JPH035432A - ｎ―ブタンによるアルコールの脱水方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアルコールの′ａ縮精精製方法関し、合成アル
コール、使用済アルコール水溶液及び発酵アルコール等
から高純度のアルコールを省エネルギー的に濃縮精製す
るのに適した方法に関する、 〔従来の技術〕 甘しょ、さつまいも、とうもろこし等の炭水化物を原料
とする発酵アルコールは飲料用及び工業用として重要な
出発原料であるが、発酵法及び合成法で得られるアルコ
ール水溶液のアルコール濃度は１０〜２０−１％と低い
ため、約９５〜１００　ｗＬ％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たが、主
成分アルコール及び水の蒸発潜熱の回収が困難で経済的
に不利であり、これに替わる省エネルギー型の−ａｆｉ
法の開発が望まれている。

通常の蒸留法では１０ｗＬ％から９５％ＩＩＬ％にアル
コールをｆＩＡ縮するのに約３，０００　ｋｃａ！／　
ｋｇ　−７ルツールを要している。又、９５ｗｔ％から
９９．２ｗＬ％以上の無水アルコールに蒸留にて濃縮す
るには、ジエチルエーテル、ベンゼン、シクロヘキサン
などを用いた共沸蒸留が行なわれており、約１０００〜
２０ＱＯｋｃａｌ／　ｋｇ−アルコールのエネルギーを
要し省エネルギーが望まれている。

一方、省エネル・ギー型の濃縮法として超臨界状態又は
擬臨界状態の炭酸ガスを用いてアルコールを水より抽出
・分離してｔａ縮する方法が提案されている。（特開昭
５６−５６２０１及び同５９−１４１５２８号公報） しかしながら、炭酸ガスを溶剤として用いた場合、比較
的多量の溶剤を必要とし、又、アルコールの選択的抽出
には限界があり、最大：ａ１１度は約９１−１％が限界
であり、これ以上に６１１することは不可脂であること
が最近報告されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、既存の蒸留法に較べて大幅に少ないエネルギ
ーで、アルコールａ　度９９　、２ｗ　１％（無水アル
コール濃度）以上に濃縮する方法を提供しようとするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは産業上有用な価値を有する純度９９．２ｗ
ｔ９ｆｉ以上の無水エタノールを省エネルギー的に！！
ｌ造する方法について鋭意検討した結果、原料のアルコ
ール水溶液に、ｎ−ブタン溶剤を抽出溶剤として添加ｊ
−て加圧抽出蒸留を行なうことにより、容易に無水アル
コールが得られること及び又、加圧抽出蒸留塔塔頂ｎ−
ブタンガスを再圧縮ｖ８環する際に発生する圧縮熱で加
圧抽出蒸留塔の熱源の大部分を補え、既存の蒸留法に較
べて大幅にエネルギーが節約できることを見出し、本発
明を完成するに至った。

、即ち、本発明はエタノール及び水を主成分とする原料
を第１蒸留塔の中部に供給し、第１Ｍ留塔の上部よりｎ
−ブタン溶剤を供給し、該第１蒸留塔内でｎ−ブタンの
液体と気体が同時に存在する温度、圧力に保持し、該第
１蒸留塔の下部より実質的に水分を含まないエタノール
と液体ｎ−ブタンを、又該第１７％留塔上部より実質的
にエタノールを含まない水分と蒸気ｎ−ブタンを取り出
すことを特徴とする無水アルコール製造方法である。

そして、上記方法において、第１蒸留塔上部のガス相を
加圧し、その圧縮熱を第１蒸留塔リボイラーの熱源とし
た後、第１蒸留塔上部へ還流すること、及び第１蒸留塔
下部の無水エタノール及びｎ−ブタン混合液を第２Ｎ留
塔に導入し、ｎ−ブタン溶剤をストリッピングするに際
し、第２蒸留塔上部ガス相を加圧してその圧縮熱を第２
蒸留塔の熱源に用いた後、第２蒸留塔及び第１蒸留塔上
部へ還流することを好ましい態様とするものである。

〔作　用〕

以下、本発明の一実ａ；態様を第１図に従って詳述し、
その作用を明らかにする。

第１図において、供給ライン２よりの原料アルコール水
溶液は、製品無水アルコールと熱交換器３７で熱交換さ
れて予熱され、充填塔、多孔板塔、ルイ型塔などの加圧
抽出蒸留塔！の中部に供給される。原料アルコール濃度
は限定されないが、含水アルコール（アルコール濃度９
５νｏ１％）、を原料とする場合、本発明は最も効率的
となる。

該加圧抽出蒸留塔ｌの気液接触部分は通常の蒸留に用い
られる各種充填物、多孔板、各種トレイなどを用いるこ
とができる。

ｎ−ブタン溶剤はライン１５．１６より加圧抽出蒸留塔
ｌの上部に供給される。ｎ−ブタンのガスと液が共存す
る条件下にアルコール水溶液をおいた場合、アルコール
は選択的に液体ｎ−ブタンに抽出され、更にアルコール
に対して比較的液体ｎ−ブタンが多Ｖにある条件下では
、水分はｎ−一プタン／アルコール混合液体中へは殆ど
／８解せず、ｎ−ブタンガス相中の水分濃度が水の飽和
濃度以下になるような条件を設定すると、水分はｎ−ブ
タンガス相側へ選択的に移行させることができる。かく
してアルコールと水との分離ができ、無水アルコールが
得られる。

このように加圧抽出蒸留塔１内でｎ−ブタンのガスと液
の両相が共存する条件とするためには、温度はｎ−ブタ
ンの臨界温度Ｔｃ＝　１３２．２°Ｃ以下で、圧力はこ
の温度における液相組成に対応した飽和蒸気圧（最大値
はｎ−ブタンの臨界圧力Ｐｃ＝　３７．５ａｔ、鳳）に
すべきである。またｎ−フ゛タンのガスと液の比率は原
料アルコール濃度及び製品無水アルコール濃度により変
えるべきで、これはｎ−ブタンの還流量、加圧抽出蒸留
塔ｌの段数及びリボイラー６．７への熱量の与え方によ
って調整することができる。

加圧抽出蒸留塔ｌの塔頂ガス（ｎ−ブタンガスと水から
なり、実質的にアルコールは存在しない）はうイン３よ
り取出し、圧縮機４で再圧縮された後、ライン５を経て
リボイラー６に導きｆ１圧縮によって発生する圧縮熱を
該リボイラー６の熱源として用いるのがよい、加圧抽出
蒸留塔ｌの塔頂と塔底の温度差は１０°Ｃ以下にしても
１築業することができるので、圧縮機４での僅かな圧縮
、すなわち僅かな動力、で塔頂ガス温度を塔底温度以上
に断熱圧縮により昇温することができ、塔頂ガスの凝縮
潜熱をリボイラー６の熱源として十分利用することが可
能となり、既存の藩留法に較べて大幅にエネルギーの節
約ができる。

リボイラー６で熱交換されたｒｌ−ブタンと水Ｏ）混合
物はライン１０を経て水のデカンタ−１１に導入されて
水分とｎ−ブタンに重力沈降分離される。水はライン１
２より抜き出され、ｎ−ブタンはライン１３より減圧弁
１４を経てライン１５より加圧抽出蒸留塔１へ還流され
る。

次に、加圧抽出蒸留塔ｌの塔底液抜出しライン８からは
、実質的に水を含まない無水アルコールとｎ−ブタンの
混合物が抜出され、該混合物は加圧抽出蒸留塔ｌの塔底
レベル制御弁９を備えたラインＩ７を経て熱交換器１日
に導かれ、ここで昇温され、更にライン１９を経て熱交
換器２０に導かれて更に昇温された後、ライン２１を経
てストリッパー２２の中部に導入される。このスト’Ｊ
　ンパー２２は加圧蒸留塔であり、気液接触部分は各種
充填物、多孔板、各種トレイなどを用いることができる
。このストリッパー２２の圧力は加圧抽出蒸留塔、ｌと
の圧力差ができるだけ小さ（なるようにするのが好まし
い。

ストリッパー２２の塔頂ガス（実質的にアルコールを含
まないｎ−ブタンガス）はうイン２３より取出され、前
記ライン１７の流体（無水アルコールとｎ−ブタンの混
合物）温度より５〜１０°Ｃ以上高温になるように圧縮
１ａ２４で僅かに断熱圧縮され、ライン２５を経て前記
熱交換３１８に導かれ、ここでライン２５のロープタン
ガスの凝ｗＪ潜熱の大部分と顕然の一部を前記ライン１
７の流体に与える。かくすることによってストリッパー
２２の熱源の大部分を補うことができる。熱交換器１８
で昇温された流体はライン１９を経て更に熱交換器２０
により昇温され、ライン２１を経てストリッパー２２の
中部に供給される。

一方、熱交換器１８でライン１７の流体に熱を与えて降
温したライン２６のｎ−ブタンはデカンタ−２７に導入
され、水はライン２８より抜出され、実質的に水を含ま
ないｎ−ブタンはうイン２９より取出され、ここでライ
ン３０とライン３１に分流され、ライン３０に分流され
たｎ−ブタンは減圧弁３９を経て前記の加圧抽出蒸留塔
１の上部にライン１６を介して循環され、ライン３１に
分流されたｎ−ブタンは減圧弁３８を経てライン３２を
介してストリッパー２２の、■一部に還流される。

一方、ストリッパー２２の塔底からは実質的にｎ−ブタ
ンを含まない無水アルコール（エタノール９９．２ｗＬ
％以上）がライン３３より抜出される。

ライン３３から抜出された無水アルコールの温度は、加
圧下のアルコールの沸点であり、約８０°Ｃ以上である
ため、ライン３５を経て熱交換器２０に導かれ、ここで
前記ライン１９の流体の昇温に利用され、更に熱交換器
３７に導かれ、ここでライン２の原料アルコールの予熱
に利用されて熱回収され、常温の無水アルコールとなっ
てライン３６より製品として取出される。

なお３４はストリッパー２２のリボイラーであって、ラ
イン３３より抜出されたストリッパー２２の塔底液の一
部が該リボイラー３４を経由してストリッパー２２に還
流されるようになっている。

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） 内径１００１ｖ　、高さ４ｍの充填塔式加圧抽出蒸留塔
において、原料〔エタノール９５−ｔ％、水５−Ｌ％〕
を１００ｇ／ｈで中部より供給し、ｎ−ブタン液体を５
．０００　ｇ、／ｈで上部より供給し、圧力１．０ｋｇ
　／　ｃｍ”Ｇの条件下で加圧抽出蒸留を行なった。こ
の結果、塔底は温度２４゛Ｃ１塔頂は温度２０°Ｃとな
り温度差は僅かに４°Ｃにすることができた。

又、塔底及び塔頂からの抜出し量は次のとおりであった
。

塔底液は、ｎ−ブタンを容易に分離でき、その結果、専
売法及びＪＩＳ規格を満たす純度の無水エタノールが得
られた。

（実施例２） 実施例１の結果をもとに、第１図に示すプロセスの最適
化を行ない、所要エネルギーを求めた。

０）　操作条件 加圧抽出蒸留塔１ 圧　　力　　　　１　　ｋｇ　／　ｃ＠ｚＧ温　　度　
　　２０°Ｃ（塔頂） 原　　料 ｎ−ブタン ２４°Ｃ（塔底） １００ｇ　／　ｈ（９５ｗＬ％エタノール）５０００　
ｇ／ｈ　　（ライン１５と １６の合計） ・ストリッパー２２ 圧　　力　　　　１ｋｇ／ｃｍ”Ｇ 温　度　　２０°Ｃ（塔頂） ９７℃（塔底） 還流比　　０．５（ライン２９に対するライン３１流量
比） ・圧縮機４ 人口３　温　度 圧　　力 出口５　温　度 圧　　力 ・圧縮機２４ 人口２３　　温　度 圧　　力 出口２Ｓ　　ｆｆｌ　　度 圧　　力 ２０℃ １　　ｋｇ　／　ｃｍ”Ｇ ３４°Ｃ ２ｋｇ　／　ｃｍ”Ｇ ２０°Ｃ １ｋｇ／ｃｍ宜Ｇ ５５℃ ３．５　　ｋｇ　／　ｃｓ”Ｇ （２］　　無水エタノールｌ　ｋｇを製造するに必要な
エネルギーは、 となり、既存の蒸留法の約１１５〜Ｌ／１（ｌの所要エ
ネルギーであった。

（実施例３） 実施例１において、圧力を種々変化させたテストを行な
い以下の結果を得た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施すのためのプロセスフローである
。 いずれの条件下でも、塔頂と塔底の温度差は小さく、か
つ専売法及びＪＩＳ規格の濃度９９．２１１１Ｌ％を満
たす無水エタノールが得られた。 〔発明の効果〕 本発明は、以、ヒ詳記したようにアルコール水？８液か
ら水分を分用して無水アルコールを！２造するに際し、
ｎ−ブタン溶剤を用いた加圧抽出蒸留を行うことにより
容易に専売法及びＪＩＳ規格を満たす純度９９．２ｗＬ
％以上の無水エタノールが得られ、かつ既存の蒸留法に
較べてｎ−ブタン溶剤の圧縮熱を利用したヒートポンプ
システムにより大幅な省エネルギーができるという効果
を奏する。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）エタノール及び水を主成分とする原料を第１蒸留
   塔の中部に供給し、第１蒸留塔の上部よりｎ−ブタン溶
   剤を供給し、該第１蒸留塔内でｎ−ブタンの液体と気体
   が同時に存在する温度、圧力に保持し、該第１蒸留塔の
   下部より実質的に水分を含まないエタノールと液体ｎ−
   ブタンを、又該第１蒸留塔上部より実質的にエタノール
   を含まない水分と蒸気ｎ−ブタンを取り出すことを特徴
   とするｎ−ブタンによるアルコールの脱水方法。
2. （２）第１蒸留塔上部のガス相を加圧し、その圧縮熱を
   第１蒸留塔リボイラーの熱源とした後、第１蒸留塔上部
   へ還流する特許請求範囲第（１）項に記載の方法。
3. （３）第１蒸留塔下部の無水エタノール及びｎ−ブタン
   混合液を第２蒸留塔に導入し、ｎ−ブタン溶剤をストリ
   ッピングするに際し、第２蒸留塔上部ガス相を加圧して
   その圧縮熱を第２蒸留塔の熱源に用いた後、第２蒸留塔
   及び第１蒸留塔上部へ還流する特許請求範囲第（１）項
   記載の方法。