JPS594991B2 - 無水エタノ−ルの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルコール発酵で得られる発酵醪から蒸留によ
り無水エタノールを製造する方法の改良に関する。

＝般に９９．５容量％以上のエタノールを含有する無水
エタノール（Ｊ ＩＳ規格）は、医薬品、化粧品、酒精
飲料等に汎用され、更に近年では石油代替エネルギ源と
して注目されている。

従来、かかる無水エタノールの製造については、数多く
の方法が提供されているが、その殆んどは、アルコール
発酵で得られる発酵醪のような希薄エタノール含有物か
ら蒸留により製造する方法である。

この従来法は、前記発酵醪を蒸留塔（醪塔乃至濃縮塔、
以下この蒸留塔を濃縮塔と総称する）でエタノール／水
系の共沸点近くまで濃縮し、この濃縮した液を他の蒸留
塔（脱水塔又は共沸塔、以下この蒸留塔を脱水塔と略称
する）に供給して、エタノール／水／ニジトレーナの三
成分系で最低共沸点を有するエントレーナ（例えば、現
在量も一般的に用いられているのはベンゼン）と共に共
沸蒸留し、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に液液平衡でエントレ
ーナに富む層と水に富む層とに分離して、一方ではエン
トレーナに富む層を脱水塔に返送し、他方では水に富む
層を更に他の蒸留塔（回収塔、この場合前記濃縮塔を代
用することもある）で処理して、エントレーナ及びエタ
ノールを回収しつつ、脱水塔の塔底より無水エタノール
を得る方法である。

しかし、かかる従来法には次のような欠点がある０ （１）アルコール発酵で得られる発酵醪中には蛋白質や
澱粉及び糖等によって代表される有機物、またカルシウ
ムやマグネシウム等によって代表される無機物が多量に
含まれ、これらが濃縮塔（特に醪塔）の内面や蒸留棚等
に強固なスケールとして付着する。

この結果、圧力損失が大きくなり、効率が低下し、場合
によっては運転不能となるため、濃縮塔を分解して清掃
するという極めて煩わしく且つ手間のかかる作業を強い
られる。

（２）発酵醪中にはエタノール以外の更に他の不純物、
例えばフーゼル油や脂肪酸エステル等の微量成分、が含
まれ、これら不純物を濃縮塔で充分に取り除くことが困
難であるため、脱水塔での共沸蒸留操作に余分な熱エネ
ルギを必要とするＱ （３）濃縮塔と脱水塔との少くも２本の蒸留塔を使用す
るので、各々に多量の熱エネルギを必要とする。

本発明は、これらの従来欠点を解消するべく、濃縮塔段
階を減圧下で操作し且つ脱水塔段階を加圧下で操作する
とともに、脱水塔段階塔頂蒸気を濃縮塔段階の加熱源と
することにより、スケールの付着防止による作業性の改
善、微量成分の充分な除去による無水エタノールの品質
向上、これと併せて脱水塔塔頂蒸気の有効利用による熱
エネルギの節減等をする、改良された無水エタノールの
製造方法を提供するものである。

ところで最近、新だに無水エタノールの製造方法が提供
されている（特開昭５４−１６４１４号Σこの方法も、
発酵醪から蒸留により無水エタノールを製造するのであ
るが、この際、濃縮塔を加圧下で操作し且つ脱水塔を常
圧下で操作する点に特徴を有する。

しかしこの方法では、前記従来欠点（１）及び（２）が
解消されず、むしろ濃縮塔を加圧下で操作するためスケ
ールの付着や微量成分の分離困難が増長される傾向とな
り、まだ気液平衡からも還流比を多くする必要がある等
の欠点がある。

本発明は、濃縮塔段階を減圧下に比較的低温で 。

操作することにより、濃縮塔内面や蒸留棚へのスケール
の付着を減少し、微量成分の除去を向上し、排液温度を
下げることによる加熱エネルギを節減し、また脱水塔段
階を加圧下に操作することにより例えば留出物の凝縮を
し易くしつつ、更に加え 。

て脱水塔段階塔頂蒸気を濃縮塔段階の加熱源とすること
により、これらが関連して究極的に大幅な熱エネルギの
節減をするものである。

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図は従来法による概略の無水エタノール製造工程図
である。

矢印Ａにしたがって発酵醪は濃縮塔１１の下部缶出液と
熱交換機３１で熱交換して濃縮塔１１へ供給され、ここ
で共沸組成近くまで濃縮されて、塔頂より矢印Ｂにした
がって凝縮 。

器４１を介し脱水塔２１へ供給される。

この間、濃縮塔１１の塔底より発酵醪中の蛋白質や脂肪
等の有機物及びカルシウムやマグネシウム等の無機物が
缶出液とともに同伴され、また濃縮塔１１の塔中間部よ
りフーゼル油を主とする有機物（エタ ・ノールと高沸
物との中間沸点を有するもの）が分離されて、これがフ
ーゼル油分離器５１で分別される。

脱水塔２１では、塔頂よりエタノール／水／エントレー
ナ（エントレーナは一般にベンゼンが使用されている）
の三成分共沸物が留出され、これは凝縮器４２を介しデ
カンタ５２で液々平衡によりエントレーナに富む層と水
に富む層とに分別され、前者は矢印Ｃにしだがって脱水
塔２１へ返送されて後者は矢印りにしだがって濃縮塔１
１（別に回収塔を使用する場合もある）へ返送され、エ
ントレーナ及びエタノールが回収されつつ、脱水塔２１
の塔底より無水エタノールが得られる。

そして、この一連処理の間、加熱蒸気は矢印Ｅ。

Ｆにしだがって供給される。

しかし、かかる従来法に各種の欠点があることは前記し
た通りである。

第２図は本発明による概略の無水エタノール製造工程図
である。

濃縮塔１２及び脱水塔２２に対して熱交換機３２、フー
ゼル油分離器５３及び凝縮器４３を用いる流れはこの限
りで前記従来法と同様である。

しかし本発明の場合、濃縮塔１２は減圧下で且つ脱水塔
２２は加圧下で操作されるとともに、脱水塔２２の塔頂
蒸気は、矢印Ｇにしたがって熱交換機３３で濃縮塔１２
の塔内液と熱交換きれてその加熱源の一部として利用さ
れた後、デカンタ５４に供給され、ここでエントレーナ
に富む層と水に富む層とに分別され、以下者々が前記従
来法と同様に返送されて回収されている。

本発明の骨子は斜上のように、濃縮塔段階を減圧下で操
作し且つ脱水塔段階を加圧下で操作するとともに、脱水
塔段階の塔頂蒸気を濃縮塔段階の加熱源として利用する
点にある。

先ず、濃縮塔段階を減圧下で操作することの利点を具体
的に説明する。

第３図はエタノール／水系における概略の気液平衡曲線
である。

代表例として７６０ ｉｉＨｇにおける気液平衡曲線１
０と１５０ ｍｍＨｇにおける気液平衡曲線２０とを示
しているが、図示するように、減圧となるにしたがって
気液平衡曲線は４５度の対角線より離れるようになる。

これは、エタノールと水との分離が容易になっていくこ
とを意味しているが、実際にも本発明によれば、従来法
では４．０の還流比を３．０に下げても充分に従来法と
同等の濃度迄濃縮することができ、まだこの分だけ熱エ
ネルギの節減につながっている。

また、フーゼル油や脂肪酸エステル等の分離については
、減圧操作することによりその分離度を大幅に向上でき
ることが既に知られているが（特公昭３８−４３１９号
）、実際にも本発明によれハ、従来法では５分程度のカ
メレオン価（エタノール中の有機物測定に用いる値）を
１０分以上にすることができる○ さらに本発明によれば、濃縮塔段階を減圧操作すること
により塔内温度を従来法の常圧操作より下げ得るため、
スケールの付着が極めて少なくなり、しだがって作業性
の改善と安定した運転をすることができる。

加えて本発明によれば、濃縮塔段階を減圧操作してその
塔底温度を下げ得るため、脱水塔の塔頂蒸気を加熱源と
して利用することができる○すなわち、従来法の常圧操
作では、第２図における熱交換機３３を濃縮塔塔底に連
結して用いることはスケールの著るしい付着で不可能に
近いのであるが、減圧操作で塔底温度を下げ得る本発明
によれば、熱交換機３３へのかかるスケールの付着が無
視し得る程度となり、その連結による使用ができるよう
になるのである０ 次に、脱水塔段階を常圧以上の加圧下で操作することの
利点は、塔内圧が高くなるにしだがって単位当りの共沸
組成分中に占める水分の割合が増加する点にある。

第１表は、エントレーナとしてベンゼンを用い、４種類
の圧力条件下で脱水塔を操作した場合の各共沸組成分内
容を例示しているが、この表からも明らかなように、本
発明によれば同じ脱水量を得るに要する塔頂蒸気量を減
少することができるようになり、この際還流比も加圧に
なるにしたがって小さくすることができ、例えば３．４
気圧下では常圧下の従来法で３．０の還流比が２．５で
も充分となるのであり、これらの分だけ熱エネルギの節
減につながっているＯ まだ、エントレーナとしてトルエンを使用した場合、共
沸温度が高くなり、単位当りの共沸組成分中に占める水
分の割合がベンゼンを使用した場合に比べて増加するこ
とが見出された。

第２表は、エントレーナとしてトルエンを用い、３種類
の圧力条件下で脱水塔を操作した場合の各共沸組成分内
容を例示しているが、この表を前記第１表と比較して明
らかなように、同程度の脱水量を得るにトルエンであれ
ばベンゼンに比して脱水塔の加圧程度を低くすることが
でき、併せてトルエン単価がベンゼン単価の半分程度で
あるところから安価に無水エタノールを製造することも
できるのである０ 最後に、以上説明した本発明による場合の熱エネルゲの
節減程度について、従来法による場合の比較例を対象々
し、具体的に実施例を挙げる。

・実施例 前記第２図の無水エタノール製造工程図にしだがって、
次の条件下で無水エタノールを製造した。

原料は８容量％のエタノールを含有する発酵醪を１５５
０ｋｇＺ時。

製品は９９．５容量％のエタノールを含有する無水エタ
ノールを１００ｋｙ／時。

濃縮塔の操作は塔頂が１４０ｉｍＨｇで４７℃、塔底が
３５０ｍ？＋１Ｈｇで８０’Ｃ，還流比が３．００脱水
塔の操作は塔頂が３３５０ｒｔａｒｔＨｇで１０１℃、
塔底が３５４０ｍｍＨｇで１２５℃。

エントレーナはベンゼン０ ・比較例 前記第１図の無水エタノール製造工程図にしたがって、
次の条件下で無水エタノールを製造し屹原料、製品及び
エントレーナは実施例の場合と同じ。

濃縮塔の操作は塔頂が７６０ ｍｍＨｇで７８℃、塔底
が１０５０ ｍｍＨｇで１１０°Ｃ１還流比が４．０゜
脱水塔の操作は塔頂が７６０ ｍｍＨｇで６５℃、塔底
が９５０ｍｉＨｇで８４°Ｃ０ ・結果 実施例の場合は前記条件下で濃縮塔に１１０ｋｇ／時及
び脱水塔に１３５ｋｇ／時で合計２４５ｋｇ／時の蒸気
を必要としたが、比較例の場合は前記条件下で濃縮塔に
３６０に９７時及び脱水塔に１９０ｋｇ／時で合計５５
０ｋｇ／時の蒸気を必要としだ。

しだかって本発明によれば、かかる場合の比較で従来法
の５０％量強の蒸気を節減することができる０以上説明
した通りであるから、本発明には、アルコール発酵で得
られる発酵醪を減圧下で蒸留してエタノールの共沸組成
近くまで濃縮し、次いで濃縮した液をエントレーナと共
に加圧下で蒸留して無水エタノールまで脱水し、この脱
水の際の蒸留塔塔頂蒸気を前記濃縮の加熱源に用いるこ
とにより、スケールの付着防止による作業性の改善、安
定した運転の確保と微量成分の充分な除去による無水エ
タノールの品質向上、これらと併せて脱水塔塔頂蒸気の
有効利用による熱エネルギの節減をすることができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来法による概略の無水エタノール製造工程図
、第２図は本発明による概略の無水エタノール製造工程
図、第３図はエタノール／水系の概略の気液平衡曲線図
である。 １１．１２・・・・・・濃縮塔、２１．２２・・・・・
・脱水塔、３１．３２．３３・・・・・・熱交換機、４
１夕４２゜４３・・・・・・凝縮器、５１，５３・・・
・・・フーゼル油分離器、５２．５４・・・・・・デカ
ンタ、１０，２０・・・・・・気液平衡曲線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルコール発酵で得られる発酵醪から蒸留により無
   水エタノールを製造する方法において、発酵醪を減圧下
   で蒸留してエタノールの共沸組成近くまで濃縮し、次い
   で濃縮した液をエントレーナと共に加圧下で蒸留して無
   水エタノールまで脱水し、この脱水の際の蒸留塔塔頂蒸
   気を前記濃縮の加熱源に用いることを特徴とする無水エ
   タノールの製造方法。 ２ エントレーナがトルエンである特許請求の範囲第１
   項記載の無水エタノールの製造方法。