JPS62155908A - 超臨界流体による水/アルコ−ル混合物の分離方法 - Google Patents

超臨界流体による水/アルコ−ル混合物の分離方法

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JPS62155908A
JPS62155908A JP29851985A JP29851985A JPS62155908A JP S62155908 A JPS62155908 A JP S62155908A JP 29851985 A JP29851985 A JP 29851985A JP 29851985 A JP29851985 A JP 29851985A JP S62155908 A JPS62155908 A JP S62155908A
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JP
Japan
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water
supercritical fluid
adsorption tower
alcohol
adsorbent
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JP29851985A
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Ichiro Tokumitsu
徳光 一郎
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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Idemitsu Petrochemical Co Ltd
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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、超臨界流体による水ンアルコール混合物の
分離方法に関し、さらに詳しく言うと、水と共沸混合物
を形成するアルコール類と水との混合物から、超臨界流
体を使用して、水からアルコール類を分離する方法に関
する。
[従来の技術およびその問題点] たとえば、水とエチルアルコールとはエチルアルコール
86%で共沸混合物を形成する。このような共沸混合物
からエチルアルコールを分離しようとするときには、ベ
ンゼンのような第3成分を添加する必要がある。
しかしながら、この第3成分を添加してエチルアルコー
ルを分離する操作は、操作手順が煩雑であり、分離装置
も複雑となって、分離コストが高くなる。
したがって、水とアルコールとの混合物から効率良く、
低廉なコストでアルコール類を分離する工業的方法が望
まれている。
[発明の目的] この発明は前記事情に基づいてなされたものである。
すなわち、この発明の目的は、ベンゼンのような有機溶
媒液を使用することなく、簡単な操作で水からアルコー
ル類を分離する方法を提供することにある。
[前記目的を達成するための手段] 前記目的を達成するためのこの発明の要旨は、超臨界流
体の存在下に、水/アルコール混合物と吸着剤とを接触
し、吸着剤に水を吸着させることにより該混合物からア
ルコール含有の超臨界流体を分離し、次いで、降圧およ
び/または昇温によリアルコールを超臨界流体から分離
することを特徴とする超臨界流体による水/アルコール
混合物の分離方法である。
前記超臨界流体としては、超臨界状態となることのでき
るものであれば特に制限がないが、工業的には、比較的
低い臨界圧および臨界温度を有すると共に、安価に入手
することができるものが好ましい。このようなものとし
ては、二酸化炭素;ジメチルエーテルおよびメチルエチ
ルエーテル等のエーテル類;メタン、エタン、プロパン
、ブタン、ペンタン、ヘキサン等の低級飽和炭化水素;
エチレン、プロピレン等の不飽和炭化水素;クロロトリ
フルオロメタン等のハロゲン化炭化水素:ベンゼン、ト
ル亡ン等の芳香族炭化水素;アンモニア;酸化窒素等を
使用することができる。
これら各種の超臨界流体の中でも、二酸化炭素が好まし
い。この超臨界流体の二酸隼炭素は、無極性、不燃性1
人体に無町安価に商業的に入手・し易いと言う利点の外
に、臨号圧および臨界温度が比較的低いからである。
前記水/アルコール混合物としては、水とメ、チルアル
コールとの混合物、水とエチルアルコールとの混合物な
どグ挙げやれる。、なお1.、この発−においては、混
合した水とアルコール類≧の混合物゛(1・ 1 □ からアル0−ル類を分離する2″′7あるから・水と混
合するアルコール類であれば特に!限がないの□ である、もっとも、この発明?方竺を専一して最もその
効果を良く奏し得るの仲、水/工tルアルコール混合物
である。    。
前記吸着剤としては、吸着点を有する吸着物質・   
  、゛   ・ であ些ば良く、たとえば、モレキュラーシニブス3A・
4A・ 5A・IOAなどのAfiゼオケト二モレキュ
ラーシーブス13XなどのX型ゼオライト、Y型ゼオラ
イト、L型ゼオライト、アルミナ、活性炭、ポリエチレ
ングリコール担持テフロン、シリカ系吸着剤を処理して
なるたとえばオクタデシルシリケート等を使用すること
ができる。
これらの中でも好ましい吸着剤は、モレキュラー’y 
T″Z 3 A 竺どの”型−W*54)である・、超
臨界流体の存在下に、水イアルコール混合物1吸着剤と
を接触5するすの条件竺・超臨界流体、アルコールおよ
び吸着剤の種類により一概に規定することができないが
、−例として、超臨界流体として二酸化炭素、アルコー
ル類としてエチルアルコール、吸着剤としてA型ゼオラ
イトを選らぶ竺らば、接触条件として、圧力が70〜3
00気圧、好ましくは72〜150気圧であり、温度が
25〜200℃・好ましく4*32〜100℃下あり・
接触時間は0.1〜10時間、好ましくは0.5〜4時
間であt□rζ る。超臨界流体のアルコール水溶液に対する流量比は0
.5〜15、好ましくは1〜3である。超臨界流体の種
〒、アルコール〒の種類および吸着剤の種類が前記と児
るときL±、培触冬什珪、宇駒により適宜に決定するこ
とができる。
次にこの発明の方法について、第1図を参照しながら説
明する。
第1図は、この発明に係る方法を実施する一具体的装置
である。
第1図において、吸着塔lにはたとえばモレキュラーシ
ーブス3Aなどの吸着剤を充填する。
この吸着塔1の塔頂部には、第1導入管2および第2導
入管3を有していて、この第1導入管2からたとえば水
/エチルアルコール混合物を導入すると共に前記第2導
入管3からはたとえば二酸化炭素の超臨界流体を導入す
る。
吸着塔1内は、超臨界状態が維持できる温度。
圧力となっていて、超臨界流体が二酸化炭素であれば、
温度は31.3℃よりも高い温度、圧力は72.8気圧
よりも高い圧力に調節されている。
吸着塔lの塔底部には移送管4が設けられていて、この
移送管4は分離塔5に連絡している。
分離塔5では、たとえば内部を降圧または昇温すること
により、超臨界流体をガス化し、あるいは超臨界流体に
対するアルコールの溶解度が低減し、降圧および昇温に
よって超臨界流体がガス化すると共にガス化した超臨界
流体がアルコール類から分離し易くなり、これによって
吸着塔lから移送されて来た超臨界流体中のアルコール
類たとえばエチルアルコールを分離することができるよ
うになっている。
第1図に示す装置でのアルコール類の分離、たとえば水
からエチルアルコールの分離は次のようにして行なう。
前述のように第1導入管2から水/エチルアルコール混
合物を吸着塔1内に供給すると共に第2導入管3から二
酸化炭素の超臨界流体を吸着塔1内に供給する。
吸着塔1内にはモレキュラーシーブスを充填しているの
で、水/エチルアルコール混合物中の水が吸着剤に吸着
され、その結果、塔底部からはエチルアルコール含有の
超臨界二酸化炭素が流出してくる。
このエチルアルコール含有の超臨界二酸化炭素は、移送
管4を介して分離塔5に送られる。分離塔5内の圧力を
低減することにより、超臨界二酸化炭素がガス状二酸化
炭素となって分離塔5の塔底部から排出される一方、塔
底部からは分離されたエチルアルコール液が流出するこ
ととなる。
一方、吸着塔lでは、吸着剤による水の吸着が進行し、
吸着剤による吸着が飽和すると、移送管4′内に水がリ
ークしてくるので、そのときには、第1導入管2による
水/エチルアルコール混合物の供給を停止する。
その後、吸着塔l内をの超臨界流体がガス化するに十分
な温度、圧力にする。この場合、温度を昇温すると″共
に降圧すると、吸着剤からの水の脱着を容易に行なうこ
とができると共に使用する二酸化炭素の量を少なくする
ことができて経済的であるから、ガス化操作として昇温
、降圧が好ましい・。超臨界流体として二酸化炭素を使
用し、水/エチルアルコール混合物め分離を行なうとき
は、吸着塔内の温度が100〜300℃、好ましくは1
50〜250℃となり、圧力が40〜70気圧、好まし
くは50〜65気圧となるように、昇温、降圧を行なう
のが望ましい。
吸着塔1内での吸着剤からの水の脱着が終了すると、再
び第1導入管2から水/エチルアルコール混合物を供給
すると共に吸着塔1内の温度および圧力を超臨界状態可
能なものにして、吸着剤への水の吸着操作を行なう。
前記吸着塔1へは、水/エチルアルコール混合物と超臨
界流体との導入を別々の導入管により行なっているが、
吸着塔1への供給は前記態様に限定されるものではない
たとえば、水/エチルアルコール混合物と超臨界流体と
を別の混合槽(図示せず)内で混合してから、水、エチ
ルアルコールおよび超臨界流体からなる混合物を吸着塔
lに導入する゛ようにしても良いし、また、第1導入管
2に側管を設け、第1導入管2で輸送される水/エチル
アルコール混合物に、側管(図示せず)により供給され
る超臨界流体を、第1導入管2内で混合するようにして
も良い、要するに、吸着塔l内で水/エチルアルコール
混合物と超臨界流体との混合した状態が実現することが
できれば、どのような方法、態様であっても良いのであ
る。
次に、この発明の方法を実施する他の実施例装置を第2
図に示す。
第2図に示す分離装置は、第1吸着塔IAと第2吸着塔
lとを並列に接続している。すなわち、第1導入管2は
、第1吸着塔IAと第2吸着塔lBとに接続し、移送管
4は、第1吸着塔IAおよび第2吸着塔IBの各塔底部
に共通して接続し、第1吸着塔IAおよび第2吸着塔I
Bの各塔頂部には超臨界流体を導入する各第2導入管3
を設けている。
第2図に示す分離装置にあっては、先ず、第1吸着塔I
Aと第2吸着塔1Bとを交互に稼動して吸着操作をする
すなわち、第1導入v2から吸着塔1に水/エチルアル
コール混合物を供給すると共に第2導入管3からは超臨
界二酸化炭素を導入する。第2吸着塔IBには第1導入
管2からの水/エチルアルコール混合物の供給を停止し
ておく。
、第1吸着塔IAでの水の吸着が飽和に達すると、第1
導入管2により水/エチルアルコール混合物の供給を第
1吸着塔IAから第2吸着塔IBへと切り換える。
そして、第2吸着塔IBで吸着剤に水を吸着させること
により、第2吸着塔IBの塔底部からエチルアルコール
含有の超臨界二酸化炭素を抜き出し、分離塔5で超臨界
二酸化炭素とエチルアルコールとの分離を行なう。
この第2吸着塔IBでの水吸着を行なっている間、第1
吸着塔IAでは、第2導入管3より超臨界二酸化炭素を
導入しているのであるが、この第1吸着塔IA内を昇温
、降圧することにより、吸着剤に吸着された水を脱着す
る。
第2吸着塔IBでの水吸着が飽和して、塔底部から水含
有の超臨界二酸化炭素が排出されてくるならば、第2吸
着塔IBへの第1導入管2による水/エチルアルコール
混合物の導入を停止すると共に、第1吸着塔IAへの第
1導入管2による水/エチルアルコール混合物の導入を
再開する。
以上のように、一方の吸着塔lで水/エチルアルコール
混合物から水を吸着分離する操作をしているときには他
方の吸着塔1で吸着剤に吸着した水の□脱着をする操作
を行ない、この再操作を交互に行なうようにする。
第2図に示す装置を使用すると、水/エチルアルコール
混合物の連続分離操作を可能とすることができる。
なお゛、第2図では、2塔の吸着塔lにより説明したが
、並列接続する吸着塔′1の数に特に制限がなく、3塔
以上を並列接続することも可能である。
[・発明の効果] この発明によ・ると、 ′(1)  超臨界□流体を使用するので、液体と比較
して拡散係数が大きいので、吸着速度が大きくなり、、
・小さな吸着塔で水とアルコール類との分離を行なうこ
とがで、き、    −□ (2)  吸着剤に水/アルコール混合物と超臨界流体
とを接触させているので、アルコール含有の超臨界流体
を分離することができ、このアルコ−、ル含有の超臨界
流体は、温度または圧力を調節することによりガス化し
てアルコール類を高純度で分離することができる、 などの優れた利点を有し、簡単な操作で水とアルコール
類とを分離する・ことができる、超臨界流体による水/
アルコール混合物の分離方法を提供することができる。
[実施例] (実施例1) 第1図に示す分離装置において、モレキュラーシーブス
3Aを100m見充填した内径1.0cm、高さ150
cmの吸着塔内の圧力を100気圧に、温度を32℃に
した0次いで、この吸着塔内に、第1導入管により、エ
チルアルコールを10%含有するエタノール水溶液を、
33m l /時間の速度で導入すると共に、第2導入
管により、超臨界状態の二酸化炭素を、50g/時間で
導入した。
導入、後、30分で吸着塔の塔底部から水がリークして
さた。
水がリークして来るまでの時間で分離できたエチルアル
コール量は、0−02g/g・吸着剤であった。
水のリーグ後、吸着塔へエチルアルコール水溶液の導入
を停止し、吸着塔内を、圧力80Kg/crn’、温度
200℃に降圧、昇温して、超臨界状態の二酸化炭素を
20g/時間で吸着塔に導入した。
吸着塔内では、二酸化炭素が超臨界状態からガス状態に
なると共に吸着剤に吸着していた水が脱着した。
(比較例1) 第1図に示す分離装置において、モレキュラーシーブス
3Aを100mJL充填した内径1cm、高さ150c
mの吸着塔内の圧力を常圧にしに、温度を32℃にした
。次いで、この吸着塔内に、第1導入管により、エチル
アルコールを10%含有するエタノール水溶液を33m
1/時間の速度で導入すると共に、第2導入管により、
超臨界状態の二酸化炭素を、50g/時間で導入した。
なお、超臨界状態の二酸化炭素をこの吸着塔に導入して
も、塔内の圧力が低いので、二酸化炭素は直ちにガス状
態となる。
導入後、ただちに吸着塔の塔底部から水がリークしてき
た。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の方法を実施する一例としての分離装
置であり、第2図はこの発明の方法を実施する他の例と
しての分離装置である。 1、IA、IB−−・吸着塔、2・・・第1導入管、3
・・・第2導入管、4・・・移送管、5・・・分離塔。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)超臨界流体の存在下に、水/アルコール混合物と
    吸着剤とを接触し、吸着剤に水を吸着させることにより
    該混合物からアルコール含有の超臨界流体を分離し、次
    いで、降圧および/または昇温によリアルコールを超臨
    界流体から分離することを特徴とする超臨界流体による
    水/アルコール混合物の分離方法。
  2. (2)前記アルコールがエチルアルコールである前記特
    許請求の範囲第1項に記載の超臨界流体による水/アル
    コール混合物の分離方法。
  3. (3)前記超臨界流体が二酸化炭素である前記特許請求
    の範囲第1項または第2項に記載の超臨界流体による水
    /アルコール混合物の分離方法。
  4. (4)前記吸着剤が吸着塔に充填されたA型ゼオライト
    である前記特許請求の範囲第1項から第3項までのいず
    れかに記載の超臨界流体による水/アルコール混合物の
    分離方法。
  5. (5)前記吸着塔が少なくとも2塔であり、各吸着塔を
    並列接続し、第1の吸着塔での水の吸着が飽和すると、
    第1吸着塔への水/アルコール混合物の供給を停止し、
    第1吸着塔内を昇温、降圧することにより吸着剤から水
    を脱着する操作と、超臨界流体および水/アルコール混
    合物の供給を第1吸着塔から第2吸着塔に切り換えてア
    ルコール含有の超臨界流体を分離する操作とを交互に切
    り換えて連続運転可能とする前記特許請求の範囲第4項
    に記載の超臨界流体による水/アルコール混合物の分離
    方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103901142A (zh) * 2014-04-01 2014-07-02 深圳市检验检疫科学研究院 一种分离酒精饮料中水以用于h和o同位素测定的方法
CN104888494A (zh) * 2015-06-11 2015-09-09 四川九渊医药科技有限公司 一种酒精回收系统

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