目的・特性別受託蒸留会社
3選
近沸点混合物とは、二つ以上の成分の沸点差が極めて小さく、通常の蒸留では容易に分離できない混合物を指します。 このような混合物は一般的な蒸留では十分な分離が困難で、化学工業において分離技術の選定が重要となる対象です。 特定の沸点で蒸気と液体の組成が一致する共沸は存在しませんが、挙動は共沸に似ており、「近沸点混合物」と呼んで区別する企業もあります。 こうした物質系は医薬品製造や溶剤再生で頻繁に現れ、適切な分離手法の選定が必要です。
近沸点混合物とは、相対揮発度が1に近い（例：≈1–1.1）か、沸点差が数℃程度のため通常の蒸留では分離が難しい混合物を指す実務上の呼称です。 そのため、通常の蒸留操作では成分間の分離が不完全となりがちです。 また、沸点差が小さいことで、熱力学的な挙動が似ており、理論段数の多い蒸留塔や高度な分離法を要する点が特徴です。
沸点差が小さい近沸点混合物を分離する際は、通常の蒸留では組成の変化が小さく効率が悪くなります。 沸点差が小さいほど蒸留塔の理論段数やリフラックス比を増やす必要があり、時間とエネルギーがかさみます。 また、沸点が近いほど成分間の相互作用が強くなり、飽和蒸気圧や揮発性が似通うため、気液平衡の制御が難しい。 そのため近沸点混合物は、減圧蒸留など圧力を変えることで沸点差を広げる工夫や、より複雑な分離技術の導入が求められています。
近沸点混合物を効率的に分離するためには、従来の単純蒸留に代わる技術が必要です。 代表的な手法として、共沸蒸留・抽出蒸留・膜分離などが挙げられます。 これらはそれぞれに特徴があり、対象となる混合物の性質に応じて選定されます。
近沸点混合物の代表的な解決策が共沸蒸留です。 この方法では第三成分（エントレーナー）を添加して新たな低沸点共沸を形成し、一方の成分を優先的に気化させます。 例として、シクロヘキサン添加では62.1°C、ベンゼン添加では約64.9°Cの三元共沸を形成し、いずれも水を優先的に留出させてエタノールを脱水できます（現在は毒性の観点からベンゼンよりシクロヘキサン等の使用が一般的）。 また、酢酸水溶液に酢酸エチルを加えて酢酸を回収する方法など、共沸は近沸点混合物や共沸を含む系の分離に活用できます。
抽出蒸留は近沸点混合物に溶解性の異なる溶媒を加えることで沸点差を広げ、蒸留で分離する技術です。 添加剤は揮発性が低く、液相にのみ存在して特定成分を選択的に溶解します。 例えばアセトンとクロロホルムの共沸混合物に水を加えるとアセトンが溶け、留出液のクロロホルムが増加。 このように抽出蒸留は共沸を形成しない近沸点混合物にも適用でき、エネルギーコストを抑えながら高い分離性能を実現することができます。
最近は蒸留に比べてエネルギー効率が高い膜分離法が注目されています。 浸透気化（パーベーパレーション）では非多孔質膜を用い、濃度差を駆動力として液体混合物から成分を選択的に透過させるため、共沸や近沸点混合物の分離に適しています。 近年の研究では、パーベーパレーション（PV）や蒸気透過（VP）がエタノールやイソプロパノールの水溶液に有効で、セルロース系やPVA系、ゼオライト系の膜が高い分離性能を示しています。 また、蒸留と膜を組み合わせたハイブリッドプロセスにより、共沸濃度を超える高純度アルコールを得ることができ、パーベーパレーションの方が膜面積が小さく経済的です。
近沸点混合物の分離は、化学工業をはじめとする多くの分野で重要なテーマです。 特に高純度化が求められる製品では、精密な分離技術が必要です。 さらに、環境負荷低減やエネルギー効率向上を目指す研究も進んでいます。
近沸点混合物は化学工業で多く見られます。 例としてエタノール/水やイソプロパノール/水の脱水が挙げられ、飲料用アルコールや溶剤製造で共沸蒸留や膜分離が利用されています。 また、シクロヘキサン/ベンゼンなど芳香族・環状炭化水素混合物、酢酸/水やメタノール/メチル酢酸エステルなどの有機酸系も近沸点系です。 これらの混合物は製品純度が重要となるため、エントレーナーの選定や膜材料の開発が経済性に繋がります。
近年、分離効率を向上させるために高性能膜やイオン液体、深共晶溶媒など新素材の開発が進んでいます。 大阪大学の研究では、PDMSやセルロースなど異なる性質を持つ膜を比較し、透過速度と選択性のトレードオフを評価しています。 一般に透過率が高い膜は選択性がやや低い傾向にありますが、膜面積を小さくできるためコスト低減に寄与します。 その他、金属有機構造体（MOF）やゼオライト膜などのナノ多孔質材料、イオン液体を利用した抽出蒸留も、近沸点混合物の新たな分離技術として注目されています。
化学工業ではエネルギー消費や温室効果ガス排出を削減するため、持続可能な分離技術の導入が求められています。 膜分離や減圧蒸留などは加熱エネルギーの削減に繋がり、パーベーパレーションは蒸留よりもはるかに少ないエネルギーで近沸点混合物を分離できます。 さらに、再生可能なバイオ由来溶媒やリサイクル可能な膜材料の利用、プロセス統合による工程数の削減も検討されています。 企業はこれらの技術を採用することで、コスト競争力と環境負荷低減を両立させることが可能となります。
蒸留には、薄膜蒸留、精密蒸留、水蒸気蒸留、分留など、さまざまな蒸留手法があります。蒸留の目的や対象の化学品や溶剤によって適切な蒸留方法が異なるため、自社工場に合ったパートナーを選ぶことが非常に大切。金属イオンや残留物を基準以下に蒸留精製できないと、製品の品質やコストにも関わるからです。
そこで、本メディアでは、蒸留の目的や特性に合わせて選べる受託蒸留会社を厳選し、3社比較を掲載しています。適切なパートナー選びの参考としてぜひご活用ください。
蒸留対象となる材料の性質や求める純度・精度によって、必要な蒸留技術は異なります。そのため、原料の特性に合った設備やノウハウを持つ会社を選ぶことが、製品の品質・精度・純度の向上につながります。
ここでは、蒸留の目的や素材に応じて選べる、おすすめの受託会社を3社ピックアップしました。
中国精油が得意な蒸留精製
新菱が得意な蒸留精製
八代が得意な蒸留精製