(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤であって１気圧での沸点が１００℃を超えるものと水とを含む混合液から前記有機溶剤を分離して精製する有機溶剤精製システムであって、
前記混合液が供給されて該混合液に含まれる気体成分を除去する脱気手段と、
前記脱気手段で処理された液を加熱する加熱手段と、
前記加熱された液が供給される浸透気化装置と、
を備え、前記浸透気化装置の濃縮側から前記有機溶剤を回収する有機溶剤精製システム。
【請求項２】
前記有機溶剤はＮ−メチル−２−ピロリドンである、請求項１に記載の有機溶剤精製システム。
【請求項３】
前記脱気手段で処理された混合液に対してイオン交換処理を行うイオン交換装置をさらに備え、
前記イオン交換処理がなされた混合液が前記加熱手段に供給される、請求項１または２に記載の有機溶剤精製システム。
【請求項４】
前記脱気手段は脱気膜を備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の有機溶剤精製システム。
【請求項５】
前記脱気膜は、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン、及びテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体のうちの少なくとも１つからなる非多孔質膜である、請求項４に記載の有機溶剤精製システム。
【請求項６】
前記混合液を貯留するタンクと、前記脱気手段と前記タンクの間で前記混合液を循環させる配管と、をさらに備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載の有機溶剤精製システム。
【請求項７】
前記浸透気化装置は、第１の浸透気化装置と第１の浸透気化装置の濃縮側から排出される液が供給される第２の浸透気化装置とを直列に接続して構成され、
前記第２の浸透気化装置の濃縮側から前記有機溶剤が回収され、
前記第２の浸透気化装置の透過側から排出される液を前記第１の浸透気化装置の前段に循環させる配管をさらに有する、請求項６に記載の有機溶剤精製システム。
【請求項８】
前記イオン交換装置は、アニオン交換樹脂、及び混床のイオン交換樹脂の少なくとも一方を備える、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の有機溶剤精製システム。
【請求項９】
有機溶剤であって１気圧での沸点が１００℃を超えるものと水とを含む混合液から前記有機溶剤を分離して精製する方法であって、
前記混合液に含まれる気体成分を除去する脱気工程と、
前記脱気工程で処理された液を加熱する工程と、
前記加熱された液を浸透気化装置に供給する工程と、
を有し、前記浸透気化装置の濃縮側から前記有機溶剤を回収する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（以下、ＮＭＰとも記す）に代表される有機溶剤と水との混合液から有機溶剤を分離して精製するシステム及び方法に関し、特に、浸透気化法を用いた有機溶剤精製システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機溶剤の中には水に対して高い溶解度を有するものがある。このような水溶性の有機溶剤を使用したのち回収して再利用する場合、有機溶剤と水との混合液が回収されることが多いから、この混合液から再利用対象となる有機溶剤を分離して精製する必要がある。回収される混合液は、有機溶剤と水のほかに、例えばイオン性物質や微粒子などの不純物を含んでいる可能性がある。また、有機溶剤の使用形態や回収形態に応じ、混合液は、溶存酸素や溶存二酸化炭素などの溶存気体を含んでいる。
【０００３】
水に対して高い溶解度を有する有機溶剤の一つであるＮＭＰは、例えば、リチウムイオン二次電池の製造工程において電極活物質などの粒子を分散させたスラリーを電極集電体上に塗布し乾燥させて電極を形成する際に、スラリーの分散媒として広く用いられている。スラリーを乾燥させる際にＮＭＰが回収され、回収されたＮＭＰは精製した後に再利用することができる。ＮＭＰの回収では、気化したＮＭＰを例えば水スクラバーによって回収する。したがってＮＭＰは、ＮＭＰと水とが混合した混合液として回収されることになる。このとき、回収された混合液におけるＮＭＰ濃度は、７０〜９０質量％程度である。また水スクラバーを使用しているので、混合液には、大気に由来する酸素や二酸化炭素が溶存することとなる。
【０００４】
従来から有機溶剤と水との混合液から有機溶剤を分離して回収する方法として、蒸留法が知られており、特に、混合液を減圧して蒸留する減圧蒸留法がよく用いられている。しかしながら、蒸留法あるいは減圧蒸留法は、多大なエネルギーを必要とする上、所望の純度まで有機溶剤を精製しようとするときには大がかりな蒸留設備が必要となるという課題を有する。そこで大がかりな設備が不要であって省エネルギー性能に優れた分離手法として、浸透気化（Pervaporation：ＰＶ）法が知られている。
【０００５】
浸透気化法では、分離処理の対象となる成分（例えば水分）に対して親和性を有する分離膜（浸透気化膜）を使用し、この対象成分を含む混合液（例えば有機溶剤と水との混合液）を分離膜の供給側に流し、分離膜の透過側では減圧にしたり不活性ガスを流すことで、分離膜における各成分の透過速度差により分離を行うものである。水分を透過させるための分離膜としては、例えば、ゼオライト膜が使用される。分離膜によって水分のみが透過側に移動するとすれば、分離膜の供給側には有機溶剤が残存することとなり、有機溶剤を回収することができる。浸透気化法により水分と有機溶剤との分離を行う場合、効率よく分離を行うためには加熱が必要となる。
【０００６】
特許文献１には、ＮＭＰと水との混合液からＮＭＰを分離するＮＭＰ分離システムとして、浸透気化装置を用いるとともに、浸透気化装置の前段にイオン交換装置を設け、イオン性不純物が除去された後の混合液が浸透気化装置に供給されるようにしたものが開示されている。
【０００７】
図６は、浸透気化装置とその前段に設けられたイオン交換装置とを備える従来の有機溶剤精製システムの構成の一例を示している。ＮＭＰと水との常温の混合液がイオン交換装置１１に供給されている。イオン交換装置の出口には、蒸気によって混合液を昇温するための熱交換器１２が設けられており、１２０℃程度の温度にされた混合液が、浸透気化装置１３に供給される。浸透気化装置１３内には、例えばゼオライトによって構成された浸透気化膜１４が設けられている。混合液中の水分は浸透気化膜１４を透過し、その後、冷水を通じた熱交換器１６によって冷却され、排出される。一方、ＮＭＰは浸透気化膜１４を透過しないので、液体のまま浸透気化装置１３の濃縮側から排出される。浸透気化装置１３から排出されたＮＭＰは、冷水を通じた熱交換器１５によって冷却される。このようにして得られた常温のＮＭＰは、例えば、タンクなどに貯留され、あるいはＮＭＰを使用する工程に送られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１８７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ＮＭＰなどの有機溶剤と水とを分離する手法として浸透気化法は、蒸留法などに比べて省エネルギー性能に優れている。しかしながら、親水性の浸透気化膜を備える浸透気化装置への供給に際し、浸透気化装置への供給液を加熱しなければならない。この加熱によって、有機溶剤が酸化して劣化するおそれがある。
【００１０】
本発明の目的は、浸透気化装置を使用することにより省エネルギー性能に優れるとともに、有機溶剤の酸化劣化が起こりにくい有機溶剤精製システム及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の有機溶剤精製システムは、有機溶剤であって１気圧での沸点が１００℃を超えるものと水とを含む混合液から有機溶剤を分離して精製する有機溶剤精製システムであって、混合液が供給されて混合液に含まれる気体成分を除去する脱気手段と、脱気手段で処理された液を加熱する加熱手段と、加熱された液が供給される浸透気化装置と、を備え、浸透気化装置の濃縮側から有機溶剤を回収する。
【００１２】
本発明の有機溶剤精製方法は、有機溶剤であって１気圧での沸点が１００℃を超えるものと水とを含む混合液から有機溶剤を分離して精製する方法であって、混合液に含まれる気体成分を除去する脱気工程と、脱気工程で処理された液を加熱する工程と、加熱された液を浸透気化装置に供給する工程と、を有し、浸透気化装置の濃縮側から有機溶剤を回収する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、浸透気化装置を備え有機溶剤と水との混合液から有機溶剤を分離して精製する有機溶剤精製システムにおいて、混合液に含まれる気体成分を除去する脱気手段を設け、脱気された混合液を加熱した後、浸透気化装置に供給することにより、浸透気化装置から得られるＮＭＰにおける酸化や劣化を抑制できる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施の一形態の有機溶剤精製システムの構成を示す図である。
【図２】イオン交換装置を有する実施形態の有機溶剤精製システムの構成を示す図である。
【図３】本発明の別の実施形態の有機溶剤精製システムの構成を示す図である。
【図４】本発明のさらに別の実施形態の有機溶剤精製システムの構成を示す図である。
【図５】比較例における有機溶剤精製システムの構成を示す図である。
【図６】従来の有機溶剤精製システムの構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施の一形態の有機溶剤精製システムを示している。この有機溶剤精製システムは、有機溶剤と水との混合液から有機溶剤を分離して精製するものであり、例えば、リチウムイオン二次電池の製造工程などから回収される、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）と水との混合液を処理してＮＭＰを分離し精製するために用いられるものである。以下では有機溶剤としてＮＭＰを用いる場合を説明するが、本発明が適用可能な有機溶剤はＮＭＰに限定されるものではなく、一般的には大気圧（０．１０１３Ｍｐａ）での沸点が水の沸点（１００℃）よりも高く、好ましくは大気圧下での沸点が浸透気化膜装置の一般的な運転温度である１２０℃であるかそれ以上である有機溶剤に対しても本発明を適用することができる。このような有機溶剤の例を表１に示す。表１において沸点は０．１０１３ＭＰａでの値である。さらに、本発明が適用可能な有機溶剤としては、水との共沸混合物をつくらない有機溶剤（例えば、表１に示した有機溶剤においては、PGME、PEGMEA及びピリジンを除いたもの）がより好ましい。
【００１６】
【表１】
0006415159.tif 000002
【００１７】
ＮＭＰと水との常温の混合液が供給されて混合液中の気体成分を除去する脱気装置２１が設けられている。脱気装置２１の出口には、蒸気と熱交換することによって混合液を加熱する熱交換器１２が設けられており、熱交換器１２によって例えば１２０℃程度まで加熱された混合液は次に浸透気化装置１３に供給されるようになっている。浸透気化装置１３には、例えばゼオライトによって構成された浸透気化膜１４が設けられており、ここで混合液がＮＭＰと水とに分離される。水は浸透気化膜１４を透過するので、浸透気化装置１２の透過側出口から水蒸気の形態で流出される。この水蒸気は、冷水を通じた熱交換器１６によって冷却されて液体の水として排出される。一方、ＮＭＰは浸透気化膜１４を透過しないので、浸透気化装置１３において濃縮側（すなわち浸透気化膜１４を挟んで入口側）に設けられている出口から排出され、熱交換器１５において冷水により冷却される。その結果、熱交換器１５の出口において、常温の精製されたＮＭＰが得られる。
【００１８】
脱気装置２１としては、例えば、水素を添加してパラジウム触媒に接触させて酸素を除去する酸素除去装置を用いることも可能であるが、酸素除去装置の場合には酸素以外の気体成分、例えば溶存二酸化炭素を除去することができない。液中に窒素やアルゴンなどの不活性ガスを吹き込んで溶存酸素などを除去することも可能であるが、迅速に脱気処理を行うことができない。このような観点から、脱気装置２１には、脱気膜を用いたものを用いることが好ましい。脱気膜を用いることにより、水素や不活性ガスなどを供給することなく、迅速に、混合液中の溶存酸素や他の溶存気体を除去することができる。
【００１９】
脱気膜を構成するための膜素材やポッティング材としては、ポリオレフィン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリウレタン、エポキシ樹脂などが挙げられる。しかしながらＮＭＰは一部の有機材料を溶解させる性質があるので、本実施形態においては、ポリオレフィン、ＰＴＦＥ及びＰＦＡによって脱気膜を構成することが好ましい。脱気膜の機械的構造としては、水での運用を想定した多孔性の膜と、表面張力がより小さな液体での運用を想定した非多孔性の膜とがあるが、ＮＭＰを多量に含む混合液を処理する本実施形態では、非多孔性の膜を用いることが好ましい。本実施形態において用いることができる脱気膜の一例が、特開２００４−１０５７９７号公報に示されているポリオレフィン膜である。
【００２０】
このような本実施形態の有機溶剤精製システムでは、脱気装置２１によって溶存酸素及び溶存二酸化炭素が除去された混合液がイオン交換装置１１に供給される。その後この混合液は、熱交換器１２によって例えば１２０℃程度まで加熱された後に浸透気化装置１３に供給される。加熱する前に混合液中の溶存酸素が低減されているので、後述する実施例から明らかになるように、ＮＭＰの酸化や劣化を抑制することができる。
【００２１】
各種の製造工程などから有機溶剤をその有機溶剤と水との混合液の形態で回収する場合、その混合液にはイオン性の不純物が含まれれていることが多い。例えば、リチウムイオン二次電池の製造工程などからＮＭＰと水との混合液を回収したとき、混合液にはイオン性不純物が含まれている。有機溶剤を精製する際には混合液中のイオン性不純物を除去することが好ましい。有機溶剤に含まれるイオン性不純物を除去する方法としては、イオン交換樹脂を用いる方法が知られている。イオン交換樹脂は水の存在下でより高いイオン除去性能を示すので、有機溶剤と水を含む混合液から有機溶剤を分離して精製する場合には、有機溶剤と水との分離の前にイオン交換樹脂による処理を行う方が有利である。
【００２２】
図２は、図１に示す有機溶剤精製システムに対し、さらに、ＮＭＰと水との混合液中のイオン性不純物を除去するためのイオン交換装置１１を設けた有機溶剤精製システムの構成の一例を示している。イオン交換装置１１は、混合液中に含まれるイオン性不純物を除去するものであり、例えば、アニオン交換樹脂を充填したもの、あるいは、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを混床にして充填したものである。
【００２３】
浸透気化装置１３の前段にイオン交換装置１１を設けた構成では、ＮＭＰなどの有機溶剤と水との混合液に含まれる溶存二酸化炭素あるいは炭酸イオンが、イオン交換装置１１、特にそこに含まれるアニオン交換樹脂に対する大きな負荷となる。そこで図２に示したシステムでは、脱気装置２１の出口にイオン交換装置１１を接続し、脱気装置２１によって脱気処理がなされた混合液に対してイオン交換処理を行い、イオン交換処理がなされた混合液が熱交換器１２に送られるようにしている。脱気装置２１としては、混合液中の溶存酸素だけでなく溶存二酸化炭素も除去できるものであることが好ましく、このため、脱気膜を用いたものを用いることが好ましい。
【００２４】
図２に示した有機溶剤精製システムでは、脱気装置２１によって溶存酸素及び溶存二酸化炭素が除去された混合液がイオン交換装置１１に供給され、その後この混合液は、熱交換器１２によって例えば１２０℃程度まで加熱された後に浸透気化装置１３に供給される。混合液中の溶存酸素量が低減されているので、ＮＭＰの酸化や劣化を抑制することができ、さらに、混合液中の二酸化炭素濃度が低減されているのでイオン交換装置１１の負荷が軽くなり、その結果、イオン交換装置１１内のイオン交換樹脂の交換周期を長くすることができる。
【００２５】
図３は、本発明の別の実施形態の有機溶剤精製システムを示している。図３に示した有機溶剤精製システムは、図２に示した有機溶剤精製システムに対し、さらに、ＮＭＰと水との混合液を貯える原液タンク３１と、精製されたＮＭＰを貯える精製液タンク３２と、脱気装置として脱気膜を有する膜脱気装置２２と、２つのポンプ２３，２４とを付加したものである。図３の有機溶剤精製システムでは、膜脱気装置２２は、イオン交換装置１１の直前に設けられているのではなく、その代わり、原液タンク３１内の混合液を脱気するように配置されている。原液タンク３１の底部と上部とを接続してポンプ２４によって混合液が循環する配管３３が設けられており、膜脱気装置２２は、この配管３３に設けられており、原液タンク３１内には脱気された混合液が貯留する。原液タンク３１内の脱気された混合液は、ポンプ２３によってイオン交換装置１１に供給される。図３に示した有機溶剤精製システムにおけるイオン交換装置１１から熱交換器１５，１６までの構成は、図２に示したものと同じである。精製液タンク３２は、熱交換器１５の出口に接続して、熱交換器１５によって冷却された精製ＮＭＰを貯える。
【００２６】
一般に、膜脱気に最適な液の流量と浸透気化装置の運転での最適な液の流量とが一致するとは限らない。図３に示した構成では、２つのポンプ２３，２４を独立に制御することによって、膜脱気装置２２における混合液の流量と浸透気化装置１３に供給される混合液の流量とを独立に設定でき、膜脱気と浸透気化の各々を最適の条件で実施できるようになる。また、ＮＭＰの精製を行わない期間においても容量な小さなポンプ２４によって膜脱気だけは連続して実施することにより、ＮＭＰの精製開始時のプロセスの立ち上がりを速くすることができる。
【００２７】
図４は、本発明のさらに別の実施形態の有機溶剤精製システムの構成を示している。図１乃至図３に示したものでは、単段の浸透気化装置１３を使用しているが、この場合、得られるＮＭＰに水分が残留したり、熱交換器１６を経て排水として放出されるべき水にＮＭＰが残留したりする可能性がある。そこで図４に示した有機溶剤精製システムでは、２台の浸透気化装置１３，２５を直列に接続して、２段階での浸透気化処理を行っている。
【００２８】
具体的には図４に示す有機溶剤精製システムは、図３に示したシステムにおいて、浸透気化装置１３の濃縮側から排出される液を２段目の浸透気化装置２５に供給するようにしている。ＮＭＰの流れに注目すれば、これらの浸透気化装置１３，２５が直列に接続していることになる。２段目の浸透気化装置２５も例えばゼオライトからなる浸透気化膜２６を備えており、２段目の浸透気化装置２５の濃縮側からＮＭＰが分離され、図３に示すシステムと同様に、この分離されたＮＭＰは熱交換器１５によって冷却され、精製されたＮＭＰが精製液タンク３２に貯えられる。２段目の浸透気化装置２５の透過側から得られる水分は、熱交換器２７において冷水により冷却されたのち、配管３４によって、１段目の浸透気化装置１３の前段に戻している。図示したものでは、熱交換器２７からの水を膜脱気装置２２の入口あるいは原液タンク３１に戻しているが、熱交換器２７からの水を戻す先は、膜脱気装置２２の入口あるいは原液タンク３１に限られるものではなく、例えば、加熱器１２の入口に戻すようにしてもよい。
【００２９】
浸透気化装置１３，２５において用いられる浸透気化膜１４，２６について説明する。浸透気化装置１３，２５の脱水性能は、その浸透気化膜１４，２６を挟んだ両側、すなわち濃縮側空間と透過側空間の水分密度差と、透過側の真空度に依存する。具体的には濃縮側空間の水分密度が大きいほど、あるいは透過側の真空度が高いほど（絶対圧力が低いほど）脱水性能が向上する。ＮＭＰと水との混合液がリチウムイオン二次電池の製造工程から回収されたものであるとすると、この混合液中の水の濃度は、通常、１０〜３０質量％であるので、１段目の浸透気化装置１３は、大きな水分密度差によって、大量の水を分離することができる。これに対して２段目の浸透気化装置２５は、既に脱水された混合液を処理するため、分離される水は少量である。一方、浸透気化膜におけるＮＭＰの透過量は水分密度差に大きく依存しない。このため、１段目の浸透気化装置１３の透過側に現れる水蒸気でのＮＭＰ濃度は極めて低く、２段目の浸透気化装置２５の透過側に現れる水蒸気のＮＭＰ濃度はこれより高くなる。本実施形態では、２段目の浸透気化装置２５の透過側に現れる、ＮＭＰをより含んでいる水分を１段目の浸透気化装置１３の前段に戻すことにより、ＮＭＰの回収率をさらに高め、環境へのＮＭＰの放出を抑制している。なお、２段目の浸透気化装置２５を透過する水分の量は１段目と比べて少量であり、この水分を１段目の浸透気化装置１３の前段に戻すことによる脱水効率の低下は限定的である。
【００３０】
浸透気化膜１４，２６には、ゼオライト膜が好ましく利用される。ゼオライトには、その骨格構造と、含まれているシリコンとアルミニウムとの比率とに応じて、Ａ型、Ｙ型、Ｔ型、ＭＯＲ型、ＣＨＡ型などの種類がある。アルミニウムに比べてシリコンの割合が高いほど、疎水性に富むようになる。これらのゼオライトのうち、Ａ型は特に脱水効率に優れ、本実施形態においても両方の浸透気化装置１３，２５の浸透気化膜１４，２６として用いることができる。また、１段目の浸透気化装置１３の浸透気化膜１４として、Ａ型以外、例えばＴ型、Ｙ型、ＣＨＡ型のゼオライト膜を用いることが好ましい場合もある。Ａ型ゼオライトは、水分濃度が高い場合や、酸などの不純物が混合液中に含まれる場合に、リークや性能の低下が生じやすい。これに対し、Ａ型以外のゼオライトは上述の環境でより長期間性能を保持することができる。上述したように、１段目の浸透気化装置１３の浸透気化膜１４は２段目の浸透気化装置２５の浸透気化膜２６と比べ高い脱水性能を必要としない。また、１段目の浸透気化装置１３の透過側からの水蒸気は系外に放出されるため、ここでの浸透気化膜１４のリークを防止する必要性は特に高い。このため、１段目の浸透気化装置１３の浸透気化膜１４として、Ａ型ゼオライトと、上述した他のゼオライト（例えばＴ型、Ｙ型、ＭＯＲ型、ＣＨＡ型）から選択された少なくとも１種類のゼオライトとを含むものを用いることもできる。いずれの場合にも２段目の浸透気化装置２５の浸透気化膜２６は、Ａ型ゼオライトからなることが望ましい。２段目の浸透気化装置２５の入口液は既に相当量脱水されており、含有水分が少ないため、この入口液中の水分が膜性能に悪影響を及ぼす可能性は低い。また、入口液中の水分が少ないため、脱水の駆動力が小さく、Ａ型以外の膜ではＡ型よりも大きな膜面積を必要とする。このため、Ａ型以外の膜では装置規模、装置コストが大きくなりやすい。
【００３１】
また、浸透気化装置の脱水性能は、供給される混合液の単位流量あたりの浸透気化膜流路面積（浸透気化膜の流路面積を混合液の流量で割った値）と正の相関関係にある。したがって、単一の浸透気化装置で必要な脱水性能を得る場合、浸透気化膜流路面積を増加させる必要がある。一方、ＮＭＰの透過量も浸透気化膜流路面積と正の相関関係にあるため、脱水性能を高めるために流路面積の大きな単一の浸透気化装置を用いた場合、ＮＭＰの透過量もこれに応じて増加する。これに対し本実施形態では、１段目の浸透気化装置１３は必要な脱水量の一部を脱水すればよく、流路面積を過度に大きくする必要がない。２段目の浸透気化装置２５では、透過するＮＭＰは原液タンク３１側に戻されるため、脱水性能を高めるために流路面積を大きくしても問題とならない。換言すれば、１段目の浸透気化装置１３では脱水量とＮＭＰ透過量のバランスが考慮されるが、２段目の浸透気化装置２５ではこのようなバランスを考慮する必要がない。このように２台の浸透気化装置１３，２５を直列で設け、２段目の浸透気化装置２５を透過するＮＭＰを原液タンク３１に回収することで、必要な脱水性能を得るとともに、ＮＭＰの系外放出量を抑制することができる。
【実施例】
【００３２】
次に、本発明に基づく有機溶剤精製システムについて、実施例を用いてさらに詳しく説明する。
【００３３】
（実施例）
図３に示す有機溶剤精製システムを組み立て、含水率が２０質量％であるＮＭＰ水溶液を原液タンク３１に調整した。ポンプ２４を駆動して膜脱気装置２２のみを作動させ、ＮＭＰ水溶液の脱気を行った。このとき、溶存酸素計（オービスフェア社製、model3600：以下同じ）を用いて、ＮＭＰ水溶液中の溶存酸素分圧が０．０２ｋＰａであることを確認した。また、ＧＣ−ＭＳ（ガスクロマトグラフィー−質量分析）法（島津製作所製ＧＣ−２０１４を使用：以下同じ）により、原液タンク３１内における、ＮＭＰの酸化生成物であるＮ−メチルスクシンイミドの濃度を確認したところ、１１０ｐｐｍであった。
【００３４】
次に、ポンプ２３を駆動させ、原液タンク３１内のＮＭＰ水溶液を浸透気化装置１３に供給し、１２０℃で浸透気化処理を行い、含水率が０．０２％のＮＭＰを得た。このようにして得られたＮＭＰを精製液タンク３２に保存した。精製液タンク３２に保存したＮＭＰ中のＮ−メチルスクシンイミドの濃度をＧＳ−ＭＳ法によって経時的に観察した。結果を表２に示す。
【００３５】
（比較例）
図５に示す有機溶剤精製システムを組み立てた。このシステムは、図３に示す有機溶剤精製システムから膜脱気装置２２、ポンプ２４及び配管３３を取り除き、脱気がなされていないＮＭＰ水溶液がイオン交換装置１１及び浸透気化装置１３に供給されるようにしたものである。
【００３６】
含水率が２０質量％であるＮＭＰ水溶液を原液タンク３１に調整し、溶存酸素計を用いてＮＭＰ水溶液中の溶存酸素分圧が２０ｋＰａであることを確認した。また、ＧＣ−ＭＳ法により、原液タンク３１内におけるＮ−メチルスクシンイミドの濃度を確認したところ、１１０ｐｐｍであった。
【００３７】
次に、ポンプ２３を駆動させ、原液タンク３１内のＮＭＰ水溶液を浸透気化装置１３に供給し、１２０℃で浸透気化処理を行い、含水率が０．０２％のＮＭＰを得た。このようにして得られたＮＭＰを精製液タンク３２に保存した。精製液タンク３２に保存したＮＭＰ中のＮ−メチルスクシンイミドの濃度をＧＳ−ＭＳ法によって経時的に観察した。結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
0006415159.tif 000003
【００３９】
表２から明らかなように、脱気を行い、浸透気化装置への供給液中における溶存酸素濃度を十分に低減した実施例では、得られた精製ＮＭＰにおける酸化物（Ｎ−メチルスクシンイミド）の濃度は時間の経過に対してほとんど変化せず、低い数値に抑えられた。これに対し、脱気を行なわず溶存酸素濃度が高い液を浸透気化装置に供給した比較例では、得られた精製ＮＭＰにおける酸化物が経時とともに大きく増加し、ＮＭＰの酸化、劣化が起きていた。
【００４０】
以上の結果から、ＮＭＰと水との混合液からＮＭＰを分離し精製するときには、混合液の脱気を行ってから浸透気化処理を行うことによって、得られた精製ＮＭＰでの酸化や得劣化を防止することができることが分かる。
【符号の説明】
【００４１】
１１    イオン交換装置
１２，１５，１６，２７    熱交換器
１３，２５    浸透気化装置
２１    脱気装置
２２    膜脱気装置
３１    原液タンク
３２    精製液タンク
【図１】
0006415159.tif 000004
【図２】
0006415159.tif 000005
【図３】
0006415159.tif 000006
【図４】
0006415159.tif 000007
【図５】
0006415159.tif 000008
【図６】
0006415159.tif 000009