(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸留塔、圧縮機、中間加熱部及び分離槽を備え、
前記蒸留塔は、上層、中間層及び下層を有しており、塔頂部に溶媒供給口及び蒸気出口、上層と中間層との間に含水エタノール供給口、中間層と下層との間に中間液保持部、塔底部にリボイラー及び無水エタノール取り出し口を、それぞれ有し、
前記圧縮機は、前記蒸留塔頂部の前記蒸気出口に接続され、
前記中間加熱部は、前記中間液保持部に保持された中間液を前記圧縮機で圧縮された蒸気を熱源として加熱するものであり、
前記分離槽は、前記中間加熱部で熱源として利用された蒸気の凝縮液を収容して水と溶媒とを分離するものであり、
前記分離槽で分離された溶媒を前記蒸留塔頂部の溶媒供給口に還流する手段を有する、含水エタノールの蒸留装置。
【請求項２】
請求項１に記載の含水エタノールの蒸留装置を用い、
上層と中間層との間に含水エタノールを供給し、
上層上部へ溶媒を供給し、中間層から流出する中間液を中間液保持部に保持し、
中間液保持部から流出する中間液を下層へ供給し、
下層から気化した溶媒は、中間液保持部の開口を通して中間層へ供給され、
下層からの流出液をリボイラーで加熱し、
前記中間保持部に保持されている中間液を、蒸留塔頂部から取り出した蒸気を圧縮機で圧縮した流体で加熱し、
熱源に用いた流体を分離槽にて溶媒と水に分離し、
分離された溶媒を上層上部へ供給する溶媒として用い、
蒸留塔底部から無水エタノールを取り出す無水エタノールの製造方法。
【請求項３】
上記溶媒が、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルブタンとイソブタンの混合物、又はプロパンである、請求項２に記載の無水エタノールの製造方法。
【請求項４】
上記中間加熱部が、中間液保持部の温度を蒸留塔頂部の温度より３〜２０℃高く保持するものである、請求項２又は請求項３に記載の無水エタノールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、含水エタノールの蒸留装置、およびその装置を用いる無水エタノールの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりと共に、二酸化炭素排出量を低減するために、化石燃料ではなくバイオマスをエネルギー源として積極的に活用しようとする動きが活発である。その代表例として、サトウキビ、トウモロコシ、草、木などのバイオマスを糖化発酵して製造されるバイオエタノールがある。
このような糖化発酵により製造されるバイオエタノールは低濃度のエタノール水溶液であり、そのエタノール濃度は５〜１０質量％程度で、残りのほとんどは水である。
このバイオエタノールを自動車用燃料や燃料基材（例えば、エチルtert‐ブチルエーテル；ETBE）の原料として使用するには、バイオエタノールを濃縮・脱水してエタノール濃度が９９.６質量％以上の無水エタノールにする必要がある。
【０００３】
バイオエタノールはカーボンニュートラルであるため二酸化炭素の削減に寄与し、その削減効果は製造エネルギーが少ないほど大きくなる。しかし、従来の蒸留濃縮と共沸蒸留脱水とによるバイオエタノールの濃縮脱水法では、バイオエタノール発熱量の約３０％の製造エネルギーが必要であるため、その削減が急務の課題である。
【０００４】
エタノールと水の混合物は共沸点があるために、蒸留法ではエタノール濃度を約９６質量％以上には濃縮できない。そこで、本発明者は、バイオエタノールを蒸気再圧縮蒸留法により含水エタノール（エタノール濃度：約８５〜９６質量％）を製造し、含水エタノールをブタンやプロパン溶媒による抽出蒸留法により、エタノール濃度９９.９質量％以上の無水エタノールを製造する省エネシステムを開発した（特許文献１、２参照）。
【０００５】
含水エタノール（エタノール濃度：約８５〜９６質量％）をブタンやプロパン溶媒で抽出蒸留して無水エタノールを製造する従来のシステムについて、図２及び図３に基いて、次に説明する。
【０００６】
図２に示すシステムは一塔式のもので、原料となる含水エタノールは配管３１により抽出蒸留塔３０の中間部に供給される。一方、溶媒は抽出蒸留塔３０の塔頂部に溶媒供給配管３２より液体の状態で供給される。この溶媒としてはエタノールとの親和性がよく疎水性でエタノールとの共沸混合物を形成しない（又は形成しにくい）、ブタンまたはプロパンが適することを本発明者は見出した。この溶媒は、エタノール回収段３０ａにおいて、蒸気中のエタノールを吸収しながら流下し、エタノール濃縮段３０ｂにおいて、配管３１から供給された原料中のエタノールを選択的に吸収し、溶媒と親和性のない水分を蒸気相に追い出し、更に揮発性の高い溶媒を気化させながら流下する。その結果、抽出蒸留塔３０の塔底部の無水エタノール取り出し配管３３からは、溶媒や水分を実質的に含まない無水エタノールを回収することができる。本方式では、蒸留塔の塔頂部から配管３４を通して流出する蒸気を凝縮器３５で冷却して、分離槽３６で水分を分離するため、蒸気の有するエネルギーは凝縮器３５により全て失われる。このため、リボイラー３７に供給される加熱用水蒸気が必要となり、大量のエネルギーが消費されるという問題があった。
【０００７】
図３に示すシステムは二塔式で、抽出蒸留塔４０と溶媒分離塔４１との２塔から成る。この方式では、抽出蒸留塔４０の底部配管４２から引き抜かれる液組成について、エタノールに対する溶媒の比率を増加させることができ、液の沸点を低くすることができる。これにより、抽出蒸留塔４０の塔頂部と塔底部の温度差が小さくなり、抽出蒸留塔４０の塔頂部配管４３を通して流出する蒸気を小さい圧縮比（小さい動力）で圧縮機４４により圧縮して、配管４５を流れる圧縮蒸気の凝縮温度を塔底部配管４６から引き抜かれる液の温度より高くし、配管４５を流れる蒸気の凝縮潜熱をリボイラー４７の熱源として使用するようにしたものである。このため、リボイラー４７に供給する熱量を殆ど補うことができ、図２に示す従来システムのように大量の潜熱を捨てることなく、回収利用する省エネシステムが構築されている。
しかし、塔底部から配管４２を通して流出する塔底液は、無水エタノールとほぼ同量の溶媒から成るので、溶媒分離塔４１の中間部に供給する必要があり、溶媒分離塔４１の塔頂部に液体溶媒を供給する配管４８や塔底液を加熱するリボイラー４９など余分な設備が必要となるとともに、未だ十分にエネルギー消費量を抑えるものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平３−１５７３４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６２５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記のような事情に鑑みなされたものであって、本発明が解決する課題は、十分に低水分の無水エタノールを高い収率で得ることができ、省エネルギー性に優れ、設備が簡略化された含水エタノールの蒸留装置を提供することにある。また、この蒸留装置を用いて、エネルギー消費を抑え、高収率で無水エタノールを製造する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、蒸留塔を、上層、中間層及び下層に分け、上層と中間層との間に含水エタノールを供給するとともに、中間層と下層との間から中間液を抜き出し、これと蒸留塔頂部から抜き出される蒸気を圧縮したものとを熱交換させることにより、設備の大幅な簡略化とともに、エネルギー消費量も削減できることを見出した。
【００１１】
本発明は、かかる知見に基づきなされたもので、次のとおりである。
［１］蒸留塔、圧縮機、中間加熱部及び分離槽を備え、前記蒸留塔は、上層、中間層及び下層を有しており、塔頂部に溶媒供給口及び蒸気出口、上層と中間層との間に含水エタノール供給口、中間層と下層との間に中間液保持部、塔底部にリボイラー及び無水エタノール取り出し口を、それぞれ有し、前記圧縮機は前記蒸留塔頂部の前記蒸気出口に接続され、前記中間加熱部は前記中間液保持部に保持された中間液を、前記圧縮機で圧縮された蒸気を熱源として加熱するものであり、前記分離槽は前記中間加熱部で熱源として利用された蒸気の凝縮液を収容して水と溶媒とを分離するものであり、前記分離槽で分離された溶媒を前記蒸留塔頂部の溶媒供給口に還流する手段を有する、含水エタノールの蒸留装置。
［２］上記溶媒が、ノルマルブタン、イソブタン、またはノルマルブタンとイソブタンの混合物、或いはプロパンである、上記［１］に記載の含水エタノールの蒸留装置。
［３］上記中間加熱部が、中間液保持部の中間液温度を蒸留塔頂部の温度より３〜２０℃高く保持するものである上記［１］又は［２］に記載の含水エタノールの蒸留装置。
【００１２】
［４］上記［１］に記載の含水エタノールの蒸留装置を用い、上層と中間層との間に含水エタノールを供給し、上層上へ溶媒を供給し、中間層から流出する中間液を中間液保持部に保持し、中間液保持部から流出する中間液を下層へ供給し、下層から気化した溶媒は、中間液保持部の開口を通して中間層へ供給され、下層からの流出液をリボイラーで加熱し、前記中間保持部に保持されている中間液を、蒸留塔頂部から取り出した蒸気を圧縮機で圧縮した流体で加熱し、熱源に用いた流体を分離槽にて溶媒と水に分離し、分離された溶媒を上層上へ供給する溶媒として用い、蒸留塔底部から無水エタノールを取り出す無水エタノールの製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、塔頂部からの蒸気を圧縮して中間液の熱源とするので、リボイラーの熱量を低減でき、必要なエネルギーが少なくなり、かつ、一つの蒸留塔で無水エタノールを効率よく得ることができる。したがって、低水分の無水エタノールを高い収率で得ることができ、 設備を大幅に簡略化できるとともに、省エネルギー性に優れるという格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態による含水エタノールの蒸留装置を説明するための図である。
【図２】従来の一塔式システムによる含水エタノールの蒸留方法を説明するための図である。
【図３】従来の二塔式システムによる含水エタノールの蒸留方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の含水エタノールの蒸留装置に含まれる蒸留塔は、上層、中間層及び下層に分かれており、上層と中間層との間に含水エタノールの供給口を有し、中間層と下層との間に中間液保持部を有し、蒸留塔頂部に溶媒供給口及び蒸気出口を備え、塔底部にリボイラー及び無水エタノール取り出し口を備える。
上記蒸留塔の上層は、蒸気相中のエタノールを回収するためのエタノール回収部として機能する。上層における蒸気相中のエタノールは、液体の溶媒に吸収されながら塔を流下する。
【００１６】
この蒸留塔の中間層は、蒸気相中のエタノール濃度を上昇させ、水分濃度を低下させるためのエタノール濃縮脱水部又は水分離部として機能する。中間層中の液体の溶媒は、原料中のエタノールを選択的に吸収し、溶媒と親和性のない水分を蒸気相に追い出しながら流下し、エタノールと溶媒との混合物である中間液を中間液保持部及び下層に供給する。
【００１７】
蒸留塔の下層は、溶媒からエタノールを分離するための溶媒分離部として機能する。下層に供給されたエタノールと溶媒との混合物は、下層の上部から下部に流下しながらエタノール中の溶媒が気化分離され、水と溶媒を実質的に含有しないエタノールが塔底部に流下する。
この蒸留塔の上層、中間層及び下層の構造は、蒸留塔として一般的に用いられるものであれば特に制限はない。たとえば、気液接触構造体を内部に有する縦長円筒の構造を用いることができる。上層は、中間層の略鉛直方向の上方に、また、下層は、中間層の略鉛直方向の下方に位置している。
【００１８】
上記中間液保持部は、エタノールと溶媒との混合物を一定量保持する部分である。中間液保持部の構造は、エタノールと溶媒との混合物である中間液を一定量保持しながら下層に供給することができ、下層で発生する溶媒の蒸気が通過できる空隙を有する構造であれば、特に制限はない。たとえば、開口を有する棚板であって、開口周囲に堰を有する構造とすることが好ましい。かかる構造とすることにより、棚板上の堰の高さ以下の部分に混合物を一定量保持することができ、混合物が一定量を超えると堰から溢れて下層に流れ落ち、また、棚板に設けた開口部により、下層で発生した溶媒の蒸気が、中間層へ到達することができる。
また、この中間液保持部においては、エタノール中に溶媒が４０〜６０質量％存在することが好ましく、４５〜５５質量％存在することがより好ましい。中間液保持部におけるエタノール中の溶媒の濃度を上記の範囲とすることにより、上述の熱エネルギー（リボイラーの熱負荷と圧縮機の動力）を少なくすることができるため、好ましい。
【００１９】
本発明の蒸留装置は、上記蒸留塔に、更に、圧縮機、中間加熱部及び分離槽を備える。
圧縮機の吸引口は、蒸留塔頂部にある蒸気出口に接続されており、この蒸気出口より回収された蒸気を圧縮する。圧縮された蒸気は中間加熱部における熱源として、中間液保持部に保持された中間液の加熱に利用される。中間液保持部の温度（Ｔ１）は、蒸留塔頂部の温度（Ｔ２）よりも３〜２０℃高くなるように調整されることが好ましく、５〜１０℃高いのがより好ましい。
【００２０】
ここで、Ｔ１とＴ２との温度差をΔＴ＝Ｔ１−Ｔ２と定義すると、ΔＴが小さいほど圧縮機の圧縮比は小さくできるが、あまり小さいと当該中間液保持部における液中のエタノールに対する溶媒量が増加して蒸留塔底部の液を加熱するために設けられたリボイラーの必要熱量（熱負荷）が増大する。一方、ΔＴを大きくすると、当該中間液保持部の溶媒量は減少して当該リボイラーの熱負荷は減少するが、圧縮機の圧縮比を大きくしなければならない。すなわち、リボイラーの熱負荷と圧縮機の動力とを考慮した熱エネルギーを最少にするには、ΔＴに最適条件が存在する。本発明者は、種々検討の結果、ΔＴ＜３〜２０℃が好ましく、ΔＴ＜５〜１０がより好ましいことを見出した。
なお、本発明の中間加熱部は、上記蒸留塔と一体になっていてもよく、又は、蒸留塔とは分離された装置として構成されていてもよい。
【００２１】
上記分離槽は、中間加熱部で熱源として利用された蒸気の凝縮液を収容し、水と溶媒とを分離するものである。水と溶媒は、その比重差が大きいため、比重分離により容易に分離することができる。
この分離槽には、分離された溶媒を蒸留塔頂部にある溶媒供給口に還流する手段が設けられている。この還流は、分離槽が蒸留塔頂部よりも加圧されている場合には、配管を接続することのみで可能であるが、必要に応じてポンプなどで還流することもできる。
【００２２】
本発明の蒸留装置の処理対象の含水エタノールの含水率には特に制限がないが、一般的には、３質量％〜２０質量％であることが好ましく、バイオマス等の発酵で得られる低濃度エタノールを、通常の蒸留方法で濃縮して得られる濃縮物や共沸混合物を用いることがより好ましい。
なお、本発明における水と溶媒を実質的に含有しないエタノールまたは無水エタノールとは、含水率が０.４質量％以下、溶媒の含有率が０.０１質量％以下のエタノールをいう。
【００２３】
本発明で使用される溶媒は、本発明の蒸留装置において使用することができるものであれば特に制限がないが、エタノールとの親和性がよく疎水性でエタノールとの共沸混合物を実質的に形成しない溶媒が好ましく、ノルマルブタン、イソブタン、ノルマルブタンとイソブタンとの混合物、又はプロパンがより好ましい。これらの好ましい溶媒を使用することにより、溶媒とエタノールが共沸混合物を形成することなく、蒸留塔頂部から排出される蒸気中へのエタノールの混入をより低く抑えることができる。
また、本発明の無水エタノールの製造方法においては、用いる溶媒やエタノールの含水量等を考慮して蒸留装置の運転条件を選定するが、具体的には、蒸留装置内の圧力０.１〜５ＭＰａ、塔頂温度１５〜１５０℃、塔底温度７８〜２５０℃の範囲から適宜選定するとよい。
【００２４】
次に、本発明の蒸留装置の一実施態様として、図１に基づき、その詳細を説明する。
図１は、蒸留塔１、圧縮機２、中間加熱部である中間加熱器３および分離槽４を備える含水エタノールの蒸留装置である。蒸留塔１は、略鉛直方向に延びた筒状であり、その両端は閉じている。蒸留塔１の内部には、鉛直方向に上方から上層１ａ、中間層１ｂ及び下層１ｃを備えている。これらは気液接触構造体であり、気液の接触効率を増大させるために一般に使用される棚段、不規則充填物、規則充填物などから、適宜選定して使用される。
【００２５】
含水エタノール（エタノール濃度；約８５〜９６質量％）は配管５から供給され、原料予熱器６で予熱後、含水エタノール供給口７から蒸留塔１に供給される。含水エタノール供給口７は、上層１ａと中間層１ｂの間に位置している。
溶媒は、蒸留塔１の最上部である塔頂部に設けられた溶媒供給口８から液体状態で供給される。この液体の溶媒は、上層（エタノール回収部）１ａにおいて蒸気相中のエタノールを吸収しながら流下し、中間層（エタノール濃縮脱水部）１ｂでは原料中のエタノールを選択的に抽出し、溶媒と親和性のない水分を蒸気相に追い出しながら流下する。
【００２６】
中間層１ｂと下層１ｃの間には、中間液保持部１ｄが設けられている。中間液保持部１ｄは、蒸留塔１の内壁に接続し、略水平方向に延びる平板状の棚板１ｅ、この棚板１ｅに設けられた開口１ｆ、及び開口１ｆの外周部に沿って略鉛直方向上方に延びる板状の堰１ｇで構成されている。中間液保持部１ｄにはエタノールと溶媒との混合物である中間液が保持され、その一部分は、配管９を経由して中間加熱器３に導入され、圧縮機２により圧縮された蒸気を熱源として加熱され、配管１０を経由して再び中間液保持部１ｄに戻される。この中間液保持部１ｄの中間液温度は中間加熱器３で調整することができる。即ち、熱エネルギー（蒸留塔底部のリボイラーの熱負荷と圧縮機の動力）が最少になるように、中間液保持部１ｄの中間液温度を蒸留塔頂部の蒸気出口１１を通して流出する蒸気の温度より３〜２０℃、好ましくは５〜１０℃高くなるように調整する。
中間液保持部１ｄには、エタノールと溶媒との混合物が一定量保持されるように堰１ｇが設けられ、堰１ｇを越えた液は開口１ｆから下層（溶媒分離部）１ｃに流下する。そして、この混合物は、下層（溶媒分離部）１ｃの上部から下部に流下しながらエタノール中の溶媒が気化分離され、蒸留塔１の塔底部の無水エタノール取り出し口１２から実質的に溶媒を含まない無水エタノールが回収される。
【００２７】
また、蒸留塔１の塔底部の配管１３から取り出された塔底液は、リボイラー１４により無水エタノールの沸点になるように加熱され、配管１５を経由して蒸留塔１の塔底部へ戻される。蒸留塔１の塔底部で発生した蒸気は溶媒に一部エタノールが混合しており、下層（溶媒分離部）１ｃを上昇し、中間液保持部１ｄに設けた貫通する空隙である開口１ｆを経由して上昇するが、上層（エタノール回収部）１ａで蒸気中のエタノールは回収される。貫通する空隙である開口１ｆは、堰１ｇを越えて流下する液が逆流しない蒸気速度になるように設計されている。
【００２８】
蒸留塔１の塔頂部に設けられた蒸気出口１１から取り出された、実質的にエタノールを含まない溶媒と水分の混合蒸気は、圧力調整弁１６および配管１７を経由して圧縮機２へ導入されて圧縮される。圧縮された蒸気は、配管１８を経由して中間加熱部３の熱源として供給される。この蒸気の凝縮温度が中間液保持部１ｄの中間液温度より高くなるように、圧縮機２で圧縮する。配管１８から供給される蒸気の凝縮温度と中間保持部１ｄの中間液温度との差が大きいと中間加熱器３は小さくできるが、圧縮機２の動力が大きくなるので、経済性を考慮して最適な圧縮比に設計される。
【００２９】
配管１８から供給される蒸気は、その凝縮潜熱を中間加熱器３の熱源として用い、凝縮液となり配管１９から分離槽４に供給される。液体状態において、水は溶媒（比重：約０.５〜０.６）よりも比重が大きいので容易に重力沈降分離し、分離槽４の下部から配管２０を経由して水が抜出される。水が実質的に分離された溶媒は分離槽４の上部から配管２１を経由して取り出され、圧力調整弁２２および配管２３を経由して溶媒供給口８から蒸留塔１の塔頂部に再循環される。配管２１，２３および圧力調整弁２２が、分離槽４から溶媒供給口８に還流する手段となる。
分離槽４の底部から配管２０により抜き出される水への溶媒の溶解度は非常に小さいので、溶媒の損失は極めて少ない。なお、運転開始時や運転中に溶媒を供給する配管を、配管２３などに接続することができるが、図１では省略している。
【００３０】
溶媒供給口８からの溶媒の導入量は、中間層（エタノール濃縮脱水部）１ｂにおいて水分を蒸気相に完全に追い出すために必要な量であり、上層（エタノール回収部）１ａにおいてエタノールを回収するに必要な量よりも十分大きい。このため、下層（溶媒分離部）１ｃの上部から上昇する蒸気中のエタノールは十分回収可能である。
すなわち、図３に示される従来型の蒸留装置における、配管４８から供給される溶媒とエタノール回収部４１ａは不要になる。これにより、本発明の蒸留装置では、従来２塔必要であった蒸留塔を１塔に統合することが可能となり、溶媒循環量が減少し圧縮機の動力をその分だけ削減することができる。
【００３１】
また、図１に示される本発明の蒸留装置を図３に示される従来型の蒸留装置と対比すると、図３のエタノール回収部４１ａは図１の上層（エタノール回収部）１ａでの代用により削減され、熱交換器は４基から３基に削減され、制御装置は５系統から２系統に削減される。そして、本発明の蒸留装置により配管の半減などが達成され、設備コストの削減と運転制御の簡素化による運転人員の削減が可能となる。また、設置スペースやメインテナンス費の削減も可能となる。
【実施例】
【００３２】
（プロセスシミュレータによるプロセス計算）
ブタンまたはプロパン、エタノール、水からなる系について広範囲条件での相平衡データを測定し、高精度の相平衡モデルを開発した。そのモデルを市販の汎用プロセスシミュレータPRO II（Simulation Sciences Inc）に組み込み、プロセスシミュレーションを行った。
なお、上記プロセスシミュレーションの結果と図３に示すフローに相当する装置での実測値とが、ほぼ一致することを既に確認している。
【００３３】
（実施例１）
本発明の実施態様である図１の蒸留装置について、原料であるエタノール濃度９０質量％の含水エタノールを５.５ｔ／ｈｒで供給し、蒸留塔頂部へ供給する溶媒のノルマルブタンを１００ｔ／ｈｒ、蒸留塔内圧力を０.６ＭＰａとして、上記シミュレータによりプロセスシミュレーションを行った。なお、上記原料の含水エタノールは、エタノール濃度１０％の含水エタノールを単純蒸留することにより得られるので、これをベースにした。
その結果を表１に示す。なお、表１において、蒸留塔１の中間液保持部及び塔頂部の温度を、それぞれ、Ｔ１１及びＴ１２と表記した。
回収エタノール純度は９９.９質量％以上、エタノール回収率９６％以上であった。
【００３４】
（比較例１）
従来システムである図２のシステムについて、実施例１と同様にプロセスシミュレーションを行った。
その結果を表１に示す。なお、表１において、抽出蒸留塔３０の塔底部及び塔頂部の温度を、それぞれ、Ｔ３０１及びＴ３０２と表記した。
回収エタノール純度は９９.９質量％以上、エタノール回収率９６％以上であった。
【００３５】
（比較例２）
従来システムである図３のシステムについて、実施例１と同様にプロセスシミュレーションを行った。
その結果を表１に示す。なお、表１において、抽出蒸留塔４０の塔底部及び塔頂部の温度を、それぞれ、Ｔ４０１及びＴ４０２と表記した。
回収エタノール純度は９９.９質量％以上、エタノール回収率９６％以上であった。
【００３６】
【表１】
0006312614.tif 000002
【００３７】
表１に示されるとおり、図２の従来システム（比較例１）は所要エネルギー（圧縮機の動力＋加熱エネルギー）が大きすぎて実用的でない。
また、図１の本発明システム（実施例１）は図３の従来システム（比較例２）に比べて、理論段数が２０段少なく、所要エネルギーは約１０％少ないという効果を示している。
溶媒がイソブタン、ノルマルブタンとイソブタンとの混合物及びプロパンの場合も、溶媒がノルマルブタンの場合とほぼ同様な結果がそれぞれ得られた。
【００３８】
本発明により、省エネルギーのために２塔式にせざるを得なかった従来のシステムを、１塔の蒸留塔に集約してシステムを簡素化することが可能となった。また、本発明のシステムは、蒸留塔が１塔であるにも関わらず省エネルギー性が損なわれることがなく、逆に省エネルギー性を向上できる。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明の含水エタノールの蒸留装置は、含水エタノール、特には、糖化発酵により製造されるバイオエタノール中の水分を除去し、無水エタノールを得るために有用で、このようにして得られる無水エタノールは、自動車用燃料や燃料基材の原料、さらには、各種溶剤（有機溶媒）、有機合成原料、消毒剤などとして利用することができる。
【符号の説明】
【００４０】
１            蒸留塔（抽出蒸留脱水塔）
１ａ          上層（エタノール回収部）
１ｂ          中間層（エタノール濃縮脱水部（水分離部））
１ｃ          下層（溶媒分離部）
１ｄ          中間液保持部
２            圧縮機
４            分離槽
３            中間加熱器
１４          リボイラー
１６，２２    圧力制御装置
【図１】
0006312614.tif 000003
【図２】
0006312614.tif 000004
【図３】
0006312614.tif 000005