JP4736031B2 - 表面保護加工されたゼオライト膜ならびにゼオライト膜を用いた脱水装置 - Google Patents
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(1)表面加工を施したゼオライト膜を支持したチューブ状支持体と、その末端に配管部を有する、含水有機溶媒から水を除去するためのゼオライト膜含有構造体であって、
1)有機溶媒に接触する最外表面を有機薄膜により被覆して表面加工を施したゼオライト膜を備え、2)ゼオライトが、MER、PHI、CHA、FAUの少なくとも1種又はそれらの2種以上を含有するゼオライトであり、3)有機薄膜の材料が、ポリオレフィン、官能基修飾を行った変性シリコーン樹脂、又はフッ素含有樹脂であり、4)上記有機薄膜が、ゼオライト膜の表面に密着させることが可能なシールテープ又はフィルムであり、5)上記有機薄膜により、ゼオライト膜の性能を低下させる成分や固形分の付着あるいはそれに伴うゼオライト膜表面の汚染による脱水工程の妨害を防ぐことができることを特徴とする上記構造体。
(2)上記シールテープ又はフィルムが、ゼオライト膜の表面に物理的に密着させる方法により被覆された、前記(1)に記載の構造体。
(3)前記(1)又は(2)に記載の構造体を用いて、含水有機溶媒から脱水することを特徴とする有機溶媒の脱水方法。
(4)前記(1)又は(2)に記載の有機溶媒に接触する最外表面を有機薄膜により被覆して表面加工を施したゼオライト膜を備えた、含水有機溶媒から水を除去するためのゼオライト膜含有構造体を具備していることを特徴とする有機溶媒の脱水装置。
(5)ゼオライト膜を支持したチューブ状支持体と、その末端に配管部を有する、含水有機溶媒から水を除去するためのゼオライト膜含有構造体のゼオライト膜を保護する方法であって、
1)有機溶媒に接触する最外表面を有機薄膜により被覆して表面加工を施すこと、
2)ゼオライトが、MER、PHI、CHA、FAUの少なくとも1種又はそれらの2種以上を含有するゼオライトであること、
3)有機薄膜の材料が、ポリオレフィン、官能基修飾を行った変性シリコーン樹脂、又はフッ素含有樹脂であること、
4)上記有機薄膜が、ゼオライト膜の表面に密着させることが可能なシールテープ又はフィルムであること、
5)上記有機薄膜を、ゼオライト膜の表面に物理的に密着させることにより被覆すること、を特徴とするゼオライト膜の保護方法。
(6)ゼオライト膜を用いた有機化学反応方法において、前記(1)又は(2)に記載の有機溶媒に接触する最外表面を有機薄膜により被覆したゼオライト膜を備えた構造を有する構造体を用いて、70℃以下の反応温度で反応を行うことを特徴とする有機化学反応方法。
本発明は、有機溶媒に接触させて用いるゼオライト膜を支持した構造体において、有機溶媒に接触する最外表面を有機薄膜により被覆したゼオライト膜を有することを特徴とする構造体の点に特徴を有するものである。ゼオライトは、可塑性に乏しいため、膜化する場合、何らかの支持体上に担持される形で合成される。基板等の支持体に用いられる材料としては、好適には、例えば、アルミナやムライト、ジルコニアやそれらの複合酸化物からなる多孔質や、ステンレス鋼の多孔質が例示される。この場合、支持体には、化学的に安定で、かつ機械的強度に優れたものを用いることが好ましい。また、支持体の形状は、ゼオライト膜の用途により異なるが、特に円筒形の支持体上のゼオライト膜は、バッチプロセス等で簡便に用いる上で好適である。
(1)表面加工を施したゼオライト膜を有する新規ゼオライト膜構造体を提供できる。
(2)有機化学反応プロセス等に用いる際に、有機溶媒に浸漬して用いるゼオライト膜の新規構造体を提供できる。
(3)これまでのゼオライト膜を用いた脱水工程は、70℃以上の高温度条件の反応温度で実施されており、それ以下の反応温度は、反応の効率性、ゼオライト膜の耐久性等の点で採用し得なかったが、本発明により、常温付近の反応温度で、高い効率で、高耐久性で、脱水操作を行うことが可能なゼオライト膜による脱水プロセスを実現できる。
(4)有機化学反応プロセスや、バイオマスからのアルコール分離や、触媒共存下におけるプロセスや、有機酸の共存下におけるプロセスに好適に利用可能な表面加工を施したゼオライト膜を有する構造物及び該構造物を利用したプロセスを提供できる。
(5)微小粒子や触媒成分など、ゼオライト膜の性能を潜在的に低下させ得る材料の共存下で、ゼオライト膜の機能を発揮できるプロセスを提供できる。
(6)バッチプロセスにおいて、脱水工程、脱アルコール工程をゼオライト膜を用いたパーベーパーレーション(PV)にて行う場合、複雑な反応システムを組むことなく、ゼオライト膜を直接バッチリアクター中に浸漬するという簡便な方法でこれを行うことができる。
(7)単純な工程によりゼオライト膜表面を効果的に保護できる。
反応転化率(%)=(酢酸エチルのモル分率)/(酢酸のモル分率+酢酸エチルのモル分率)×100
反応転化率(%)=(酢酸エチルのモル分率)/(酢酸のモル分率+酢酸エチルのモル分率)×100
反応転化率(%)=(酢酸エチルのモル分率)/(酢酸のモル分率+酢酸エチルのモル分率)×100
ムライトチューブ(外径約10mm、長さ70mm、ニッカトー製)に、PHIゼオライトの種晶をラビング法により担持し、水熱条件下でゼオライト結晶を成長させることでゼオライト膜担持ムライトチューブを合成した。一方、普通磁器(シリカ−アルミナ、坂口電熱製)製の青マークキャップを加工し、チューブ末端を封止するキャップ及び該キャップに内径6mmのパイレックス製ガラスを接合した配管付キャップを製作した。キャップの最小内径はいずれも10.1mmとした。ゼオライト膜担持ムライトチューブにシリル化ウレタン組成物(コニシボンド ウルトラ多用途S/U、コニシ製)を塗布し、キャップ及び配管付キャップにより封止した後、一晩乾燥・固化した。ゼオライト膜部分への被覆は行わなかった。
反応転化率(%)=(酢酸エチルのモル分率)/(酢酸のモル分率+酢酸エチルのモル分率)×100
ムライトチューブ(外径約10mm、長さ70mm、ニッカトー製)に、MERゼオライトの種晶をラビング法により担持し、水熱条件下でゼオライト結晶を成長させることでゼオライト膜担持ムライトチューブを合成した。一方、普通磁器(シリカ−アルミナ、坂ロ電熱製)製の青マークキャップを加工し、チューブ末端を封止するキャップ及び該キャップに内径6mmのパイレックスガラスを接合した配管付キャップを製作した。キャップの最小内径はいずれも10.1mmとした。ゼオライト膜担持ムライトチューブにシリル化ウレタン組成物(コニシボンド ウルトラ多用途S/U、コニシ製)を塗布し、キャップ及び配管付キャップにより封止した後、一晩乾燥・固化した。ゼオライト膜部分への被覆は行わなかった。
反応転化率(%)=(酢酸エチルのモル分率)/(酢酸のモル分率+酢酸エチルのモル分率)×100
B 緻密体(普通磁器製)からなるキャップ
C 膨潤性樹脂(シリル化ウレタン組成物)
D 配管
E 有機薄膜(テフロンテープ被覆)
Claims (6)
- 表面加工を施したゼオライト膜を支持したチューブ状支持体と、その末端に配管部を有する、含水有機溶媒から水を除去するためのゼオライト膜含有構造体であって、
1)有機溶媒に接触する最外表面を有機薄膜により被覆して表面加工を施したゼオライト膜を備え、2)ゼオライトが、MER、PHI、CHA、FAUの少なくとも1種又はそれらの2種以上を含有するゼオライトであり、3)有機薄膜の材料が、ポリオレフィン、官能基修飾を行った変性シリコーン樹脂、又はフッ素含有樹脂であり、4)上記有機薄膜が、ゼオライト膜の表面に密着させることが可能なシールテープ又はフィルムであり、5)上記有機薄膜により、ゼオライト膜の性能を低下させる成分や固形分の付着あるいはそれに伴うゼオライト膜表面の汚染による脱水工程の妨害を防ぐことができることを特徴とする上記構造体。 - 上記シールテープ又はフィルムが、ゼオライト膜の表面に物理的に密着させる方法により被覆された、請求項1に記載の構造体。
- 請求項1又は2に記載の構造体を用いて、含水有機溶媒から脱水することを特徴とする有機溶媒の脱水方法。
- 請求項1又は2に記載の有機溶媒に接触する最外表面を有機薄膜により被覆して表面加工を施したゼオライト膜を備えた、含水有機溶媒から水を除去するためのゼオライト膜含有構造体を具備していることを特徴とする有機溶媒の脱水装置。
- ゼオライト膜を支持したチューブ状支持体と、その末端に配管部を有する、含水有機溶媒から水を除去するためのゼオライト膜含有構造体のゼオライト膜を保護する方法であって、
1)有機溶媒に接触する最外表面を有機薄膜により被覆して表面加工を施すこと、
2)ゼオライトが、MER、PHI、CHA、FAUの少なくとも1種又はそれらの2種以上を含有するゼオライトであること、
3)有機薄膜の材料が、ポリオレフィン、官能基修飾を行った変性シリコーン樹脂、又はフッ素含有樹脂であること、
4)上記有機薄膜が、ゼオライト膜の表面に密着させることが可能なシールテープ又はフィルムであること、
5)上記有機薄膜を、ゼオライト膜の表面に物理的に密着させることにより被覆すること、を特徴とするゼオライト膜の保護方法。 - ゼオライト膜を用いた有機化学反応方法において、請求項1又は2に記載の有機溶媒に接触する最外表面を有機薄膜により被覆したゼオライト膜を備えた構造を有する構造体を用いて、70℃以下の反応温度で反応を行うことを特徴とする有機化学反応方法。
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