特定の冷却器を備えた凝縮装置や蒸留塔のような装置を
使用することなくストリッパーのような単純な方法と巧
妙な設計で、揮発性有機液体成分と廃熱を経済的に回収
することができ、環境への影響を最小限にすると同時
に、揮発性有機液体を濃縮・分離する方法の経済性を改
善することができる。一般に、揮発性有機液体優先透過
膜を使用する濃縮・分離する方法では、低濃度の供給液
を分離対象とするので、浸透気化装置（Ａ）排出される
通過液は、相対的に大量であり、濃度および温度が比較
的低くても、廃液中に排出される揮発性有機液体成分量
および熱量は想像以上に多く、資源有効利用と環境保全
の立場からも、これらの課題に有効な方法の開発が期待
されていたのである。
から揮発性有機液体優先透過膜を有する浸透気化装置
（Ａ）を使用して揮発性有機液体を濃縮・分離する方法
において、浸透気化装置（Ａ）の通過液として排出され
る、揮発性有機液体成分が少量残存する低濃度液から、
特定の冷却器を備えた凝縮装置や蒸留塔のような装置を
使用することなくストリッパーのような単純な方法と巧
妙な設計で、揮発性有機液体成分と廃熱を経済的に回収
することができ、環境への影響を最小限にすると同時
に、揮発性有機液体を濃縮・分離する方法の経済性を改
善することができる。一般に、揮発性有機液体優先透過
膜を使用する濃縮・分離する方法では、低濃度の供給液
を分離対象とするので、浸透気化装置（Ａ）排出される
通過液は、相対的に大量であり、濃度および温度が比較
的低くても、廃液中に排出される揮発性有機液体成分量
および熱量は想像以上に多く、資源有効利用と環境保全
の立場からも、これらの課題に有効な方法の開発が期待
されていたのである。
揮発性有機液体優先透過型浸透気化装置２に用いる膜
は揮発性有機液体の水に対する分離係数αＳが５〜100
程度の膜が使用でき、特に10〜50の範囲の膜が好ましく
使用できる。全透過速度は0.1kg m-2h-1以上であること
が好ましい。現実的に入手できる膜としては0.3〜3kg m
-2h-1の範囲の膜が特に好ましく使用できできる。この
ような揮発性有機液体優先透過型浸透気化膜の例として
は、ポリ（１−トリメチルシリルピロピン−１）、ポリ
（１−トリメチルシリルピロピン−１）またはポリフェ
ニルプロピンにヂメチルシロキサン鎖をグラフトしたポ
リマの膜、またはフルオロアルキルエステルをグラフト
したポリスチレン等の膜およびこれらの複合膜がある。
分離性能が上述の様な範囲にあり第１図のフローに示す
ような方法で濃縮液を製造する場合に、揮発性有機液体
優先透過型浸透気化装置の通過液の量と濃度および熱量
が膜の透過成分の量および熱量と好ましい範囲にバラン
スする条件が存在するために本発明の方法が有利となる
のである。
は揮発性有機液体の水に対する分離係数αＳが５〜100
程度の膜が使用でき、特に10〜50の範囲の膜が好ましく
使用できる。全透過速度は0.1kg m-2h-1以上であること
が好ましい。現実的に入手できる膜としては0.3〜3kg m
-2h-1の範囲の膜が特に好ましく使用できできる。この
ような揮発性有機液体優先透過型浸透気化膜の例として
は、ポリ（１−トリメチルシリルピロピン−１）、ポリ
（１−トリメチルシリルピロピン−１）またはポリフェ
ニルプロピンにヂメチルシロキサン鎖をグラフトしたポ
リマの膜、またはフルオロアルキルエステルをグラフト
したポリスチレン等の膜およびこれらの複合膜がある。
分離性能が上述の様な範囲にあり第１図のフローに示す
ような方法で濃縮液を製造する場合に、揮発性有機液体
優先透過型浸透気化装置の通過液の量と濃度および熱量
が膜の透過成分の量および熱量と好ましい範囲にバラン
スする条件が存在するために本発明の方法が有利となる
のである。
水優先透過型浸透気化装置６に使用される浸透気化膜
は従来公知の膜を使用することができる。例えば、ポリ
ビニルアルコール系膜、キトサン系膜、アルギン酸系
膜、ポリアクリロニトリル系膜およびこれらの複合膜等
が好ましく使用できる。
は従来公知の膜を使用することができる。例えば、ポリ
ビニルアルコール系膜、キトサン系膜、アルギン酸系
膜、ポリアクリロニトリル系膜およびこれらの複合膜等
が好ましく使用できる。
この様な浸透気化装置２および６の形式に特に制約は
なく、平膜型膜モジュールおよび中空糸型膜モジュール
等を好ましく採用することができる。
なく、平膜型膜モジュールおよび中空糸型膜モジュール
等を好ましく採用することができる。
揮発性有機液体優先透過型浸透気化装置から低濃度有
機液体水溶液を濃縮して回収するストリッパーの形式に
ついても特に制約はなく、揮発性有機液体を水溶液から
濃縮して分離するだけであるから、一般的で単純なもの
が好ましく使用できる。しかし、分離対象溶液の濃縮率
を高くする必要がある時は、低段数の蒸留塔を使用して
もよい。
機液体水溶液を濃縮して回収するストリッパーの形式に
ついても特に制約はなく、揮発性有機液体を水溶液から
濃縮して分離するだけであるから、一般的で単純なもの
が好ましく使用できる。しかし、分離対象溶液の濃縮率
を高くする必要がある時は、低段数の蒸留塔を使用して
もよい。
分離対象である揮発性有機液体としては、例えば脂肪
族低級アルコール、低級アルコールの脂肪酸エステル、
環状エーテル、ケトン類、および／またはニトリル類等
が含まれる。一般的に云って水と混和してしかも水より
沸点が低く、水より揮発性の高い有機液体であれば本発
明を適用することができることは、本発明の主旨から明
らかであろう。しかし、水と分離しにくい低級アルコー
ル、特にエタノールの場合に本発明が最も有利にその効
果を発揮するのである。
族低級アルコール、低級アルコールの脂肪酸エステル、
環状エーテル、ケトン類、および／またはニトリル類等
が含まれる。一般的に云って水と混和してしかも水より
沸点が低く、水より揮発性の高い有機液体であれば本発
明を適用することができることは、本発明の主旨から明
らかであろう。しかし、水と分離しにくい低級アルコー
ル、特にエタノールの場合に本発明が最も有利にその効
果を発揮するのである。
（発明の作用効果） 第１図に示した各装置ユニットの操作条件は、分離対
象溶液の種類すなわち気液平衡特性、原料供給液の濃
度、浸透気化装置２および６に使用される浸透気化膜の
分離性能等によって変るので一概に示すことはできな
い。しかし、例えばエタノール等の数％〜10数％の水溶
液を原料供給液として、αＳ≒30、透過速度≒1.0kg m
-2h-1程度の性能の浸透気化膜を揮発性有機液体優先透
過型浸透気化装置２に使用するとすれば、供給液の温度
は35〜100℃さらに好ましくは60〜80℃の範囲がよい。
該浸透気化装置２の膜の２次側の圧力は１次側の温度と
膜の分離性能に依存するが、供給液温度を高く設定すれ
ば２次側圧力は100Torr前後で運転が可能となる。この
場合は、該浸透気化装置２の透過蒸気の凝縮器の冷却を
20〜30℃程度の冷水で行なうことが可能であり、冷却装
置の電力費を大幅に節減することが可能となる。
象溶液の種類すなわち気液平衡特性、原料供給液の濃
度、浸透気化装置２および６に使用される浸透気化膜の
分離性能等によって変るので一概に示すことはできな
い。しかし、例えばエタノール等の数％〜10数％の水溶
液を原料供給液として、αＳ≒30、透過速度≒1.0kg m
-2h-1程度の性能の浸透気化膜を揮発性有機液体優先透
過型浸透気化装置２に使用するとすれば、供給液の温度
は35〜100℃さらに好ましくは60〜80℃の範囲がよい。
該浸透気化装置２の膜の２次側の圧力は１次側の温度と
膜の分離性能に依存するが、供給液温度を高く設定すれ
ば２次側圧力は100Torr前後で運転が可能となる。この
場合は、該浸透気化装置２の透過蒸気の凝縮器の冷却を
20〜30℃程度の冷水で行なうことが可能であり、冷却装
置の電力費を大幅に節減することが可能となる。
該浸透気化装置２の操作条件である回収率について
は、濃縮率を高くしようとすれば回収率は低下し、濃縮
率を犠牲にすれば高くすることができる。どの程度の回
収率で運転するかは経済性等で判断する問題であるが、
回収液をストリッパーで濃縮しその蒸気で浸透気化装置
２および／または６の蒸発潜熱を補給するとすれば、分
離対象溶液の気液平衡特性と浸透気化装置２に使用され
る膜の分離性能とを考慮した物質収支と熱収支から決定
される。本エタノールの例で一般的に述べれば供給液の
濃度が10〜20％の場合、おおよそ５〜１％の範囲で浸透
気化装置２の１次側通過液を回収するのがよい。このよ
う方法により浸透気化装置２および／または６で必要な
蒸発潜熱はストリッピングに要する蒸気の有効利用で補
給することができ、なおかつ低濃度で回収される供給側
通過液を濃縮して還流することが可能となる。
は、濃縮率を高くしようとすれば回収率は低下し、濃縮
率を犠牲にすれば高くすることができる。どの程度の回
収率で運転するかは経済性等で判断する問題であるが、
回収液をストリッパーで濃縮しその蒸気で浸透気化装置
２および／または６の蒸発潜熱を補給するとすれば、分
離対象溶液の気液平衡特性と浸透気化装置２に使用され
る膜の分離性能とを考慮した物質収支と熱収支から決定
される。本エタノールの例で一般的に述べれば供給液の
濃度が10〜20％の場合、おおよそ５〜１％の範囲で浸透
気化装置２の１次側通過液を回収するのがよい。このよ
う方法により浸透気化装置２および／または６で必要な
蒸発潜熱はストリッピングに要する蒸気の有効利用で補
給することができ、なおかつ低濃度で回収される供給側
通過液を濃縮して還流することが可能となる。
浸透気化装置６の条件も供給液温度は高い方が有利で
ある。しかし、主として使用する水優先透過型浸透気化
膜の耐熱性と供給液の沸騰温度（または蒸気圧）とによ
って該供給液温度は決まり、50〜100℃の範囲でより好
ましくは60〜90℃で運転するのがよい。浸透気化装置６
の膜の２次側の圧力はキトサン系複合膜等の高性能の水
優先透過型浸透気化膜を使用するとすれば、５〜100Tor
rの範囲で運転できる。水優先透過型浸透気化装置とし
て膜モジュールを多段にして使用する場合、最終段の２
次側圧力は透過蒸気の凝縮に使用する冷却水の温度を左
右する。上述のような条件であれば、透過蒸気の凝縮に
は約０〜10℃程度の冷却水を使用することができ、冷却
に使用する経費を節減することができる。
ある。しかし、主として使用する水優先透過型浸透気化
膜の耐熱性と供給液の沸騰温度（または蒸気圧）とによ
って該供給液温度は決まり、50〜100℃の範囲でより好
ましくは60〜90℃で運転するのがよい。浸透気化装置６
の膜の２次側の圧力はキトサン系複合膜等の高性能の水
優先透過型浸透気化膜を使用するとすれば、５〜100Tor
rの範囲で運転できる。水優先透過型浸透気化装置とし
て膜モジュールを多段にして使用する場合、最終段の２
次側圧力は透過蒸気の凝縮に使用する冷却水の温度を左
右する。上述のような条件であれば、透過蒸気の凝縮に
は約０〜10℃程度の冷却水を使用することができ、冷却
に使用する経費を節減することができる。
（実施例） 以下に実施例によって具体的に本発明を説明する。
第１図に示す方法で15％のエタノール水溶液を濃縮し
た。揮発性有機液体優先透過型浸透気化装置２にはエタ
ノール濃度３〜15％の水溶液に対して60〜70℃の条件の
平均性能がαEtOH＝30、透過速度＝1.0kg m-2h-1の性能
を有するポリ（１−トリメチルシリルプロピン−１）の
平膜を、フィルタープレス型のプレートアンドフレーム
式モジュールに組み込んで使用した。水優先透過型浸透
気化装置６にはエタノール95％の水溶液に対して70℃で
αH20＝1200、透過速度0.35kg m-2h-1の性能を示すキト
サンを活性層とする複合中空糸の膜モジュールを使用し
た。
た。揮発性有機液体優先透過型浸透気化装置２にはエタ
ノール濃度３〜15％の水溶液に対して60〜70℃の条件の
平均性能がαEtOH＝30、透過速度＝1.0kg m-2h-1の性能
を有するポリ（１−トリメチルシリルプロピン−１）の
平膜を、フィルタープレス型のプレートアンドフレーム
式モジュールに組み込んで使用した。水優先透過型浸透
気化装置６にはエタノール95％の水溶液に対して70℃で
αH20＝1200、透過速度0.35kg m-2h-1の性能を示すキト
サンを活性層とする複合中空糸の膜モジュールを使用し
た。
15％のエタノール溶液を6.67kg h-1の速度で熱交換器
１で15℃から70℃に加温して、揮発性有機液体優先透過
型浸透気化装置２に供給した。熱交換器１の熱源として
はストリッパーでエタノールが除去されて約100℃で5.3
3kg h-1の割合で抜出される排出液の余熱を利用した。
排出液の温度は約30℃であった。該浸透気化装置２の２
次側の圧力は冷却トラップを介して100Torrに真空ポン
プ４で圧力調節器を使って保持した。トラップは25℃の
冷水で冷却した。トラップには1.33kg h-1の割合で75％
のエタノールが凝縮した。該浸透気化装置２の１次側通
過液として３％のエタノール水溶液がモジュールの供給
液側出口から6.68kg h-1で排出された。該低濃度回収液
をストリッピング用の槽11に貯めてゲージ圧0.8kgcm2の
蒸気を使用して槽内に挿入したコイル型熱交換器12によ
って加温した。蒸気の使用量は約1.6kg h-1であった。
該浸透気化装置２の蒸発熱の補給は外部循環型熱交換器
９によりストリッパーの蒸気で加温して温度が一定にな
るように保った。
１で15℃から70℃に加温して、揮発性有機液体優先透過
型浸透気化装置２に供給した。熱交換器１の熱源として
はストリッパーでエタノールが除去されて約100℃で5.3
3kg h-1の割合で抜出される排出液の余熱を利用した。
排出液の温度は約30℃であった。該浸透気化装置２の２
次側の圧力は冷却トラップを介して100Torrに真空ポン
プ４で圧力調節器を使って保持した。トラップは25℃の
冷水で冷却した。トラップには1.33kg h-1の割合で75％
のエタノールが凝縮した。該浸透気化装置２の１次側通
過液として３％のエタノール水溶液がモジュールの供給
液側出口から6.68kg h-1で排出された。該低濃度回収液
をストリッピング用の槽11に貯めてゲージ圧0.8kgcm2の
蒸気を使用して槽内に挿入したコイル型熱交換器12によ
って加温した。蒸気の使用量は約1.6kg h-1であった。
該浸透気化装置２の蒸発熱の補給は外部循環型熱交換器
９によりストリッパーの蒸気で加温して温度が一定にな
るように保った。
トラップ３に貯まる約30℃の凝縮液を定量ポンプで1.
33kg cm-2の割合で抜きだし、水優先透過型浸透気化装
置６に熱交換器５を介して50℃に加温して送り、ストリ
ッパーの蒸気を熱源とする水優先透過型浸透気化装置６
の外部循環型熱交換器10でさらに70℃を保持するように
加温して供給した。該浸透気化装置６の２次側はトラッ
プ７を介して真空ポンプ８で圧力調節器を使って20Torr
になるように調節した。トラップ７は５℃の冷却水で冷
却して透過蒸気を凝縮させた。0.26kg h-1の割合でほぼ
純粋の水が凝縮した。該浸透気化装置６の１次側の抜出
し口からは、約93％のエタノール溶液が1.08kg h-1の速
度で得られた。冷却水の冷却用冷凍機の消費電力は約52
WHであった。
33kg cm-2の割合で抜きだし、水優先透過型浸透気化装
置６に熱交換器５を介して50℃に加温して送り、ストリ
ッパーの蒸気を熱源とする水優先透過型浸透気化装置６
の外部循環型熱交換器10でさらに70℃を保持するように
加温して供給した。該浸透気化装置６の２次側はトラッ
プ７を介して真空ポンプ８で圧力調節器を使って20Torr
になるように調節した。トラップ７は５℃の冷却水で冷
却して透過蒸気を凝縮させた。0.26kg h-1の割合でほぼ
純粋の水が凝縮した。該浸透気化装置６の１次側の抜出
し口からは、約93％のエタノール溶液が1.08kg h-1の速
度で得られた。冷却水の冷却用冷凍機の消費電力は約52
WHであった。
熱交換器９および10で凝縮したエタノール溶液は約15
％で、1.33kg h-1の割合で原料供給液に還流した。
％で、1.33kg h-1の割合で原料供給液に還流した。
以上の結果から、エタノール1kg当りの蒸気の使用量
は1.6kg、電力の使用量は冷凍機以外のポンプ類の消費
電力も含めて、60WHと見積もられた。この結果は従来法
の蒸留の場合には蒸気2.3kgを要すると算定される。す
なわち、本願発明によれば、分離に要するエネルギーコ
ストが顕著に節減できる。ストリッパーによる低濃度液
の回収法に代え、逆浸透法により濃縮して回収する方法
も検討したが、この後者の方法では供給液の加温および
浸透気化装置で必要な蒸発熱の補給に他の熱源を余分に
必要とするので本発明の方法がより優れていた。
は1.6kg、電力の使用量は冷凍機以外のポンプ類の消費
電力も含めて、60WHと見積もられた。この結果は従来法
の蒸留の場合には蒸気2.3kgを要すると算定される。す
なわち、本願発明によれば、分離に要するエネルギーコ
ストが顕著に節減できる。ストリッパーによる低濃度液
の回収法に代え、逆浸透法により濃縮して回収する方法
も検討したが、この後者の方法では供給液の加温および
浸透気化装置で必要な蒸発熱の補給に他の熱源を余分に
必要とするので本発明の方法がより優れていた。
第１図は本発明の方法を示すフローシートである。図
中、１、５、９、10、および12は熱交換器を示す。２は
揮発性有機液体優先透過型浸透気化装置を、６は水優先
透過型浸透気化装置である。３および７は凝縮器を、４
および８は真空ポンプを、11はストリッパーをそれぞれ
示している。
中、１、５、９、10、および12は熱交換器を示す。２は
揮発性有機液体優先透過型浸透気化装置を、６は水優先
透過型浸透気化装置である。３および７は凝縮器を、４
および８は真空ポンプを、11はストリッパーをそれぞれ
示している。
Claims (5)
- 【請求項１】揮発性有機液体を優先的に透過させる分離
膜を有する浸透気化装置（Ａ）と、水を優先的に透過さ
せる分離膜を有する浸透気化装置（Ｂ）とを用いて、揮
発性有機液体水溶液の濃縮液を得る方法であって、浸透
気化装置（Ａ）から低濃度で排出される分離膜１次側通
過液を、ストリッパーに導き、揮発性有機液体成分に富
む蒸気を発生させて、 浸透気化装置（Ａ）および／または浸透気化装置（Ｂ）
の供給液側に附設した熱交換器で冷却・凝縮させた後、
浸透気化装置（Ａ）の１次側供給液に回収液として還流
させることを特徴とする揮発性有機液体水溶液の濃縮液
製造方法。 - 【請求項２】浸透気化装置（Ａ）の１次側供給液を、該
浸透気化装置から低濃度で回収するストリッパーの排出
液と熱交換させることによって、予備加熱することを特
徴とする請求項１記載の揮発性有機液体水溶液の濃縮液
製造方法。 - 【請求項３】浸透気化装置（Ａ）の分離膜２次側（透過
側）の蒸気を凝縮器に捕集した第１段目の揮発性有機液
体濃縮液を浸透気化装置（Ｂ）の１次側に供給するに際
して、該浸透気化装置（Ｂ）の１次側通過液として濃縮
された第２段目の揮発性有機液体濃縮液と熱交換をさせ
ることによって予備加熱して供給することを特徴とする
請求項１または２に記載の揮発性有機液体水溶液の濃縮
液製造方法。 - 【請求項４】揮発性有機液体が低級脂肪族アルコール、
低級アルコールの脂肪酸エステル、ケトン類、環状エー
テル、およびニトリル類から選ばれたものであることを
特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の揮発性有機
液体水溶液の濃縮液製造方法。 - 【請求項５】低級脂肪族アルコールが、エタノールであ
ることを特徴とする請求項４記載の揮発性有機液体水溶
液の濃縮液製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9297789A JP2780323B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 揮発性有機液体水溶液の濃縮液製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9297789A JP2780323B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 揮発性有機液体水溶液の濃縮液製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02273519A JPH02273519A (ja) | 1990-11-08 |
| JP2780323B2 true JP2780323B2 (ja) | 1998-07-30 |
Family
ID=14069456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9297789A Expired - Lifetime JP2780323B2 (ja) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | 揮発性有機液体水溶液の濃縮液製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2780323B2 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05123503A (ja) * | 1991-11-08 | 1993-05-21 | Daikin Ind Ltd | 水切り乾燥装置 |
| JP2008221176A (ja) | 2007-03-15 | 2008-09-25 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 脱水システム及び脱水方法 |
| JP4898502B2 (ja) | 2007-03-15 | 2012-03-14 | 三菱重工業株式会社 | 流体の運搬方法 |
| JP5325418B2 (ja) * | 2007-12-28 | 2013-10-23 | 三菱重工業株式会社 | 脱水システム及び脱水方法 |
| US8585904B2 (en) | 2008-03-14 | 2013-11-19 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Dehydration system and dehydration method |
| JP6015062B2 (ja) * | 2012-03-28 | 2016-10-26 | 三菱化学株式会社 | ゼオライト膜を用いて放射性物質含有水を濃縮する装置 |
| JP6440156B2 (ja) * | 2014-07-29 | 2018-12-19 | オルガノ株式会社 | 有機溶剤精製システム及び方法 |
| CN110538480A (zh) * | 2019-09-25 | 2019-12-06 | 上海电气集团股份有限公司 | 一种冷凝系统及冷凝方法 |
| CN115305143B (zh) * | 2022-09-14 | 2023-04-07 | 重庆中吉达环保科技有限公司 | 一种废矿物油精制方法 |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP9297789A patent/JP2780323B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02273519A (ja) | 1990-11-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9266803B2 (en) | Liquid separation by membrane assisted vapor stripping process | |
| US9138678B2 (en) | Membrane-augmented distillation with compression and condensation to separate solvents from water | |
| Tomaszewska | Membrane distillation-examples of applications in technology and environmental protection | |
| JP5369765B2 (ja) | 醗酵アルコールの精製処理方法 | |
| US8128787B2 (en) | Membrane-augmented distillation with pressure change to separate solvents from water | |
| US4822737A (en) | Process for producing ethanol by fermentation | |
| JP2009263355A (ja) | 醗酵アルコールの精製処理方法 | |
| US20150232348A1 (en) | Water desalination and brine volume reduction process | |
| US20090117631A1 (en) | Alcohol extraction process for biofuel production | |
| JP6196807B2 (ja) | 水溶性有機物の濃縮方法及び水溶性有機物の濃縮装置 | |
| JP2780323B2 (ja) | 揮発性有機液体水溶液の濃縮液製造方法 | |
| JP2007275690A (ja) | 有機液体水溶液からの有機液体分離回収方法 | |
| JP3025533B2 (ja) | 気体透過法を用いた平衡反応実施方法 | |
| JPH0634898B2 (ja) | 有機物・水系混合溶液の濃縮・脱水装置 | |
| JP2765032B2 (ja) | 揮発性有機液体水溶液の濃縮液の製造方法 | |
| JP2676900B2 (ja) | エタノール濃縮液の製造方法 | |
| CN111848348A (zh) | 异丙醇脱水精制方法 | |
| US4911845A (en) | Process and apparatus for separation of volatile components | |
| CN111909120A (zh) | 一种含水三元共沸体系的节能分离工艺 | |
| RU169234U1 (ru) | Устройство для непрерывного концентрирования бутанола из разбавленных бинарных водно-бутанольных сред | |
| JP2532042B2 (ja) | 有機酸の回収方法 | |
| JP2685928B2 (ja) | 稀薄エタノールの回収法 | |
| JPH06145083A (ja) | 無水エタノールの製造方法 | |
| CN113943209B (zh) | 一种异丙醇废液提纯方法及装置 | |
| CN215102931U (zh) | 一种异丙醇-月桂烯-水混合物分离纯化装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080515 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090515 Year of fee payment: 11 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |