JPS61100536A

JPS61100536A - アルコ−ル濃縮法

Info

Publication number: JPS61100536A
Application number: JP59221880A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Yoshida; 信之吉田; Jinshiro Fujita; 藤田　仁四郎; Etsuo Ogino; 悦生荻野
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1984-10-22
Filing date: 1984-10-22
Publication date: 1986-05-19

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】産業上の利用分野この発明は、バイオマス・アルコールのような低アルコ
ール濃度のアルコール・水系混合物を濃縮して高濃度の
アルコールを得る方法に関するものである。

この明細書において、「超臨界ＣＯ２Ｊなる用語は、臨
界温度（３１，１℃）以上、好ましくは４０℃前後、お
よび臨界圧力（７３，８気圧）以上、好ましくは１００
前後程度の状態にあるＣＯ２を意味する。また「透析蒸
発」すなわちパーベーパレーション（ｐｅｒＶａｐａｒ
ａｔｉｏｎ）なる用語は、透析膜の一次側でアルコール
・水系混合物を加熱して蒸気化し、混合物中の主として
水蒸気を二次側へ膜透過させて、−次側のアルコールの
温度を高める膜分離方法をいう。

また割合を表わす％は、特にことわりがない限り、重陽
基準で算出したものである。

従来技術およびその問題点従来、一般に、アルコールの濃縮は蒸留によって行なわ
れているが、アルコール・水系混合物には常圧でアルコ
ール濃度８９．５モル％（９５重量％）で共沸点（７８
，１５℃）があるために、通常の蒸留法では同混合物を
共沸温合物の濃度以上に濃縮することはできない。そこ
で、添付第３図に基づいて後述するように、アルコール
・水系混合物にベンゼンその他のエントレーナを添加し
て蒸留を行なういわゆる抽出残留法が採用されている。

しかしこの方法では、発酵法によって得られたアルコー
ルのように濃度１０％程度の稀薄なアルコールを濃縮す
るのに、長石の熱エネルギーが必要であって、　　　゛
製品アルコールのコスト高をまねいた。

またアルコールの濃縮に超臨界ＣＯ２による抽出法を適
用することによって、かなりの濃度まで濃縮が可能であ
るが、この方法でもヤはり共沸混合物の１１度以上まで
の濃縮はできない。

他方、共沸による上述のような問題を解消できる手段と
して、透析蒸発を用いる方法が検討されているが、この
方法では、バイオマス・アルコールのような稀薄なアル
コールを濃縮するには、多聞の水分を除去できるように
蒸発段数を多くする必要があり、設備費その他でコスト
高をまねくうらみがあった。

この発明は、上記のような実情からなされたものであっ
て、その目的とするところは、バイオマス・アルコール
のような低濃度のアルコールを少Ｍの熱エネルギーによ
って支障なく濃縮して、高濃度のアルコールを得ること
ができるアルコール濃縮法を提供することにある。

問題点の解決手段この発明によるアルコール濃縮法は、上記目的の達成の
ために、低アルコール濃度のアルコール・水系混合物を
超臨界ＧＯ２によって抽出処理して、アルコール濃度８
０％以上のアルコール・水系混合物を得、ついで得られ
た上記濃度のアルコール・水系混合物を透析蒸発によっ
て膜分離処理して、アルコール濃度を９６％以上に上げ
ることを特徴とするものである。

この発明の′好適な実施態様においては、超臨界ＣＯ２
用のＣＯ２としてアルコール発酵に伴って発生するＣ　
Ｏ２が用いられる。

また超臨界ＣＯ２による抽出の後、高圧のアルコール含
有超臨界ＣＯ２の圧力エネルギーがエキスパンド・コン
プレッサで回収されて、回収圧がＣＯ２の加圧に利用さ
れる。

また超臨界ＣＯ２による抽出の抽出残留液がエジェクタ
に通されて、生じた減圧力が透析蒸発の２次側の減圧に
利用される。

さらに超臨界ＣＯ２用の高温高圧ＣＯ２ガスの顕熱が透
析蒸発の熱源として利用される。

発明の効果この発明によるアルコール！！縮法は以上のとおり構成
されているので、従来濃縮することが困難であるとされ
ていたバイオマス由来の濃度１０％程麿の稀薄アルコー
ルを少量の熱エネルギーで支障なく濃縮することができ
、したがって高濃度の製品アルコールを低コストで得る
ことができる。

実　　施　　例つぎにこの発明の実施例と従来技術を示す参考例につい
て図面に基づいて具体的に説明する。

実施例１第１図において、稀薄アルコール槽（１）に貯えられた
アルコール濃度１０％程度のフルコール・水系混合物は
、ポンプ（２）によって抽出塔（３）に供給される。

他方、超臨界流体として用いるためのＣＯ２は、コンプ
レッサ（４）によって加圧され、中圧ＣＯ２レシーバ（
５）に一旦貯えられた後、さらにコンプレッサ（６）で
昇圧され、コンデンサ（７）で温度調節された後、温度
４０℃、圧力１００気圧で抽出塔（３）の塔底に導入さ
れる。

抽出塔（３）の内部では、アルコール・水系混合物と超
臨界ＣＯ２の接触の結果、超臨界ＣＯ２によってアルコ
ール１ｍ度８０％以上、好ましくは９０％以上のアルコ
ール・水系混合物が抽出され、アルコール含有超臨界Ｃ
Ｏ２が塔頂から取出される。他方、抽出残留液は弁（２
３）を介して塔底から除去される。同残留液は主として
水分であり、エタノール濃度は０．２％以下である。ま
たＣＯ２の一部は水にも溶解するが、上記のような高い
圧力下では、ＣＯ２の溶解間は無視できる程度の小さい
値（たとえば０．０５％以下）である。

抽出塔（３）の塔頂から出たアルコール含有超臨界ＣＯ
２は、減圧弁（８）によって、圧カフ３．８気圧以下、
好ましくは５０気圧に減圧される。その結果、ＣＯ２は
断熱膨張により温度降下をきたし、アルコールｍ度８０
％以上のアルコール・水系混合物が液化してＣＯ２ガス
から分離する。ＣＯ２の四が多いときは、ＣＯ２の一部
も液化し、上記混合物の液相の上にＣｏ２液相を形成す
るが、これら２つの液相はデカンタ（９）によって分離
される。分離された液相ＣＯ２およびＣＯ２ガスは中圧
用ＧＯ２レシーバ（５）に導かれ、前述のとおりコンプ
レッサ（６）およびコンデンサ（７）を介して抽出塔（
３）に戻されて再使用される。

こうしてＣ０，２から分離したアルコール濃度８０％以
上のアルコール・水系混合物は、まだＣＯ２を若干溶解
しているので、温度−１０℃、圧力２０気圧でデカンタ
（９）から出た後、熱交換器（１０）（１１）および減
圧弁（１２）に通されて大気圧に戻され、ついでＣＯ２
除去用のストリッピング塔（１３）に導かれる。そして
同浴（１３）において上記アルコール・水系混合物がリ
ボイラ（１４）で加熱されることにより、ＣＯ２が塔頂
から除去され、コンプレッサ（４）の上流側へ戻されて
再使用される。

ＣＯ２除去後のアルコール・水系混合物は、ストリッピ
ング塔（１３）の塔底から蒸発器（１５）へ導かれ、こ
こで別の熱源で約８０℃に熱せられ、ついで透析蒸発用
の膜分離槽（１６）に導かれる。

同槽にはアルコール・水系混合物中の水分を蒸気として
透過する高分子化合物製の透析膜（１７）が、槽内を２
区分するように設（プられている。

そりて弁（１８）を介して真空ポンプ（１９）による槽
内の２次側圧の減圧によって、アルコールを若干含む水
分の蒸気の膜透過が促進されている。

透析ｇＩ（１７）を透過した水分は、アルコールを若干
含むので、熱交換器（１０）で冷却された後、稀薄アル
コール槽（１）に戻される。他方、透析蒸発による膜分
離処理の結果、水分が除去されて得られた８１１度のア
ルコールは、ついで熱交換器（１１）（２０）で冷却・
凝縮された後、濃縮アルコール槽（２１）に貯えられる
。こうしてアルコール濃度９６％以上の製品アルコール
が得られる。また熱交換器（１１）（２０）で凝縮しき
れなかったアルコールは、コンデンサ（２２）で凝縮さ
れた後、やはり製品アルコール槽（２１）に導かれる。

実施例２第２図に示すフローでは超臨界流体用のＣＯ２として、
アルコール発酵に伴って発生したＣＯ２が用いられる。

そして、抽出塔（３）の塔頂から出た高圧のアルコール
含有超臨界ＣＯ２は、弁（２４）（２５０２６）の操作
によってストレーナ（２７）を介してエキスパンド・コ
ンプレッサ（２８）φ に導かれ、圧力エネルギーがＣＯ２の加圧に利用される
。ただし濃縮操作のスタート時には、弁（２９）（３０
）が開かれ、（３１０３２）が閉じられて、１；Ｃ０２ｖコンプレツサ（４）のみで昇圧される。

また抽出塔（３）の塔底から出る抽出残留液は、エジェ
クタ（３３）に通されて排出され、エジェクタ（３３）
で生じた減圧力が弁（３４）（１８）を介して真空ポン
プ（１９）の補助に利用される。

さらに、弁（３６）が閉じられ、弁（，３５）が開かれ
て、コンプレッサ（６）から出た高温高圧の００２ガス
の顕熱が蒸発器（１５）の熱源として利用される。

以上述べた点を除いて、第２図のフローは第１図のフロ
ーと同じであり、第２図の構成部材のうち第１図の符号
と同じ符号を有するものは、第１図で説明した構成部材
と同じものである。

参　　考　　例第３図において、稀薄アルコール槽（４１）に貯えられ
た低アルコール濃度のアルコール・水系混合物は、ポン
プ（４２）によって蒸留塔（４３）に供給され、リボイ
ラ（４４）によって加熱される。塔底から蒸留残である
水分が排出され、塔頂部からアルコールリッチの蒸気が
取出されて、コンデンサ（４５）で冷却・凝縮され、ア
ルコールリッチのアルコール・水系混合物が得られる。

同混合物の大部分はベンゼン抽出蒸留塔（４６）へ導か
れ、一部は蒸留塔（４３）に戻される。同抽出蒸留塔（
４６）の塔頂にはベンゼン槽（４７）からポンプ（４８
）を介してエントレーナとしてベンゼンが流入され、リ
ボイラ（４９）によって加熱される。この加熱によって
塔頂から排出されるベンゼンと水の蒸気混合物は、つい
でコンデンサ（５０）で冷却・凝縮され、凝縮液の大部
分はデカンタ（５１）に導かれ、一部は抽出蒸留塔（４
６）に戻される。デカンタ（５１）に導かれたベンゼン
・水系混合物はここでベンゼンと水に分離され、前者は
ベンゼン槽（４７）に戻されて再使用される。また水は
ベンゼンを若干含むため、ストリッピング塔（５２）に
導かれ、リボイラ（５３）によって加熱される。

この加熱によって生じたベンゼン然気はやはりコンデン
サ（５０）で凝縮され、また水は塔底から排出される。

抽出蒸留塔（１６）の塔底から取出された製品アルコー
ルは濃縮アルコール槽（５４）に貯えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はそれぞれ実施例１および実施例２
のフローシートであり、第３図は参考例のフローシート
である。（１）・・・稀薄アルコール槽、（３）・・・抽出塔、
（１３）・・・ストリッピング塔、（１６）・・・膜分
ｌｌ１ｌｔｌｆｌ、（２１）・・・濃縮アルコール（ｎ
、（２８）・・・エキスパンド・コンプレッサ、（３３
）・・・エジェクタ。以上手続補正コト１１１１和６０年１月？口１、事（１の表・１、　　　　昭和５９年６．．′１願
　第２２１８８０　　弓２、発明の名称　　アルコール
儂縮法３、補正をする者事ｆ字との関係　　　　持５．′１出願人ｆ１　　　所
　　大阪市西区１６戸堀１丁目６番１−１弓氏名・名Ｂ
　　　　（５１１）日立薗船株式会社４、代　理　人外４名に訂正する。（２）同１２頁下から９〜８行「ＣＯ〜ストレーナ」を
「ＣＯ２の持つエネルギーが、弁２１１　ｔ２Ｚの操作
によってタービン」に訂正する。以上特開昭６ｌ−１００５３６（７）〜９１２−

Claims

【特許請求の範囲】

（１）低アルコール濃度のアルコール・水系混合物を超
臨界ＣＯ＿２によって抽出処理して、アルコール濃度８
０％以上のアルコール・水系混合物を得、ついで得られ
た上記濃度のアルコール・水系混合物を透析蒸発によっ
て膜分離処理して、アルコール濃度を９６％以上に上げ
ることを特徴とする、アルコール濃縮法。
（２）超臨界ＣＯ＿２用のＣＯ＿２としてアルコール発
酵に伴って発生するＣＯ＿２を用いる、特許請求の範囲
第１項記載の方法。
（３）超臨界ＣＯ＿２による抽出の後、高圧のアルコー
ル含有超臨界ＣＯ＿２の圧力エネルギーをエキスパンド
・コンプレッサで回収し、回収圧をＣＯ＿２の加圧に利
用する、特許請求の範囲第１または２項記載の方法。
（４）超臨界ＣＯ＿２による抽出の抽出残留液をエジェ
クタに通し、生じた減圧力を透析蒸発の２次側の減圧に
利用する、特許請求の範囲第１〜３項のうちいずれか１
項記載の方法。
（５）超臨界ＣＯ＿２用の高温高圧ＣＯ＿２ガスの顕熱
を透析蒸発の熱源として利用する、特許請求の範囲第１
〜４項のうちいずれか１項記載の方法。