JPH01149737A - 乳化液膜による炭化水素分離における透過促進法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、石油、石炭など化石燃料工業ならびに関連化
学工業における各種液状炭化水素混合物の分離、特に液
状炭化水素混合物を水溶液相中に分散させて得た０／Ｗ
型エマルションをさらに有機系抽出溶媒中に分散させて
０／ｌｌ１０型複エマルションを形成せしめ、炭化水素
混合物中の目的炭化水素成分を上記複エマルジョンの水
相液膜を通して溶媒相中に選択的に透過せしめ抽出分離
する方法に関する。

（従来の技術） 上記乳化液膜による炭化水素の選択的透過分離法は、ノ
ーマン・エヌ・す（Ｎｏｒｍａｎ　Ｎ、Ｌｉ）等により
例えば特公昭４５−１３９３６号公報に提案され公知で
ある。この特許発明にか＼る方法は、以下のような手順
よりなっている。まず、原料である液状炭化水素混合物
を親水性界面活性剤（乳化剤）などを含む水相（液膜水
溶液）中に分散させていわゆる水中油滴型（０７Ｗ型）
エマルションとする。ついで、このＯ／Ｗ型エマルショ
ンを適切に選択された抽出溶媒（油相）中に分散させて
、０／ｌ！Ｉ１０型複エマルションを調製する。このと
き、水を主成分とする液相（Ｗ相）を乳化液膜と呼ぶ。

内部の液状炭化水素混合物に含まれる炭化水素成分のう
ち、液膜中を速やかに透過する成分は、選択的に外部の
溶媒相に移動するから、これにより成分分離を行うこと
が可能となる。ところが上記の分離法は高い分離の選択
度を示し、溶剤の選択に当たって大きな自由度があるこ
となど極めて魅力的であるが、いまだ実用に供された例
はない。巳の理由として、 （ａ）　　液膜が破壊しやすいこと（液膜が破壊すると
、分離の選択度が低下する）、 ら〕　液膜透過成分の透過速度が小さいので、液状炭化
水素混合物のバルク分離には適用しにくいこと、 などが挙げられる。

液膜を安定化して上記の問題点（ａ）を解決するために
米国特許第３６９６０２８号明細書には、液膜相に添加
される液膜安定化剤（液膜の破壊抑制に有効である）が
示されている。すなわち、液膜安定化剤として各種極性
物質が羅列されている。しかしながら、これら極性物質
の添加により液膜の安定性は増大するが、透過速度は低
下するとされている。また特開昭６２−１７６５０５号
公報には、外部油相（溶媒相）に添加した親油性界面活
性剤による透過促進法が本発明者等によって提案されて
いる。

そこには液膜相に添加されるいくつかの透過促進剤、す
なわち、スルフオランあるいはアンモニウムアセテート
第一銅が例示されており、また、液膜安定化剤として各
種グリコールなどが例示されている。

このように、（ａ）、（ｂ）２つの問題点に対して従来
からいくつかの知見が蓄積されているものの、なお２つ
の問題点を同時に解決する有効な添加剤は見出されてい
ない。

（発明が解決しようとする問題点） このような現状に鑑みて、本発明の目的は、上記２つの
問題点を同時に克服できる液膜への添加剤およびその使
用の好適な範囲を与えることである。またこれにより、
安定で、かつ大きな透過速度を示す液膜の利用を図り、
石油、石炭など化石燃料工業および関連化学工業におい
て、これまで例のなかった乳化液膜による各種液状炭化
水素混合物の分離操作の工業的規模における実用化を広
く実現することを終極の目的とする。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的は、液状炭化水素混合物を水溶液相中に分散
させて得たＯ／Ｗ型エマルションをさらに有機系抽出溶
媒中に分散させて０／Ｗ１０型複エマルションを形成せ
しめ、炭化水素混合物中の目的炭化水素成分を水相液膜
を通して溶媒中に透過させることよりなる乳化液膜によ
る炭化水素分離法において、上記水溶液相に透過促進剤
および液膜安定剤としてトリエチレングリコールを含有
させることにより達成される。上記トリエチレングリコ
ールの好適な含有量は、水溶液相中のトリエチレングリ
コールの重量分率にして０．００１〜０．９０である。

以下本発明方法の構成をさらに詳述する。

本発明方法においては、先ず分離する炭化水素混合物と
液膜水溶液を乳化してＯ／Ｗ型のエマルションを調製す
る。

炭化水素混合物は液状炭化水素であり、例えば、芳香族
、パラフィン族、オレフィン族、ジオレフィン族、ナフ
テン族などのうち一つ、または二つ以上の族の混合物よ
り成る。したがって、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油、
重油、あるいは石油などが含まれる。さらに、液化石炭
を含めた液状化石燃料も含まれる。

液膜水溶液は、水、トリエチレングリコールおよび乳化
剤から構成される。乳化剤は、陰イオン界面活性剤、陽
イオン界面活性剤、両性界面活性剤などのイオン性界面
活性剤であっても、あるいは非イオン性界面活性剤、高
分子界面活性剤、フッ素系界面活性剤、有機金属界面活
性剤であってもよい。例えば、サポニン、トライトンＸ
　１００　（米国、ローム・アンド・ハース社製、ポリ
エチレングリコール　アルキルフェニルエーテルの商品
名）、ツイーン（米国、アトラス・パウダー社製、ポリ
オキシエチレン　ソルビタンの脂肪酸エステルの商品名
）系、スパン（同社製、ソルビタン脂肪酸エステルの商
品名）系界面活性剤など、市販の界面活性剤を必要に応
じて適当量用いることができる。これらの乳化剤は一種
類であっても、また、二種類以上を混合して用いてもよ
い。乳化剤は炭化水素混合物と液膜水溶液を乳化して、
安定な０／Ｗ型エマルションを調整するために用いられ
る。

本発明の特徴は、トリエチレングリコール（ＴＥＧ）を
透過促進剤ならびに液膜安定化剤として液膜水溶液に加
えることにある。ＴＥＧの液膜水溶液中の好適な濃度は
重量分率で０．００１〜０．９０すなわち０．１重量％
〜９０重量％である。

炭化水素混合物とＴＥＧを含有する液膜水溶液を乳化す
るには、既存の乳化方法を用いて行なえば良い。例えば
、高速機械的撹拌乳化法、超音波乳化法、コロイドミル
乳化法など公知の任意の方法を用いることができる。

次いで、上記において調製した０／Ｗ型エマルションを
有機系抽出溶媒中に分散させる。すなわち、０７ＩＩＩ
型工マルシヨン滴と抽出溶媒とを接触させる。

この接触において、０／１１１型工マルシヨン滴の水相
液膜を通して炭化水素混合物中の特定の成分を抽出溶媒
中へ選択的に透過させる。

炭化水素混合物と液膜水溶液を乳化して得た０／Ｗ型工
マルシヨン滴が破壊されないで抽出溶媒中に分散するた
めには、抽出溶媒と液膜水溶液とが互いに溶解し合わな
いことが必要であり、それゆえ、有機系抽出溶媒を適宜
に選ぶ必要がある。

さらに、透過した目的炭化水素を抽出溶媒相から蒸留な
どによって分離しやすくするために、沸点が目的炭化水
素のそれと異なる炭化水素とすることが望ましい。この
ような有機系抽出溶媒は、予め好ましい溶媒を実験的に
選択すれば良く、例えば、正ペンタン、正ヘキサン、正
へブタン、正オクタン、インペンクン、インヘキサン、
イソへブタン、イソオクタンなどのパラフィン系炭化水
素、さらに、ケロシン、重質パラフィン油などの炭化水
素を溶媒として用いることができる。

この発明の実施に際して、様々な実施の態様が可能であ
る。第１図に本発明方法を適用する分離法のプロセス　
フローシートの一例を示す。乳化装置ｌでは、前記の公
知の方法を適用することができる。透過装置２には、撹
拌槽型接触装置、スプレー搭型接触装置、充填塔型接触
装置などの公知の接触装置を用いることができる。透過
装置２において水相液膜を透過した目的炭化水素成分を
含む抽出溶媒と ０／Ｗ型工マルシヨン滴との分離を相分離装置３におい
て行なう。ここで分離された有機系抽出溶媒相は、５に
示される蒸留装置あるいは蒸発装置において抽出溶媒と
目的炭化水素とに分離される。

抽出溶媒は、必要に応じて、透過装置２に循環すること
ができる。また、相分離装置３において得られる０／Ｗ
型エマルションは、解乳化装置４において水相液膜を透
過しなかった残存炭化水素と液膜水溶液とに解乳化され
る。解乳化の方法として、機械的解乳化法、熱的解乳化
法、化学的解乳化法などの公知の方法を用いることがで
きる。解乳化装置４において得られだ液膜水溶液は、乳
化装置１に循環して再利用することができる。

（作　用） 前記のように、分離すべき目的炭化水素を含んだ炭化水
素混合物と液膜水溶液を乳化して得た０／Ｗ型エマルシ
ョンを抽出溶媒中に０／ＩＮ型工マルシヨン滴として分
散させて０／Ｗ１０型エマルションを構成することによ
って、水相液膜を通して目的炭化水素を選択的に透過さ
せて抽出溶媒相中に回収分離することができる。すなわ
ち、炭化水素混合物のうちで、水相液膜に溶解しやすい
目的炭化水素（主に芳香族、オレフィン族などの不飽和
炭化水素）を選択的に透過させることができる。その結
果として、炭化水素混合物から目的炭化水素を分離する
ことができる。

この際、本発明方法によって液膜水溶液に透過促進剤お
よび液膜安定化剤としてＴＥＧを加えることにより、炭
化水素成分の水相液膜への溶解度が増大し、その結果炭
化水素成分の水相液膜中の透過が促進される。さらには
、ＴＥＧを液膜水溶液に添加することにより水相液膜が
強化される。すなわち、ＴＢＧの増粘作用により水相液
膜を安定化させ、水相液膜の破壊による炭化水素混合物
の有機系抽出溶媒中への混入が防止される。従ってこの
安定化により、水相液膜の破壊がもたらす目的炭化水素
の分離の選択性の低下が抑制される。

（実施例） 本発明方法の作用・効果を例証するために以下実施例に
ついて説明する。

実施例１ この実施例においては、ベンゼン、トルエン、メタキシ
レン、１．３−ペンタジェン、正ヘキサン、正ノナンか
ら成る６成分系炭化水素混合物を分離した。混合物中そ
れぞれの成分の重量％は、ベンゼンが１４．４％、トル
エンが１４．７％、メタキシレンが１４．８％、１．３
−ペンタジェンが１４．８％、正へキサンが３８．５％
、正ノナンが２．８％であった。

この炭化水素混合物５０ｍｊ！と液膜水溶液５０−をガ
ラス容器に入れ、高速ホモジナイザーによって毎分２０
０００回転の速度で１分間撹拌して炭化水素混合物を分
散相とする０／Ｗ型エマルションを得た。ただし、液膜
水溶液は、水とＴＥＧおよび乳化剤であるサポニンから
成っている。液膜水溶液に対するサポニンの重量％は領
３％であり、液膜水溶液中のＴＥＧの体積分率が０．　
０．２．０．３５の三つの場合について実験を行なった
。作成された０ハ型エマルション１００−をガラス製撹
拌槽（内径８５ｍｍ、　４枚邪魔板付き）中に供給した
。ただし、撹拌槽中には有機系抽出溶媒としてイソオク
タンを３００　ｄ予め供給しておいた。全波の中心に位
置した６枚の平羽根タービン型インペラによって毎分６
００回転の速度で撹拌を行ない、Ｏ／Ｗ型エマルション
吉有機系抽出溶媒を接触させた。１０秒の接触の後に撹
拌を停止し、０／ｗ型エマルション滴を沈降さて有機系
抽出溶媒相と０７Ｗ型エマルション相に分相した。その
後に体積を求めるために各相の高さを測定した。さらに
、有機系抽出溶媒相をガスクロマトグラフ分析装置によ
り分析して各成分の組成を決定した。第２図に液膜水溶
液中のＴＩＥＧの体積分率と各成分の収率の関係を示す
。ただし、収率は収率＝ε／Ｆ Ｅ：接触処理後の溶媒相中に存在する被抽出炭化水素成
分の重量。

Ｆ：接触処理前の０／Ｗ型エマルションにおける液状の
炭化水素混合物中の被抽出成分の重量。

を表わす。

第２図はＴＥＧを液膜水溶液に添加することによってベ
ンゼン、トルエン、メタキシレン、１．３−ペンタジェ
ンなどの比較的透過しやすい炭化水素成分の収率が増大
することを示している。すなわち、第２図はＴＢＧが透
過促進剤になっていることを明らかにしている。

一方、正ノナンの収率については、液膜水溶液中にＴＥ
Ｇを添加しない場合には０．００４３であったが、ＴＥ
Ｇの体積分率が０．２．　０．３５の場合には溶媒相に
正ノナンは検出されず、収率は０であった。このことは
、ＴＥＧの液膜水溶液への添加によって水相液膜が強化
され、水相液膜の破壊が抑制されたことを示している。

すなわち、ＴＥＧが液膜安定化剤になっていることを示
している。以上のことから、ＴＥＧが透過促進剤と液膜
安定化剤の効果を併せ持つことが明らかである。

実施例２ この実施例においては、液膜水溶液にグリセリンを添加
した場合とＴＥＧを添加した場合とにおけるそれぞれの
収率の比較実験を行なった。この実験における炭化水素
混合物は、ベンゼン（２２，４重量％）、正ヘキサン（
７３，４重量％）、正ノナン（４，２重量％）の混合物
であった。グリセリンあるいはＴＥＧはいずれも液膜水
溶液にたいして体積分率で０，５だけ添加した。

なお、これらを添加しない場合の収率をも測定した。

その他の実験条件および方法は実施例１におけるそれら
と同一である。実験結果を第１表に示す。

グリセリンは液膜安定化剤として用いられているが（例
えば、米国特許第３６９０２８号）第１表から明らかな
ように透過の促進効果を示さない。これにたいしてＴＩ
ＥＧは、透過の促進効果および液膜の安定化効果のいず
れもが著しい。

第１表　　　収率の比較 （発明の効果） 上述の説明から明かな通り、水相液膜を利用した選択抽
出法は有望な炭化水素の分離法として従来提案されてい
たにも拘らず、液膜の不安定性と小さい透過速度という
問題点のために実用化にはなお程遠いものがあった。

本発明は、液膜を形成する水溶液相に特定の添加剤を含
有させることにより、上記の問題点を同時に解決するこ
とに成功した。すなわち、本発明方法により安定かつ大
きな透過速度を示す液膜が提供されるため、この炭化水
素分離法の実用的利用価値が一挙に高められ、工業的規
模における広い実施が期待される。

尚、本発明方法により、芳香族含有量の小さい炭化水素
混合物とそれの大きな炭化水素混合物とを容易に製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を適用する炭化水素分離法の一態
様を示すプロセスフローシートであり、第２図は、本発
明方法の効果を示す線図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、液状炭化水素混合物を水溶液相中に分散させて得た
   Ｏ／Ｗ型エマルションをさらに有機系抽出溶媒中に分散
   させてＯ／Ｗ／Ｏ型複エマルションを形成せしめ、炭化
   水素混合物中の目的炭化水素成分を該複エマルジョンの
   水相液膜を通して溶媒相中に透過させるに際して、この
   水溶液相に透過促進剤および液膜安定化剤としてトリエ
   チレングリコールを含有させることを特徴とする乳化液
   膜による炭化水素分離における透過促進法。 ２、上記水溶液相中のトリエチレングリコールの重量分
   率が０．００１から０．９０である特許請求の範囲第１
   項記載の乳化液膜による炭化水素分離における透過促進
   法。