JP2002348579A - Method for hydrocarbon mixture separation using zeolite-based separation membrane and method for obtaining separated hydrocarbon by separation - Google Patents

Method for hydrocarbon mixture separation using zeolite-based separation membrane and method for obtaining separated hydrocarbon by separation

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JP2002348579A
JP2002348579A JP2001154518A JP2001154518A JP2002348579A JP 2002348579 A JP2002348579 A JP 2002348579A JP 2001154518 A JP2001154518 A JP 2001154518A JP 2001154518 A JP2001154518 A JP 2001154518A JP 2002348579 A JP2002348579 A JP 2002348579A
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JP
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zeolite
hydrocarbon
thin film
chain
separation membrane
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JP2001154518A
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Japanese (ja)
Inventor
Morimasa Arakawa
守正 荒川
Satoru Abe
哲 阿部
Taisuke Ando
泰典 安藤
Hisatomi Taguchi
久富 田口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Noritake Co Ltd
Nard Institute Ltd
Original Assignee
Noritake Co Ltd
Nard Institute Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for a hydrocarbon mixture separation, by which a zeolite-based separation membrane is used, the hydrocarbon mixture is stably and efficiently separated into a component rich in a straight-chain hydrocarbon and a component rich in a branched hydrocarbon without causing a decomposition and a chemical reaction and the hydrocarbons are obtained. SOLUTION: This method for hydrocarbon mixture separation using a zeolite- based separation membrane is characterized in that the zeolite-based separation membrane is provided with a zeolite thin film layer on the surface part of a porous substrate, the zeolite thin film layer has pores characteristic of zeolite crystal and pores with <=10 nm pore diameter in a grain boundary.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ゼオライト系分離
膜を用いて、炭化水素混合物を分離する方法および分離
して炭化水素を得る方法に関するものであり、例えば、
ナフサの分解で得られる炭素数が4または5の炭化水素
を含む留分よりオレフィンおよび/又はジオレフィンを
分離した後の残留分から、直鎖体の炭化水素に富む成分
と分岐鎖体の炭化水素に富む成分とに分離し、又は直鎖
体の炭化水素に富む成分と分岐鎖体の炭化水素に富む成
分のそれぞれを得るのに好適に用いることができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for separating a hydrocarbon mixture and a method for obtaining a hydrocarbon by separation using a zeolite-based separation membrane.
From the residue obtained after separating olefins and / or diolefins from the distillate containing hydrocarbons having 4 or 5 carbon atoms obtained by cracking naphtha, a linear hydrocarbon-rich component and a branched-chain hydrocarbon Or can be suitably used to obtain a hydrocarbon-rich component in a straight chain and a hydrocarbon-rich component in a branched chain, respectively.

【0002】[0002]

【従来の技術】石油化学工業における重要な基礎原料で
ある炭素数が4〜5のオレフィンおよびジオレフィン
は、ナフサの分解によってエチレンを製造する際に副生
する炭素数が4の炭化水素留分(C4留分)や炭素数が
5の炭化水素留分(C5留分)などからの抽出蒸留法に
よって製造されている。しかし、原料となるC4留分や
C5留分の量や品質は、エチレン需給状況の影響を著し
く受けるので、安定した製造手段が求められている。
2. Description of the Related Art C4-5 olefins and diolefins, which are important basic raw materials in the petrochemical industry, are hydrocarbon fractions having 4C by-produced when ethylene is produced by cracking naphtha. (C4 fraction) or a hydrocarbon fraction having 5 carbon atoms (C5 fraction) by an extractive distillation method. However, the quantity and quality of the C4 fraction and C5 fraction as raw materials are significantly affected by the situation of ethylene supply and demand, and stable production means are required.

【0003】一方、C4留分やC5留分から目的とする
オレフィンやジオレフィンを抽出蒸留した後の残留分の
中には、それらのオレフィンやジオレフィンの原料とし
て有用なパラフィンやオレフィンが含まれているにも拘
らず、工業的な利用はなされず、燃料として消費されて
いる。
[0003] On the other hand, the residue after extractive distillation of the target olefin or diolefin from the C4 or C5 fraction contains paraffin or olefin useful as a raw material for the olefin or diolefin. Nevertheless, it is not used industrially and is consumed as fuel.

【0004】例えば、イソプレンは、イソプレンゴムの
原料等として有用なジオレフィンのひとつであり、現
在、C5留分中に12〜15%の濃度で含まれるものを
抽出蒸留する方法で製造されている。しかし、C5留分
からイソプレンを抽出蒸留した後の残留分には、脱水素
化することによってイソプレンに転化し得る成分とし
て、イソペンタンやメチルブテンなどの分岐鎖体が平均
的に30〜40質量%の濃度で含まれているが、これら
は利用されずに燃料として消費されているのが現状であ
る。このように燃料として消費されているのは、イソペ
ンタンやメチルブテンからイソプレンへの脱水素化反応
の平衡定数が極めて小さいので、残留分を直接脱水素化
したのでは、イソプレンの収率が低く、生産効率が悪い
ためだと考えられている。
[0004] For example, isoprene is one of diolefins useful as a raw material for isoprene rubber and the like, and is currently produced by a method of extracting and distilling a C5 fraction contained at a concentration of 12 to 15%. . However, the residue after the extraction and distillation of isoprene from the C5 fraction contains, as an ingredient that can be converted to isoprene by dehydrogenation, a branched chain compound such as isopentane or methylbutene at an average concentration of 30 to 40% by mass. However, these are currently consumed as fuel without being used. Since the equilibrium constant of the dehydrogenation reaction of isopentane or methylbutene to isoprene is extremely small, if the residue is directly dehydrogenated, the yield of isoprene is low, It is thought to be due to inefficiency.

【0005】そこで、これらの残留分中に含まれている
イソペンタンやメチルブテンなどの分岐鎖体の炭化水素
を効率的に分離・濃縮する方法が望まれている。
[0005] Therefore, a method for efficiently separating and concentrating branched hydrocarbons such as isopentane and methylbutene contained in these residues has been desired.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ゼオライト系化合物
が、その結晶構造に由来する結晶固有の細孔によって、
例えば、炭化水素の分岐鎖体と直鎖体とを識別(形状選
択性、分子篩作用)することはよく知られている。近
年、このようなゼオライト系化合物を薄膜化した分離膜
を用いて、炭化水素混合物を分離する技術開発が進めら
れているが、次のような性能が要求されている。
SUMMARY OF THE INVENTION The zeolite-based compound is formed by a crystal-specific pore derived from its crystal structure.
For example, it is well known to discriminate between branched and straight-chain hydrocarbons (shape selectivity, molecular sieve action). In recent years, technology development for separating a hydrocarbon mixture using a separation membrane in which such a zeolite-based compound is thinned has been advanced, but the following performance is required.

【0007】まず第一に、直鎖体の透過率が大きく、分
岐鎖体に対する直鎖体の透過率の比(透過係数比)が大
きいことである。ここで、透過率、透過係数比、透過比
率は以下のように定義される。 透過率=N/(A×ΔP)(N:単位時間当たりの透過
量、A:透過面積、ΔP:高圧側と低圧側の圧力差) 透過係数比=物質Aの透過率/物質Bの透過率 透過比率=100×[分離膜を透過した成分の重量/仕
込原料(透過物+非透過物)の重量] 第二は、ゼオライト系分離膜が炭化水素の化学変化を起
こさないことである。ゼオライトは、炭化水素に対して
固体酸触媒としての作用を示す場合が多いので、炭化水
素の分解、重合などの化学変化によってタール質が生成
し易く、分離膜の性能低下を招くことにも繋がるからで
ある。
First, the transmittance of the linear chain is large, and the ratio of the transmittance of the linear chain to the branched chain (permeability coefficient ratio) is large. Here, the transmittance, the transmission coefficient ratio, and the transmission ratio are defined as follows. Transmittance = N / (A × ΔP) (N: permeation amount per unit time, A: transmission area, ΔP: pressure difference between high pressure side and low pressure side) Transmission coefficient ratio = transmittance of substance A / transmission of substance B Rate Permeability ratio = 100 × [weight of component permeated through separation membrane / weight of charged material (permeate + non-permeate)] Second, the zeolite-based separation membrane does not cause chemical change of hydrocarbons. Since zeolite often acts as a solid acid catalyst for hydrocarbons, it is easy for tar to be generated due to chemical changes such as decomposition and polymerization of hydrocarbons, which also leads to deterioration of the performance of the separation membrane. Because.

【0008】本発明は、前記事情に鑑みてなされたもの
であり、ゼオライト系分離膜を利用して、直鎖体と分岐
鎖体とを含む炭化水素混合物から、直鎖体の炭化水素に
富む成分と分岐鎖体の炭化水素に富む成分とにそれぞれ
効率よく分離する方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and utilizes a zeolite-based separation membrane to convert a hydrocarbon mixture containing a linear chain and a branched chain from a hydrocarbon mixture containing a linear chain and a branched chain. It is an object of the present invention to provide a method for efficiently separating a component and a hydrocarbon-rich component of a branched chain from each other efficiently.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決すること
のできた本発明とは、ゼオライト系分離膜を用いて、直
鎖体の炭化水素と分岐鎖体の炭化水素とを含有する炭化
水素混合物を、直鎖体の炭化水素に富む成分と分岐鎖体
の炭化水素に富む成分とに分離する方法、および、分離
して膜透過分として、直鎖体の炭化水素に富む成分を、
膜非透過分として、分岐鎖体の炭化水素に富む成分を得
る方法であって、前記ゼオライト系分離膜は、ゼオライ
ト薄膜層が多孔質支持体の表層部に形成され、前記ゼオ
ライト薄膜層は、ゼオライト結晶固有の細孔を有すると
共に、結晶粒界に細孔径が10nm以下の細孔を有する
ことを特徴とする。前記ゼオライト薄膜層は、シリカに
対するアルミナのモル比(アルミナ/シリカ)が、0.
0025(1/400)以下であることが望ましい。前
記炭化水素混合物は、ナフサの分解で得られる炭素数が
4または5の炭化水素を含む混合物からオレフィン及び
/またはジオレフィンを分離した後の残留分であること
が好ましく、より好ましくは、炭素数が5の炭化水素を
含む留分からイソプレンを分離した後の残留分であり、
イソペンタン、メチルブテン及び直鎖体の炭化水素を含
有することが好ましい。
Means for Solving the Problems The present invention, which has solved the above-mentioned problems, relates to a hydrocarbon mixture containing a linear hydrocarbon and a branched hydrocarbon using a zeolite separation membrane. Is separated into a hydrocarbon-rich component of a linear chain and a hydrocarbon-rich component of a branched chain, and, as a membrane permeate, a hydrocarbon-rich component of a linear chain,
A method for obtaining a hydrocarbon-rich component of a branched chain as a membrane non-permeate, wherein the zeolite-based separation membrane has a zeolite thin film layer formed on a surface layer portion of a porous support, and the zeolite thin film layer has It is characterized by having pores specific to zeolite crystals and pores having a pore diameter of 10 nm or less at crystal grain boundaries. The zeolite thin film layer has a molar ratio of alumina to silica (alumina / silica) of 0.1.
It is desirably 0025 (1/400) or less. The hydrocarbon mixture is preferably a residue obtained by separating an olefin and / or a diolefin from a mixture containing a hydrocarbon having 4 or 5 carbon atoms obtained by cracking naphtha, and more preferably a carbon number. Is the residue after separating isoprene from the fraction containing 5 hydrocarbons,
It preferably contains isopentane, methylbutene and linear hydrocarbons.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明者らは、ゼオライト系分離
膜の調製方法や、構造、特性などについて検討した結
果、ゼオライト薄膜層が多孔質支持体の表層部に形成さ
れたゼオライト系分離膜であって、前記ゼオライト薄膜
層がゼオライト結晶固有の細孔を有すると共に、結晶粒
界に細孔径が10nm以下の細孔を有するゼオライト系
分離膜が、直鎖体の炭化水素と分岐鎖体の炭化水素に対
して優れた分離作用を示すことを見出し、本発明を完成
するに至った。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have studied the preparation method, structure, characteristics, etc. of a zeolite-based separation membrane. The zeolite thin film layer has pores specific to zeolite crystals, and a zeolite-based separation membrane having pores having a pore diameter of 10 nm or less at a crystal grain boundary is formed of a linear hydrocarbon and a branched chain. The present inventors have found that they exhibit an excellent separation effect on hydrocarbons, and have completed the present invention.

【0011】まず、本発明で用いるゼオライト系分離膜
について説明する。本発明で用いるゼオライト系分離膜
とは、ゼオライト薄膜層が多孔質支持体の表層部に形成
され、前記ゼオライト薄膜層がゼオライト結晶固有の細
孔と共に、結晶粒界に細孔径が10nm以下の細孔を有
することを特徴とする。
First, the zeolite-based separation membrane used in the present invention will be described. The zeolite-based separation membrane used in the present invention means that a zeolite thin film layer is formed on a surface layer of a porous support, and the zeolite thin film layer has fine pores having a pore diameter of 10 nm or less at crystal grain boundaries together with pores specific to zeolite crystals. It is characterized by having holes.

【0012】ゼオライト結晶固有の細孔径は、特に制限
されるものではないが、0.3nm以上、好ましくは
0.5nm以上、1.5nm以下、好ましくは1nm以
下であることが望ましい。また、ゼオライト薄膜層中の
結晶粒界の細孔の細孔径は、10nm以下、好ましくは
8nm以下、より好ましくは5nm以下である。結晶粒
界の平均細孔径が10nm超の場合には、炭化水素の直
鎖体と分岐鎖体の分離性能が低下するからである。結晶
粒界の細孔の下限は、特に制限されるものではないが、
ゼオライト結晶固有の細孔径より大きいことが好まし
い。特に、ゼオライト結晶固有の細孔径が1nm未満で
ある場合には、結晶粒界の細孔径は、1nm以上、さら
に好ましくは2nm以上であることが望ましい。
Although the pore diameter inherent in the zeolite crystal is not particularly limited, it is desirably 0.3 nm or more, preferably 0.5 nm or more, 1.5 nm or less, and preferably 1 nm or less. The pore diameter of the pores at the crystal grain boundaries in the zeolite thin film layer is 10 nm or less, preferably 8 nm or less, more preferably 5 nm or less. If the average pore diameter at the crystal grain boundary is more than 10 nm, the performance of separating hydrocarbon straight chain and branched chain is reduced. The lower limit of the pores at the crystal grain boundaries is not particularly limited,
It is preferable that the pore diameter is larger than the zeolite crystal-specific pore diameter. In particular, when the pore diameter inherent to the zeolite crystal is less than 1 nm, the pore diameter at the crystal grain boundary is preferably 1 nm or more, more preferably 2 nm or more.

【0013】前記ゼオライト薄膜層中の細孔径および細
孔分布は、窒素吸着法および/またはアルゴン吸着法に
よって、ミクロ細孔領域(結晶部分)およびメゾ細孔領
域(結晶粒界部分)の細孔分布を測定することができ
る。
[0013] The pore diameter and pore distribution in the zeolite thin film layer can be determined by a nitrogen adsorption method and / or an argon adsorption method in a micropore region (crystal portion) and a mesopore region (crystal grain boundary portion). The distribution can be measured.

【0014】本発明で用いるゼオライト系分離膜が、炭
化水素の直鎖体と分岐鎖体に優れた分離作用を発現する
理由は明らかでないが、多孔質支持体の表層部に形成さ
れるゼオライト薄膜層が、ゼオライト結晶固有の比較的
小さな細孔(1nm未満)と結晶粒界における比較的大
きな細孔(1nm〜10nm)を併せ持つことにより、
直鎖体の炭化水素の高い透過率と高い選択性を同時に実
現できるためと考えられる。ゼオライト結晶固有の細孔
は、微細で細孔径が均一なので非常に高精度の選択性が
期待できるが、透過率は低くなる。これに対して結晶粒
界は細孔径が大きくなるために選択性は劣るが、透過率
は高くなる。無機ガスのような小さな分子を分離する場
合には、結晶粒界が存在すると格段に選択性が低下する
ために分離膜として機能しなくなってしまうが、本発明
のような炭素数が4〜5の炭化水素の場合は10nm程
度までの結晶粒界が存在しても選択性を低下させること
なく透過率が向上するため、高性能な分離膜として機能
するものと考えられる。
It is not clear why the zeolite-based separation membrane used in the present invention exerts an excellent separation action on hydrocarbon linear and branched chains, but the zeolite thin film formed on the surface layer of the porous support is not clear. The layer has both relatively small pores (less than 1 nm) inherent in zeolite crystals and relatively large pores (1 nm to 10 nm) at grain boundaries,
This is considered to be because high transmittance and high selectivity of linear hydrocarbons can be simultaneously realized. The pores unique to zeolite crystals are fine and have a uniform pore size, so that very high selectivity can be expected, but the transmittance is low. On the other hand, the crystal grain boundaries have poor selectivity due to a large pore diameter, but have high transmittance. In the case of separating small molecules such as an inorganic gas, the presence of a crystal grain boundary significantly lowers the selectivity, so that it does not function as a separation membrane. Is considered to function as a high-performance separation membrane because the transmittance is improved without lowering the selectivity even if there is a grain boundary up to about 10 nm.

【0015】ゼオライト薄膜層中の結晶粒界に、10n
m以下の比較的大きな細孔を有する分離膜を形成するた
めには、ゼオライト薄膜層を多孔質支持体の表層部に形
成し、内層部にまでは形成しないことが好ましい。ゼオ
ライト薄膜層を多孔質支持体内層部にまで形成した場合
には、結晶粒界において、10nm以下の比較的大きな
細孔は形成されず、鎖状構造の選択性は同等以上である
が、直鎖体の透過率が小さくなってしまうからである。
In the zeolite thin film layer, 10n
In order to form a separation membrane having relatively large pores of not more than m, it is preferable that the zeolite thin film layer is formed on the surface layer of the porous support and not on the inner layer. When the zeolite thin film layer is formed up to the inner layer portion of the porous support, relatively large pores of 10 nm or less are not formed at the crystal grain boundaries, and the selectivity of the chain structure is equal to or greater than that of the zeolite thin film layer. This is because the transmittance of the chain is reduced.

【0016】前記ゼオライト薄膜層の膜厚は、5μm以
上、好ましくは10μm以上、100μm以下、好まし
くは50μm以下である。5μm未満であると、ゼオラ
イト薄膜層は、破損しやすくなり、また実質的にゼオラ
イト薄膜層を設けた効果が小さく、直鎖体と分岐鎖体の
分離能が低下するからである。また、100μm超で
は、膜厚が厚くなりすぎて、透過の抵抗が大きく、逆に
分離能が低下する傾向があるからである。
The thickness of the zeolite thin film layer is 5 μm or more, preferably 10 μm or more and 100 μm or less, preferably 50 μm or less. When the thickness is less than 5 μm, the zeolite thin film layer is easily broken, the effect of providing the zeolite thin film layer is substantially small, and the ability to separate linear and branched is reduced. On the other hand, if it exceeds 100 μm, the film thickness becomes too large, the transmission resistance is large, and conversely, the separation ability tends to be reduced.

【0017】前記ゼオライト薄膜層は、多孔質支持体の
表層部にのみ形成することが好ましいが、薄膜層の一部
は、ゼオライト薄膜層と多孔質支持体との剥離を防止す
るため、該支持体内層部に形成してもよい。該支持体内
層部に形成される薄膜層の膜厚は、支持体表面から内部
へ向かって、4μm以下、より好ましくは2μm以下
(0μmも含む)であることが好ましい。上述したよう
に、多孔質支持体内層部にまでゼオライト薄膜層が形成
されると、結晶粒界に比較的大きな細孔が得られず、分
離性能が低下するからである。また、内層部へのゼオラ
イト薄膜層の形成は、ゼオライト薄膜層と多孔質支持体
との剥離を防止できる最小限にとどめるべきだからであ
る。前記ゼオライト薄膜層が多孔質支持体との密着性に
優れ、剥離する恐れがない場合には、特に支持体内層部
にまでゼオライト薄膜層を形成する必要はない。
The zeolite thin film layer is preferably formed only on the surface layer of the porous support, but a part of the thin film layer is formed on the support in order to prevent separation of the zeolite thin layer from the porous support. It may be formed in the body layer. The thickness of the thin film layer formed on the inner layer portion of the support is preferably 4 μm or less, more preferably 2 μm or less (including 0 μm) from the support surface toward the inside. As described above, when the zeolite thin film layer is formed up to the inner layer portion of the porous support, relatively large pores cannot be obtained at the crystal grain boundaries, and the separation performance is reduced. Also, the formation of the zeolite thin film layer on the inner layer portion should be minimized so as to prevent separation of the zeolite thin film layer from the porous support. When the zeolite thin film layer has excellent adhesion to the porous support and there is no fear of peeling, it is not necessary to particularly form the zeolite thin film layer on the inner layer of the support.

【0018】前記ゼオライト薄膜層を構成するアルミナ
とシリカのモル比も特に限定されるものではないが、シ
リカに対するアルミナのモル比(アルミナ/シリカ)
が、0.0025(1/400)以下、より好ましくは
0.00125(1/800)以下とする(アルミナを
全く含まない場合も含む)のが望ましい。
The molar ratio of alumina to silica constituting the zeolite thin film layer is not particularly limited either, but the molar ratio of alumina to silica (alumina / silica)
However, it is desirably 0.0025 (1/400) or less, more preferably 0.00125 (1/800) or less (including the case where alumina is not included at all).

【0019】本発明者らは、ゼオライト薄膜層に含まれ
るアルミナ成分の含有量が、分岐鎖体と直鎖体との透過
係数比に影響を及ぼし、該アルミナ成分が増加すると、
分岐鎖体に対する直鎖体の透過係数比(=直鎖体の透過
率/分岐鎖体の透過率)が小さくなることを見出した。
特にシリカに対するアルミナのモル比(アルミナ/シリ
カ)が0.0025(1/400)超であれば、分岐鎖
体に対する直鎖体の透過係数比が小さくなって分離性能
が低下するからである。
The present inventors have found that the content of the alumina component contained in the zeolite thin film layer affects the transmission coefficient ratio between the branched chain and the straight chain, and when the alumina component increases,
It has been found that the ratio of the permeability coefficient of the straight chain to the branched chain (= the transmittance of the straight chain / the transmittance of the branched chain) is reduced.
In particular, if the molar ratio of alumina to silica (alumina / silica) exceeds 0.0025 (1/400), the ratio of the transmission coefficient of the linear substance to the branched one becomes small, and the separation performance decreases.

【0020】前記ゼオライト薄膜層を形成する原料は、
特に限定されず、例えば以下の原料を用いることができ
る。シリカ源としては、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸
ナトリウム、メタケイ酸カリウム、オルトケイ酸ナトリ
ウム、水ガラス、シリカゾル、シリコンアルコキシドな
ど、アルミナ源としては硫酸アルミニウム、硝酸アルミ
ニウム、塩化アルミニウム、アルミン酸ナトリウムな
ど、アルカリ金属源としては水酸化ナトリウム、水酸化
カリウム、水酸化セシウム等である。またさらに、ゼオ
ライトの結晶促進剤として、例えばテトラプロピルアン
モニウムブロマイド(TPABr)、水酸化テトラプロ
ピルアンモニウムなどを用いることができる。
The raw materials for forming the zeolite thin film layer are as follows:
There is no particular limitation, and for example, the following raw materials can be used. Examples of the silica source include sodium silicate, sodium metasilicate, potassium metasilicate, sodium orthosilicate, water glass, silica sol, and silicon alkoxide.Examples of the alumina source include aluminum sulfate, aluminum nitrate, aluminum chloride, and sodium aluminate. Sources include sodium hydroxide, potassium hydroxide, cesium hydroxide and the like. Further, as the crystallization accelerator for zeolite, for example, tetrapropylammonium bromide (TPABr), tetrapropylammonium hydroxide, or the like can be used.

【0021】次に、前記ゼオライト薄膜層を表層部に形
成させる多孔質支持体について説明する。前記多孔質支
持体としては、連通気孔を有するものであれば、特に限
定されず、例えば空孔が針状のものが連なったものであ
ってもよい。また物性的には機械的強度が高くかつ水熱
処理及びその後の熱処理において安定に存在し得る材質
であることが必要であり、例えば、アルミナ、チタニ
ア、ムライト等のセラミック、ステンレスやチタンなど
の金属・合金、ガラスなどを用いることができ、好まし
くはチタニア、アルミナ等の多孔質支持体である。ま
た、多孔質支持体の形状は、炭化水素を分離するのに適
したいずれの形状でもよく、例えば、膜状、板状、筒
状、円筒状(図2)、ハニカム状などが挙げられる。
Next, the porous support on which the zeolite thin film layer is formed on the surface layer will be described. The porous support is not particularly limited as long as it has a continuous vent, and for example, a porous support having a needle-like pore may be used. Further, it is necessary that the material has high mechanical strength and can be stably present in the hydrothermal treatment and the subsequent heat treatment. For example, ceramics such as alumina, titania, and mullite, metals such as stainless steel and titanium, An alloy, glass or the like can be used, and a porous support such as titania or alumina is preferable. The shape of the porous support may be any shape suitable for separating hydrocarbons, and examples thereof include a film shape, a plate shape, a tubular shape, a cylindrical shape (FIG. 2), and a honeycomb shape.

【0022】本発明で用いるゼオライト系分離膜の製造
方法は、ゼオライト薄膜層を多孔質支持体の表層部分に
形成させる方法であれば特に限定されない。例えば、ゼ
オライト薄膜形成用ゾル、或いはゼオライト前駆体、種
結晶を多孔質支持体の表面に塗布する方法や、多孔質支
持体をゼオライト薄膜形成用ゾルに浸漬する方法などが
挙げられる。多孔質支持体をゼオライト薄膜形成用ゾル
に浸漬する場合は、浸漬時間を、30分以内、好ましく
は20分以内、より好ましくは10分以内とすることが
好ましい。浸漬時間が30分を超えると、ゼオライト薄
膜形成用ゾルが、多孔質支持体内部にまで浸透して、該
支持体内部にまでゼオライト薄膜層が形成されるからで
ある。前記浸漬時間とは、多孔質支持体をゼオライト薄
膜形成用ゾルに浸漬した時から、水熱処理を開始するま
での時間をいう。
The method for producing the zeolite-based separation membrane used in the present invention is not particularly limited as long as the zeolite thin film layer is formed on the surface of the porous support. For example, a method of applying a zeolite thin film forming sol, a zeolite precursor or a seed crystal to the surface of a porous support, a method of dipping the porous support in a zeolite thin film forming sol, or the like can be used. When the porous support is immersed in the sol for forming a zeolite thin film, the immersion time is preferably within 30 minutes, preferably within 20 minutes, more preferably within 10 minutes. If the immersion time exceeds 30 minutes, the sol for forming a zeolite thin film permeates into the inside of the porous support, and a zeolite thin film layer is formed inside the support. The immersion time refers to the time from when the porous support is immersed in the zeolite thin film forming sol to when the hydrothermal treatment is started.

【0023】そして次に、水熱処理を行なうことによ
り、多孔質支持体の表層部にゼオライト薄膜層を形成さ
せる。水熱処理は、ゼオライト薄膜層形成用ゾルで処理
した多孔質支持体を熱水中、若しくはオートクレーブ内
の熱水中に浸漬することにより、または加熱水蒸気中に
放置することにより行なうことができる。また、水熱処
理は、多孔質支持体を、ゼオライト薄膜層形成用ゾルに
浸漬したままで行なってもよく、この場合は多孔質支持
体と薄膜形成用ゾルを入れたオートクレーブをオーブン
に直接入れて加熱すればよい。前記水熱処理は、80℃
以上、より好ましくは150℃以上、300℃以下、よ
り好ましくは200℃以下で、3時間以上、より好まし
くは12時間以上、180時間以下、より好ましくは7
2時間以下行なうことが望ましい。
Then, a zeolite thin film layer is formed on the surface of the porous support by hydrothermal treatment. The hydrothermal treatment can be performed by immersing the porous support treated with the zeolite thin film layer forming sol in hot water or hot water in an autoclave, or by leaving it in heated steam. The hydrothermal treatment may be performed while the porous support is immersed in the sol for forming a zeolite thin film layer.In this case, the autoclave containing the porous support and the sol for forming a thin film is directly placed in an oven. What is necessary is just to heat. The hydrothermal treatment is performed at 80 ° C.
Above, more preferably 150 ° C. or more and 300 ° C. or less, more preferably 200 ° C. or less, 3 hours or more, more preferably 12 hours or more, 180 hours or less, more preferably 7 hours or less.
It is desirable to carry out for 2 hours or less.

【0024】前記水熱処理の後、多孔質支持体を取り出
して乾燥し、さらに熱処理を行なうことによって、ゼオ
ライト薄膜層を焼成する。前記焼成は、必要に応じて4
00℃〜800℃の温度で1〜10時間熱処理すること
により行えばよい。
After the above-mentioned hydrothermal treatment, the porous support is taken out, dried, and further subjected to a heat treatment, thereby firing the zeolite thin film layer. The calcination may be performed, if necessary, for 4 hours.
What is necessary is just to heat-process at the temperature of 00 degreeC-800 degreeC for 1 to 10 hours.

【0025】本発明では、上述のようにして得られたゼ
オライト系分離膜を用いて直鎖体の炭化水素と分岐鎖体
の炭化水素とを含有する炭化水素混合物を鎖状構造によ
って分離して、直鎖体の炭化水素に富む成分と分岐鎖体
の炭化水素に富む成分とを得る。
In the present invention, a hydrocarbon mixture containing a linear hydrocarbon and a branched hydrocarbon is separated by a chain structure using the zeolite-based separation membrane obtained as described above. To obtain a straight-chain hydrocarbon-rich component and a branched-chain hydrocarbon-rich component.

【0026】前記炭化水素混合物は、直鎖体の炭化水素
と分岐鎖体の炭化水素とを含有するものであれば、特に
制限されず、好ましくは炭素数が4〜10の炭化水素、
より好ましくは炭素数が4〜5の炭化水素の直鎖体と分
岐鎖体とを含有する炭化水素混合物である。前記炭化水
素混合物としては、例えば、ナフサの分解で得られる炭
素数が4または5の炭化水素を含む留分からオレフィン
および/またはジオレフィンを分離した残留分、より好
ましくは、ナフサの分解で得られる炭素数が5の炭化水
素留分からイソプレンを分離した残留分を用いることが
特に望ましい。本発明では、これらの残留分に含まれて
いる工業的に有用な直鎖体の炭化水素と分岐鎖体の炭化
水素とを分離して得ることを一つの目的としているから
である。また、オレフィンおよび/またはジオレフィン
をナフサの分解で得られる炭素数が4又は5の炭化水素
を含む留分から分離する方法は、特に限定されることな
く、例えば、抽出、蒸留、抽出蒸留などが挙げられる。
The hydrocarbon mixture is not particularly limited as long as it contains a straight-chain hydrocarbon and a branched-chain hydrocarbon, and is preferably a hydrocarbon having 4 to 10 carbon atoms.
More preferably, it is a hydrocarbon mixture containing a straight-chain and branched-chain hydrocarbon having 4 to 5 carbon atoms. As the hydrocarbon mixture, for example, a residue obtained by separating olefins and / or diolefins from a fraction containing a hydrocarbon having 4 or 5 carbon atoms obtained by cracking naphtha, more preferably obtained by cracking naphtha It is particularly desirable to use a residue obtained by separating isoprene from a hydrocarbon fraction having 5 carbon atoms. This is because one object of the present invention is to separate and obtain industrially useful straight-chain hydrocarbons and branched-chain hydrocarbons contained in these residues. The method for separating olefins and / or diolefins from a fraction containing a hydrocarbon having 4 or 5 carbon atoms obtained by cracking naphtha is not particularly limited, and examples thereof include extraction, distillation, and extraction distillation. No.

【0027】炭素数が4または5の直鎖体の炭化水素と
しては、例えば、n−ブタン、n−ペンタンなどの直鎖
状パラフィン;n−ブテン、n−ペンテン、n−ブタジ
エン、n−ペンタジエンなどの直鎖状オレフィン及びジ
オレフィン;イソブタン、イソペンタンなどの分岐状パ
ラフィン;イソブテン、メチルブテン、イソプレンなど
の分岐状オレフィン及びジオレフィンなどが挙げられ
る。
Examples of the linear hydrocarbon having 4 or 5 carbon atoms include linear paraffins such as n-butane and n-pentane; n-butene, n-pentene, n-butadiene and n-pentadiene. Linear olefins and diolefins; branched paraffins such as isobutane and isopentane; and branched olefins and diolefins such as isobutene, methylbutene and isoprene.

【0028】本発明において、例えば、炭素数が4また
は5の炭化水素を含む留分からオレフィンおよび/また
はジオレフィンを分離した残留分には主としてパラフィ
ンおよび/またはオレフィンが含まれており、本発明に
よって、直鎖体のパラフィンおよび/またはオレフィン
に富む成分と分岐鎖体のパライフィンおよび/またはオ
レフィンに富む成分とに分離することができる。特に、
ナフサの分解で得られる炭素数が5の炭化水素留分から
イソプレンを分離した残留分には、工業的に有用なイソ
プレンの製造原料となるイソペンタンや、メチルブテン
(主として2−メチル−2−ブテン、2−メチル−1−
ブテン及び微量の3−メチル−1−ブテン)が約30〜
40質量%含まれており、これらを分離して得ることは
極めて有用である。
In the present invention, for example, a residue obtained by separating an olefin and / or a diolefin from a fraction containing a hydrocarbon having 4 or 5 carbon atoms mainly contains paraffin and / or olefin. Can be separated into a linear paraffin and / or olefin-rich component and a branched paraffin and / or olefin-rich component. In particular,
The residue obtained by separating isoprene from the hydrocarbon fraction having 5 carbon atoms obtained by the decomposition of naphtha contains isopentane, which is an industrially useful raw material for producing isoprene, and methylbutene (mainly 2-methyl-2-butene, 2-methyl-2-butene, -Methyl-1-
Butene and traces of 3-methyl-1-butene) from about 30 to
40% by mass, and it is extremely useful to obtain them separately.

【0029】本発明では、前記炭化水素混合物を、上述
したゼオライト系分離膜に透過させることによって、直
鎖体の炭化水素に富む成分と分岐鎖体の炭化水素に富む
成分とに分離することができる。前記分離の際には、直
鎖体は、パラフィンであるか、オレフィンであるかを問
わず分岐鎖体に優先して該ゼオライト系分離膜を透過す
るので、透過したもの(以下、「透過物」とする)は、直
鎖体の炭化水素に富む成分であり、分離膜を透過しない
もの(以下、「非透過物」とする)は、分岐鎖体の炭化水
素に富む成分となる。本発明では、このようにして、膜
透過分として、直鎖体の炭化水素に富む成分を得ること
ができ、また、膜非透過分として、分岐鎖体の炭化水素
に富む成分を得ることができる。
In the present invention, the hydrocarbon mixture can be separated into a straight-chain hydrocarbon-rich component and a branched-chain hydrocarbon-rich component by permeating the above-mentioned zeolite-based separation membrane. it can. At the time of the separation, regardless of whether the linear substance is a paraffin or an olefin, the linear substance permeates the zeolite-based separation membrane in preference to the branched chain substance. ) Is a linear hydrocarbon-rich component, and those that do not permeate through the separation membrane (hereinafter referred to as “non-permeate”) are branched-chain hydrocarbon-rich components. In the present invention, in this way, a hydrocarbon-rich component in a linear chain can be obtained as a membrane-permeable component, and a hydrocarbon-rich component in a branched chain can be obtained as a non-membrane component. it can.

【0030】この分離は、透過部分(ゼオライト系分離
膜の周囲)を300℃以下、好ましくは50〜200℃
の温度域であって、前記炭化水素混合物を気体状で分離
できる温度領域で、非透過側を加圧するか、透過側を減
圧にして行なうことが好ましい。例えば、イソペンタ
ン、メチルブテン、イソプレンなどの炭素数が5の炭化
水素は、室温では液体であるが、50℃以上の温度領域
で、気体状態で分離されることとなる。
In this separation, the permeated portion (around the zeolite-based separation membrane) is kept at 300 ° C. or less, preferably 50 to 200 ° C.
It is preferable that the non-permeate side be pressurized or the permeate side be depressurized in a temperature range where the hydrocarbon mixture can be separated in a gaseous state. For example, hydrocarbons having 5 carbon atoms, such as isopentane, methylbutene, and isoprene, are liquid at room temperature, but are separated in a gaseous state in a temperature range of 50 ° C. or higher.

【0031】本発明では、直鎖体を含む炭化水素成分と
分岐鎖体を含む炭化水素成分に分離すると同時に、必然
的に各成分中に含まれる直鎖体または分岐鎖体を濃縮す
ることができるので、直鎖体の炭化水素に富む成分と分
岐鎖体の炭化水素に富む成分が得られる。本発明で、直
鎖体又は分岐鎖体に「富む」とは、着目する炭化水素につ
いて、分離することによって濃縮されて、分離処理後に
おける各成分中の直鎖体又は分岐鎖体のモル分率が、使
用した炭化水素混合物中のモル分率よりも高くなること
を意味する。また、本発明では、特に分離後の各成分中
の直鎖体又は分岐鎖体の含有量を限定するものではない
が、分離処理後の各成分中の直鎖体又は分岐鎖体のモル
分率は0.4以上、より好ましくは0.6以上、さらに
好ましくは0.9以上であることが好ましい。
In the present invention, it is necessary to separate the hydrocarbon component containing a straight chain and the hydrocarbon component containing a branched chain, and at the same time, inevitably concentrate the straight chain or the branched chain contained in each component. Thus, a straight-chain hydrocarbon-rich component and a branched-chain hydrocarbon-rich component are obtained. In the present invention, the term "enriched in a linear or branched chain" means that a hydrocarbon of interest is concentrated by being separated, and the molar fraction of the linear or branched chain in each component after the separation treatment is increased. Means that the fraction is higher than the molar fraction in the hydrocarbon mixture used. In the present invention, the content of the linear or branched chain in each component after separation is not particularly limited, but the molar fraction of the linear or branched chain in each component after the separation treatment is not limited. The ratio is preferably 0.4 or more, more preferably 0.6 or more, and still more preferably 0.9 or more.

【0032】例えば、分岐鎖体の炭化水素と直鎖体の炭
化水素とを含む分岐鎖体のモル分率が0.3である炭化
水素混合物を前記ゼオライト系分離膜で分離すると、分
岐鎖体のモル分率が0.7以上にまで濃縮された非透過
物と、直鎖体のモル分率が0.9以上にまで濃縮された
透過物とが同時に得られる。分離する炭化水素混合物と
してイソペンタン、メチルブテンと直鎖体の炭化水素と
を含有する炭化水素混合物を用いた場合には、イソペン
タンとメチルブテンに富む炭化水素成分と直鎖体の炭化
水素に富む炭化水素成分とを得ることができる。
For example, when a hydrocarbon mixture containing a branched chain hydrocarbon and a straight chain hydrocarbon and having a mole fraction of 0.3 of the branched chain is separated by the zeolite-based separation membrane, the branched chain is separated. And a permeate enriched to a linear fraction having a molar fraction of 0.9 or more can be obtained at the same time. When a hydrocarbon mixture containing isopentane, methylbutene and a linear hydrocarbon is used as the hydrocarbon mixture to be separated, a hydrocarbon component rich in isopentane and methylbutene and a hydrocarbon component rich in linear hydrocarbon And can be obtained.

【0033】前記本発明の方法は、以下に記載する様
に、オレフィン及び/又はジオレフィンの製造にも有効
に活用することができる。即ち、前記ゼオライト系分離
膜を用いて、ナフサの分解で得られる炭素数が4または
5の炭化水素を含む留分からオレフィン及び/又はジオ
レフィン成分を分離した後の残留分から、直鎖体の炭化
水素に富む成分と分岐鎖体の炭化水素に富む成分とを得
た後、前記炭化水素成分の一方を脱水素化することによ
ってオレフィン及び/又はジオレフィンを製造すること
ができる。分岐鎖体のオレフィン及び/又はジオレフィ
ン、直鎖体のオレフィン及び/またはジオレフィンの製
造を目的とする場合には、分岐鎖体を含む非透過物、直
鎖体を含む透過物のそれぞれを脱水素化すればよい。
The method of the present invention can be effectively utilized for producing olefins and / or diolefins as described below. That is, using the above-mentioned zeolite-based separation membrane, from the residue obtained after separating the olefin and / or diolefin component from the distillate containing hydrocarbons having 4 or 5 carbon atoms obtained by the decomposition of naphtha, the linear carbonization is performed. After obtaining a hydrogen-rich component and a branched hydrocarbon-rich component, one of the hydrocarbon components can be dehydrogenated to produce an olefin and / or a diolefin. When the purpose is to produce a branched olefin and / or diolefin and a linear olefin and / or diolefin, each of the non-permeate containing the branched chain and the permeate containing the straight chain is used. What is necessary is just to dehydrogenate.

【0034】例えば、パラフィン及び/またはオレフィ
ンを含む成分を脱水素化すれば、オレフィン及び/また
はジオレフィンを得ることができる。
For example, if a component containing paraffin and / or olefin is dehydrogenated, olefin and / or diolefin can be obtained.

【0035】本発明を使用して製造できるオレフィン及
び/またはジオレフィンとしては、例えば、ブテン、ペ
ンテン、ヘキセンなどの炭素数4〜10の直鎖状オレフ
ィン;イソブテン、イソペンテン、ネオペンテン等の炭
素数4〜10の分岐鎖状オレフィン;ブタジエン、ペン
タジエン、ヘキサジエンなどの直鎖状ジオレフィン;イ
ソプレンなどの分岐鎖状ジオレフィンなどが挙げられ、
好ましくは炭素数が4〜5のオレフィン及び/またはジ
オレフィンであり、より好ましくはイソプレンである。
得られる炭素数が4〜5のオレフィンやジオレフィン、
特にイソプレンは、安定な製造手段が求められている工
業的にも有用な原料だからである。また、分離処理され
る炭素数が5の炭化水素は、室温で液体であるので取扱
性に優れる一方、分離温度(50℃から250℃)で気
化するので、分離するのに適している。
The olefins and / or diolefins which can be produced by using the present invention include, for example, linear olefins having 4 to 10 carbon atoms such as butene, pentene and hexene; and 4 olefins such as isobutene, isopentene and neopentene. Branched chain olefins such as butadiene, pentadiene, and hexadiene; and branched chain diolefins such as isoprene;
Preferably it is an olefin and / or diolefin having 4 to 5 carbon atoms, more preferably isoprene.
The resulting olefin or diolefin having 4 to 5 carbon atoms,
In particular, isoprene is an industrially useful raw material for which a stable production means is required. Hydrocarbons having 5 carbon atoms to be separated are liquid at room temperature and thus have excellent handleability. On the other hand, they are vaporized at the separation temperature (50 ° C. to 250 ° C.) and are therefore suitable for separation.

【0036】前記脱水素化反応は、炭化水素の脱水素化
反応に用いられる一般的な触媒、例えば、鉄系、白金系
の触媒などを用いて、500℃〜600℃の温度域で行
なえば良い。
The dehydrogenation reaction may be carried out in a temperature range of 500 ° C. to 600 ° C. using a general catalyst used for hydrocarbon dehydrogenation, for example, an iron-based or platinum-based catalyst. good.

【0037】[0037]

【実施例】以下、本発明を実施例によって詳細に説明す
るが、本発明は、下記実施例によって限定されるもので
はなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の変更、実施の
態様は、いずれも本発明の範囲内に含まれる。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples. Are also included in the scope of the present invention.

【0038】[ゼオライト系分離膜の製造] ゼオライト系分離膜1(アルミナなし) 水酸化ナトリウムとテトラプロピルアンモニウムブロマ
イド(TPABr)とを含む水溶液に、コロイダルシリ
カ(触媒化成(株)製、カタロイド SI−30)を添
加して撹拌し、均一なゼオライト薄膜形成用ゾルを調製
した。各原料は、該ゾルの組成が、TPABr:Na2
O:Si2O:H2O=0.1:0.05:1:80のモ
ル比になるように添加した。円筒状のアルミナ多孔質支
持体(平均細孔径0.7μm、気孔率35%)は、その
外側面が前記薄膜形成用ゾルと接触しないように外側面
にシールを施した。前記アルミナ多孔質支持体を前記薄
膜形成用ゾルに20分間浸漬した後、前記アルミナ多孔
質支持体を前記薄膜形成用ゾルと共にオートクレーブに
移して、170℃にて72時間水熱処理を行ない前記ア
ルミナ多孔質支持体内側面にゼオライト薄膜層を形成さ
せた。次いで、ゼオライト薄膜層を形成させたアルミナ
多孔質支持体を、水洗し、乾燥した後、600℃で2時
間焼成してゼオライト系分離膜を得た。
[Production of zeolite-based separation membrane] Zeolite-based separation membrane 1 (without alumina) In an aqueous solution containing sodium hydroxide and tetrapropylammonium bromide (TPABr), colloidal silica (Cataloid SI-, manufactured by Catalyst Chemicals, Inc.) was used. 30) was added and stirred to prepare a uniform sol for forming a zeolite thin film. Each raw material is such that the composition of the sol is TPABr: Na 2
O: Si 2 O: H 2 O was added so as to have a molar ratio of 0.1: 0.05: 1: 80. A cylindrical alumina porous support (average pore diameter 0.7 μm, porosity 35%) was sealed on the outer surface so that the outer surface did not come into contact with the thin film forming sol. After immersing the alumina porous support in the sol for forming a thin film for 20 minutes, the alumina porous support is transferred to an autoclave together with the sol for forming a thin film, and subjected to a hydrothermal treatment at 170 ° C. for 72 hours to perform the alumina porous support. A zeolite thin film layer was formed on the inner surface of the porous support. Next, the alumina porous support having the zeolite thin film layer formed thereon was washed with water, dried, and calcined at 600 ° C. for 2 hours to obtain a zeolite-based separation membrane.

【0039】前記ゼオライト系分離膜は、透過面積が1
3cm2 であり、形成されたゼオライト薄膜層は、X線回
折によってシリカライトであることが確認された。ま
た、前記ゼオライト薄膜層の膜厚は、走査型電子顕微鏡
法によって50μmであり、このうち支持体の内部に形
成された部分は、2μmであった。
The zeolite-based separation membrane has a permeation area of 1
It was 3 cm 2 , and the formed zeolite thin film layer was confirmed to be silicalite by X-ray diffraction. The thickness of the zeolite thin film layer was 50 μm by scanning electron microscopy, and the portion formed inside the support was 2 μm.

【0040】図1は、窒素吸着法(1μm以上の細孔領
域)とアルゴン吸着法(1μm以下の細孔領域)を併用
して、ゼオライト系分離膜1のゼオライト薄膜層の細孔
分布を測定した結果を示したものである。ゼオライト薄
膜層は、0.5nm近辺にシャープな分布を有する細孔
とともに、結晶粒界に2〜4nm近辺にブロードな分布
を有する細孔を有していることが分かる。
FIG. 1 shows the measurement of the pore distribution of the zeolite thin film layer of the zeolite separation membrane 1 by using both the nitrogen adsorption method (pore area of 1 μm or more) and the argon adsorption method (pore area of 1 μm or less). This shows the result of the measurement. It can be seen that the zeolite thin film layer has pores having a sharp distribution around 0.5 nm and pores having a broad distribution around 2 to 4 nm at the crystal grain boundaries.

【0041】ゼオライト系分離膜2 透過面積を22cm2としたこと以外は、ゼオライト系
分離膜1と同様の方法にて製造した。
The zeolite-based separation membrane 2 was produced in the same manner as the zeolite-based separation membrane 1, except that the permeation area was 22 cm 2 .

【0042】ゼオライト系分離膜3 アルミナ多孔質支持体をゼオライト薄膜形成用ゾルに1
333.2Paの減圧下、6時間浸漬させて、支持体内
層部にまでゼオライト薄膜層を形成したこと以外は、ゼ
オライト系分離膜1と同様の方法で、ゼオライト系分離
膜を形成した。前記ゼオライト系分離膜は、透過面積が
16cm2であり、形成されたゼオライト薄膜層は、X
線回折によって、シリカライトであることが確認され
た。また、前記ゼオライト薄膜層の膜厚は、50μmで
あり、支持体内層部に形成された部分は、10〜30μ
m(平均15μm)であった。
Zeolite-based separation membrane 3 Alumina porous support was added to sol for forming zeolite thin film.
A zeolite-based separation membrane was formed in the same manner as the zeolite-based separation membrane 1, except that the membrane was immersed under a reduced pressure of 333.2 Pa for 6 hours to form a zeolite thin-film layer up to the inner layer of the support. The zeolite-based separation membrane has a permeation area of 16 cm 2 , and the formed zeolite thin film layer has X
Line diffraction confirmed that it was silicalite. The zeolite thin film layer has a thickness of 50 μm, and the portion formed in the support inner layer has a thickness of 10 to 30 μm.
m (15 μm on average).

【0043】ゼオライト系分離膜4(シリカ:アルミナ
=800:1) ゼオライト薄膜形成用ゾルの組成を、TPABr:Na
2O:Si2O:H2O:Al23=0.1:0.05:
1:80:0.00125のモル比とした以外は、ゼオ
ライト系分離膜3と同様の方法にて、ゼオライト系分離
膜を作製した。
Zeolite-based separation membrane 4 (silica: alumina = 800: 1) The composition of the sol for forming the zeolite thin film was TPABr: Na
2 O: Si 2 O: H 2 O: Al 2 O 3 = 0.1: 0.05:
A zeolite-based separation membrane was prepared in the same manner as for the zeolite-based separation membrane 3, except that the molar ratio was 1: 80: 0.00125.

【0044】ゼオライト系分離膜5(シリカ:アルミナ
=400:1) ゼオライト薄膜形成用ゾルの組成を、TPABr:Na
2O:Si2O:H2O:Al23=0.1:0.05:
1:80:0.0025のモル比とした以外は、ゼオラ
イト系分離膜3と同様の方法にて、ゼオライト系分離膜
を作製した。
Zeolite-based separation membrane 5 (silica: alumina = 400: 1) The composition of the sol for forming a zeolite thin film is represented by TPABr: Na
2 O: Si 2 O: H 2 O: Al 2 O 3 = 0.1: 0.05:
A zeolite-based separation membrane was prepared in the same manner as for the zeolite-based separation membrane 3, except that the molar ratio was 1: 80: 0.0025.

【0045】ゼオライト系分離膜6(シリカ:アルミナ
=100:1) ゼオライト薄膜形成用ゾルの組成を、TPABr:Na
2O:Si2O:H2O:Al23=0.1:0.05:
1:80:0.01のモル比とした以外は、ゼオライト
系分離膜3と同様の方法にて、ゼオライト系分離膜を作
製した。ゼオライト系分離膜1〜6の性状を表1に示し
た。
Zeolite-based separation membrane 6 (silica: alumina = 100: 1) The composition of the zeolite thin film forming sol was TPABr: Na
2 O: Si 2 O: H 2 O: Al 2 O 3 = 0.1: 0.05:
A zeolite-based separation membrane was prepared in the same manner as the zeolite-based separation membrane 3, except that the molar ratio was 1: 80: 0.01. Table 1 shows the properties of the zeolite-based separation membranes 1 to 6.

【0046】[0046]

【表1】 [Table 1]

【0047】[透過率の測定]ゼオライト系分離膜1を用
いて、200℃にて、非透過側を加圧してn−ブタン、
イソブタン、n−ペンタン及びイソペンタンの透過試験
を行なった。透過率の測定結果を表2に示した。
[Measurement of Permeability] Using the zeolite-based separation membrane 1, the non-permeate side was pressurized at 200 ° C. to give n-butane,
A permeation test of isobutane, n-pentane and isopentane was performed. Table 2 shows the measurement results of the transmittance.

【0048】[0048]

【表2】 [Table 2]

【0049】表2より、直鎖状であるn−ブタンおよび
n−ペンタンの透過率は、それぞれ2.74×10
-8(mol・s-1・m-2・Pa-1)、2.53×10-8(mol
・s-1・m -2・Pa-1)と高く、分岐鎖状のイソブタン、
イソペンタンの透過率は、それぞれ0.28×10
-8(mol・s-1・m-2・Pa-1)、0.24×10-8(mol
・s-1・m -2・Pa-1)であり、直鎖状のものと比べて著
しく低くなった。これらの結果より、本発明で用いるゼ
オライト系分離膜は、分岐鎖状の炭化水素に比べて、直
鎖状の炭化水素を選択的に透過し、分離性能に優れてい
ることが明らかとなった。
From Table 2, it is found that n-butane which is linear and
The transmittance of n-pentane was 2.74 × 10, respectively.
-8(Mol · s-1・ M-2・ Pa-1), 2.53 × 10-8(Mol
・ S-1・ M -2・ Pa-1) And high, branched isobutane,
The transmittance of isopentane was 0.28 × 10
-8(Mol · s-1・ M-2・ Pa-1), 0.24 × 10-8(Mol
・ S-1・ M -2・ Pa-1), Which is much more
It became very low. From these results, the zeolite used in the present invention was
Olyte-based separation membranes are more straightforward than branched hydrocarbons.
Selectively permeates chain hydrocarbons and has excellent separation performance
It became clear that.

【0050】[炭化水素混合物の分離性能]ゼオライト系
分離膜1を用いて、直鎖体と分岐鎖体とを含有する炭化
水素混合物を直鎖体に富む炭化水素成分と分岐鎖体に富
む炭化水素成分のそれぞれに分離した。使用した炭化水
素混合物および分離処理前後における各成分中の分岐鎖
体のモル分率を表3に示した。
[Separation Performance of Hydrocarbon Mixture] Using a zeolite-based separation membrane 1, a hydrocarbon mixture containing a linear chain and a branched chain is converted into a hydrocarbon component rich in a linear chain and a hydrocarbon component rich in a branched chain. Separated into each of the hydrogen components. Table 3 shows the hydrocarbon mixture used and the molar fraction of the branched chain in each component before and after the separation treatment.

【0051】[0051]

【表3】 [Table 3]

【0052】実施例1〜5は、分離される炭化水素混合
物がイソペンタンをモル分率で0.11〜0.49含有
する場合である。分離処理後の非透過物中の分岐鎖体の
モル分率はいずれも高くなり、透過物中の分岐鎖体のモ
ル分率が低下していることから、分岐鎖体に富む炭化水
素成分と直鎖体に富む炭化水素成分とに効率的に分離さ
れていることが明らかとなった。また、ゼオライト系分
離膜1は、分離される炭化水素混合物中の分岐鎖体のモ
ル分率によらず幅広い濃度範囲において、直鎖体と分岐
鎖体との分離性能が優れていることが明らかとなった。
Examples 1 to 5 relate to the case where the hydrocarbon mixture to be separated contains isopentane in a molar fraction of 0.11 to 0.49. Since the mole fraction of the branched chain in the non-permeate after the separation treatment is high, and the mole fraction of the branched chain in the permeate is reduced, the hydrocarbon component rich in the branched chain is It was clarified that it was efficiently separated into a hydrocarbon component rich in linear chain. In addition, it is clear that the zeolite-based separation membrane 1 has excellent separation performance between a linear chain and a branched chain in a wide concentration range regardless of the mole fraction of the branched chain in the hydrocarbon mixture to be separated. It became.

【0053】実施例6および7は、分離される炭化水素
混合物が、オレフィンである2−メチル−2−ブテン、
ジオレフィンであるイソプレンを含有する場合である。
ゼオライト系分離膜1は、分離される炭化水素の構造
が、パラフィン、オレフィン、ジオレフィンであるかを
問わず、直鎖体と分岐鎖体の炭化水素の分離に有効であ
ることが分かった。
Examples 6 and 7 show that the hydrocarbon mixture to be separated is the olefin 2-methyl-2-butene,
This is the case where isoprene, which is a diolefin, is contained.
It has been found that the zeolite-based separation membrane 1 is effective for separating straight-chain and branched-chain hydrocarbons irrespective of the structure of the hydrocarbon to be separated, whether it is paraffin, olefin, or diolefin.

【0054】同じくゼオライト系分離膜2を用いて、n
−ペンタン、イソペンタンおよび2−メチル−2−ブテ
ンを混合して調製した分岐鎖体のモル分率が約0.4で
ある炭化水素混合物を、非透過物中の分岐鎖体のモル分
率が約0.7になるまで100℃で透過側を減圧にして
分離・濃縮したときの透過物、非透過物中の各成分の組
成分析を行った。分析結果を表4に示した。
Similarly, using the zeolite-based separation membrane 2, n
A hydrocarbon mixture in which a branched chain prepared by mixing pentane, isopentane and 2-methyl-2-butene has a mole fraction of about 0.4; The composition of each component in the permeate and the non-permeate when the permeate side was decompressed and reduced at 100 ° C. until the pressure reached about 0.7 was analyzed. The analysis results are shown in Table 4.

【0055】[0055]

【表4】 [Table 4]

【0056】非透過物中の分岐鎖体のモル分率は、0.
76であり、一方、透過物中の直鎖体のモル分率は、
0.94であることから、分離処理前の炭化水素混合物
の分岐鎖体(モル分率0.41)及び直鎖体(モル分率
0.59)がそれぞれ分離濃縮されていることが分か
る。これらの結果より、本発明によれば、直鎖体と分岐
鎖体とを含む炭化水素混合物を分離すると同時に濃縮す
ることができ、直鎖体の炭化水素に富む成分と分岐鎖体
の炭化水素に富む成分のそれぞれを効率良く得ることが
できていることが明らかとなった。
The mole fraction of the branched chain in the non-permeate is 0.1%.
76, while the molar fraction of linears in the permeate is:
Since it is 0.94, it can be seen that the branched chain (mol fraction 0.41) and the straight chain (mol fraction 0.59) of the hydrocarbon mixture before the separation treatment are respectively separated and concentrated. From these results, according to the present invention, it is possible to separate and concentrate a hydrocarbon mixture containing a linear chain and a branched chain, and to obtain a hydrocarbon-rich component of a linear chain and a hydrocarbon of a branched chain. It has been clarified that each of the components rich in water can be obtained efficiently.

【0057】[ゼオライト系分離膜の構造の影響1]ゼオ
ライト系分離膜1〜3を用いて、ゼオライト薄膜層を多
孔質支持体の表層部に形成させたゼオライト系分離膜
と、支持体の内層部にまでゼオライト薄膜層を形成させ
た場合との分離性能について比較検討した。炭化水素混
合物としては、n−ペンタンとイソペンタンとを混合し
て調製した分岐鎖体のモル分率が0.32であるものを
用いて、200℃で、透過側を減圧にして分離を行なっ
た。分離結果を、表5に示した。
[Influence of Structure of Zeolite Separation Membrane 1] A zeolite separation membrane in which a zeolite thin film layer is formed on the surface layer of a porous support using zeolite separation membranes 1 to 3, and an inner layer of the support The separation performance was compared with the case where the zeolite thin film layer was formed up to the part. As the hydrocarbon mixture, a mixture obtained by mixing n-pentane and isopentane and having a mole fraction of 0.32 was used, and separation was performed at 200 ° C. at a reduced pressure on the permeate side. . Table 5 shows the results of the separation.

【0058】[0058]

【表5】 [Table 5]

【0059】実施例8および9では、多孔質支持体の表
層部にゼオライト薄膜層を形成させたゼオライト系分離
膜1(透過面積:13cm2)及び分離膜2(透過面
積:22cm2)をそれぞれ用い、比較例1では、多孔
質支持体の内層部にまでゼオライト薄膜層を形成させた
ゼオライト系分離膜3(透過面積:16cm2)を用い
た。実施例8の透過比率や単位透過面積当りの透過比率
は、透過面積が13cm 2であるにもかかわらず、比較
例1の透過面積が16cm2のゼオライト系分離膜を用
いた場合よりも高く、非透過物中の分岐鎖体のモル分率
も高い。この結果より、直鎖体の炭化水素に富む炭化水
素成分と分岐鎖体の炭化水素をに富む炭化水素成分とに
分離する分離効率は、表層部にゼオライト薄膜層を形成
したゼオライト系分離膜を用いた場合の方が、内層部に
までゼオライト薄膜層を形成したゼオライト系分離膜を
用いた場合より、高くなることが明らかとなった。
In Examples 8 and 9, the table of the porous support was used.
Zeolite separation with zeolite thin film layer formed on the layer
Membrane 1 (permeation area: 13 cmTwo) And separation membrane 2 (transmission surface)
Product: 22cmTwo), And in Comparative Example 1,
Zeolite thin film layer was formed on the inner layer of the porous support
Zeolite-based separation membrane 3 (permeation area: 16 cmTwo)
Was. Transmission ratio and transmission ratio per unit transmission area of Example 8
Has a transmission area of 13 cm TwoDespite the comparison
Example 1 has a transmission area of 16 cmTwoUsing zeolite-based separation membrane
Mole fraction of branched form in non-permeate
Is also expensive. From these results, it is clear that hydrocarbons rich in linear hydrocarbons
To hydrocarbon and hydrocarbon-rich hydrocarbon components
For separation efficiency, a zeolite thin film layer is formed on the surface
When using a zeolite-based separation membrane,
Zeolite-based separation membranes with a zeolite thin film layer
It became clear that it became higher than the case where it was used.

【0060】[ゼオライト系分離膜の構造の影響3]ゼオ
ライト系分離膜4〜6を用いて、ゼオライト薄膜層中の
シリカに対するアルミナのモル比が、分離性能に及ぼす
影響について検討した。n−ペンタンとイソペンタンと
を混合して調製した分岐鎖体のモル分率約0.3である
炭化水素混合物を用いて、200℃で、透過側を減圧に
して、透過比率がほぼ一定(38%)になるように分離
・濃縮を行ない分離性能を比較した。分離結果を表6に
示した。
[Influence 3 of Structure of Zeolite Separation Membrane] The effect of the molar ratio of alumina to silica in the zeolite thin film layer on the separation performance was examined using zeolite separation membranes 4 to 6. Using a hydrocarbon mixture having a mole fraction of about 0.3 of a branched chain product prepared by mixing n-pentane and isopentane, at 200 ° C. and reducing the pressure on the permeation side, the permeation ratio is almost constant (38). %) And the separation performance was compared. The results of the separation are shown in Table 6.

【0061】[0061]

【表6】 [Table 6]

【0062】表6から、Al23/SiO2モル比(シ
リカに対するアルミナのモル比)が、0.01(1/1
00)の時には、透過物中の分岐鎖体のモル分率は0.
31で比較的高いが、0.0025(1/400)から
0.00125(1/800)へと小さくなるに従って
透過物中の分岐鎖体のモル分率は0.15〜0.06と
低くなり、分離性能が著しく向上することが明らかにな
った。これらの結果より、本発明では、好ましくはAl
23/SiO2モル比を0.0025以下、より好まし
くは0.00125以下とすることによって、ゼオライ
ト系分離膜の分離性能が高まることが明らかとなった。
As shown in Table 6, the molar ratio of Al 2 O 3 / SiO 2 (the molar ratio of alumina to silica) was 0.01 (1/1).
In the case of (00)), the mole fraction of the branched body in the permeate is 0.1.
31 is relatively high, but as the ratio decreases from 0.0025 (1/400) to 0.00125 (1/800), the mole fraction of the branched chain in the permeate decreases to 0.15 to 0.06. It was found that the separation performance was significantly improved. From these results, in the present invention, preferably, Al
It became clear that the separation performance of the zeolite-based separation membrane was improved by setting the molar ratio of 2 O 3 / SiO 2 to 0.0025 or less, more preferably 0.00125 or less.

【0063】[分離温度の影響1]ゼオライト系分離膜2
を用いて、炭化水素混合物を分離する際の温度の影響に
ついて検討した。n−ペンタン、イソペンタンおよび2
−メチル−2−ブテンを混合した分岐鎖体のモル分率が
0.40である炭化水混合物を50〜250℃の温度域
で、透過側を減圧にして分離・濃縮した。結果を表7に
示した。
[Effect of Separation Temperature 1] Zeolite-based separation membrane 2
Was used to study the effect of temperature on separating hydrocarbon mixtures. n-pentane, isopentane and 2
The hydrocarbon mixture in which the mole fraction of the branched chain obtained by mixing -methyl-2-butene was 0.40 was separated and concentrated in a temperature range of 50 to 250 ° C while reducing the pressure on the permeate side. The results are shown in Table 7.

【0064】[0064]

【表7】 [Table 7]

【0065】表7より、分離する温度が高くなるにつれ
て、透過側に移る分岐鎖体のモル分率が増加する傾向が
あるが、本発明で用いるゼオライト系分離膜は、250
℃以下の温度では、問題のない分離性能が得られること
が分かった。
From Table 7, it can be seen that the higher the separation temperature, the higher the mole fraction of the branched body which moves to the permeate side.
It has been found that a separation performance without any problem can be obtained at a temperature of not more than ° C.

【0066】[分離温度の影響2]本発明において、ゼオ
ライト系分離膜が、炭化水素の分解や重合などの化学変
化を起こさないかどうかを調べるために、n−ペンタン
とイソペンタンを混合した分岐鎖体のモル分率が約0.
30である炭化水素混合物およびn−ペンタン、イソペ
ンタン及び2−メチル−2−ブテンとを混合した分岐鎖
体のモル分率が約0.40である炭化水素混合物のそれ
ぞれを100℃〜400℃の温度範囲で分離・濃縮を行
ない、透過物中の成分組成をガスクロマトグラフィーに
よって分析した。
[Influence of Separation Temperature 2] In the present invention, a branched chain obtained by mixing n-pentane and isopentane in order to examine whether or not the zeolite-based separation membrane causes a chemical change such as hydrocarbon decomposition or polymerization. When the molar fraction of the body is about 0.
Each of the hydrocarbon mixture having a mole fraction of about 0.40 and the hydrocarbon mixture having a branched chain structure obtained by mixing n-pentane, isopentane and 2-methyl-2-butene with each other at a temperature of 100 ° C. to 400 ° C. Separation and concentration were performed in a temperature range, and the composition of components in the permeate was analyzed by gas chromatography.

【0067】その結果、2−メチル−2−ブテンを混合
した炭化水素混合物を300℃超の反応温度域で分離濃
縮した分離生成物中にはブテンが検出され、オレフィン
である2−メチル−2−ブテンが含まれる場合には、極
めて僅かながらも、分解反応が引き起こされているもの
と推察される。
As a result, butene was detected in a separated product obtained by separating and concentrating a hydrocarbon mixture containing 2-methyl-2-butene in a reaction temperature range exceeding 300 ° C., and the olefin, 2-methyl-2-butene, was detected. -When butene is contained, it is presumed that the decomposition reaction is caused, albeit very slightly.

【0068】また、n−ペンタンとイソペンタンのみを
混合した炭化水素混合物を400℃以下の温度域で分離
濃縮した場合には、分離生成物中に新たな成分に由来す
るピークは認められなかった。本発明で用いるゼオライ
ト系分離膜は、400℃以下の温度で、炭化水素成分を
安定に分離することができ、特にオレフィンが含まれて
いる様な炭化水素成分に対しても、300℃以下の温度
域で、安定に分離できることが分かった。
When a hydrocarbon mixture containing only n-pentane and isopentane was separated and concentrated in a temperature range of 400 ° C. or lower, no peak derived from a new component was observed in the separated product. The zeolite-based separation membrane used in the present invention can stably separate hydrocarbon components at a temperature of 400 ° C. or lower, and particularly at a temperature of 300 ° C. or lower even for a hydrocarbon component containing an olefin. It was found that stable separation was possible in the temperature range.

【0069】参考例 [脱水素化反応]表4に示した炭化水素混合物を分離・濃
縮することによって得た非透過物を脱水素化したときの
生成物の平衡組成を、n−ペンタン、イソペンタン、2
−ペンテン(trans)、2−メチル−2−ブテン、
1,3−ペンタジエン及びイソプレンの6成分系につい
て、脱水素化平衡定数を用いて計算した結果を、分離・
濃縮することなく直接脱水素化したときのそれと比較し
て表8に示した。尚、平衡組成は、分離・濃縮後の分岐
鎖体の炭化水素に富む成分と、分離・濃縮前の炭化水素
混合物のそれぞれを、希釈ガス添加量9モル倍、温度5
50℃、全圧0.1MPaの反応条件で計算した。
REFERENCE EXAMPLE [Dehydrogenation reaction] The equilibrium composition of the product when the non-permeate obtained by separating and concentrating the hydrocarbon mixture shown in Table 4 was decomposed into n-pentane and isopentane , 2
-Pentene (trans), 2-methyl-2-butene,
The results calculated using the dehydrogenation equilibrium constants for the six-component system of 1,3-pentadiene and isoprene were separated and analyzed.
The results are shown in Table 8 in comparison with those obtained when directly dehydrogenating without concentration. The equilibrium composition was determined by dividing the hydrocarbon-rich component of the branched-chain body after separation / concentration and the hydrocarbon mixture before separation / concentration by 9 mol times the amount of a diluent gas added, at a temperature of 5 mol.
The calculation was performed under the reaction conditions of 50 ° C. and a total pressure of 0.1 MPa.

【0070】[0070]

【表8】 [Table 8]

【0071】表8より、分離濃縮後の分岐鎖体の炭化水
素に富む成分を脱水素化したときのイソプレン、2−メ
チル−2−ブテンのモル分率は、それぞれ0.22、
0.45であり、分離処理前の炭化水素混合物を直接脱
水素化した場合のイソプレン、2−メチル−2−ブテン
のモル分率0.10、0.24に比べて高くなる。この
結果より、本発明を使用すれば、分離処理前の炭化水素
混合物を直接脱水素化するのに比べて、イソプレンを効
率的に製造できることが明らかとなった。
As shown in Table 8, the molar fractions of isoprene and 2-methyl-2-butene when dehydrogenating the hydrocarbon-rich component of the branched-chain product after separation and concentration were 0.22 and 0.22, respectively.
0.45, which is higher than the molar fractions of isoprene and 2-methyl-2-butene of 0.10 and 0.24 when the hydrocarbon mixture before the separation treatment is directly dehydrogenated. From these results, it has been clarified that isoprene can be produced more efficiently by using the present invention than by directly dehydrogenating a hydrocarbon mixture before the separation treatment.

【0072】[0072]

【発明の効果】本発明によれば、ゼオライト薄膜層が、
ゼオライト結晶固有の細孔と共に、結晶粒界に細孔径が
10nm以下の細孔を有するゼオライト薄膜層を多孔質
支持体の表層部に設けたゼオライト系分離膜を用いて、
直鎖体の炭化水素と分岐鎖体の炭化水素とを含有する炭
化水素混合物から、分解や化学反応を伴うことなく、直
鎖体の炭化水素に富む成分と分岐鎖体の炭化水素に富む
成分とを効率的に分離して得ることができた。
According to the present invention, the zeolite thin film layer comprises:
By using a zeolite-based separation membrane provided with a zeolite crystal layer and a zeolite thin film layer having pores having a pore diameter of 10 nm or less at a crystal grain boundary at a surface layer portion of a porous support,
From hydrocarbon mixtures containing straight-chain and branched-chain hydrocarbons, straight-chain hydrocarbon-rich and branched-chain hydrocarbon-rich components without decomposition or chemical reaction Were efficiently separated from each other.

【0073】本発明を、炭化水素混合物の脱水素化反応
の前処理工程として利用すると、各成分の分岐鎖体及び
直鎖体は、それぞれ分離・濃縮されるので、脱水素化反
応の化学平衡上の制約を著しく緩和すると共に、反応速
度も大きくすることができる。そのため、分離濃縮する
前の炭化水素混合物を直接脱水素化してオレフィンやジ
オレフィンを製造する場合と比較して、効率よくオレフ
ィンやジオレフィンを製造することができる。
When the present invention is used as a pretreatment step for the dehydrogenation reaction of a hydrocarbon mixture, the branched and linear components of each component are separated and concentrated, respectively. The above restrictions can be remarkably relaxed and the reaction rate can be increased. Therefore, olefins and diolefins can be produced more efficiently than in the case where hydrocarbon mixtures before separation and concentration are directly dehydrogenated to produce olefins and diolefins.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】ゼオライト薄膜層中の結晶粒界の細孔分布図で
ある。
FIG. 1 is a pore distribution diagram of a crystal grain boundary in a zeolite thin film layer.

【図2】ゼオライト系分離膜(円筒状)の説明図(例)
である。
FIG. 2 is an explanatory view (example) of a zeolite-based separation membrane (cylindrical).
It is.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:外側面 2:内側面 1: Outside surface 2: Inside surface

───────────────────────────────────────────────────── 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 11/10 C07C 11/10 11/18 11/18 C10G 55/04 C10G 55/04 (72)発明者 阿部 哲 兵庫県尼崎市西長洲町2丁目6番1号 株 式会社ナード研究所内 (72)発明者 安藤 泰典 愛知県名古屋市西区則武新町3丁目1番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内 (72)発明者 田口 久富 愛知県名古屋市西区則武新町3丁目1番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内 Fターム(参考) 4D006 GA41 MA02 MA09 MA22 MB04 MC03X NA05 NA62 NA64 PB20 PB68 PC80 4H006 AA02 AD19 BC51 4H029 DA02 DA14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C07C 11/10 C07C 11/10 11/18 11/18 C10G 55/04 C10G 55/04 (72) Inventor Satoshi Abe 2-6-1 Nishinagasu-cho, Amagasaki-shi, Hyogo Pref. In Nard Research Institute, Inc. (72) Inventor Yasunori Ando 3-136 Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya-shi, Aichi Pref. Inventor Hisatomi Taguchi 3-136 Noritakeshinmachi, Nishi-ku, Nagoya-shi, Aichi F-term (reference) in Noritake Company Limited 4D006 GA41 MA02 MA09 MA22 MB04 MC03X NA05 NA62 NA64 PB20 PB68 PC80 4H006 AA02 AD19 BC51 4H029 DA02 DA14

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ゼオライト系分離膜を用いて、直鎖体の
炭化水素と分岐鎖体の炭化水素とを含有する炭化水素混
合物を、直鎖体の炭化水素に富む成分と分岐鎖体の炭化
水素に富む成分とに分離する方法であって、前記ゼオラ
イト系分離膜は、ゼオライト薄膜層が多孔質支持体の表
層部に形成され、前記ゼオライト薄膜層は、ゼオライト
結晶固有の細孔を有すると共に、結晶粒界に細孔径が1
0nm以下の細孔を有することを特徴とする炭化水素混
合物の分離方法。
1. A hydrocarbon mixture containing a straight-chain hydrocarbon and a branched-chain hydrocarbon is converted to a hydrocarbon-rich component of a straight-chain and a branched-chain hydrocarbon by using a zeolite-based separation membrane. A method for separating into a hydrogen-rich component, wherein the zeolite-based separation membrane, a zeolite thin film layer is formed on the surface layer portion of a porous support, the zeolite thin film layer has zeolite crystal-specific pores The pore size is 1 at the crystal grain boundary.
A method for separating a hydrocarbon mixture, which has pores of 0 nm or less.
【請求項2】 ゼオライト系分離膜を用いて、直鎖体の
炭化水素と分岐鎖体の炭化水素とを含有する炭化水素混
合物から、膜透過分として、直鎖体の炭化水素に富む成
分を得る方法であって、前記ゼオライト系分離膜は、ゼ
オライト薄膜層が多孔質支持体の表層部に形成され、前
記ゼオライト薄膜層は、ゼオライト結晶固有の細孔を有
すると共に、結晶粒界に細孔径が10nm以下の細孔を
有することを特徴とする直鎖体の炭化水素に富む成分を
得る方法。
2. Using a zeolite-based separation membrane, a hydrocarbon-rich component containing straight-chain hydrocarbons and branched-chain hydrocarbons is used as a membrane permeant to remove a component rich in straight-chain hydrocarbons. The method for obtaining a zeolite-based separation membrane, wherein a zeolite thin film layer is formed on a surface layer portion of a porous support, and the zeolite thin film layer has pores specific to zeolite crystals and a pore diameter at a crystal grain boundary. Has a pore size of 10 nm or less.
【請求項3】 ゼオライト系分離膜を用いて、直鎖体の
炭化水素と分岐鎖体の炭化水素とを含有する炭化水素混
合物から、膜非透過分として、分岐鎖体の炭化水素に富
む成分を得る方法であって、前記ゼオライト系分離膜
は、ゼオライト薄膜層が多孔質支持体の表層部に形成さ
れ、前記ゼオライト薄膜層は、ゼオライト結晶固有の細
孔を有すると共に、結晶粒界に細孔径が10nm以下の
細孔を有することを特徴とする分岐鎖体の炭化水素に富
む成分を得る方法。
3. A hydrocarbon-rich component as a membrane-impermeable component from a hydrocarbon mixture containing a straight-chain hydrocarbon and a branched-chain hydrocarbon using a zeolite-based separation membrane. Wherein the zeolite-based separation membrane has a zeolite thin film layer formed on a surface layer portion of a porous support, and the zeolite thin film layer has pores unique to zeolite crystals and fine particles at crystal grain boundaries. A method for obtaining a hydrocarbon-rich component of a branched-chain body having pores having a pore diameter of 10 nm or less.
【請求項4】 前記炭化水素混合物は、ナフサの分解で
得られる炭素数が4または5の炭化水素を含む留分から
オレフィン及び/又はジオレフィンを分離した後の残留
分である請求項2又は3に記載の方法。
4. The hydrocarbon mixture is a residue obtained by separating olefins and / or diolefins from a fraction containing hydrocarbons having 4 or 5 carbon atoms obtained by cracking naphtha. The method described in.
【請求項5】 前記炭化水素混合物は、炭素数が5の炭
化水素を含む留分からイソプレンを分離した後の残留分
である請求項4に記載の方法。
5. The method according to claim 4, wherein the hydrocarbon mixture is a residue obtained after separating isoprene from a fraction containing a hydrocarbon having 5 carbon atoms.
【請求項6】 前記炭化水混合物が、イソペンタン、メ
チルブテン及び直鎖体の炭化水素を含むものであり、該
混合物からイソペンタン、メチルブテンに富む炭化水素
成分を得る請求項3〜5のいずれかに記載の方法。
6. The hydrocarbon mixture according to claim 3, wherein the hydrocarbon mixture contains isopentane, methylbutene and a linear hydrocarbon, and a hydrocarbon component rich in isopentane and methylbutene is obtained from the mixture. the method of.
【請求項7】 前記ゼオライト薄膜層は、シリカに対す
るアルミナのモル比(アルミナ/シリカ)が、0.00
25(1/400)以下である(0も含む)請求項1〜
6に記載の方法。
7. The zeolite thin film layer has a molar ratio of alumina to silica (alumina / silica) of 0.00.
25 (1/400) or less (including 0).
7. The method according to 6.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004231512A (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Inst Fr Petrole Porous inorganic membrane having carbon, production method thereof and usage thereof
JP2005074382A (en) * 2003-09-03 2005-03-24 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Mixture separation membrane and mixture separation method
JP2005324119A (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Separation membrane and manufacturing method therefor
JP2005344119A (en) * 2004-06-04 2005-12-15 Inst Fr Petrole Method for converting light oil by using treatment for improving gasoline fraction and increasing yield of light oil fraction
JP2007517648A (en) * 2004-01-13 2007-07-05 ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト Composite membrane
WO2010106881A1 (en) 2009-03-16 2010-09-23 日本碍子株式会社 Structure provided with zeolite separation membrane, method for producing same, method for separating mixed fluids and device for separating mixed fluids
JP2014520999A (en) * 2011-06-30 2014-08-25 コーニング インコーポレイテッド Replaceable fuel separation unit
JPWO2016121377A1 (en) * 2015-01-27 2017-11-02 日本ゼオン株式会社 Separation membrane and manufacturing method thereof
WO2018181349A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 日本ゼオン株式会社 Separation membrane and separation membrane production method
JP2019042636A (en) * 2017-08-30 2019-03-22 旭化成株式会社 Gas separation membrane module
WO2020050137A1 (en) * 2018-09-05 2020-03-12 日本ゼオン株式会社 Method for producing piperylene
JP2020152666A (en) * 2019-03-19 2020-09-24 Eneos株式会社 Method for producing dicyclopentadiene and isoprene
WO2020196176A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01 日本ゼオン株式会社 Zeolite membrane composite, and method for separating branched chain diolefin using same and production method
US11498035B2 (en) 2018-03-30 2022-11-15 Ngk Insulators, Ltd. Zeolite membrane complex, method for producing zeolite membrane complex, and separation method
EP3950101A4 (en) * 2019-03-26 2022-12-28 Zeon Corporation Separation method and production method for branched diolefin
US11964239B2 (en) 2019-03-26 2024-04-23 Zeon Corporation Zeolite membrane composite, and separation method and production method of branched diolefin using same

Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004231512A (en) * 2003-01-31 2004-08-19 Inst Fr Petrole Porous inorganic membrane having carbon, production method thereof and usage thereof
JP2005074382A (en) * 2003-09-03 2005-03-24 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Mixture separation membrane and mixture separation method
JP2007517648A (en) * 2004-01-13 2007-07-05 ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト Composite membrane
JP2005324119A (en) * 2004-05-14 2005-11-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Separation membrane and manufacturing method therefor
JP2005344119A (en) * 2004-06-04 2005-12-15 Inst Fr Petrole Method for converting light oil by using treatment for improving gasoline fraction and increasing yield of light oil fraction
WO2010106881A1 (en) 2009-03-16 2010-09-23 日本碍子株式会社 Structure provided with zeolite separation membrane, method for producing same, method for separating mixed fluids and device for separating mixed fluids
US8361197B2 (en) 2009-03-16 2013-01-29 Ngk Insulators, Ltd. Structure provided with zeolite separation membrane, method for producing same, method for separating mixed fluids and device for separating mixed fluids
JP2014520999A (en) * 2011-06-30 2014-08-25 コーニング インコーポレイテッド Replaceable fuel separation unit
JPWO2016121377A1 (en) * 2015-01-27 2017-11-02 日本ゼオン株式会社 Separation membrane and manufacturing method thereof
US20180200679A1 (en) * 2015-01-27 2018-07-19 Zeon Corporation Separation membrane and method of producing same
WO2018181349A1 (en) * 2017-03-28 2018-10-04 日本ゼオン株式会社 Separation membrane and separation membrane production method
CN110382096A (en) * 2017-03-28 2019-10-25 日本瑞翁株式会社 The manufacturing method of seperation film and seperation film
JPWO2018181349A1 (en) * 2017-03-28 2020-02-06 日本ゼオン株式会社 Separation membrane and method for producing separation membrane
CN110382096B (en) * 2017-03-28 2021-08-17 日本瑞翁株式会社 Separation membrane and method for producing separation membrane
JP7111094B2 (en) 2017-03-28 2022-08-02 日本ゼオン株式会社 Separation membrane and method for producing separation membrane
US11179681B2 (en) 2017-03-28 2021-11-23 Zeon Corporation Separation membrane and method of producing separation membrane
JP2019042636A (en) * 2017-08-30 2019-03-22 旭化成株式会社 Gas separation membrane module
US11498035B2 (en) 2018-03-30 2022-11-15 Ngk Insulators, Ltd. Zeolite membrane complex, method for producing zeolite membrane complex, and separation method
JPWO2020050137A1 (en) * 2018-09-05 2021-08-26 日本ゼオン株式会社 How to make piperylene
WO2020050137A1 (en) * 2018-09-05 2020-03-12 日本ゼオン株式会社 Method for producing piperylene
JP7367684B2 (en) 2018-09-05 2023-10-24 日本ゼオン株式会社 Method for manufacturing piperylene
US11905242B2 (en) 2018-09-05 2024-02-20 Zeon Corporation Method of producing piperylene
JP2020152666A (en) * 2019-03-19 2020-09-24 Eneos株式会社 Method for producing dicyclopentadiene and isoprene
JP7208838B2 (en) 2019-03-19 2023-01-19 Eneos株式会社 Method for producing dicyclopentadiene and isoprene
WO2020196176A1 (en) * 2019-03-26 2020-10-01 日本ゼオン株式会社 Zeolite membrane composite, and method for separating branched chain diolefin using same and production method
EP3950101A4 (en) * 2019-03-26 2022-12-28 Zeon Corporation Separation method and production method for branched diolefin
JP7459867B2 (en) 2019-03-26 2024-04-02 日本ゼオン株式会社 Method for separating and producing branched diolefins
US11964239B2 (en) 2019-03-26 2024-04-23 Zeon Corporation Zeolite membrane composite, and separation method and production method of branched diolefin using same

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