JPS61158774A - エタノ−ル精製装置 - Google Patents

エタノ−ル精製装置

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JPS61158774A
JPS61158774A JP59281069A JP28106984A JPS61158774A JP S61158774 A JPS61158774 A JP S61158774A JP 59281069 A JP59281069 A JP 59281069A JP 28106984 A JP28106984 A JP 28106984A JP S61158774 A JPS61158774 A JP S61158774A
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ethanol
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Shoichi Kuroda
黒田 章一
Isao Yoshioka
吉岡 功男
Eiichi Mizutani
水谷 栄一
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Chuo Kakohki Coltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
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Chuo Kakohki Coltd
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  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (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】 〈産業上の利用分野〉 本発明はエタノール精製装置に関する。
発酵もろみや粗留アルコールから種々の有機物や無機物
の固形分を除去し、更に水、7−ゼル油、アルデヒド類
、メタノール、その他の微量不純物を分離して精製エタ
ノールを得るにエタノール精製装置が使用される。そし
て、かかるエタノール精製装置の代表例として、醪塔、
濃縮塔、第−及び第二抽出塔、精留塔、精製塔、不純物
処理塔等、多数の蒸留塔から構成されたアロスパス方式
やス、+−アロスバス方式のものがあることはよく知ら
れている(醗酵協会発刊の[アルコールハンドブック」
、朝食書店発刊の「蒸留工学ハンドブック」等)。
ところで、上記エタノール精製装置は、例えば96V%
の精製エタノール11?lを得るに、廃糖密の発酵醪か
らでは約4.5〜50トンの水蒸気を要し、また粗留ア
ルコールからでは約2.0〜4.0トンの水蒸気を要す
るという、エネルギー多消費型の装置である。そこで古
くから、該装置に組み込まれている各蒸留塔の段数増加
や還流比低減等の一般的対策によってその省エネルギー
化が図られてきた。
しかしながら実情は、そのような一般的対策はほぼ完了
しており、当業界では、一段と省エネルギー化を図り得
る抜本的対策を施しだエタノール精製装置の出現が強く
要請されているのである。
本発明は、上記要請に応えるエタノール精製装置に関す
るものである。
〈従来の技術、その問題点〉 従来、エタノール精製装置には、前述の如き一般的対策
の他に、次のような種々の省エネルギー化対策が提案さ
れているが、それぞれに問題点がある0 先ず、二重又は多重効用方式がある(実公昭57−20
02)。これは高圧側の蒸留塔塔頂エタノール含有蒸気
を低圧側の蒸留塔の加熱源として利用する方式である。
しかしこの方式には、加圧操作の蒸留塔においてエタノ
ール/水の気液平衡が変わり、その共沸点が移動して留
出液中のエタノール濃度が薄くなシ、フーゼル油等の分
離も悪くなる問題点がある。まだ低圧操作の蒸留塔にお
いては圧損や低温の冷却水確保等も含めて、塔径や塔高
を大きくする等、相応する蒸留設備それ自体を新たに設
けなければならない問題点がある。
次に、MVR(メカニカル ベーハーリコンプレッショ
ン)方式がある(特公昭54−35877)。これは蒸
留塔塔頂エタノール含有蒸気を直接圧縮機で加圧昇温し
、これを蒸留塔塔底液と間接的に熱交換させる方式であ
る。しかしこの方式には、塔頂と塔底とにおける双方の
温度差が約15℃以上であると二段圧縮が必要となって
その分だけ非経済的であり、エタノール含有蒸気の軸封
部からの漏洩や逆に汚染等の問題点がある。
更に、吸収式ヒートポンプ方式がある(雑誌[化学装置
J、1984年8月号)。この方式では第…種が使用さ
れる。しかしこの方式には、多量の冷却水を要し、媒体
である臭化リチウムによる腐蝕や、蒸発器と再生器への
熱バランス対策等の問題点がある。他の例として圧縮式
ヒートポンプ方式もあるが、この方式は媒体にフロンの
如き有機溶媒を加圧状態で使用するだめ、安全上の問題
点がある。
そして、以上例示した従来の方式はいずれも、1本の蒸
留塔に1系統のシステムで対応するのが原則であるため
、エタノール精製装置の如き多数の蒸留塔それぞれに該
システムを施すことには、経済的な不利や装置全体の著
るしい複雑化の点で、限界がある。
〈発明が解決しようとする問題点、その解決手段〉 本発明は、蒸上の如き従来方式の問題点を解決し、前述
の要請に応えるすなわち一段と省エネルギー化を図り得
るエタノール精製装置を提供するものである。
しかして本発明は、アロスバス方式やスーパーアロスパ
ス方式等のエタノール精製装置において、濃縮塔、精留
塔及び精製塔等から選ばれる2本以上の塔を対象とし、
それぞれの塔頂より排出されるエタノール含有蒸気から
間接的に熱回収した減圧水蒸気をスクリュースチームヒ
ートポンプで加圧昇温しで、これを精製装置の熱源に利
用するようにして成るエタノール精製装置に係る。
以下、図面に基づいて、従来の代表例であるスーパーア
ロスパス方式と比較しつつ、本発明の構成を更に詳細に
説明する。
第1図は従来のスーパーアロスパス方式によるエタノー
ル精製装置を例示する全体図である。醪塔A、初留塔A
t、濃縮塔A2、温水浴FX第一抽出塔D1第二抽出塔
DI、精留塔B1脱酒精塔B1、精製塔C1不純物処理
塔Gが周知の通シに連結されていて、例えば初留塔A1
へ供給された原料である発酵醪が上記のような各蒸留塔
を順次経由して次第に精製され、最終的に精製塔Cから
精製エタノールを回収する構成となっている。図面の場
合、醪塔A1温水塔F1第一抽出塔D1第二抽出塔D1
、脱酒精塔Bl及び不純物処理塔Gのそれぞれ塔底から
加熱源である水蒸気が供給されている(図中、81〜8
6)。そして、濃縮塔A2、第二抽出塔Dl、精留塔B
1精製塔C及び不純物処理塔Gのそれぞれ塔頂には凝縮
器11〜15が取付けられておシ、これらの各塔頂から
排出されるエタノール含有蒸気を冷却水と間接的に熱交
換して適宜凝縮している0 従来のスーパーアロスパス方式によると上記各塔頂から
排出されるエタノール含有蒸気の保有熱が充分に活用さ
れておらず、またこれを活用せんとする従来提案の方式
にはそれぞれに問題点があること、前述した通りである
本発明は、該問題点を解決しつつ、上述の保有熱を適宜
に各蒸留塔の加熱源として(第1図の81〜S6として
)最大活用するものである。
第2図は本発明の一実施例を示す全体図である。
醪塔A′、初留塔A′1、濃縮塔A’2、温水塔F′、
第一抽出塔D′、第二抽出塔Dl、精留塔B′、脱酒精
塔B1、精製塔C′、不純物処理塔G′の相互配置それ
自体は第1図の場合と同じであるが、本実施例の場合、
エタノール精製装置の通常操作時において、濃縮塔A′
2、精留塔B′、精製塔C′及び不純物処理塔G′のそ
れぞれ塔頂から排出されるエタノール含有蒸気の温度が
75〜79℃程度というほぼ同じ一定の範囲内であるこ
とに着目し、それらの保有熱を一系統のスクリュースチ
ームヒートポンプ31で一括して回収する構成となって
いる。
すなわち、濃縮塔A6、精留塔B′、精製塔C′及び不
純物処理塔G′のそれぞれ塔頂には、冷却側が耐減圧構
造にされた凝縮器21〜24が取付けられており、これ
らの凝縮器21〜24は同じく耐減圧構造の気液分離タ
ンク32へと並列で連結されている。気液分離タンク3
2は、水が補給し得るようになっていて、その上部がス
クリュースチームヒートポンプ31へ連結されている0
このスクリーースチームヒートポンプ31は、既に市販
されているものでもよく(例えば前用製作所社製)、後
述するように気液分離タンク32から吸引した減圧水蒸
気を極めて有効に無駄なく加圧昇温するものである。そ
して、スクリュースチームヒートポンプ31で加圧昇温
された水蒸気が調整タンク33を介し、前述したような
各蒸留塔の加熱源として適宜に分配利用される構成であ
る(図中S’1〜S’s)。
図示を省略したが、第二抽出塔D′1の塔頂から排出さ
れるやや低温(通常操作時において約67℃)のエタノ
ール含有蒸気に対しても、例えば小型のターボ圧縮機を
付設介在させることによって同様に熱回収し、また醪塔
A′や脱酒精塔B1の塔底からの排水と熱交換して予熱
した温水を気液分離タンク32へ補給すれば、本発明は
一層有効となシ、かくしてほぼ完全な熱回収利用ができ
るようになる0尚、エタノール精製装置の規模によって
は、スクリーースチームヒートポンプと共に又はこれに
代えて、例えば2台のルーツブロアーを直列配置するこ
ともできる。
く作用〉 次に本発明の作用を第2図に示した実施例に基づいて説
明する。
エタノール精製装置の始動時、従来と同様にボイラーを
稼動してその水蒸気により各蒸留塔を加熱し、各蒸留塔
の塔頂からエタノール含有蒸気が発生するようになった
段階でスクリュースチームヒートポンプ31を作動させ
る。
そして通常時、水の補給が水位制御された気液分離タン
ク32内を約200Torrの減圧下に維持すると、こ
の減圧下において水の沸点は約69℃となり、一方各蒸
留塔の塔頂から排出されるエタノール含有蒸気は75〜
79℃であるから、スクリュースチームヒートポンプ3
1の吸引によって気液分離タンク32の底部から各凝縮
器へ導かれた水はそれぞれのエタノール含有蒸気と間接
的に熱交換して該エタノール含有蒸気を凝縮させつつ自
体は減圧水蒸気になる。この減圧水蒸気は気液分離タン
ク32へ吸引返送され、ここで同伴することのある未蒸
発水と分離されて、その上部から同様に吸引されてスク
リーースチームヒートポンプ31へ至る。かくして、各
蒸留塔の塔頂より排出されるエタノール含有蒸気から間
接的に熱回収した減圧水蒸気は、スクリュースチームヒ
ートポンプ31で加圧昇温され(1,05kg/α’Q
x110℃程度)、加圧昇温された水蒸気が調整タンク
33を介して各蒸留塔へと分配されるのである。したが
ってこの分配分だけ、ボイラーによる水蒸気の供給を削
減できる(削減量は水蒸気換算で約75%)0そしてこ
の場合、調整タンク33を蓄熱タンク兼用とすれば、始
動時に便宜を供しつつボイラー自体をも著るしく小型化
できる0尚、スクリーースチームヒートポンプ31には
、断熱圧縮による過飽和水蒸気の発生を避けるため給水
するが、この給水に相応する熱量は加圧昇温された水蒸
気として回収される。
〈発明の効果〉 以上説明した通りであるから、本発明には要約すると次
の如き顕著な効果がある。
1)一段と省エネルギー化を図ることができ、その分だ
けボイラーを稼動させる場合の公害対策が軽減でき、ま
た小型ボイラーを使用できる。
2)作動媒体が水であるため、腐蝕、漏洩、汚染等の問
題が全くない。
3)蒸留塔を加圧又は減圧操作するわけではないので既
存設備が利用できる。
4)2本以上の蒸留塔に一系統で対処し得るため、装置
全体をむやみに複雑化することがなく、また経済的であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスーパーアロスパス方式によるエタノー
ル精製装置を例示する全体図、第2図は本発明の一実施
例を示す全体図である。 11〜15.21〜24・・・凝縮器、31  スクリ
ュースチームヒートポンプ、32・・気液分離タンク、
33・調整タンク、A 、 A’・・・醪塔、    
 At 、 A′1・・・初留塔、A2.A′z・・濃
縮塔、   F、 F’=・温水塔、D、D’・・・第
一抽出塔、  DI 、 D′1−第二抽出塔、B、B
’・・・精留塔、    c、 c’・・・精製塔、G
、G’・・不純物処理塔、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アロスパス方式やスーパーアロスパス方式等のエタ
    ノール精製装置において、濃縮塔、精留塔及び精製塔等
    から選ばれる2本以上の塔を対象とし、それぞれの塔頂
    より排出されるエタノール含有蒸気から間接的に熱回収
    した減圧水蒸気をスクリュースチームヒートポンプで加
    圧昇温して、これを精製装置の熱源に利用するようにし
    て成るエタノール精製装置。
JP59281069A 1984-12-29 1984-12-29 エタノ−ル精製装置 Granted JPS61158774A (ja)

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