(57)【要約】【課題】  エネルギー効率に優れ、抽残液へのロスが少なく、且つ、排水負荷が少ない酢酸の製造方法を提供することにある。【解決手段】  （１）  酢酸の濃度が１０〜７０重量％の酢酸水溶液に、  前記酢酸水溶液の３〜１４重量倍の、カチオン成分とアニオン成分とからなるイオン化合物である疎水性イオン液体を含む抽出剤を接触させ、  酢酸及び疎水性イオン液体を含有する抽出液相と、  水を含有する抽出残液を含有する抽残液相とに分離する抽出工程、（２）  前記抽出液相の抽出液を蒸発させて、  酢酸を含む蒸気と、疎水性イオン液体を含む蒸発残液とに分離する蒸発工程、及び（３）  前記蒸気を蒸留することにより、  蒸留留出液と、蒸留缶出液である精製酢酸とに分離する蒸留工程、の各工程を含むことを特徴とする酢酸の製造方法を提供する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）
酢酸の濃度が１０〜７０重量％の酢酸水溶液に、
前記酢酸水溶液の３〜１４重量倍の、カチオン成分とアニオン成分とからなるイオン化合物である疎水性イオン液体を含む抽出剤を接触させ、
酢酸及び疎水性イオン液体を含有する抽出液相と、
水を含有する抽残液相とに分離する抽出工程、
（２）
前記抽出液相の抽出液を蒸発させて、
酢酸を含む蒸気と、疎水性イオン液体を含む蒸発残液とに分離する蒸発工程、及び
（３）
前記蒸気を蒸留することにより、
蒸留留出液と、蒸留缶出液である精製酢酸とに分離する蒸留工程、の
各工程を含むことを特徴とする酢酸の製造方法。
【請求項２】
さらに、
（４）
前記蒸発残液の少なくとも一部を、
前記抽出工程における抽出剤の少なくとも一部として供給する抽出剤循環工程、
を含む、請求項１記載の酢酸の製造方法。
【請求項３】
前記抽出工程における抽出剤の少なくとも一部として、新規に供給される抽出剤の量が、抽出剤全体に対して０．０２重量％以下である、請求項２記載の酢酸の製造方法。
【請求項４】
さらに、
（５）
前記蒸留留出液の少なくとも一部を凝縮して凝縮液を得て、
前記凝縮液の少なくとも一部を、
前記抽出工程における酢酸水溶液の少なくとも一部として用いる酢酸循環工程、
を含む、請求項１〜３の何れか１項に記載の酢酸の製造方法。
【請求項５】
前記酢酸循環工程において、前記蒸留留出液における酢酸の濃度が２０〜７０重量％である、請求項４に記載の酢酸の製造方法。
【請求項６】
前記疎水性イオン液体の前記カチオン成分が、式［ＰＲ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4］+の４級ホスホニウムカチオン（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4は、それぞれＣ1〜Ｃ12アルキル基であり、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4の炭素数の合計が１０以上）である、請求項１〜５の何れか１項に記載の酢酸の製造方法。
【請求項７】
前記疎水性イオン液体の前記アニオン成分が、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（パーフルオロアルキルスルホニル）イミド、トリス（パーフルオロアルキル）トリフルオロホスフェート、ヘキサフルオロホスフェート、テトラフルオロボレート、及びパーフルオロアルキルスルホネートからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１〜６の何れか１項に記載の酢酸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酢酸の製造方法に関する。
さらに詳細には、酢酸水溶液から酢酸を回収する酢酸の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業的製法により酢酸を得る場合、酢酸は水溶液として得られるので、脱水された精製酢酸を得るためには、この水溶液から水を除去しなければならない。通常の蒸留法によって酢酸から水を分離しようとすると、水と酢酸の沸点が接近しており、且つ、酢酸に対する水の比揮発度が小さいため、分離効率は低かった。
【０００３】
従来、酢酸エステルなどの有機溶剤を抽出剤として原料液と接触させて酢酸を抽出剤相に抽出し、この抽出液から蒸留等によって酢酸を分離精製していた（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１５１１５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、抽出液に大量の水が同伴するため蒸留分離に大量のエネルギーが必要であった。また、抽出剤の水への溶解度が高いので抽残液へのロスが多く、回収するにはさらにエネルギーが必要であった。さらに、酢酸エステルの抽出剤は水と反応してアルコールと酢酸に加水分解するため、抽出剤のロスが多く、排水負荷も大きかった。
【０００６】
そのため、エネルギー効率に優れ、抽残液へのロスが少なく、且つ、排水負荷の少ない酢酸の製造方法が求められている。
【０００７】
従って、本発明の目的は、エネルギー効率に優れ、抽残液へのロスが少なく、且つ、排水負荷の少ない酢酸の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者らが、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、疎水性イオン液体を含む抽出剤を用いることにより、酢酸に対する水の割合を低くすることができ、その結果エネルギー効率を向上することができることを見いだし、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、本発明は、
（１）
酢酸の濃度が１０〜７０重量％の酢酸水溶液に、
前記酢酸水溶液の３〜１４重量倍の、カチオン成分とアニオン成分とからなるイオン化合物である疎水性イオン液体を含む抽出剤を接触させ、
酢酸及び疎水性イオン液体を含有する抽出液相と、
水を含有する抽残液相とに分離する抽出工程、
（２）
前記抽出液相の抽出液を蒸発させて、
酢酸を含む蒸気と、疎水性イオン液体を含む蒸発残液とに分離する蒸発工程、及び
（３）
前記蒸気を蒸留することにより、
蒸留留出液と、蒸留缶出液である精製酢酸とに分離する蒸留工程、の
各工程を含むことを特徴とする酢酸の製造方法、を提供する。
【００１０】
前記酢酸の製造方法は、さらに、
（４）
前記蒸発残液の少なくとも一部を、
前記抽出工程における抽出剤の少なくとも一部として供給する抽出剤循環工程、
を含むことが好ましい。
また、前記抽出工程における抽出剤の少なくとも一部として、新規に供給される抽出剤の量は、抽出剤全体に対して０．０２重量％以下であることが好ましい。
【００１１】
前記酢酸の製造方法は、さらに、
（５）
前記蒸留留出液の少なくとも一部を凝縮して凝縮液を得て、
前記凝縮液の少なくとも一部を、
前記抽出工程における酢酸水溶液の少なくとも一部として用いる酢酸循環工程、
を含むことが好ましい。
また、前記酢酸循環工程において、前記蒸留留出液における酢酸の濃度は、２０〜７０重量％であることが好ましい。
【００１２】
また、前記酢酸の製造方法において、
前記疎水性イオン液体の前記カチオン成分が、式［ＰＲ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4］+の４級ホスホニウムカチオン（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4は、それぞれＣ1〜Ｃ12アルキル基であり、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4の炭素数の合計が１０以上）であることが好ましい。
【００１３】
また、前記酢酸の製造方法において、
前記疎水性イオン液体の前記アニオン成分が、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（パーフルオロアルキルスルホニル）イミド、トリス（パーフルオロアルキル）トリフルオロホスフェート、ヘキサフルオロホスフェート、テトラフルオロボレート、及びパーフルオロアルキルスルホネートからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の酢酸の製造方法によれば、抽出液に同伴する水が少なくなり、蒸留に使用するエネルギーが小さい。また、抽出剤の水への溶解度が非常に小さいので、抽残液からの回収は必ずしも必要でなくなった。さらに、抽出剤は水に安定であり、排水へのロスはほとんど無くなった。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】Ｐ２２２８−ＴＦＳＩを用いる抽出工程についての参考例の結果を示すグラフである。
【図２】本発明の製造方法の一例を示す製造フロー図である。
【図３】比較例として示した発明の製造方法を示す製造フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の酢酸の製造方法は、上述のように、下記の工程を含む。
［１．抽出工程］
酢酸の濃度が１０〜７０重量％の酢酸水溶液に、
前記酢酸水溶液の３〜１４重量倍の、カチオン成分とアニオン成分とからなるイオン化合物である疎水性イオン液体を含む抽出剤を接触させ、
酢酸及び疎水性イオン液体を含有する抽出液相と、
水を含有する抽残液相とに分離する抽出工程。
［２．蒸発工程］
前記抽出液相の抽出液を蒸発させて、
酢酸を含む蒸気と、疎水性イオン液体を含む蒸発残液とに分離する蒸発工程。
［３．蒸留工程］
前記蒸気を蒸留することにより、
蒸留留出液と、蒸留缶出液である精製酢酸とに分離する蒸留工程。
【００１７】
また、本発明の酢酸の製造方法は、さらに下記の工程の全部又は一部を含むことが好ましい。
［４．抽出剤循環工程］
前記蒸発残液の少なくとも一部を、
前記抽出工程における抽出剤の少なくとも一部として供給する抽出剤循環工程。
［５．酢酸循環工程］
前記蒸留留出液の少なくとも一部を凝縮して凝縮液を得て、
前記凝縮液の少なくとも一部を、
前記抽出工程における酢酸水溶液の少なくとも一部として用いる酢酸循環工程。
以下に、これらの各工程を詳細に説明する。
【００１８】
［１．抽出工程］
［１−１．酢酸水溶液］
前記酢酸水溶液における酢酸の濃度は、１０〜７０重量％であるが、２０〜５０重量％であることが好ましく、２５〜３５重量％であることがより好ましい。酢酸濃度が低すぎると、抽出液相に含まれる水の割合が増加し、蒸留工程で使用するエネルギーが大きくなるという問題が生じるおそれがある。一方、酢酸濃度が高すぎると、直接蒸留したほうが消費エネルギーが少なくなる可能性がある。なお、酢酸水溶液とは、酢酸を含有する水溶液であれば良く、他の物質が含まれていても良い。
【００１９】
［１−２．抽出剤］
（抽出剤の種類）
前記抽出剤としては、前記疎水性イオン液体を含むものであれば良く、その他の点では特に制限されない。
【００２０】
前記抽出剤には、前記疎水性イオン液体以外の物質が含まれていても良い。前記疎水性イオン液体以外の物質としては、具体的には、ジフェニルエーテル、アニソール、ｎ−ブチルシクロヘキサン、イソブチルベンゼン等が挙げられる。前記疎水性イオン液体以外の物質としては、１種又は２種以上の物質が用いられていても良い。
【００２１】
（疎水性イオン液体）
前記疎水性イオン液体は、カチオン成分とアニオン成分からなるイオン化合物であり、１０〜７０℃で液状を示し、疎水性のものである。また、前記抽出剤は、前記疎水性イオン液体を１種又は２種以上含んでいても良い。なお、疎水性イオン液体について「疎水性」とは、２５℃における水への溶解度が１重量％以下であることを意味するが、好ましくは、前記溶解度は０．１重量％以下である。
【００２２】
前記カチオン成分としては、特に制限されないが、例えば、有機カチオンであり、疎水性を強く示すという観点から、好ましくは、１以上のアルキル基を含み、且つ、前記アルキル基の炭素数の合計が１０以上であるカチオンであり、より好ましくは、式［ＰＲ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4］+の４級ホスホニウムカチオン（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4は、それぞれＣ1〜Ｃ12アルキル基であり、Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4の炭素数の合計が１０以上）である。前記Ｃ1〜Ｃ12アルキル基は置換基を有していても良く、該置換基としては、疎水性イオン液体の性質を損なわないものであれば特に制限されないが、疎水性の置換基が好ましく、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子等がより好ましい。具体的には、テトラオクチルホスホニウムカチオン、トリヘキシルテトラデシルホスホニウムカチオン、トリエチルオクチルホスホニウムカチオン等が挙げられ、なかでもトリエチルオクチルホスホニウムカチオンが好ましい。
【００２３】
前記アニオン成分としては、特に制限されないが、疎水性を強く示すという観点から、例えば、イミドアニオン、ホスフェートアニオン、ボレートアニオン、アルキルスルホネートアニオンである。具体的には含フッ素系成分が挙げられ、さらに具体的には、ビス（フルオロスルホニル）イミド、ビス（パーフルオロアルキルスルホニル）イミド、トリス（パーフルオロアルキル）トリフルオロホスフェート、ヘキサフルオロホスフェート、テトラフルオロボレート、及びパーフルオロアルキルスルホネートからなる群より選択される少なくとも１種であり、なかでも、ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド等のビス（フルオロスルホニル）イミドが好ましい。
【００２４】
（抽出剤量）
前記酢酸水溶液に接触させる前記抽出剤量は、前記酢酸水溶液の３〜１４重量倍であるが、５〜１３重量倍であることが好ましく、８〜１２重量倍であることがより好ましい。前記抽出剤量が少なすぎると、抽出残液の酢酸濃度が高くなるという問題が生じるおそれがある。一方、前記抽出剤量が多すぎると、蒸留工程で必要なエネルギーが大きくなるという問題が生じるおそれがある。
【００２５】
（接触）
接触の具体的な方法としては、特に制限されないが、例えば、抽出塔等の抽出装置を用いた公知の方法等が挙げられる。前記抽出塔としては、通常用いられる形式、例えば、ミキサーセトラ型抽出塔、多孔板型、充填塔型、バッフル塔型、振動多孔板型、攪拌混合型、脈動充填型、遠心抽出型等の抽出装置等が使用できる。このような抽出装置を用いた場合、酢酸水溶液と抽出剤とは、前記抽出装置内部で向流接触する。
【００２６】
［１−３．分離］
酢酸及び疎水性イオン液体を含有する抽出液相と、水を含有する抽残液相とに分離する具体的な方法としては、特に制限されないが、例えば、上述の抽出塔を用いた公知の方法等が挙げられる。
【００２７】
［２．蒸発工程］
本願発明の酢酸の製造方法は、蒸発工程を有することにより、前記抽出液相中の疎水性イオン液体を分離することができる。蒸発工程では、酢酸を含む蒸気と、疎水性イオン液体を含む蒸発残液とに分離する工程であれば良く、その他の点では特に制限されず、前記抽出液相の抽出液を加熱してもよく、前記抽出液を加熱しなくてもよい。例えば、断熱蒸発では、前記抽出液を加熱することなく減圧することにより、酢酸を含む蒸気と、疎水性イオン液体を含む蒸発残液とに分離できる。また、恒温蒸発では、前記抽出液を加熱し減圧することにより、酢酸を含む蒸気と、疎水性イオン液体を含む蒸発残液とに分離できる。また、複数の蒸発条件を組み合わせて、前記抽出液を分離してもよい。蒸発条件としては、例えば、１０〜１８０℃、好ましくは２０〜１３０℃、より好ましくは３０〜９０℃程度の温度で、例えば、４〜１０１ｋＰａＡ（絶対圧）、好ましくは６．７〜６７ｋＰａＡ、より好ましくは６．７〜２７ｋＰａＡ程度の圧力が挙げられる。蒸発工程は、単一の工程で構成してもよく、複数の工程を組み合わせて構成してもよい。また、蒸留塔形式の蒸発槽を用いてもよい。
【００２８】
［３．蒸留工程］
蒸留工程では、前記蒸発工程で気化した低沸点留分を何らかの蒸留装置に供給し、酢酸を蒸留する工程であれば、特に限定されない。
【００２９】
［３−１．蒸留］
前記蒸気を蒸留する具体的な方法としては、特に制限されないが、例えば、蒸留塔等の蒸留装置を用いた公知の方法等が挙げられる。前記蒸留塔としては、例えば、棚段塔、充填塔等が挙げられる。蒸留条件としては、塔頂温度は塔内圧力を調整することにより調整でき、例えば、２０〜１２０℃、好ましくは３０〜８０℃、より好ましくは４０〜６０℃程度の温度であってもよい。塔内圧力は、例えば、４〜１０１ｋＰａＡ、好ましくは６．７〜６７ｋＰａＡ、より好ましくは６．７〜２７ｋＰａＡ程度の圧力が挙げられる。蒸留工程は、単一の工程で構成してもよく、複数の工程を組み合わせて構成してもよい。
【００３０】
［３−２．蒸留缶出液］
蒸留缶出液である精製酢酸における酢酸の濃度は、特に制限されないが、例えば、９０〜１００重量％であり、好ましくは９８〜１００重量％であり、より好ましくは９９〜１００重量％である。
【００３１】
［３−３．蒸留留出液］
蒸留留出液における酢酸の濃度は、特に制限されないが、例えば、２０〜７０重量％であり、好ましくは２５〜６０重量％であり、より好ましくは２５〜５５重量％である。前記濃度が高すぎると、抽出工程にリサイクルされる液量が増加するおそれがある一方で、前記濃度が低すぎると、エネルギー効率が低下するおそれがある。
【００３２】
［４．抽出剤循環工程］
本願発明の酢酸の製造方法は、上記の抽出工程、蒸発工程、及び蒸留工程に加え、
前記蒸発残液の少なくとも一部を、
前記抽出工程における抽出剤の少なくとも一部として供給する抽出剤循環工程を有していても良い。
【００３３】
前記抽出工程における抽出剤の少なくとも一部として、新規に供給される抽出剤の量は、抽出剤の有効利用の観点から、例えば、抽出剤全体に対して０．０２重量％以下であり、好ましくは０．０１重量％以下であり、より好ましくは０．００５重量％以下である。
【００３４】
なお、「新規に供給される」とは、抽出工程、蒸発工程又は蒸留工程における一度以上の使用に供した抽出剤を再度抽出工程に供給される場合を除くことを意味し、抽出剤循環工程以外の工程によって再度抽出工程に供給される場合も除かれる。
【００３５】
［５．酢酸循環工程］
本願発明の酢酸の製造方法は、上記の抽出工程、蒸発工程、及び蒸留工程に加え、
前記蒸留留出液の少なくとも一部を凝縮して凝縮液を得て、
前記凝縮液の少なくとも一部を、
前記抽出工程における酢酸水溶液の少なくとも一部として用いる酢酸循環工程を有していても良い。
【００３６】
前記酢酸循環工程において、前記抽出工程における酢酸水溶液の少なくとも一部として用いる前記凝縮液における酢酸の濃度は消費エネルギーを極小化するための観点から、例えば、２０〜７０重量％であり、好ましくは２５〜５５重量％であり、より好ましくは３０〜５０重量％である。
【実施例】
【００３７】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００３８】
［参考例］
酢酸水溶液に対して、疎水性イオン液体であるＰ２２２８−ＴＦＳＩ（商品名「トリエチルオクチルホスホニウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド」、関東化学株式会社製）を含む抽出剤を用いる実施例について、シミュレーションを行った。なお、シミュレーションの物性モデルは、ＮＲＴＬを用い、シミュレータソフトとしては、静的シミュレータソフトＡＳＰＥＮ  ＰＬＵＳ（ＡＳＰＥＮＴＥＣ社製）を用いた。
【００３９】
なお、Ｐ２２２８−ＴＦＳＩの構造は、以下の式で表すことができる。
【化１】
2014040389.tif 000002
【００４０】
シミュレーションの妥当性を検証するために、液液平衡の実測を３回行った。実測の具体的な方法を以下に述べる。まず、１回目の実測（run1）として、水と抽出剤（Ｐ２２２８−ＴＦＳＩ）とを重量比１：１で容器に入れ、温度を２５℃に保ち、前記容器をよく混合した後、分離した水相（抽残液相）及びイオン液体相（抽出液相）の２層における抽出剤（Ｐ２２２８−ＴＦＳＩ）、水、及び酢酸の割合を、液体クロマトグラフ質量分析計、カールフィッシャー水分計により測定し、その結果を表１に記入した。なお、表１記載の％とは、重量％の意味である。２回目の実測（run2）では、１重量％の酢酸水溶液と抽出剤（Ｐ２２２８−ＴＦＳＩ）とを重量比１：１で容器に入れた以外は、run1 と同様の方法で行った。３回目の実測（run3）では、３０重量％の酢酸水溶液と抽出剤（Ｐ２２２８−ＴＦＳＩ）とを重量比１：１で容器に入れた以外は、run1 と同様の方法で行った。
【００４１】
【表１】
2014040389.tif 000003
【００４２】
算出された平衡データの酢酸量を縦軸、Ｐ２２２８−ＴＦＳＩ量を横軸として、グラフを作成した。その結果を図１に示す。図１には、３回の試行による実測値も記載しており、シミュレーションによる算出値が、実測値を高い精度で予測していることはグラフから明らかである。
【００４３】
表１及び図１に記載の結果からも、Ｐ２２２８−ＴＦＳＩを含む抽出剤を用いた場合、抽出液に同伴する水の量が大幅に低減されていることが明らかになった。
【００４４】
［実施例１］
図２は、本願実施例１の酢酸の精製方法の実施形態を示す工程図である。この工程の装置は概略、抽出塔１、蒸発器２、及び蒸留塔３からなる。以下に記載する工程を想定して、静的シミュレータソフトＡＳＰＥＮ  ＰＬＵＳ（ＡＳＰＥＮＴＥＣ社製）を用い、抽出工程、蒸発工程、及び蒸留工程等のシミュレーションを行った。
【００４５】
（抽出工程）
図２において、まず、酢酸濃度が３０重量％の酢酸水溶液が、ライン１０１から供給された。ライン１０１は、ライン１１０と合流して、ライン１０２となる。ライン１０２から、酢酸濃度が３０重量％の酢酸水溶液１１６６１．３ｋｇ／ｈが、抽出塔１の塔底に導入された。
【００４６】
また、疎水性イオン液体であるＰ２２２８−ＴＦＳＩの濃度が１００重量％の抽出剤が、新規にライン１０３から供給される。また、ライン１０３は、ライン１０７と合流して、ライン１０４となる。ライン１０４からは、Ｐ２２２８−ＴＦＳＩ  １２８１５０．０ｋｇ／ｈが、抽出塔１の塔頂に供給された。抽出塔１は理論段４０段のシミュレーションである。なお、ライン１０３により、新規に供給される抽出剤の量は、抽出剤全体に対して約０．００２重量％である。
【００４７】
抽出塔１において、酢酸水溶液と抽出剤とは双方とも液状で向流接触し、酢酸水溶液中の酢酸は抽出剤に抽出され、酢酸及び疎水性イオン液体を含有する抽出液相と、水を主成分とする抽残液相とに分離された。
【００４８】
前記抽出液における酢酸と水との割合は、重量比で２．９８：１（前者：後者）であり、抽出塔１の塔底からライン１０６を経て、蒸発器２に供給された。
【００４９】
一方、抽出塔１の塔頂から、ライン１０５により、酢酸濃度が０．２重量％の抽出残液が排出された。
【００５０】
（蒸発工程）
ライン１０６からは、酢酸の濃度が７４．９重量％の酢酸水溶液が、蒸発器２に導入された。蒸発器２では、供給された酢酸水溶液から、７４．９重量％の酢酸を含む低沸点留分を蒸気として分離するとともに、疎水性イオン液体を含む高沸点留分を蒸発残液として分離した。蒸発の条件としては、温度５０℃、圧力１０．７ｋＰａＡで処理した。蒸発器２では、４９４９ＭＪ／ｈのエネルギーを要した。前記蒸気はライン１０８を経て、蒸留塔３に供給された。
【００５１】
（抽出剤循環工程）
前記蒸発残液は、ライン１０７を経て、ライン１０３と合流して、ライン１０４によりＰ２２２８−ＴＦＳＩが抽出塔１に供給された。
【００５２】
（蒸留工程）
ライン１０８からは、酢酸の濃度が７４．９重量％の前記蒸気が、蒸留塔３に導入された。蒸留塔３は、理論段４０段のシミュレーションであり、塔頂部に冷却器１１、塔底部にリボイラー１２が付設されている。蒸留の条件は、圧力１０．７ｋＰａＡ、塔頂温度４７．８℃であった。
【００５３】
前記蒸気は、２５．１重量％の水と、７４．９重量％の酢酸とを含んでいた。この蒸気が、蒸留塔３に供給されると、前記蒸気に含まれていた水の大部分が塔頂から（水濃度７０．０重量％、酢酸濃度３０．０重量％）溜出した。一方、蒸留塔３の塔底からは、蒸留缶出液（水濃度０．１重量％、酢酸濃度９９．９重量％）が得られた。
【００５４】
前記蒸留缶出液は、リボイラー１２、ライン１０９を経て、酢酸濃度９９．９重量％の精製酢酸として２９８７ｋｇ／ｈで回収された。リボイラー１２では、７８１７ＭＪ／ｈのエネルギーを要した。
【００５５】
（酢酸循環工程）
前記蒸留留出液は、冷却器１１を経て、ライン１１０により３０重量％の酢酸水溶液として４８℃、１６６１ｋｇ／ｈでライン１０２に供給され、前記抽出工程における酢酸水溶液の少なくとも一部として用いられた。なお、前記蒸留留出液は還流比＝２．９７で還流を行った。
【００５６】
（エネルギー効率）
以上のように、蒸発器２及びリボイラー１２で要したエネルギーの総和が、系全体で要したエネルギーであり、１２７６６ＭＪ／ｈとなった。これは、酢酸１ｋｇ当たり４．２８ＭＪとなる。
【００５７】
（その他のデータ）
各ラインにおける、疎水性イオン液体（Ｐ２２２８−ＴＦＳＩ）、水、及び酢酸の量等、温度、並びに圧力について、表２に記載した。
【００５８】
【表２】
2014040389.tif 000004
【００５９】
［実施例２］
抽出工程において、抽出塔１に供給した酢酸水溶液が１２４００ｋｇ／ｈ、抽出剤が１２８５９９ｋｇ／ｈであること、
蒸発工程における圧力条件が１０．５ｋＰａＡであること、
蒸留工程における条件が１０．５ｋＰａＡ、塔頂温度４８．２℃であること、
還流比＝２．１９で還流を行ったこと以外は、実施例１と同様にシミュレーションを行った。
【００６０】
その結果、蒸留工程で得られた蒸留缶出液として、酢酸濃度９９．９重量％の精製酢酸が２９８４ｋｇ／ｈで回収された。また、蒸留留出液（水濃度５２．９重量％、酢酸濃度４７．１重量％）が２４００ｋｇ／ｈで得られた。
【００６１】
（エネルギー効率）
また、蒸発器２及びリボイラー３２で要したエネルギーは、それぞれ５４６０ＭＪ／ｈ及び６６０７ＭＪ／ｈであり、系全体で要したエネルギーは、１２０６７ＭＪ／ｈとなった。これは、酢酸１ｋｇ当たり４．０４ＭＪとなる。
【００６２】
（その他のデータ）
各ラインにおける、疎水性イオン液体（Ｐ２２２８−ＴＦＳＩ）、水、及び酢酸の量等、温度、並びに圧力について、表３に記載した。
【００６３】
【表３】
2014040389.tif 000005
【００６４】
［比較例１］
図３は、従来通り酢酸エチルを抽出剤として用いた比較例１の酢酸の精製方法の実施形態を示す工程図である。この工程の装置は概略、抽出塔４、蒸留塔５、及び回収蒸留塔６からなる。
【００６５】
（抽出工程）
図３において、酢酸濃度が３０重量％、３０℃の酢酸水溶液１００００ｋｇ／ｈを、ライン１２３から抽出塔４の塔頂に導入した。また、酢酸エチル濃度が９６重量％、４０℃の抽出剤１２４００ｋｇ／ｈを、ライン１２２から抽出塔４の塔底に導入した。抽出塔４は理論段４０段のシミュレーションである。なお、ライン１２１により新規に供給される抽出剤の量は、抽出剤全体に対して０．１重量％以上であった。
【００６６】
抽出塔４において、酢酸水溶液と抽出剤とは双方とも液状で向流接触し、酢酸：水の割合が１．６７：１（前者：後者、重量比）である抽出液相が抽出され、酢酸濃度０．２重量％である抽残液相とに分離された。
【００６７】
抽出液は、抽出塔４の塔頂近傍からライン１２５を経て、蒸留塔５に供給された。
【００６８】
抽出塔４の塔底近傍から、酢酸濃度が０．２重量％の抽出残液がライン１２４、ライン１３２を経て、回収蒸留塔６に供給された。
【００６９】
（蒸留工程１）
蒸留塔５は、理論段４０段のシミュレーションであり、塔底部にリボイラー１３が付設されている。また、蒸留は常圧条件下で行った。
【００７０】
前記抽出液、及びライン１３０によって供給された循環液に含まれていた水の大部分が蒸留塔５の塔頂から塔頂ガスとして留出し、蒸留塔５の塔底からは、蒸留缶出液が得られた。
【００７１】
前記蒸留缶出液は、ライン１２６を経て、酢酸濃度９９．９重量％の精製酢酸として、２９８６ｋｇ／ｈで回収した。リボイラー１３では１１７℃とし、１５９５６ＭＪ／ｈのエネルギーを要した。
【００７２】
前記塔頂ガスは、冷却器１５によって冷却されて凝縮し、塔頂凝縮液として第一デカンタ２１に導入された。第一デカンタ２１に供給された凝縮液は、水を主成分とし酢酸エチルを含む密度の高い富水相と、酢酸エチルを主成分とし水を含む密度の低い貧水相とに密度差によって液液分離された。貧水相の一部は、ライン１２９からライン１３０を経由して蒸留塔５の塔頂近傍に還流され、残部は、ライン１２９からライン１３１を経由して抽出塔４の抽出剤として循環供給される。富水相は、ライン１２８からライン１３２を経由して、回収蒸留塔６に供給される。
【００７３】
（蒸留工程２）
ライン１２４とライン１２８が合流し、ライン１３２を経て、酢酸エチル水溶液が回収蒸留塔６に供給された。回収蒸留塔６は、理論段１０段のシミュレーションである。また、蒸留は常圧条件下で行った。
【００７４】
回収蒸留塔６では、酢酸エチルと水とが最低共沸混合物を形成して共沸蒸留され、塔頂から回収塔頂ガスとしてライン１３４を介して留出された。この回収塔頂ガスは冷却器１６によって凝縮され凝縮液として第２デカンタ２２に導入された。第２デカンタ２２に供給された凝縮液は、水を主成分とし酢酸エチルを含む密度の高い富水相と、酢酸エチルを主成分とし水を含む密度の低い貧水相とに密度差によって液液分離された。富水相は、ライン１３５を経由して回収蒸留塔６の塔頂近傍に還流され、貧水相は、ライン１３６を経由して抽出塔４の抽出剤として循環供給された。
【００７５】
前記回収蒸留塔６の塔底からは酢酸エチルを５００ｐｐｍ含む水が、ライン１３３から排水として排出された。リボイラー１４では、１９９７ＭＪ／ｈのエネルギーを要した。
【００７６】
（エネルギー効率）
以上のように、リボイラー１３及びリボイラー１４で要したエネルギーの総和が系全体で要したエネルギーで、１７９５３ＭＪ／ｈとなった。これは、酢酸１ｋｇ当たり６．０１ＭＪとなる。
【００７７】
［考察］
実施例１及び２における、抽出工程後の抽出液における酢酸と水との割合は、それぞれ重量比で２．９８：１及び３．２３：１（前者：後者）であるのに対し、比較例１における、抽出工程後の抽出液における酢酸と水との割合は、重量比で１．６７：１（前者：後者）であった。このことから、本願発明の方法によれば、抽出剤のロスが少なく、排水負荷が低減されたと考えられる。また、抽出液に同伴する水の量が低減したため、蒸留分離等に要するエネルギーも低減されたと考えられる。
【００７８】
実際に、実施例１及び２において酢酸１ｋｇ当たりに要したエネルギーは、それぞれ、４．２８ＭＪ及び４．０４ＭＪであったのに対し、比較例１において酢酸１ｋｇ当たりに要したエネルギーは、６．０１ＭＪであった。したがって、本願発明の方法は、よりエネルギー効率に優れていることが明らかになった。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明の酢酸の製造方法は、エネルギー効率に優れ、抽残液へのロスが少なく、且つ、排水負荷が少ないため、特に工業的製法により酢酸を得る目的に有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１、４    抽出塔
２        蒸発器
３、５    蒸留塔
６        回収蒸留塔
１１、１５、１６    冷却器
１２〜１４  リボイラー
２１        第一デカンタ
２２        第二デカンタ
１０１〜１１０、１２１〜１３６  ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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