JPS6042210B2 - 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ヨン（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、一般はＪＩＳに１５０５−５４ま
たはＪＩＳに−８１０１−６１に規定されているように
エタノール分９９．５％以上のものをいうが、本発明で
は共沸点を有しない高温度のエタノール水溶液を指称す
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台、 −」−ゝだ一： ｌｔｔｋ「
−ー ”」！工Ｉ、 ｊ、、、゛ ＝に留法により製造
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、前記脱水剤て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ー
ル水溶液を蒸留塔でエタノール／水系の共沸点近くまで
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、
次いでこの共沸蒸留物を凝縮した後デカンタで液々平衡
によりエントレーナに富む層と水に富む層とに分離し、
一方では工・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）エタノール／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
楊合は用途との関係て問題となる。

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バレーシヨンによ
り減圧側に異つ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５４−３３２７９）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エパレーシヨンをすることによ
り、エントレーナを用いることなく、したがつて脱水塔
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。突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図は本発明の慨略の工程図である。例えばアルコー
ル発酵で得られるエタノール濃度８〜１５容量％程度の
希薄エタノール水溶液（醪）が、矢印Ａにしたがつて、
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
つて供給されていて、希薄エタノール水溶液は蒸留塔１
で加熱されつつ、エタノール濃度媚量％好ましくはエタ
ノール／水系の共沸組成近くであるエタノ・−ル濃度９
熔量％程度まで可及的に濃縮され、塔頂から矢印Ｃにし
たがつて留出する。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Ｄにしたがつて前記蒸
留塔１に返送されつつ、その他はセル４の一次側４ａ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と二室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にしたがつてセル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レーシヨンによりニ
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、一次側４ａの先端から矢印Ｆに
したがつてエタノール濃度９６ないし９９．熔量％程度
の共沸点を持たない無水エタノールとなつて連続的に取
り出される。

一方、二次側４ｂに排出された水分含量の高いエタノー
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にしたがつて前記蒸留塔１に
返送される。本発明は、前記従来法のように、予め濃縮
せずにパーベエパレーシヨンして後、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工タノールにする方法
てある。

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、この二成分系の共沸点Ｆ
は工タノール濃度が略９喀量％の割合の箇所である。し
たがつて蒸留塔１て共沸組成近くであるエタノール濃度
９熔量程度まて濃縮されたエタノール水容液からエタノ
ール濃度約９６〜９９．熔量％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は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２＠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ヨ
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つたので
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
空け両端て固定されていて、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
の二室に分離されている。矢印Ｅにしたがつて供給され
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方向へー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ヨンにより水分含
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にしたがつ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にしたがつて無水エタノール
が連続的に得られる。この際、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にしたがつてセル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
能てある。

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
シヨ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つて、かかる形状も適宜
選択されるのてある。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ヨンをするこ
ノとにより、エントレーナを用いるなどの手段をとるこ
となく、したがつ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１第量％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１５０弊のポリエス
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゜Ｃのスチームを毎時３６０ｋｇ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
、塔頂から平均エタノール濃度％容量％のエタノール含
有蒸気を毎時５７０ｋ９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４５０ｋ９返送しつつ、セ
ルの一次側に毎時１２０ｋｇ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３０−Ｈｙに吸引してお
き、前記一次側に供給したエタノール凝縮液をパーベエ
パレーシヨンした。そして、平均エタノール濃度６喀量
％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２０ｋ９返送しつつ、前記一次側の末端か
らエタノール濃度９９．熔量％の無水エタノールを毎時
１００ｋ９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２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てある。 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・・・・・一次側、４ｂ・・・・二次側。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 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ヨ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、他方では前記一次側の末端から直
   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。