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    公开号:WO1991007367A1
    申请号:PCT/JP1990/000793
    申请日:1990-06-18
    公开日:1991-05-30
    发明作者:Yoshikazu Kano；Hirotoshi Horizoe；Tetsuya Tanimoto；Itsuo Yamamoto
    申请人:Japan As Represented By Ministry Of International Trade And Industry, Director-General, Basic Industries Bureau；
    IPC主号:C07C29-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 無氷ア ルコ ー ル の製造方法
    [0003] 技術分野
    [0004] 本発明 はア ル コ ー ルの濃縮精製方法に関 し、 合成ア ル コ ー ル、 食品工業における使用済ア ル コ ー ル水溶液及び 発酵了 ル コ 一 ル等か ら高純度のア ル コ 一 ルを省エ ネ ルギ 一的に濃縮精製する のに適 した方法に関する。
    [0005] 背景技術
    [0006] 甘 し よ 、 と う も ろ こ し等の炭水化物を原料とする発酵 ア ルコ ー ル は飲料用及び工業用 と して重要な出発原料で あ るが、 発酵法で得 られる ア ル コ ー ル水溶液のア ル コ ー ル濃度は 1 0 〜 2 0 wt¾ と低いため、 約 9 5 〜 1 0 0 wt % ま で濃縮する必要があ る。
    [0007] 従来、 こ の濃縮法と して蒸留法が用い られてきたが、 主成分了 ル コ ー ル及び水の蒸発潜熱の回収が因難で経済 的に不利であ り 、 これに替わる省エ ネ ルギー型の濃縮法 の開発が望ま れてい る。
    [0008] 通常の蒸留法では 1 0 wt% か ら 9 5 wt¾ に ア ル コ ー ル を濃縮する のに約 3, 000kcal/kg—アルコ ールを要 してい る。 又 9 5 wt¾ か ら 9 9. 2 wt% 以上の無水了 ルコ ー ル に 蒸留 にて濃縮する に は、 ジ ェ チ ル エ ー テ ル、 ベ ン ゼ ン 、 シ ク 口 へキサ ンな どを用いた共沸蒸留が行なわれてお り 、 約 1 0 0 0 〜 2 0 0 0 kcal/kg—了 ル コ ー ルの エ ネ ルギ ー を要 し省エネ ルギーが望ま れてい る。 —方、 省エネ ルギー型の濃縮法と して超臨界状態又は 擬臨界状態の炭酸ガスを用いて了 ル コ ー ルを水よ り 抽出 • 分雜して濃縮する方法が提案さ れてい る。 （特開昭 5 6 — 5 6 2 0 1 及び同 5 9 — 1 4 1 5 2 8 号公報）
    [0009] しか しなが ら、 炭酸ガスを溶剤と して用いた場合、 ァ ル コ ー ルの溶解度が低 く 多量の炭酸ガス を必要とする と と も に、 了 ルコ ー ルの選択的抽出に は限界があ り 、 最大 濃綰度は約 9 1 t ¾ が限界であ り 、 これ以上に濃縮する こ と は不可能であ る こ とが最近報告さ れてい る。
    [0010] 発明の開示
    [0011] 本発明は、 既存の蒸留法に較べて大巾 に少ないェネ ル ギ一で、 ア ル コ ー ル濃緒 9 9 w t¾ 以上に濃縮する方法を 提供する こ とを目的とする も のであ る。
    [0012] 即ち、 本発明者 ら は産業上有利な価值を有する純度 9 9 w t ¾ 以上の無水エタ ノ ールを省エネルギー的に製造 する方法について鋭意検討 した結果、 原料のア ル コ ー ル 水溶液に、 プ ロ パ ン、 プ ロ ピ レ ン 、 II 一ブタ ン 、 i — ブ タ ン又は これ らの混合物か らな る炭化氷素溶剤を抽出溶 剤と して添加 して加圧抽出蒸留を行な う こ と によ り 、 容 易に無氷ア ル コ ー ルが得 られる こ と及び又、 加圧抽出蒸 留塔塔頂ガスを再圧綰循環する際に発生する圧綰熱で加 圧抽出蒸留塔の熱源の大部分を捕え、 既存の蒸留法に較 ぺて大巾 に エネ ルギーが節約でき る こ とを見出 し、 本発 明を完成する に至っ た。 即ち、 本発明はエ タ ノ ー ル及び水を主成分とする原料 を第 1 蒸留塔の中部に供給 し、 第 1 蒸留塔の上部よ り 炭 化水素溶剤、 好ま し く は C 3〜 の炭化水素を供給 し、 該 第 1 蒸留塔内で該炭化氷素の液体と気体が同時に存在す る温度、 圧力に保持 し、 該第 1 蒸留塔の下部よ り 実質的 に水分を含ま ないエ タ ノ ー ル と液悻炭化水素を、 又該第 1 蒸留塔上部よ り 実質的に ヱ タ ノ 一ルを舍ま ない水分と 蒸気炭化水素を取出す方法において、 前記第 1 蒸留塔下 部の無水エ タ ノ ー ル及び炭化水素混合液を第 2 蒸留塔に 導入 して炭化水素溶剤をス ト リ ッ ビ ン グする に際 し、 該 第 2 蒸留塔上部ガス相を前記第 1 蒸留塔上部ガス相と混 合 したのち加圧 し、 その圧縮熱を前記第 1 蒸留塔の熱源 に用いたのち冷却液化 し、 水分を分雜 したのち、 該第 2 蒸留塔及び前記第 1 蒸留塔上部へ還流する こ と を特徴と する無水ア ルコ ー ルの製造方法であ る。
    [0013] 図面の簡単な説明
    [0014] 第 1 図は本発明を実施するためのプロ セ ス フ ロ ー、 第 2 図は本発明の改良前のプ ロ セ ス フ ロ ーであ る。
    [0015] 発明を実施するための最良の形態
    [0016] 以下、 本発明の一実施態様を第 1 図に従 っ て詳述 し、 その作用を明 らかにする。
    [0017] 第 1 図において、 供給 ラ イ ン 1 よ り の原料アルコ ー ル 水溶液は、 充塡塔、 多孔板塔、 ト レィ 型塔な どの加圧抽 出を行 う 第 1 蒸留塔 2 の中部に供給さ れる。 炭化水素溶 剤は ラ イ ン 1 4 よ り 第 1 蒸留塔 2 の上部に供給さ れる。 炭化水素のガス と液が共存する条件下に アルコ —ル水溶 液をおいた場合、 ア ル コ ー ルは選択的に液体炭化氷素に 抽出 さ れ、 更に ア ル コ ー ルに対 して比較的液体炭化水素 が多量にあ る条件下では、 水分は炭化水素 Z ア ル コ ー ル 混合液体中へは殆んど溶解せず、 炭化永素ガス相中の永 分濃度が永の飽和濃度以下にな る よ う な条件を設定する と、 水分は炭化水素ガス相側へ選択的に移行させる こ と ができ る。 炭化水素は、 ア ル コ ー ル及び水と の相互作用 よ り プ ロ ノ ン、 プ ロ ピ レ ン 、 n — ブ タ ン 、 i — ブタ ン が 好ま しい。 か く してア ル コ ー ル と水と の分錐ができ、 無 氷ア ル コ ー ルが得 られる。 こ の よ う に加圧抽出を行 う 第
    [0018] 1 蒸留塔 2 内で炭化水素のガス と液の両相が共存する条 件とするために は、 温度は炭化水素の臨界温度 T cJ¾下で、 圧力は こ の温度における炭化水素の飽和蒸気圧 （最大惶 は臨界圧力 P c ) にすべきであ る。 ま た炭化氷素のガス と 液の比率は原料ア ルコ ー ル濃度及び製品無氷ア ルコ ー ル 濃度によ り 変え るぺきで、 これは炭化水素の還流量及び リ ボイ ラ ー 6 への熱量の与え方によ っ て調整する こ とが でき る。
    [0019] 上記のよ う な第 1 蒸留塔内における条件は使用 さ れる 溶剤によ っ て異な るが、 一般的に は次のよ う な範囲とす るのが好ま しい。 気液が同時に存
    [0020] 6» 臨界圧力 在する条件で通 溶剤 常使用する範囲
    [0021] ( : ) (気圧） 温度 圧力
    [0022] (で） （気圧）
    [0023] 3 H 6 92.3 45.0 20〜92 10〜45 6〜 20 3 ϋ 8 96.8 42.0 20〜 96 42 6〜 20 n-C4Hi 0 152.0 37.5 20 L52 37 6〜 20
    [0024] 1 4 H 1 0 135.0 36.0 20 L35 36 6〜 20
    [0025] (注） *) 厳密に はその温度、 組成における飽和蒸気圧 **) 例えば第 1 蒸留塔に舍氷ア ル コ ー ル （C2H50H 1 0 0 kg/h, H2 5 kg/h) およ びプロ パ ン
    [0026] ( 2 1 0 0 kg/h) を供給する と き、 塔頂部よ り 塔頂ガス （ C3H 8 2 0 0 0 kg/h, H 20 4.重気のの 9 kg/h)
    [0027] 量通範# が取 り 出 さ れ塔底部よ り 塔底液 （C3Ha 1 0 液比常囲^0 kg/h. C 2 H 5 DH 1 0 0 kg/h. H20 0. 1 kg/h) が 抜き 出 さ れる。 こ の と き の気 Z液重量比は
    [0028] 2 0 0 4. 9 / 2 0 0. 1 = 1 0. 0 であ る。
    [0029] 加圧抽出を行 う 第 1 蒸留塔 2 の塔頂ガス （炭化水素ガ ス と氷か らな り 、 実質的に ア ル コ ー ルは存在 しない） は ラ イ ン 3 よ り 取出 し、 圧縮機 5 で再圧縮さ れた後、 ラ イ ン 2 6 を経て リ ボイ ラ ー 6 に導き再圧綰によ っ て発生す る圧綰熱を該 リ ボイ ラ 一 6 の熱源と して用い る のがよ い 第 1 蒸留塔 2 の塔頂と塔底の温度差は 1 下に して も操業する こ と ができ る ので、 圧綰機 5 での僅かな圧縮、 すなわち僅かな動力で塔頂ガス温度を塔底温度以上に昇 温する こ とができ、 塔頂ガス の凝綜潜熟を リ ボイ ラ ー 6 の熱源と して十分利用する こ とが可能とな り 、 既存の蒸 留法に較べて大輻にエネ ルギーの節約ができ る。
    [0030] いま第 1 蒸留塔 2 の塔頂温度を T t: とする と、 一般に は塔底温度は （ T + 4 ) 〜 （ T + 6 ) t程度であ るか ら、 圧綰機 5 での断熱圧綰によ る温度上昇劲果を利用 して第
    [0031] 1 蒸留塔塔頂ガス （ T ) を塔底液 （約 T + 5 : ) と熱 交換でき る温度差 （約 5 で） 以上に昇温する。 すなわち 圧綰機 5 によ り ガス温度が よ り 約 （ T + 1 0 ) で に な る よ う に圧縮する。 このために は通常圧縮比 （出口圧 力 Z入口圧力） を 1. 2 〜 1. 5 とすればよい。 圧縮ガス は
    [0032] ( T + 1 0 ) tで凝縮 して、 その凝綰潜熟の全部と顕熱 の一部を第 1 蒸留塔塔底液に与えて、 蒸留に必要な殆ど のエ ネ ルギーを与え る こ と ができ る。
    [0033] リ ボイ ラ ー 6 で熟交換さ れた炭化水素と水の混合物は 冷却器 7 を柽て水のデカ ン タ 一 8 に導入さ れて氷分と炭 化氷素に重力沈降分雜さ れる。 氷は ラ イ ン 9 よ り 抜き 出 さ れ、 実質的に氷を含ま ない炭化水素は ラ イ ン 1 0 , 1 1 , 1 2 よ り 滹圧弁 1 3 , 1 5 を柽て、 ラ イ ン 1 4 及 び 1 6 によ り 加圧抽出を行 う 第 1 蒸留塔 2 及びス ト リ ッ ビ ン グを行 う 第 2 蒸留塔 2 5 へ還流さ れる。 次に、 第 1 蒸留塔 2 の塔底液抜出 し ラ イ ン 4 か ら は、 実質的に氷を含ま ない無水ア ルコ ー ルと液体炭化水素の 混合物が抜出 さ れ、 該混合物は第 1 蒸留塔 2 の塔底レぺ ル制御弁 1 7 を備えた ラ イ ン 1 8 を柽て熱交換器 1 9 に 導かれ、 こ 、 で昇温さ れ、 更に ラ イ ン 2 0 を経てス ト リ ツ バ一 と して作用する第 2 蒸留塔 2 5 の中部に導入さ れ る。 こ の第 2 蒸留塔 2 5 も加圧蒸留塔であ り 、 気液接触 部分は充塡塔、 多孔板、 ト レイ な どを用 い る こ と がで き る。 こ の第 2 蒸留塔 2 5 の圧力 は第 1 蒸留塔 2 と の圧 力差が実質的に零かでき るだけ小さ く な る よ う にする の が好ま しい。
    [0034] 第 2 蒸留塔 2 5 の塔頂ガス （実質的に ア ル コ ー ルを舍 ま ない炭化水素ガス ） は ラ イ ン 2 1 よ り 取出 さ れ、 第 1 蒸留塔 2 の ラ イ ン 3 のガス と混合後、 圧縮機 5 で再圧綰 さ れる。
    [0035] 本発明者 ら は、 ラ イ ン 3 と ラ イ ン 2 1 のガス を 1 合の 圧緒機で再圧縮 した方がそれぞれ圧緒する よ り 経済的で あ る こ とを確認 し、 そのよ う に操作する こ とを本発明の 特徴とする も のであ る。
    [0036] 更に、 前述 したよ う に、 本発明を実施する場合、 第 1 蒸留塔 2 と第 2 蒸留塔 2 5 の圧力差が小さ い程、 圧縮に 要する エ ネ ルギーが少な く その差が零の時最 も経済的で あ る こ とを確認 してお り 、 そのよ う に条件設定する こ と が好ま しい本発明の態様であ る。 一方、 第 2 蒸留塔 2 5 の塔底か ら は実質的に炭化水素 を含ま ない無水ア ル コ ー ル （ェタ ノ ーリレ 9 9. 2 w t¾ 以上） がラ イ ン 2 2 よ り 抜出 さ れる。 ラ イ ン 2 2 か ら抜出 さ れ た無水ア ル コ ー ルの温度は、 加圧下のア ル コ ー ルの沸点 と ほ 同 じであ るため、 ラ イ ン 2 2 を経て熱交換器 1 9 に導かれ、 こ 、 で前記 ラ イ ン 1 8 の流体の昇温に利用熱 回収さ れ、 ラ イ ン 2 3 よ り 製品と して取出 さ れる。
    [0037] なお、 2 4 は第 2 蒸留塔 2 5 の リ ボイ ラ ーであ る。
    [0038] 以下、 本発明の実施例をあげて本発明を詳細に説明す る
    [0039] 〔実施例 1 〕
    [0040] 第 1 図に示 したフ ロ ーによ る本発明方法と、 本発明の よ う に改良さ れる前の第 2 図に示 したフ ロ ー （第 1 蒸留 塔及び第 2 蒸留塔の上部よ り 出 るガス相をそれぞれの圧 綰機で圧緒 してそれぞれの蒸留塔の熱源に用い る方法 ； なお第 2 図のフ ロ ーにおいて第 1 図に同一符号は第 1 図 と同一部を示す） によ る参考方法に従い、 炭化水素溶剤 と し て プ ロ ノ、。 ン 、 プ ロ ピ レ ン、 II 一 ブタ ン、 i — ブタ ン を用いた場合の所要エ ネ ルギ ー 、 装置コ ス ト 相対比較及 び製品ア ル コ ー ル濃度を求め、 その結果を第 1 表に示 し プ o
    [0041] なお、 主要機器の仕様を下記に示す。 第 1 蒸留塔 内径 ： 1 0 0 mm
    [0042] 咼 さ ： 4 m
    [0043] 充塡塔方式 第 2 蒸留塔 内径 ： 1 0 0 mm
    [0044] 高さ ： 4 m
    [0045] 充塡塔方式 こ の結果、 本発明 によ り 所要エ ネ ルギ ー減少及び装置 コ ス ト の大幅な低減が可能であ る こ とが確認さ れた。
    [0046]
    [0047] (比較例 1 )
    [0048] 実施例 1 において使用 した第 1 図のフ ロ ー に従っ て、 溶剤と して C02 ， C2H6 , n-C6H , 4 ， ベ ン ゼ ンを用いた場 合の結果を第 2 表に示す。
    [0049] これ らの溶剤では、 製品エ タ ノ ー ル濃度の増加はみ ら れず無水ア ル コ ー ル （ 9 9. 2 wt% 以上） は得 られなかつ 7"— 0
    [0050] 第 2 溶 剤 C02 02ΠΒ ベンゼン
    [0051] RUN Να 5-1 5-2 6-1 6-2 7― 1 7-2 7-3 8一 1 8-2 8-3
    [0052] 1) プロセスフロー 第 1図 <
    [0053] 2) 原 料
    [0054] 流 量 （kg/h) 0.1 <
    [0055] アルコール濃度 (wt¾) 95 <
    [0056] 3) 第 1蒸留塔
    [0057] 圧 力 （1^ん0)26) 50 50 36 36 1 1 5 1 1 5 温 度 （ ）
    [0058] 塔 頂 20 20 20 20 94 94 140 106 106 152 塔 底 31 32 33 35 104 105 160 122 124 165 溶剤流量 （kg/h) 5 < 製品エタノール濃度 90 91 92 89 95 95 94 94 94 93
    [0059] ( t¾)
    [0060] c
    [0061] 総 合 評 価 X X X X X X X X X X
    [0062] 産業上の利用可能性
    [0063] 本発明 は、 £1上詳述 したよ う に ア ル コ ー ル水溶液か ら 水分を分雜 して無氷ア ルコ ー ルを製造する に腠 し、 プロ パ ン、 プ ロ ピ レ ン及びブタ ンか らな る炭化氷素溶剤を用 いた加圧抽出蒸留塔を行 う こ と によ り 容易に専売法及び J I S 企画を満たす純度 9 9. 2 w t ¾ 以上の無水エ タ ノ ー ル が得 られ、 かつ既存の蒸留法に較べて炭化水素溶剤の圧 縮熱を利用 した ヒ ー ト ポ ン プ シ ス テ ム に よ り 大巾 な省ェ ネ ルギ一ができ る と い う 効果を奏する。
    权利要求:
    Claims

    請 求 の 範 囲
    エ タ ノ ール及び水を主成分とする原料を第 1 蒸留塔の 中部に供給 し、 第 1 蒸留塔の上部よ り 炭化水素溶剤を供 給 し、 該第 1 蒸留塔内で該炭化水素の液体と気体が同時 に存在する温度、 圧力に保持 し、 該第 1 蒸留塔の下部よ り 実質的に水分を含ま ないェタ ノ ール と液体炭化水素を、 又該第 1 蒸留塔上部よ り 実質的にェ タ ノ 一ルを舍ま ない 水分と蒸気炭化水素を取出す方法において、 前記第 1 蒸 留塔下部の無水エ タ ノ ール及び炭化水素混合液を第 2 蒸 留塔に導入 して炭化水素溶剤をス ト リ ッ ビ ン グする に際 し、 該第 2 蒸留塔上部ガス相を前記第 1 蒸留塔上部ガス 相と混合 したのち加圧 し、 その圧縮熱を前記第 1 蒸留塔 の熱源に用いたのち冷却液化 し、 水分を分離 したのち、 該第 2 蒸留塔及び前記第 1 蒸留塔上部へ還流する こ とを 特徴とする無氷ア ルコ ールの製造方法。
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DE69022215D1|1995-10-12|
    BR9007028A|1991-12-10|
    EP0453569B1|1995-09-06|
    EP0453569A1|1991-10-30|
    DE69022215T2|1996-02-01|
    JPH03157340A|1991-07-05|
    JPH0536420B2|1993-05-31|
    EP0453569A4|1992-05-06|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1991-05-30| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): BR US |
    1991-05-30| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FR GB IT LU NL SE |
    1991-07-17| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1990909186 Country of ref document: EP |
    1991-10-30| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1990909186 Country of ref document: EP |
    1995-09-06| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1990909186 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    JP1/294032||1989-11-14||
    JP1294032A|JPH0536420B2|1989-11-14|1989-11-14||BR909007028A| BR9007028A|1989-11-14|1990-06-18|Processo para a producao de alcool absoluto|
    EP90909186A| EP0453569B1|1989-11-14|1990-06-18|Manufacture of absolute alcohol|
    DE69022215T| DE69022215T2|1989-11-14|1990-06-18|Herstellung von absolutem alkohol.|
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