JPH0679123A

JPH0679123A - ガス状アルケンと１種以上のアルカン類を含んだガス混合物からガス状アルケンを分離する方法

Info

Publication number: JPH0679123A
Application number: JP5129483A
Authority: JP
Inventors: Ramakrishnan Ramachandran; ラマクリシュナン・ラマチャンドラン; Loc H Dao; ロック・エイチ・ダオ
Original assignee: BOC Group Inc
Current assignee: Messer LLC
Priority date: 1992-05-29
Filing date: 1993-05-31
Publication date: 1994-03-22
Also published as: DE69305420D1; FI932187A; CN1084843A; DE69305420T2; ATE144241T1; RU2107059C1; MY109910A; ES2092762T3; CA2096794C; MX9303096A; EP0572239B1; BR9302095A; TR27864A; CA2096794A1; FI932187A0; AU662410B2; EP0572239A1; AU3874393A

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、圧力スイング吸着ユニットを単独
使用して、あるいは蒸留塔と組み合わせて使用すること
によってガス状アルカンからガス状アルケンを分離する
方法を提供する。【構成】本発明の方法によれば、約５０〜２００℃の
温度にて、４Ａゼオライトの層にアルケンが優先的に吸
着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本特許出願は、１９９２年５月２９日付け
提出の特許出願第０７／８９１，５０１号の一部継続出
願である。

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、エネルギーの損失を最
小限に抑える温度・圧力条件下で不飽和炭化水素が優先
的に吸着される圧力スイング吸着システムを使用して、
エチレン性不飽和炭化水素から飽和炭化水素を分離する
方法に関する。本発明の方法は、エチレン性不飽和炭化
水素の高純度ストリームを、従来のシステムより低いコ
ストで生成させることができる。本発明はさらに、組合
わされた圧力スイング吸着システム、ならびに圧力スイ
ング吸着操作と蒸留操作とを含んだ複合分離システムを
使用することによって、飽和炭化水素から種々の生成物
要件に適合するエチレン性不飽和炭化水素を効率的な仕
方で生成させる方法に関する。

【０００３】

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】蒸留
によってエチレン性不飽和炭化水素（例えばプロピレ
ン）から飽和炭化水素（例えばプロパン）を分離できる
ことが知られている。脱水素反応器や炭化水素分解装置
（ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｃｒａｃｋｅｒ）からは通
常、飽和炭化水素と不飽和炭化水素との混合物が得られ
る。炭化水素分解装置は、主として飽和炭化水素で構成
された供給ガスを受け取り、この供給ガスを脱水素また
は分解して、エチレン性不飽和炭化水素を、残留してい
る未反応供給ガスとの混合物の形で形成させる。

【０００４】主としてプロパンで構成された供給ガスか
らプロピレンを製造する従来の方法は、通常３つの主要
な工程を含む：ｉ）脱水素反応器または炭化水素分解装置中にてプロ
パン供給物からプロピレンを生成させる工程；ｉｉ）軽質成分を分離する工程；およびｉｉｉ）プロパンと他の重質成分からプロピレンを分
離する工程。

【０００５】プロパンからのプロピレンの製造は一般
に、接触脱水素反応器または熱分解装置中にて行われ
る。接触脱水素反応器は通常、高温（５００〜７００
℃）および低圧（３〜５０ｐｓｉａ）で運転される。生
成する流出物を冷却・圧縮し、水素、メタン、およびＣ
₂炭化水素等の軽質成分を除去する。Ｃ₂成分はデエタナ
イザー（ｄｅｅｔｈａｎｉｚｅｒ）によって除去するこ
とができ、また上記のより軽質の成分はデメタナイザー
（ｄｅｍｅｔｈａｎｉｚｅｒ）によって除去することが
できる。より重質の成分（Ｃ₃以上の成分）が引き続き
Ｃ₃スプリッター（一般には二塔式蒸留システム）に供
給される。二塔式蒸留システムの第１の塔は、プロパン
の実質的な部分を分離して少なくとも９０容量％純度
（典型的には約９６容量％）の化学グレードもしくは製
油所グレードのプロピレンを生成させる。第２の塔は純
度レベルを９９＋容量％に向上させ、これによりポリマ
ーグレードのプロピレンが得られる。デオイラー（ｄｅ
ｏｉｌｅｒ）によって重質の成分を引き続き除去して、
反応器に再循環するための未反応プロパンを再生利用す
る。

【０００６】蒸留によってプロパンからプロピレンを分
離するプロセスは、操作が難しく且つコストがかかる。
これは、ポリマーグレードのプロピレンの製造が、極め
てエネルギー集約的なプロセスだからである。一般に
は、第２の蒸留塔は、そのサイズが第１の蒸留塔とほぼ
等しくなければならず、このためプロセスに対してかな
りの資本支出を伴う。さらに、従来の蒸留プロセスにお
いて純度を９６容量％から９９＋容量％まで向上させる
のに必要とされるエネルギーは、４０容量％プロパン／
６０容量％プロピレンの混合物から化学グレードもしく
は製油所グレードの純度のプロピレン（約９６容量％の
純度）を生成させるのに必要とされるエネルギーの半分
以上である。

【０００７】プロパンからプロピレンを製造するための
従来のプロセスにおいては、反応器から低圧（３〜５０
ｐｓｉａ）および高温（５００〜７００℃）にて得られ
る供給混合物を、より高い圧力（一般には２００〜６５
０ｐｓｉａ）に圧縮し、次いで軽質成分を除去するため
に、ほぼ周囲温度（２０〜５０℃）に冷却する。軽質炭
化水素成分を除去するには、通常はデメタナイザー塔や
デエタナイザー塔が使用される。蒸留塔（スーパー・フ
ラクショネーター）を使用してプロパンからプロピレン
を分離するために、プロセスガスストリームが膨張さ
れ、そしてさらに−５０℃に冷却される。

【０００８】プロパン含量の高いストリームがスーパー
・フラクショネーター（ｓｕｐｅｒ−ｆｒａｃｔｉｏｎ
ａｔｏｒ）の塔底生成物として得られ、そしてこのスト
リームが反応器に再循環される。塔の頂部から、プロピ
レン含量の高いガスが最終生成物として得られる。９６
容量％を越えるプロピレン純度レベルが求められる場合
は、第２の蒸留塔を使用しなければならない。蒸留塔の
高い資本支出に加えて、反応器流出物の圧力上昇と温度
低下は相当量のエネルギー消費を必要とし、これにより
システムのコストが増大する。

【０００９】したがって、飽和炭化水素の供給ストリー
ムから不飽和炭化水素を生成させるために、また飽和炭
化水素と不飽和炭化水素とを分離するために連続した状
態の蒸留塔を使用することは、２つの大きな欠点をこう
むる。従来のプロセスは、高温ガスが、蒸留システムに
導入される前に圧縮・冷却されるときに、大量のエネル
ギーを使用する。さらに、特にプロパンからのプロピレ
ンの製造において、９９容量％以上の不飽和炭化水素純
度レベルを得るために複数の蒸留塔が使用される場合、
多大の資本支出を招く。

【００１０】米国特許第４，９１７，７１１号は、銅化
合物と表面積の大きい支持体（例えばシリカゲル、また
は４Ａゼオライト、５Ａゼオライト、タイプＸゼオライ
ト、もしくはタイプＹゼオライト等のゼオライトモレキ
ュラーシーブ）を含んだ吸着剤を使用して、不飽和炭化
水素と飽和炭化水素とを含有した混合物から不飽和炭化
水素を吸着することについて説明している。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、その最も広い
態様においては、４Ａゼオライトを吸着剤として使用
し、約５０〜２００℃の範囲の温度にて、圧力スイング
吸着によってガス状飽和炭化水素とガス状不飽和炭化水
素を分離する方法である。

【００１２】本発明は、２〜６個の炭素原子を有するア
ルカン類から２〜６個の炭素原子を有するアルケン類を
分離するのに適用することができる。本発明は、前述の
ように単独にて行われる圧力スイング吸着プロセスにお
いて、あるいは蒸留プロセスと組み合わせて行われる圧
力スイング吸着プロセスにおいて、あるいは他の圧力ス
イング吸着プロセスと組み合わせて行われる圧力スイン
グ吸着プロセスにおいてアルケン類を優先的に吸着させ
ることによって、２〜４個の炭素原子を有する１種以上
のアルカンから２〜４個の炭素原子を有する１種以上の
アルケンを分離するのに特に適しており、このとき使用
される特定のシステムは、処理される供給ストリーム中
に存在する成分、および最終生成物の仕様によって決ま
る。

【００１３】本発明では、より厳しい生成物仕様に効果
的に適合するよう、必要に応じてハイブリッドなプロセ
ス技術を使用する。本発明にしたがってガス状アルケン
を得るための１つのハイブリッドな分離方法において
は、アルケンとアルカンとのガス状混合物〔例えば、プ
ロピレンと対応するアルカンであるプロパンとの混合物
（プロパン供給ガスの脱水素反応から得られる）〕を圧
縮・冷却して軽質成分（すなわち最大２個までの炭素原
子を有する炭化水素）を除去し、次いでさらなる精製の
ために蒸留塔に供給される。加温状態のガス状生成物が
必要とされることが多いので、連続的に繋がった２つの
蒸留塔を使用して、従来法にしたがってプロピレンから
プロパンを分離するよりむしろ、第２の蒸留工程を前記
の圧力スイング吸着プロセスで置き換えることができ
る。

【００１４】蒸留塔の塔底生成物（飽和炭化水素含量の
多いストリーム）が反応器に再循環される。オーバーヘ
ッド生成物（アルケン含量の多いストリーム）が加熱さ
れ、前記の圧力スイング吸着システムに送られ、そこで
アルケンが優先的に吸着されることによって残留アルカ
ンのほとんどが除去される。圧力スイング吸着ユニット
中に残留しているいかなるアルカンも、非吸着アルケン
との混合物として、脱水素ユニットもしくは蒸留塔に再
循環させることができる。高純度のアルケン蒸気（すな
わち、９９容量％以上のアルケン）が得られる。圧力ス
イング吸着システムにおける吸着剤を再生すると、不飽
和炭化水素が９９容量％を越える純度レベルで得られ
る。

【００１５】液状のアルケン生成物が要求される場合
は、蒸留工程の前に圧力スイング吸着プロセスが行われ
る。この実施態様においては、ガス状混合物（軽質炭化
水素成分を取り除いてある）が圧力スイング吸着ユニッ
トに供給され、そこでアルカンの大部分が除去されて反
応器に再循環される。次いで、圧力スイング吸着ユニッ
トからのアルケン含量の多いストリームが蒸留塔に送ら
れ、そこで残留アルカンのほとんどが除去される。蒸留
塔のオーバーヘッド凝縮器から、液状のアルケン生成物
が、９９容量％を越える純度レベルで得られる。

【００１６】本発明の他の実施態様においては、反応器
流出物からの水素、メタン、Ｃ₂炭化水素、および数種
の高級アルカン類等の軽質成分が、予備的な第１の圧力
スイング吸着プロセスによって除去される。この実施態
様においては、予備的な圧力スイング吸着プロセスを出
たストリームが、前述の圧力スイング吸着プロセスにて
処理され、このときアルカンが分離されて反応器に再循
環され、アルケンの高純度ストリームが最終生成物とし
て得られる。この実施態様においては、第２の吸着プロ
セスの終わりに蒸留工程を組み込むことによって、極め
て高い純度の液状アルケンを得ることができる。

【００１７】本発明は、ガス状アルケンをガス状アルカ
ンから分離するのに有用である。分離は、適用される吸
着温度においてアルカンよりアルケンのほうを容易に吸
着する吸着剤を使用して、圧力スイング吸着により行わ
れる。本発明のプロセスによって分離することのできる
アルケンは、一般に２〜６個の炭素原子を有するアルケ
ンであり、エチレン、プロピレン、ブテン類、ペンテン
類、およびヘキセン類などがある。アルケンが分離され
るガス状アルカンは、一般に２〜６個の炭素原子を有す
るアルカンであり、エタン、プロパン、ブタン類、ペン
タン類、およびヘキサン類などがある。好ましい実施態
様においては、本発明のプロセスは、２〜４個の炭素原
子を有するアルカンから２〜４個の炭素原子を有するア
ルケンを分離するのに適用される。本発明の最も有益な
応用としては、２〜６個の炭素原子を有するアルケン
を、対応するアルカン（すなわち、分離されるアルケン
と同数の炭素原子を有するアルカン）から分離すること
が挙げられる。好ましい分離としては、エチレンとエタ
ンとの分離、プロピレンとプロパンとの分離、ブテン類
間の１種（例えばイソブチレン）の分離、およびブタン
類の１種以上（例えばノルマルブタンやイソブタン）の
分離、などがある。

【００１８】アルケンとアルカンとの混合物からアルケ
ンを吸着するための好ましい吸着剤はタイプ４Ａゼオラ
イト、すなわちタイプＡゼオライトのナトリウム処理品
であり、約４オングストローム単位の孔サイズを有す
る。この吸着剤は、高温にてアルケン／アルカン混合物
からアルケンを吸着するに際してより高い選択性と能力
を提供する。

【００１９】場合によっては、ナトリウムイオンの一部
を他の金属イオンで置き換えるのが望ましいこともあ
る。このことは、交換されるイオンのパーセントがそれ
ほど大きくはないので、高温でアルケン／アルカンガス
混合物からアルケンを選択的に吸着する吸着剤の能力が
あまり悪影響を受けない、という条件下で行うことがで
きる。一般には、４Ａゼオライトにおけるナトリウムイ
オンの最高約２５％までが、吸着剤の４Ａ特性を変化さ
せることなく、イオン交換によって他のカチオンで置き
換えることができる、ということが明らかとなってい
る。アルケンとアルカンの分離に使用される４Ａゼオラ
イトとイオン交換することのできるカチオンとしては、
カリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウ
ム、亜鉛、コバルト、銀、銅、マンガン、およびカドミ
ウム等がある。

【００２０】ある特定の酸化可能な金属カチオンを含ん
だ４Ａゼオライトは、約１００℃以上の温度でのアルケ
ン／アルカンガス状混合物からのアルケンの優先的な吸
着に関して、より高い吸着能力と選択性を示す。例え
ば、銅で交換された４Ａゼオライトは、約１００〜２０
０℃の範囲の温度にて、エチレンとプロピレンとこれら
に対応したアルカン類を含んだ混合物から、エチレンと
プロピレンを強く吸着する。

【００２１】アルケン／アルカン吸着プロセスの吸着工
程が行われる温度は、分離されるアルケンやアルカンの
種類、使用される吸着剤の種類（例えば、未変性の４Ａ
ゼオライトや特定の金属で交換された４Ａゼオライ
ト）、および吸着が行われる圧力等の種々のファクター
によって異なる。吸着工程は一般に、約５０℃以上の温
度で（好ましくは約７０℃以上の温度で）行われる。本
発明のプロセスの吸着工程が行われる上限温度は、ほと
んどの場合その経済的な観点から決定される。吸着工程
は一般に、アルケンが化学反応（例えば重合）を受ける
温度より低い温度で行うことができる。未変性の４Ａゼ
オライトを吸着剤として使用する場合、反応は一般に２
００℃未満の温度（好ましくは１７０℃未満の温度）に
て行われる。ある特定の金属で交換された４Ａゼオライ
ト（特に銅含有４Ａゼオライト）を吸着剤として使用す
る場合、吸着工程は、一般には約１００〜２００℃の温
度で、好ましくは約１２５〜２００℃の範囲の温度で、
そして最も好ましくは約１５０〜２００℃の範囲の温度
で行われる。

【００２２】本発明の吸着工程と再生工程が行われる圧
力は重要なポイントではなく、一般にはこの工程は、ガ
ス圧力スイング吸着プロセスに対して使用される通常の
いかなる圧力においても行うことができる。通常、吸着
工程時の絶対圧力は約０．２〜２０絶対気圧（好ましく
は約１〜１０気圧）であり、また再生工程時の絶対圧力
は約２０ミリバール〜約１気圧である。

【００２３】本発明についての説明を単純化するため
に、吸着されるアルケンとしてプロピレンを、そして吸
着されないアルカンとしてプロパンを挙げて、本発明の
好ましい実施態様を説明することとする。しかしなが
ら、前述したように、本発明は、他のガス状アルケンや
ガス状アルカンの分離に対しても適用できることに留意
しなければならない。

【００２４】図１と２を参照すると、プロピレンとプロ
パンのガス状混合物が圧力スイング吸着システムに直接
送られる形の、本発明の第１の実施態様が示されてい
る。図１と２に示されているように、プロパン供給物
が、ライン２を介してプロパン脱水素反応器または炭化
水素分解装置４に送られ、ここでプロパンの一部（通常
は約４０容量％）がプロピレンに転化される。本反応
は、５００〜７００℃の反応温度および３〜５０ｐｓｉ
ａの反応圧力を含めた通常の条件下で行われる。脱水素
反応は、その詳細がよく知られており、本発明の一部を
構成していない。

【００２５】プロパンとプロピレンの混合物が、ライン
５を介して脱水素反応器４から公知の装置（例えば、Ｃ
₁炭化水素および場合によってはＣ₂炭化水素も含めた軽
質成分をライン６から実質的に除去するための、デメタ
ナイザー蒸留塔システムまたはデエタナイザー蒸留塔シ
ステム７）に送られる。軽質成分の除去は、圧縮・冷却
という公知の方法によっても行うことができる。

【００２６】プロパン／プロピレン混合物（軽質成分を
実質的に含まない）が、ライン８を介して圧力スイング
吸着ユニット１０に送られる。ユニット１０は、プロピ
レンを優先的に吸着すべく調製された４Ａタイプゼオラ
イト吸着剤を含んだ少なくとも１つの床を有する。ユニ
ット１０を通過するプロパンは、未回収のプロピレンと
ともに脱水素反応器４に再循環することができる。圧力
スイング吸着システムの構造と操作についての詳細は本
発明の一部を構成しないが、単一床や複数床を含んだ圧
力スイング吸着システムは、例えば米国特許第２，９４
４，６２７号および第３，１５６，４６４号に開示され
ている。

【００２７】実質的に純粋な（９９＋容量％）不飽和炭
化水素（プロピレン）のストリームが、ライン１２を介
してユニット１０を出て貯蔵容器（図示せず）に送られ
るか、あるいは重合反応器（図示せず）等のエンドユー
ザーに直接送られる。

【００２８】吸着剤によって吸着されたプロピレンは、
圧力スイング吸着システムにおいて使用される通常の再
生プロセスにより除去される。床に吸着されたプロピレ
ンは、好ましくは減圧条件下にて脱着によって除去さ
れ、その大部分がライン１２を介して生成物として回収
される。プロピレンの少量部分が、未反応のプロパンと
共にライン１４を介して脱水素反応器４に戻され、さら
なる処理が施される。

【００２９】図２に示すように、吸着剤床は、窒素のよ
うな不活性パージガス、または実質的に純粋な不飽和炭
化水素生成物の一部でフラッシングすることができる。
次いで、パージガス混合物を圧力スイング吸着ユニット
１０から除去する。窒素をパージガスとして使用する場
合は、得られる混合ストリームを燃焼させるか、あるい
は大気中に排出するのが好ましい。これとは別に、ライ
ン２からライン１５を介して、プロパン供給物の一部を
パージガスとして使用することができ、この場合、排ガ
スが脱水素反応器４に送られる。さらに、再生された吸
着剤床を不飽和炭化水素生成物で再加圧することによっ
て、生成物の純度をより一層高めることができる。

【００３０】プロパン供給物は、一般には３〜５０ｐａ
ｉａの圧力および５００〜７００℃の温度で脱水素反応
器４にて反応する。このようにして得られるプロパン／
プロピレン混合物が、軽質成分の除去後に圧力スイング
吸着ユニット１０に送られ、前述したように、通常は５
０〜２００℃の温度および１〜１０気圧の絶対圧力にて
操作される。したがって、圧力スイング吸着ユニット１
０の操作温度は、蒸留塔（ガス状混合物を−５０℃の低
温に冷却しなければならない）の操作温度範囲より一般
にはかなり高い。したがって、図１と２に示されている
本発明の実施態様は、公知の蒸留システムにおいて必要
とされるより少ない冷却量で、飽和炭化水素と不飽和炭
化水素を分離することができる。

【００３１】デメタナイザー／デエタナイザー蒸留シス
テムに代わるものとしての予備的圧力スイング吸着ユニ
ットを使用して、軽質成分を除去することができる。図
３を参照すると、プロパンとプロピレンの混合物がライ
ン２を介して脱水素反応器４に導入され、そこからライ
ン５を介して予備圧力スイング吸着ユニット１１に送ら
れる。ユニット１１はプロパンとプロピレンを優先的に
吸着し、したがって水素、メタン、およびＣ₂炭化水素
を含む軽質成分が、ライン６を介してプロセスストリー
ムから除去される。プロパンとプロピレンを優先的に吸
着し、かつ軽質成分を拒絶する（ｒｅｊｅｃｔ）ために
ユニット１１において使用される吸着剤は、シリカゲル
および活性炭から選択するのが好ましい。未反応プロパ
ンと脱水素生成物（プロピレン）が、ライン８を介して
圧力スイング吸着ユニット１１を出て、第２の圧力スイ
ング吸着ユニット１０に入る。これとは別に、ユニット
１０と１１を合わせて、飽和炭化水素と不飽和炭化水素
を回収するための床と、軽質成分を拒絶するための別個
の床をもった単一のシステムにすることもできる。プロ
パン／プロピレン混合物を、図１と２の実施態様に関し
て前述したのと同様の仕方で処理して、実質的に純粋な
プロピレン生成物を得る。

【００３２】図１〜３に関連して説明した実施態様は、
ガス状不飽和炭化水素（例えばガス状プロピレン）の製
造に特に適している。以下に記載の実施態様において
は、プロセススキームに蒸留塔を加えて、液状のアルケ
ン生成物を製造するためのオプションを与えている。

【００３３】図４を参照すると、本発明の他の実施態様
が示されており、ここでは圧力スイング吸着システムを
先ず最初に使用して、ガス混合物からアルケンを約９６
容量％の純度レベルにまで分離している。次いで、アル
ケン含量の多いストリームを蒸留塔に送ってさらなる量
のアルケンを除去し、これによって９９容量％以上の純
度レベルのアルケンを得る。

【００３４】３〜５０ｐｓｉａの圧力および５００〜７
００℃の温度で操作される脱水素反応器もしくは熱分解
装置２４に、ライン２２を介してプロパン供給物を送っ
て、図１〜３の実施態様において説明したように、プロ
パン／プロピレン混合物（容量％の比が約４０／６０）
を形成させる。次いで、プロパン／プロピレン混合物を
処理して軽質成分を除去する。この操作は、圧縮と冷却
によって、あるいはデメタナイザー塔とデエタナイザー
塔を使用することによって、あるいは図４において具体
的に示されているように、圧力スイング吸着ユニット２
７を使用することによって遂行することができる。ユニ
ット２７は、プロパンとプロピレンを優先的に吸着する
シリカゲルや活性炭等の吸着剤を含んでいる。次いで軽
質成分が、ライン２６を介してユニット２７から除去さ
れる。

【００３５】こうして得られたガス混合物（軽質成分を
実質的に含まない）が、ライン２８を介して第２の圧力
スイング吸着ユニット３０に進み、そこでプロピレンと
プロパンの最初の分離が行われる。

【００３６】圧力スイング吸着ユニット２７から得られ
るプロピレン含量の多いガス中に存在するプロピレン
が、第２の圧力スイング吸着ユニット３０（５０〜２０
０℃の温度、および約１〜１０気圧の絶対圧力にて操作
される）において吸着される。ユニット３０の吸着剤床
（未変性の４Ａゼオライトを含むのが好ましい）はプロ
ピレンを優先的に吸着し、これによって少なくとも９０
容量％（典型的には約９６容量％）の純度レベルを有す
るプロピレン生成物が得られる。

【００３７】圧力スイング吸着ユニット３０は、ライン
２９を介して窒素等の不活性ガスまたはプロピレン生成
物ガスでパージすることができる。前述の実施態様にお
いては、パージガス混合物は燃焼処理されるか、あるい
は大気中に排出されている。本実施態様においては、パ
ージガス混合物を圧力スイング吸着ユニット３０に再循
環するのが好ましい。プロパン供給物は、ライン２９を
介して通すことによってパージガスとしても使用するこ
とができる。

【００３８】こうして得られるポリプロピレン含量の多
いストリームが、ライン３１を介して圧力スイング吸着
ユニット３０から除去される。このストリームは、例え
ば圧縮機３２によって１０〜３００ｐｓｉｇに圧縮さ
れ、そして圧縮されたストリームが熱交換器３３におい
て４０〜−５０℃に冷却される。次いで圧縮・冷却され
たガスが、ライン３５を介して蒸留塔３６に送られる。
プロパンとプロピレンの混合物が蒸留塔３６から排出さ
れ、再循環物としてライン３８を介して圧力スイング吸
着ユニット３０に送られる。９９＋容量％の純度レベル
を有する液状のプロピレン生成物が、ライン３７を介し
てオーバーヘッド生成物として得られる。プロピレンと
プロパンの実質的な分離が圧力スイング吸着ユニット３
０によって果たされているので、蒸留塔３６のサイズだ
けでなく、圧縮機３２および熱交換器３３のサイズも比
較的小さくてよい。

【００３９】図５を参照すると、混合供給物ストリーム
から軽質成分を除去するのに使用される圧力スイング吸
着ユニットが、アルカンからアルケンを分離するのに使
用される圧力スイング吸着ユニットと組合わされ、これ
により統合された圧力スイング吸着システムが形成され
ている、という本発明の１つの実施態様が示されてい
る。ライン５２を介して脱水素反応器５０から得られる
プロパン／プロピレン混合ストリームが、組合わされた
圧力スイング吸着ユニット５４に送られる。ユニット５
４は、プロパンとプロピレンを優先的に吸着し且つ軽質
成分を拒絶する一組の吸着剤床を有する（軽質成分は、
ライン５６を介してシステムから除去される）。プロピ
レン／プロパン含量の多い混合物（軽質成分を含まな
い）がもう一つの組の吸着剤床に送られ、そこでプロピ
レンが優先的に吸着されて、最高９６容量％の純度レベ
ルのプロピレンが得られる。プロピレン含量の多いスト
リームが、ライン５８を介して蒸留塔６０に送られる。
圧力スイング吸着ユニット５４をパージしてプロピレン
と未反応プロパンを除去し、こうして得られるガス混合
物を、ライン６２を介して脱水素反応器５０に再循環す
るか、あるいは大気中に排出する。

【００４０】蒸留塔６０から、主として未反応プロパン
とプロピレンで構成された塔底生成物が得られる。この
混合物ストリームを、ライン６４を介して組み合わせ圧
力スイング吸着ユニット５４に再循環する。ライン６６
を介して蒸留塔６０から、実質的に純粋なプロピレン
（９９＋容量％）が取り出される。

【００４１】図６を参照すると、蒸留塔を先ず最初に使
用して、不飽和炭化水素を飽和炭化水素から約９６容量
％の純度レベルにまで分離する、という本発明の他の実
施態様が示されている。次いで、不飽和炭化水素含量の
多いストリームが圧力スイング吸着ユニットに送られて
さらなる量のアルカンが除去され、これによってアルケ
ンが９９容量％以上の純度レベルで得られる。

【００４２】プロパン供給物がライン７０を介して脱水
素反応器もしくは熱分解装置７２に送られ、図１と２の
実施態様に関して説明したように、プロパンとプロピレ
ンの混合物（約４０／６０の容量％比）が形成される。
本混合物が、３〜５０ｐｓｉａの圧力、および５００〜
７００℃の温度にて、ライン７４を介して脱水素反応器
７２を出る。次いで本混合物を処理して、冷却・圧縮す
ることによって、あるいは図６に示したようにデメタナ
イザー塔７６を使用することによって、あるいは前述の
ように圧力スイング吸着ユニットを使用することによっ
て軽質成分を除去する。軽質成分は、ライン７８を介し
て除去される。ガス混合物は、デメタナイザー７６を出
たあと、熱交換器８２において４０〜−５０℃の温度に
冷却される。

【００４３】次いで、冷却された炭化水素が、ライン８
６を介して蒸留塔８８に進み、そこでプロピレンとプロ
パンの最初の分離が行われる。少なくとも９０容量％
（典型的には約９６容量％の純度）のプロピレン含量の
多いストリームが、ライン９０を介して蒸留塔８８から
除去されて圧力スイング吸着ユニット９２に送られ、そ
こでさらに精製される。プロパンとプロピレンの再循環
ストリームがさらに、蒸留塔８８からライン９８を介し
て脱水素反応器７２に送られる。プロパンとプロピレン
の混合物が、ライン９６を介して蒸留塔８８に再循環さ
れる。

【００４４】ライン９０から得られるプロピレン含量の
多いガス中に存在するプロピレンは、圧力スイング吸着
システム９２において、約５０〜２００℃の温度および
約１〜１０気圧の絶対圧力にて吸着される。吸着剤床
（未変性の４Ａゼオライトを含むのが好ましい）がプロ
ピレンを優先的に吸着し、これによって９９＋容量％の
純度レベルを有するプロピレン生成物が得られる。

【００４５】圧力スイング吸着システムの吸着剤床は、
図１と２の実施態様に関して説明したように再生させる
ことができる。不活性のパージガスを供給することもで
きる。パージガスは、メタンやプロパン等の非吸着性ガ
スであるのが好ましい。パージガスが使用されるとき
は、排ガスは脱水素反応器７２に直接送られる。パージ
ガスが使用されない場合は、真空ポンプ（図示せず）を
通常の仕方で使用することができる。

【００４６】以下に実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、特に明記しない限り、部、パーセント、
および比は、いずれも容量基準である。

【００４７】

【実施例】実施例１〜８これらの実施例は、一対の平行配列のステンレス鋼製吸
着容器〔それぞれが加熱用ジャケットを装備し、３８４
２グラム（約２．５リットル）の４Ａタイプゼオライト
を収容している〕を含んだ実験室用の圧力スイング吸着
装置にて行った。吸着サイクルは、床の均等化（９
秒）；非吸着生成物を使用した向流による再加圧（７
秒）；供給ガスの同時吸着（３４秒）；床の均等化（９
秒）；および向流による減圧（４１秒）；の各工程から
なった。ハーフサイクルのためのトータル時間は５０秒
であった。各実験は少なくとも３時間の長さにて行い、
定常状態の条件が確実に得られるようにした。吸着は約
２５ｐｓｉａの圧力にて行い、床を１０ｐｓｉａの圧力
に均等化し、そして床を脱気して１００〜２００ミリバ
ールの絶対圧力にした。これらの実施例においては、約
１２容量％のプロパンと約８８容量％のプロピレンで構
成されたガスを供給ガスとして使用した。供給物ストリ
ームの流量、高圧生成物（ＨＰＰ）の流量、および低圧
生成物（ＬＰＰ）の流量〔これらは標準条件（すなわち
室温と大気圧）に対して求められる〕を、１分当たりの
標準リットル数〔ｓｔａｎｄａｒｄｌｉｔｅｒｓｐ
ｅｒｍｉｎｕｔｅ（ＳＬＰＭ）〕として以下に記載す
る。

【００４８】上記の実施例は、本発明によって得られる利点を実証し
ている。上記の一連の実施例において、実施例２〜５は
本発明の範囲内に含まれ、実施例１と実施例６〜８は比
較例である。実施例２〜５は、本発明の範囲内の実験を
行うと、供給物ストリーム中の高いパーセントのプロピ
レンが回収され、且つ良好なプロパン拒絶割合（ｒｅｊ
ｅｃｔｉｏｎｒａｔｅ）が得られる、ということを示
している。これと比べて、実施例１は、吸着プロセスを
３０℃で行うと、供給物ストリーム中の高いパーセント
のプロピレンが回収されるが、しかし供給物ストリーム
中の４３．７％のプロパンが拒絶されるにすぎない（す
なわち、非吸着生成物ストリーム中に４３．７％が存在
する）、ということを示している。

【００４９】比較例６〜８は、５Ａゼオライトや１３Ｘ
ゼオライトを使用した場合はプロパンの拒絶割合が極め
て低いという点において、５Ａゼオライトおよび１３Ｘ
ゼオライトは、プロピレンとプロパンの高温吸着分離に
関して４Ａゼオライトよりかなり劣る、ということを示
している。

【００５０】本発明は、上記の実施例に限定されること
はなく、当業者にとって容易に考えられる変形も本発明
に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】飽和炭化水素と不飽和炭化水素との混合物が圧
力スイング吸着システムに直接送られる、という本発明
の１つの実施態様の概略図である。

【図２】パージガスを使用して圧力スイング吸着システ
ムを再生させる、という図１に類似の、本発明の他の実
施態様の概略図である。

【図３】第１の圧力スイング吸着ユニットが軽質成分を
処理し、第２の圧力スイング吸着ユニットが飽和炭化水
素を不飽和炭化水素から分離する、という本発明のさら
に他の実施態様の概略図である。

【図４】脱水素反応器の流出物を第１の圧力スイング吸
着ユニットにおいて処理して軽質成分を除去し、飽和炭
化水素と不飽和炭化水素との混合物を第２の圧力スイン
グ吸着ユニットに送り、こうして得られる不飽和炭化水
素含量の多い供給物を冷却し、圧縮し、そして蒸留塔に
送ってさらに精製する、という本発明のさらに他の実施
態様の概略図である。

【図５】２つの圧力スイング吸着ユニットを組み合わせ
て単一の圧力スイング吸着システムにしている、図４の
実施態様に類似した本発明のさらに他の実施態様の概略
図である。

【図６】飽和炭化水素と不飽和炭化水素との混合物を蒸
留塔に送り、そして不飽和炭化水素含量の多い供給物を
圧力スイング吸着システムに送ってさらなる精製を行
う、という本発明のさらに他の実施態様の概略図であ
る。

フロントページの続き (72)発明者ロック・エイチ・ダオアメリカ合衆国ニュージャージー州08805, バウンド・ブルック，メテープ・ノース 261

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス状アルケンと１種以上のアルカン類
を含んだガス混合物からガス状アルケンを分離する方法
であって、（ａ）前記ガス混合物を約５０℃以上の温度にて４Ａ
ゼオライト吸着剤の少なくとも１つの床に通し、これに
よって前記ガス混合物から前記アルケンを優先的に吸着
させることを含む第１の圧力スイング吸着プロセスに
て、前記ガス混合物を処理する工程；および（ｂ）吸着されたアルケンを前記少なくとも１つの床
から脱着させる工程；を含む前記方法。
【請求項２】前記アルケンが２〜６個の炭素原子を含
み、前記１種以上のアルカン類が２〜６個の炭素原子を
含み、そして前記ガス混合物が、約５０〜２００℃の範
囲の温度および約０．２〜２０気圧の絶対圧力にて、４
Ａゼオライトの前記少なくとも１つの床に通される、請
求項１記載の方法。
【請求項３】前記アルケンが２〜４個の炭素原子を含
み、前記１種以上のアルカン類が２〜４個の炭素原子を
含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】前記アルケンと前記アルカン類の少なく
とも１種が同数の炭素原子を含む、請求項１記載の方
法。
【請求項５】前記ガス混合物が実質的にプロピレンと
プロパンからなる、請求項４記載の方法。
【請求項６】前記ガス混合物が実質的にエチレンとエ
タンからなる、請求項４記載の方法。
【請求項７】前記ガス混合物が、約７０〜１７０℃の
範囲の温度および約１〜１０気圧の絶対圧力にて、４Ａ
ゼオライトの前記床に通される、請求項５または６に記
載の方法。
【請求項８】前記ガス混合物を前記第１の圧力スイン
グ吸着プロセスにて処理する前に、前記アルケンより少
ない炭素原子を有するアルカン類と水素を含む軽質成分
を、前記ガス混合物から除去する工程をさらに含む、請
求項１記載の方法。
【請求項９】前記ガス混合物から前記軽質成分を除去
する工程が、前記第１の圧力スイング吸着プロセスによ
る処理の前に、予備圧力スイング吸着プロセスにて前記
ガス混合物を処理し、これによって前記アルケンと、前
記アルケンより少ない炭素原子を有するアルカン類以外
のアルカン類を、前記ガス混合物から優先的に吸着させ
ることを含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】前記予備圧力スイング吸着プロセス
が、シリカゲルおよび活性炭からなる群から選ばれる少
なくとも１種の吸着剤の存在下で行われる、請求項９記
載の方法。
【請求項１１】前記の予備圧力スイング吸着プロセス
と第１の圧力スイング吸着プロセスが、別個の吸着剤床
を有する単一の圧力スイング吸着システムにて行われ
る、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】前記第１の圧力スイング吸着プロセス
からの脱着物を蒸留塔にて分留し、オーバーヘッドスト
リームとしての高純度アルケンフラクションを前記蒸留
塔から除去する工程をさらに含む、請求項１記載の方
法。
【請求項１３】前記予備圧力スイング吸着プロセスか
らの脱着物を冷却し、冷却された脱着物を蒸留し、これ
によって前記アルケンの濃縮されたガス混合物を、前記
第１の圧力スイング吸着プロセスへの供給ストリームと
して生成させる工程をさらに含む、請求項９記載の方
法。
【請求項１４】実質的にアルカンを含んだ供給ストリ
ームを脱水素処理して前記ガス混合物を形成させる工
程、および前記第１の圧力スイング吸着プロセスからの
未反応アルカンを、前記供給ストリームを脱水素処理す
る前記工程が行われるユニットに再循環する工程をさら
に含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】実質的にアルカンを含んだ供給ストリ
ームを脱水素処理して前記ガス混合物を形成させる工
程、前記第１の圧力スイング吸着プロセスからの未反応
アルカンを前記蒸留塔に再循環する工程、および前記蒸
留塔からの未反応アルカンを、前記供給ストリームを脱
水素処理する前記工程が行われるユニットに再循環する
工程をさらに含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１６】減圧手段によって前記少なくとも１つ
の床を再生する工程をさらに含む、請求項１記載の方
法。
【請求項１７】不活性ガス、非吸着ガス、および吸着
済みの生成物ガスのうちの１種以上でパージすることに
よって、前記少なくとも１つの床を再生する工程をさら
に含む、請求項１記載の方法。
【請求項１８】不活性ガス、非吸着ガス、および吸着
済みの生成物ガスのうちの１種以上を使用する前記再生
工程時において、前記床が減圧とパージによって再生さ
れる、請求項１記載の方法。
【請求項１９】前記床が吸着済みの生成物ガスで再加
圧される、請求項１記載の方法。
【請求項２０】前記吸着剤が銅により変性された４Ａ
ゼオライトであり、前記吸着工程が１００℃以上の温度
で行われる、請求項１記載の方法。
【請求項２１】前記吸着工程が約１２５〜２００℃の
範囲の温度にて行われる、請求項２０記載の方法。
【請求項２２】前記吸着工程が約１５０〜２００℃の
範囲の温度にて行われる、請求項２０記載の方法。