選択溶解性溶媒蒸気の共存によるオレフィン系炭化水素の膜分離

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本研究では抽剤蒸気共存の蒸気透過法による、プロパン/プロピレンおよびエチレン/エタン混合気体からオレフィンを分離する膜分離プロセスの開発を目標とした。この膜分離プロセスは蒸気飽和器と減圧方式の膜分離セルで構成する。膜セルに供給する混合気体に一方の成分を選択的に溶解するような抽剤を選定して、その蒸気を混入して供給する。また,膜素材としてその溶剤蒸気で膨潤する素材を選択する。供給蒸気中に含まれる溶剤蒸気は膜を膨潤させ,膜に高濃度で含浸して一種の液体膜として機能する。この方法は供給液を膜を介して蒸発透過させることで分離をおこなうパ-ベ-パレーション法に比較して、透過流束が小さい欠点を持つが、膜素材が液に接しないために膜の耐久性および素材選択の幅が広い点が特徴である。各種膜素材(酢酸セルロース、ポリスルホン等)と各種抽剤用有機溶媒の組み合わせについて分離試験をおこなった。プロパン/プロピレン混合気体ではポリビニルアルコール膜と抽剤としてピリジンを選択した場合にプロピレンが優先的に透過し、その理想分離係数は2.2であった。またエチレン/エタン混合気体では同じ膜素材と抽剤としてモルホリンを用いることで、エチレンが選択的に透過し、その理想分離係数は1.8であった。現在さらに分離性の大きい膜と抽剤の組わせを探索中である。また、溶媒/気体間の溶解性に関する理論的進歩を参考に、目的とする分離系に最適な抽剤の選定方法の確立も検討中である。