JPS6225983A - アルコ−ルの濃縮精製法 - Google Patents

アルコ−ルの濃縮精製法

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JPS6225983A
JPS6225983A JP60165977A JP16597785A JPS6225983A JP S6225983 A JPS6225983 A JP S6225983A JP 60165977 A JP60165977 A JP 60165977A JP 16597785 A JP16597785 A JP 16597785A JP S6225983 A JPS6225983 A JP S6225983A
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JP
Japan
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alcohol
impurities
water
dissolving solvent
solvent
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Pending
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JP60165977A
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English (en)
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Hirotoshi Horizoe
浩俊 堀添
Masahito Kaneko
雅人 金子
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/54Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids

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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Distillation Of Fermentation Liquor, Processing Of Alcohols, Vinegar And Beer (AREA)
  • Extraction Or Liquid Replacement (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (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、発酵アルコール等から、高純度のアルコール
を省エネルギー的に濃縮精製し得る方法に関する。
〔従来の技術〕
甘しよ、さつまいも、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10〜20 wt%と低いため、
約95〜100wt%まで濃縮する必要がある。
従来、この濃縮法として蒸留法が用いられてきたが、大
部分を占める水も80〜100℃まで昇温せねばならず
、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。
従来、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、エチレン、エタンを用いてアルコ
ールを水より抽出・分離して濃縮する方法が提案されて
いる。(特開昭56−56201及び同59−I A 
1528号公報)しかしながら、との方法で濃縮された
発酵アルコール中には高沸点不純物(04〜c5系フー
ゼル油)等の副生成物が混入しておセ、これらも分離除
去する必要があるが、この分離除去法として従来は蒸留
法による精留塔が用いられておシ、この際、濃縮アルコ
ールを再昇温し、蒸発及び凝縮を行なわぜねばならず熱
負荷が増大し、全体として省エネルギー的な方法とは云
えないという欠点があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上記した超臨界状態又は擬臨界状態の炭酸ガス
、エチレン、エタンなどを用いてアルコールを水より分
離して得た濃縮アルコールから、省エネルギー的に実質
的に水、高沸点不純物を含まない濃縮アルコールを得る
方法を提供しようとするものである。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち本発明はアルコール、高沸点不純物からなる有
機液体溶質及び水とよりなる混合物に、溶解溶剤を加え
、該溶解溶剤の超臨界状態又は擬臨界状態になる条件で
接触させて混合物を形成させ、該混合物を第1抽出分離
槽に導いて、水を主成分とし大部分の高沸点不純物、一
部のアルコール、溶解溶剤を含有する重液と、溶解溶剤
を主成分とし大部分のアルコール、一部の高沸点不純物
を含有する軽液に分離させ、該軽液を該第1抽出分離槽
より抜出して不純物分離槽に導き、該不純物分離槽を減
圧させることにより実質的に高沸点不純物を含丑ず水分
が除去されたアルコールと実質的に水と高沸点不純物と
少量のアルコールを含有する液とに分離し、前者を濃縮
精製アルコールとして回収し、後者を前記第1抽出分離
槽からの重液と混合し、該混合液に再度前記溶解溶剤を
超臨界状態又は擬臨界状態になる条件で接触させて混合
物を形成させ、該混合物を第2抽出分離槽で実質的に水
と高沸点不純物よりなる重液と実質的に溶解溶剤とアル
コールよりなる軽液に分離し、後者を濃縮精製アルコー
ルとして更に回収することを特徴とするアルコールの濃
縮精製法である。
本発明で使用する溶解溶剤としては、アルコールを良く
溶かし、水及び重質不純物を溶かしKくい溶剤が用いら
れ、特開昭56〜56021号公報にみられる00.や
炭素数2〜4の02H4,4為のような炭化水素及びこ
れらの混合物などの他に、臨界温度がアルコールの沸点
以下である無機又は有機の溶剤又はこれらの混合溶剤が
使用可能である。下表に主な溶剤を示す。
溶剤名      臨界温度 Co、         31.1 C,H,9,7 C!、HL13Z4 0、Fi692.3 (1,H896,8 0、H,。       152.0 溶解溶剤としては、臨界温度が常温に近い程、またアル
コールとの親和力の大きいもの程、省エネルギー効果が
大きいので好ましい。一般に溶解溶剤は原料アルコール
1重量部に対して2〜6重量部添加されるが、アルコー
ルとの親和力の大きい溶解溶剤の場合は、その添加量は
上記範囲より小にすることができる。
本発明にいう超臨界状態とは、溶解溶剤の臨界温度以上
かつ臨界圧力以上の温度、圧力条件での状態を意味し、
擬臨界状態とは、溶解溶剤の臨界温度Tc以下で、対臨
界温度Tr−T/To(但し0.90 (Tr(1,0
)の温度Tで、圧力はその温度における溶解溶剤の飽和
蒸気圧以上の状態を意味する。擬臨界状態では超臨界状
態より溶解溶剤の溶解度が増す場合があるが、溶解速度
は減少する傾向にある。
以下、本発明の一実施態様を第1図に従って詳述する。
第1図において、1は原料である発酵アルコールの供給
ライン、2は溶解溶剤の供給ライン、3は発酵アルコー
ルと溶解溶剤の混合フィン、4は混合器、5は第1抽出
分離器、6は重液取出しライン、7は軽液取出しライン
、8は減圧弁、9は不純物分離槽、10は高沸点不純物
取出しライン、11は低沸点成分(アルコール)取出し
ライン、12は高圧定量ポンプ、13は重液供給ライン
、14は溶解溶剤供給ライン、15は高沸点不純物供給
ライン、16は混合器、17は第2抽出分離器、18は
高沸点不純物取出しライン、19は低沸点成分(アルコ
ール)取出しライン、20は高圧定量ポンプである。
供給ライン1より供給されたアルコール(例えば水:8
0〜90 vt%、アルコール類;10〜20 wt%
、04〜G5系フーゼル油などの高沸点不純物: Q、
 1 vrt%)と供給ライン2より供給された溶解溶
剤とは、図示省略の高圧ポンプで圧送されて混合ライン
3で混合され、図示省略の熱交換器で温度を調整されて
超臨界状態又は擬臨界状態となって混合器4中で更に十
分混合される。混合器4はラインミキサ又はスタチック
ミキサなどが好ましいが、混合ライン3中で十分混合さ
れるならば必ず混合器4は必要ではない。
十分混合した液は、第1抽出分離槽5に送られ、溶解溶
剤が超臨界状態又は擬臨界状態になる条件下で十分接触
混合させられ、溶解溶剤を主成分とし濃縮された大部分
のアルコール、一部の高沸点不純物を含有する軽液と、
水を主成分とし大部分の高沸点不純物、一部のアルコー
ル、溶解溶剤を含有する重液とに分離される。
この第1抽出分離槽5は重力沈降槽が好ましいが、混合
と抽出とを同時に行なう充填塔又は棚段塔による向流抽
出分離も有利に使用することができる。
前記混合器4を含め、その後流は少なくとも溶解溶剤の
超臨界状態又は擬臨界状態にある。
すなわち混合器4では原料と溶解溶剤を十分に混合、接
触させ原料中のアルコールを溶解溶剤に抽出するが、溶
解溶剤の粘度及び表面張力を減少させ、拡散係数を増す
ことにより抽出速度を増大させることが好ましく、これ
は溶解溶剤を擬又は超臨界状態とすることによって達成
されるのである。抽出速度は超臨界状態の方が擬臨界状
態より速いので、抽出速度の点では前者の状態が好まし
い。
次に、該軽液は7より抜き出され減圧弁8で圧力を下げ
て、不純物分離槽9に導入される。
溶解溶剤の溶解度は、溶解溶剤の密度にほぼ比例してお
り、圧力を下げるか又は温度を上げることにより溶解溶
剤の密度が低下し溶解度が低下し、一方、高沸点の物質
程溶解度の低下割合は大きいので僅かな溶解溶剤の密度
低下により高沸点成分が選択的に相分離するという知見
を本発明者らは得ている。
それ故、不純物分離槽?では、高沸点不純物(C’4〜
C6系フーゼル油)が先に相分離し、アルコールと分離
される。そのため、不純物分離槽9の上部11からは、
高沸点不純物が分離された濃縮アルコールが回収される
不純物分離槽9の圧力は、飽和圧力以上とすべきである
。それ以下に減圧すると、溶解溶剤の気化熱が必要とな
シ経済的でない。
不純物分離槽9で相分離して高沸点不純物取出しライン
10から取出された高沸点不純物混合物は、一部の水と
アルコールを含んでおシ、アルコールは損失を防止する
ために回収する必要がある。そこでこの高沸点不純物混
合物は、前記第1抽出分離器5の重液取出しライン6か
ら取出される重液及び溶解溶剤供給ライン14から送供
される新たな溶解溶剤と混合器16で混合後、第2抽出
分離器17へ導入される。
第2抽出分離槽17の操作条件は、第1抽出分離槽5と
同等でも良いが、好ましくはアルコール類に対して水と
高沸点不純物が選択的に相分離する溶解溶剤の超臨界状
態で操作するのがよい。かかる操作により、第2抽出分
離槽17より実質的に水、高沸点不純物が含まれないア
ルコールが低沸点成分取出しライン19より回収され、
損失を防止できることが見出された。
上記操作において、重液供給ライン13、溶解溶剤供給
ライン14及び高沸点不純物供給ライン15の交点にお
ける液は、超(擬)臨界状態になるようにすべきである
。そのため第1抽出分離器5からの重液取出しライン6
及び不純物分離槽9からの高沸点不純物取出しライン1
0にはそれぞれ高圧定量ポンプ12及び20が設けられ
ている。
実施例1゜ エタノール10 wt%、04〜へ系フーゼル油α1v
t%、H,089,9wt%の混合物1重量部に、溶解
溶剤としてCO,を6重量部加え、圧力110atm 
、温度40℃の超臨界状態で40分間接触させ、重力沈
降槽で軽液と重液に分離した。
次に、軽液を重力沈降槽上部より抜き出し、不純物分離
槽に導入し、温度は40℃のままで圧力を110 at
mから80 atmに減圧し、C番〜へ系フーゼル油と
水及びエタノールを含む不純物混合物が相分離槽下部よ
り取り出された。相分離槽内残存物を分析したところ、
CO,以外の組成はエタノール80%、水20%、”L
〜(1フーゼル油検出限界以下であシ、エタノールが濃
縮された。
次に、前記不純物混合物と重液を混合し、該混合物1重
量部に、溶解溶剤としてCO,を6重量部加え、圧力9
0 atm 、温度40℃で接触させ重力沈降槽で軽液
と重液に分離した。軽液を分析したところ、CO,以外
の組成はエタノール70%、水30%、04〜c5系フ
ーゼル油検出限界以下でアシ、製品として回収できるこ
とが見出された。
実施例Z エタノール10wt%、C4〜C2系フーゼル油Q、 
1 vt%、%089.9 wt%の混合物1重量部に
1溶解溶剤として00.を6重量部加え、圧力110a
tm 1温度20℃の擬臨界状態で40分間接触させ、
重力沈降槽で軽液と重液に分離した。
次に、軽液を重力沈降槽上部より抜き出し、不純物分離
槽に導入し、温度は40℃に加熱し圧力を110 at
mから80 atmに減圧し、04〜ち系7−ゼル油と
水及びエタノールを含む不純物混合物が相分離槽下部よ
り取シ出された。相分離槽内残存物を分析したところ、
CO,以外の組成はエタノール80%、水20%、04
〜C6系フーゼル油検出限界以下であシ、エタノールが
濃縮された。
次に1前記不純物理合物と重液を混合し、該混合物1重
量部に、溶解溶剤としてCO,を6重量部加え、圧力9
0 atm 、温度40℃で接触させ重力沈降槽で軽液
と重液に分離した。軽液を分析したところ、CO!以外
の組成はエタノール68%、水32%、C,〜へ系フー
ゼル油検出限界以下であシ、製品として回収できること
が見出された。
〔本発明の効果〕
本発明は、以上詳記したようにアルコール、水、高沸点
不純物の混合物を、臨界付近の溶解溶剤を使用し常温付
近で圧力を2段階に制御して、これらの混合物を分離す
るものであシ、分離速度が早く装置のコンパクト化が可
能となるとともに1熱的負荷が軽減されて省エネルギー
効果を生ずるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明を実施するためのフローシートである
。 復代理人  内 1)  明 復代理人  萩 原 亮 − 復代理人  安 西 篤 夫

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. アルコール、高沸点不純物からなる有機液体溶質及び水
    とよりなる混合物に、溶解溶剤を加え、該溶解溶剤の超
    臨界状態又は擬臨界状態になる条件で接触させて混合物
    を形成させ、該混合物を第1抽出分離槽に導いて、水を
    主成分とし大部分の高沸点不純物、一部のアルコール、
    溶解溶剤を含有する重液と、溶解溶剤を主成分とし大部
    分のアルコール、一部の高沸点不純物を含有する軽液に
    分離させ、該軽液を該第1抽出分離槽より抜出して不純
    物分離槽に導き、該不純物分離槽を減圧させることによ
    り実質的に高沸点不純物を含まず水分が除去されたアル
    コールと実質的に水と高沸点不純物と少量のアルコール
    を含有する液とに分離し、前者を濃縮精製アルコールと
    して回収し、後者を前記第1抽出分離槽からの重液と混
    合し、該混合液に再度前記溶解溶剤を超臨界状態又は擬
    臨界状態になる条件で接触させて混合物を形成させ、該
    混合物を第2抽出分離槽で実質的に水と高沸点不純物よ
    りなる重液と実質的に溶解溶剤とアルコールよりなる軽
    液に分離し、後者を濃縮精製アルコールとして更に回収
    することを特徴とするアルコールの濃縮精製法。
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