日本ゼオライト学会 刊行物 Publication of Japan Zeolite Association

ISSN: 0918–7774
一般社団法人日本ゼオライト学会 Japan Zeolite Association
〒162-0801 東京都新宿区山吹町358-5 アカデミーセンター Japan Zeolite Association Academy Center, 358-5 Yamabuki-cho, Shinju-ku, Tokyo 162-0801, Japan
Zeolite 31(4): 125-130 (2014)
doi:10.20731/zeoraito.31.4.125

解説解説

大面積DDR型ゼオライト膜の開発Development of DDR-type Zeolite Membrane on Multichanneled Support Having Large Membrane Area

日本ガイシ株式会社 研究開発本部 NCMプロジェクトNGK Insulators, LTD., NCM project, Corporate R & D ◇ 〒467-8530 名古屋市瑞穂区須田町2-56 ◇ 2-56 Suda-cho, Mizuho, Nagoya 467-8530, Japan

受理日:2014年8月12日Accepted: August 12, 2014
発行日:2014年12月10日Published: December 10, 2014
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当社は,DDR型ゼオライトの膜化に世界で初めて成功し,各種ガスの透過性能測定結果から,高い分画性能を有していることを確認している。今回,直径180 mm,全長1000 mmで,膜面積12 m2というモノリス型の大面積DDR型ゼオライト膜を開発した。大面積化した目的は,例えば天然ガス精製のような膨大な処理量に対応するためである。供給ガス圧0.3 MPaG,50/50の二酸化炭素/メタン混合ガスでの二酸化炭素の透過速度および二酸化炭素/メタンの分離係数は,それぞれ,5×10−7 mol/m2 s Paおよび160以上と高く,天然ガス精製へ適用可能なレベルと考える。この他,水素/メタン混合ガスからの水素分離,二酸化炭素/水素からの二酸化炭素分離なども可能である。また,当社のDDR膜は,アルミニウムをほとんど含まないため耐酸性に優れている。有機溶媒からの脱水に適用した場合,浸透気化法による酢酸濃度90 wt%,温度90°Cの試験において,高い分離性能を200時間以上維持することを確認している。酢酸以外にも,フェノール,エステル,アルコールからの脱水において高い分離性能を発現するため,広い用途展開が期待される。

NGK have first prepared DDR-type zeolite membranes, and has thereafter revealed its molecular sieving effect through measurements of single gas permeation of various gas species. Recently, we have succeeded in scaling up this DDR-type zeolite membrane into a large multichanneled structure with a diameter and length of 180 mm and 1000 mm, respectively, realizing a membrane area of 12 m2 within a single membrane. This membrane was developed for aiming large-scale applications with high throughput, such as natural gas purification. Taking this application for example, the performance of our membrane is discussed through the separation of CO2 from CO2/CH4 mixtures, which is a reference index for natural gas purification. Our membrane exhibited a high CO2 permeance and selectivity of >5×10−7 mol/m2 s Pa and >160, respectively, for equimolar mixtures of CO2 and CH4 at a total feed pressure of 3 bars. We expect that this high performance shall be promising for industrial applications. Application to other binary systems including H2 separation from H2/CH4 and CO2 separation from CO2/H2 mixtures was also confirmed to be possible. Another beneficial feature of our DDR-type zeolite membrane is its remarkably low aluminium content. In general, zeolites with lower aluminium content are more chemically stable and thus our membrane is expected to have high acidic resistance, suitable for dehydration applications. The dehydration performance of our membrane has been actually tested in several organic solvent/water systems using pervaporation method. Our membrane showed high performance and excellent stability for more than 200 hrs in dehydration of 90% acetic acid solution at 90°C. Enhanced dehydration performance has also been observed in other solvents including phenol, ester and alcohol solutions.

キーワード:DDR;ゼオライト膜;ガス分離;脱水;天然ガス;酢酸

Key words: DDR-type zeolite membrane; gas separation; natural gas; dehydration; acetic acid

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