JPS5821629A - 無水エタノ−ルの製造方法 - Google Patents

無水エタノ−ルの製造方法

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JPS5821629A JP56117828A JP11782881A JPS5821629A JP S5821629 A JPS5821629 A JP S5821629A JP 56117828 A JP56117828 A JP 56117828A JP 11782881 A JP11782881 A JP 11782881A JP S5821629 A JPS5821629 A JP S5821629A
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  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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】 本発明は無水エタノールの製造方法、更に詳しくは水と
の共沸組成よりも高含水率のエタノール水溶液から蒸留
とパーベエパレーション(Pervaporation
)  とを併用して効率的に且つ高品質の無水エタノー
ルを製造する方法に関する。
無水エタノールとは、一般にはJIS  K  150
5−54  tたはJIS  K−8101−61に規
定されているようにエタノール分99.54以上のもの
をいうが、本発明では共沸点を有しない高濃度のエタノ
ール水溶液を相称する。無水エタノールは酒精飲料、燃
料、各種薬品類等の原料として利用されている。そして
その殆んどは、水との共沸組成よりも高含水率の希薄エ
タノール水溶液(例えば醪)から蒸留法により製造され
ている。
そしてこの製造方法は、該希薄エタノール水溶液を蒸留
塔(醪塔や濃縮塔)でエタノール/水系の共沸点近くま
で濃縮し、次いで脱水する方法であるが、この際の脱水
手段として従来、固体又は液体の脱水剤で脱水する方法
、減圧蒸留で共沸点を外し脱水する方法、エントレーナ
を加え共沸蒸留で脱水する方法等がある。 しかし、前
記脱水剤で脱水する方法はその性質上大容量処理に不向
であり、また前記減圧蒸留で脱水する方法は蒸留後の凝
縮に際し低温の冷却水を使用しなければならない不利益
があるため、現在では前記エントレーナで脱水する方法
が一般的である。
エントレーナを用いるこの方法は、アルコール発酵等で
得られる前記希薄エタノ−望蝉液を蒸留塔でエタノール
/水不の共沸点近くまで濃縮して、これを脱水塔(共沸
塔)に供給し、エタノール/水/エントレーナの三成分
系で最低共沸点を有するようなエントレーナ(例えば現
在最も一般的に用いられているのはベンゼン)、を加え
、この三成分系を共沸蒸留し、前記脱水塔の塔頂から共
沸蒸留物を留出させ、次いでとの共沸蒸留物を凝縮した
後デカンタで液々平衝によりエントレーナに富む層と水
に富む層とに分離し、一方ではエントレーナに富む層を
前記脱水塔に返送し、他方では水に富む層を回収塔で処
理してエントレーナを回収しつつ、前記脱水塔の塔底よ
り無水エタノールを得る方法である。
ところが、このエントレーナを用いる従来法には次のよ
うな欠点がある。
(1)エタノール/水系以外の第三成分であるエントレ
ーナを加えるため装置全体が大型化し、脱水塔、デカン
タ及び回収塔等の連結により工程が煩雑である。
(2)エタ/−ル/水/エントレーナの三成分系を共沸
蒸留し、さらに後でエントレーナを回収するため余分な
多大の熱エネルギーを必要とする。
(3)エタノール/水/エン、トレーナの三成分系で最
低共沸点を有するエントレーナの選定及びその使用量の
調整等、作業が面倒である。
(4)無水エタノール中に第三成分であるエントレーナ
の混入するおそれがあり、特にそれが毒性のものである
場合は用途との関係で問題となる。
無水エタノールの製法としては前記の他、高分子膜で2
室に画したセルの該2室の一方を減圧し、高圧側に希薄
エタノール水溶液を供給してパーベーパレーションによ
り減圧側に異った組成のエタノール水溶液を生成せしめ
次に両室の液組成物を夫々別の蒸留塔により更に組成を
変えてゆく方法も提案されている。(特開昭54−33
279)が蒸留塔が二基以上必要であること、蒸留を繰
り返す必要があること、2系統の蒸留のため操作が煩雑
であること等問題が多い。
本発明は、従来法における叙上の欠点を解消する改善さ
れた無水エタノールの製造方法を提供するもので、その
目的は蒸留塔により、水との共沸組成に可及的に濃縮し
、その後の脱水手段としてパーベーパレーションをする
ことにより、エントレーナを用いることなく、シたがっ
て脱水塔や回収塔等を必要としない。また多数の蒸留塔
を要しない小型化された装置を用い、省エネルギー化さ
れた条件下で、またエントレーナの混入やその毒・性の
問題もない、究極的には効率的に且つ高品質の無水エタ
/−ルを製造する点にある。
以下、図面に基づいて本発明の構成を詳細に説明する。
第1図は本発明の概略の工程図である。例えばアルコー
ル発酵で得られるエタノール濃度8〜15容貴チ程度の
希薄エタノール水溶液(醪)が、矢印Aにしたがって、
従来法と同様に、蒸留塔回収部である醪塔や蒸留塔濃縮
部である濃縮塔を含む意味での蒸留塔1に連続供給され
る。この蒸留塔1の底部にはスチームが矢印Bにしたが
って供給されていて、希薄エタノール水溶液は蒸留塔1
で加熱されつつ、エタノール濃度94容量チ好ましくけ
エタノール/水系の共沸組成近くであるエタノール濃度
95容量−程度まで可及的に濃縮され、塔頂から矢印C
にしたがって留出する。この留出液はコンデンサ2で凝
縮され、分配装置3でその一部が矢印りにしたがって前
記蒸留塔1に返送されつつ、その他はセル4の一次側4
aに供給される。セル4は、多孔質でない均一な高分子
膜5で一次側4aと二次側4bとの二基に分離されてい
るもので、二次側4bはコンデンサ6及び減圧タンク7
を介して連結されている真空ポンプ8で一次側4aより
も低圧に維持されている。
矢印Eにしたがってセル4の一次側4aに供給される前
記濃縮されたエタノール水溶液は、前記高分子膜5を介
してパーベエパν−ションにより二次側4bに水分含量
の高いエタノール蒸気が排出される結果相対的に濃縮さ
れ、−次側4aの先端から矢印Fにしたがってエタノー
ル濃度96ないし99.5容量チ程度の共沸点を持たな
い無水エタノールとなって連続的に取り出される。一方
、二次側4bに排出された水分含量の高−エタノール蒸
気はコンデンサ6で凝縮され、減圧タンク7を介してポ
ンプ9により、矢印Hにしたがって前記蒸留塔1に返送
される。
本発明は、前記従来法のように、予め濃縮せずにくザー
ベ;バレージョンして後、更に蒸留をくり返すなどの煩
雑な方法でなく、蒸留塔1でエタノール/水系の共沸点
近くまで可及的に濃縮されたエタノール水溶液を、 い
わばワンステップで無水エタノールにする方法である。
 第2図は既によく知られているエタノール/水系の気
液平衡曲線を示す線図であるが、との二成分系の共沸点
Fはエタノール濃度が略96容量チの割合の箇屑である
。 したがって蒸留塔1で共沸組成近くであるエタノー
ル濃度95容量−程度まで濃縮されたエタノール水溶液
からエタノール温度約96〜99.5容量チ程度の無水
エタノールを得るに際し、共沸という条件を考慮するこ
とを必要としない、濃度だけの観点からすれば極めてわ
ずかの量の脱水手段を施せばよい。 これに反してこの
脱水手段を前記従来法のように例えばベンゼンをエント
レーナとするエタノール/水/ベンゼンの三成分系で共
沸蒸留すれば、脱水量に対して略2o倍以上の共沸物を
留出させることが必要である。本発明者らは、このよう
に従来法によれば膨大な作業である、かかるわずかの水
の脱水手段として、共沸点近くまで可及的に濃縮後のパ
ーベエパレーション処理が最も効果的であり、いわゆる
ワンステップで処理し得ることを見出し、本発明を完成
するに至ったのである。
第3図は前記セル4の縦断面拡大略視図である。
筒体10の内部に複数のチューブ状高分子膜5が間隔を
空は両端で固定されていて、セル4はこのチューブ状高
分子膜5により前記のごとく一次側4aと二次側4bと
の二基に分離されている。矢印Eにしたがって供給され
るエタノール水溶液はチューブ状高分子膜5の内側であ
る一次側4aを通過する間に、図中小矢印で示す二次側
4b方向へ一部物質移動をするのであるが、チューブ状
高□分子膜5を介してパーベエパレーションにより水分
含量の高いエタノール蒸気の形で物質移動し、その後矢
印Gにしたがって排出される結果相対的に濃縮され、結
局、セル4の末端から矢印Fにしたがって無水エタノー
ルが連続的に得られる。
コノ際、二次側4bに排出されるエタノール含有蒸気へ
の気化による熱損失を予め考慮して、矢印Eにしたがっ
てセル4に供給されるエタノール溶液を例えばエタノー
ル含有蒸気の形で行うことも可能である。
本発明においては多孔質でないことは勿論均一な高分子
膜を用いるが、このような膜を用いるパーベエパレーシ
ョンそれ自体は古くから知られている。そして、ここに
利用される高分子膜の素材としては、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリスチレ
ン、セルロース系高分子物質、これらの共重合体等があ
り、さらに最近では、分子中の一部をアミノ化やスルホ
ン化等したものもある。 これらの高分子膜は、結局の
ところ、分離係数、透過速度、強度及び耐久性等を考慮
して適宜に選択される性質のもので、本発明の場合に用
いられるセル4の高分子膜5もその素材について特に限
定するものではなく、またその形状、例えば前記第3図
の場合にはチューブ状であるが、この他にシート状や中
空繊維状等もあって、かかる形状も適宜選択されるので
ある。
以上、説明した通りであるから、本発明には、蒸留塔に
よる希薄エタノール水溶液の十分な濃縮後の脱水手段と
してパーベエパレーションをすることにより、エントレ
ーナを用いるなどの手段をとることなく、シたがって多
数の蒸留塔とか脱水塔や回収塔等を必要としない、また
蒸留をくり返す必要のないいわばワンステップの小型化
された装置を用い、省エネルギー化゛された条件下で、
またエントレーナの混入やその毒性の問題もない、究極
的には効率的に且つ高品質の無水エタノールを製造する
ことができる効果がある。
実施例 前記第1図の工程図により、アルコール発酵で得られた
平均エタノール濃度12容量チの希薄エタノール水溶液
を対象とし、厚さ50μで有効膜面積150mの ポリ
エステル系チューブ状高分子膜を内蔵するセルを用い、
次のように実施した。
塔底から108℃のスチームを毎時360に!供給しつ
つ、前記希薄エタノール水溶液を蒸留塔に連続供給し、
塔頂から平均エタ/−ル濃度95容量チのエタノール含
有蒸気を毎時570kl留出させた。 次いで、この蒸
気をコンデンサで凝縮し、この凝縮液を分配装置で前記
蒸留塔に毎時450kg返送しつつ、セルの一次側に毎
時120kf供給した。 この際予め、セルの二次側を
、コンデンサ及び減圧タンクを介して連結されている真
空ポンプで絶対圧300■Hgに吸引しておき、前記−
次側に供給したエタノール凝縮液をパーベエパレーシヲ
ンした。 そして、平均エタノール濃度66容量チのエ
タノール含有蒸気を二次側から排出し、これをコンデン
サで凝縮して、減圧タンクを介し、ポンプで前記蒸留塔
に毎時20kl返送し5容量チの無水エタノールを毎時
100kt連続的に得た。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の概略の工程図、第二図はエタノール/
水系の気液平衡曲線を示す線図、第3図は本発明に用い
られ得るセルの縦断面拡大略視図である。 1・・・蒸留塔、  2.6・・・コンデンサ、3・・
・分配装置、  4・・・セル、5・・・多孔質でない
均一な高分子膜、7・・・減圧タンク、  8・・・真
空ポンプ、9・・・ポンプ、  4a・・・−次側、4
b・・・二次側。 以上 特許出願人 昭和電工株式会社 中央化工機株式会社 代理人 弁理士菊地精−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 水との共沸組成よ゛りも高含水率のエタノール水溶液を
    濃縮して無水エタノールを製造する方法において蒸留塔
    で可及的に共沸点近くまで濃縮したエタノール水溶液を
    、高分子膜で二室に分離されたセルの一次側に供給し、
    一方ではパーベエパレーションにより二次側へ水分含量
    の高いエタノール蒸気を排出し、これを凝縮して前記蒸
    留塔に返送しつつ、他方では前記−次側の末端から直ち
    に無水エタノールを連続的に得ることを特徴とする無水
    エタノールの製造方法。
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