WO2021153848A1 - 투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조 설비 및 방법 - Google Patents

투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조 설비 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
WO2021153848A1
WO2021153848A1 PCT/KR2020/006398 KR2020006398W WO2021153848A1 WO 2021153848 A1 WO2021153848 A1 WO 2021153848A1 KR 2020006398 W KR2020006398 W KR 2020006398W WO 2021153848 A1 WO2021153848 A1 WO 2021153848A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alcohol
vapor
concentration
condenser
pervaporation
Prior art date
Application number
PCT/KR2020/006398
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
염충균
석진국
김계훈
박희영
Original Assignee
주식회사 세프라텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 세프라텍 filed Critical 주식회사 세프라텍
Publication of WO2021153848A1 publication Critical patent/WO2021153848A1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
    • C07C29/78—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by condensation or crystallisation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/32—Other features of fractionating columns ; Constructional details of fractionating columns not provided for in groups B01D3/16 - B01D3/30
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
    • B01D5/0057—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes
    • B01D5/0072—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36—Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/362—Pervaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/74—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation
    • C07C29/76—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment
    • C07C29/80—Separation; Purification; Use of additives, e.g. for stabilisation by physical treatment by distillation

Definitions

  • the present invention relates to a manufacturing facility and method for high-concentration bio-alcohol, and 15 to 16 bio-alcohol conversion products containing synthetic gas-based bio-alcohol, water and other impurities are mixed using pervaporation. % alcohol mixture is separated and 50-60% alcohol is separated from the separated alcohol through dephlegmation. It relates to a method for separation and purification.
  • Alcohols are used in a variety of industries including perfumes, pharmaceuticals and fuels.
  • Industrial alcohol production method is a large-scale synthetic method derived from a petrochemical method, or a microbial fermentation method is also used to produce alcohol such as biofuel, which is increasingly popular.
  • Patent Document 1 KR 10-1543485 (2015.08.04)
  • the method for producing high-concentration bio-alcohol using the pervaporation and distillation process of the present invention is to solve the above problems. This is to reduce the amount of energy required.
  • the high-concentration bio-alcohol production facility using the pervaporation and distillation process of the present invention includes: a circulation tank (1) in which 5% or less of bio-alcohol conversion product in which gas-based alcohol, water and other impurities are mixed;
  • the pipe is connected to the circulation tank 1 through the circulation pump 2, and the conversion product is supplied from one side of the circulation tank 1 to the other side of the circulation tank 1, and one side is a pervaporation vacuum pump ( 5) connected to, and made of a hydrophobic material with high affinity for alcohol, the perevaporation membrane 3 for separating the alcohol component from the conversion product in vapor form according to the operation of the pervaporation vacuum pump 5; a high-concentration condenser (4) installed on a pipe connecting the pervaporation vacuum pump (5) and the pervaporation membrane (3) to condense the alcohol component in the vapor; a permeate distillation tank (6) connected to the high-concentration condenser (4) through a pipe to supply the liquid condensed in the high-concentration conden
  • the low concentration condenser (4a) is installed on the pipe connecting between the high concentration condenser (4) and the pervaporation membrane (3) to condense water in the vapor (4a) is further provided.
  • stirrer (9) is characterized in that the lower part is extended to the inside of the distillation tank (6) and inserted to enable stirring in the distillation tank (6).
  • the method for producing high-concentration bio-alcohol using the pervaporation and distillation process of the present invention uses, as a raw material, a bio-alcohol conversion product of 5% or less in which synthetic gas-based alcohol, water and other impurities are mixed, and undergoes processing to obtain high-concentration
  • the conversion product is transferred from the circulation tank (1) in which the conversion product is stored using a circulation pump (2), and one side is connected to the pervaporation vacuum pump (5), the alcohol component in the conversion product is supplied to the pervaporation membrane (3) made of a hydrophobic material with high affinity for alcohol, and suction pressure is generated in the pervaporation membrane (3) using the pervaporation vacuum pump (5).
  • the vapor separated in the pervaporation step is supplied to a low-concentration condenser (4a) whose temperature is maintained at 20 to 25° C. to first condense and separate the water component in the vapor, and the vapor from which the water component is primarily separated has a temperature of 10 to Partial condensation step of condensing and separating the alcohol component in the vapor by supplying it to the high concentration condenser (4) maintained at 15°C; a distillation step of converting the liquid into a vapor state by passing the liquid component produced through the high-concentration condenser (4) through a permeate distillation tank (6) and a distillation column (7);
  • the vapor formed through the distillation step is supplied to the vapor permeation membrane 10 having one side connected to the vapor permeation vacuum pump 13 and made of a hydrophobic material with high affinity for alcohol, and the vapor permeation vacuum pump 13 ) to generate suction
  • the alcohol concentration in the pervaporation step, is 14 to 16%, in the partial condensation step, the alcohol concentration is 45 to 55%, and in the distillation step, the alcohol concentration is 89 to 90% It is characterized in that the alcohol concentration is 99% or more in the vapor permeation step.
  • the present invention can obtain environmental and economic added value by refining the alcohols derived from syngas based on carbon monoxide and carbon dioxide, which are environmental pollutants, as energy sources using pervaporation and vapor permeation membranes.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a manufacturing facility for high-concentration bio-alcohol of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the concept of the pervaporation membrane in the present invention.
  • Figure 3 is a process diagram showing a method for producing a high concentration bio-alcohol of the present invention.
  • the high-concentration bio-alcohol production facility of the present invention is largely a circulation tank (1), a pervaporation membrane (3), a high-concentration condenser (4), and a permeate distillation tank (6), as shown in FIG. 1 . , a distillation column 7 , a vapor permeation membrane 10 , a vapor permeation condenser 12 and a storage tank 14 .
  • the circulation tank (1) stores 5% or less bio-alcohol conversion products in which gas-based alcohol, water and other impurities are mixed. installed.
  • the pervaporation membrane 3 is pipe-connected to the circulation tank 1 through the circulation pump 2, and after receiving the conversion product from one side of the circulation tank 1, the circulation tank 1 ) to be supplied to the other side.
  • one side of the pervaporation membrane 3 is connected to the pervaporation vacuum pump 5 through a pipe.
  • the pervaporation membrane 3 is made of a hydrophobic material with high affinity for alcohol, such as polydimethylsiloxane (PDMS), PVDF/PDMS, and a PDMS-TiO2/PVDF composite membrane. It is configured to separate the alcohol component in vapor form.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • PVDF/PDMS PVDF/PDMS
  • PVDF-TiO2/PVDF composite membrane a hydrophobic material with high affinity for alcohol
  • the pervaporation membrane (3) divides the inner space into two, a separation membrane (3d) made of a hydrophobic material with high affinity for alcohol is located in the center, and a supply port through which the conversion product is supplied and discharged ( 3a) and an outlet 3b are formed, and in the space on the other side, the pervaporation vacuum pump 5 and the pipe are connected, and the permeate outlet through which the component passing through the separation membrane 3d under vacuum pressure is discharged ( 3c) is formed.
  • the pervaporation vacuum pump 5 must immediately remove the permeate at the side of the outlet 3d so that permeation separation can occur continuously.
  • the alcohol concentration on the conversion product is 2-3%, when a vacuum is applied to the pervaporation vacuum pump 5, the alcohol concentration of the permeate discharged through the permeate outlet 3c on the permeate side of the pervaporation membrane 3 is It is about 14 to 16%, and it is separated and discharged in the form of vapor.
  • a plurality of such pervaporation membranes 3 are installed in series on a pipe connected to the circulation tank 1, and each permeate discharge pipe is connected to the low concentration condenser 4a or the high concentration condenser 4 to transmit It may be configured to increase the separation efficiency in the evaporation process.
  • the high concentration condenser 4 is installed on the pipe connecting the pervaporation vacuum pump 5 and the pervaporation membrane 3 as shown in FIG. 1 to condense the alcohol component in the vapor.
  • the liquid condensed in the high-concentration condenser (4) is supplied to the distillation tank (6), and the vapor may be discharged to the outside air after moving to the pervaporation vacuum pump (5).
  • the high-concentration condenser 4 is preferably equipped with a known temperature control device to maintain the internal temperature at about 10 to 15° C., and as the alcohol component in the vapor phase is condensed in the condenser, the phase is converted into a liquid phase.
  • a low-concentration condenser (4a) installed on a pipe connecting between the high-concentration condenser (4) and the pervaporation membrane (3) to condense water in the vapor is further provided.
  • the low concentration condenser (4a) is for condensing water in the vapor first, and since the vapor pressure of water is lower than that of alcohol, it is preferable to be installed in preference to the high concentration condenser (4).
  • the low concentration condenser (4a) is preferably provided with a known temperature control device to maintain the internal temperature of about 20 ⁇ 25 °C.
  • the liquid condensed in the low concentration condenser 4a is supplied to the circulation tank 1 through a pipe as shown in the figure to continue circulation and pervaporation processes.
  • the permeate distillation tank 6 is pipe-connected to the high-concentration condenser 4 as shown in FIG. 1 , so that the liquid condensed in the high-concentration condenser 4 is supplied to the inside, and the liquid stored therein by applying heat. is made to distill.
  • the permeate supplied to the permeate distillation tank 6 passes through the low-concentration condenser 4a and the high-concentration condenser 4 as described above, and the water vapor in the vapor containing alcohol vapor and water vapor is liquefied, As the alcohol vapor liquefies, the alcohol concentration of the permeate becomes concentrated to 45-55%.
  • the permeate distillation tank 6 heats the liquid inside it through an external heating device, and at this time, the permeate distillation tank 6 is configured to be heated to a temperature of 90 to 95°C.
  • the distillation column 7 is connected to the upper part of the permeate distillation tank 6 and is configured in multiple stages, and an agitator 9 is installed therein to agitate the vapor distilled in the permeate distillation tank 6 while generating steam. made to move upward.
  • the stirrer 9 is agitated by the stirring motor 8 at a speed of 3 to 15 rpm.
  • the stirrer 9 has a lower portion extended to the inside of the distillation tank 6 and inserted to enable stirring inside the distillation tank 6 .
  • the distillation column 7 is heated in the permeate distillation tank 6 at the bottom to generate mixed steam of water and alcohol that evaporates, and the alcohol is mostly evaporated by heating it to a temperature lower than the boiling point of water.
  • the vapor separated while passing through the distillation column 7 contains about 89 to 90% alcohol component.
  • the vapor permeation membrane 10 is connected to the upper part of the distillation column 7 and one side by a pipe, and the other side is connected to the vapor permeation vacuum pump 13, and is made of a hydrophobic material with high affinity for alcohol, and the vapor permeation vacuum It is configured to separate the alcohol component in the vapor according to the operation of the pump (13).
  • the vapor permeation membrane 10 consists of the same principle as the pervaporation membrane 3 described above.
  • the pervaporation membrane 3 is a membrane through which the liquid mixture is separated, and in the case of the vapor permeation membrane 10, it serves to separate the water vapor and the alcohol vapor mixture.
  • alcohol is separated at a concentration of 99% or more.
  • the vapor permeation membrane 10 is provided with a supply port and an exhaust port like the supply port 3a and the discharge port 3b of the pervaporation membrane 3, and as the supply port, the upper part of the distillation column 7 is piped and connected along the distillation column. The rising steam is supplied, and this steam is discharged to the outlet. A pipe is connected to the outlet, and the pipe is connected to the distillation column 7 , and a blower 11 can be installed on the pipe.
  • the alcohol is separated and the remaining vapor component, and this vapor component is supplied to the distillation column again, so that it can be utilized as a heat source for maintaining the temperature inside the distillation column.
  • the pervaporation membrane (3) divides the inner space into two, a separation membrane (3d) made of a hydrophobic material with high affinity for alcohol is located in the center, and a supply port through which the conversion product is supplied and discharged ( 3a) and an outlet 3b are formed, and in the space on the other side, the pervaporation vacuum pump 5 and the pipe are connected, and the permeate outlet through which the component passing through the separation membrane 3d under vacuum pressure is discharged ( 3c) is formed.
  • the vapor permeation condenser 12 is installed on the pipe connecting the vapor permeation vacuum pump (!3) and the vapor permeation membrane 10, and receives the alcohol component in the vapor supplied through the vapor permeation membrane 13. will condense it.
  • the vapor permeation condenser 12 is preferably configured to separate the alcohol by maintaining the internal temperature of about 10 ⁇ 15 °C.
  • the storage tank 14 is pipe-connected to the vapor permeation condenser 12, so that the high concentration alcohol condensed in the vapor permeation condenser 12 is stored.
  • a method for producing high-concentration bio-alcohol using the pervaporation and distillation process of the present invention using the production facility configured as described above will be described as follows.
  • the method for producing high-concentration bio-alcohol of the present invention largely includes a pervaporation step, a partial condensation step, a distillation step, and a vapor permeation step.
  • the conversion product is transferred from the circulation tank 1 in which the conversion product is stored using the above-described circulation pump 2, one side is connected to the pervaporation vacuum pump 5, and the alcohol and affinity are high. It is supplied to the pervaporation membrane 3 made of a hydrophobic material, and suction pressure is generated in the perevaporation membrane 3 using the pervaporation vacuum pump 5 to separate and permeate the alcohol component in the conversion product in the form of vapor.
  • the alcohol concentration in the vapor separated through the pervaporation membrane 3 rises to about 14 to 16%.
  • the steam separated in the pervaporation step is supplied to the low concentration condenser (4a) at which the temperature is maintained at 20 to 25° C. to condense and separate the water component in the steam first, and the water component is primarily separated from the steam is supplied to the high-concentration condenser (4) where the temperature is maintained at 10 ⁇ 15 °C to condense and separate the alcohol component in the vapor second.
  • the alcohol concentration in the liquid phase rises to 45-55%.
  • the liquid component prepared through the high concentration condenser 4 passes through the permeate distillation tank 6 and the distillation column 7 to convert the liquid into a vapor state.
  • the alcohol component is first vaporized at a low temperature, and this is supplied to the vapor permeation membrane 10 .
  • the liquid As the distillation is performed, the liquid is converted into a gaseous phase. Since the concentration of the liquid phase that has already passed through the partial condensation step reaches 45 to 55%, the distillation effect increases, and the alcohol concentration is 89 to 90% through the distillation step. will reach up to
  • one side is connected to the vapor permeation vacuum pump 13, and it is supplied to the vapor permeation membrane 10 made of a hydrophobic material with high affinity for alcohol, and steam using the vapor permeation vacuum pump 13.
  • the vapor permeation membrane 10 made of a hydrophobic material with high affinity for alcohol, and steam using the vapor permeation vacuum pump 13.
  • the concentration of alcohol in the gas phase through the distillation step reaches 89 to 90%, and in the vapor permeation step, only alcohol is separated from the gas/gas mixture, where it is separated into alcohol with a high concentration of 99% or more.
  • a liquid (water)/liquid (alcohol) mixture is first separated through a pervaporation membrane before the distillation step, and is converted to a liquid phase secondarily in a partial condenser for separation, while the liquid (water)/liquid (alcohol) mixture is separated again in the distillation step Separation is performed while gasifying, and in the vapor permeation step, the vapor permeation mixture is passed through the vapor permeation membrane to separate.
  • the present invention can be used in various fields to obtain high-purity alcohol by processing a bioalcohol conversion product mixed with alcohol, water, and other impurities based on syngas.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 투과증발멤브레인을 이용하여 전환산물 중의 알콜 성분을 증기 형태로 분리 투과한 후, 저농도 응축기를 이용하여 물 성분을 1차로 응축 분리한 다음, 고농도 응축기를 통해 증기 중 알콜 성분을 2차로 응축 분리한 후, 증류 처리한 후, 증기투과멤브레인을 통해 분리된 알콜 성분을 액체상으로 응축시켜 고순도의 알콜을 수득할 수 있게 된다.

Description

투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조 설비 및 방법
본 발명은 고농도 바이오 알코올의 제조 설비 및 방법에 관한 것으로 합성가스 기반의 바이오알코올, 물 및 기타 불순물이 혼합되어져 있는 5% 이하의 바이오알코올 전환산물을 투과증발공정(Pervaporation)을 이용하여 15~16%의 알코올 혼합물을 분리하고 분리된 알코올을 부분응축공정(Dephlegmation)을 통해 50~60%의 알코올을 분리하며, 증류(Distillation) 및 증기투과공정(Vapor permeation)을 이용하여 99%이상의 고순도 알코올을 분리 정제하는 방법에 관한 것이다.
알콜은 향수, 제약 및 연료 분야를 포함하는 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다.
예컨대, 에탄올 및 부탄올은 전세계에서 가장 신속하게 주요 액체 운송용 연료가 되었다. 이러한 다양한 알콜의 생산 방법은 알려져 있다.
산업용 알콜 생산법은 석유 화학 방법으로부터 유래한 대규모의 합성 방법이나, 바이오 연료 등의 알콜을 생산하기 위하여 미생물 발효법도 사용되고 있으며, 이는 점점 더 대중적으로 사용되고 있다.
알코올 생산 미생물의 발효를 통해 얻어지는 알코올의 경우 많이 알려진 증류법 기반 알코올 분리 정제 시스템을 적용하고 있다.
알콜 정제에 관련된 기술로, "발효 브로쓰로부터 알콜을 정제하는 방법"(한국 등록특허공보 제10-1543485호, 특허문헌 1)에는 발효 브로쓰를 여과하여 알콜 함유 수용액을 수득한 다음, 여기에서 물을 제거하고, 글리세롤을 첨가한 후, 정제될 알콜 증기압보다 높은 증기압을 가진 생성물을 증류시켜 제거하고, 정제될 알콜 증기압보다 낮은 증기압을 가진 생성물을 증류시켜 제거한 후 알콜을 회수하는 공정이 공개되어 있다.
그러나, 상기한 증류법의 경우 순수한 알코올의 분리가 어려우며 알코올 혼합액에 포함된 염(Salt)으로 인해 적절한 분리정제가 이루어지지 않는 문제점이 있으며 알코올을 비점(Boiling point)까지 승온시키기 위한 많은 에너지가 필요하다.
또한 공비현상(Azeotropy)으로 인해 분리가 안되어 순수한 알코올의 생산이 어렵다.
특히 저농도(5% 이하) 알코올의 경우 고농도 정제를 위해서는 많은 에너지를 필요로 하기 때문에 경제성이 맞지 않다.
*선행기술문헌*
(특허문헌 1) KR 10-1543485 (2015.08.04)
본 발명의 투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조방법은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 투과증발 및 증기 투과 멤브레인을 이용하여 고농도의 바이오 알콜을 수득할 수 있게 함으로써 고농도 알콜 수득에 필요한 에너지 사용량을 줄일 수 있게 하려는 것이다.
또, 투과증발 및 증기투과 멤브레인을 이용하여 환경오염물질인 일산화탄소 및 이산화탄소 기반의 합성가스유래의 알코올의 에너지원으로 정제함으로써 환경적, 경제적 부가가치를 얻을 수 있게 하려는 것이다.
본 발명의 투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조 설비는 가스기반의 알코올, 물 및 기타 불순물이 혼합되어져 있는 5% 이하의 바이오알코올 전환산물이 저장되는 순환탱크(1)와; 순환펌프(2)를 통해 상기 순환탱크(1)에 배관 연결되어 상기 전환산물을 순환탱크(1) 일측으로부터 공급받은 후 순환탱크(1) 타측으로 공급하도록 이루어져 있으며, 일측이 투과증발진공펌프(5)와 연결되어 있고, 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어져 투과증발진공펌프(5)의 작동에 따라 전환산물 중 알코올 성분을 증기 형태로 분리하는 투과증발멤브레인(3)과; 상기 투과증발진공펌프(5)와 투과증발멤브레인(3) 사이를 연결하는 배관상에 설치되어 증기 중의 알콜 성분을 응축시키는 고농도응축기(4)와; 상기 고농도응축기(4)와 배관연결되어 있어 고농도응축기(4)에서 응축 처리된 액체가 내부로 공급되고, 열을 가해 내부에 저장된 액체를 증류시키는 투과액증류탱크(6)와; 상기 투과액증류탱크(6) 상부에 연결되어 있고, 내부에 교반기(9)가 설치되어 투과액증류탱크(6)에서 증류되는 증기를 교반시켜주면서 증기를 상향 이동시키는 증류탑(7)과; 상기 증류탑(7) 상부와 일측이 배관 연결되어 있으며, 타측은 증기투과진공펌프(13)와 연결되어 있고, 증기투과멤브레인(10)은 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어져 있으며, 증기투과진공펌프(13)의 작동에 따라 증기 중의 알콜 성분을 분리하는 증기투과멤브레인(10)과; 상기 증기투과진공펌프(13)와 증기투과멤브레인(10)을 연결하는 배관상에 설치되어 있으며, 증기투과멤브레인(10)을 통해 공급된 증기 중의 알콜 성분을 공급받아 응축시키는 증기투과응축기(12)와; 상기 증기투과응축기(12)와 배관 연결되어 있어 증기투과응축기(12)에서 응축된 고농도 알콜이 저장되는 저장탱크(14);를 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 상기 고농도응축기(4)와 투과증발멤브레인(3) 사이를 연결하는 배관상에 설치되어 증기 중의 물을 응축시키는 저농도응축기(4a)가 더 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 교반기(9)는 하부가 상기 증류탱크(6) 내부까지 연장되어 삽입되어 증류탱크(6) 내부의 교반이 가능하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명의 투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조방법은, 합성가스기반의 알코올, 물 및 기타 불순물이 혼합되어져 있는 5% 이하의 바이오알코올 전환산물을 원료로 하여 가공 처리를 거쳐 고농도의 바이오 알코올을 수득하는, 바이오 알코올을 제조방법에 있어서, 순환펌프(2)를 이용하여 상기 전환산물이 저장된 순환탱크(1)로부터 전환산물을, 일측이 투과증발진공펌프(5)와 연결되어 있고, 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어져 있는 투과증발멤브레인(3)으로 공급하고, 투과증발진공펌프(5)를 이용하여 투과증발멤브레인(3)에 흡입압이 발생하도록 하여 전환산물 중의 알콜성분을 증기 형태로 분리 투과하는 투과증발단계와; 상기 투과증발단계에서 분리되는 증기를 온도가 20 ~ 25℃로 유지되는 저농도응축기(4a)로 공급하여 증기 중의 물 성분을 1차로 응축 분리하고, 물 성분이 1차로 분리된 증기를 온도가 10 ~ 15℃로 유지되는 고농도응축기(4)로 공급하여 증기 중의 알코올 성분을 2차로 응축 분리하는 부분응축단계와; 상기 고농도응축기(4)를 거쳐 제조된 액체성분을 투과액증류탱크(6) 및 증류탑(7)을 거치도록 하여 액체를 증기 상태로 전환하는 증류단계와; 상기 증류단계를 거쳐 형성된 증기를, 일측이 증기투과진공펌프(13)와 연결되어 있고, 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어져 있는 증기투과멤브레인(10)으로 공급하고, 증기투과진공펌프(13)를 이용하여 증기투과멤브레인(10)에 흡입압이 발생하도록 하여 증기 중의 알콜성분을 증기 형태로 분리 투과한 후, 분리된 알콜성분을 증기투과응축기(12)에서 액체상으로 응축시킨 후 저장탱크에 저장하는 증기투과단계;를 포함하여 구성된다.
상기한 구성에 있어서, 상기 투과증발단계에서는 알콜의 농도가 14 ~ 16%가 되도록 하고, 상기 부분응축단계에서는 알콜 농도가 45 ~ 55%가 되도록 하며, 상기 증류단계에서는 알콜 농도가 89 ~ 90%가 되도록 하고, 상기 증기투과단계에서는 알콜 농도가 99% 이상이 되도록 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의해, 투과증발 및 증기 투과 멤브레인을 이용하여 고농도의 바이오 알콜을 수득할 수 있게 함으로써 고농도 알콜 수득에 필요한 에너지 사용량을 줄일 수 있게 된다.
즉, 본 발명은 투과증발 및 증기투과 멤브레인을 이용하여 환경오염물질인 일산화탄소 및 이산화탄소 기반의 합성가스유래의 알코올의 에너지원으로 정제함으로써 환경적, 경제적 부가가치를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 고농도 바이오 알코올의 제조 설비를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에서 투과증발멤브레인의 개념을 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명의 고농도 바이오 알코올의 제조 방법을 나타낸 공정도.
*도면의 주요부호에 대한 상세한 설명*
1 : 순환탱크
2 : 순환펌프
3 : 투과증발멤브레인
3a : 공급구
3b : 배출구
3c : 투과액배출구
3d : 분리막
4 : 고농도응축기
4a : 저농도응축기
5 : 투과증발진공펌프
6 : 투과액증류탱크
7 : 증류탑
8 : 교반모터
9 : 교반기
10 : 증기투과멤브레인
11 : 블로워
12 : 증기투과응축기
13 : 증기투과진공펌프
14 : 저장탱크
이하, 첨부된 도면을 통해 본 발명의 투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조 설비 및 방법에 대해 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 고농도 바이오 알코올의 제조 설비는 도 1에 그 구성이 도시되어 있는 바와 같이 크게 순환탱크(1), 투과증발멤브레인(3), 고농도응축기(4), 투과액증류탱크(6), 증류탑(7), 증기투과멤브레인(10), 증기투과응축기(12) 및 저장탱크(14)를 포함하여 구성되어 있다.
순환탱크(1)는 가스기반의 알코올, 물 및 기타 불순물이 혼합되어져 있는 5% 이하의 바이오알코올 전환산물이 저장되는 것으로, 내부 온도를 60 ~ 70℃ 정도로 유지하기 위한 열선이 벽체 내,외부에 설치되어 있다.
투과증발멤브레인(3)은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 순환펌프(2)를 통해 상기 순환탱크(1)에 배관 연결되어 상기 전환산물을 순환탱크(1) 일측으로부터 공급받은 후 순환탱크(1) 타측으로 공급하도록 이루어져 있다.
또한, 투과증발멤브레인(3)은 일측이 투과증발진공펌프(5)와 배관을 통해 연결되어 있다.
이러한 투과증발멤브레인(3)은 PDMS(polydimethylsiloxane)나 PVDF/PDMS, PDMS-TiO2/PVDF 복합막 등과 같이 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어져 투과증발진공펌프(5)의 작동에 따라 전환산물 중 알코올 성분을 증기 형태로 분리하도록 구성되어 있다.
도 2에는 이러한 투과증발멤브레인(3)의 개념도가 도시되어 있다.
도면을 보면 투과증발멤브레인(3)은 내부 공간을 두 개로 나누며, 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어진 분리막(3d)이 중앙에 위치하고, 일측의 공간에는 전환산물이 공급 및 배출되는 공급구(3a) 및 배출구(3b)가 형성되어 있으며, 타측의 공간에는 투과증발진공펌프(5)와 배관이 연결되고, 진공압이 걸린 상태에서 분리막(3d)을 통과한 성분이 배출되는 투과액배출구(3c)가 형성되어 있는 구조를 취한다.
이러한 구성은 투과증발진공펌프(5)가 작동되어 분리막(3d)에 흡입 압력이 작용하게 되면, 상기 공급구(3a)로 공급된 후 배출구(3b)로 배출되는 액체상의 전환산물(액체 상의 알코올과 물의 혼합물) 중 알콜 성분이 소재 친화성과 막사슬 내의 큰 자유부피(Free volume)로 알코올에 대한 확산저항이 적기 때문에 알코올에 대한 선택도와 투과도를 통해 분리가 일어나게 되는 방식이다.
이때, 투과증발진공펌프(5)는 배출구(3d) 측의 투과액을 즉시 제거해 주어야만 계속해서 투과 분리가 일어날 수 있다.
전환산물상의 알코올 농도가 2 ~3%일 때, 투과증발진공펌프(5)에 진공을 가해주면 상기 투과증발멤브레인(3)의 투과측 투과액배출구(3c)로 배출되는 투과액의 알코올 농도는 대략 14 ~ 16% 정도가 되며, 증기(Vapor)형태로 분리되어 배출된다.
분리되어 배출되는 증기 중의 82 ~ 85% 정도는 물(증기) 성분이다.
이러한 투과증발멤브레인(3)을 이용하게 되면 별도 제3의 물질이나 첨가제 없이 수분과 알코올 성분의 분리가 이루어지며, 별도의 에너지원 없이 알콜 성분의 분리가 가능해진다.
물 외에도 다양한 불순물이 포함된 전환산물을 1차로 투과증발멤브레인(3)을 통과시키면 증기만을 분리하게 되므로 고형상의 불순물은 원천적으로 자연스럽게 분리가 이루어지게 된다.
이러한 투과증발멤브레인(3)은 순환탱크(1)와 연결된 배관상에 직렬로 다수 개가 연속되어 설치되고, 각각의 투과액 배출 배관이 저농도응축기(4a)나 고농도응축기(4)에 연결되도록 함으로써 투과증발 과정에서의 분리 효율을 높이도록 구성될 수 있다.
고농도응축기(4)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상기 투과증발진공펌프(5)와 투과증발멤브레인(3) 사이를 연결하는 배관상에 설치되어 증기 중의 알콜 성분을 응축시키도록 이루어져 있다.
고농도응축기(4)에서 응축된 액체는 증류탱크(6)로 공급되고, 증기는 투과증발진공펌프(5)로 이동한 후 외기로 배출될 수 있다.
고농도응축기(4)는 내부 온도를 10 ~ 15℃ 정도로 유지하도록 공지의 온도조절장치가 구비된 것이 바람직하며, 응축기에서 증기상의 알콜 성분이 응축됨에 따라 액체상으로 상이 전환된다.
이때, 도시된 도면에 나타난 바와 같이 상기 고농도응축기(4)와 투과증발멤브레인(3) 사이를 연결하는 배관상에 설치되어 증기 중의 물을 응축시키는 저농도응축기(4a)가 더 구비되어 있는 것이 바람직하다.
저농도응축기(4a)는 증기 중의 물을 먼저 응축시키기 위한 것으로 물의 증기압이 알코올보다 낮기 때문에 고농도응축기(4)보다 우선하여 설치됨이 바람직하다.
이때, 저농도응축기(4a)는 내부 온도를 20~25℃ 정도로 유지하도록 공지의 온도조절장치가 구비된 것이 바람직하다.
이때, 저농도응축기(4a)에서 응축된 액체는 도시된 바와 같이 배관을 통해 순환탱크(1)로 공급하여 계속 순환 및 투과증발 과정을 거치도록 함이 바람직하다.
동일 온도와 압력에서 알코올과 물의 혼합증기에서 물보다는 알코올의 증기압이 더 높기 때문에 응축과정에서 알코올 보다는 물이 더 빨리 액체로 전환되게 되며 이때 저농도 응축기보다는 고농도 응축기의 온도를 더 낮게 유지 함으로써 저농도응축기에서는 대부분 물이 응축되며 온도가 더 낮은 고농도 응축기에서는 대부분 알코올이 액체상태로 응축하게 된다.
투과액증류탱크(6)는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상기 고농도응축기(4)와 배관연결되어 있어 고농도응축기(4)에서 응축 처리된 액체가 내부로 공급되고, 열을 가해 내부에 저장된 액체를 증류시키도록 이루어져 있다.
이때, 투과액증류탱크(6)로 공급된 투과액은, 전술한 바와 같은 저농도응축기(4a)와 고농도응축기(4)를 통과하여 알코올 증기와 물 증기가 포함된 증기 중의 물 증기가 액체화되고, 알콜 증기가 액체화됨에 따라 투과액의 알코올 농도는 45 ~ 55%까지 농축된 상태가 된다.
투과액증류탱크(6)는 외부의 가열장치를 통해 내부의 액체를 가열하게 되는데, 이때 투과액증류탱크(6) 내부 온도는 90~95℃로 가열되도록 구성된다.
증류탑(7)은 상기 투과액증류탱크(6) 상부에 연결되어 있고, 다단으로 구성되며, 내부에 교반기(9)가 설치되어 투과액증류탱크(6)에서 증류되는 증기를 교반시켜주면서 증기를 상향 이동시키도록 이루어진다.
교반기(9)는 교반모터(8)에 의해 3 ~15rpm의 속도로 교반된다.
이때, 교반기(9)는 하부가 상기 증류탱크(6) 내부까지 연장되어 삽입되어 증류탱크(6) 내부의 교반이 가능하도록 이루어짐이 보다 바람직하다.
이러한 증류탑(7)은 하부의 투과액증류탱크(6)에서 가열되어 증발하는 물과 알코올의 혼합증기를 생성시키고, 여기에서 물의 Boiling point 보다 낮은 온도로 가열하여 알코올이 대부분 증발하게 된다.
다만, 이 혼합물은 공비 혼합물(Azeotropic mixture) 이므로 일정부분의 물도 같이 증발하게 되며 증류탑(7)의 내부를 통해 상승하게 되는데, 전술한 것처럼 교반기(9) 하부가 증류탱크(6) 내부까지 연장되어 있음으로 인해 투과액증류탱크(6) 내부까지 연장된 교반기(9)의 임펠러가 회전함에 따라 증기의 상승기류를 만들고, 이로써 투과액증류탱크(6)의 비표면적을 높여 증류 효과를 높여주게 된다.
이러한 증류탑(7)을 거치면서 분리된 증기(Vapor)는 약 89~90%의 알코올 성분을 함유하게 된다.
증기투과멤브레인(10)은 상기 증류탑(7) 상부와 일측이 배관 연결되어 있으며, 타측은 증기투과진공펌프(13)와 연결되어 있고, 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어져 있으며, 증기투과진공펌프(13)의 작동에 따라 증기 중의 알콜 성분을 분리하도록 구성되어 있다.
증기투과멤브레인(10)은 앞서 설명한 투과증발멤브레인(3)과 같은 원리로 이루어져 있다.
단지, 차이점은 투과증발멤브레인(3)은 액체 혼합물이 분리되는 멤브레인이며, 증기투과멤브레인(10)의 경우 수증기와 알콜 증기 혼합물을 분리하는 역할을 한다.
증기가 증기투과멤브레인(10)을 거침에 따라 99% 이상의 농도로 알코올이 분리된다.
증기투과멤브레인(10)에는 투과증발멤브레인(3)의 공급구(3a) 및 배출구(3b)와 마찬가지로 공급구 및 배출구가 구비되는데, 공급구로는 증류탑(7)의 상부가 배관 연결되어 증류탑을 따라 상승한 증기가 공급되고, 배출구로는 이 증기가 배출되는데, 이 배출구에 배관을 연결하고, 이 배관은 증류탑(7)에 연결하며, 이 배관상에는 블로워(11)를 설치할 수 있다.
그리고, 배출구에 연결된 배관상에는 알콜이 분리되고 남은 증기 성분이며, 이 증기성분은 다시 증류탑으로 공급됨으로써 증류탑 내부의 온도를 유지하는 열원으로 활용될 수 있다.
도면을 보면 투과증발멤브레인(3)은 내부 공간을 두 개로 나누며, 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어진 분리막(3d)이 중앙에 위치하고, 일측의 공간에는 전환산물이 공급 및 배출되는 공급구(3a) 및 배출구(3b)가 형성되어 있으며, 타측의 공간에는 투과증발진공펌프(5)와 배관이 연결되고, 진공압이 걸린 상태에서 분리막(3d)을 통과한 성분이 배출되는 투과액배출구(3c)가 형성되어 있는 구조를 취한다.
증기투과응축기(12)는 상기 증기투과진공펌프(!3)와 증기투과멤브레인(10)을 연결하는 배관상에 설치되어 있으며, 증기투과멤브레인(13)을 통해 공급된 증기 중의 알콜 성분을 공급받아 응축시켜주게 된다.
증기투과응축기(12)는 내부 온도 10 ~ 15℃ 정도로 유지하여 알코올을 분리하도록 구성됨이 바람직하다.
저장탱크(14)는 상기 증기투과응축기(12)와 배관 연결되어 있어 증기투과응축기(12)에서 응축된 고농도 알콜이 저장된다.
상기와 같이 구성된 제조 설비를 이용하여 본 발명의 투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 고농도 바이오 알코올의 제조 방법은 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 크게 투과증발단계, 부분응축단계, 증류단계 및 증기투과단계를 포함하여 구성된다.
투과증발단계는, 전술한 순환펌프(2)를 이용하여 상기 전환산물이 저장된 순환탱크(1)로부터 전환산물을, 일측이 투과증발진공펌프(5)와 연결되어 있고, 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어져 있는 투과증발멤브레인(3)으로 공급하고, 투과증발진공펌프(5)를 이용하여 투과증발멤브레인(3)에 흡입압이 발생하도록 하여 전환산물 중의 알콜성분을 증기 형태로 분리 투과한다
이때 투과증발멤브레인(3)을 통해 분리된 증기 중의 알콜 농도는 14 ~ 16% 정도까지 상승하게 된다.
부분응축단계는, 상기 투과증발단계에서 분리되는 증기를 온도가 20 ~ 25℃로 유지되는 저농도응축기(4a)로 공급하여 증기 중의 물 성분을 1차로 응축 분리하고, 물 성분이 1차로 분리된 증기를 온도가 10 ~ 15℃로 유지되는 고농도응축기(4)로 공급하여 증기 중의 알코올 성분을 2차로 응축 분리한다.
이러한 부분응축단계를 거친 액체상의 알콜 농도는 45 ~55%까지 상승하게 된다.
증류단계는 상기 고농도응축기(4)를 거쳐 제조된 액체성분을 투과액증류탱크(6) 및 증류탑(7)을 거치도록 하여 액체를 증기 상태로 전환된다.
알콜과 물의 증류 온도가 다르기 때문에 알콜 성분이 낮은 온도에서 먼저 증기화되고, 이를 증기투과멤브레인(10)으로 공급한다.
증류가 이루어짐에 따라 액체가 기체상으로 상 전환되는데, 이미 부분응축단계를 거친 액체상의 농도가 45 ~ 55%에 이르기 때문에 증류 효과가 상승하며, 증류단계를 거침에 따라 알콜 농도는 89 ~ 90%까지 도달하게 된다.
증기투과단계는 일측이 증기투과진공펌프(13)와 연결되어 있고, 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어져 있는 증기투과멤브레인(10)으로 공급하고, 증기투과진공펌프(13)를 이용하여 증기투과멤브레인(10)에 흡입압이 발생하도록 하여 증기 중의 알콜성분을 증기 형태로 분리 투과한 후, 분리된 알콜성분을 증기투과응축기(12)에서 액체상으로 응축시킨 후 저장탱크에 저장한다.
증류단계를 거친 기체상의 알콜 농도는 89 ~ 90%에 이르는 상태이며, 증기투과단계에서는 기체/기체 혼합물 상에서 알콜만을 분리하게 되는데, 여기서 99% 이상의 고농도 알콜로 분리된다.
이상과 같이 본 발명은 증류단계를 거치기 전에 액체(물)/액체(알콜) 혼합물을 투과증발멤브레인을 통해 1차로 분리하고, 부분응축기에서는 2차로 액체상으로 전환하여 분리하는 한편, 증류단계에서 다시 액체를 기체화하면서 분리가 이루어지고, 증기투과단계에서는 증기 상태의 혼합물을 증기투과멤브레인을 통과시키면서 분리가 이루어지게 된다.
즉, 액체상 혼합물에서 투과증발과 부분 응축 공정을 거쳐 사전에 적은 동력으로 상당량의 알코올을 분리해내고, 증류 단계 이후에 증기투과멤브레인을 거침과 더불어 응축이 이루어지면서 고순도의 알콜을 수득할 수 있게 되는 것이다.
본 발명은 합성가스 기반의 알콜, 물, 기타 불순물이 혼합된 바이오알콜 전환산물을 가공 처리하여 고순도의 알콜을 수득하는 다양한 분야에 활용될 수 있다 할 것이다.

Claims (1)

  1. 가스기반의 알코올, 물 및 기타 불순물이 혼합되어져 있는 5% 이하의 바이오알코올 전환산물을 원료로 하여 가공 처리를 거쳐 고농도의 바이오 알코올을 수득하는, 바이오 알코올을 제조방법에 있어서,
    합성가스기반의 알코올, 물 및 기타 불순물이 혼합되어져 있는 5% 이하의 바이오알코올 전환산물이 저장되는 순환탱크(1)와;
    순환펌프(2)를 통해 상기 순환탱크(1)에 배관 연결되어 상기 전환산물을 순환탱크(1) 일측으로부터 공급받은 후 순환탱크(1) 타측으로 공급하도록 이루어져 있으며, 일측이 투과증발진공펌프(5)와 연결되어 있고, 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어져 투과증발진공펌프(5)의 작동에 따라 전환산물 중 알코올 성분을 증기 형태로 분리하는 투과증발멤브레인(3)과;
    상기 투과증발진공펌프(5)와 투과증발멤브레인(3) 사이를 연결하는 배관상에 설치되어 증기 중의 알콜 성분을 응축시키는 고농도응축기(4)와;
    상기 고농도응축기(4)와 배관연결되어 있어 고농도응축기(4)에서 응축 처리된 액체가 내부로 공급되고, 열을 가해 내부에 저장된 액체를 증류시키는 투과액증류탱크(6)와;
    상기 투과액증류탱크(6) 상부에 연결되어 있고, 내부에 교반기(9)가 설치되어 투과액증류탱크(6)에서 증류되는 증기를 교반시켜주면서 증기를 상향 이동시키는 증류탑(7)과;
    상기 증류탑(7) 상부와 일측이 배관 연결되어 있으며, 타측은 증기투과진공펌프(13)와 연결되어 있고, 알코올과 친화성이 높은 소수성 소재로 이루어져 있으며, 증기투과진공펌프(13)의 작동에 따라 증기 중의 알콜 성분을 분리하는 증기투과멤브레인(10)과;
    상기 증기투과진공펌프(13)와 증기투과멤브레인(10)을 연결하는 배관상에 설치되어 있으며, 증기투과멤브레인(10)을 통해 공급된 증기 중의 알콜 성분을 공급받아 응축시키는 증기투과응축기(12)와;
    상기 증기투과응축기(12)와 배관 연결되어 있어 증기투과응축기(12)에서 응축된 고농도 알콜이 저장되는 저장탱크(14);를 포함하여 구성되며,
    상기 고농도응축기(4)와 투과증발멤브레인(3) 사이를 연결하는 배관상에 설치되어 증기 중의 물을 응축시키는 저농도응축기(4a)가 더 구비되어 있고,
    상기 교반기(9)는 하부가 상기 증류탱크(6) 내부까지 연장되어 삽입되어 증류탱크(6) 내부의 교반이 가능하도록 이루어져 있으며,
    상기 저농도응축기(4a)는 응축된 액체가 순환탱크(1)로 공급되도록 상기 순환탱크(1)와 배관 연결되어 있는, 고농도 바이오 알코올의 제조 설비를 준비하는 준비단계와;
    상기 순환펌프(2)를 이용하여 상기 전환산물이 저장된 순환탱크(1)로부터 전환산물을, 상기 투과증발멤브레인(3)으로 공급하고, 투과증발진공펌프(5)를 이용하여 투과증발멤브레인(3)에 흡입압이 발생하도록 하여 전환산물 중의 알콜성분을 증기 형태로 분리 투과하는 투과증발단계와;
    상기 투과증발단계에서 분리되는 증기를 상기 저농도응축기(4a)로 공급하고, 저농도응축기(4a)의 온도를 20 ~ 25℃로 유지하여 증기 중의 물 성분을 1차로 응축 분리하고, 물 성분이 1차로 분리된 증기를 상기 고농도응축기(4)로 공급하고, 고농도응축기(4) 온도를 10 ~ 15℃로 유지하여 증기 중의 알코올 성분을 2차로 응축 분리하는 부분응축단계와;
    상기 고농도응축기(4)를 거쳐 제조된 액체성분을 상기 투과액증류탱크(6) 및 증류탑(7)을 거치도록 하여 액체를 증기 상태로 전환하는 증류단계와;
    상기 증류단계를 거쳐 형성된 증기를, 상기 증기투과멤브레인(10)으로 공급하고, 증기투과진공펌프(13)를 이용하여 증기투과멤브레인(10)에 흡입압이 발생하도록 하여 증기 중의 알콜성분을 증기 형태로 분리 투과한 후, 분리된 알콜성분을 증기투과응축기(12)에서 액체상으로 응축시킨 후 저장탱크에 저장하는 증기투과단계;를 포함하여 구성되며,
    상기 투과증발단계에서는 알콜의 농도가 14 ~ 16%가 되도록 하고,
    상기 부분응축단계에서는 알콜 농도가 45 ~ 55%가 되도록 하며,
    상기 증류단계에서는 알콜 농도가 89 ~ 90%가 되도록 하고,
    상기 증기투과단계에서는 알콜 농도가 99% 이상이 되도록 하며,
    상기 부분응축단계에서 저농도응축기(4a)에서 응축된 액체를 순환탱크(1)로 공급하여 연속적으로 순환 및 투과증발 과정이 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조방법.
PCT/KR2020/006398 2020-01-30 2020-05-15 투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조 설비 및 방법 WO2021153848A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2020-0010984 2020-01-30
KR1020200010984A KR102116878B1 (ko) 2020-01-30 2020-01-30 투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조 설비 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021153848A1 true WO2021153848A1 (ko) 2021-08-05

Family

ID=70912462

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2020/006398 WO2021153848A1 (ko) 2020-01-30 2020-05-15 투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조 설비 및 방법

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102116878B1 (ko)
WO (1) WO2021153848A1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006306762A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Kuraray Co Ltd アルコールの回収方法
KR20120084822A (ko) * 2011-01-20 2012-07-31 지에스칼텍스 주식회사 저농도 바이오 케미칼의 효율적인 회수, 농축, 탈수방법
KR20130060471A (ko) * 2011-11-30 2013-06-10 오씨아이 주식회사 중공사막을 이용한 글리콜류의 탈수방법
JP2017165671A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 三菱ケミカル株式会社 高濃度アルコールの製造方法
JP2017171631A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 三菱ケミカル株式会社 エタノールの回収方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2388754T3 (es) 2007-11-30 2012-10-18 Metabolic Explorer Procedimiento para la purificación de un alcohol a partir de un caldo de fermentación

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006306762A (ja) * 2005-04-27 2006-11-09 Kuraray Co Ltd アルコールの回収方法
KR20120084822A (ko) * 2011-01-20 2012-07-31 지에스칼텍스 주식회사 저농도 바이오 케미칼의 효율적인 회수, 농축, 탈수방법
KR20130060471A (ko) * 2011-11-30 2013-06-10 오씨아이 주식회사 중공사막을 이용한 글리콜류의 탈수방법
JP2017165671A (ja) * 2016-03-15 2017-09-21 三菱ケミカル株式会社 高濃度アルコールの製造方法
JP2017171631A (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 三菱ケミカル株式会社 エタノールの回収方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102116878B1 (ko) 2020-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4900402A (en) Pervaporation process of separating a liquid mixture
SU639457A3 (ru) Способ получени поликарбоксиланов
CA2698315A1 (en) Liquid separation by membrane assisted vapor stripping process
WO2003000389A3 (en) Membrane-assisted fluid separation apparatus and method
CN1130096A (zh) 用选择性递增的串联膜分离氢气的方法
JP2001523546A (ja) 酸素選択性イオン輸送膜を組込む熱的に駆動される酸素／窒素プラント
JP2007275690A (ja) 有機液体水溶液からの有機液体分離回収方法
US11111473B2 (en) Method and system for producing products by fermentation
WO2021153848A1 (ko) 투과증발 및 증류공정을 이용한 고농도 바이오 알코올의 제조 설비 및 방법
Cai et al. Separation of butanol, acetone, and ethanol
US5693121A (en) Semi-permeable membrane separation process for the production of very high purity nitrogen
WO2015115725A1 (ko) 방향족 카르복시산 제조시 초산 회수 방법
WO2014065553A1 (ko) 1,4-디아미노부탄의 정제방법, 상기 방법으로 정제된 1,4-디아미노부탄 및 이로부터 제조되는 폴리아미드
Dudek et al. Butanol recovery from synthetic fermentation broth by vacuum distillation in a rotating packed bed
WO2016105156A1 (en) Method and apparatus for purification of dimethyl carbonate using pervaporation
JP2676900B2 (ja) エタノール濃縮液の製造方法
CN113816830A (zh) 膜分离降低醋酸甲酯加氢反应器中甲醇含量的方法和系统
JPH0542287B2 (ko)
CN112755794A (zh) 一种渗透汽化过程废水零排放的工艺及装置
Ohlemann Chemicals: Pervaporation and vapour permeation processes meet specialist needs
US10583390B2 (en) Continuous process for cleaning process waste air obtained in the production of silicones
CN113943209B (zh) 一种异丙醇废液提纯方法及装置
AU2020233957A1 (en) Biogas plant and biogas treatment
Hayashi et al. An efficient ethanol concentration process by vapor permeation through asymmetric polyimide membrane
CN113717055B (zh) 一种2-甲基-1,2-丙二胺的分离纯化方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20916770

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20916770

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1