JPH0218896B2 - - Google Patents

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JPH0218896B2
JPH0218896B2 JP62027217A JP2721787A JPH0218896B2 JP H0218896 B2 JPH0218896 B2 JP H0218896B2 JP 62027217 A JP62027217 A JP 62027217A JP 2721787 A JP2721787 A JP 2721787A JP H0218896 B2 JPH0218896 B2 JP H0218896B2
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JP
Japan
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carbon monoxide
gas
cupric
copper
separation
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JP62027217A
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JPS63194716A (ja
Inventor
Junichi Matsura
Tatsutaka Oguchi
Munehisa Okada
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

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  • Industrial Gases (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は気体分離に有用な気体の選択分離材に
関する。詳しくは銅化合物とアスコルビン酸又は
その誘導体を溶媒、特に窒素含有複素環化合物を
含む溶媒中で混合して得られる気体の選択分離材
に関する。 〔従来の技術〕 天然ガス、軽ナフサ、重質油などの炭化水素の
水蒸気改質又は部分酸化により生成するガスや転
炉ガス、高炉ガス、コークス炉ガスなどの製鉄副
生ガスからの一酸化炭素の除去又は濃縮精製に有
用な分離技術はアンモニア合成における原料ガス
の精製や各種化学工業製品の合成用原料の製造
等、化学工業において重要な技術となつている。 一酸化炭素を含有する気体混合物から、これを
分離濃縮する方法として深冷分離法、吸収液法、
吸着法、膜法などの方法が実施されているがそれ
ぞれ技術的問題点を有している。 深冷分離法は複雑な冷凍、熱回収システムから
構成されており、操作温度が低温であるため装置
材料として高級材質を使用する必要があり建設費
が高い。又低温操作のため動力消費量が大きくな
る。更に装置内の閉そく事故防止のためにガス中
の不純物を前処理設備を設置して完全に除く必要
がある。 吸収液法としては、古くから塩酸酸性塩化第一
銅水溶液やアンモニア性第一銅水溶液を一酸化炭
素の吸収液として使用する方法が実施されてきた
が、吸収液の強い腐蝕性や沈澱物の生成、更には
建設費が高いなどの難点があつた。近年
COSORBプロセスと呼ばれる銅アルミニウム塩
化物のトルエン溶液を一酸化炭素の吸収液として
使用する吸収液法が開発され実用化されている。
この方法はガス中の不純物、特に前記の方法で前
処理による除去が必要とされる炭酸ガスが吸収さ
れないために分離精製される一酸化炭素の純度が
高いという長所を有する。しかし逆に水、硫化水
素、アンモニアなどを含有する混合ガスと接触す
ると吸収液中の塩化銅・塩化アルミニウム錯体
が、これらの不純物と不可逆的に反応し吸収液の
一酸化炭素吸収能が阻害される。又一酸化炭素の
吸収液からの脱離に加熱が必要である。 吸着法について言えば、最近ゼオライトを吸着
剤とする吸着法が開発され転炉ガス等に対して実
用機の運転が開始されている。この方法は常温で
の操作及び小規模の装置が可能であり、又従来の
吸収液法と比べると溶剤蒸発の問題がなく、安定
した接触操作が得られる反面、種類の異なるガス
間の吸着特性の差が小さく、転炉ガスのようにガ
ス中の一酸化炭素の濃度が高い場合はよいが、一
酸化炭素濃度が低い場合には高純度の一酸化炭素
を一段で得ることが困難と考えられる。又ゼオラ
イトの場合、炭酸ガスの方が一酸化炭素より吸着
され易いので、これを前段で除去する必要があ
る。更に吸着は加圧下に脱着は減圧下に行う必要
があり動力費が大きい。 最後に膜法について言えば従来気体混合物の分
離膜として各種の高分子膜が検討されている。し
かしこれらの通常の高分子膜のみを用いる場合は
一酸化炭素は他のガス例えば水素と比べて透過性
が低い。従つて例えば水素を過剰に含有するガス
混合物から水素を膜透過させて分離し残存ガス中
の水素と一酸化炭素の混合割合を変化する目的に
用いる場合には実用的に有用な方法であるが高濃
度の一酸化炭素を得る目的には選択性が低く適用
不可能である。 高分子膜では気体の透過係数が小さいが、膜が
液状の場合には気体の溶解係数、拡散係数が大き
くなり従つて透過係数を大きくすることが出来
る。更にこの様な液状の膜の中に、ある気体との
み選択的に可逆的相互作用を有する物質が含まれ
る場合にはその気体の透過性を更に上げることが
可能である。一方、膜の選択性能は膜への気体相
互の溶解度の差、膜中での気体相互の拡散速度の
差によつて与えられるので上記の如き特定の気体
とのみ選択的に可逆的相互作用を有する物質を膜
中に含む場合には、その気体のみの溶解度が大き
くなり選択性能も飛躍的に大きくすることが可能
である。 この様なある気体とのみ選択的に可逆的相互作
用を有する物質を含有する膜については多くに例
が知られており、例えばアルカリ金属の重炭酸塩
の水溶液による炭酸ガスの分離(特公昭45−1176
号公報)、硝酸銀水溶液によるオレフインの分離
(特公昭53−31842号公報)、塩化第一鉄のホルム
アミド溶液による一酸化窒素の分離(A.I Ch E
Journal vol 16 No.3 405ページ 1970年)
などがありこれらの液体膜は支持体となる膜に保
持して使用される。又一酸化炭素の分離について
は塩化銅の塩酸水溶液が知られているが、この場
合には濃厚な塩酸水溶液を使用しなければならな
い難点があつた。又透過の二次側(流出側)を減
圧にする場合は水蒸気や、塩化水素ガスの透過が
おこり他のガスと混入するという難点があつた。 以上のように、これまで各種の一酸化炭素の分
離法が開発されているが、それぞれに長所と欠点
があり問題点についてはその改良が望まれて来
た。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明者らは一酸化炭素に対する選択的吸収分
離性能にすぐれ、常温での吸収脱離が可能で、
水、酸素などの不純物に接触しても一酸化炭素の
吸収能力が低下せず、腐蝕性がなく化学的に温和
でしかも安価に入手できる試薬を用いた気体選択
吸収液として有用な物質及びその物質を用いた気
体選択透過膜の開発を狙いとして研究を進め、こ
こに新規の気体選択分離材を開発するに至つた。 〔問題点を解決するための手段〕 次に本発明の内容を詳細に説明する。 本発明は気体分離に有用な反応混合物に関す
る。詳しくは銅化合物とアスコルビン酸又はその
誘導体を溶媒、特に窒素含有複素環化合物を含む
溶媒中で混合して得られる、一酸化炭素、オレフ
イン類または酸素を選択分離するのに用いられる
気体の選択分離材に関する。 本発明の気体選択分離材は、気体の中で特に一
酸化炭素の分離精製に有効であるが、オレフイン
類の分離精製、酸素の分離除去などに対しても効
力を有すると考えられる。 はじめに本発明の気体高選択分離材の一成分と
して使用する銅化合物について説明する。従来の
一酸化炭素吸収液では主に一価の銅塩が用いられ
ていたのに比べ、本発明においては一価の銅塩の
みならず二価の銅塩も一価の銅塩以上に、有効に
出発原料として使用し得る点が重要な特徴であ
る。使用する銅化合物としては特に限定しないが
HACKH′S CHEMICAL DICTIONARY 4th
Edition(McGRAW−HILL BOOK
COMPANY)4−47〜4−49ページ記載の銅化
合物やHANDBOOK of CHEMISTRY and
PHYSICS 57th Edition(CRC PRESS)B−109
〜B−112ページ記載の銅化合物が例示される。
特に望ましい銅化合物としては、塩化第一銅、塩
化第二銅、臭化第一銅、臭化第二銅、沃化第一
銅、弗化第一銅、弗化第二銅、チオシアン酸第一
銅、チオシアン酸第二銅、シアン化第一銅、シア
ン化第二銅、水酸化第二銅、過塩素酸第二銅、過
臭素酸第二銅、過沃素酸第二銅、炭酸第二銅、硫
酸第二銅、硝酸第二銅、リン酸第二銅、タングス
テン酸第二銅、硼弗化第二銅、各種の有機酸の銅
塩例えば蟻酸第二銅、酢酸第二銅、プロピオン酸
第二銅、シユウ酸第二銅、酒石酸第二銅、クエン
酸第二銅、安息香酸第二銅、パルミチン酸第二
銅、ラウリル酸第二銅、サリチル酸第二銅、オレ
イン酸第二銅、ステアリン酸第二銅、アセチルア
セント第二銅、グリセリン誘導体及び上記銅化合
物の水和物、アンモニア、アミン類、ピリジン類
及びイミダゾール類の配位化合物、更には以上の
銅化合物の酸素等との反応による酸化物があげら
れ、これらは単独で使用しても混合して使用して
もよい。 次に本発明で使用するアスコルビン酸又はその
誘導体について述べる。一般には糖類を使用でき
るが、特にアスコルビン酸類が好ましい。ここで
いうアスコルビン酸又はその誘導体とは一般式 (式中、 R1はH又は
〔実施例〕
次に本発明を実施例により説明する。 比較例 1〜3 二方コツク及び三方コツクを接続した二口のナ
ス型フラスコ(コツクで閉じた空間の内容積は49
ml)を用意し、二方コツクをガスビユーレツト
に、三方コツクを真空ポンプ及び窒素供給ライン
に接続した。又ガスビユーレツトには更に真空ポ
ンプ及び一酸化炭素供給ラインを接続した。 上記ナス型フラスコにテフロン回転子及び表1
に記載した銅化合物を加え、フラスコ内を窒素置
換後、N−メチルイミダゾール2mlを添加して1
時間撹拌下に混合して後一夜放置した。比較例1
については銅化合物はほぼ溶解したが比較例2に
ついては銅化合物は一部不溶で残存し、更に比較
例3についてはかなり多くの銅化合物が不溶の状
態で残存した。 銅化合物及びN−メチルイミダゾールを混合し
て得られた均一溶液を含むナス型フラスコ内を真
空ポンプで脱気し、撹拌下にガスビユーレツトか
ら一酸化炭素を導入し、20℃における一酸化炭素
の吸収量を経時的に測定した。この際フラスコ内
のテフロン回転子、銅化合物、N−メチルイミダ
ゾールの容積を除いた空間部分を埋めるに要する
一酸化炭素の容量をガスビユーレツトの変化量か
ら差し引いて実際の一酸化炭素の吸収量として計
算した。 表1の結果に示す如く、比較例1〜3のいずれ
の銅化合物についても銅化合物−Nメチルイミダ
ゾールの混合液は一酸化炭素の吸収能力を示さな
かつた。
【表】 実施例 1〜5 一酸化炭素吸収液として表2に示す銅化合物2
ミリモル、L−アスコルビン酸4ミリモル、その
他表2記載の化合物を含む反応混合物を用いる以
外は比較例1〜3と同じ装置及び方法により一酸
化炭素の吸収量を経時的に測定した。銅化合物、
L−アスコルビン酸、その他表2記載の化合物の
所定量を比較例1〜3と同様に混合し一夜放置し
た。それぞれの組成の一酸化炭素吸収液につい
て、一酸化炭素の飽和吸収量及び銅化合物1モル
当りの一酸化炭素吸収量のモル数を表2に示す。
【表】 参考例 1 比較例1〜3で使用した内容積49mlのナス型フ
ラスコにテフロン製回転子を入れ、内部を窒素置
換後、沃化第一銅2ミリモル及びN−メチルイミ
ダゾール2mlを添加した。約一時間撹拌混合後、
真空ポンプで脱気し、比較例1〜3と同じ装置及
び方法を用いて一酸化炭素の吸収量を測定した。
その結果沃化第一銅1モル当り0.56モルに相当す
る一酸化炭素吸収量が得られた。 比較例 4 参考例1と同様に沃化第一銅2ミリモル、及び
N−メチルイミダゾール2mlを添加し、約一時間
窒素雰囲気下に撹拌混合した。次にフラスコ内を
真空ポンプで一旦脱気後酸素を導入して復圧し常
圧とした。この状態で1時間撹拌後真空ポンプで
脱気し、比較例1〜3と同じ装置及び方法を用い
て一酸化炭素の吸収量を測定した。その結果沃化
銅1モル当り0.13モルに相当する一酸化炭素吸収
しか得られなかつた。参考例1との比較から上記
沃化第一銅とN−メチルイミダゾールの反応混合
物は酸素との接触により一酸化炭素吸収能力が低
下することがわかる。 実施例 6 沃化第一銅2ミリモル、N−メチルイミダゾー
ル2mlのかわりに沃化第一銅1.9ミリモル、L−
アスコルビン酸0.06ミリモル、N−メチルイミダ
ゾール2.9mlを添加する以外は比較例4と同様に
行い一酸化炭素の吸収量を測定した。その結果沃
化第一銅1モル当り0.51モルの一酸化炭素吸収量
が得られた。実施例4に示す如く、酸素を添加し
ない場合は沃化第一銅1モル当り0.51モルの一酸
化炭素吸収量であり、これとの比較からL−アス
コルビン酸を加えた場合には酸素との接触による
一酸化炭素吸収能力の低下は起らないことがわか
る。 実施例 7〜9 蟻酸銅3.391g(15.00mmol)、Lアスコルビン
酸2.653g(15.06mmol)を27.99gのN−メチル
イミダゾール中、窒素気流下に反応させ、0.441
mmol/gの溶液を得た。その2.669gをフラス
コ中に採取し、一酸化炭素のかわりに所定のガス
をガスビユレツトに導入して吸収量を測定した。
結果を表3に示す。
〔発明の効果〕
かくして得られた気体分離に有用な反応混合物
は主として一酸化炭素の分離に有利に使用出来
る。例えば天然ガス、軽ナフサ、重質油などの炭
化水素の水蒸気改質又は部分酸化で得られる合成
ガス、石炭のガス化及び製鉄の副生ガスとして得
られる一酸化炭素を含む混合ガス等から主として
一酸化炭素を高収率で分離し、各種の化学反応に
原料として使用することが出来る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 銅化合物とアスコルビン酸類を溶媒中で混合
    して得られる、一酸化炭素、オレフイン類又は酸
    素を選択分離するのに用いられる気体の選択分離
    材。 2 溶媒が窒素含有複素環化合物を含む溶媒であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    の気体の選択分離材。 3 一酸化炭素を含む混合ガスから一酸化炭素を
    高収率で分離しうる特許請求の範囲第1項または
    第2項記載の気体の選択分離材。
JP62027217A 1987-02-10 1987-02-10 気体の選択分離材 Granted JPS63194716A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62027217A JPS63194716A (ja) 1987-02-10 1987-02-10 気体の選択分離材
US07/154,043 US4818255A (en) 1987-02-10 1988-02-09 Material for gas separation

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JPS63194716A JPS63194716A (ja) 1988-08-11
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