(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芳香族炭化水素と鎖状炭化水素及び又は脂環式炭化水素を含有する混合物原料と、ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリンとを接触させ、芳香族炭化水素との包接錯体を形成させ、該包接錯体を有機溶媒と接触させることによって、シクロデキストリンから芳香族炭化水素を解離させ、有機溶媒相に回収することを特徴とする、芳香族炭化水素の分離方法。
【請求項２】
有機溶媒がペンタン、ヘキサン、へプタン、ジエチルエーテル及びジイソプロピルエーテルから選ばれるものである請求項１に記載の芳香族炭化水素の分離方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶剤や化学合成原料として用いられているベンゼン、トルエン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素と、鎖状の炭化水素化合物や芳香族以外の環式の炭化水素化合物等との混合物原料から、芳香族炭化水素を高選択的に分離する方法及びその分離剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、芳香族炭化水素の分離手段としては、スルホランやジエチレングリコール等の芳香族炭化水素抽出溶剤を用いる方法が工業的に実施されている。この方法では、ベンゼン等芳香族炭化水素を含む混合物とスルホラン等抽出溶剤を向流接触させて、ベンゼン等を抽出溶剤中に抽出し、その後、蒸留によって分離している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、芳香族炭化水素を含む混合物原料と抽出溶剤との向流接触及び抽出後の蒸留分離は１００℃より高い温度で行われるので、エネルギー消費型のプロセスである。現在、地球温暖化防止のために二酸化炭素排出量の削減が重要な課題となっており、省エネルギー的プロセスへの転換が求められている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、全ての操作を常温に近い温度で行うことができ、省エネルギー的な芳香族炭化水素の分離プロセスを提供するため鋭意研究の結果、特定の化学修飾されたシクロデキストリンを用いることにより、上記課題を解決しうることを見いだし、本発明を完成させるに至ったものである。
【０００５】
すなわち本発明は以下（１）および（２）に示すとおりである。
（１）芳香族炭化水素と鎖状炭化水素及び又は脂環式炭化水素を含有する混合物原料と、ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリンとを接触させ、芳香族炭化水素との包接錯体を形成させ、該包接錯体を有機溶媒と接触させることによって、シクロデキストリンから芳香族炭化水素を解離させ、有機溶媒相に回収することを特徴とする、芳香族炭化水素の分離方法。
（２）有機溶媒がペンタン、ヘキサン、へプタン、ジエチルエーテル及びジイソプロピルエーテルから選ばれるものである上記（１）に記載の芳香族炭化水素の分離方法。
【０００６】
本発明において分離剤として用いるのは、上記のヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン、ヒドロキシエチル−α−シクロデキストリン、メチル−α−シクロデキストリン、グルコシル−α−シクロデキストリン、マルトシル−α−シクロデキストリン、ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、ヒドロキシエチル−β−シクロデキストリン、メチル−β−シクロデキストリン、グルコシル−β−シクロデキストリン、あるいは及びマルトシル−β−シクロデキストリンであるが、これらは化学修飾され、水溶性の増した置換型シクロデキストリンである。本発明における上記置換型シクロデキストリンは、芳香族炭化水素と選択的に包接錯体を形成する能力を有する。例えば、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン，ｎ−ヘプタン等の直鎖状炭化水素、３−メチルペンタン、２−メチルヘプタン等の分枝状炭化水素、あるいはシクロヘキサン等の脂環式炭化水素等の炭化水素化合物と芳香族炭化水素を含む原料混合物と接触させた場合、芳香族炭化水素と選択的に包接錯体を形成するから、これを利用して芳香族化合物を分離することが可能となる。包接される芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン等が挙げられるが、芳香族環を有するものであれば、置換基の有無に限らず、特に特定のものに限定されない。また、原料混合物についても上記炭化水素と芳香族炭化水素の混合物に限らず、さらに他の化合物を含有するものであってもよい。
【０００７】
本発明においては、上記置換型シクロデキストリンの水溶液を用いる。使用する置換型シクロデキストリンの水溶液濃度は、5〜20wt％が好ましい。この水溶液と、芳香族炭化水素及び他の炭化水素化合物を含む混合物原料（通常は液体であるが、固体の場合には適当な有機溶媒で液体とする）を混合接触させる。その際の温度は5〜40℃の範囲内で、通常は室温でよい。混合接触後、静置すると、シクロデキストリン水相と原料の油相とに相分離する。この際、シクロデキストリンが芳香族炭化水素と高選択的に包接錯体を形成することにより、水相に芳香族炭化水素が分離され、他の炭化水素化合物は油相中に残る。この水相をジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン等の有機溶媒と常温で接触混合すると、包接錯体が解離して、芳香族炭化水素はジエチルエーテル等の有機溶媒相に移動し、シクロデキストリンは水相に残る。こうして有機溶媒相に抽出された芳香族炭化水素と有機溶媒との分離は、通常の蒸留による。例えば、ペンタンを用いたときは、約４０℃で分離できる。一方、シクロデキストリン水相は、繰り返し、芳香族炭化水素の抽出に用いることができる。
【０００８】
以上は、基本的な液液抽出分離操作について記載したものであり、上記した各操作を逐一行ってもよいが、本発明の分離法を実施するに際しては、例えば、本出願人による特願2000−375324号の発明における分離方法及び包接分離装置を適用することができる。
上記先願発明の包接分離装置を使用して本発明の分離法を行う場合について以下に説明する。
第１図の装置は上記先願発明の分離装置の１例であり、図１の装置は角張ったＵ字管１からなり、Ｕ字管１のほぼ中央部に包接錯体の水溶液の流通が可能で、かつ油分は通過しない仕切り膜２を有する。この装置に、上記置換型シクロデキストリンの水溶液を注入した後、芳香族炭化水素及び他の炭化水素化合物を含む混合物原料及び有機溶媒を注入し、上記置換型シクロデキストリンの水溶液からなる水相（３）、上記混合物原料からなる油相（４）及び有機溶媒からなる油相（５）を形成させ、攪拌する。この際、上記水相（３）と上記混合物原料からなる油相（４）との液−液界面において、上記混合物原料中の芳香族炭化水素は上記置換型シクロデキストリンと選択的に包接錯体を形成し、水相（３）に取り込まれる。形成された包接錯体は、仕切り膜を通過し、有機溶媒からなる油相（５）と接触し、液−液界面において包接錯体は包接した芳香族炭化水素を解離し、解離された芳香族炭化水素は有機溶媒からなる油相（５）中に移行する。一方、芳香族炭化水素を解離した置換型シクロデキストリンは、再び上記混合物原料中の芳香族炭化水素の包接錯体の形成に使用される。また、芳香族炭化水素を取り込んだ有機溶媒は、該装置外に取り出され、蒸留等の操作により、芳香族炭化水素を分離回収する。また、芳香族炭化水素分離後の有機溶媒は、再び油相（５）に戻すことができる。仕切り膜２は上記混合物原料からなる油相（４）と有機溶媒からなる油相（５）が混じり合うのを防止させるために設けられるものであり、これには、例えば、セルロースやその誘導体、レーヨン、羊毛等の毛類、絹、ネット、ガラス、シリカ、金属等の材質でできた濾紙、濾布、不織布、ネット、織物や、多孔性プラスチック膜、プラスチックを焼結して成形したプラスチック製硬質多孔体、セラミック繊維を焼結させてなるセラミックフィルター、ステンレススチール繊維を焼結してなるステンレス焼結フィルター等の、あるいはこれらを撥油処理した仕切り膜等が挙げられる。
【０００９】
このような仕切り膜を設ければ、攪拌を激しく行うことにより、包接錯体形成及び解離を効率的に行うことが可能であり、芳香族炭化水素を有利に回収することができる。しかし、上記混合物原料からなる油相（４）と有機溶媒からなる油相（５）が混じり合うのを防止できる手段であれば特に限定されるものではない。
【００１０】
【実施例】
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００１１】
実施例１
ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン（置換率0.6、置換率とは、シクロデキストリンの水酸基がヒドロキシプロピル基のような置換基と換わった割合を示す。以下同じ）の5ｗｔ％水溶液10mlとベンゼン、シクロヘキサン、ｎ−ペンタン、3−メチルペンタン、ｎ−ヘキサンの5成分混合物1mlを分液ロートで3分間激しく混合した後、静置する。すると、二層に分かれる。上層は有機相、下層はＣＤ水相である。静置により有機相とＣＤ水相はほぼ完全に相分離するが、より完全に相分離させるために、下層のＣＤ水溶液を2,500ｒｐｍで５分間遠心分離にかけた。その水相を取り出し、ジエチルエーテルと振盪し、包接されていた油分を抽出した。この油分の組成をキャピラリガスクロマトグラフで分析した結果を表１に示す。
【００１２】
参考例１
ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン（置換率0.6）の５ｗｔ％水溶液10ｍｌとベンゼン、シクロヘキサン、ｎ−ペンタン、３−メチルペンタン、ｎ−ヘキサンの５成分混合物１ｍｌを分液ロートで３分間激しく混合した後、静置する。以下、実施例１と同じ。ＣＤに包接された油分の組成を表１に示す。
【００１３】
参考例２
ヒドロキシエチル−β−シクロデキストリン（置換率1.0）の５ｗｔ％水溶液10mlとベンゼン、シクロヘキサン、ｎ−ペンタン、3−メチルペンタン、ｎ−ヘキサンの5成分混合物１ｍｌを分液ロートで3分間激しく混合した後、静置する。以下、実施例１と同じ。ＣＤに包接された油分の組成を表１に示す。
【００１４】
参考例３
マルトシル−β−シクロデキストリンの５ｗｔ％水溶液10mlとベンゼン、シクロヘキサン、ｎ−ペンタン、3−メチルペンタン、ｎ−ヘキサンの5成分混合物1mlを分液ロートで３分間激しく混合した後、静置する。以下、実施例１と同じ。ＣＤに包接された油分の組成を表１に示す。
【００１５】
【表１】
0004171797.tif 000002
【００１６】
参考例４
ヒドロキシエチル−β−シクロデキストリン（置換率1.0）の１０ｗｔ％水溶液10ｍｌとリフォメート（ガソリン基材の一種）1ｍｌを分液ロートで３分間激しく混合した後、静置する。以下、実施例１と同じ。ＣＤに包接された油分の組成を表２に示す。
【００１７】
【表２】
0004171797.tif 000003
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素を、鎖状の炭化水素化合物や芳香族以外の環式の炭化水素化合物との混合物から高選択的に分離することができる。また、全ての操作を常温に近い温度で行うことができるので、省エネルギー的な分離プロセスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  包接分離装置の一例を示す概念断面図
【図１】
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