丙烷的純化方法及純化裝置制造方法及圖紙

提供用于由低純度丙烷獲得高純度丙烷的簡單且能效優異的工業上有利的方法和裝置。將含有乙烷和/或丙烯以及異丁烷和/或正丁烷作為雜質的低純度丙烷高純度化。在吸附器（2）內填充比丙烷優先吸附乙烷和/或丙烯的分子篩（α）以及比丙烷優先吸附異丁烷和/或正丁烷的活性炭（β）。通過在吸附器（2）內導入氣態的低純度丙烷，由分子篩（α）和活性炭（β）吸附雜質。回收通過了吸附器（2）的氣體作為高純度丙烷。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及用于對含有乙烷和/或丙烯以及異丁烷和/或正丁烷作為雜質的低純度丙烷通過減少該雜質來進行高純度化的純化方法和純化裝置。
技術介紹
液化石油氣(LPG)和火力發電用燃料等中使用的丙烷通常通過將原料石油分餾而工業純化。因此，常用的丙烷含有來自原料的乙烷和/或丙烯以及異丁烷和/或正丁烷作為雜質，如果其純度低于98. 5體積％則為低純度丙烷。另一方面，近年來，雜質濃度低的高純度丙烷的必要性日益趨高。例如，丙烷作為高耐壓碳化硅(SiC)半導體的原料的需求正在高漲，為了實現這種碳化硅的高耐壓性，理想的是使丙燒的雜質濃度不足10體積ppm。因此，通常考慮通過蒸餾常用的純度98. 5體積％左右的低純度丙烷來純化出高純度丙烷。但是，蒸餾低純度丙烷來純化出高純度丙烷時，設備規模大且需要較多能源，尤其是含有丙烯作為雜質時，由于丙烷和丙烯的沸點差小，通過蒸餾來進行的純化變得更為困難。為了將作為烯烴的丙烯從作為鏈烷烴的丙烷中分離，公知的有使丙烯選擇性地吸附在含有硝酸銀的水溶液中的方法(參考專利文獻1)，但由于該方法無法將作為鏈烷烴的丙烷、乙烷、異丁烷、正丁烷相互分離，因此即使采用該方法也不能純化出高純度丙烷。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :國際公開2009/110492號
技術實現思路
以往的純化技術無法不使用蒸餾技術就能將低純度丙烷中含有的作為雜質的乙烷和/或丙烯以及異丁烷和/或正丁烷減少到極微量，存在為了獲得高純度丙烷而設備規模大且能耗增大的問題。本專利技術的目的在于提供可解決這樣的現有技術的問題的丙烷的純化方法和純化裝置。本專利技術人著眼于構成低純度丙烷的丙烷、乙烷、丙烯、異丁烷、正丁烷各自的特性，想到了通過使用分子篩和活性炭作為吸附劑的純化技術來由低純度丙烷純化出高純度丙烷的本專利技術。S卩，如果將分子篩的細孔的有效孔徑設定為異丁烷、正丁烷的分子能夠進入細孔內的值，則丙烷分子也能夠進入細孔內，因此僅通過分子篩不能將雜質從丙烷中分離。另一方面，乙烷、丙烯與異丁烷、正丁烷相比難以吸附在活性炭上。因此，僅通過不具有分子篩功能的活性炭吸附雜質時，異丁烷、正丁烷優先吸附在吸附劑上從而阻礙了乙烷、丙烯的吸附，所以僅通過活性炭也不能使雜質從丙烷中分離。特別是因為乙烷與異丁烷、正丁烷相比分子量小、在活性炭上的吸附力弱，所以僅通過活性炭難以使其從丙烷中分離。本專利技術的方法是用于將含有乙烷和/或丙烯以及異丁烷和/或正丁烷作為雜質的低純度丙烷高純度化的純化方法，其特征在于，在吸附器內填充比丙烷優先吸附乙烷和/或丙烯的分子篩和比丙烷優先吸附異丁烷和/或正丁烷的活性炭，接著，通過將氣態的上述低純度丙烷導入上述吸附器，通過上述分子篩和上述活性炭吸附上述雜質，接著，回收通過了上述吸附器的氣體作為高純度丙烷。由此，通過分子篩使與異丁烷、正丁烷相比難以吸附在活性炭上的乙烷和/或丙烯從丙烷中分離。此外，異丁烷和/或正丁烷與丙烷相比分子量大、范德華力大，因此在活性炭上的吸附力強，故而可以通過活性炭使異丁烷和/或正丁烷從丙烷中分離。由此，可以回收通過了吸附器的氣體作為高純度丙烷。本專利技術的裝置是用于將含有乙烷和/或丙烯以及異丁烷和/或正丁烷作為雜質的低純度丙烷高純度化的純化裝置，其特征在于，具有填充比丙烷優先吸附乙烷和/或丙烯的分子篩以及比丙烷優先吸附異丁烷和/或正丁烷的活性炭的吸附器，所述吸附器具有與所述低純度丙烷的供給源連接的氣體導入口、與高純度丙烷的回收容器連接的氣體回收口，通過從所述氣體導入口導入上述吸附器內的氣態的所述低純度丙烷中含有的所述雜質被所述分子篩和所述活性炭吸附，通過了所述吸附器的氣體經由所述氣體回收口作為高純 度丙烷被回收至所述回收容器中。采用本專利技術的裝置則可以實施本專利技術的方法。所述分子篩優選4A型。由此，可以使用通用的分子篩。本專利技術的方法中，理想的是，通過從所述吸附器的氣體導入口導入所述低純度丙烷的同時從所述吸附器的氣體回收口回收所述高純度丙烷，在高于大氣壓的壓力下吸附所述雜質的同時回收所述高純度丙烷，通過經由所述氣體導入口將所述吸附器的內部與大氣壓區域連通以使回收所述高純度丙烷后所述吸附器的內壓成為大氣壓，藉此將所述吸附器內殘存的氣體排入大氣壓區域，隨后，使所述吸附器內的內部溫度上升的同時使再循環用氣體從所述氣體回收口向所述氣體導入口流通。由此，可以通過在高于大氣壓的壓力下吸附雜質來提高吸附效率。此外，通過使吸附器的內部與大氣壓區域連通從而將殘存在吸附器內的氣體排出后，使吸附器的內部溫度上升并使再循環用氣體在吸附器內流通，可以使分子篩和活性炭循環再利用。這樣的情況下，為了實施本專利技術的方法，本專利技術的裝置理想的是具有將所述氣體導入口與所述低純度丙烷的供給源和大氣壓區域中任一方擇一連接的第一連接切換機構；將所述氣體回收口與所述回收容器和再循環用氣體的供給源中任一方擇一連接的第二連接切換機構；調整所述吸附器的內部壓力的背壓調整器；和調整所述吸附器的內部溫度的溫度調整器。本專利技術的方法中，得到的高純度丙烷的純度優選為99. 9體積％以上，更優選為99. 99體積％以上。例如，當將回收的所述高純度丙烷用作為碳化硅半導體的原料時，進一步優選回收的所述高純度丙烷的純度為99. 999體積％以上。專利技術的效果通過本專利技術，可以提供用于從低純度丙烷獲得高純度丙烷的簡便且能效優異的工業上有利的方法和裝置，可以將得到的高純度丙烷用作為碳化硅半導體的原料。附圖說明圖I是本專利技術的實施方式的丙烷的純化裝置的結構說明圖。圖2是表示本專利技術的第一個實施例中的丙烷純度的經時變化和雜質濃度的經時變化的圖。圖3是表示本專利技術的第二個實施例中的丙烷純度的經時變化和雜質濃度的經時變化的圖。具體實施例方式圖I所示的丙烷的純化裝置I是用于將含有乙烷和/或丙烯以及異丁烷和/或正丁烷作為雜質的低純度丙烷高純度化的裝置，具備具有第一吸附塔2a和第二吸附塔2b的吸附器2。第一吸附塔2a中填充有比丙烷優先吸附乙烷和丙烯的分子篩α。第二吸附塔2b中填充有比丙烷優先吸附異丁烷和正丁烷的活性炭β。該低純度丙烷只要是含有乙烷和/或丙烯以及異丁烷和/或正丁烷作為雜質的丙烷即可，其純度沒有特別限定，優選95 99 體積％，一般可以使用通過分餾石油而工業純化的純度98. 5體積％以下的低純度丙烷。得到的高純度丙烷的純度只要比純化對象的低純度丙烷高即可，沒有特別限定，優選99. 9體積％以上，更優選99. 99體積％以上，用作為碳化硅半導體時則進一步優選制成99. 999體積％以上。通過將第一吸附塔2a中填充的分子篩α的細孔的有效孔徑設定為使乙烷分子和丙烯分子能夠進入細孔內的同時使丙烷分子不能進入的值，可以使乙烷和丙烯比丙烷優先吸附在分子篩α上。使本實施方式的分子篩α為4Α型，由此使分子篩α的細孔的有效孔徑為0.4nm(4 \, 分子篩α可以使用例如分子篩活性炭或者分子篩沸石，特別優選使用乙烷和丙烯的吸附速度快的分子篩活性炭。如果分子篩α的細孔的有效孔徑為O. 3nm則乙烷分子不能進入，如果為O. 5nm則異丁烷分子和正丁烷分子也不能進入。因此，使用4A型以外的分子篩α時，為了能夠發揮根據尺寸分別選擇分子的分子篩功能，細孔的有效孔徑設定成在O. 3nm O. 5nm之間使乙烷分子和丙烯分子能夠進入細孔的同時本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：川上純一，田井慎一，森本茂，三宅正訓，
申請(專利權)人：住友精化株式會社，
類型：
國別省市：