[发明专利]丙烷的制造方法及丙烷制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及丙烷的制造方法及丙烷制造装置。

背景技术

丙烷在作为下一代功率元件材料SiC的原料用途等半导体电子材料领域中被利用，以氢稀释的丙烷气体及丙烷的纯气体进行使用。对于该用途，要求丙烷为更高纯度。

作为高纯度丙烷的原料使用的以丙烷为主成分的原料气体中，例如高浓度含有乙烷、丙烯、异丁烷、正丁烷作为杂质。作为由该原料气体对丙烷进行纯化的方法，可举出蒸馏、膜分离、吸附分离、吸收分离等方法。

专利文献1中记载了利用蒸馏法对丙烯和丙烷进行分离的方法。如专利文献1所记载的技术那样，当利用蒸馏法将例如丙烯和丙烷分离时，由于它们的沸点接近(沸点差为4.9℃)，因此其分离需要多阶段地反复进行蒸馏。因而，需要大规模的设备和精密的蒸馏条件的设定，在实用化方面成为很大的障碍。

专利文献2中记载了使用活性炭将异丁烷及正丁烷与丙烷吸附分离、使用分子筛活性炭将乙烷及丙烯与丙烷吸附分离的方法。专利文献2所记载的技术中，可以不进行蒸馏等繁琐的操作即可获得高纯度的丙烷，不过在使用活性炭对异丁烷及正丁烷与丙烷进行吸附分离时，丙烷在活性炭上的吸附量大，具有丙烷的收率差的问题。

作为解决这种问题的方法，专利文献3中记载了通过使丙烯与氢接触而发生加氢反应、从而生成丙烷的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-356448号公报

专利文献2：日本特开2013-129606号公报

专利文献3：美国专利第3509226号说明书

发明内容

发明要解决的技术问题

专利文献3所记载的丙烷的制造方法中，由于利用加氢反应由丙烯生成丙烷，因此不进行蒸馏等繁琐的操作即可效率良好地制造丙烷。

但是，专利文献3所记载的丙烷的制造方法中，在由丙烯生成丙烷的伴有发热的加氢反应中，当反应温度变得过高时，则会生成甲烷或乙烷等杂质，结果无法获得高纯度的丙烷。

本发明的目的在于提供能够效率良好地、以高收率获得高纯度丙烷的丙烷的制造方法及丙烷制造装置。

用于解决技术问题的方法

本发明为一种丙烷的制造方法，其特征在于，其包含以下工序：

通过在催化剂的存在下使粗丙烯与氢发生加氢反应、从而获得含有杂质的气体状的粗丙烷的加氢反应工序；和

将所述加氢反应工序中获得的所述粗丙烷中所含的所述杂质除去、获得经纯化的丙烷的杂质除去工序。

另外，本发明的丙烷的制造方法的特征在于，所述杂质至少含有氢、氧、氮、水、甲烷、乙烷及丙烯中的任一种。

另外，本发明的丙烷的制造方法的特征在于，所述杂质除去工序具有以下阶段：

通过使所述粗丙烷与吸附剂接触的吸附处理、将该粗丙烷中作为杂质含有的水、乙烷及丙烯吸附除去的吸附除去阶段；和

通过对所述吸附除去阶段中的吸附处理后的粗丙烷进行部分冷凝或蒸馏、将该吸附处理后的粗丙烷中作为杂质含有的氢、氧、氮及甲烷分离除去的分离除去阶段。

另外，本发明的丙烷的制造方法的特征在于，所述吸附剂为分子筛(筛子)沸石及分子筛活性炭。

另外，本发明的丙烷的制造方法的特征在于，所述分子筛沸石及分子筛活性炭是具有细孔径为4埃的细孔的多孔质体。其中“埃”为长度10^-10m，4埃相当于0.4nm(纳米)。

另外，本发明的丙烷的制造方法的特征在于，所述吸附除去阶段中的所述吸附处理在温度为5～50℃且压力为0.1～0.5MPaG的条件下进行。另外，上述“G”是指压力为压力计示压力标准，以下的压力的表示也是同样的。

另外，本发明为一种丙烷制造装置，其特征在于，其含有：

通过在催化剂的存在下使粗丙烯与氢发生加氢反应、从而获得含有杂质的气体状的粗丙烷的加氢反应部；和

将所述加氢反应部中获得的所述粗丙烷中含有的所述杂质除去、获得经纯化的丙烷的杂质除去部。

发明效果

根据本发明，丙烷的制造方法含有加氢反应工序和杂质除去工序。加氢反应工序中，通过在催化剂的存在下使粗丙烯与氢发生加氢反应，从而获得含有杂质的气体状的粗丙烷。

通过加氢反应生成丙烷时，伴随发热的加氢反应的反应温度过高时，则会生成甲烷或乙烷等杂质，因此为了获得高纯度的丙烷，需要高精度地控制反应温度这样复杂的温度控制。利用这种高精度地控制了反应温度的加氢反应来制造高纯度丙烷的方法无法说是效率良好的方法。