乙醇制备装置以及乙醇制备方法.pdf

本发明的目的在于提供一种适用于循环利用酶的乙醇制备装置以及乙醇制备方法。本发明的乙醇制备装置包括：减压蒸馏塔（11），其中导入使生物原料糖化发酵而生成的乙醇发酵液，在内部低于大气压的减压状态下将乙醇发酵液蒸馏，使含水蒸汽的乙醇蒸汽馏出，并且排出为使生物原料糖化发酵而再利用的含酶浓缩废液；以及精馏塔（12），其用于将从减压蒸馏塔（11）馏出的乙醇蒸汽精馏。此时，还包括对从减压蒸馏塔（11）馏出的乙醇蒸汽进行绝热压缩的第1压缩机（16）；将利用第1压缩机（16）进行绝热压缩后的乙醇蒸汽导入精馏塔（12）时，能够更有效地活用乙醇蒸汽的能量。

权利要求书一种乙醇制备装置，其特征在于，包括：
减压蒸馏塔，其中导入使生物原料糖化发酵而生成的乙醇发酵液，在内部低于大气压的减压状态下将所述乙醇发酵液蒸馏，使含水蒸汽的乙醇蒸汽馏出，并且排出为使所述生物原料糖化发酵而再利用的含酶浓缩废液；以及
精馏塔，其用于将从所述减压蒸馏塔馏出的所述乙醇蒸汽精馏。
根据权利要求1所述的乙醇制备装置，其特征在于，还包括对从所述减压蒸馏塔馏出的所述乙醇蒸汽进行绝热压缩的第1压缩机；
由所述第1压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽，被导入所述精馏塔。
根据权利要求1所述的乙醇制备装置，其特征在于，还包括对从所述减压蒸馏塔馏出的所述乙醇蒸汽进行绝热压缩的第1压缩机；
由所述第1压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽，被用作对所述减压蒸馏塔的塔底循环液进行加热的加热部的热源，之后冷凝，成为乙醇液被导入所述精馏塔。
根据权利要求3所述的乙醇制备装置，其特征在于，所述减压蒸馏塔的塔底温度为30℃以上且小于60℃。
根据权利要求4所述的乙醇制备装置，其特征在于，在所述第1压缩机的前段还具有对从所述减压蒸馏塔馏出的所述乙醇蒸汽进行加热的第1过热器；
由所述第1过热器加热后的所述乙醇蒸汽，保持在所述第1压缩机内不冷凝的状态下被输送至该第1压缩机。
根据权利要求4所述的乙醇制备装置，其特征在于，由所述第1压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽的一部分，向该第1压缩机的入口侧循环。
根据权利要求5所述的乙醇制备装置，其特征在于，由所述第1压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽，被用作所述第1过热器的热源。
根据权利要求1～7中任意一项所述的乙醇制备装置，其特征在于，调节从所述减压蒸馏塔馏出的所述乙醇蒸汽的流量，使得从所述减压蒸馏塔排出的所述含酶浓缩废液的重量为，在用于提高所述生物原料的酶活性的前处理中生成的浆料重量的2～20倍。
根据权利要求4～8中任意一项所述的乙醇制备装置，其特征在于，使从所述精馏塔排出的低COD排水在前处理工序中循环，其中所述前处理工序进行用于提高所述生物原料的酶活性的前处理。
根据权利要求4～8中任意一项所述的乙醇制备装置，其特征在于，使从所述精馏塔排出的低COD排水在糖化工序中循环，其中所述糖化工序用于将糖化酶添加到所述生物原料中，得到单糖。
根据权利要求4～8中任意一项所述的乙醇制备装置，其特征在于，使从所述精馏塔排出的低COD排水作为在固液分离工序中使用的洗液而循环，其中所述固液分离工序从所述减压蒸馏塔排出的含酶浓缩废液中分离固态物。
根据权利要求4～8中任意一项所述的乙醇制备装置，其特征在于，从所述精馏塔排出的低COD排水由排水处理装置处理。
根据权利要求9～12中任意一项所述的乙醇制备装置，其特征在于，所述低COD排水被用作所述减压蒸馏塔的塔底循环液的热源。
根据权利要求13所述的乙醇制备装置，其特征在于，所述低COD排水还被用于所述乙醇发酵液的预热。
根据权利要求9～12中任意一项所述的乙醇制备装置，其特征在于，还包括对从所述精馏塔馏出的乙醇蒸汽进行压缩的第2压缩机；
由所述第2压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽的一部分，被用作对所述精馏塔的塔底循环液进行加热的加热部的热源，之后向所述精馏塔的塔顶循环。
根据权利要求15所述的乙醇制备装置，其特征在于，从所述精馏塔排出的所述低COD排水，被用作对所述乙醇发酵液进行预热和对所述减压蒸馏塔的塔底循环液进行加热的热源；
由所述第2压缩机压缩后的所述乙醇蒸汽，被用作对导入到所述精馏塔中的所述乙醇液进行加热的热源。
根据权利要求15或16所述的乙醇制备装置，其特征在于，在所述第2压缩机的前段，还具有对从所述精馏塔馏出的所述乙醇蒸汽进行加热的第2过热器；
由所述第2过热器加热后的所述乙醇蒸汽被输送至所述第2压缩机。
根据权利要求17所述的乙醇制备装置，其特征在于，由所述第2压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽，被用作所述第2过热器的热源。
根据权利要求13所述的乙醇制备装置，其特征在于，从所述减压蒸馏塔排出的含酶浓缩废液、从所述精馏塔排出的所述低COD排水、以及从所述精馏塔馏出的所述乙醇蒸汽，被用于所述乙醇发酵液的预热。
根据权利要求1～19中任意一项所述的乙醇制备装置，其特征在于，用鼓风机或真空泵来替代所述第1压缩机。
根据权利要求15～18中任意一项所述的乙醇制备装置，其特征在于，用鼓风机或真空泵来替代所述第2压缩机。
根据权利要求1～21中任意一项所述的乙醇制备装置，其特征在于，用在内部低于大气压的减压状态下将所述乙醇发酵液浓缩的减压浓缩装置来替代所述减压蒸馏塔。
一种从生物原料糖化发酵而生成的乙醇发酵液来精制乙醇的乙醇制备方法，其特征在于，包括：
将所述乙醇发酵液减压蒸馏，生成含水蒸汽的乙醇蒸汽和含酶浓缩废液的工序；
将所述乙醇蒸汽精馏的精馏工序；以及
使所述含酶浓缩废液在使所述生物原料糖化发酵的工序中循环的工序。
根据权利要求23所述的乙醇制备方法，其特征在于，还包括对所述乙醇蒸汽进行绝热压缩的工序；
将通过上述绝热压缩工序而升温、升压的所述乙醇蒸汽向所述精馏工序导入。
根据权利要求23所述的乙醇制备方法，其特征在于，还包括：对所述乙醇蒸汽进行绝热压缩的工序；以及使通过上述绝热压缩工序而升温、升压的所述乙醇蒸汽与所述减压蒸馏塔的塔底循环液进行热交换，使所述乙醇蒸汽冷凝的工序；
来自所述减压蒸馏塔的所述乙醇蒸汽成为乙醇液后，向所述精馏工序导入。

说明书乙醇制备装置以及乙醇制备方法
技术领域
本发明涉及由生物原料制备乙醇的乙醇制备装置以及乙醇制备方法。
背景技术
作为现有的乙醇制备装置，已知在酶未失活的条件下从发酵产物中蒸馏分离糖化发酵反应液，使蒸馏残留物中所含的酶循环利用于糖化发酵工序和/或预备糖化工序，从而有效利用高价的酶。（例如，参照专利文献1）。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：特开2010－17084号公报
发明内容
通常，使用减压蒸馏塔（或减压浓缩装置）进行蒸馏时，为了在未失活的状态下回收酶，必须使塔底温度维持在30℃以上且小于60℃，优选维持在30℃以上51℃以下。但是，为了防止蒸发能量过大而导入多效釜等省能仪器时，有时此时的塔顶温度低于35℃。因此，在以往适用的冷却塔（cooling tower）中，不能使减压条件下的乙醇蒸汽冷凝，必须设置耗电大于冷却塔的冷冻器（chille）等冷却器，使从塔顶馏出的乙醇蒸汽冷却并冷凝。
而且，循环利用酶时，由于因在前处理工序等中添加的碱液或洗液而增加了循环体系内的液体量，因此，有时不能使从减压蒸馏塔排出的含酶废液全部返回到糖化发酵装置中再利用。
本发明鉴于上述情况而完成，提供一种适用于循环利用酶的乙醇制备装置以及乙醇制备方法。尤其是目的在于提供一种与现有技术相比，减少了为了循环利用酶而需要的热能和冷却能量的乙醇制备装置以及乙醇制备方法。
本发明的另一个目的在于，通过提高装置整体的能效，实现利用酶的乙醇制备技术的省能化。
围绕上述目的的第1发明的乙醇制备装置的特征在于，包括：减压蒸馏塔，其中导入使生物原料糖化发酵而生成的乙醇发酵液，在内部低于大气压的减压状态下将所述乙醇发酵液蒸馏，使含水蒸汽的乙醇蒸汽馏出，并且排出为使所述生物原料糖化发酵而再利用的含酶浓缩废液；以及精馏塔，其用于将从所述减压蒸馏塔馏出的所述乙醇蒸汽精馏。
在所述第1发明的乙醇制备装置中，还包括对从所述减压蒸馏塔馏出的所述乙醇蒸汽进行绝热压缩的第1压缩机，能够将由所述第1压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽导入所述精馏塔。
在所述第1发明的乙醇制备装置中，还包括对从所述减压蒸馏塔馏出的所述乙醇蒸汽进行绝热压缩的第1压缩机，能够将由所述第1压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽用作对所述减压蒸馏塔的塔底循环液进行加热的加热部的热源，之后冷凝，成为乙醇液导入所述精馏塔。
在第1发明的乙醇制备装置中，优选所述减压蒸馏塔的塔底温度为30℃以上且小于60℃。
在第1发明的乙醇制备装置中，在所述第1压缩机的前段还具有对从所述减压蒸馏塔馏出的所述乙醇蒸汽进行加热的第1过热器；由所述第1过热器进行加热后的所述乙醇蒸汽，保持在所述第1压缩机内不冷凝的状态下，还可以被输送至该第1压缩机。
在第1发明的乙醇制备装置中，由所述第1压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽的一部分，还可以向该第1压缩机的入口侧循环。
在第1发明的乙醇制备装置中，还可以将由所述第1压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽用作所述第1过热器的热源。
在第1发明的乙醇制备装置中，可以调节从所述减压蒸馏塔馏出的所述乙醇蒸汽的流量，使得从所述减压蒸馏塔排出的所述含酶浓缩废液的重量为，在用于提高所述生物原料的酶活性的前处理中生成的浆料重量的2～20倍。
在第1发明的乙醇制备装置中，可以使从所述精馏塔排出的低COD排水在前处理工序中循环，其中所述前处理工序进行用于提高所述生物原料的酶活性的前处理。
在第1发明的乙醇制备装置中，可以使从所述精馏塔排出的低COD排水在糖化工序中循环，其中所述糖化工序用于将糖化酶添加到所述生物原料中，得到单糖。
在第1发明的乙醇制备装置中，可以使从所述精馏塔排出的低COD排水作为在固液分离工序中使用的洗液而循环，其中所述固液分离工序从所述减压蒸馏塔排出的含酶浓缩废液中分离固态物。
在第1发明的乙醇制备装置中，从所述精馏塔排出的低COD排水还可以由排水处理装置处理。
在第1发明的乙醇制备装置中，优选所述低COD排水被用作所述减压蒸馏塔的塔底循环液的热源。
在第1发明的乙醇制备装置中，优选所述低COD排水还被用于所述乙醇发酵液的预热。
在第1发明的乙醇制备装置中，优选还包括对从所述精馏塔馏出的乙醇蒸汽进行压缩的第2压缩机；由所述第2压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽的一部分，被用作对所述精馏塔的塔底循环液进行加热的加热部的热源，之后向所述精馏塔的塔顶循环。
在第1发明的乙醇制备装置中，优选从所述精馏塔排出的所述低COD排水，被用作对所述乙醇发酵液进行预热和对所述减压蒸馏塔的塔底循环液进行加热的热源；由所述第2压缩机进行压缩后的所述乙醇蒸汽，被用作对导入到所述精馏塔中的所述乙醇液进行加热的热源。
在第1发明的乙醇制备装置中，在所述第2压缩机的前段还具有对从所述精馏塔馏出的所述乙醇蒸汽进行加热的第2过热器；由所述第2过热器进行加热后的所述乙醇蒸汽，还可以被输送至所述第2压缩机。
在第1发明的乙醇制备装置中，还可以将由所述第2压缩机进行绝热压缩后的所述乙醇蒸汽用作所述第2过热器的热源。
在第1发明的乙醇制备装置中，优选从所述减压蒸馏塔排出的含酶浓缩废液、从所述精馏塔排出的所述低COD排水、以及从所述精馏塔馏出的所述乙醇蒸汽，被用于所述乙醇发酵液的预热。
在第1发明的乙醇制备装置中，还可以用鼓风机或真空泵来替代所述第1压缩机。
在第1发明的乙醇制备装置中，还可以用鼓风机或真空泵来替代所述第2压缩机。
在第1发明的乙醇制备装置中，还可以用在内部低于大气压的减压状态下将所述乙醇发酵液浓缩的减压浓缩装置来替代所述减压蒸馏塔。
围绕上述目的的第2发明的从生物原料糖化发酵而生成的乙醇发酵液来精制乙醇的乙醇制备方法，其特征在于，包括：将所述乙醇发酵液减压蒸馏，生成含水蒸汽的乙醇蒸汽和含酶浓缩废液的工序；将所述乙醇蒸汽精馏的精馏工序；以及使所述含酶浓缩废液在使所述生物原料糖化发酵的工序中循环的工序。
在第2发明的乙醇制备方法中，还包括对所述乙醇蒸汽进行绝热压缩的工序，可以将通过上述绝热压缩工序而升温、升压的所述乙醇蒸汽向所述精馏工序导入。
在第2发明的乙醇制备方法中，还包括：对所述乙醇蒸汽进行绝热压缩的工序；以及使通过上述绝热压缩工序而升温、升压的所述乙醇蒸汽与所述减压蒸馏塔的塔底循环液进行热交换，使所述乙醇蒸汽冷凝的工序；可以将来自所述减压蒸馏塔的所述乙醇蒸汽成为乙醇液后，向所述精馏工序导入。
在第1~22方面的乙醇制备装置中，能够在酶未失活的温度下进行减压蒸馏，能够再利用酶。而且，利用减压蒸馏塔和精馏塔的2塔方式，与现有技术相比，能够扩大乙醇蒸汽的馏出量以及含酶浓缩废液的排出量的设定自由度，因此，能够将从减压蒸馏塔排出的含酶浓缩废液的量设定为适合酶循环体系内的流量平衡的量。而且，由于通过设置精馏塔，能够得到低COD的水，因此，能够将该水有效活用作洗液。
在第2方面的乙醇制备装置中，由第1压缩机进行绝热压缩后的乙醇蒸汽被导入精馏塔。因此，由于乙醇蒸汽在被升温、升压的状态下被导入精馏塔，因而与现有技术相比，能够减少在精馏工序中需要的能耗。
在第3～19方面的乙醇制备装置中，由第1压缩机进行绝热压缩后的乙醇蒸汽，被用作对减压蒸馏塔的塔底循环液进行加热的加热部的热源，之后冷凝，被导入精馏塔。因此，由于不利用冷却器使乙醇蒸汽冷凝，因而与现有技术相比，能够减少在减压蒸馏工序以及精馏工序中需要的能耗。
尤其是在第4方面的乙醇制备装置中，不受从减压蒸馏塔的塔顶部馏出的乙醇蒸汽的温度的影响，减压蒸馏塔的塔底温度为30℃以上且小于60℃。因此，由于酶未失活，因而能够再利用酶。
在第5方面的乙醇制备装置中，由于加热乙醇蒸汽，因此，能够防止乙醇蒸汽在第1压缩机内冷凝。
在第6方面的乙醇制备装置中，由于由第1压缩机进行绝热压缩后的乙醇蒸汽的一部分，向第1压缩机的入口侧循环，因此，能够防止乙醇蒸汽在第1压缩机内冷凝。
在第7方面的乙醇制备装置中，由第1压缩机进行绝热压缩后的乙醇蒸汽被用作第1过热器的热源，因而与现有技术相比，能够减少在减压蒸馏工序中需要的能耗。
在第8方面的乙醇制备装置中，通过在减压蒸馏塔的后段设置精馏塔，与现有技术相比，能够扩大乙醇蒸汽的馏出量以及含酶浓缩废液的排出量的设定自由度，因此，例如通过将含酶浓缩废液的排出量设定为在用于提高生物原料的酶活性的前处理中生成的浆料重量的2～20倍、优选为5～10倍，能够较好地保持酶循环体系内的液体平衡。
在第9方面的乙醇制备装置中，由于能够使生物原料中所含的水分和制备乙醇的过程中所添加的水以低COD排水排出，因此，能够在前处理工序中再利用。
在第10方面的乙醇制备装置中，由于能够使生物原料中所含的水分和在制备乙醇的过程中所添加的水以低COD排水排出，因此，能够在糖化工序中再利用。
在第11方面的乙醇制备装置中，由于能够使生物原料中所含的水分和在制备乙醇的过程中所添加的水以低COD排水排出，因此，能够作为在固液分离工序使用的洗液而再利用。
在第12方面的乙醇制备装置中，由于容易进行低COD排水的排水处理，因此，与现有技术相比，能够减轻废液处理的负担。
在第13方面的乙醇制备装置中，低COD排水被用作减压蒸馏塔的塔底循环液的热源，由此与现有技术相比，能够减少在减压蒸馏工序中需要的能耗。
在第14方面的乙醇制备装置中，低COD排水被进一步用于乙醇发酵液的预热，由此与现有技术相比，能够减少在减压蒸馏工序中需要的能耗。
在第15方面的乙醇制备装置中，由第2压缩机进行绝热压缩后的乙醇蒸汽的一部分被用作对精馏塔的塔底循环液进行加热的加热部的热源，之后向精馏塔的塔顶循环，由此与现有技术相比，能够减少在减压蒸馏工序以及精馏工序中需要的能耗。
在第16～18方面的乙醇制备装置中，在第2压缩机中，通过绝热压缩使乙醇蒸汽升温，成为可利用潜热的状态，与显热一起再利用，由此，与现有技术相比，能够减少在减压蒸馏工序以及精馏工序中需要的能耗。
在第19方面的乙醇制备装置中，从减压蒸馏塔排出的含酶浓缩废液、从精馏塔排出的低COD排水以及从精馏塔馏出的乙醇蒸汽，被用于乙醇发酵液的预热，由此与现有技术相比，能够减少在减压蒸馏工序中需要的能耗。
在第20方面的乙醇制备装置中，能够用鼓风机或真空泵来替代第1压缩机。
在第21方面的乙醇制备装置中，能够用鼓风机或真空泵来替代第2压缩机。
在第22方面的乙醇制备装置中，能够用将乙醇发酵液浓缩的减压浓缩装置来替代减压蒸馏塔。
在第23方面的乙醇制备方法中，利用减压蒸馏和精馏的2阶段方式，能够将通过减压蒸馏而生成的含酶浓缩废液的量设定为适合酶循环体系内的流量平衡的量。
在第24方面的乙醇制备方法中，由于进行了绝热压缩的乙醇蒸汽在升温、升压的状态下被精馏，与现有技术相比，能够减少在精馏工序中需要的能耗。
在第25方面的乙醇制备方法中，进行了绝热压缩的乙醇蒸汽，与减压蒸馏塔的塔底循环液进行热交换，冷凝后被精馏。因此，由于不利用冷却器使乙醇蒸汽冷凝，因此，与现有技术相比，能够减少在减压蒸馏工序以及精馏工序中需要的能耗。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的乙醇制备装置的制备工序的流程图；
图2是本发明的第1实施方式的乙醇制备装置的构造图；
图3是本发明的第2实施方式的乙醇制备装置的构造图；
图4是本发明的第3实施方式的乙醇制备装置的构造图；
图5是本发明的第4实施方式的乙醇制备装置的构造图；
图6是本发明的第5实施方式的乙醇制备装置的构造图。
附图标记说明
10：乙醇制备装置、11：减压蒸馏塔、12：精馏塔、15：塔底循环泵、16：第1压缩机、17：热交换器、18：第1过热器、20：冷却器、21：热交换器、22：塔底循环泵、30：乙醇制备装置、31：塔底循环泵、32：预热器、33：热交换器、34：热交换器、41：第1过热器、42：第1压缩机、51：塔底循环泵、52：预热器、53：预热器、54：热交换器、61：第2过热器、62：第2压缩机、63：预热器、64：预热器、65：预热器、66：预热器、67：回流管线（line）、68：馏出管线、70：乙醇制备装置、75：塔底循环泵、77：预热器、78：热交换器、79：热交换器、80：热交换器、85：第1过热器、86：第1压缩机、90：预热器、91：预热器、92：热交换器、93：塔底循环泵、94：馏出管线、95：回流管线、97：乙醇制备装置、98：塔底循环泵、99：第1压缩机、100：预热器、101：热交换器、102：热交换器、103：热交换器、105：第1过热器、109：第2压缩机、110：预热器、111：预热器、112：热交换器、113：预热器、114：热交换器、115：塔底循环泵、120：馏出管线、121：回流管线、200：乙醇制备装置、231：塔底循环泵、232：预热器、234：热交换器、241：第1过热器、242：第1压缩机、251：塔底循环泵、252：预热器、254：热交换器、261：第2过热器、262：第2压缩机、264：预热器、265：预热器、267：回流管线、268：馏出管线
具体实施方式
〔第1实施方式〕
接着，参照附图说明本发明的具体实施方式，以理解本发明。但是，本发明的技术范围，并不限定于以下的实施方式。
本发明的第1实施方式的乙醇制备装置10（参照图2），用于由含纤维素的木质类、草本类、纸类生物原料生成乙醇。如图1所示，乙醇制备工序包括：前处理工序P1、糖化工序P2、C6糖发酵工序P3、减压蒸馏工序P4、精馏工序P5、无水化工序P6。该制备工序还包括固液分离工序P7以及C5糖发酵工序P8。
在前处理工序P1中，为了提高生物原料的酶活性，对生物原料进行热处理、化学处理、机械处理等前处理。
在糖化工序P2中，在前处理的生物原料中添加纤维素酶、半纤维素酶等糖化酶，将纤维素等水解，得到单糖。
在C6糖发酵工序P3中，向在糖化工序P2中得到的含单糖的糖化液中添加酵母，通过发酵，得到乙醇发酵液。该乙醇发酵液含有1～10％的乙醇。本工序还可以同时作为糖化发酵工序（与糖化工序P2一起进行的工序）。
在减压蒸馏工序P4中，将在C6糖发酵工序P3中得到的乙醇发酵液蒸馏，以分离乙醇。具体地，将乙醇发酵液导入减压蒸馏塔11（参照图2），从塔顶使乙醇馏出。所导入的乙醇发酵液，含有纤维素酶、半纤维素酶等糖化酶以及未在C6糖发酵工序P3发酵的C5糖。由于纤维素酶、半纤维素酶在60℃以上失活，因此，减压蒸馏塔11的塔底温度被调节为小于该温度。即使小于60℃，随着时间的推移，酶也会失活，因此，减压蒸馏塔11的塔底温度优选尽可能低。
在精馏工序P5中，将从减压蒸馏塔11馏出的低浓度乙醇水浓缩至约90％。在无水化工序P6中，通过膜分离或共沸等，从在精馏工序P5中浓缩的乙醇中分离水分。
在固液分离工序中，从减压蒸馏工序P4的减压蒸馏塔11中排出的含酶浓缩废液中分离固态物。
在C5糖发酵工序P8中，使分离了固态物的含酶浓缩废液中所含的C5糖发酵。发酵液向糖化工序P2循环。
下面对图1的虚线所示的减压蒸馏工序P4以及精馏工序P5进行详细说明。
在该工序中，如图2所示，利用减压蒸馏塔11和精馏塔12分别进行蒸馏和精馏。
利用C6糖发酵工序P3生成的乙醇发酵液被导入减压蒸馏塔11。利用第1压缩机16来减压控制内部压力，使减压蒸馏塔11的塔底温度为30℃以上且小于60℃（优选为30℃以上51℃以下）。减压蒸馏塔11的塔顶部的内部压力例如被控制为16kPaA。
从减压蒸馏塔11的塔底排出含酶浓缩废液。该排出的含酶浓缩废液通过塔底循环泵15被输出，经过固液分离工序P7，在C5糖发酵工序P8的发酵槽中被再利用。
从减压蒸馏塔11的塔底部排出的含酶浓缩废液的一部分作为塔底循环液，通过热交换器17被升温，向减压蒸馏塔11的塔底循环。此外，在热交换器17中，将从未图示的蒸汽管线供给的蒸汽作为热源。减压蒸馏塔11的塔底温度例如为45℃。
热交换器17被设置于减压蒸馏塔11的外部，但是，也可以与减压蒸馏塔11的塔底部成为一体，与从未图示的蒸汽管线供给的蒸汽进行热交换。
乙醇蒸汽（其温度例如为41℃）从减压蒸馏塔11的塔顶馏出。预先决定乙醇发酵液量和含酶浓缩废液量，它们的差值为馏出的乙醇和水分。通过调节从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽的流量，将该含酶浓缩废液量设定为，利用前处理工序P1生成的浆料重量的2～20倍（优选为5～10倍，例如为9倍）。为了不在被输送至精馏塔12的途中冷凝，馏出的乙醇蒸汽通过第1过热器18被加热。在此，通常，从塔顶馏出的乙醇蒸汽在被输送至精馏塔12的途中冷凝时，有时会对第1压缩机16内的叶轮（叶片部）等旋转部施加过大的负荷，产生冷凝液从密封部泄漏等机械问题。在本实施方式中，由于从减压蒸馏塔11的塔顶馏出的乙醇蒸汽通过第1过热器18被加热，因此，能够防止发生上述因冷凝引起的问题。
被加热的乙醇蒸汽进一步利用第1压缩机16进行绝热压缩，而被升温、升压。之后，乙醇蒸汽被导入精馏塔12。
因此，由于直接将蒸汽导入精馏塔12，而不用像现有技术那样在冷冻器等中冷却并冷凝乙醇蒸汽，因此，能够减少冷却需要的能量和精馏塔12需要的热能。
还可以将由第1压缩机16进行了绝热压缩的乙醇蒸汽用作设置在第1压缩机16的前段的第1过热器18的热源后，导入精馏塔12。由此，能够防止乙醇蒸汽在第1压缩机16内冷凝。
另外，也可以不设置第1过热器18，而是使利用第1压缩机16进行绝热压缩而升温、升压的乙醇蒸汽的一部分向第1压缩机16的入口侧循环，以防止乙醇蒸汽在第1压缩机16内冷凝。在没有发生上述的由冷凝引起的问题的可能性时，也可以不在第1压缩机16的前段设置第1过热器18，而是直接用第1压缩机16对馏出的乙醇蒸汽进行压缩。
在精馏塔12中，导入的乙醇蒸汽被分离为乙醇浓度为约90％的乙醇液和低COD（化学需氧量）排水。
乙醇液从塔顶以乙醇蒸汽（其温度例如为79℃）馏出。乙醇蒸汽在冷却器20中被冷却，成为乙醇液，被输送至无水化工序P6。为了进行回流操作，乙醇液的一部分向精馏塔12的塔顶循环。
低COD排水从精馏塔12的塔底排出，通过塔底循环泵22被输出。由于该低COD排水是减压蒸馏塔11的馏出物，因此，不存在高沸成分，只含有微量的有机酸和油分等。因此，低COD排水的COD为约1000（mg/L），可以说是无色透明的干净水。因此，低COD排水能够在前处理工序P1、糖化工序P2、或固液分离工序P7中循环利用。尤其是在固液分离工序P7中，低COD排水被用作洗液。另外，还可以用未图示的排水处理装置来处理该低COD排水。
低COD排水的一部分通过热交换器21被升温，向精馏塔12的塔底循环。由此，塔底温度例如为100℃。
〔第2实施方式〕
接着，对本发明的第2实施方式的乙醇制备装置200进行说明。乙醇制备工序与在第1实施方式中说明的相同。
在乙醇制备装置200的减压蒸馏工序P4以及精馏工序P5中，如图3所示，利用减压蒸馏塔11和精馏塔12分别进行蒸馏和精馏。
利用C6糖发酵工序P3生成的乙醇发酵液被导入减压蒸馏塔11中。为了不使糖化酶失活，利用第1压缩机242进行减压控制，使减压蒸馏塔11的塔底温度为30℃以上且小于60℃（优选为30℃以上51℃以下）。减压蒸馏塔11的塔顶部的内部压力例如被控制为16kPaA。
从减压蒸馏塔11的塔底排出含酶浓缩废液。该排出的含酶浓缩废液通过塔底循环泵231被输出，经过固液分离工序P7，在C5糖发酵工序P8的发酵槽中被再利用。另外，含酶浓缩废液通过预热器232对乙醇发酵液进行预热。
从减压蒸馏塔11的塔底部排出的含酶浓缩废液的一部分通过热交换器（加热部）234被供热、升温，作为塔底循环液向减压蒸馏塔11的塔底循环。
此外，从减压蒸馏塔11的塔顶馏出的乙醇蒸汽在第1压缩机242中通过绝热压缩而升温后，在热交换器234中作为热源。减压蒸馏塔11的塔底温度例如为45℃。热交换器234被设置于减压蒸馏塔11的外部，但是，也可以与减压蒸馏塔11的塔底部成为一体，与从未图示的蒸汽管线供给的蒸汽进行热交换。
乙醇蒸汽（其温度例如为41℃）从减压蒸馏塔11的塔顶馏出。由于预先决定乙醇发酵液量和含酶浓缩废液量，因此，它们的差值为馏出的乙醇和水分。通过调节从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽的流量，该含酶浓缩废液量被设定为，利用前处理工序P1生成的浆料重量的2～20倍（优选为5～10倍，例如为9倍）。为了控制该含酶浓缩废液的循环量，例如可以考虑下面的方法。作为第1例，为了稳定地维持C5糖发酵液的缓冲槽的水平，可以通过改变减压蒸馏工序P4中的供给蒸汽量、第1压缩机242的旋转数、或从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽量来进行控制。作为第2例，使用折射仪（Brix仪）来测量含酶浓缩废液的折射率（糖度），为了使该测量值稳定，可以通过改变减压蒸馏工序P4中的供给蒸汽量、第1压缩机242的旋转数、或从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽量来进行控制。
为了不在第1压缩机242内冷凝，从减压蒸馏塔11的塔顶馏出的乙醇蒸汽通过第1过热器241被加热。在此，通常，从塔顶馏出的乙醇蒸汽在被输送至精馏塔12的途中冷凝时，有时会对第1压缩机242内的叶轮（叶片部）等旋转部施加过大的负荷，产生冷凝液从密封部泄漏等机械问题。在本实施方式中，由于从减压蒸馏塔11的塔顶馏出的乙醇蒸汽通过第1过热器241被加热，因此，能够防止发生上述因冷凝引起的问题。
被加热的乙醇蒸汽进一步利用第1压缩机242进行绝热压缩，而被升温、升压。之后，乙醇蒸汽在热交换器234内与减压蒸馏塔11的塔底的含酶浓缩废液（塔底循环液）进行热交换，从而冷凝。
还可以将利用第1压缩机242进行了绝热压缩的乙醇蒸汽用作设置在第1压缩机242的前段的第1过热器241的热源后，导入热交换器234。由此，能够防止乙醇蒸汽在第1压缩机242内冷凝。还能够减少在减压蒸馏工序P4中需要的能耗。另外，也可以不设置第1过热器241，而是使利用第1压缩机242进行绝热压缩而升温、升压的乙醇蒸汽的一部分向第1压缩机242的入口侧循环，以防止乙醇蒸汽在第1压缩机242内冷凝。而且，在没有发生上述的由冷凝引起的问题的可能性时，也可以不在第1压缩机242的前段设置第1过热器241，而是直接用第1压缩机242对馏出的乙醇蒸汽进行压缩。
在热交换器234内冷凝的减压蒸馏塔11的馏出乙醇液，通过预热器265、预热器252以及预热器264被升温，被导入精馏塔12。
乙醇蒸汽从精馏塔12的塔顶部馏出，在第2压缩机262内被升温、升压后，通过馏出管线268被输出，然后在预热器264中被热交换而冷凝成乙醇液，预热器265将该乙醇液作为热源。
预热器252将从精馏塔12的塔底部排出的低COD排水作为热源。
预热器264将从精馏塔12的塔顶部馏出，在第2压缩机262内被升温、升压后，通过馏出管线268被输出的乙醇蒸汽作为热源。
因此，由于将从减压蒸馏塔11的塔顶部馏出，在第1压缩机242内被升温、升压的乙醇蒸汽作为减压蒸馏塔11的操作所需要的热源，因此，不用像现有技术那样使用蒸汽等外部热能，能够大幅减少为了操作减压蒸馏塔11所需要的能量。另外，由于乙醇馏出液和来自蒸馏塔塔底的排出液的显热也在预热器等中得以利用，因此，减少了能量使用量。而且，由于多效釜等省能仪器的导入，塔顶温度例如为35℃以下时，需要耗电大于其它仪器的冷冻器等冷却器，但是，在本工序中，由于不必使乙醇蒸汽冷凝，因此不需要冷却器。
导入精馏塔12的馏出乙醇液是乙醇浓度为10％左右的乙醇液（10％乙醇液）。该10％乙醇液利用精馏塔12，被分离成乙醇浓度为约90％的乙醇液和低COD排水。
90％的乙醇液以乙醇蒸汽（90％乙醇蒸汽）从精馏塔12的塔顶馏出，通过第2过热器261被加热，通过第2压缩机262被升温、升压后，被输出到馏出管线268，通过预热器264和预热器265，被输送至无水化工序P6。
如上所述，90％乙醇蒸汽通过预热器264对从减压蒸馏塔11馏出的10％乙醇液进行预热。另外，90％乙醇蒸汽在预热器264中冷凝后，通过预热器265对10％乙醇液进行预热。
利用第2压缩机262进行压缩而升温、升压的乙醇蒸汽的一部分，被输出至回流管线267。之后，被输出至回流管线267的乙醇蒸汽，通过作为精馏塔12的塔底部的加热部的热交换器254，与塔底循环液进行热交换，大部分冷凝。冷凝后的乙醇作为乙醇回流液，向精馏塔12的塔顶循环。
还可以将利用第2压缩机262进行绝热压缩后的乙醇蒸汽，用作设置在第2压缩机262的前段的第2过热器261的热源后，输出至馏出管线268和回流管线267。由此，防止乙醇蒸汽在第2压缩机262内冷凝。另外，还能够进一步减少在减压蒸馏工序P4中需要的能耗。
低COD排水从精馏塔12的塔底排出。由于该低COD排水是减压蒸馏塔11的馏出物，因此，不存在高沸成分，只含有微量的有机酸和油分等。因此，低COD排水的COD为约1000（mg/L），可以说是无色透明的干净水。因此，低COD排水能够在前处理工序P1、糖化工序P2、或固液分离工序P7中循环利用。尤其是在固液分离工序P7中，低COD排水被用作洗液。另外，还可以用未图示的排水处理装置来处理该低COD排水。
低COD排水通过塔底循环泵251被输出，如上所述，通过预热器252对导入精馏塔12的10％乙醇液进行预热。
低COD排水的一部分通过热交换器254被升温，作为塔底循环液向精馏塔12的塔底循环。如上所述，热交换器254的热源是，利用第2压缩机262进行压缩而升温、升压的乙醇蒸汽。由此，塔底温度例如为100℃。
乙醇发酵液通过预热器232进行热交换，但是，也可以省略该预热器232。从精馏塔12的塔顶馏出的乙醇蒸汽的分支管线（回流管线267和馏出管线268），被设置于第2压缩机262的出口侧，但是，除此以外，也可以使馏出管线268在第2压缩机262的入口侧分支。
另外，还可以在热交换器234与预热器252、265之间设置临时存储冷凝的乙醇的缓冲槽。
〔第3实施方式〕
下面，对本发明的第3实施方式的乙醇制备装置30进行说明。乙醇制备工序与在第1实施方式中说明的相同。
在乙醇制备装置30的减压蒸馏工序P4和精馏工序P5中，如图4所示，利用减压蒸馏塔11和精馏塔12分别进行蒸馏和精馏。
利用C6糖发酵工序P3生成的乙醇发酵液被导入减压蒸馏塔11中。为了不使糖化酶失活，利用第1压缩机42进行减压控制，使减压蒸馏塔11的塔底温度为30℃以上且小于60℃（优选为30℃以上51℃以下）。减压蒸馏塔11的塔顶部的内部压力例如被控制为16kPaA。
从减压蒸馏塔11的塔底排出含酶浓缩废液。该排出的含酶浓缩废液通过塔底循环泵31被输出，经过固液分离工序P7，在C5糖发酵工序P8的发酵槽中被再利用。另外，含酶浓缩废液通过预热器32对乙醇发酵液进行预热。
从减压蒸馏塔11的塔底部排出的含酶浓缩废液的一部分作为塔底循环液，通过热交换器33和热交换器34（加热部）被供热、升温，向减压蒸馏塔11的塔底循环。在热交换器33中，将从精馏塔12的塔底排出的低COD排水作为热源。从减压蒸馏塔11的塔顶馏出的乙醇蒸汽在第1压缩机42中通过绝热压缩而升温后，在热交换器34中热源。减压蒸馏塔11的塔底温度例如为45℃。
热交换器33和热交换器34被设置于减压蒸馏塔11的外部，但是，也可以与减压蒸馏塔11的塔底部成为一体，与从未图示的蒸汽管线供给的蒸汽进行热交换。
乙醇蒸汽（其温度例如为41℃）从减压蒸馏塔11的塔顶馏出。由于预先决定乙醇发酵液量和含酶浓缩废液量，因此，它们的差值为馏出的乙醇和水分。通过调节从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽的流量，该含酶浓缩废液量被设定为，利用前处理工序P1生成的浆料重量的2～20倍（优选为5～10倍，例如为9倍）。为了控制该含酶浓缩废液的循环量，例如可以考虑下面的方法。作为第1例，为了稳定地维持C5糖发酵液的缓冲槽的水平，可以通过改变减压蒸馏工序P4中的供给蒸汽量、第1压缩机42的旋转数、或从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽量来进行控制。作为第2例，使用折射仪（Brix仪）来测量含酶浓缩废液的折射率（糖度），为了使该测量值稳定，可以通过改变减压蒸馏工序P4中的供给蒸汽量、第1压缩机42的旋转数、或从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽量来进行控制。
为了不在第1压缩机42内冷凝，从减压蒸馏塔11的塔顶馏出的乙醇蒸汽通过第1过热器41被加热。在此，通常，从塔顶馏出的乙醇蒸汽在被输送至精馏塔12的途中冷凝时，有时会对第1压缩机42内的叶轮（叶片部）等旋转部施加过大的负荷，产生冷凝液从密封部泄漏等机械问题。在本实施方式中，由于从减压蒸馏塔11的塔顶馏出的乙醇蒸汽通过第1过热器41被加热，因此，能够防止发生上述因冷凝引起的问题。
被加热的乙醇蒸汽进一步利用第1压缩机42进行绝热压缩，而被升温、升压。之后，乙醇蒸汽在热交换器34内与减压蒸馏塔11的塔底的含酶浓缩废液（塔底循环液）进行热交换，从而冷凝。
还可以将利用第1压缩机42进行了绝热压缩的乙醇蒸汽用作设置在第1压缩机42的前段的第1过热器41的热源后，导入热交换器34。由此，能够防止乙醇蒸汽在第1压缩机42内冷凝。还能够减少在减压蒸馏工序P4中需要的能耗。另外，也可以不设置第1过热器41，而是使利用第1压缩机42进行绝热压缩而升温、升压的乙醇蒸汽的一部分向第1压缩机42的入口侧循环，以防止乙醇蒸汽在第1压缩机42内冷凝。而且，在没有发生上述的由冷凝引起的问题的可能性时，也可以不在第1压缩机42的前段设置第1过热器41，而是直接用第1压缩机42对馏出的乙醇蒸汽进行压缩。
在热交换器34内冷凝的减压蒸馏塔11的馏出乙醇液，通过预热器63、预热器65、预热器52以及预热器64被升温，被导入精馏塔12。
预热器63，将从精馏塔12的塔顶部馏出，在第2压缩机62内被升温、升压后，通过回流管线67被输出，然后在作为精馏塔12的塔底部的加热部的热交换器54中被热交换而冷凝成的乙醇液，作为热源。该回流管线67中的乙醇液中的一部分以蒸汽存在。
乙醇蒸汽从精馏塔12的塔顶部馏出，在第2压缩机62内被升温、升压后，通过馏出管线68被输出，然后在预热器64中被热交换而冷凝成乙醇液，预热器65将该乙醇液作为热源。
预热器52将从精馏塔12的塔底部排出的低COD排水作为热源。
预热器64将从精馏塔12的塔顶部馏出，在第2压缩机62内被升温、升压后，通过馏出管线68被输出的乙醇蒸汽作为热源。
因此，由于将从减压蒸馏塔11的塔顶部馏出，在第1压缩机42内被升温、升压的乙醇蒸汽作为减压蒸馏塔11的操作所需要的热源，因此，不用像现有技术那样使用蒸汽等外部热能，能够大幅减少为了操作减压蒸馏塔11所需要的能量。另外，由于乙醇馏出液和来自蒸馏塔塔底的排出液的显热也在预热器等中得以利用，因此，减少了能量使用量。除此之外，由于多效釜等省能仪器的导入，塔顶温度例如为35℃以下时，需要耗电大于其它仪器的冷冻器等冷却器，但是，在本工序中，由于不必使乙醇蒸汽冷凝，因此不需要冷却器。
导入精馏塔12的馏出乙醇液是乙醇浓度为10％左右的乙醇液（10％乙醇液）。该10％乙醇液利用精馏塔12，被分离成乙醇浓度为约90％的乙醇液和低COD排水。
90％的乙醇液以乙醇蒸汽（90％乙醇蒸汽）从精馏塔12的塔顶馏出，通过第2过热器61被加热，通过第2压缩机62被升温、升压后，被输出到馏出管线68，通过预热器64、预热器65和预热器66，被输送至无水化工序P6。
如上所述，90％乙醇蒸汽通过预热器64对从减压蒸馏塔11馏出的10％乙醇液进行预热。另外，90％乙醇蒸汽在预热器64中冷凝后，通过预热器65对10％乙醇液进行预热。
利用第2压缩机62进行压缩而升温、升压的乙醇蒸汽的一部分，被输出至回流管线67。之后，被输出至回流管线67的乙醇蒸汽，通过热交换器54与塔底循环液进行热交换，大部分冷凝。冷凝后的乙醇通过预热器63，对被导入精馏塔12的10％乙醇进行预热，作为乙醇回流液向塔顶循环。
还可以将利用第2压缩机62进行绝热压缩后的乙醇蒸汽，用作设置在第2压缩机62的前段的第2过热器61的热源后，输出至馏出管线68和回流管线67。由此，防止乙醇蒸汽在第2压缩机62内冷凝。另外，还能够进一步减少在减压蒸馏工序P4中需要的能耗。
低COD排水从精馏塔12的塔底排出。由于该低COD排水是减压蒸馏塔11的馏出物，因此，不存在高沸成分，只含有微量的有机酸和油分等。因此，低COD排水的COD为约1000（mg/L），可以说是无色透明的干净水。因此，低COD排水能够在前处理工序P1、糖化工序P2、或固液分离工序P7中循环利用。尤其是在固液分离工序P7中，低COD排水被用作洗液。另外，还可以用未图示的排水处理装置来处理该低COD排水。
低COD排水通过塔底循环泵51被输出，如上所述，通过预热器52对导入精馏塔12的10％乙醇液进行预热，通过热交换器33与减压蒸馏塔11的塔底循环液热交换。另外，低COD排水通过预热器53对乙醇发酵液进行预热。
低COD排水的一部分通过热交换器54被升温，向精馏塔12的塔底循环。如上所述，热交换器54的热源是，利用第2压缩机62进行压缩而升温、升压的乙醇蒸汽。由此，塔底温度例如为100℃。
乙醇发酵液通过并列设置的预热器32、预热器53、以及预热器66进行热交换，但是，乙醇发酵液的分支成本过大等时，也可以省略并列设置这些预热器32、预热器53、以及预热器66。另外，从精馏塔12的塔顶馏出的乙醇蒸汽的分支管线（回流管线67和馏出管线68），被设置于第2压缩机62的出口侧，但是，除此以外，也可以使馏出管线68在第2压缩机62的入口侧分支。
〔第4实施方式〕
下面，对本发明的第4实施方式的乙醇制备装置70进行说明。乙醇制备工序与在第1实施方式中说明的相同。
在乙醇制备装置70的减压蒸馏工序P4和精馏工序P5中，如图5所示，利用减压蒸馏塔11和精馏塔12分别进行蒸馏和精馏。
利用C6糖发酵工序P3生成的乙醇发酵液被导入减压蒸馏塔11中。为了不使糖化酶失活，利用第1压缩机86进行减压控制，使减压蒸馏塔11的塔底温度为30℃以上且小于60℃（优选为30℃以上51℃以下）。减压蒸馏塔11的内部压力例如被控制为16kPaA。
从减压蒸馏塔11的塔底排出含酶浓缩废液。该排出的含酶浓缩废液通过塔底循环泵75被输出，经过固液分离工序P7，在C5糖发酵工序P8的发酵槽中被再利用。另外，含酶浓缩废液通过预热器77对乙醇发酵液进行预热。
减压蒸馏塔11的塔底部的含酶浓缩废液作为塔底循环液，通过热交换器78、热交换器79以及热交换器80被供热、升温，向减压蒸馏塔11的塔底循环。在热交换器78中，将从精馏塔12的塔底排出的低COD排水（其温度例如为100℃）作为热源。在热交换器79中，与从未图示的蒸汽管线供给的外部蒸汽进行热交换。在热交换器80中，与从精馏塔12的塔顶馏出的乙醇蒸汽进行热交换。减压蒸馏塔11的塔底温度例如为45℃。
热交换器78和热交换器79被设置于减压蒸馏塔11的外部，但是，也可以与减压蒸馏塔11的塔底部成为一体，与从未图示的蒸汽管线供给的蒸汽进行热交换。
乙醇蒸汽（其温度例如为41℃）从减压蒸馏塔11的塔顶馏出。由于预先决定乙醇发酵液量和含酶浓缩废液量，因此，它们的差值为馏出的乙醇和水分。通过调节从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽的流量，该含酶浓缩废液量被设定为，利用前处理工序P1生成的浆料重量的2～20倍（优选为5～10倍，例如为9倍）。为了控制该含酶浓缩废液的循环量，例如可以考虑下面的方法。作为第1例，为了稳定地维持C5糖发酵液的缓冲槽的水平，可以通过改变减压蒸馏工序P4中的供给蒸汽量、第1压缩机86的旋转数、或从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽量来进行控制。作为第2例，使用折射仪（Brix仪）来测量含酶浓缩废液的折射率（糖度），为了使该测量值稳定，可以通过改变减压蒸馏工序P4中的供给蒸汽量、第1压缩机86的旋转数、或从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽量来进行控制。
为了不在被输送至精馏塔12的途中冷凝，从减压蒸馏塔11的塔顶馏出的乙醇蒸汽通过第1过热器85被加热。在此，通常，从塔顶馏出的乙醇蒸汽在被输送至精馏塔12的途中冷凝时，有时会对第1压缩机86内的叶轮（叶片部）等旋转部施加过大的负荷，产生冷凝液从密封部泄漏等机械问题。在本实施方式中，由于从减压蒸馏塔11的塔顶馏出的乙醇蒸汽通过第1过热器85被加热，因此，能够防止发生上述因冷凝引起的问题。
被加热的乙醇蒸汽进一步利用第1压缩机86进行绝热压缩，而被升温、升压。之后，乙醇蒸汽被导入精馏塔12。
因此，由于直接将蒸汽导入精馏塔12，而不用像现有技术那样将乙醇蒸汽冷却并冷凝，因此，能够大幅减少为了使精馏塔12运转所需要的能量。除此之外，由于多效釜等省能仪器的导入，塔顶温度例如为35℃以下时，需要耗电大于其它仪器的冷冻器等冷却器，但是，在本工序中，由于不必使乙醇蒸汽冷凝，因此不需要冷却器。
还可以将利用第1压缩机86进行了绝热压缩的乙醇蒸汽用作设置在第1压缩机86的前段的第1过热器85的热源后，导入精馏塔12。由此，能够防止乙醇蒸汽在第1压缩机86内冷凝。
还能够进一步减少在减压蒸馏工序P4中需要的能耗。
另外，也可以不设置第1过热器85，而是使利用第1压缩机86进行绝热压缩而升温、升压的乙醇蒸汽的一部分向第1压缩机86的入口侧循环，以防止乙醇蒸汽在第1压缩机86内冷凝。而且，在没有发生上述的由冷凝引起的问题的可能性时，也可以不在第1压缩机86的前段设置第1过热器85，而是直接用第1压缩机86对馏出的乙醇蒸汽进行压缩。
导入精馏塔12的10％左右的乙醇蒸汽，被分离成乙醇浓度为约90％的乙醇液（90％乙醇液）和低COD排水。90％乙醇液以乙醇蒸汽（其温度例如为79℃）从塔顶馏出。如上所述，该从塔顶馏出的乙醇蒸汽通过热交换器80与减压蒸馏塔11的塔底循环液进行热交换，使塔底循环液升温。而且，该乙醇蒸汽通过预热器90对乙醇发酵液进行预热。之后，乙醇蒸汽的一部分通过馏出管线94被输送至无水化工序P6。乙醇蒸汽的残留部分，在大部分冷凝的状态下，作为乙醇回流液，通过回流管线95向精馏塔12的塔顶循环。
低COD排水从精馏塔12的塔底排出。由于该低COD排水是减压蒸馏塔11的馏出物，因此，不存在高沸成分，只含有微量的有机酸和油分等。因此，低COD排水的COD为约1000（mg/L），可以说是无色透明的干净水。因此，低COD排水能够在前处理工序P1、糖化工序P2、或固液分离工序P7中循环利用。尤其是在固液分离工序P7中，低COD排水被用作洗液。另外，还可以用未图示的排水处理装置来处理该低COD排水。
低COD排水通过塔底循环泵93被输出，如上所述，通过热交换器78与减压蒸馏塔11的塔底循环液热交换。另外，低COD排水通过预热器91对乙醇发酵液进行预热。
低COD排水的一部分通过热交换器92利用从未图示的蒸汽管线供给的外部蒸汽等被升温，向精馏塔12的塔底循环。由此，塔底温度例如为100℃。
乙醇发酵液通过并列设置的预热器77、预热器90、以及预热器91进行热交换，但是，乙醇发酵液的分支成本过大等时，也可以省略并列设置这些预热器77、预热器90、以及预热器91。
〔第5实施方式〕
下面，对本发明的第5实施方式的乙醇制备装置97进行说明。
乙醇制备工序与在第1实施方式中说明的相同。以下对与第1实施方式相同的部件附以相同的附图标记，省略其说明。
在乙醇制备装置97的减压蒸馏工序P4和精馏工序P5中，如图6所示，利用减压蒸馏塔11和精馏塔12分别进行蒸馏和精馏。
利用C6糖发酵工序P3生成的乙醇发酵液被导入减压蒸馏塔11中。为了不使糖化酶失活，利用第1压缩机99进行减压控制，使减压蒸馏塔11的塔底温度为30℃以上且小于60℃（优选为30℃以上51℃以下）。减压蒸馏塔11的内部压力例如被控制为16kPaA。
从减压蒸馏塔11的塔底排出含酶浓缩废液。该排出的含酶浓缩废液通过塔底循环泵98被输出，经过固液分离工序P7，在C5糖发酵工序P8的发酵槽中被再利用。另外，含酶浓缩废液通过预热器100对乙醇发酵液进行预热。
排出的减压蒸馏塔11的塔底部的含酶浓缩废液的一部分作为塔底循环液，通过热交换器101、热交换器102以及热交换器103被升温，向减压蒸馏塔11的塔底循环。在热交换器101中，将从精馏塔12的塔底排出的低COD排水（其温度例如为100℃）作为热源。在热交换器102中，与从未图示的蒸汽管线供给的外部蒸汽进行热交换。在热交换器103中，与从精馏塔12的塔顶馏出的乙醇蒸汽进行热交换。减压蒸馏塔11的塔底温度例如为45℃。
热交换器101和热交换器102被设置于减压蒸馏塔11的外部，但是，也可以与减压蒸馏塔11的塔底部成为一体，与从未图示的蒸汽管线供给的蒸汽进行热交换。
乙醇蒸汽（其温度例如为41℃）从减压蒸馏塔11的塔顶馏出。该乙醇蒸汽量由可在整个乙醇制备工序中循环的含酶浓缩废液量决定。为了控制该含酶浓缩废液的循环量，例如可以考虑下面的方法。作为第1例，为了稳定地维持C5糖发酵液的缓冲槽的水平，可以通过改变减压蒸馏工序P4中的供给蒸汽量、第1压缩机99的旋转数、或从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽量来进行控制。作为第2例，使用折射仪（Brix仪）来测量含酶浓缩废液的折射率（糖度），为了使该测量值稳定，可以通过改变减压蒸馏工序P4中的供给蒸汽量、第1压缩机99的旋转数、或从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽量来进行控制。
为了不在被输送至精馏塔12的途中冷凝，从减压蒸馏塔11的塔顶馏出的乙醇蒸汽，通过以从未图示的蒸汽管线供给的蒸汽为热源的第1过热器105被加热。在此，通常，从塔顶馏出的乙醇蒸汽在被输送至精馏塔12的途中冷凝时，有时会对第1压缩机99内的叶轮（叶片部）等旋转部施加过大的负荷，产生冷凝液从密封部泄漏等机械问题。在本实施方式中，由于从减压蒸馏塔11的塔顶馏出的乙醇蒸汽通过第1过热器105被加热，因此，能够防止发生上述因冷凝引起的问题。
被加热的乙醇蒸汽进一步利用第1压缩机99进行绝热压缩，而被升温、升压。之后，乙醇蒸汽被导入精馏塔12。
因此，由于直接将蒸汽导入精馏塔12，而不用像现有技术那样将乙醇蒸汽冷却并冷凝，因此，能够减少为了使精馏塔12运转所需要的能量。除此之外，由于多效釜等省能仪器的导入，塔顶温度例如为35℃以下时，需要耗电大于其它仪器的冷冻器等冷却器，但是，在本工序中，由于不必使乙醇蒸汽冷凝，因此不需要冷却器。
还可以将利用第1压缩机99进行了绝热压缩的乙醇蒸汽用作设置在第1压缩机99的前段的第1过热器105的热源后，导入精馏塔12。由此，能够防止乙醇蒸汽在第1压缩机99内冷凝。还能够进一步减少在减压蒸馏工序P4中需要的能耗。
另外，也可以不设置第1过热器105，而是使利用压缩机进行绝热压缩而升温、升压的乙醇蒸汽的一部分向第1压缩机99的入口侧循环，以防止乙醇蒸汽在压缩机内冷凝。而且，在没有发生上述的由冷凝引起的问题的可能性时，也可以不在第1压缩机99的前段设置第1过热器105，而是直接用第1压缩机99对馏出的乙醇蒸汽进行压缩。
导入精馏塔12的10％左右的乙醇蒸汽，被分离成乙醇浓度为约90％的乙醇液（90％乙醇液）和低COD排水。90％乙醇液以乙醇蒸汽（其温度例如为79℃）从塔顶馏出，通过第2压缩机109被压缩，其一部分通过馏出管线120被输送至无水化工序P6。如上所述，该从塔顶馏出的乙醇蒸汽的一部分通过热交换器103与减压蒸馏塔11的塔底循环液热交换。而且，该乙醇蒸汽通过预热器110和预热器111对乙醇发酵液进行预热。
从塔顶馏出的乙醇蒸汽通过第2压缩机109被压缩，被压缩的乙醇蒸汽的一部分从回流管线121通过热交换器112，在大部分冷凝的状态下，作为乙醇回流液，向精馏塔12的塔顶循环。
低COD排水从精馏塔12的塔底排出。由于该低COD排水是减压蒸馏塔11的馏出物，因此，不存在高沸成分，只含有微量的有机酸和油分等。因此，低COD排水的COD为约1000（mg/L），可以说是无色透明的干净水。因此，低COD排水能够在前处理工序P1、糖化工序P2、或固液分离工序P7中循环利用。尤其是在固液分离工序P7中，低COD排水被用作洗液。另外，还可以用未图示的排水处理装置来处理该低COD排水。
低COD排水通过塔底循环泵115被输出，如上所述，通过热交换器101与减压蒸馏塔11的塔底循环液热交换。另外，低COD排水通过预热器113对乙醇发酵液进行预热。
低COD排水的一部分通过热交换器114和热交换器112被升温，向精馏塔12的塔底循环。在热交换器114中，与从未图示的蒸汽管线供给的外部蒸汽进行热交换。如上所述，热交换器112的热源为利用第2压缩机109进行压缩而被升温、升压的乙醇蒸汽。由此，塔底温度例如为100℃。
乙醇发酵液通过并列设置的预热器100、预热器111、以及预热器113进行热交换，但是，也可以串联设置这些预热器100、预热器111、以及预热器113。利用第2压缩机109进行压缩后的乙醇蒸汽，可以作为第1过热器105的热源。
发明人对上述第1～第5实施方式的乙醇制备装置的能量减少效果进行了估算。其结果如表1所示。

原料是木质片。计算条件如下所述。
＜计算条件＞
1．乙醇发酵液：10,484kg/h（乙醇浓度3％）
2．含酶浓缩废液：8,737kg/h
3．减压蒸馏塔馏出乙醇：1,747kg/h（乙醇浓度14％）（＝乙醇发酵液10,484kg/h－含酶浓缩废液8,737kg/h）
4．低COD排水：1,476kg/h（＝减压蒸馏塔馏出乙醇1,747kg/h－90％乙醇271kg/h）
5．90％乙醇：271kg/h（244kg/h/90重量％）
6．精馏的回流比：3
估算时，以电能为蒸汽能的1/3进行换算。多效釜为3种用途时，多效釜的蒸汽使用量，是通常的蒸馏的1/3。另外，冷冻器的COP（Coefficient OfPerformance，制冷系数）是1.8。压缩机的绝热压缩效率为50％。
在第1和第4实施方式中，常压蒸汽（外部蒸汽）作为辅助的能量，能够减少至通常的十分之一左右，即35。原因在于，精馏塔12所需要的能量基本由在压缩机16（86）中升温、升压后导入精馏塔12中的乙醇蒸汽提供。
在第4实施方式中，减压蒸汽能够减少至700（在塔底导入的350的能量中，使用200。）。原因在于，减压蒸馏塔11所需要的能量，利用精馏塔12的塔顶部的乙醇蒸汽所具有的潜热的能量。
在第5实施方式中，减压蒸汽能够减少至850。
减压蒸馏塔11所需要的能量，利用精馏塔12的塔顶部的乙醇蒸汽的一部分所具有的潜热和显热的能量。
表1中，比较例1是未设置多效釜等，而是单纯仅利用蒸汽进行蒸馏时的估算结果。将该结果设定为作为基准的100。
比较例2是组合多效釜和冷冻器进行蒸馏时的估算结果。关于比较例2，由于塔顶温度为35℃以下，因此，需要冷冻器，需要的外部能量换算成蒸汽为92。
1）关于第1实施方式
如图2所示，通过不使从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽冷凝，而是在第1压缩机16中升温、升压后导入精馏塔12，由此，换算成蒸汽，外部能量能够减少至89。
2）关于第2实施方式
如图3所示，通过不使从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽冷凝，而是在第1压缩机242中升温、升压后，用作减压蒸馏塔11的热源；而且也不使从精馏塔12馏出的乙醇蒸汽冷凝，而是用作精馏塔12的热源，由此，换算成蒸汽，外部能量能够减少至27。
3）关于第3实施方式
如图4所示，通过不使从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽冷凝，而是在第1压缩机42中升温、升压后，用作减压蒸馏塔11的热源；而且，也不使从精馏塔12馏出的乙醇蒸汽冷凝，而是用作精馏塔12的热源，由此，换算成蒸汽，外部能量能够减少至26。
4）关于第4实施方式
如图5所示，通过不使从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽冷凝，而是导入精馏塔12，将从精馏塔12馏出的乙醇蒸汽用作减压蒸馏塔11的热源，由此，换算成蒸汽，外部能量能够减少至73。
5）关于第5实施方式
如图6所示，通过不使从减压蒸馏塔11馏出的乙醇蒸汽冷凝，而是导入精馏塔12；也不使从精馏塔12馏出的乙醇蒸汽冷凝，而是用作精馏塔12的热源，由此，换算成蒸汽，外部能量能够减少至94。
以上，在所有的实施方式中，均能够更有效地活用具有最多能量的第1压缩机的出口侧的乙醇蒸汽的能量。但是，在这些实施方式中，认为第3实施方式能够最有效地活用乙醇蒸汽的能量。
本发明并不限定于上述实施方式，可以在不改变本发明的主旨的范围内进行改变。例如，将上述的各实施方式和变形例的一部分或全部组合而构成本发明的情况，也包含在本发明的技术范围内。
上述的实施方式中的减压蒸馏塔11也可以是浓缩乙醇发酵液的减压浓缩装置。另外，上述的实施方式中的第1压缩机也可以是鼓风机或真空泵。而且，上述的实施方式中的第2压缩机也可以是鼓风机或真空泵。