バイオエタノール無水化用蒸気透過(VP)膜プロセスが設計される前に,商業上利用可能なゼオライト膜のVP特質が,水/エタノール系で調べられた。ゼオライト膜は,非常に優れたVP膜性能を示した。ゼオライトNaA膜によるバイオエタノールのVP脱水実験が,実験室規模の蒸留と膜の組み合わせプロセスで繰り返し行われた。蒸留処理されたバイオエタノールは,NaA膜性能にほとんど影響を与えなかった。リトアニアのバイオエタノール生産工場向け脱水プラント(生産量60,000 kg/day,135°C,84.8 wt%エタノールから99.8 wt%以上まで脱水)が,計画された。この装置は,550本/モジュールの長尺円筒型膜モジュール6基から成っていた。2005年3月の初期運転では,生産量は125°Cの操作条件で設計値を超えていた。供給蒸気に含まれる汚染物質により,膜性能の低下および膜劣化が生じた。2006年9月に,劣化膜がT型膜に入れ替えられ,プラント運転温度が145°Cまで上げられ,2006年12月まで運転された。その後,ステージ1(No.1 及び2のモジュール)の膜すべてが,交換された。入口ノズルの近くはT型膜で,それ以外は新規NaA膜が用いられた。このプラントによる無水バイオエタノールは,今までのところ支障なく生産されている。
Vapor permeation (VP) properties of commercially available zeolite membranes (dimensions of 12 mm o.d., 9 mm i.d. and 800 mm length) were examined in the water/ethanol systems, which were distilled by lab-scale column, before equipments to produce anhydrous bio-ethanol were designed. The membranes displayed extremely excellent water-permselective performance for the water/ethanol systems in VP. The repeated experiment of ethanol dehydration by VP with a zeolite NaA membrane was carried out using bio-ethanol liquid which was distilled by lab-scale column. The distilled ethanol hardly influenced the NaA membrane performance in VP. The dehydration equipment which can dehydrate 60,000 kg day−1 of ethanol at less than 0.2 wt% water from 84.8 wt% ethanol at 135°C was designed for bio-ethanol production plant in Lithuania. This equipment was consisting of 6 long tubular type modules, which was composed of 550 zeolite membranes. In the initial operation result at 125°C in March, 2005, the ethanol was dehydrated over the designed value of 135°C. By the lowering of membrane performance by the fouling included in the feed vapor, the operating temperature of the plant was raised to 145°C in September, 2006, and then the plant was operated until December, 2006. Membranes in stage 1 (No.1 and 2 modules) were replaced in December, 2006. T-type membranes were applied near the entrance nozzle and NaA membranes were used except for there. Then anhydrous bio-ethanol in this plant has been produced without a hitch up to the present.
キーワード:蒸気透過;ゼオライト膜;長尺円筒型モジュール;脱水;バイオエタノール
Key words: Vapor permeation; Zeolite membrane; Long tubular type module; Dehydration; Bioethanol
© 2008 ゼオライト学会© 2008 Japan Association of Zeolite
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