JPH03137919A - 有機液体を分離するための膜方法 - Google Patents
有機液体を分離するための膜方法Info
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- JPH03137919A JPH03137919A JP2275517A JP27551790A JPH03137919A JP H03137919 A JPH03137919 A JP H03137919A JP 2275517 A JP2275517 A JP 2275517A JP 27551790 A JP27551790 A JP 27551790A JP H03137919 A JPH03137919 A JP H03137919A
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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。
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は有機液体の分離に関する。
当業者には周知であるとおり、吸着又は蒸留をはじめと
する種々の技術により、液体の混合物を分離することが
可能である。しかし、これら従来の方法、特に蒸留は、
高い資金コストを特徴とする0例えば、蒸留による方法
の場合、高価な蒸留塔、加熱装置、熱交換器(リボイラ
ー、凝縮器など)、さらにはポンプ、捕集容器、真空発
生装置などをはじめとする相当量の補助装置が必要であ
る。
する種々の技術により、液体の混合物を分離することが
可能である。しかし、これら従来の方法、特に蒸留は、
高い資金コストを特徴とする0例えば、蒸留による方法
の場合、高価な蒸留塔、加熱装置、熱交換器(リボイラ
ー、凝縮器など)、さらにはポンプ、捕集容器、真空発
生装置などをはじめとする相当量の補助装置が必要であ
る。
これらの作動は、主として加熱及び冷却、さらにはポン
プ輸送などの費用である高額な運転費を特徴とする。
プ輸送などの費用である高額な運転費を特徴とする。
そのうえ、蒸留曲線により示されるような、分離される
物質の性質により、多数の棚段が必要となる場合なども
ある。仕込み成分が共沸混合物を形成する場合、さらな
る問題が生じ、このため。
物質の性質により、多数の棚段が必要となる場合なども
ある。仕込み成分が共沸混合物を形成する場合、さらな
る問題が生じ、このため。
例えば分離を、一連の段階を経て実施するか(例:2個
の塔を用いるなど)又はその系に別の成分を添加して実
施することが必要となるかもしれない。
の塔を用いるなど)又はその系に別の成分を添加して実
施することが必要となるかもしれない。
また、吸着系において遭遇する特有の問題がある。
膜系を利用して液体の混合物をパーベーパレーション(
pervaporation)によって分離することが
可能であることが見い出された。この方法では、仕込み
液を膜フィルムと接触させると、仕込み液の1成分が優
先的に膜を透過する。そして、この透過物を、通常、担
持ガスによる掃気又は透過試料の蒸気圧未満への減圧に
よって、フィルムの下流側から蒸気として排出させる。
pervaporation)によって分離することが
可能であることが見い出された。この方法では、仕込み
液を膜フィルムと接触させると、仕込み液の1成分が優
先的に膜を透過する。そして、この透過物を、通常、担
持ガスによる掃気又は透過試料の蒸気圧未満への減圧に
よって、フィルムの下流側から蒸気として排出させる。
先行技術において用いられた代表的な膜としては、下記
の表に掲げるものがある。
の表に掲げるものがある。
「 参昭 ″
ロオロエチレン
Sci、 22゜
二
333 (1985キノ
シアネート
膜の原価効率は、選択性及び生産性により決定される。
市販の膜のうちで代表的な高性能の膜は、Brusch
keの譲受人としてのGFTへの欧州特許第00963
39 A2号(1983年12月21日に公告)におい
て開示された膜である。
keの譲受人としてのGFTへの欧州特許第00963
39 A2号(1983年12月21日に公告)におい
て開示された膜である。
Bruschkeの譲受人としてのGFTへの欧州特許
第0096339 A2号は、架橋剤として、二塩基酸
(例えばマレイン酸又はフマル酸)ニジハロゲン化合物
(例えばジクロロアセトン又は1.3−ジクロロイツブ
ロバノール):アルデヒド(例えばホルムアルデヒドを
はじめとするジアルデヒド)を開示している。これらの
膜は、エタノール又はイソプロパツールの水溶液の脱水
に特に効果的であるとされている。
第0096339 A2号は、架橋剤として、二塩基酸
(例えばマレイン酸又はフマル酸)ニジハロゲン化合物
(例えばジクロロアセトン又は1.3−ジクロロイツブ
ロバノール):アルデヒド(例えばホルムアルデヒドを
はじめとするジアルデヒド)を開示している。これらの
膜は、エタノール又はイソプロパツールの水溶液の脱水
に特に効果的であるとされている。
この引用例は、複合膜を用いることによる、アルコール
、エーテル、ケトン、アルデヒド又は酸からの水の分離
を開示している。具体的には、この複合材料は、(i1
通常は厚さ約120μmの裏打材を含み、その上に(i
i)厚さ約50μmのポリスルホン又はポリアクリロニ
トリルの微孔質の支持層が配置され、さらにその上に(
iii)厚さ約2μmの架橋ポリビニルアルコールの分
離層が配置されている。
、エーテル、ケトン、アルデヒド又は酸からの水の分離
を開示している。具体的には、この複合材料は、(i1
通常は厚さ約120μmの裏打材を含み、その上に(i
i)厚さ約50μmのポリスルホン又はポリアクリロニ
トリルの微孔質の支持層が配置され、さらにその上に(
iii)厚さ約2μmの架橋ポリビニルアルコールの分
離層が配置されている。
ポリビニルアルコールは、ポリビニルアルコールのヒド
ロキシル基と反応する二官能性試薬の使用によって架橋
することができる。典型的な架橋剤には、ジアルデヒド
(アセタール結合を形成)、二塩基酸もしくはハロゲン
化二塩基酸(エステル結合を形成)、ジハロゲン化合物
もしくはエビクロロヒドリン(エーテル結合を形成)、
オレフィン系アルデヒド(エーテル/アセタール結合を
形成)、ホウ酸(ホウ酸エステル結合を形成)、スルホ
ンアミドアルデヒドなどを包含することができる。
ロキシル基と反応する二官能性試薬の使用によって架橋
することができる。典型的な架橋剤には、ジアルデヒド
(アセタール結合を形成)、二塩基酸もしくはハロゲン
化二塩基酸(エステル結合を形成)、ジハロゲン化合物
もしくはエビクロロヒドリン(エーテル結合を形成)、
オレフィン系アルデヒド(エーテル/アセタール結合を
形成)、ホウ酸(ホウ酸エステル結合を形成)、スルホ
ンアミドアルデヒドなどを包含することができる。
参考文献としては以下のものがある。
J−G、 Pr1chard著、Pal vin I
Alcohol、 Ba5icPro erties
and Uses 、 Gordon a
nd BreachScience Publish
ers社、ニューヨーク、1970年C,A、 Fin
ch著、Pol in l Alcohol、 Pr
o er−ties and A 1ication
s 、 John Wiley and 5ons社、
ニューヨーク、1973年 本発明の目的は、分離方法を提供することである。その
他の目的も当業者には明白となるであろう。
Alcohol、 Ba5icPro erties
and Uses 、 Gordon a
nd BreachScience Publish
ers社、ニューヨーク、1970年C,A、 Fin
ch著、Pol in l Alcohol、 Pr
o er−ties and A 1ication
s 、 John Wiley and 5ons社、
ニューヨーク、1973年 本発明の目的は、分離方法を提供することである。その
他の目的も当業者には明白となるであろう。
本発明は、その態様によると、(i)3個未満の炭素原
子を有するアルコール及び(ii)有機エーテル、アル
デヒド、ケトン及びエステルからなる群から選択される
酸素含有有機化合物(oxygenates)を含有す
る仕込み組成物を処理する方法であって、 ポリアクリロニトリル支持層上のポリビニルアルコール
とポリ(メタ)アクリル酸との混合体からなる非孔質膜
分離層を維持し; 該非孔質分離層上に圧力降下を維持し:(i)3個未満
の炭素原子を有するアルコールならびに(ii)有機エ
ーテル、アルデヒド、ケトン及びエステルからなる群か
ら選択される酸素含有有機化合物を含有する該仕込み組
成物を、該非孔質分離層の高圧側と接触させ、それによ
り、該仕込み組成物中の該アルコールの少なくとも一部
分及び酸素含有有機化合物のより少量の部分が、該仕込
み組成物中に存在するよりも多量のアルコール及び少量
の酸素含有有機化合物を含有する稀薄な混合物として、
該非孔質分離層をパーベーパレーションにより透過し、
該仕込み組成物を、該仕込み組成物中に存在するよりも
少量のアルコール及び多量の酸素含有有機化合物を含有
する濃厚な液体に転換し: 該仕込み組成物中に存在するよりも多量のアルコール及
び少量の酸素含有有機化合物を含有する該稀薄な混合物
を、その蒸気圧より低い圧力での蒸気相において、該非
孔質分離層の低圧側から透過物として回収し; 該仕込み組成物中に存在するよりも少量のアルコール及
び多量の酸素含有有機化合物を含有する該濃厚な液体を
、該非孔質分離層の高圧側から残留物として回収する方
法に関する。
子を有するアルコール及び(ii)有機エーテル、アル
デヒド、ケトン及びエステルからなる群から選択される
酸素含有有機化合物(oxygenates)を含有す
る仕込み組成物を処理する方法であって、 ポリアクリロニトリル支持層上のポリビニルアルコール
とポリ(メタ)アクリル酸との混合体からなる非孔質膜
分離層を維持し; 該非孔質分離層上に圧力降下を維持し:(i)3個未満
の炭素原子を有するアルコールならびに(ii)有機エ
ーテル、アルデヒド、ケトン及びエステルからなる群か
ら選択される酸素含有有機化合物を含有する該仕込み組
成物を、該非孔質分離層の高圧側と接触させ、それによ
り、該仕込み組成物中の該アルコールの少なくとも一部
分及び酸素含有有機化合物のより少量の部分が、該仕込
み組成物中に存在するよりも多量のアルコール及び少量
の酸素含有有機化合物を含有する稀薄な混合物として、
該非孔質分離層をパーベーパレーションにより透過し、
該仕込み組成物を、該仕込み組成物中に存在するよりも
少量のアルコール及び多量の酸素含有有機化合物を含有
する濃厚な液体に転換し: 該仕込み組成物中に存在するよりも多量のアルコール及
び少量の酸素含有有機化合物を含有する該稀薄な混合物
を、その蒸気圧より低い圧力での蒸気相において、該非
孔質分離層の低圧側から透過物として回収し; 該仕込み組成物中に存在するよりも少量のアルコール及
び多量の酸素含有有機化合物を含有する該濃厚な液体を
、該非孔質分離層の高圧側から残留物として回収する方
法に関する。
本発明を実施するにあたって使用される複合構造体は、
好ましい実施態様においてはアセンブリに対する機械的
強度及び支持を提供する多孔質の担持層を含むことが好
ましい、多重層アセンブリを含む。
好ましい実施態様においてはアセンブリに対する機械的
強度及び支持を提供する多孔質の担持層を含むことが好
ましい、多重層アセンブリを含む。
旦葺厘
この担持層は、使用時のその高い多孔性及び機械的強度
が特徴である。これは、繊維状もしくは非繊維状、織布
もしくは不織布であることができる。好ましい実施態様
においては、担持層は、多孔質で可撓性の織繊維状ポリ
エステルとすることができる。
が特徴である。これは、繊維状もしくは非繊維状、織布
もしくは不織布であることができる。好ましい実施態様
においては、担持層は、多孔質で可撓性の織繊維状ポリ
エステルとすることができる。
典型的な織布ポリエステル担持層は、織布の結合したス
トランドから構成することができる。
トランドから構成することができる。
芝孔亘叉コ1
本発明を実施するにあたって使用することができる多孔
質支持層は、ポリアクリロニトリルポリマーのシート状
物又は膜から形成されることが好ましい。通常、ポリア
クリロニトリルは、厚さ10〜80μm、好ましくは4
0〜80μm、例えば50μmであることができ、5.
000〜100,000 、好ましくは20.000〜
70.000、より好ましくは20.000〜60、0
00、例えば40.000の数平均分子量を有すること
ができる。ポリアクリロニトリルは、約500人未満、
通常は約200人の孔径を特徴とすることが好ましい、
これは、約50.000未満、通常は約40、000の
分離限界分子量に相当する。
質支持層は、ポリアクリロニトリルポリマーのシート状
物又は膜から形成されることが好ましい。通常、ポリア
クリロニトリルは、厚さ10〜80μm、好ましくは4
0〜80μm、例えば50μmであることができ、5.
000〜100,000 、好ましくは20.000〜
70.000、より好ましくは20.000〜60、0
00、例えば40.000の数平均分子量を有すること
ができる。ポリアクリロニトリルは、約500人未満、
通常は約200人の孔径を特徴とすることが好ましい、
これは、約50.000未満、通常は約40、000の
分離限界分子量に相当する。
立韮1
本発明による分離の達成を可能にする分離層は、ポリビ
ニルアルコールとポリ(メタ)アクリル酸との混合体か
らなる非孔質フィルムを含む。
ニルアルコールとポリ(メタ)アクリル酸との混合体か
らなる非孔質フィルムを含む。
分離層がポリビニルアルコールと、アクリル酸類、例え
ばアクリル酸又はメタクリル酸のポリマーの混合物であ
る場合、分離膜を調製するための仕込み原料は、ポリビ
ニルアルコール及び(メタ)アクリル酸のポリマーを含
有する水溶液であることができる。通常、この水溶液は
、数平均分子量20.000〜200,000 、好ま
しくは96.000〜115.000 、例えば115
,000のポリビニルアルコール5〜lO重量%、例え
ば7重量%及び数平均分子量90,000〜300,0
00 、好ましくは90.000〜250、000、例
えば250.000のポリアクリル酸5〜10重量%、
例えば7重量%を含むことができる。
ばアクリル酸又はメタクリル酸のポリマーの混合物であ
る場合、分離膜を調製するための仕込み原料は、ポリビ
ニルアルコール及び(メタ)アクリル酸のポリマーを含
有する水溶液であることができる。通常、この水溶液は
、数平均分子量20.000〜200,000 、好ま
しくは96.000〜115.000 、例えば115
,000のポリビニルアルコール5〜lO重量%、例え
ば7重量%及び数平均分子量90,000〜300,0
00 、好ましくは90.000〜250、000、例
えば250.000のポリアクリル酸5〜10重量%、
例えば7重量%を含むことができる。
ポリビニルアルコールとポリ(メタ)アクリル酸との重
量比は、0.1:1〜10;1、例えば1:1であるこ
とができる。
量比は、0.1:1〜10;1、例えば1:1であるこ
とができる。
ポリビニルアルコールとポリ(メタ)アクリル酸との混
合体から調製される複合膜を、オーブン中100℃〜1
75℃、例えば125℃で1〜30分間、例えば8分間
、硬化させて、厚さ1〜10L1.m、例えば2μmの
フィルムを得ることができる。
合体から調製される複合膜を、オーブン中100℃〜1
75℃、例えば125℃で1〜30分間、例えば8分間
、硬化させて、厚さ1〜10L1.m、例えば2μmの
フィルムを得ることができる。
ポリビニルアルコールとポリ(メタ)アクリル酸とは、
硬化の間に架橋又は、他の方法で反応して、エステル結
合を形成することが可能である。
硬化の間に架橋又は、他の方法で反応して、エステル結
合を形成することが可能である。
パーベーパレーション
本発明の一特徴として、本発明の方法において使用され
る複合膜は、通常、(il多孔質支持層及び分離層を支
持するための、多孔性及び機械的強度を特徴とする任意
の担持層、(ii)分子量5.000〜100,000
0、厚さ10〜80μm、好ましくは40〜80μmそ
して分離限界数平均分子量20.000〜50.000
の好ましくはポリアクリロニトリルの多孔質支持層なら
びに(iiil非孔質非孔要分離層の、ポリビニルアル
コールとポリ(メタ)アクリル酸との混合体を含むこと
ができる。
る複合膜は、通常、(il多孔質支持層及び分離層を支
持するための、多孔性及び機械的強度を特徴とする任意
の担持層、(ii)分子量5.000〜100,000
0、厚さ10〜80μm、好ましくは40〜80μmそ
して分離限界数平均分子量20.000〜50.000
の好ましくはポリアクリロニトリルの多孔質支持層なら
びに(iiil非孔質非孔要分離層の、ポリビニルアル
コールとポリ(メタ)アクリル酸との混合体を含むこと
ができる。
本発明の膜は、多様な形状で用いることができる0例え
ば、プレート/フレーム形状においてこの複合膜を利用
することが可能であり、この形状では、分離層を、担持
層を伴った多孔質支持層上に取り付けてもよい。
ば、プレート/フレーム形状においてこの複合膜を利用
することが可能であり、この形状では、分離層を、担持
層を伴った多孔質支持層上に取り付けてもよい。
多孔質支持層上に取り付けた非孔質分離層膜及び担持層
を含む、らせん状に巻いたモジュールを用いること(被
支持膜の場合)も可能であり、このときアセンブリは、
通常、開放端を除くすべての端部に沿って屈曲及び接合
又は封止され、好ましくは外側に分離層を有する袋状の
ユニットを形成する。透過路、すなわち排出路として作
用する布製のスペーサーをこの袋状のユニット内に配置
する。排出路はユニットの開放端から突出させる。
を含む、らせん状に巻いたモジュールを用いること(被
支持膜の場合)も可能であり、このときアセンブリは、
通常、開放端を除くすべての端部に沿って屈曲及び接合
又は封止され、好ましくは外側に分離層を有する袋状の
ユニットを形成する。透過路、すなわち排出路として作
用する布製のスペーサーをこの袋状のユニット内に配置
する。排出路はユニットの開放端から突出させる。
そして、この袋状ユニットの1面上に、供給路シート(
通常はプラスチック製の有孔ネットからなる)を分離層
に隣接させて配置する。
通常はプラスチック製の有孔ネットからなる)を分離層
に隣接させて配置する。
こうして形成したアセンブリを、多数の孔を壁部に有す
る(好ましくは、袋状ユニットの幅の長さだけ直線状に
配列)好ましくは円筒状の管の周囲に巻きつける。袋状
ユニットの排出路の突出部を管の札止に配置し、袋状ユ
ニットを管の周囲に巻きつけてらせん状に巻いた形状と
する。1個の供給路しか存在しないが、らせん巻きアセ
ンブリのこの単一の供給路は、膜層の2面と隣接するこ
とは明白であろう。らせん巻き形状は、アセンブリを管
の周囲に複数回巻きつけることにより、扱いの容易なユ
ニットとして形成してもよい。このユニットを、一端に
取り入れ口及びもう一端に排出口を設けたシェル内に取
り付ける(シェル/チューブ熱交換器に相当する方法で
)。シェルの内面と、らせん巻きユニットの外面の間の
バッフル状のシールにより、流体が膜系なバイパスする
ことがなくなり、流体が基本的に一端から膜系に確実に
進入することになる。透過物は、供給路から進入し、分
離層と接触かつそれを通過し、透過路に入ってそれに沿
って進み、管の孔に到達してそれを通過し、その孔から
正味の透過物として回収される。
る(好ましくは、袋状ユニットの幅の長さだけ直線状に
配列)好ましくは円筒状の管の周囲に巻きつける。袋状
ユニットの排出路の突出部を管の札止に配置し、袋状ユ
ニットを管の周囲に巻きつけてらせん状に巻いた形状と
する。1個の供給路しか存在しないが、らせん巻きアセ
ンブリのこの単一の供給路は、膜層の2面と隣接するこ
とは明白であろう。らせん巻き形状は、アセンブリを管
の周囲に複数回巻きつけることにより、扱いの容易なユ
ニットとして形成してもよい。このユニットを、一端に
取り入れ口及びもう一端に排出口を設けたシェル内に取
り付ける(シェル/チューブ熱交換器に相当する方法で
)。シェルの内面と、らせん巻きユニットの外面の間の
バッフル状のシールにより、流体が膜系なバイパスする
ことがなくなり、流体が基本的に一端から膜系に確実に
進入することになる。透過物は、供給路から進入し、分
離層と接触かつそれを通過し、透過路に入ってそれに沿
って進み、管の孔に到達してそれを通過し、その孔から
正味の透過物として回収される。
らせん状膜の場合には、仕込み液は、供給路として作用
するプラスチック製ネットを透過し、非孔質分離膜と接
触するに至る。膜を透過しない液体が残留物として回収
される。膜を透過する液体又は蒸気は、透過物スペーサ
ーが占める容量に至り、この透過路を通過して、円筒状
の管の孔に至り、そこを通って系から回収される。
するプラスチック製ネットを透過し、非孔質分離膜と接
触するに至る。膜を透過しない液体が残留物として回収
される。膜を透過する液体又は蒸気は、透過物スペーサ
ーが占める容量に至り、この透過路を通過して、円筒状
の管の孔に至り、そこを通って系から回収される。
もう一つの実施態様においては、本発明の系を管状又は
中空の繊維として用いることも可能である。この実施態
様では、多孔質支持層(ポリアクリロニトリル)を押し
出し又は紡績して、通常0.001〜0.1mmの壁厚
を有する細管としてもよい。押し出した管を、ポリビニ
ルアルコール/ポリアクリル酸の浴に通し、管上のその
場で硬化させる。これらの管を束にしてヘッダーの各端
に固定しくエポキシ系接着剤を使用)、ヘッダーの各端
部と同一平面となるよう繊維を裁断する。この管束をシ
ェル内に取り付けると、典型的なシェル/チューブ型ア
センブリとなる。
中空の繊維として用いることも可能である。この実施態
様では、多孔質支持層(ポリアクリロニトリル)を押し
出し又は紡績して、通常0.001〜0.1mmの壁厚
を有する細管としてもよい。押し出した管を、ポリビニ
ルアルコール/ポリアクリル酸の浴に通し、管上のその
場で硬化させる。これらの管を束にしてヘッダーの各端
に固定しくエポキシ系接着剤を使用)、ヘッダーの各端
部と同一平面となるよう繊維を裁断する。この管束をシ
ェル内に取り付けると、典型的なシェル/チューブ型ア
センブリとなる。
動作時には、仕込み液は管側から進入し、管の内側を透
過し、残留物として流出する。管に至るまでの経路で、
透過物は、非孔質分離層を透過し、シェル側において捕
集される。
過し、残留物として流出する。管に至るまでの経路で、
透過物は、非孔質分離層を透過し、シェル側において捕
集される。
この実施態様では、通常は系に担持層を含めなくてもよ
いことは明白であろう。
いことは明白であろう。
パーベーパレーション
非孔質分離層の特徴として、この層は、パーベーパレー
ション法において使用する際にとりわけ効果的であるこ
とがわかる。パーベーパレーションにおいては、比較的
透過性の成分及びそれほど透過性でない成分を含有する
仕込み液を、非孔質分離層と接触させて維持し、該層上
での圧力降下を維持する。仕込み液は膜中に溶解し、膜
を通過して拡散する。膜を通過して蒸気として出る透過
物は、低温で凝縮させて回収してもよく、又は他の方法
として、気体流を用いて掃気してもよい。好ましくは、
膜の透過物側の圧は、低圧力、通常2 mmHgに維持
する。
ション法において使用する際にとりわけ効果的であるこ
とがわかる。パーベーパレーションにおいては、比較的
透過性の成分及びそれほど透過性でない成分を含有する
仕込み液を、非孔質分離層と接触させて維持し、該層上
での圧力降下を維持する。仕込み液は膜中に溶解し、膜
を通過して拡散する。膜を通過して蒸気として出る透過
物は、低温で凝縮させて回収してもよく、又は他の方法
として、気体流を用いて掃気してもよい。好ましくは、
膜の透過物側の圧は、低圧力、通常2 mmHgに維持
する。
パーベーパレーションの一般的な背景については、米国
特許第4,277.344号、米国特許第4.039,
440号、米国特許第3.926.798号、米国特許
第3,959.247号、米国特許第4,035,29
1号などを参照するとよい。
特許第4,277.344号、米国特許第4.039,
440号、米国特許第3.926.798号、米国特許
第3,959.247号、米国特許第4,035,29
1号などを参照するとよい。
本発明のパーベーパレーション法の実施にあたっては、
仕込み溶液を、40〜120℃、例えば70°Cにて、
本発明の膜の非孔質分離層と接触させることができる。
仕込み溶液を、40〜120℃、例えば70°Cにて、
本発明の膜の非孔質分離層と接触させることができる。
普通、約1気圧の圧力降下を膜の両面間に維持する0通
常、膜の供給側、すなわち仕込み側の圧をほぼ大気圧と
し、膜の透過物側、すなわち排出側の圧を、約(1,1
〜2.7kPa、好ましくは0.1〜1.35kPa
、例えば0.24kPaとする。
常、膜の供給側、すなわち仕込み側の圧をほぼ大気圧と
し、膜の透過物側、すなわち排出側の圧を、約(1,1
〜2.7kPa、好ましくは0.1〜1.35kPa
、例えば0.24kPaとする。
膜を通過する透過物は、アルコール及び少比率の仕込み
液の他の成分を含んでいる0通常、透過物は、アルコー
ル90〜99.9重量%、例えば99重量%を含んでい
る。透過物は蒸気相で回収する。
液の他の成分を含んでいる0通常、透過物は、アルコー
ル90〜99.9重量%、例えば99重量%を含んでい
る。透過物は蒸気相で回収する。
パーベーパレーションは、通常、平方メートルあたり毎
時的0404〜2.2 kg、例えば0.13kgの生
産性において実施することができる。通常、このユニッ
トは、96〜99.9重量%1例えば99,3重量%の
選択性を示す(透過物中のアルコールの重量%に換算し
て測定)。透過物中の例えば炭酸ジメチル(DMC)の
重量%で換算すると、選択性は0.7〜7.4重量%、
例えば0.76重量%であることができる。
時的0404〜2.2 kg、例えば0.13kgの生
産性において実施することができる。通常、このユニッ
トは、96〜99.9重量%1例えば99,3重量%の
選択性を示す(透過物中のアルコールの重量%に換算し
て測定)。透過物中の例えば炭酸ジメチル(DMC)の
重量%で換算すると、選択性は0.7〜7.4重量%、
例えば0.76重量%であることができる。
分離をもたらす膜の能力を示す「分離係数」S又はSe
pは、下記のとおり算比する:(式中、Xn及びXmは
、透過物p及び供給原料fそれぞれのアルコール及び酸
素含有有機化合物成分の重量分率である) 分離を全く示さない系は、分離係数1を有することにな
る。100%完全な分離を示す系は、無限大の分離係数
を有するであろう0本発明の方法は、一般に、約4〜6
0、通常は20〜60、例えば約50の分離係数を有す
ることができる。
pは、下記のとおり算比する:(式中、Xn及びXmは
、透過物p及び供給原料fそれぞれのアルコール及び酸
素含有有機化合物成分の重量分率である) 分離を全く示さない系は、分離係数1を有することにな
る。100%完全な分離を示す系は、無限大の分離係数
を有するであろう0本発明の方法は、一般に、約4〜6
0、通常は20〜60、例えば約50の分離係数を有す
ることができる。
本発明の一特徴として、この新規な膜は、(i)アルコ
ールならびに(ii)有機エーテル、アルデヒド、ケト
ン及びエステルからなる群から選択される酸素含有有機
化合物を含有する仕込み組成物をパーベーパレーション
によって処理することにおいて、とりわけ有用である。
ールならびに(ii)有機エーテル、アルデヒド、ケト
ン及びエステルからなる群から選択される酸素含有有機
化合物を含有する仕込み組成物をパーベーパレーション
によって処理することにおいて、とりわけ有用である。
酸素含有有機化合物には:
(al有機エーテル、例えばジメチルエーテル、ジエチ
ルエーテル、ジ−ロープロピルエーテル、ジ−n−ブチ
ルエーテル、メチル第3級ブチルエーテル、エチル第3
級ブチルエーテル、メチル第3級アミルエーテル、エチ
ル第3級アミルエーテルなど;(b)アルデヒド、例え
ばアセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルア
ルデヒド、ベンズアルデヒドなど; fc)ケトン、例えばアセトン、メチルエチルケトン、
ジエチルケトンなど:又は (d)エステル、例えば酢酸メチル、プロピオン酸メチ
ル、酪酸メチル、安息香酸メチル、炭酸ジメチル、炭酸
ジエチルなどがある。
ルエーテル、ジ−ロープロピルエーテル、ジ−n−ブチ
ルエーテル、メチル第3級ブチルエーテル、エチル第3
級ブチルエーテル、メチル第3級アミルエーテル、エチ
ル第3級アミルエーテルなど;(b)アルデヒド、例え
ばアセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルア
ルデヒド、ベンズアルデヒドなど; fc)ケトン、例えばアセトン、メチルエチルケトン、
ジエチルケトンなど:又は (d)エステル、例えば酢酸メチル、プロピオン酸メチ
ル、酪酸メチル、安息香酸メチル、炭酸ジメチル、炭酸
ジエチルなどがある。
アルコールは通常メタノール又はエタノールである。
本発明の方法は、処理すべき仕込み混合物が、分離され
るべきl成分が未反応の仕込み成分であるところの反応
生成物である場合に、特にその有用性を見い出すという
ことが、当業者に明白となるであろう、そのような仕込
み混合物のうち典型的なものは、メタノール、酸素及び
−酸化炭素の反応から得られる、未反応メタノール及び
生成された炭酸ジメチル(DMC)を含む仕込み溶液で
ある。もう一つの代表的な仕込み混合物は、メタノール
とイソブチンの反応から得られる、メタノール及びメチ
ル第3級ブチルエーテル(MTBE)を含有する反応混
合物である。
るべきl成分が未反応の仕込み成分であるところの反応
生成物である場合に、特にその有用性を見い出すという
ことが、当業者に明白となるであろう、そのような仕込
み混合物のうち典型的なものは、メタノール、酸素及び
−酸化炭素の反応から得られる、未反応メタノール及び
生成された炭酸ジメチル(DMC)を含む仕込み溶液で
ある。もう一つの代表的な仕込み混合物は、メタノール
とイソブチンの反応から得られる、メタノール及びメチ
ル第3級ブチルエーテル(MTBE)を含有する反応混
合物である。
これらの仕込み混合物を予備的な分離、例えば蒸留に付
し、例えばメタノールと炭酸ジメチルとの共沸混合物を
あらかじめ得ておいてもよい。
し、例えばメタノールと炭酸ジメチルとの共沸混合物を
あらかじめ得ておいてもよい。
他の仕込み混合物には、(i)酢酸メチル/メタノール
、(iil酢酸エチル/エタノールなどがある。
、(iil酢酸エチル/エタノールなどがある。
本発明の方法の実施は、以下の各実施例を検討すること
により、当業者には明白となるであろう。
により、当業者には明白となるであろう。
なお、本明細書においては、以下の実施例を含め、別設
指定のない限り、部はすべて重量部とする。
指定のない限り、部はすべて重量部とする。
1血廻ユ
この実施例は、本発明の方法を実施するにあたっての現
在知るかぎり最良の形態を示すものであり、多孔質支持
層は、不活性担持層上に取り付けたポリアクリロニトリ
ル膜であった。この多孔質支持層は、40.000の分
離限界分子量を有していた。分離層は、7重量%ポリビ
ニルアルコール(PVA、分子量115,000) l
Og及び7重量%ポリアクリル酸(FAA、分子量25
0,000) lOgを含有する水溶液から形成した。
在知るかぎり最良の形態を示すものであり、多孔質支持
層は、不活性担持層上に取り付けたポリアクリロニトリ
ル膜であった。この多孔質支持層は、40.000の分
離限界分子量を有していた。分離層は、7重量%ポリビ
ニルアルコール(PVA、分子量115,000) l
Og及び7重量%ポリアクリル酸(FAA、分子量25
0,000) lOgを含有する水溶液から形成した。
この50150の混合物を均一になるまで撹拌し、ポリ
アクリロニトリルの微孔質支持層に塗布して、厚さ4ミ
ルのフィルム状物を形成した。このアセンブリなオーブ
ン中、3分間150℃で硬化させた。
アクリロニトリルの微孔質支持層に塗布して、厚さ4ミ
ルのフィルム状物を形成した。このアセンブリなオーブ
ン中、3分間150℃で硬化させた。
この膜を、炭酸ジメチル(DMC)27.4重量%及び
メタノール72.6重量%を含有する混合物を70℃で
仕込んだパーベーパレーションセル中で評価した。
メタノール72.6重量%を含有する混合物を70℃で
仕込んだパーベーパレーションセル中で評価した。
透過物中のDMC濃度は0.7重量%にすぎなかった0
分離係数は53.5であり、生産性は0,13であった
。
分離係数は53.5であり、生産性は0,13であった
。
衷1ヱLL二里
これら一連の実施例では、PVA/FAAの重量比を、
実施例IIにおいては70/ 30、実施例IIIにお
いては30/70とした以外、実施例Iの条件を繰り返
した。
実施例IIにおいては70/ 30、実施例IIIにお
いては30/70とした以外、実施例Iの条件を繰り返
した。
東W夏二里
これら一連の実施例では、PVA/FAA膜の硬化温度
を変更した以外、実施例工の条件を繰り返した。
を変更した以外、実施例工の条件を繰り返した。
衷」j特しヱ凪
これら一連の実施例では、分離層を異なる分子量のポリ
マーから調製した以外、実施例Iの条件を繰り返した。
マーから調製した以外、実施例Iの条件を繰り返した。
以下の表には、(i)PVA/FAAの重量比、(ii
lPVA/PAAの分子量(xlooo) 、 (ii
i)硬化温度じC) 、 (iv)原料中のDMC濃度
(重量%)、(Vl透過物中のDMC濃度(重量%)、
(vi1分離係数及び(viil生産性をまとめる。
lPVA/PAAの分子量(xlooo) 、 (ii
i)硬化温度じC) 、 (iv)原料中のDMC濃度
(重量%)、(Vl透過物中のDMC濃度(重量%)、
(vi1分離係数及び(viil生産性をまとめる。
上記の表から次のような結論を導くことができる。
(il最大の分離係数は、実施例Iにおいて、数平均分
子量115,000のPVAと数平均分子量250.0
00のPAAの50/ 50の膜(150℃で硬化)を
使用した際に得られた。
子量115,000のPVAと数平均分子量250.0
00のPAAの50/ 50の膜(150℃で硬化)を
使用した際に得られた。
(ii)最良の生産性は、実施例■において、数平均分
子量96.000のPVAと数平均分子量90.000
のPAAの50150の膜(150°Cで硬化)を使用
した際に得られた。
子量96.000のPVAと数平均分子量90.000
のPAAの50150の膜(150°Cで硬化)を使用
した際に得られた。
(iii1硬化温度が110℃から150℃に上昇する
につれて分離係数が増大し、比較的高い温度で硬化させ
た膜を使用することによって最良の生産性が得られた。
につれて分離係数が増大し、比較的高い温度で硬化させ
た膜を使用することによって最良の生産性が得られた。
(iv) P V Aの分子量が96.000で一定の
場合、よりよい分離係数及び生産性は、比較的低い分子
量のFAAを用いることによって得られた。
場合、よりよい分離係数及び生産性は、比較的低い分子
量のFAAを用いることによって得られた。
(vlPVAの分子量が115.000で一定の場合、
最良の分離係数及び生産性は、比較的高い分子量のPA
Aを用いることによって得られた。
最良の分離係数及び生産性は、比較的高い分子量のPA
Aを用いることによって得られた。
−冊目
一≧〉シ
5腰と−
Claims (7)
- (1)(i)3個未満の炭素原子を有するアルコールな
らびに(ii)有機エーテル、アルデヒド、ケトン及び
エステルからなる群から選択される酸素含有有機化合物
を含有する仕込み組成物をその各成分へと分離又は部分
的に分離する方法であって、該仕込み組成物を、ポリア
クリロニトリル支持層上のポリビニルアルコールとポリ
(メタ)アクリル酸との混合体からなる非孔質膜分離層
の第一側と接触させ; 該非孔質分離層上の該第一(高圧)側から第二(低圧)
側にかけて圧力降下を維持し、それにより、該仕込み組
成物中のアルコールの少なくとも一部分及び酸素含有有
機化合物のより少量の部分が、該仕込み組成物中に存在
するよりも多量のアルコール及び少量の酸素含有有機化
合物を含有する稀薄な混合物として、該非孔質分離層を
パーベーパレーシヨンにより透過し、該仕込み組成物中
に存在するよりも少量のアルコール及び多量の酸素含有
有機化合物を含有する濃厚な液体が残留し; 該稀薄な混合物を、その蒸気圧より低い圧力での蒸気相
において、該非孔質分離層の低圧側から透過物として回
収することを特徴とする方法。 - (2)ポリアクリロニトリル支持層が20,000〜5
0,000の分離限界分子量を有する請求項1記載の方
法。 - (3)分離層のポリビニルアルコールが、96,000
〜115,000の数平均分子量を有する請求項1又は
2に記載の方法。 - (4)分離層のポリアクリル酸が、90,000〜25
0,000の数平均分子量を有する請求項1〜3のいず
れか一項に記載の方法。 - (5)仕込み組成物の温度が40〜120℃であり、高
圧側の圧力が大気圧であり、低圧側の圧力が0.1〜2
.7kPaである請求項1〜4のいずれか一項に記載の
方法。 - (6)アルコールがメタノールであり、酸素含有有機化
合物が炭酸ジメチルである請求項1〜5のいずれかに記
載の方法。 - (7)アルコールがメタノールであり、酸素含有有機化
合物がメチル第3級ブチルエーテルである請求項1〜5
のいずれか一項に記載の方法。
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DE (1) | DE69017826T2 (ja) |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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1989
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-
1990
- 1990-07-05 CA CA002020532A patent/CA2020532A1/en not_active Abandoned
- 1990-09-21 DE DE69017826T patent/DE69017826T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-09-21 ES ES90310398T patent/ES2071035T3/es not_active Expired - Lifetime
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