JPH02184388A - アルコールの濃縮精製方法及びその装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアルコ−７しの精製７農縮方法及びその装置に
関し、合成アルコール、食品工業における使用済アルコ
ール水溶液及び特に＠酵アルコーμ等から高、純度のア
ルコールを杏エネルギー的に心線精製するのに適した方
法及び装置θに関する。

〔従来の技術〕

甘しよ、さつまいも、とうもろこし等の炭水化物を原書
とする光酵アルコールは、飲料甲及び工業用として屯要
な出発原料であるが、発酵法で得られるアルコール水溶
液のアルコール濃度は１０〜２０　ｗｔ％と低いだめ、
約９５〜１００ｗｔ％まで濃縮する必要がある。

従来、この濃縮法として蒸留法が用いられてきだが、大
部分を占める水も８０〜１００″Ｃ１でケイ・温せねば
ならず、経済的に不利であり、これに替わる省エネルギ
ー型の幌縮法の開発が望まれている。

一方、省エネルギー型の凝縮θにとして超臨界状Ｉル又
は擬臨界状、嘘の炭酸ガスを用いてアルコ１ｉ−ｗを水
より抽出・分離して濃縮する方法が提、向５９−１４１
５２８号公報） しかしながら、炭酸ガスを溶剤として用いた場合アルコ
ールの選択的抽出には限界があり、最大濃縮度は約９１
　ｗｔ％が限界であり、これ以」二に濃縮することは不
可能であることが最近報告されている。又、炭１俊ガス
中へのアルコ−１しの溶解度は十分に大きくないことよ
り、大量の炭酸ガス（１０％アルコール水溶液１屯量部
に対して１５屯量部以上）を必要とするという問題点が
あり、その改善が望まれている。

このため、現在、アルコール　ｉｍ縮度を向上させ、か
つ、アルコール溶解度を大きくできる方法及び装置が望
まれている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はアルコール濃縮度を９１　ｗｔ％以上に向上で
き、かつ、アルコール溶解度が大きくでき少量の溶！−
￥１１量でアルコ−）ｖを濃縮回収できる経済的なアル
コール濃縮方法及び装置を提供しようとするものである
。

〔課題を解決するだめの手段〕

すなわち、本発明は （１）　　向流接触装置中部の原料供給口より、アルコ
ール水溶液を供給し、該向流接触装置の下部よりブタン
溶剤を供給し、該原料供給口より下部においてはブタン
溶剤を超臨界状態又は擬臨界状態に保持し、該原料供給
口より上部においてはブタン溶剤を液体状態に保持する
ことにより、該向流接触装置上部より実質的に水分が分
離された濃縮アルコールを含んだブタン溶４」相を抜き
出し、これをブタン溶剤加圧蒸留塔に導入し、該塔底よ
り実質的に水分を含ますアルコ−ｙＶ　ｋ含むブタン液
体を回収し、一方塔頂より実質的にアルコールを含まず
水分を含むブタン気体を回収し、該ブタン気体を加圧後
その圧縮熱を該ブタン浴剤加圧蒸留塔の熱源に１月いる
とともに、その一部は該ブタン溶剤加圧蒸留塔へ還流し
、他の残部は前記向流接触装置の上部流体と間接熱交換
後、０１１把向流接触装置ｄの下部にμｆび導入するこ
とを特徴とするアルコールのン農縮硝製方法、及び （２）　　中部にアルコール水溶液の供給ライン、底部
に１■液取出フイン、頂部に軽液取出ラインが設けられ
、かつ上部より下部の分散２ｇに超臨界状態又は擬臨界
状態のブタン溶剤を導く熱交換器の作用を有するブタン
溶剤供給ラインを内裁した向流接触装置、［）ＩＪ記；
掻液取出ラインと減圧弁を介して連結し、頂部にブタン
溶剤取出ライン、底部にｒｍ縮アルコール取出ラインを
設けたブタン溶剤加圧蒸留塔及び前記ブタン溶剤取出ラ
インを昇圧峡並びに前記ブタン溶剤加圧蒸留塔の塔底を
介して前記向流接触装置のブタン溶剤供給ラインと接続
するラインよりなることを特１致とするアルコールを農
ｌ宿１青製」イー置 である。

本発明は全てのアルコール水溶液のｌ農縮硝装にＪ画用
しうるものであるが、その−例として発酵アルコールに
ついて云えば、アルコ−）Ｖ濃度は約１０　ｗｔ％Ｓｉ
Ｊ後で残りは水である。

又、本発明で云うブタンの超臨界状ｊ諜とは、臨界温度
Ｔｃ＝１５２°ｃ、ｇ％界圧力Ｐｃ＝３７ａｔｍ以■の
温度及び圧力に維持した状態であり、ブタンの擬臨界状
照とはその臨界温度Ｔｃ以下ではあるが約９０°Ｃ以−
ヒの温度であり、圧力はその温度におけるブタンのｒ９
和蒸気圧以上に保持した状態を云う。

又、本発明に云うブタンの液体状ｊルとは、７０以下、
本発明の一天施１該様を第１図に従って詳；述する。

第１図において、１は向流般）独装置６（このものは、
充填塔、棚段塔又は多段抽出塔であることが好ましい。

）、２は；原料であるアルコールを含む水溶液の供給ラ
イン、６はブタン溶剤の供給ライン、４は向流接触装置
１の下部の重液（水が主成分）の取出しライン、５は向
流接触装置１の上部の軽液（ブタン溶剤と濃縮アルコー
ル分）の取出しライン、６は原料供給ライン２より上部
でアルコール濃縮部、７は原料供給ライン２より下部で
アルコ−７し回収部、８はブタン溶剤供給ラインで熱交
換器でもあり、９はブタン溶剤出口の分散器、１０は減
圧弁、１１はブタン溶剤加圧蒸留塔、１２はブタン溶剤
取出ライン、１３は濃縮アルコール取出ライン、１４は
昇圧機、１５はブタン溶剤加圧蒸留塔加熱器、１６はバ
イパスライン、１７はブタン溶剤の還流ライン、１８は
ブタン溶剤供給ライン３と接続するブタン溶剤ラインで
ある。

原料のアルコ−Ｉし水溶液１重量部を原料供給ライン２
より、又ブタン溶剤３〜６重量部を供らアルコール水溶
液よりアルコールを選択的に抽出し、軽液取出しライン
５よυ軽液として取シ′出される。

木発明者は回収部７においてはブタン溶剤を超臨界状態
又は擬臨界状態に保持することにより、アルコールのブ
タンへの溶解度が大巾に向上し、重液抜出しライン４か
らのアルコールの損失を防止するに必要なブタン溶剤の
使用量を大巾に低減できることを見出した。

この回収部７においては、温度は約９０′ｃ〜２００°
Ｃが好ましく、最も好ましい温度は１００〜１７０°Ｃ
である。圧力は５０　ａｔｍ以上が好ましいが、最も好
ましくは６０〜２００　ａｔｍである。これ以上の圧力
では装置コストの増大となシ好ましくない。

次に、本発明者はブタン溶剤相をアルコール濃縮部乙に
おいて、冷却用熱交換器８にて冷却することにより水分
が選択的にブタン溶剤相より相分離し、濃縮部６をボ液
となって下降し、ブタン溶剤相中のアルコール濃度が９
５〜９７ｗｔ％（ブタンのない状態）まで濃縮されるこ
とを見出した。

濃縮部６では、ブタン溶剤を液体状態とする−４．、剛
り、温度が低い程好ましい。圧力は回収部７上１同等の
条件が好ましい。

一方、軽液抜出しライン５の軽液は、ブタン溶剤及び濃
縮アルコールからなっており、減圧弁１０で減圧後ブタ
ン溶剤加圧蒸留塔１１に導入され、ブタン溶剤と濃縮ア
ルコールに分離され、濃縮アルコールはライン１３より
取り出され、実質的にアルコールが含まれないブタン溶
剤１２は昇圧機１４で再加圧される。

該ブタン溶剤加圧蒸留塔１１の圧力は５〜３５ａｔｍ、
温度は１０〜１５０°Ｃの範囲が好ましい。

又化学工学の分野で公知のように、該蒸留塔１１は棚段
又は／及び充填物層とし、ライン１７よりブタン溶剤相
の一部を該蒸留塔１１の上部に還流させることにより、
凝縮アルコールとブタンの分離性能を向上させることが
好ましい。

外圧機１４で加圧されたブタンは断熱圧縮のために温度
レベルが」二昇するので熱交換器１５によりブタン溶剤
加圧蒸留塔１１の熱源として有効に利用することができ
る。

１部のブタンは温度調整のためバイパスライン１６を通
シ、ライン１８で連結される。

ライン１８の温度は１０〜８０°Ｃであり、前記１自流
接触装置１のブタン溶剤供給ライン３に纂トい該向流接
触装置１内の軽液相と向流で間接熱交換するように熱交
換器８を設け、その出口９を該向流接触装置１の底部に
設けることにより、を層線部６を冷却しアルコール濃縮
効果が十分に行なえるようにする。

該熱交換器８は向流接触装置１の詳細図である第２図に
示すように蛇管の形状が好ましく、ｌ層線部６で密に、
回収部７で疎にするとより好ましい温度条件にすること
ができる。即ち、濃縮部６では１０〜７０°Ｃ１回収部
７で９０〜１７０°Ｃの温度にすることができる。なお
、第２図中、１９は向流接触装置瞥１内の充填物のサポ
ート、２０は原料アルコール水溶液の分散器である。

以下、本発明の実施例をあげて本発明の詳細な説明する
。

（実施例１） アルコール１０ｗｔ％、水９０　ｗｔ％からなる原料１
重量部を、内径５０咽、長さ７ｍの充填塔形式の向流接
触装置の上部よｊ９３ｍの部分に供給し、又ブタン溶剤
を該装置の底部より２〜１０重量の範囲で供給し、回収
部７の温度を繍々変アルコール回収率は、既存の魚留法
の９９ｗｔ％を基準とし、９９　ｗｔ％以上を合格（○
印）、９５ｗｔ％以下を不合格（×）、９６　ｗｔ％以
上であるが９９　ｗｔ％以下をやや合格（△印）とした
。

本結果よυ、次のことが見出された。

ブタン溶剤を用いることにより、回収部７の温度を９０
〜２００℃、好ましくは１００〜１７０°Ｃとすること
によりブタン溶剤量が大巾に低減できた。（１０％アル
コール水溶液１重欧部に苅し３屯敗部で十分であった。

） 圧力は５０〜３００　ａｔｍの範囲で十分であった。

表１ 実施例１の結果 （実施例２） 実施例１に説明した向流後１９虫装置を用い、同じアル
コ−）ｖ１京料１重量部に対し、ブタン溶剤を３重量部
供給し、回収部７の圧力は濃縮部乙の圧力と同じにし、
温度を１２０°Ｃとし、濃縮部の温度を種々変化させた
試験を行ない、表２の結果を得た。

塔頂の溶剤相中のアルコール濃度が含水アルコール製品
のＪ□（準である約９５　ｗｔ％以上の場合を合格（○
印）と判定した。

この結果、濃縮部の温度は１０〜７０°Ｃとすることに
より、９５ｗｔ％以上の含水アルコ−７しに濃縮できる
ことが見出された。

表２ 実施例２の結果 （実施例５） 以下、第１図に示したフローに従った具体的な実例をあ
げる。

アルコール１０　ｗｔ％、水９０　ｗｔ％からなる原料
１重量部を、内径５０聾、長さ７ｍで３ｔｒｓのデイク
ソンパツキンを充填した充填塔形式の向流接触装置１の
上部より３ｍの部分にライン２より供給し、又ブタン溶
剤を該装置１　の上部のライン５より２〜１０重ｊ辻部
の範囲で蛇管８を経由して、該装置１の底部の分散器９
より供給し、該装置１の塔頂から圧力制御弁１０で圧力
を１００　ｋｇ／ｉ（）に調節しながらブタン溶剤相を
ブタン溶剤加圧蒸留塔１１に導入した。

ブタン浴剤加圧蒸留塔１１は内径１００閣、畏さ５ｍで
３膿のデイクソンパツキンを充填したもので、下部よＶ
）２ｍの位置に前記向流接触装置塔頂からのブタン溶剤
相を導入し、温度は塔頂７５°Ｃ１塔底８０°Ｃ１圧力
は２６　ａｔｍで加圧蒸留し、塔頂からライン１２によ
って取出されるブタンガスは圧縮機１４で１０５　ｋｇ
／　ｒｙｒｉ”　（）に圧縮後、一部はライン１５を通
してブタン溶剤加圧蒸留塔１１の底部を経由させ、残部
はパイパスライン１６を経由してライン１８に合流させ
、そのうちの一部は還流比１．４でブタン溶′剤加圧蒸
留塔１１に還流させ、他は前記向流接触装置１にライン
３より循環供給し、全体が定常になるまで運転した。

表３には、原料及びブタン溶剤の温度を種々変化させた
場合の、アルコール回収率、アルコ−Ａ／濃度を示した
。

（比較例１） 実施例１と同じ向流接触装置、アルコール水溶液を用い
、ブタン溶剤を３重量部供給し、回収部及びｔ層線部の
温度４０°Ｃとし、圧力を１００ｋｇ／ｌ、ｗ？ａとし
た。

この場合塔頃からは９６ｗｔ％のアルコールが得られた
が、塔底からアルコールの損失がみられ、アルコール回
収率は７３ｗｔ％で低かった。

（比較例２） 比較例１において、回収部及び濃縮部の温度を１１０°
Ｃとした。この場合、アルコールの回収率は９９．７　
ｗｔ％で合格であったが、塔偵のアルコ−／Ｌ／／ｍ度
８７ｗｔ％で低かった。

（比較例３） 実施例１と同じ向流接触装置、１京料アｌレコール水溶
液を用い、ブタンの代りにＣｏ２を用いた試験を行ない
、表４の結果を得だ。

なお、この場合、ｌ層線部の温度を２０〜１００°Ｃの
範囲と灰化させたが、塔頂のアルコール濃度は最大９１
ｗｔ％であった。

表４ 比較例乙の結果 〔発明の効果〕 本発明は、以北詳記したようにアルコール水溶液からプ
タンノ容Ｅｌ）を用いてアルコールをｔ展縮回収するに
際し、超臨界状態又は擬臨界状、ｉ夷のブタンを用１ハ
ることにより少量のブタンでアルコール 態のブタンに冷却してアルコールの選択性を向上させア
ルコ−）Ｖ濃度を９５ｗｔ％以上に濃縮できるものであ
り、少４にの溶剤使用のため装置のコンパクト化及びエ
ネルギー負荷が軽減されて経隣的な効果を生ずるととも
に、−課品１曲値の高い９５ｗｔ％以上のアルコールを
得るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するだめのフローを示す図、第
２図は第１図の向流接触装置の説明図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）向流接触装置中部の原料供給口より、アルコール
   水溶液を供給し、該向流接触装置の下部よりブタン溶剤
   を供給し、該原料供給口より下部においてはブタン溶剤
   を超臨界状態又は擬臨界状態に保持し、該原料供給口よ
   り上部においてはブタン溶剤を液体状態に保持すること
   により、該向流接触装置上部より実質的に水分が分離さ
   れた濃縮アルコールを含んだブタン溶剤相を抜き出し、
   これをブタン溶剤加圧蒸留塔に導入し、該塔底より実質
   的に水分を含まずアルコールを含むブタン液体を回収し
   、一方塔頂より実質的にアルコールを含まず水分を含む
   ブタン気体を回収し、該ブタン気体を加圧後その圧縮熱
   を該ブタン溶剤加圧蒸留塔の熱源に用いるとともに、そ
   の一部は該ブタン溶剤加圧蒸留塔へ還流し、他の残部は
   前記向流接触装置の上部流体と間接熱交換後、前記向流
   接触装置の下部に再び導入することを特徴とするアルコ
   ールの濃縮精製方法。
2. （２）中部にアルコール水溶液の供給ライン、底部に重
   液取出ライン、頂部に軽液取出ラインが設けられ、かつ
   上部より下部の分散器に超臨界状態又は擬臨界状態のブ
   タン溶剤を導く熱交換器の作用を有するブタン溶剤供給
   ラインを内蔵した向流接触装置、前記軽液取出ラインと
   減圧弁を介して連結し、頂部にブタン溶剤取出ライン、
   底部に濃縮アルコール取出ラインを設けたブタン溶剤加
   圧蒸留塔及び前記ブタン溶剤取出ラインを昇圧機並びに
   前記ブタン溶剤加圧蒸留塔の塔底を介して前記向流接触
   装置のブタン溶剤供給ラインと接続するラインよりなる
   ことを特徴とするアルコール濃縮精製装置。