JPS61100181A

JPS61100181A - アルコ−ル濃縮法

Info

Publication number: JPS61100181A
Application number: JP59221879A
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; Hitachi Shipbuilding and Engineering Co Ltd
Current assignee: Kanadevia 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［Ｉ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１０
０前後程度の状態にあるＣ　Ｏ２を意味する。

また割合を表わす％は、特にことわりがない限り、重量
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ょって行なわ
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
共沸混合物のＳ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、多量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、この方法でもやはり共沸混合物の濃度以上までの
濃縮はできない。

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量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ＣＯ２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１９１ついで得ら
れた上記濃度のアルコール・水系混合物をベンゼンによ
って抽出蒸留して、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　Ｏ
２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、生じた減圧力がデカンタおよびストリッピ
ング塔のコンデンサの減圧に利用される。

またアルコール濃度８０％以上のアルコール・水系混合
物は冷却液として作用された後、同混合物が濃縮アルコ
ールの顕熱で加熱される。

さらに超臨界ＣＯ２用の高温高圧ＣＯ２ガスの顕熱が抽
出蒸留塔およびストリッピング塔の各リボイラの熱源と
して利用される。

発明の効果この発明によるアルコール濃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％程度の稀薄アルコール
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％程度のアルコール・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
ール濃度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ＣＯ
２が塔頂から取出される。他方、抽出残留液は弁（７）
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Ｃ
Ｏ２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の溶解量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、アルコール濃度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の間が多いときは、ＣＯ２の一部
も液化し、上記混合物の液相の上に００２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１
ｌｌｌｔされる。分離された液相ＣＯ２およびＧ　Ｏ２
ガスは、直接または熱交換器（１０）を介して、中圧用
ＣＯ２レシーバ（５）に導かれ、前述のとおりコンプレ
ッサ（６）を介して抽出塔（３）に戻されて再使用され
る。

こうしてＣＯ２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、減圧弁（１１）を経て常
圧でベンゼン抽出蒸留塔（１２）へ導かれる。同抽出蒸
留塔（１２）の塔頂にはベンゼン槽（１３）からポンプ
（１４）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（１５）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
、ついで上記熱交換器（１０）で冷却・凝縮され、凝縮
液の大部分はデカンタ（１６）に導かれ、一部は抽出蒸
　。

留塔（１１）に戻される。デカンタ（１６）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（１３）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
（１７）に導かれ、リボイラ（１８）によって加熱され
る。この加熱によって生じたベンゼン蒸気はコンデンサ
（１９）を経てやはりデカンタ（１６）へ導かれる。

デカンタ（９）からアルコール・水系混合物に同伴して
来たＣＯ２は抽出蒸留塔（１２）の塔頂からベンゼンと
水の蒸気混合物とともに留出し、熱交換器（１０）を経
て、コンプレッサ（４）の上流側に戻され再使用に供さ
れる。

抽出蒸留塔（１２）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（２０）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。

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Ｃ　Ｏ２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（２１０２２）の操作によ
ってストレーナ（２３）を介してエキスパンド・コンプ
レッサ（２４）に導かれ、その圧力エネルギーが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（２５）が開かれ、（２６）が閉じられて、ＣＯ２
はコンプレッサ（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（２７）に通されて排出され、エジェクタ（２７）
で生じた減圧力がデカンタ（１６）およびストリッピン
グ塔（１１）のコンデンサ（１９）の減圧に用いられる
。

またデカンタ（９）から出たアルコール濃度８０％以上
のアルコール・水系混合物は０℃付近まで冷却されてい
るので、熱交換器（１０）で冷却液として作用した後、
減圧弁（１１）を経て、さらに熱交換器（２８）で濃縮
アルコールの顕熱を得、気液分離層（２９）で同伴ＣＯ
２を分離した後、抽出蒸留塔（１２）に導入される。

ざらにコンプレッサ（６）から出た高温高圧のＣＯ２ガ
スの顕熱は、弁（３０）（３１）の操作により、抽出蒸
留塔（１２）およびストリッピング塔（１１）の各リボ
イラ（１５）（１８）の熱源としＣ使用された後、超臨
界抽出塔（３）に送られる。またこのＣＯ２ガスがリボ
イラの熱源として使用されないときは、弁（３２）（３
３）の操作により、コンデンサ（３４）で温度調整され
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
と同じ符号を右するものは、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ｅ！！　（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（５
２）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蒸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、
（１０）・・・熱交換器、（１２）・・・抽出蒸留塔、
（１６）・・・デカンタ、（１７）・・・ストリッピン
グ塔、（１５）（１８）・・・リボイラ、（１９）・・
・コンデンサ、（２０）・・・濃縮アルコール槽、（２
４）・・・エキスパンド・コンプレッサ、（２７）・・
・エジェクタ、（２８）・・・熱交換器、（２９）・・
・気液分離槽。以上外４名手続補正７！Ｆ昭和６０年１月２０１、　１　件の　表示　　　　昭和５９年持重、１願　
第２２１８７９　　号２、距明の名称　　アルコール濃
縮法３、補正をする者事件との関係　　　　持１：゛１出願人Ｃｔ　　　所　
大阪市西区江戸堀１丁目６番１４号氏名・名称　　　（
５１１）日立造船株式会社４　　代　　　理　　　人外４名５、補正命令の日付　　　昭和　　（ｒ　　月　　［１
ＣＯ２の持つエネルギーが、弁１２１１１２２１の操作
によってタービン」に訂正する。（２）同１３頁下から６〜５行「コンデンサ」を「熱交
換器ｊに訂正する。

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・水系混合物をベンゼンによっ
て抽出蒸留処理して、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、生じた減圧力をデカンタおよびストリッピ
ング塔のコンデンサの減圧に利用する、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）アルコール濃度８０％以上のアルコール・水系混
合物を冷却液として作用させた後、同混合物を濃縮アル
コールの顕熱で加熱する、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。
（６）超臨界ＣＯ＿２用の高温高圧ＣＯ＿２ガスの顕熱
を抽出蒸留塔およびストリッピング塔の各リボイラの熱
源として利用する、特許請求の範囲第１〜５項のうちい
ずれか１項記載の方法。