JPH035433A - ｉ―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ａｍ精製方法に関し、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
のに通した方法に関する。

〔従来の技術〕

↑Ｉ’　Ｌよ、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ｉ４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濃縮法の
開発が望まれている。

通常の蒸留法では１０ｗｔ％から９５ｗ　ｔ％にアルコ
ールを′ａ縮するのに約３，０００　ｋｃａｌ／　ｋｇ
−アルコールを要している。又、９５−ｔ％から９９．
２ｗＬ％以−ヒの無水アルコールに蒸留にてｖＡ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１０００〜２
０００ｋｃａ　１　／　ｋｇ−ア）Ｌｔ　二１−　ｊし
く７）　！ネ）Ｌｔ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・
分離して濃縮する方法が提案されている。（特開昭５６
−５６２旧及び同５９−１４１５２８号公Ｉ１） しかしながら、炭酸ガスを溶剤として用いた場合、比較
的多すの溶剤を必要とし、又、アルコールの選択的抽出
には限界があり、最大Ｆ！縮度は約９１ｗＬ％が限界で
あり、これ以上に４揺することは不可能であることが最
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、アルコール濃度９９．２ｗＬ％（無水アルコール
濃度）以上に濃縮する方法を堤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
ｔ％以上の無水エタノールを省エネルギー的に製造する
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、１−ブタン溶剤を抽出溶剤として添加して加圧抽
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ｉ−ブタンガス
を再圧縮循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−ら、本発明はエタノール及び水を主成分とする原料
を第１Ｎ留塔の中部に供給し、第１蒸留塔の−Ｆ部より
ｉ−ブタン溶剤を供給し、該第１蒸留塔内でｉ−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ｉ−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ｉ−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１Ｍ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ｉ−ブタン混合液を第２蒸留
塔に導入し、ｉ−ブタン溶剤をストリッピングするに際
し、第２蒸留塔−Ｅ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、本発明の一実施態様を第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、トレイ留塔などの加
圧抽出蒸留塔１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
９５ｖｏ１％）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１の気液接触部分は通常の蒸留に用い
られる各種の充填物、多孔板及びトレイなどを用いるこ
とができる。

ｉ−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。ｉ−ブタンのガスＣ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ｉ−ブタンに抽出され、更にアルコール
に対して比較的液体ｉ−ブタンが多量にある条件下では
、水分はｉ−ブタン／アルコール混合液体中へは殆ど溶
解せず、１−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ｉ−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：１−ルが得
られる。

このように加圧抽出蒸留塔ｌ内でｉ−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ｉ−ブタ
ンの臨界温度Ｔｃ＝　１３５．１°Ｃ以下で、圧力はこ
の温度における液相ｔ■成に対応した飽和蒸気圧（量大
値はｉ−ブタンの臨界圧力ＰＣ＝３６ａＬｍ　）にすべ
きである、またｉ−ブタンのガスと液の比率は原＃［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ｉ−ブタンの還流１、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１の塔頂ガス（ｉ−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）はライン３よ
り取出し、圧［！５１４で再圧縮された後、ライン５を
経てリボイラー６に導き再圧縮によって発生する圧縮熱
を該リボイラーにの熱源として用いるのがよい、加圧抽
出蒸留塔１の塔頂と塔底の温度差は１０°Ｃ以下にして
もは業することができるので、圧縮機４でのｆ＋’ｌｉ
かな圧縮、すなわら僅かな動力、で塔ｍ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の熱源として上置利用する
ことが可能となり、既存の蒸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ｉ−ブタンと水の混合物は
ライン１０を経て水のデカンタ−１１に導入されて水分
とｉ−ブタンに重力沈降分離される。水はライン１２よ
り抜き出され、ｉ−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１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液体ｉ−ブタ
ンの混合物が抜出され、該混合物は加圧抽出蒸留塔１の
塔底レベル制御弁９を備えたうイン１７を経て熱交換器
１８に導かれ、ここで桿温され、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１−リッパ−２２の中部に導入される。このス
トリッパー２２は加圧蒸留塔であり、気液接触部分は通
常蒸留で用いられる各種充填物、多孔板、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くなるよう
にするのが好ましい。

スＩ−リッパ−２２の塔頂ガス（実質的にアルコールを
含まないｉ−ブタンガス）はライン２３より取出され、
前記ライン■７の流体（無水アルコールと液体ｉ−ブタ
ンの混合物）温度より５〜ｉｏ’ｃ以上尚温になるよう
に圧縮機２４で僅かに断熱圧縮され、ライン２５を経て
前記熱交換器１８に導かれ、ここでライン２５のｉ−ブ
タンガスの凝縮潜熱の大部分と顕熱の一部を前記ライン
１７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１
８で昇温された流体はライン１９を経て更に熱交換器２
０により昇温され、ライン２１を経てストリンパ−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１−ブタンはデカンタ−２７に導入
され、水はライン２８より防出され、実質的に水を含ま
ないｉ−ブタンはライン２９より収出され、ここでライ
ン３０とライン３Ｉに分流され、ライン３０に分流され
たｉ−ブタンは減圧弁３９を経て前記の加圧抽出蒸留塔
ｌ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ｉ・−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の上部に還流される。

一方、ストリッパー２２の塔底からは実質的にｉ−ブタ
ンを含まない無水アルコール（エタノール９９．２ｗｔ
％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のりボイラーであって、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１００■諷、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５−１％）
を１００ｇ／ｈで中部より供給し、ｉ−ブタ゛ン液体を
５．ｏｏｏｇ／ｈで上部より供給し、圧力１．５ｋｇ／
　ｃｍ”Ｇの条件下で加圧抽出１留を行なった。この結
果、塔底は温度２１℃、塔頂は温度１７°Ｃとなり温度
差は僅かに４℃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、ｉ−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。

（り振作条件 加圧抽出蒸留塔！ 圧　　力　　　　１．５　　ｋｇ　／　ｃｍ”Ｇ温　　
度　　　１７°Ｃ（塔頂） ２１°Ｃ（塔底） 原　料　　１００ｇ　／　ｈ　（９５ｗｔ％エタノール
）ｉ−ブタン　５，０００ｇ／ｈ　　（ライン１５と１
６の合計） ・ストリッパー２２ 圧　　力　　　　１．５　　ｋｇ　／　ｃｍ”Ｇ温　　
度　　　１７°Ｃ（塔頂） １０５°Ｃ（塔底） 還流比　０．５（ライン２９に対するライン３１ｉ量比
） ・圧縮ａ４ 人０３　温　度 圧　　力 出口５　温　度 圧　　力 １７℃ １．５　　ｋｇ　／　ｃｍ”Ｇ ３３°Ｃ ２，５ｋｇ　／　ｃｍ”Ｇ ・圧縮機２４ 人口２３　　温　度　１７℃ 圧　　力　　１．５　　ｋｇ　／　ｃｍ”Ｇ出口２５　
　温　度　５４℃ 圧　　力　　４．６　　ｋｇ　／　ｃｓ”Ｇ（２）無水
エタノール１ｋｇ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１１５〜１／１０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ＪＩ５規格の濃度９９．２ｗＬ％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、以上詳記したようにアルコール水ｉ’ｉｊ’
ｌＦｉ、から水分を分離して無水アルコールを製造する
に際し、ｉ−ブタン溶剤を用いた加圧抽出蒸留を行うご
とにより容易に専売法及びＪＩＳ規格を満たす純度９９
．２１１＋Ｌ％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ｉ−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ｉ−ブタン溶
   剤を供給し、該第１蒸留塔内でｉ−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ｉ−
   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ｉ−ブタンを取り出すことを特徴
   とするｉ−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ｉ−ブタン
   混合液を第２蒸留塔に導入し、ｉ−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。