[发明专利]丙烷的纯化方法及纯化装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于对含有乙烷和/或丙烯以及异丁烷和/或正丁烷作为杂质的低纯度丙烷通过减少该杂质来进行高纯度化的纯化方法和纯化装置。

背景技术

液化石油气（LPG）和火力发电用燃料等中使用的丙烷通常通过将原料石油分馏而工业纯化。因此，常用的丙烷含有来自原料的乙烷和/或丙烯以及异丁烷和/或正丁烷作为杂质，如果其纯度低于98.5体积%则为低纯度丙烷。

另一方面，近年来，杂质浓度低的高纯度丙烷的必要性日益趋高。例如，丙烷作为高耐压碳化硅（SiC）半导体的原料的需求正在高涨，为了实现这种碳化硅的高耐压性，理想的是使丙烷的杂质浓度不足10体积ppm。

因此，通常考虑通过蒸馏常用的纯度98.5体积%左右的低纯度丙烷来纯化出高纯度丙烷。但是，蒸馏低纯度丙烷来纯化出高纯度丙烷时，设备规模大且需要较多能源，尤其是含有丙烯作为杂质时，由于丙烷和丙烯的沸点差小，通过蒸馏来进行的纯化变得更为困难。为了将作为烯烃的丙烯从作为链烷烃的丙烷中分离，公知的有使丙烯选择性地吸附在含有硝酸银的水溶液中的方法（参考专利文献1），但由于该方法无法将作为链烷烃的丙烷、乙烷、异丁烷、正丁烷相互分离，因此即使采用该方法也不能纯化出高纯度丙烷。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开2009/110492号

发明内容

以往的纯化技术无法不使用蒸馏技术就能将低纯度丙烷中含有的作为杂质的乙烷和/或丙烯以及异丁烷和/或正丁烷减少到极微量，存在为了获得高纯度丙烷而设备规模大且能耗增大的问题。本发明的目的在于提供可解决这样的现有技术的问题的丙烷的纯化方法和纯化装置。

本发明人着眼于构成低纯度丙烷的丙烷、乙烷、丙烯、异丁烷、正丁烷各自的特性，想到了通过使用分子筛和活性炭作为吸附剂的纯化技术来由低纯度丙烷纯化出高纯度丙烷的本发明。

即，如果将分子筛的细孔的有效孔径设定为异丁烷、正丁烷的分子能够进入细孔内的值，则丙烷分子也能够进入细孔内，因此仅通过分子筛不能将杂质从丙烷中分离。另一方面，乙烷、丙烯与异丁烷、正丁烷相比难以吸附在活性炭上。因此，仅通过不具有分子筛功能的活性炭吸附杂质时，异丁烷、正丁烷优先吸附在吸附剂上从而阻碍了乙烷、丙烯的吸附，所以仅通过活性炭也不能使杂质从丙烷中分离。特别是因为乙烷与异丁烷、正丁烷相比分子量小、在活性炭上的吸附力弱，所以仅通过活性炭难以使其从丙烷中分离。

本发明的方法是用于将含有乙烷和/或丙烯以及异丁烷和/或正丁烷作为杂质的低纯度丙烷高纯度化的纯化方法，其特征在于，在吸附器内填充比丙烷优先吸附乙烷和/或丙烯的分子筛和比丙烷优先吸附异丁烷和/或正丁烷的活性炭，接着，通过将气态的上述低纯度丙烷导入上述吸附器，通过上述分子筛和上述活性炭吸附上述杂质，接着，回收通过了上述吸附器的气体作为高纯度丙烷。

由此，通过分子筛使与异丁烷、正丁烷相比难以吸附在活性炭上的乙烷和/或丙烯从丙烷中分离。此外，异丁烷和/或正丁烷与丙烷相比分子量大、范德华力大，因此在活性炭上的吸附力强，故而可以通过活性炭使异丁烷和/或正丁烷从丙烷中分离。由此，可以回收通过了吸附器的气体作为高纯度丙烷。

本发明的装置是用于将含有乙烷和/或丙烯以及异丁烷和/或正丁烷作为杂质的低纯度丙烷高纯度化的纯化装置，其特征在于，具有填充比丙烷优先吸附乙烷和/或丙烯的分子筛以及比丙烷优先吸附异丁烷和/或正丁烷的活性炭的吸附器，所述吸附器具有与所述低纯度丙烷的供给源连接的气体导入口、与高纯度丙烷的回收容器连接的气体回收口，通过从所述气体导入口导入上述吸附器内的气态的所述低纯度丙烷中含有的所述杂质被所述分子筛和所述活性炭吸附，通过了所述吸附器的气体经由所述气体回收口作为高纯度丙烷被回收至所述回收容器中。

采用本发明的装置则可以实施本发明的方法。

所述分子筛优选4A型。由此，可以使用通用的分子筛。