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真空による蒸留

真空蒸留は 真空を利用して沸点を下げることで、 熱によるダメージを最小限にして液体から化合物を分離するために使用される技法です。

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真空蒸留の仕組みをご紹介します。

真空蒸留は、製薬および化学業界において重要なプロセスですが、 他の多くの分野でも利用されています。たとえば、飲料および食品の製造では、植物のエキスを抽出したり、油の精製において長鎖炭化水素を分離したりするために利用されています。

蒸留は一般的に、液体混合物から成分を分離するために利用されます。液体の成分はそれぞれ沸点が異なるため、異なる条件下で蒸発させて 除去や回収を行うことができます。
分離する物質の沸点は、真空下ではより低くなります。

したがって、真空蒸留は、通常は沸点が高い化合物や爆発性の化合物を分離する場合に選択されるプロセスとなります。また、高温では成分が変質してしまうような物質の抽出も可能になります。

蒸留におけるBuschの真空テクノロジー

蒸留プロセス用として当社は、べーパー耐性や防食性を持つ真空ソリューションを幅広くご用意しています。可燃性ベーパー、ガス、液体の取り扱いが可能なATEXバージョンもご用意しております。当社のグローバルネットワークにより、Ex-ProofやKOSHAなど、他の地域の防爆規制にも 準拠することが可能です。

真空蒸留の詳細について

真空蒸留の仕組み

蒸留とは、液体混合物から成分や物質を分離するプロセスです。
このプロセスは、さまざまな成分の相対的揮発度の違いを利用するものです。
真空蒸留では、分離する成分の沸点を下げるために真空が利用されます。

蒸留プロセスのどこで真空を利用しているのでしょうか?

成分の中には、沸点が非常に高いものがあります。このような場合には、温度を上げる代わりに真空を利用して沸点を下げることができます。圧力がその混合物の蒸気圧まで下がれば、蒸留プロセスが始まります。この技法は、真空蒸留と呼ばれます。

真空蒸留には、大気圧での蒸留と比べてどのようなメリットがありますか?

分離する成分の沸点は、真空下ではより低くなります。
したがって真空蒸留は、通常は沸点が高い成分や爆発性の成分を分離する場合に選択されるプロセスとなります。

蒸留プロセスでの真空の利用にはいくつかのメリットがあります。

  • 必要な熱を抑えることによる省エネの実現
  • 副反応の抑制による生産量の増加
  • 機器の汚染の低減によるアップタイムの向上
  • 爆発リスクの低減による安全性の向上
  • 高温では成分が変質してしまうような物質の抽出も可能

蒸留に最適な真空ポンプはどれですか?

蒸留に最もよく使用されているのは、 ドライスクリュー真空ポンプです。ドライ式の動作原理により、プロセスガスの汚染がありません。

水封式真空ポンプも利用することができます。蒸留でできた液体を封液として使用すれば、モノエチレングリコール(MEG)再生の場合のように、水環内で凝縮させることが可能です。

ワンス スルー オイル潤滑ロータリーベーン真空ポンプは、腐食性または重合の可能性のあるプロセスの場合に必ず選択肢となる製品です。オイル潤滑ロータリーベーン真空ポンプは、負荷の軽い用途に最適なソリューションです。

メカニカルブースターポンプを使用して排気速度を上げたり、より低い運転圧力を達成することもできます。

真空蒸留システムの仕組み

真空蒸留システムでは多くの場合、容積移送式真空ポンプ(COBRA、DOLPHIN、HUCKEPACK、R5など)とコンデンサーを組み合わせて貴重な成分を回収します。コンデンサーは、プロセスの要件に応じて、真空ポンプの上流または下流に設置することができます。

真空蒸留システムは通常、次の中核的コンポーネントで構成されます:

  • 反応容器またはヒーター
    成分を加熱し、最も低い沸点を持つ「軽い」化合物を沸騰させます。
  • 分留塔
    分離性能を高め、より純度の高い成分を回収します。
  • コンデンサー
    気化した成分を液状に戻します。
  • 回収容器
    精製した成分を回収します。
  • 真空ポンプ
    システム内の圧力を下げます。

真空システムにより、非凝縮性物質および成分が除去されます。その結果、システム内の圧力が下がります。これにより、沸点の温度が下がり(顕熱と呼ばれます)、省エネと生産量の増加の両方が実現します。

真空蒸留システムの購入時に検討すべきキーポイントはどのようなものですか?

真空蒸留システムをお買い求めいただく際、万能のソリューションというものはありません。最高効率のソリューションを提供するには、さまざまなパラメーターを考慮する必要があります。

ご安心いただけるソリューション

最高の真空システムとは、お客様が安心できるシステムです。要件を満たす性能を備え、 止まることなく、信頼性の高い稼働が求められます。そのようなシステムを作るには、適切な技術と適切なコンポーネントを組み合わせる必要があります。安全性を確保するためのセンサー類や保護機構も必須です。故障を防ぐには、暖機運転からシャットダウンまでのサイクルを含めた操作手順の遵守も重要です。真空蒸留システムには冗長性を持たせることもできます。その目的は、システムの信頼性を高め、プロセス中にメンテナンスを行えるようにすることで生産停止時間を低減することです。

安全性

真空蒸留システムが作業員にとって危険なものとならないようにしなければなりません。爆発性、可燃性、および有毒な成分を扱う際には、この点が特に重要です。この場合、真空システムは、ATEX、IECEX、Ex-Proof、KOSHAなど、お客様の地域の防爆規格に準拠する必要があります。また、有害物質のリークを防ぐためには、適切なレベルのリーク防止策が必要です。この場合、ダブルメカニカルシールやバリアガスなど専用オプションが推奨されます。

所有コスト

真空蒸留システムの総所有コストを最適化するためには、初期投資コストだけに注目するべきではありません。そのほかにも複数のパラメーターを考慮する必要があります。システム設計、またそれに適した技術の選択も重要です。冷却水、作動流体、洗浄液などの消費量も考慮に入れます。さらに、作動流体によって汚染された水の処理など、廃棄物処理のコストも検討しなければなりません。メンテナンスの頻度とコストも考慮する必要があります。最後に、真空システムを包括的にとらえることも重要です。たとえば、配管が細すぎると、システムの性能が大きく損なわれる可能性があります。

エネルギー効率

真空蒸留システムのエネルギー消費量は、重要な選択条件の1つです。運転圧力に応じて、さまざまな技術が考えられます。低い圧力で大流量の場合、メカニカルブースターポンプを含む多段式の設計が、コスト効率およびエネルギー効率の高いソリューションになります。さらに、真空需要に対する制御も重要です。最近では、ほとんどのシステムが、真空の需要が低いときに消費電力を抑えられるよう、可変速ドライブを利用しています。

耐用年数の長さ

真空システムの耐用年数を延ばすためには、いくつかのパラメーターを考慮する必要があります。その1つが、適切な技術と適切なポンプ構成です。真空システムで扱う化学物質に適した封液、構造、およびシーリング材がこれに該当します。一方で、システムを適切に使用することも重要です。ほとんどの場合、工場出荷時の性能を維持するために、CIP(定置洗浄)を含む暖機からシャットダウンまでのサイクルが必要になります。

システムのアップグレードによる節約

真空需要を含め、お客様のプロセスが変化している場合があります。これに伴い、お使いのシステムが今でもニーズに合っているか、という問題も生じます。また、運転のエネルギー効率は最善か、という点も問題となります。真空システムのアップグレードや交換の際には、システム全体を見直すことが重要です。それにより最適化の可能性を見出すことができます。最新の技術を使えば、消耗品やエネルギー消費を抑えてコストを削減することも可能となります。たとえば、油拡散式からドライ式のソリューションへの切り替えなどが考えられます。

プロセスガス

プロセスガスの組成によっては、その回収や中和に価値がある場合もあります。たとえば、ドライソリューションでは、真空ポンプの排気口で汚染されていないプロセスガスを回収することができます。水封式真空ポンプは、適切な封液を使用して運転することで効率的な中和システムとなり得ます。たとえばAPOVACは、この目的に特化して設計された製品です。

蒸留プロセスに特に適しているのは、Buschのどの真空ポンプですか?

真空ポンプの選択は、個々のプロセス要件によって左右されます。最適な製品は、 COBRADOLPHINHUCKEPACKまたは R5真空ポンプおよび メカニカルブースターポンプです。

蒸留用途におけるBuschの真空テクノロジーの使用例をいくつか挙げてくれますか?

Buschのソリューションは、ほとんどの真空蒸留プロセスで利用されています。
製油所での原油の蒸留から製薬業界におけるAPI(医薬品有効成分)の製造まで、幅広く利用されています。また、農薬業界フレーバー&アロマの抽出と調合にも幅広く利用されています。

原油の蒸留の仕組み

原油からガソリン、ディーゼル油、航空燃料、灯油を作るには、原油を構成成分に分解する必要があります。このプロセスは製油所で、蒸留を利用して行います。

原油には、重質油や軽質油など沸点の異なるさまざまな炭化水素が含まれているため、複数の蒸留プロセスで処理することが効率化に繋がります。大気圧での蒸留のあと、真空下で2回目の蒸留を行います。ここでは、真空蒸留により、わずかに温度を上げるだけで、重質炭化水素が分離されます。この手法では、成分の分解や望ましくない副産物の生成を最低限に抑えることもできます。

化学および製薬業界での真空蒸留

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化学および製薬業界における多くのプロセスでは、純粋な化合物を得ることが目的となります。反応混合物から目的の化合物を抽出するために最もよく使用される技法の1つが蒸留です。

真空下で蒸留を行うことにより、熱の影響を受けやすい化合物を変質させずに取り扱うことができるようになります。プロセス温度を下げることで、重合や分解といった製品の劣化を防ぎ、蒸留プロセスの歩留まりを向上させることができます。また、大幅な省エネも実現します。

したがって真空蒸留は、化学および製薬業界における幅広い分離プロセスに最適な選択肢だと言えます。医薬品有効成分(API)の製造やモノマー精製から天然化合物の抽出、 他にも化学合成、フレーバーやアロマの調合など、多くの用途に利用されています。

最適な製品

石油 ガス業界での真空蒸留

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原油の蒸留

ガソリン、ディーゼル油、航空燃料、灯油を作るには、原油を各成分に分解する必要があります。このプロセスは製油所で、蒸留を利用して行います。原油には、沸点の異なる重質と軽質のさまざまな炭化水素が含まれているため、2つの蒸留プロセスが有効となります。

大気圧での蒸留のあと、真空下で2回目の蒸留を行います。ここでは、わずかに温度を上げるだけで、重質炭化水素が分離されます。この手法では、成分の分解や望ましくない副産物の生成を最低限に抑えることができます。

最適な製品

真空蒸留システム導入事例

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厳しい要件
  • 大きな排気量
  • 8 hPa(mbar)の動作圧力

当社のソリューション
  • 2段式メカニカルブースターと中間コンデンサー

真空システム内の製品

エッセンシャルオイルの真空蒸留

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当社の事例

Capua 1880は、蒸留プロセスにBusch Vacuum Solutionsの真空テクノロジーを利用しています。その蒸留プロセスは、果実の種類に応じて薄膜蒸発装置やショートパス蒸留装置で行われます。どの蒸留装置も作動流体が不要なCOBRAスクリュー真空ポンプのみが使用されています。

速度制御機能を持った真空ポンプで、正確かつ確実に所定の真空レベルを保ちます。これが、蒸留温度と並び、製品の品質を向上させる鍵となります。

導入された製品

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