JP2002069012A - ｐ−キシレンの分離方法 - Google Patents
ｐ−キシレンの分離方法Info
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- Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 十分なｐ−キシレン透過量を確保することが
でき、工業的な実用化が期待できるｐ−キシレンの分離
方法を提供する。 【解決手段】 ゼオライト膜を分離膜として用い、ｐ−
キシレンを含む原料混合物から高温・高圧条件において
ｐ−キシレンのみを分離・回収するｐ−キシレンの分離
方法である。分離膜の原料側におけるｐ−キシレン分圧
を充分高圧に保持するとともに、分離膜の回収側におけ
るｐ−キシレン分圧をｐ−キシレン吸着曲線の屈曲点以
下の分圧に制御する。
でき、工業的な実用化が期待できるｐ−キシレンの分離
方法を提供する。 【解決手段】 ゼオライト膜を分離膜として用い、ｐ−
キシレンを含む原料混合物から高温・高圧条件において
ｐ−キシレンのみを分離・回収するｐ−キシレンの分離
方法である。分離膜の原料側におけるｐ−キシレン分圧
を充分高圧に保持するとともに、分離膜の回収側におけ
るｐ−キシレン分圧をｐ−キシレン吸着曲線の屈曲点以
下の分圧に制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】 本発明は、ｐ−キシレンを
含む原料混合物からｐ−キシレンのみを分離・回収する
ｐ−キシレンの分離方法に関し、詳しくはゼオライト膜
を分離膜として用いたｐ−キシレンの分離方法に関す
る。
含む原料混合物からｐ−キシレンのみを分離・回収する
ｐ−キシレンの分離方法に関し、詳しくはゼオライト膜
を分離膜として用いたｐ−キシレンの分離方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】 キシレン（ジメチルベンゼン）は、２
つのメチル基の置換位置によりｏ−キシレン，ｍ−キシ
レン，ｐ−キシレンという３種の異性体が存在する。
１，４−置換体であるｐ−キシレンは、酸化により得ら
れるテレフタル酸がＰＥＴ，ＰＢＴ等をはじめとするポ
リエステルの原料として工業的に有用であるため、３種
の異性体の中で特に重要である。
つのメチル基の置換位置によりｏ−キシレン，ｍ−キシ
レン，ｐ−キシレンという３種の異性体が存在する。
１，４−置換体であるｐ−キシレンは、酸化により得ら
れるテレフタル酸がＰＥＴ，ＰＢＴ等をはじめとするポ
リエステルの原料として工業的に有用であるため、３種
の異性体の中で特に重要である。
【０００３】 ｐ−キシレンは、ｏ−キシレン，ｍ−キ
シレン，エチルベンゼンとともにコールタールのＣ８留
分中などに含まれているが、これらの化合物は分子量が
等しく沸点も近いため、分留のみにより分離することは
不可能である。従って、分子篩として知られているゼオ
ライトから構成した膜を分離膜として用いて、原料混合
物からｐ−キシレンのみを分離・回収する方法が検討さ
れている。
シレン，エチルベンゼンとともにコールタールのＣ８留
分中などに含まれているが、これらの化合物は分子量が
等しく沸点も近いため、分留のみにより分離することは
不可能である。従って、分子篩として知られているゼオ
ライトから構成した膜を分離膜として用いて、原料混合
物からｐ−キシレンのみを分離・回収する方法が検討さ
れている。
【０００４】 例えば特公平5-63410号公報には、支持
体である多孔質ガラスの表面に薄膜状に形成されたＺＳ
Ｍ−５（ＭＦＩ）型ゼオライト膜を用いて、ｍ−キシレ
ンとｐ−キシレンの混合物からｐ−キシレンのみを選択
的に分離する方法が記載されている（以下、「第１の方
法」と記す。）。
体である多孔質ガラスの表面に薄膜状に形成されたＺＳ
Ｍ−５（ＭＦＩ）型ゼオライト膜を用いて、ｍ−キシレ
ンとｐ−キシレンの混合物からｐ−キシレンのみを選択
的に分離する方法が記載されている（以下、「第１の方
法」と記す。）。
【０００５】 また、ＷＯ93/17781には、ＺＳＭ−５
（ＭＦＩ）型ゼオライト膜を用いて、ｍ−キシレン，ｐ
−キシレン，トリイソプロピルベンゼンの等容量の混合
物から室温下、原料側の全圧１７２０ｋＰａ（ｐ−キシ
レン分圧５７３ｋＰａ）の条件においてｐ−キシレンの
みを選択的に分離する方法が記載されている（以下、
「第２の方法」と記す。）。
（ＭＦＩ）型ゼオライト膜を用いて、ｍ−キシレン，ｐ
−キシレン，トリイソプロピルベンゼンの等容量の混合
物から室温下、原料側の全圧１７２０ｋＰａ（ｐ−キシ
レン分圧５７３ｋＰａ）の条件においてｐ−キシレンの
みを選択的に分離する方法が記載されている（以下、
「第２の方法」と記す。）。
【０００６】 更に、ＷＯ94/25151には、ＭＦＩ型ゼオ
ライト膜を用いて、ｏ−キシレン，ｐ−キシレンの混合
物から１００〜２００℃、原料側のｐ−キシレン分圧
０．３１ｋＰａの条件においてｐ−キシレンのみを選択
的に分離する方法が記載されている（以下、「第３の方
法」と記す。）。
ライト膜を用いて、ｏ−キシレン，ｐ−キシレンの混合
物から１００〜２００℃、原料側のｐ−キシレン分圧
０．３１ｋＰａの条件においてｐ−キシレンのみを選択
的に分離する方法が記載されている（以下、「第３の方
法」と記す。）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】 しかしながら、上記
の分離方法はｐ−キシレンを選択的に分離可能である点
において有用ではあるものの、ゼオライト膜を透過する
ｐ−キシレンの量（以下、「透過量」と記す。）が小さ
いという問題点があった。
の分離方法はｐ−キシレンを選択的に分離可能である点
において有用ではあるものの、ゼオライト膜を透過する
ｐ−キシレンの量（以下、「透過量」と記す。）が小さ
いという問題点があった。
【０００８】 即ち、ゼオライトを用いたｐ−キシレン
の分離を工業的に実用化するためには、少なくとも２０
０℃以上、原料側のｐ−キシレン分圧として２５ｋＰａ
以上の高温・高圧条件の下で、効率良く、コストや設備
に見合う、大量のｐ−キシレンを分離・回収すること、
即ち、ｐ−キシレンの透過量が大きいことが必要である
が、上記方法はいずれも透過量の面で十分満足できるも
のではなかった。
の分離を工業的に実用化するためには、少なくとも２０
０℃以上、原料側のｐ−キシレン分圧として２５ｋＰａ
以上の高温・高圧条件の下で、効率良く、コストや設備
に見合う、大量のｐ−キシレンを分離・回収すること、
即ち、ｐ−キシレンの透過量が大きいことが必要である
が、上記方法はいずれも透過量の面で十分満足できるも
のではなかった。
【０００９】 例えば第２の方法は室温という低温条件
下での分離例、第３の方法は原料側のｐ−キシレン分圧
が０．３１ｋＰａという低圧条件下での分離例であり、
第１の方法に至っては分離条件や透過量については一切
開示されておらず、透過量という観点からの検討がなさ
れていない。従って、ゼオライト膜を用いたｐ−キシレ
ンの分離方法は未だ工業的に実用化されるに至っていな
かった。
下での分離例、第３の方法は原料側のｐ−キシレン分圧
が０．３１ｋＰａという低圧条件下での分離例であり、
第１の方法に至っては分離条件や透過量については一切
開示されておらず、透過量という観点からの検討がなさ
れていない。従って、ゼオライト膜を用いたｐ−キシレ
ンの分離方法は未だ工業的に実用化されるに至っていな
かった。
【００１０】 本発明は、このような従来技術の問題点
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、十分なｐ−キシレン透過量を確保することができ、
工業的な実用化が期待できるｐ−キシレンの分離方法を
提供することにある。
に鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、十分なｐ−キシレン透過量を確保することができ、
工業的な実用化が期待できるｐ−キシレンの分離方法を
提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】 本発明者らは、ｐ−キ
シレン透過量を増加させるため、高温条件下においてゼ
オライトに対するｐ−キシレンの吸着について詳細な検
討を行った。その結果、高温条件下においては、ｐ−キ
シレン分圧が低い領域では分圧の増加に伴って急激に吸
着量が増加するものの、意外なことに一定の分圧を境に
してその増加率が極端に減少するという事実を見出し、
当該事実に基づいて本発明を完成した。
シレン透過量を増加させるため、高温条件下においてゼ
オライトに対するｐ−キシレンの吸着について詳細な検
討を行った。その結果、高温条件下においては、ｐ−キ
シレン分圧が低い領域では分圧の増加に伴って急激に吸
着量が増加するものの、意外なことに一定の分圧を境に
してその増加率が極端に減少するという事実を見出し、
当該事実に基づいて本発明を完成した。
【００１２】 即ち、本発明によれば、ゼオライト膜を
分離膜として用い、ｐ−キシレンを含む原料混合物から
高温・高圧条件においてｐ−キシレンのみを分離・回収
するｐ−キシレンの分離方法であって、分離膜の原料側
におけるｐ−キシレン分圧を充分高圧に保持するととも
に、分離膜の回収側におけるｐ−キシレン分圧をｐ−キ
シレン吸着曲線の屈曲点以下の分圧に制御することを特
徴とするｐ−キシレンの分離方法が提供される。
分離膜として用い、ｐ−キシレンを含む原料混合物から
高温・高圧条件においてｐ−キシレンのみを分離・回収
するｐ−キシレンの分離方法であって、分離膜の原料側
におけるｐ−キシレン分圧を充分高圧に保持するととも
に、分離膜の回収側におけるｐ−キシレン分圧をｐ−キ
シレン吸着曲線の屈曲点以下の分圧に制御することを特
徴とするｐ−キシレンの分離方法が提供される。
【００１３】 本発明の分離方法は、分離膜の原料側に
おけるｐ−キシレン分圧をｐ−キシレン吸着曲線の屈曲
点を超える分圧に制御することが好ましく、２００℃以
上において、分離膜の原料側におけるｐ−キシレン分圧
を１００ｋＰａ以上に保持するとともに、回収側におけ
るｐ−キシレン分圧を２０ｋＰａ以下に制御することが
好ましく、ＭＦＩ型ゼオライトから構成したゼオライト
膜を分離膜として用いることが好ましい。
おけるｐ−キシレン分圧をｐ−キシレン吸着曲線の屈曲
点を超える分圧に制御することが好ましく、２００℃以
上において、分離膜の原料側におけるｐ−キシレン分圧
を１００ｋＰａ以上に保持するとともに、回収側におけ
るｐ−キシレン分圧を２０ｋＰａ以下に制御することが
好ましく、ＭＦＩ型ゼオライトから構成したゼオライト
膜を分離膜として用いることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】 本発明の分離方法は、分離膜の
原料側におけるｐ−キシレン分圧を充分高圧に保持する
とともに、分離膜の回収側におけるｐ−キシレン分圧を
ｐ−キシレン吸着曲線の屈曲点以下の分圧に制御するも
のである。本発明の分離方法は、十分なｐ−キシレン透
過量を確保することができるため、工業的な実用化が期
待できる。以下、本発明の分離方法について詳細に説明
する。
原料側におけるｐ−キシレン分圧を充分高圧に保持する
とともに、分離膜の回収側におけるｐ−キシレン分圧を
ｐ−キシレン吸着曲線の屈曲点以下の分圧に制御するも
のである。本発明の分離方法は、十分なｐ−キシレン透
過量を確保することができるため、工業的な実用化が期
待できる。以下、本発明の分離方法について詳細に説明
する。
【００１５】 本発明の分離方法は、高温条件下におい
ては、ｐ−キシレン分圧が低い領域では分圧の増加に伴
って急激に吸着量が増加するものの、一定の分圧を境に
してその増加率が極端に減少するという、本発明者らが
新たに見出した知見に基づくものである。
ては、ｐ−キシレン分圧が低い領域では分圧の増加に伴
って急激に吸着量が増加するものの、一定の分圧を境に
してその増加率が極端に減少するという、本発明者らが
新たに見出した知見に基づくものである。
【００１６】 図１は、本発明者らが測定した４００℃
におけるｐ−キシレン吸着曲線のグラフであり、ｐ−キ
シレンの分圧とゼオライトから構成される分離膜の表面
近傍へのｐ−キシレン吸着量との関係を示したものであ
る。図１から明らかなように、ｐ−キシレン吸着量は２
０ｋＰａ以下の分圧が低い領域では分圧の増加に伴って
急激に吸着量が増加しているが、１００ｋＰａ以上の領
域においては吸着量の増加率が極端に減少している。即
ち、４００℃という温度条件の下では２０ｋＰａという
ｐ−キシレン分圧が本発明にいうところの「屈曲点」に
当たる。
におけるｐ−キシレン吸着曲線のグラフであり、ｐ−キ
シレンの分圧とゼオライトから構成される分離膜の表面
近傍へのｐ−キシレン吸着量との関係を示したものであ
る。図１から明らかなように、ｐ−キシレン吸着量は２
０ｋＰａ以下の分圧が低い領域では分圧の増加に伴って
急激に吸着量が増加しているが、１００ｋＰａ以上の領
域においては吸着量の増加率が極端に減少している。即
ち、４００℃という温度条件の下では２０ｋＰａという
ｐ−キシレン分圧が本発明にいうところの「屈曲点」に
当たる。
【００１７】 一方、分離膜を透過するｐ−キシレンの
量Ｊは、下記式（１）で示すように、分離膜における原
料側表面近傍のｐ−キシレン吸着量Ａｍと回収側表面近
傍のｐ−キシレン吸着量Ａｐとの差によって定まり、当
該吸着量差と透過量Ｊとは直線的な関係を持つものと推
定される。 Ｊ＝Ｋ（Ａｍ−Ａｐ） …（１） （但し、Ｊ：透過量、Ｋ：比例定数、Ａｍ：分離膜にお
ける原料側表面近傍のｐ−キシレン吸着量、Ａｐ：分離
膜における回収側表面近傍のｐ−キシレン吸着量）
量Ｊは、下記式（１）で示すように、分離膜における原
料側表面近傍のｐ−キシレン吸着量Ａｍと回収側表面近
傍のｐ−キシレン吸着量Ａｐとの差によって定まり、当
該吸着量差と透過量Ｊとは直線的な関係を持つものと推
定される。 Ｊ＝Ｋ（Ａｍ−Ａｐ） …（１） （但し、Ｊ：透過量、Ｋ：比例定数、Ａｍ：分離膜にお
ける原料側表面近傍のｐ−キシレン吸着量、Ａｐ：分離
膜における回収側表面近傍のｐ−キシレン吸着量）
【００１８】 図１に示したようにｐ−キシレン吸着量
は、ｐ−キシレンの分圧に依存して増加するため、分離
膜の原料側におけるｐ−キシレンの分圧Ｐｍを回収側に
おける分圧Ｐｐより高圧に制御すれば原料側吸着量Ａｍ
と回収側吸着量Ａｐとの間に差ができ、ｐ−キシレンは
分離膜の原料側から回収側に透過する。この場合におい
て、回収側分圧Ｐｐを吸着量の増加率が大きい屈曲点以
下の分圧とすれば、原料側分圧Ｐｍとの分圧差が小さい
場合でも、原料側吸着量Ａｍと回収側吸着量Ａｐとの間
に差が大きくなるため、効率的に透過量を増加させるこ
とが可能となる。
は、ｐ−キシレンの分圧に依存して増加するため、分離
膜の原料側におけるｐ−キシレンの分圧Ｐｍを回収側に
おける分圧Ｐｐより高圧に制御すれば原料側吸着量Ａｍ
と回収側吸着量Ａｐとの間に差ができ、ｐ−キシレンは
分離膜の原料側から回収側に透過する。この場合におい
て、回収側分圧Ｐｐを吸着量の増加率が大きい屈曲点以
下の分圧とすれば、原料側分圧Ｐｍとの分圧差が小さい
場合でも、原料側吸着量Ａｍと回収側吸着量Ａｐとの間
に差が大きくなるため、効率的に透過量を増加させるこ
とが可能となる。
【００１９】 原料側分圧Ｐｍは、回収側分圧Ｐｐより
高い分圧に制御されているのは勿論のこと、原料側吸着
量Ａｍと回収側吸着量Ａｐとの差を大きくとり、高い透
過量を確保するため、充分高圧に保持されている必要が
ある。従って、ｐ−キシレン吸着曲線の屈曲点を超える
分圧に制御することが好ましい。具体的には、原料側分
圧Ｐｍは少なくとも２５ｋＰａ以上の高圧であることが
必要であり、５０ｋＰａ以上であることが好ましく、１
００ｋＰａ以上であることが特に好ましい。
高い分圧に制御されているのは勿論のこと、原料側吸着
量Ａｍと回収側吸着量Ａｐとの差を大きくとり、高い透
過量を確保するため、充分高圧に保持されている必要が
ある。従って、ｐ−キシレン吸着曲線の屈曲点を超える
分圧に制御することが好ましい。具体的には、原料側分
圧Ｐｍは少なくとも２５ｋＰａ以上の高圧であることが
必要であり、５０ｋＰａ以上であることが好ましく、１
００ｋＰａ以上であることが特に好ましい。
【００２０】 図１は４００℃の温度条件における吸着
曲線を示したものであるが、他の温度条件でも吸着曲線
は同様の屈曲点を有しており、例えば４００℃未満の温
度条件では４００℃の場合より低圧側に、４００℃超の
温度条件では４００℃の場合より高圧側に屈曲点を有す
る。従って、所望の温度条件における吸着曲線を作成
し、回収側分圧Ｐｐが当該吸着曲線の屈曲点以下の分圧
となるように制御して分離を行うことにより、４００℃
の場合と同様に本発明の効果を得ることができる。この
ように本発明の分離方法では温度条件に適合した最適な
ｐ−キシレン分圧を設定することが可能であり、効率的
に、高いｐ−キシレン透過量を確保することに資する。
曲線を示したものであるが、他の温度条件でも吸着曲線
は同様の屈曲点を有しており、例えば４００℃未満の温
度条件では４００℃の場合より低圧側に、４００℃超の
温度条件では４００℃の場合より高圧側に屈曲点を有す
る。従って、所望の温度条件における吸着曲線を作成
し、回収側分圧Ｐｐが当該吸着曲線の屈曲点以下の分圧
となるように制御して分離を行うことにより、４００℃
の場合と同様に本発明の効果を得ることができる。この
ように本発明の分離方法では温度条件に適合した最適な
ｐ−キシレン分圧を設定することが可能であり、効率的
に、高いｐ−キシレン透過量を確保することに資する。
【００２１】 分離を行う温度条件については、充分な
ｐ−キシレン透過量を得るため、少なくとも２００℃以
上の高温であることが必要である。また、ｐ−キシレン
を分離した後のＣ８留分残ガスは、高温条件下で一部を
ｐ−キシレンに転化した後、再度分離に供するため、当
該転化温度との関係からも２００℃以上の高温であるこ
とが好ましい。但し、温度上限については特に限定され
ず、分離の際のｐ−キシレン選択性やエネルギー消費と
の関係から適宜設定すればよい。
ｐ−キシレン透過量を得るため、少なくとも２００℃以
上の高温であることが必要である。また、ｐ−キシレン
を分離した後のＣ８留分残ガスは、高温条件下で一部を
ｐ−キシレンに転化した後、再度分離に供するため、当
該転化温度との関係からも２００℃以上の高温であるこ
とが好ましい。但し、温度上限については特に限定され
ず、分離の際のｐ−キシレン選択性やエネルギー消費と
の関係から適宜設定すればよい。
【００２２】 以上の条件を勘案すると、本発明におい
ては、２００℃以上において、分離膜の原料側における
ｐ−キシレン分圧を１００ｋＰａ以上に保持するととも
に、回収側におけるｐ−キシレン分圧を２０ｋＰａ以下
に制御することが特に好ましい。
ては、２００℃以上において、分離膜の原料側における
ｐ−キシレン分圧を１００ｋＰａ以上に保持するととも
に、回収側におけるｐ−キシレン分圧を２０ｋＰａ以下
に制御することが特に好ましい。
【００２３】 回収側分圧Ｐｐを屈曲点以下の分圧に制
御する方法としては、例えば回収側をポンプで減圧する
方法、或いは回収側にスウィープガス（希釈ガス）を導
入する方法等が挙げられる。回収されたｐ−キシレンガ
スを速やかに系外に除去することにより、その分だけｐ
−キシレン分圧を低下させることができるからである。
スウィープガスの種類については特に限定されないがｐ
−キシレンと反応しないガス、例えばＮ2ガス等を好適
に用いることができる。
御する方法としては、例えば回収側をポンプで減圧する
方法、或いは回収側にスウィープガス（希釈ガス）を導
入する方法等が挙げられる。回収されたｐ−キシレンガ
スを速やかに系外に除去することにより、その分だけｐ
−キシレン分圧を低下させることができるからである。
スウィープガスの種類については特に限定されないがｐ
−キシレンと反応しないガス、例えばＮ2ガス等を好適
に用いることができる。
【００２４】 本発明の分離方法において使用する分離
膜は、ゼオライトから構成されている限りにおいて、そ
の構造、形状等については特に限定されないが、分離膜
内部における圧損を低減するため、気孔率が高く、気孔
径の大きい多孔質体を支持体とし、その表面に薄膜状に
ゼオライト膜を形成したものを用いることが好ましい。
分離膜を構成するゼオライト種としては、例えばＭＦＩ
型ゼオライトを好適に用いることができる。
膜は、ゼオライトから構成されている限りにおいて、そ
の構造、形状等については特に限定されないが、分離膜
内部における圧損を低減するため、気孔率が高く、気孔
径の大きい多孔質体を支持体とし、その表面に薄膜状に
ゼオライト膜を形成したものを用いることが好ましい。
分離膜を構成するゼオライト種としては、例えばＭＦＩ
型ゼオライトを好適に用いることができる。
【００２５】 なお、上述のように、支持体表面に薄膜
状のゼオライト膜を形成した分離膜を使用する場合に
は、原料側に支持体が、回収側にゼオライト膜が配向す
るように分離膜を設置することが好ましい。回収側に支
持体がある場合には、支持体の圧損を加えて、実際のゼ
オライト膜の回収側のｐ−キシレン分圧を推定する必要
があり不便であることに加え、スウィープガスを用いる
場合において支持体中におけるｐ−キシレンとスウィー
プガスとの相互拡散が抵抗となり、支持体の圧損の影響
以上に実際のゼオライト膜の回収側のｐ−キシレン分圧
が高くなることがあるからである。
状のゼオライト膜を形成した分離膜を使用する場合に
は、原料側に支持体が、回収側にゼオライト膜が配向す
るように分離膜を設置することが好ましい。回収側に支
持体がある場合には、支持体の圧損を加えて、実際のゼ
オライト膜の回収側のｐ−キシレン分圧を推定する必要
があり不便であることに加え、スウィープガスを用いる
場合において支持体中におけるｐ−キシレンとスウィー
プガスとの相互拡散が抵抗となり、支持体の圧損の影響
以上に実際のゼオライト膜の回収側のｐ−キシレン分圧
が高くなることがあるからである。
【００２６】
【実施例】 以下、本発明を実施例に基づいて説明す
る。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。
る。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。
【００２７】 以下の実施例においては、見かけ厚さ６
０μｍのＭＦＩ型ゼオライトから構成される自立した板
状のゼオライト膜を作製し、当該膜の粉砕物を吸着量測
定に、当該膜を透過量測定に利用した。板状のゼオライ
ト膜は、オートクレーブ中で、ＳｉＯ2：ＴＰＡＯＨ：
ＴＰＡＢｒ：Ｈ2Ｏ＝１：０．２５：０．２５：１２５
からなるゾル溶液から、テフロン（登録商標）板上に膜
を生成させ、テフロン板を除去することにより作製し
た。膜生成は４５３°Ｋで２４時間行った。なお、「Ｔ
ＰＡ」はテトラプロピルアンモニウムを意味する。
０μｍのＭＦＩ型ゼオライトから構成される自立した板
状のゼオライト膜を作製し、当該膜の粉砕物を吸着量測
定に、当該膜を透過量測定に利用した。板状のゼオライ
ト膜は、オートクレーブ中で、ＳｉＯ2：ＴＰＡＯＨ：
ＴＰＡＢｒ：Ｈ2Ｏ＝１：０．２５：０．２５：１２５
からなるゾル溶液から、テフロン（登録商標）板上に膜
を生成させ、テフロン板を除去することにより作製し
た。膜生成は４５３°Ｋで２４時間行った。なお、「Ｔ
ＰＡ」はテトラプロピルアンモニウムを意味する。
【００２８】 前記ゼオライト膜の粉砕物を利用して、
ｐ−キシレン分圧と当該ゼオライト粉砕物へのｐ−キシ
レン吸着量との関係を評価した。測定は、高温・高圧に
耐え得る容器中に設置された、磁気を介して保持された
天秤上にゼオライト粉砕物を載置し、４００℃でｐ−キ
シレンガスを容器中に導入し、ｐ−キシレン圧力０ｋＰ
ａ〜８５０ｋＰａの間におけるゼオライト粉砕物１ｇ当
たりの重量変化、即ち、ｐ−キシレンの吸着量を秤量す
ることにより行った。なお、測定前にはゼオライト粉砕
物を５００℃、０．１ｋＰａの真空状態で１２時間保持
し、ゼオライトに吸着している全成分を脱離させる前処
理を行った。その結果を図１に示す。
ｐ−キシレン分圧と当該ゼオライト粉砕物へのｐ−キシ
レン吸着量との関係を評価した。測定は、高温・高圧に
耐え得る容器中に設置された、磁気を介して保持された
天秤上にゼオライト粉砕物を載置し、４００℃でｐ−キ
シレンガスを容器中に導入し、ｐ−キシレン圧力０ｋＰ
ａ〜８５０ｋＰａの間におけるゼオライト粉砕物１ｇ当
たりの重量変化、即ち、ｐ−キシレンの吸着量を秤量す
ることにより行った。なお、測定前にはゼオライト粉砕
物を５００℃、０．１ｋＰａの真空状態で１２時間保持
し、ゼオライトに吸着している全成分を脱離させる前処
理を行った。その結果を図１に示す。
【００２９】 次に、下記式（１）の妥当性を実験的に
検証した。本来、下記式（１）はｐ−キシレンの分離膜
内における拡散律速を仮定することにより理論的に導か
れるものであるが、上記分離膜を用いて４００℃という
温度条件において、原料側分圧Ｐｍと、回収側分圧Ｐｐ
とを適宜組み合わせて、３点における透過量Ｊを測定
し、原料側吸着量Ａｍ，回収側吸着量Ａｐを図１から読
みとり、原料側吸着量Ａｍと回収側吸着量Ａｐとの差
と、透過量Ｊとの関係を評価した。原料ガスとしてはｐ
−キシレンを原料側分圧分含む、１気圧のＮ2ガスを使
用した。その結果を表１及び図２に示す。 Ｊ＝Ｋ（Ａｍ−Ａｐ） …（１） （但し、Ｊ：透過量、Ｋ：比例定数、Ａｍ：分離膜にお
ける原料側表面近傍のｐ−キシレン吸着量、Ａｐ：分離
膜における回収側表面近傍のｐ−キシレン吸着量）
検証した。本来、下記式（１）はｐ−キシレンの分離膜
内における拡散律速を仮定することにより理論的に導か
れるものであるが、上記分離膜を用いて４００℃という
温度条件において、原料側分圧Ｐｍと、回収側分圧Ｐｐ
とを適宜組み合わせて、３点における透過量Ｊを測定
し、原料側吸着量Ａｍ，回収側吸着量Ａｐを図１から読
みとり、原料側吸着量Ａｍと回収側吸着量Ａｐとの差
と、透過量Ｊとの関係を評価した。原料ガスとしてはｐ
−キシレンを原料側分圧分含む、１気圧のＮ2ガスを使
用した。その結果を表１及び図２に示す。 Ｊ＝Ｋ（Ａｍ−Ａｐ） …（１） （但し、Ｊ：透過量、Ｋ：比例定数、Ａｍ：分離膜にお
ける原料側表面近傍のｐ−キシレン吸着量、Ａｐ：分離
膜における回収側表面近傍のｐ−キシレン吸着量）
【００３０】
【表１】
【００３１】 図２から明らかなように、透過量Ｊは原
料側吸着量Ａｍと回収側吸着量Ａｐとの差に依存して増
加しており、両者はほぼ直線的な関係にあった。即ち、
実験結果からも式（１）が妥当であることが立証され
た。なお、比例定数Ｋは１２．３μｍｏｌ／（ｍ2・
秒）・（ｍｇ・ｇ）であった。
料側吸着量Ａｍと回収側吸着量Ａｐとの差に依存して増
加しており、両者はほぼ直線的な関係にあった。即ち、
実験結果からも式（１）が妥当であることが立証され
た。なお、比例定数Ｋは１２．３μｍｏｌ／（ｍ2・
秒）・（ｍｇ・ｇ）であった。
【００３２】 更に、実験的にも妥当性が立証された式
（１）と、図１におけるｐ−キシレン分圧とゼオライト
粉砕物へのｐ−キシレン吸着量との関係から、ｐ−キシ
レン分圧をより大きく変化させた場合におけるｐ−キシ
レン透過量のシミュレーションを行った。その結果を表
２に示す。
（１）と、図１におけるｐ−キシレン分圧とゼオライト
粉砕物へのｐ−キシレン吸着量との関係から、ｐ−キシ
レン分圧をより大きく変化させた場合におけるｐ−キシ
レン透過量のシミュレーションを行った。その結果を表
２に示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】 表２に示すように、比較例１では原料側
分圧７００ｋＰａに対して、回収側分圧は吸収曲線の屈
曲点を超える１００ｋＰａであるため、ｐ−キシレン透
過量が１５０μｍｏｌ／（ｍ2・秒）にすぎないが、同
じ原料側分圧であっても実施例３のように回収側分圧を
屈曲点以下の２０ｋＰａとすれば、その透過量は２００
μｍｏｌ／（ｍ2・秒）へと大きく増加する。また、実
施例１，２のように回収側の分圧を低く制御し、原料側
分圧との差を充分にとることにより、更にｐ−キシレン
透過量は増加する。実施例４は、実施例３と同様に回収
側分圧を屈曲点以下の２０ｋＰａとし、原料側との分圧
差を比較例１と同じ１００ｋＰａ差とした例であるが、
比較例１より原料側分圧が低いにも拘わらず、その透過
量は１７５μｍｏｌ／（ｍ2・秒）に大きく増加し、効
率的に透過量の増加を図ることができている。
分圧７００ｋＰａに対して、回収側分圧は吸収曲線の屈
曲点を超える１００ｋＰａであるため、ｐ−キシレン透
過量が１５０μｍｏｌ／（ｍ2・秒）にすぎないが、同
じ原料側分圧であっても実施例３のように回収側分圧を
屈曲点以下の２０ｋＰａとすれば、その透過量は２００
μｍｏｌ／（ｍ2・秒）へと大きく増加する。また、実
施例１，２のように回収側の分圧を低く制御し、原料側
分圧との差を充分にとることにより、更にｐ−キシレン
透過量は増加する。実施例４は、実施例３と同様に回収
側分圧を屈曲点以下の２０ｋＰａとし、原料側との分圧
差を比較例１と同じ１００ｋＰａ差とした例であるが、
比較例１より原料側分圧が低いにも拘わらず、その透過
量は１７５μｍｏｌ／（ｍ2・秒）に大きく増加し、効
率的に透過量の増加を図ることができている。
【００３５】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明の分離方
法は、分離膜の原料側におけるｐ−キシレン分圧を充分
高圧に保持するとともに、分離膜の回収側におけるｐ−
キシレン分圧をｐ−キシレン吸着曲線の屈曲点以下の分
圧に制御するので、十分なｐ−キシレン透過量を確保す
ることができ、工業的な実用化が期待できる。
法は、分離膜の原料側におけるｐ−キシレン分圧を充分
高圧に保持するとともに、分離膜の回収側におけるｐ−
キシレン分圧をｐ−キシレン吸着曲線の屈曲点以下の分
圧に制御するので、十分なｐ−キシレン透過量を確保す
ることができ、工業的な実用化が期待できる。
【図１】 （ａ）はｐ−キシレン分圧とゼオライトに対
するｐ−キシレン吸着量の関係を示すｐ−キシレン吸着
曲線のグラフ、（ｂ）は（ａ）のグラフの低圧部分を拡
大したグラフである。
するｐ−キシレン吸着量の関係を示すｐ−キシレン吸着
曲線のグラフ、（ｂ）は（ａ）のグラフの低圧部分を拡
大したグラフである。
【図２】 ゼオライトから構成される分離膜における、
原料側吸着量Ａｍと回収側吸着量Ａｐとの差と、透過量
Ｊとの関係を示すグラフである。
原料側吸着量Ａｍと回収側吸着量Ａｐとの差と、透過量
Ｊとの関係を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０７Ｃ 7/144 Ｃ０７Ｃ 7/144 (72)発明者 小川 尚之 愛知県名古屋市瑞穂区須田町２番56号 日 本碍子株式会社内 Ｆターム(参考） 4D006 GA02 KE07Q KE07R KE08Q KE08R KE16R MA03 MA17 MB03 MC03 PA01 PC80 4D017 AA04 BA05 CA05 CB10 DA01 EB10 4G066 AA61B BA02 BA03 CA51 DA09 EA09 FA03 4H006 AA02 AD19 BC51 BC52 DA12
Claims (4)
- 【請求項１】 ゼオライト膜を分離膜として用い、ｐ−
キシレンを含む原料混合物から高温・高圧条件において
ｐ−キシレンのみを分離・回収するｐ−キシレンの分離
方法であって、 分離膜の原料側におけるｐ−キシレン分圧を充分高圧に
保持するとともに、分離膜の回収側におけるｐ−キシレ
ン分圧をｐ−キシレン吸着曲線の屈曲点以下の分圧に制
御することを特徴とするｐ−キシレンの分離方法。 - 【請求項２】 分離膜の原料側におけるｐ−キシレン分
圧をｐ−キシレン吸着曲線の屈曲点を超える分圧に制御
する請求項１に記載のｐ−キシレンの分離方法。 - 【請求項３】 ２００℃以上において、分離膜の原料側
におけるｐ−キシレン分圧を１００ｋＰａ以上に保持す
るとともに、回収側におけるｐ−キシレン分圧を２０ｋ
Ｐａ以下に制御する請求項１又は２に記載のｐ−キシレ
ンの分離方法。 - 【請求項４】 ＭＦＩ型ゼオライトから構成したゼオラ
イト膜を分離膜として用いる請求項１〜３のいずれか一
項に記載のｐ−キシレンの分離方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000252578A JP2002069012A (ja) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | ｐ−キシレンの分離方法 |
| US09/929,385 US6646177B2 (en) | 2000-08-23 | 2001-08-14 | Method for separation of p-xylene |
| DE60102189T DE60102189T2 (de) | 2000-08-23 | 2001-08-22 | Verfahren zur Abtrennung von p-Xylol |
| EP01307134A EP1182182B1 (en) | 2000-08-23 | 2001-08-22 | Process for the separation of p-xylene |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000252578A JP2002069012A (ja) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | ｐ−キシレンの分離方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002069012A true JP2002069012A (ja) | 2002-03-08 |
Family
ID=18741792
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000252578A Pending JP2002069012A (ja) | 2000-08-23 | 2000-08-23 | ｐ−キシレンの分離方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6646177B2 (ja) |
| EP (1) | EP1182182B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002069012A (ja) |
| DE (1) | DE60102189T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007137787A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Honshu Chem Ind Co Ltd | ｐ−クレゾールの分離方法 |
| JP2007137788A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Honshu Chem Ind Co Ltd | ｐ−シメンの分離方法 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6986802B2 (en) * | 2003-08-28 | 2006-01-17 | Bp Corporation North America Inc. | Selective separation of fluid compounds utilizing a membrane separation process |
| KR102267466B1 (ko) | 2019-09-25 | 2021-06-22 | 고려대학교 산학협력단 | 메조기공이 포함된 계층구조의 분리막, 그 제조방법 및 이를 이용한 크실렌의 분리방법 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6028826A (ja) | 1983-07-26 | 1985-02-14 | Hiroshi Suzuki | かご型ゼオライト薄膜表層を有する複合膜及びその製造法 |
| US5258339A (en) | 1992-03-12 | 1993-11-02 | Worcester Polytechnic Institute | Formation of zeolite membranes from sols |
| RU2153924C2 (ru) | 1993-04-23 | 2000-08-10 | Эксон Кемикэл Пейтентс Инк. | Неорганический слой на носителе в виде молекулярного сита |
| EP0880487B1 (en) | 1996-01-25 | 2001-09-05 | ExxonMobil Research and Engineering Company | Separation process in which a membrane is used |
-
2000
- 2000-08-23 JP JP2000252578A patent/JP2002069012A/ja active Pending
-
2001
- 2001-08-14 US US09/929,385 patent/US6646177B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-08-22 EP EP01307134A patent/EP1182182B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-08-22 DE DE60102189T patent/DE60102189T2/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007137787A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Honshu Chem Ind Co Ltd | ｐ−クレゾールの分離方法 |
| JP2007137788A (ja) * | 2005-11-15 | 2007-06-07 | Honshu Chem Ind Co Ltd | ｐ−シメンの分離方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE60102189D1 (de) | 2004-04-08 |
| US20020045792A1 (en) | 2002-04-18 |
| EP1182182B1 (en) | 2004-03-03 |
| US6646177B2 (en) | 2003-11-11 |
| DE60102189T2 (de) | 2005-02-24 |
| EP1182182A1 (en) | 2002-02-27 |
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|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100309 |