KR102186025B1 - A adsorbent with olefins sorption selectivity, manufacturing method of the same and method of selectively adsorbing olefin using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 갖는 올레핀 선택성 흡착제, 이의 제조방법 및 이를 이용한 올레핀의 분리 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 올레핀 선택성 흡착제는 제이구리염(II)이 제일구리염(I)로 환원되어 다공성 금속 유기체에 분산된 형태로써, 올레핀과 우수한 π-착화합 결합을 형성할 수 있다.
아울러, 이를 이용한 파이 결합은 단순한 물리적 결합보다 결합력이 강하므로 이중결합을 분자구조에 지니고 있는 올레핀에 대한 선택도를 높일 수 있어서, 올레핀과 파라핀을 함유하는 혼합가스에서 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
The present invention relates to an olefin-selective adsorbent having a selective adsorption ability for olefins, a method for preparing the same, and a method for separating olefins using the same. In particular, the olefin-selective adsorbent according to an embodiment of the present invention is a form in which cupric salt (II) is reduced to cuprous salt (I) and dispersed in a porous metal organism, and can form an excellent π-complex bond with olefin. I can.
In addition, the pi bond using this can increase the selectivity for olefins having a double bond in a molecular structure because the bonding strength is stronger than that of a simple physical bond, thereby increasing the selective adsorption capacity for olefins in a mixed gas containing olefins and paraffins. It can have an effect.

Description

올레핀에 대한 선택적 흡착능을 갖는 흡착제, 이의 제조방법 및 이를 이용한 올레핀의 분리 방법{A adsorbent with olefins sorption selectivity, manufacturing method of the same and method of selectively adsorbing olefin using the same}A adsorbent with olefins sorption selectivity, manufacturing method of the same and method of selectively adsorbing olefin using the same}

본 발명은 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 갖는 흡착제, 이의 제조방법 및 이를 이용한 올레핀의 분리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an adsorbent having a selective adsorption ability for olefins, a method for preparing the same, and a method for separating olefins using the same.

정유 및 석유화학 산업에서 올레핀과 파란핀의 분리는 대부분 증류를 이용한다. 그러나, 올레핀과 파라핀의 끓는점이 매우 유사하여 증류를 통해 분리하는 데에는 큰 에너지가 소모되고, 증류탑의 단수가 매우 많이 필요하다. 이에 따라, 설비투자비용 및 운전비용이 크게 들어가는 점이 문제가 되고 있다(에틸렌/에탄: 160단, -25℃, 22기압, 프로필렌/프로판: 220, 40℃, 16기압). 이를 해결하기 위해 설비투자비용 및 운전비용을 절감할 수 있는 흡착분리공정을 통하여 올레핀과 파라핀을 분리하려는 연구가 수십년 전부터 계속되어 연구되고 있다.In the oil refinery and petrochemical industries, the separation of olefins and bluefins mostly uses distillation. However, since the boiling points of olefin and paraffin are very similar, large energy is consumed to separate through distillation, and a very large number of stages in the distillation column is required. Accordingly, there is a problem that equipment investment and operation costs are largely incurred (ethylene/ethane: 160 stages, -25°C, 22 atm, propylene/propane: 220, 40°C, 16 atm). In order to solve this problem, research to separate olefins and paraffins through an adsorption separation process that can reduce equipment investment and operation costs has been studied since decades ago.

이에, 올레핀과 파라핀 분리에 효과를 보이는 여러 흡착제들이 발견 및 개발되어왔다. 그 중 다공성 유무기 혼성체가 있는데, 이는 극단적인 고표면적 및 조정 가능한 구조로 인해 유망한 재료로 여겨지고 있다.Accordingly, several adsorbents having an effect on olefin and paraffin separation have been discovered and developed. Among them, there is a porous organic-inorganic hybrid material, which is considered a promising material due to its extreme high surface area and tunable structure.

보다 구체적으로, 다공성 유무기 혼성체는 광범위한 의미의 용어로서 일반적으로 다공성 배위고분자(porous coordination polymer) 라고도 하며, 금속-유기 골격체(metal-organic frameworks, MOF)라고도 한다. More specifically, porous organic-inorganic hybrids are generally referred to as porous coordination polymers as a broad term, and are also referred to as metal-organic frameworks (MOF).

상기 다공성 유무기혼성체는 분자배위결합과 재료과학의 접목에 의해 새롭게 발전하기 시작하였다. The porous organic-inorganic hybrid material has begun to develop newly through the grafting of molecular coordination and material science.

아울러, 상기 혼성체는 고표면적과 분자크기 또는 나노크기의 세공을 갖고 있어 흡착제, 기체 저작, 센서, 멤브레인 기능성 박막, 촉매 및 촉매 담체 등에 사용될 수 있다. 또한, 상기 혼성체는 세공크기보다 작은 게스트 분자를 포집하거나 세공을 이용하여 분자들의 크기에 따라 분자들을 분리하는데 사용될 수 있기 때문에 활발히 연구되고 있다.In addition, since the hybrid material has a high surface area and a molecular size or nano-sized pores, it can be used as an adsorbent, gas mastication, sensor, membrane functional thin film, catalyst and catalyst carrier. In addition, the hybrid material is being actively studied because it can be used to capture guest molecules smaller than the pore size or to separate molecules according to the size of the molecules by using pores.

한편, 올레핀/파라핀 분리를 위한 흡착제 개발에 많은 노력이 있어왔지만, 현재까지는 높은 선택도, 큰 운전용량, 상온/상압재생 및 반복 흡탈착능력을 동시에 충족하는 흡착제가 개발되지 못했다. On the other hand, much effort has been made in the development of adsorbents for olefin/paraffin separation, but until now, adsorbents that simultaneously satisfy high selectivity, large operating capacity, room temperature/atmospheric pressure regeneration, and repeated adsorption and desorption capability have not been developed.

한편, 올레핀/파라핀 분리를 위한 흡착제로, 금속-유기 골격체에 염화구리(cooper(I) chloride) 를 형성하여 Cu(I) 와 올레핀의 π-complexation 을 통해 올레핀의 선택도를 향상시켜, 올레핀/파라핀을 분리하는 기술 등이 개발 중이다.On the other hand, as an adsorbent for olefin/paraffin separation, copper chloride (cooper(I) chloride) is formed in the metal-organic framework to improve the selectivity of olefins through π-complexation of Cu(I) and olefins. /Technology to separate paraffin is being developed.

그러나, 상기 Cu(I)는 공기 중에 쉽게 Cu(II) 로 산화되고, 수용액에는 쉽게 용해되지 않는 특성으로 인하여 그 동안 흡착제에 Cu(I) 를 함침시키는 방법에 어려움이 있었다.However, the Cu(I) is easily oxidized to Cu(II) in the air and is not easily dissolved in an aqueous solution, so there has been a difficulty in the method of impregnating Cu(I) in the adsorbent.

한국등록특허 제10-0806586호Korean Patent Registration No. 10-0806586 한국등록특허 제10-0803945호Korean Patent Registration No. 10-0803945

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 올레핀과 파라핀을 용이하게 분리할 수 있도록 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 갖는 올레핀 선택성 흡착제를 제공하고자 한다.The present invention is to solve the above-described problems, and to provide an olefin-selective adsorbent having a selective adsorption ability for olefins so that olefins and paraffins can be easily separated.

아울러, 상기의 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 갖는 흡착제의 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, it is intended to provide a method for producing an adsorbent having a selective adsorption ability for the olefin.

아울러, 상기의 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 갖는 흡착제를 이용하여 올레핀의 분리 방법을 제공하고자 한다.In addition, it is intended to provide a method for separating olefins using an adsorbent having a selective adsorption ability for olefins.

상기 목적을 달성하기 위하여,To achieve the above object,

본 발명에 따른 하나의 실시예에서, In one embodiment according to the invention,

다공성 입자 형태이며, 상기 다공성 입자의 표면 또는 기공 내의 불포화 금속 배위자리에서 제일구리염(I)이 분산된 다공성 금속 유기 골격체를 포함하고,It is in the form of a porous particle, and includes a porous metal organic skeleton in which the cuprous salt (I) is dispersed at the unsaturated metal coordination site in the pore or the surface of the porous particle,

상기 다공성 금속 유기 골격체는 다성분계 흡착등온식(ideal adsorbed solution theory, IAST) 기준으로, 273 내지 353 K 온도, 10 내지 1000 kPa의 압력범위에서 파라핀에 대한 올레핀의 선택도가 1.2 이상인 것을 특징으로 하는 올레핀 선택성 흡착제를 제공한다.The porous metal organic skeleton is characterized in that the selectivity of olefins to paraffin is 1.2 or more in a pressure range of 273 to 353 K and 10 to 1000 kPa, based on a multi-component adsorption isothermal formula (ideal adsorbed solution theory, IAST). It provides an olefin selective adsorbent.

또한, 본 발명의 다른 실시예에서, In addition, in another embodiment of the present invention,

다공성 금속 유기 골격체의 표면 또는 기공 내의 불포화 금속 배위자리에서 제이구리염(II)을 제일구리염(I)으로 환원하여 분산시켜, 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 갖는 흡착제를 제조하는 것을 특징으로 하는 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법을 제공한다.Olefin, characterized in that to prepare an adsorbent having selective adsorption ability for olefins by reducing and dispersing cupric salt (II) into cuprous salt (I) at the unsaturated metal coordination site on the surface or pores of the porous metal organic skeleton. It provides a method for producing a selective adsorbent.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에서, In addition, in another embodiment of the present invention,

올레핀 선택성 흡착제를 이용하여, 압력순환흡착법 또는 진공순환흡착법으로 수행되는 흡착장치에서 올레핀 및 파라핀 혼합물로부터 올레핀을 분리하는 것을 특징으로 하는 올레핀의 분리 방법을 제공한다.It provides a method for separating olefins, characterized in that olefins are separated from a mixture of olefins and paraffins in an adsorption device performed by a pressure circulation adsorption method or a vacuum circulation adsorption method using an olefin-selective adsorbent.

본 발명의 일 실시예에 따른 올레핀 선택성 흡착제는 환원된 염화제일구리(I)가 올레핀과 우수한 π-착화합결합을 형성할 수 있다. In the olefin-selective adsorbent according to an embodiment of the present invention, the reduced cuprous chloride (I) may form an excellent π-complex bond with the olefin.

특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 올레핀 선택성 흡착제는 제이구리염(II)을 제일구리염(I)으로 환원되어 다공성 금속 유기체에 분산됨으로써, 올레핀과 우수한 π-착화합결합을 형성할 수 있다. In particular, the olefin-selective adsorbent according to an embodiment of the present invention can form an excellent π-complex bond with an olefin by reducing cupric salt (II) to cupric salt (I) and dispersing it in a porous metal organism. .

이를 이용한 파이 결합은 단순한 물리적 결합보다 결합력이 강하므로 이중결합을 분자구조에 지니고 있는 올레핀에 대한 선택도를 높일 수 있어서, 올레핀과 파라핀을 함유하는 혼합가스에서 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The pi bond using this can increase the selectivity for olefins having a double bond in a molecular structure because the bonding strength is stronger than that of a simple physical bond, thereby increasing the selective adsorption capacity for olefins in a mixed gas containing olefins and paraffins. It works.

도 1은 구리 이온 함침 전후의 MIL-100(Fe)에 대하여, 프로필렌 및 프로판 흡착등온선을 20 ℃에서 측정한 그래프이다((a) 비교예 1, (b) 실시예 1, (c) 실시예 2, (d) 실시예 3).
도 2는 전처리 조건에 따른 실시예 2의 흡착량을 나타낸 그래프이다((a) 1차 열처리, (b) 2차 열처리
도 3은 실시예 2에서 제조한 Cu@MIL-100(Fe)의 표면을 주사 전자 현미경(Scanning electron micro-scopy, SEM)과 EDX(Energy-dispersive X-ray)로 관찰한 이미지이다.
도 4는 실시예 2(Cu(M)@MIL-100(Fe)) 에 대한 구리 영역에서의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 스펙트럼이다.
도 5은 구리 이온 함침 전후의 MIL-100(Fe)의 PXRD(powder X-ray diffraction) 패턴 비교를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 2과 비교예 1의 흡착제들에 대한 프로필렌/프로판 선택도를 예측한 그래프이다.
도 7은 실험예의 분리장치도의 모식도이다.
도 8은 본 발명의 프로필렌/프로판 혼합물을 실시예 및 비교예의 흡착제로 각각 충전된 흡착탑들에 통과시킨 후 시간에 따른 출구에서의 프로필렌 및 프로판의 농도 변화를 나타내는 분리능 그래프이다.
1 is a graph of MIL-100 (Fe) before and after impregnating copper ions with propylene and propane adsorption isotherms measured at 20°C ((a) Comparative Examples 1, (b) Examples 1, (c) Examples 2, (d) Example 3).
2 is a graph showing the adsorption amount of Example 2 according to pretreatment conditions ((a) primary heat treatment, (b) secondary heat treatment
3 is an image obtained by observing the surface of Cu@MIL-100 (Fe) prepared in Example 2 with a scanning electron micro-scopy (SEM) and EDX (Energy-dispersive X-ray).
4 is an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectrum in the copper region for Example 2 (Cu(M)@MIL-100(Fe)).
5 is a view showing a comparison of PXRD (powder X-ray diffraction) patterns of MIL-100 (Fe) before and after copper ion impregnation.
6 is a graph predicting propylene/propane selectivity for adsorbents of Example 2 and Comparative Example 1. FIG.
7 is a schematic diagram of a separation device diagram of an experimental example.
8 is a resolution graph showing changes in concentrations of propylene and propane at the outlet over time after passing the propylene/propane mixture of the present invention through adsorption towers respectively filled with adsorbents of Examples and Comparative Examples.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.In the present invention, various modifications may be made and various embodiments may be provided, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 발명에서, “포함한다” 또는 “가지다” 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility.

본 발명은 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 갖는 올레핀 선택성 흡착제, 이의 제조방법 및 이를 이용한 올레핀의 분리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an olefin-selective adsorbent having a selective adsorption ability for olefins, a method for preparing the same, and a method for separating olefins using the same.

보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 산화-환원 활성을 가지는 다공성 금속 유기 골격체를 분산이 용이한 제이구리염(II) 수용액에 침지시킨 후, 환원성을 가진 불포화 금속 배위 자리를 활용하여 제이구리염(II)을 제일구리염(I)으로 환원하는 것을 특징으로 한다.More specifically, according to an embodiment of the present invention, after immersing a porous metal organic framework having oxidation-reduction activity in an easily dispersed cupric salt (II) aqueous solution, an unsaturated metal coordination site having reducibility is utilized. Thus, it is characterized in that the cupric salt (II) is reduced to the cuprous salt (I).

본 발명의 일 실시예에 따른 올레핀 선택성 흡착제는 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 갖는 것으로, 금속 유기 골격체 자체의 불포화 금속배위자리의 환원성을 이용하여 금속 유기 골격체에 환원된 제일구리염(I)을 분산시킨 것이다. 참고로, 제일구리염(I)은 염화제일구리(I) 형태로 분산될 수 있다.The olefin-selective adsorbent according to an embodiment of the present invention has a selective adsorption ability for olefins, and uses the reducibility of the unsaturated metal coordination site of the metal organic skeleton itself to use the reduced cuprous salt (I) to the metal organic skeleton. It was distributed. For reference, the cuprous salt (I) may be dispersed in the form of cuprous chloride (I).

본 발명에서 "올레핀 선택성 흡착제"는 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 가짐으로써, 올레핀과 파라핀을 분리할 수 있는 흡착제를 의미하는 것으로, 유무기 하이브리드 입자로 이루어질 수 있다. In the present invention, "olefin-selective adsorbent" refers to an adsorbent capable of separating olefin and paraffin by having a selective adsorption ability for olefin, and may be made of organic-inorganic hybrid particles.

본 발명에서 "금속 유기 골격체"는 중심 금속 이온 및 이에 배위결합한 유기 리간드를 포함하여 형성된 다공성의 결정성 유무기 고분자 화합물로서, 하이브리드 나노세공체, 유무기 혼성체 또는 MOF(Metal-Organic Framework)와 같은 의미이다. 상기 금속 유기 골격체는 결정성 골격 구조 내에 유기물과 무기물을 모두 포함할 수 있다. 예컨대, 결정성 골격에 극성의 금속이온 및 카르복실산 산소 음이온을 함유하는 동시에 비극성의 방향족 화합물 그룹이 공존하므로 친수성과 소수성을 동시에 지닐 수 있다.In the present invention, the "metal organic framework" is a porous crystalline organic-inorganic polymer compound formed including a central metal ion and an organic ligand coordinating thereto, a hybrid nanoporous material, an organic-inorganic hybrid material, or a metal-organic framework (MOF) It has the same meaning as. The metal organic skeleton may include both organic and inorganic materials in the crystalline skeleton structure. For example, since the crystalline skeleton contains a polar metal ion and a carboxylic acid oxygen anion and a non-polar aromatic compound group coexists, it can have both hydrophilicity and hydrophobicity.

본 발명에서 "빈금속자리"란 금속 유기 골격체에서 물 또는 유기용매가 제거된 금속의 배위가능 자리로서 유기금속화합물이 공유 결합 또는 배위결합을 형성할 수 있는 위치를 의미한다.In the present invention, the term "empty metal site" refers to a position in which water or an organic solvent is removed from a metal organic framework and a position where an organometallic compound can form a covalent bond or a coordination bond.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 일 실시예에서,The present invention in one embodiment,

다공성 입자 형태이며, 상기 다공성 입자의 표면 또는 기공 내의 불포화 금속 배위자리에서 제일구리염(I)이 분산된 다공성 금속 유기 골격체를 포함하고,It is in the form of a porous particle, and includes a porous metal organic skeleton in which the cuprous salt (I) is dispersed at the unsaturated metal coordination site in the pore or the surface of the porous particle,

상기 다공성 금속 유기 골격체는 다성분계 흡착등온식(ideal adsorbed solution theory, IAST) 기준으로, 273 내지 353 K 온도, 10 내지 1000 kPa의 압력범위에서 파라핀에 대한 올레핀의 선택도가 1.2 이상인 것을 특징으로 하는 올레핀 선택성 흡착제를 제공한다.The porous metal organic skeleton is characterized in that the selectivity of olefins to paraffin is 1.2 or more in a pressure range of 273 to 353 K and 10 to 1000 kPa, based on a multi-component adsorption isothermal formula (ideal adsorbed solution theory, IAST). It provides an olefin selective adsorbent.

본 발명에 있어서, 다공성 금속 유기 골격체(Metal-Organic Framework; MOF)는 다공성 배위 고분자(porous coordination polymers) 라고도 하며, 하이브리드 나노세공체, 또는 유무기 혼성체로도 지칭되고 있다. In the present invention, the porous metal-organic framework (MOF) is also referred to as porous coordination polymers, and is also referred to as hybrid nanoporous or organic-inorganic hybrid.

이러한, 상기 다공성 금속 유기 골격체는 빈금속자리(Open metal site, OMS)를 가짐을 특징으로 한다. 빈금속자리란 불포화 금속 자리(Coordinatively unsaturated site, CUS)라고도 하며, 구체적으로, 금속 유기 골격체에서 물 또는 유기용매가 제거된 금속의 배위가능 자리로서 유기금속화합물이 공유 결합 또는 배위결합을 형성할 수 있는 위치를 의미한다. 한편, 상기 금속 유기 골격체의 빈금속 자리를 확보하기 위하여, 빈금속 자리에 결합된 물 또는 용매성분을 제거하는 전처리 단계를 진행하는 것이 바람직할 수 있다. 상기 전처리는 금속 유기 골격체의 변형을 유발하지 않고 물 또는 용매성분을 제거할 수 있으면 어떠한 방법도 사용 가능하다. 도 1은 금속 유기 금속 골격체에 빈금속자리가 확보되는 것을 나타내는 개요도를 나타낸다.Such, the porous metal organic framework is characterized by having an open metal site (OMS). An empty metal site is also called a coordinatively unsaturated site (CUS), and specifically, as a coordinating site of a metal from which water or an organic solvent has been removed from the metal organic framework, an organometallic compound can form a covalent bond or a coordination bond. It means a position to be able to. Meanwhile, in order to secure the empty metal site of the metal organic skeleton, it may be preferable to perform a pretreatment step of removing water or a solvent component bound to the empty metal site. The pretreatment can be any method as long as water or solvent components can be removed without causing deformation of the metal organic framework. 1 shows a schematic diagram showing that empty metal sites are secured in a metal organometallic framework.

도 1을 참조하면, 금속 유기 골격체를 150℃의 온도로 열처리를 해줌으로써 물이 탈수되어 그 자리에 빈금속자리(OMS)가 확보됨을 살펴볼 수 있다. Referring to FIG. 1, it can be seen that water is dehydrated by subjecting the metal organic skeleton to a heat treatment at a temperature of 150° C. to secure an empty metal site (OMS) there.

한편, 상기 열처리를 통해 빈금속자리가 확보될 수 있는 금속 유기 골격체의 상기 금속 성분으로 크롬(Cr), 철(Fe), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 니켈(Ni), 몰리브데넘(Mo), 아연(Zn) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있으며, 이에 제한하지 않는다. 일 예로 상기 금소 유기 골격체는 탄소수 6 내지 18의 방향족 구조에 금속 또는 금속을 함유하는 작용기가 치환된 구조일 수 있다. 한편, 상기 금속 이온은 배위화합물을 잘 만드는 전이금속이 적당할 수 있다.Meanwhile, chromium (Cr), iron (Fe), aluminum (Al), magnesium (Mg), manganese (Mn), nickel (as the metal components of the metal organic framework that can secure empty metal sites through the heat treatment) Ni), molybdenum (Mo), zinc (Zn), and may be one or more selected from the group consisting of copper (Cu), but is not limited thereto. As an example, the metal oxide organic skeleton may be a structure in which a metal or a functional group containing a metal is substituted in an aromatic structure having 6 to 18 carbon atoms. Meanwhile, the metal ion may be a transition metal that makes a coordination compound well.

일 예로, 상기 금속 유기 골격체는 MIL-100(MIL-Materials of Institut Lavoisier)일 수 있으며, 바람직하게는 MIL-100(M=Fe, Al, Cr) 또는 Fe2 + 및 Fe3 + 이 불포화 금속 배위자리를 갖는 MIL-100(M=Fe) 일 수 있다. For example, the metal organic skeleton may be MIL-100 (MIL-Materials of Institut Lavoisier), preferably MIL-100 (M=Fe, Al, Cr) or Fe 2 + and Fe 3 + unsaturated metal It may be MIL-100 (M=Fe) having a coordination site.

구체적으로, 상기 다공성 금속 유기 골격체는 하기 화학식 1로 표시될 수 있다.Specifically, the porous metal organic framework may be represented by Formula 1 below.

[화학식 1][Formula 1]

Fe3O(H2O)2X1-y(OH)yX[C6H3-(CO2)3]2 Fe 3 O(H 2 O) 2 X 1-y (OH) y X[C 6 H 3 -(CO 2 ) 3 ] 2

상기 화학식 1에서, X = Cl, Br, I 또는 F; 0 ≤ y ≤ 1 이다.In Formula 1, X = Cl, Br, I or F; 0 ≤ y ≤ 1.

아울러, 본 발명에서 금속-유기 골격체의 또 하나의 구성원소인 유기 리간드는 유기물을 의미하는 것일 수 있다. 이러한 유기물은 링커(linker)라고도 하며, 배위할 수 있는 작용기를 가진 어떠한 유기물도 가능하다. In addition, in the present invention, the organic ligand, which is another member of the metal-organic framework, may mean an organic material. Such an organic material is also called a linker, and any organic material having a functional group capable of coordination may be used.

한편, 배위할 수 있는 작용기는 카르복실기(-COOH), 카르복실산 음이온기(-COO-), 아민기(-NH2) 및 이미노기(-NH), 니트로기(-NO2), 히드록시기(-OH), 할로겐기(-X) 및 술폰산기(-SO3H) 등이 예시될 수 있다. 보다 안정한 금속-유기 골격체를 유도하기 위해서는 배위할 수 있는 자리가 2개 이상인, 예를 들면 바이덴테이트 또는 트리덴테이트인 유기물일 수 있다. On the other hand, functional groups that can be coordinated are carboxyl group (-COOH), carboxylic acid anionic group (-COO-), amine group (-NH 2 ) and imino group (-NH), nitro group (-NO 2 ), hydroxy group ( -OH), a halogen group (-X) and a sulfonic acid group (-SO 3 H), and the like may be exemplified. In order to induce a more stable metal-organic framework, it may be an organic material having two or more sites capable of coordination, for example, bidentate or tridentate.

일 예로, 유기물로서 1-4-벤젠디카르복실산, 1,3,5-벤젠트리카르복실산, 2-5-디히드록시테레탈산, 2-6-나프탈렌디카르복실산, 아조벤젠테트라카르복실산 또는 이들의 유도체를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.For example, 1-4-benzenedicarboxylic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, 2-5-dihydroxyteretal acid, 2-6-naphthalenedicarboxylic acid, azobenzenetetracarboxylic acid as organic substances It may include an acid or a derivative thereof, but is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에서는 MIL-100(Fe)를 제이구리염(II)에시킨 뒤 제일구리염(I)으로 환원시켰다.In one embodiment of the present invention, MIL-100 (Fe) was added to cupric salt (II) and then reduced to cupric salt (I).

구체적으로, MIL-100(Fe)는 Fe로 이루어진 옥타헤드론 트리머(Octahedral trimers)와 1,3,5-벤젠트리카복실산(1,3,5-benzenetricarboxylic acid) 리간드로 구성된 철 벤젠트리카복실레이트이다. 이들은 기본적으로, Fe3 + 의 불포화 금속 배위자리를 가지지만, 200℃ 이상의 헬륨 분위기나 진공조건에서 Fe2 + 의 CUS 를 가질 수 있다.Specifically, MIL-100 (Fe) is an iron benzene tricarboxylate composed of octahedral trimers made of Fe and a 1,3,5-benzenetricarboxylic acid ligand. . These are basically only have an unsaturated metal coordination sites of Fe + 3, may have a CUS of Fe 2 + at least 200 ℃ helium atmosphere or vacuum condition.

본 발명의 올레핀 선택성 흡착제는 상술한 바와 같이, 다공성 금속 유기 골격체의 불포화 금속 배위자리(Coordinatively unsaturated metal site; CUS) 에 제일구리염(I)이분산된 것을 특징으로 한다.As described above, the olefin-selective adsorbent of the present invention is characterized in that the cuprous salt (I) is dispersed in the coordinatively unsaturated metal site (CUS) of the porous metal organic skeleton.

상기 제일구리염(I)은 다공성 금속 유기 골격체를 제이구리염(II) 수용액에 침지시킴으로써, 다공성 금속 유기 골격체의 불포화 금속 배위자리에서 제이구리염(II)이 제일구리염(I)으로 환원되어 분산된 것일 수 있다.The cuprous salt (I) is obtained by immersing the porous metal organic framework in a cupric salt (II) aqueous solution, so that the cupric salt (II) is converted into the cuprous salt (I) at the unsaturated metal coordination site of the porous metal organic framework. It may be reduced and dispersed.

구체적으로, 제이구리염(II) 수용액은 염화제이구리(II)와 아세트산구리(II)를 포함하며, 이때, 상기 염화제이구리(II) 및 아세트산구리(II)의 혼합 비율은 1:2 내지 1:5 중량비 범위 일 수 있으며, 또는 1:4의 비율일 수 있다. 한편, 염화제이구리(II) 수용액과 아세트산구리(II) 중량 혼합비일 수 있다.Specifically, the aqueous solution of cupric salt (II) includes cupric chloride (II) and copper (II) acetate, wherein the mixing ratio of the cupric chloride (II) and copper (II) acetate is 1:2 to It may be in the range of 1:5 weight ratio, or may be a ratio of 1:4. On the other hand, it may be a weight mixing ratio of the aqueous solution of cupric chloride (II) and copper (II) acetate.

특히, 염화제이구리(II) 및 아세트산구리(II)의 혼합 비율에서, 염화제이구리(II) 1 중량비 대비, 아세트산구리(II) 2 중량비 미만이거나, 아세트산구리(II)가 5 중량비를 초과하게 되면, 제일구리염의 생성율이 감소하여 파라핀에 대한 올레핀의 선택도가 감소하는 문제가 발생할 수 있다.In particular, in the mixing ratio of cupric chloride (II) and cupric acetate (II), compared to cupric chloride (II) 1 weight ratio, copper (II) acetate 2 weight ratio, or copper (II) acetate exceeds 5 weight ratio. If so, the production rate of the cuprous salt decreases, and thus the selectivity of the olefin to paraffin may decrease.

이때, 염화제이구리(II) 수용액의 농도는 0.1 내지 5 M 일 수 있으며, 아세트산구리(II) 수용액의 농도는 0.1 내지 5 M 일 수 있다. 염화제이구리(II) 수용액의 농도가 0.1 M 미만인 경우 올레핀 선택성 흡착제 기공 내 염화제이구리가 용이하게 들어가지 못하고 표면에 응집될 수 있으며, 5 M을 초과하는 경우에는 pH 가 낮아 흡착제의 결정성을 떨어뜨릴 수 있다. 아울러, 아세트산구리(II) 도 상기 염화제이구리(II) 와 마찬가지로, 수용액의 농도 0. 1 M 미만인 경우, 올레핀 선택성 흡착제 기공 내 아세트산구리(II) 가 용이하게 들어가지 못하고 표면에 응집될 수 있으며, 5 M 를 초과하게 되면, pH 가 낮아 흡착제의 결정성을 떨어뜨릴 수 있다.At this time, the concentration of the aqueous solution of cupric chloride (II) may be 0.1 to 5 M, and the concentration of the aqueous solution of copper (II) acetate may be 0.1 to 5 M. When the concentration of the cupric chloride (II) aqueous solution is less than 0.1 M, cupric chloride in the pores of the olefin-selective adsorbent cannot easily enter and may agglomerate on the surface. When it exceeds 5 M, the pH of the adsorbent is low. You can drop it. In addition, copper (II) acetate, like the cupric chloride (II), may be aggregated on the surface without easily entering copper (II) acetate in the pores of the olefin-selective adsorbent when the concentration of the aqueous solution is less than 0.1 M. If it exceeds 5 M, the pH is low, which may lower the crystallinity of the adsorbent.

이때, 최종 분산된 제일구리염(I)인 염화제일구리(I) 의 양은 금속 유기 골격체의 100 중량부 대비, 10 내지 150 중량부 일 수 있다. 또는 금속 유기 골격체의 100 중량부 대비, 20 내지 130 중량부, 또는 50 내지 110 중량부, 또는 60 내지 100 중량부 일 수 있다.At this time, the amount of cuprous chloride (I), which is the final dispersed cuprous salt (I), may be 10 to 150 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal organic skeleton. Alternatively, it may be 20 to 130 parts by weight, or 50 to 110 parts by weight, or 60 to 100 parts by weight, based on 100 parts by weight of the organic metal skeleton.

여기서, 염화제일구리(I)의 양이 금속 유기 골격체의 100 중량부 대비 10 중량부 미만이면, 올레핀에 대한 선택도가 미흡할 수 있으며, 150 중량부 를 초과하면, 올레핀 선택성 흡착제의 흡착용량이 현저히 떨어질 수 있다.Here, if the amount of cuprous chloride (I) is less than 10 parts by weight relative to 100 parts by weight of the metal organic skeleton, the selectivity for olefin may be insufficient, and if it exceeds 150 parts by weight, the adsorption capacity of the olefin-selective adsorbent This can drop significantly.

본 발명의 일 실시예에서, 올레핀과 파라핀을 함유하는 혼합가스의 올레핀과 파라핀은 탄소수가 2 내지 8 범위인 C2 내지 C8의 탄화수소일 수 있다. 보다 구체적으로, 올레핀과 파라핀을 함유하는 혼합가스의 올레핀과 파라핀은 C2 탄화수소인 에틸렌과 에탄, C3 탄화수소인 프로필렌과 프로판, C4 탄화수소인 부텐과 부탄일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the olefin and paraffin of the mixed gas containing olefin and paraffin may be a C 2 to C 8 hydrocarbon having 2 to 8 carbon atoms. More specifically, olefins and paraffins in the mixed gas containing olefins and paraffins may be C 2 hydrocarbons such as ethylene and ethane, C 3 hydrocarbons such as propylene and propane, and C 4 hydrocarbons such as butene and butane.

아울러, 본 발명의 올레핀 선택성 흡착제는 금속 유기 골격체에 분산된 환원된 제일구리염(I)인 염화제일구리(I)가 올레핀과 π-착화합결합을 함으로써, 높은 올레핀/파라핀 선택도를 가질 수 있다.In addition, the olefin-selective adsorbent of the present invention has a high olefin/paraffin selectivity by making a π-complex bond with the reduced cuprous salt (I), which is the reduced cuprous salt (I), dispersed in the metal organic skeleton. I can.

구체적으로, 올레핀 선택성 흡착제의 올레핀/파라핀 선택도는 1.2 이상일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, Cu@MIL-100(Fe) 는 전체 압력 범위에서, MIL-100(Fe) 보다 훨씬 큰 프로필렌과 프로판의 흡착량 차이를 보였다(도 1 참조).Specifically, the olefin/paraffin selectivity of the olefin-selective adsorbent may be 1.2 or higher. In one embodiment of the present invention, Cu@MIL-100 (Fe) showed a much greater difference in adsorption amount of propylene and propane than that of MIL-100 (Fe) in the entire pressure range (see FIG. 1).

아울러, 본 발명의 올레핀 선택성 흡착제는 큰 기공 내에 염화제일구리(I) 가 형성됨으로써 올레핀에 대한 선택성을 보이면서 너무 강하지 않은 인력을 가지게 되어 큰 운전용량, 상온/상압 재생 및 반복흡탈착 성능을 동시에 가질 수 있다.In addition, the olefin-selective adsorbent of the present invention exhibits selectivity for olefins by forming cuprous chloride (I) in large pores, and has a not too strong attraction, so that it has a large operating capacity, room temperature / normal pressure regeneration, and repeated adsorption and desorption performance. I can.

본 발명의 올레핀 선택성 흡착제의 운전용량은 PSA 공정 조건(2 내지 10기압 흡착, 1기압 탈착) 또는 VSA 공정 조건(2 내지 10 기압 흡착, 0.1 내지 0.5 기압 탈착)에서 0.5 mmol/g 내지 3.0 mmol/g인 것이 바람직하다.The operating capacity of the olefin-selective adsorbent of the present invention is 0.5 mmol/g to 3.0 mmol/ under PSA process conditions (2 to 10 atm adsorption, 1 atm desorption) or VSA process conditions (2 to 10 atm adsorption, 0.1 to 0.5 atm desorption). It is preferably g.

이하, 상기 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a method for preparing the olefin-selective adsorbent will be described in detail.

본 발명의 다른 실시예에 따른 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법은,A method of preparing an olefin selective adsorbent according to another embodiment of the present invention,

다공성 금속 유기 골격체의 표면 또는 기공 내의 불포화 금속 배위자리에서 제이구리염(II)을 제일구리염(I)으로 환원하여 분산시켜, 흡착제를 제조하는 것을 특징으로 하는 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법을 제공한다.Provides a method for producing an olefin-selective adsorbent, comprising reducing and dispersing cupric salt (II) into cuprous salt (I) on the surface of a porous metal organic skeleton or at the coordination site of an unsaturated metal in the pores to prepare an adsorbent. do.

구체적으로, 다공성 금속 유기 골격체를 제이구리염(II) 수용액에 침지하는 단계; 및Specifically, the step of immersing the porous metal organic framework in a cupric salt (II) aqueous solution; And

다공성 금속 유기 골격체를 침지한 수용액을 열처리하는 단계; 를 포함하는 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법을 제공한다.Heat-treating the aqueous solution in which the porous metal organic framework is immersed; It provides a method for producing an olefin-selective adsorbent comprising a.

여기서, 제이구리염(II) 수용액은 염화제이구리(II) 및 아세트산구리(II)를 포함하며, 상기 염화제이구리(II) 및 아세트산구리(II)의 혼합 비율은 1:2 내지 1:5 중량비 범위일 수 있다.Here, the cupric salt (II) aqueous solution includes cupric chloride (II) and copper (II) acetate, and the mixing ratio of the cupric chloride (II) and copper (II) acetate is 1:2 to 1:5 It may be in a range of weight ratios.

즉, 다공성 금속 유기 골격체의 표면 또는 기공 내의 불포화 금속 배위자리에서 염화제이구리(II) 및 아세트산구리(II)를 염화제일구리(I)로 환원하여 분산시켜, 올레핀에 대한 선택적 흡착능을 갖는 올레핀 선택성 흡착제를 제조하는 것을 특징으로 한다.That is, cupric chloride (II) and copper (II) acetate are reduced to cuprous chloride (I) and dispersed at the unsaturated metal coordination site in the pores or the surface of the porous metal organic framework, and thus olefins with selective adsorption ability for olefins It is characterized in that to prepare a selective adsorbent.

상술한 바와 같이, 본 발명의 다공성 금속 유기 골격체는 빈금속자리(OMS)를 가짐을 특징으로 한다. 이때, 상기 빈 금속자리(OMS)인 불포화 금속 배위자리에서 염화제이구리(II) 및 아세트산구리(II)를 염화제일구리(I) 로 환원되는 것을 특징으로 한다.As described above, the porous metal organic framework of the present invention is characterized by having an empty metal site (OMS). At this time, it is characterized in that the cupric chloride (II) and copper (II) acetate are reduced to cuprous chloride (I) at the unsaturated metal coordination site, which is the empty metal site (OMS).

즉, 상기 빈금속자리를 갖는 금속 유기 골격체의 표면 또는 기공 내의 불포화 금속 배위자리에서 염화제일구리(I)가 분산됨으로써, 기능화된 올레핀 선택성 흡착제를 제조할 수 있다. 한편, 올레핀 선택성 흡착제는 상술한 유무기 하이브리드 입자를 의미할 수 있다.That is, by dispersing cuprous chloride (I) at the unsaturated metal coordination site in the pore or the surface of the metal organic skeleton having the empty metal site, it is possible to prepare a functionalized olefin-selective adsorbent. On the other hand, the olefin-selective adsorbent may mean the organic-inorganic hybrid particles described above.

그리고, 빈금속자리가 활성화된 다공성 금속 유기 골격체를 염화제이구리(II) 및 아세트산구리(II) 수용액에 침지하는 단계를 포함한다.And, it includes the step of immersing the porous metal organic framework in which the empty metal sites are activated in an aqueous solution of cupric chloride (II) and copper (II) acetate.

한편, 다공성 금속 유기 골격체의 표면 또는 기공 내에 염화제일구리(I)를 분산시키기 위하여, 염화제이구리(II) 만을 염화제일구리(I)로 환원시켜 다공성 금속 유기 골격체에 분산시킬 수 있으나, 보다 높은 환원율을 가지는 이유에 있어서, 염화제이구리(II)와 아세트산구리(II) 를 함께 사용하는 것이 바람직하다.On the other hand, in order to disperse the cuprous chloride (I) in the surface or pores of the porous metal organic skeleton, only cupric chloride (II) can be reduced to cuprous chloride (I) and dispersed in the porous metal organic skeleton, For reasons of having a higher reduction rate, it is preferable to use cupric (II) chloride and copper (II) acetate together.

이때, 염화제이구리(II) 수용액의 농도는 0.1 내지 5 M 일 수 있으며, 아세트산구리(II) 수용액의 농도는 0.1 내지 5 M 일 수 있다. 염화제이구리(II) 수용액의 농도가 0.01 M 미만인 경우 올레핀 선택성 흡착제 기공 내 염화제이구리가 용이하게 들어가지 못하고 표면에 응집될 수 있으며, 5 M을 초과하는 경우에는 pH 가 낮아 흡착제의 결정성을 떨어뜨릴 수 있다. 아울러, 아세트산구리(II) 도 상기 염화제이구리(II) 와 마찬가지로, 수용액의 농도 0.01 M 미만인 경우, 올레핀 선택성 흡착제 기공 내 아세트산구리(II) 가 용이하게 들어가지 못하고 표면에 응집될 수 있으며, 5 M 를 초과하게 되면, pH 가 낮아 흡착제의 결정성을 떨어뜨릴 수 있다.At this time, the concentration of the aqueous solution of cupric chloride (II) may be 0.1 to 5 M, and the concentration of the aqueous solution of copper (II) acetate may be 0.1 to 5 M. When the concentration of the cupric chloride (II) aqueous solution is less than 0.01 M, cupric chloride in the pores of the olefin-selective adsorbent cannot easily enter and may aggregate on the surface. When it exceeds 5 M, the pH is low and the crystallinity of the adsorbent is low. You can drop it. In addition, copper (II) acetate, like the cupric chloride (II), can be aggregated on the surface without easily entering copper (II) acetate in the pores of the olefin-selective adsorbent when the concentration of the aqueous solution is less than 0.01 M. If M is exceeded, the pH is low, which may lower the crystallinity of the adsorbent.

다음으로, 다공성 금속 유기 골격체를 침지한 수용액을 열처리하는 단계를 포함한다.Next, it includes the step of heat-treating the aqueous solution immersed in the porous metal organic framework.

열처리하는 단계에서는 1차 열처리 및 2차 열처리 단계로 나눠지게 된다.The heat treatment step is divided into a first heat treatment and a second heat treatment step.

먼저, 1차 열처리에 의해서, 염화제이구리(II) 를 염화제일구리(I)로 1차 환원할 수 있다. 이때, 열처리 온도는 평균 130 내지 170℃ 일 수 있으며, 135 내지 165℃, 140 내지 160℃ 또는 150℃일 수 있다.First, by the primary heat treatment, it is possible to reduce the cupric chloride (II) to cupric chloride (I). In this case, the heat treatment temperature may be 130 to 170°C on average, and may be 135 to 165°C, 140 to 160°C, or 150°C.

여기서, 1차 열처리 온도가 130℃ 미만인 경우, 온도가 너무 낮아 1차 환원율이 적은 문제가 발생할 수 있으며, 200℃를 초과하게 되면, 온도가 너무 높아 2차 환원과정인 Fe2 +에 의한 환원이 먼저 일어나는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 1차 열처리 온도는 130 내지 170℃가 바람직하다.Here, when the first heat treatment temperature is less than 130°C, the temperature is too low to cause a problem with a small primary reduction rate, and when the temperature exceeds 200°C, the temperature is too high to reduce reduction by Fe 2+, which is the second reduction process. The first problem can arise. Therefore, the first heat treatment temperature is preferably 130 to 170°C.

다음으로, 1차 열처리가 완료된 후에 2차 열처리를 진행한다.Next, after the first heat treatment is completed, the second heat treatment is performed.

보다 구체적으로, 2차 열처리는 진공상태에서 진행될 수 있으며, 다공성 금속 유기 골격체의 금속 성분이 환원됨으로써, 1차 열처리시 환원되지 않은 제이구리(II)를 염화제일구리(I)로 환원시켜주는 환원제로 작용할 수 있다.More specifically, the secondary heat treatment can be performed in a vacuum state, and by reducing the metal component of the porous metal organic framework, it reduces cupric (II) not reduced in the first heat treatment to copper chloride (I). It can act as a reducing agent.

일 예로, 2차 열처리 단계에서 MIL-100(Fe) 구조체의 Fe3 +가 Fe2 + 로 환원된다. 이때, 상기 환원된 Fe2 +는 일부 구리(II) 이온을 구리(I) 이온으로 환원시켜주는 환원제로 작용하게 된다.For example, in the second heat treatment step, Fe 3 + of the MIL-100 (Fe) structure is reduced to Fe 2 + . At this time, the reduced Fe 2 + acts as a reducing agent that reduces some copper (II) ions to copper (I) ions.

이때, 2차 열처리 온도는 평균 230 내지 270℃ 일 수 있으며, 235 내지 265℃, 240 내지 260℃ 또는 250℃일 수 있다. 여기서, 2차 열처리 온도가 230℃ 미만인 경우, 온도가 너무 낮아 Fe2 + 생성율이 적은 문제가 발생할 수 있으며, 270℃를 초과하게 되면, 온도가 너무 높아 흡착제의 구조가 무너질 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 2차 열처리 온도는 230 내지 270℃가 바람직하다.In this case, the secondary heat treatment temperature may be 230 to 270°C on average, and may be 235 to 265°C, 240 to 260°C, or 250°C. Here, when the secondary heat treatment temperature is lower than 230 ℃, and a temperature can result in too low Fe 2 + generation rate is less problem, when it exceeds 270 ℃, the temperature is too high and may cause problems collapse the structure of the adsorbent. Therefore, the secondary heat treatment temperature is preferably 230 to 270°C.

아울러, 1차 열처리 시간은 480 내지 720 분이 바람직하며, 2차 열처리 시간은 480 내지 720 분이 바람직하다. In addition, the first heat treatment time is preferably 480 to 720 minutes, and the second heat treatment time is preferably 480 to 720 minutes.

본 발명의 또 다른 실시예에서, In another embodiment of the present invention,

올레핀 선택성 흡착제를 이용하여, 압력순환흡착법 또는 진공순환흡착법으로 수행되는 흡착장치에서 올레핀 및 파라핀 혼합물로부터 올레핀을 분리하는 것을 특징으로 하는 올레핀의 분리 방법을 제공한다.It provides a method for separating olefins, characterized in that olefins are separated from a mixture of olefins and paraffins in an adsorption device performed by a pressure circulation adsorption method or a vacuum circulation adsorption method using an olefin-selective adsorbent.

여기서, 압력순환흡착법(Pressure Swing adsorption, PSA)은 혼합가스로부터 특정 가스를 고순도로 정제하기 위해 압력이 높은 상태에서 흡착질을 흡착시켜 제거하는 공정 기술로, 흡착질을 탈착시켜 재생할 때에는 압력을 낮추게 된다. 압력이 고압에서 저압으로 주기적으로 변환하여 Pressure Swing이라고 한다. 한편, 진공순환흡착법 (Vacuum swing adsorption, VSA)은 PSA의 범주에 속한다.Here, the pressure swing adsorption (PSA) is a process technology that adsorbs and removes adsorbate from a mixed gas in order to purify a specific gas with high purity.When the adsorbate is desorbed and regenerated, the pressure is lowered. The pressure is periodically converted from high pressure to low pressure and is called a pressure swing. On the other hand, vacuum swing adsorption (VSA) belongs to the category of PSA.

아울러, PSA에서는, 혼합가스 중 흡착질의 분압을 낮춤으로서 탈착을 유도하거나, 혼합가스 자체의 압력을 낮춤으로서 분압을 낮출 수 있다.In addition, in the PSA, desorption may be induced by lowering the partial pressure of the adsorbed substance in the mixed gas, or the partial pressure may be lowered by lowering the pressure of the mixed gas itself.

본 발명에서 압력순환흡착법 수행시 압력 조건은 흡착시 2 내지 10 기압, 탈착시 1 기압일 수 있다. 진공순환흡착법 수행시 압력 조건은 흡착시 1 기압, 탈착시 0.1 내지 0.5 기압일 수 있다.In the present invention, the pressure condition when performing the pressure circulation adsorption method may be 2 to 10 atmospheres during adsorption and 1 atmosphere during desorption. When performing the vacuum circulation adsorption method, the pressure condition may be 1 atm for adsorption and 0.1 to 0.5 atm for desorption.

본 발명에서 압력순환흡착법 또는 진공순환흡착법 수행시 구동온도는 0 내지 80 ℃인 것이 바람직하다. 0 ℃ 미만인 경우, 탈착이 어려울 수 있으며, 80 ℃ 를 초과하는 온도에서는 만족할만한 선택도와 흡착량을 얻기 힘들기 때문이다.When performing the pressure circulation adsorption method or the vacuum circulation adsorption method in the present invention, the driving temperature is preferably 0 to 80°C. If the temperature is less than 0 °C, desorption may be difficult, and at a temperature exceeding 80 °C, it is difficult to obtain satisfactory selectivity and adsorption amount.

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples and experimental examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples and experimental examples are merely illustrative of the present invention, and the contents of the present invention are not limited to the following examples and experimental examples.

<실시예><Example>

실시예 1 올레핀 선택성 흡착제의 제조Example 1 Preparation of Olefin Selective Adsorbent

1-1. MIL-100(Fe)의 제조1-1. Manufacturing of MIL-100(Fe)

실시예에서 다공성 유-무기 하이브리드 MIL-100(Fe)을 제조하였다. In the examples, a porous organic-inorganic hybrid MIL-100 (Fe) was prepared.

먼저, 테프론 반응기에 철(iron powder; Fe0)과 1,3,5-벤젠트리카르복실산(1,3,5-benzentricarboxylic acid; 1,3,5-BTC) 및 증류수 등을 가하여 반응물의 최종 몰비가 Fe0 : 1,3,5-BTC : HNO3 : HF : H2O = 1.0 : 0.67 : 0.6 : 2.0 : 277 이 되도록 하였다.First, iron powder (Fe 0 ), 1,3,5-benzentricarboxylic acid (1,3,5-benzentricarboxylic acid; 1,3,5-BTC) and distilled water were added to the Teflon reactor to The final molar ratio was Fe 0 : 1,3,5-BTC: HNO3: HF: H 2 O = 1.0: 0.67: 0.6: 2.0: 277.

그리고, 상기 반응물을 상온에서 30분간 교반하여 균일한 반응물이 되도록 하였으며, 상기 반응물을 함유한 반응기를 150℃ 에서 12시간 동안 유지하여 결정화 반응을 수행하였다. 실온으로 냉각시키고 증류수로 세척한 후, 에탄올 및 암모늄 플루오라이드용액으로 정제한 후 건조하여 다공성 금속 유기 골격체 MIL-100(Fe) 을 수득하였다.In addition, the reactant was stirred at room temperature for 30 minutes to obtain a homogeneous reactant, and the reactor containing the reactant was maintained at 150° C. for 12 hours to perform a crystallization reaction. After cooling to room temperature, washing with distilled water, purification with ethanol and ammonium fluoride solution, and drying, a porous metal organic skeleton MIL-100 (Fe) was obtained.

1-2. Cu@MIL-100(Fe)의 제조1-2. Preparation of Cu@MIL-100(Fe)

상기 다공성 금속 유기 골격체를 30분간 염화제이구리(CuCl2) 0.2 M 수용액 과 아세트산구리(Cu(CH3COO)2 0.2 M 수용액이 혼합된 수용액에 침지한 후 열처리하여 제일구리염(I)이 분산된 다공성 금속 유기 골격체인 올레핀 선택성 흡착제를 얻었다.The porous metal organic framework was immersed in an aqueous solution in which a 0.2 M aqueous solution of cupric chloride (CuCl 2 ) and a 0.2 M aqueous solution of copper acetate (Cu (CH 3 COO) 2 0.2 M aqueous solution were mixed for 30 minutes, and then heat-treated to obtain cuprous salt (I). An olefin-selective adsorbent, which is a dispersed porous metal organic skeleton, was obtained.

한편, 이때, 염화제이구리(CuCl2) 수용액과 아세트산구리(Cu(CH3COO)2 수용액의 혼합비는 1:4 중량비로 혼합하였다. 그리고, 상기 열처리는 1, 2차로 나눠서 진행하였으며, 구체적으로, 각각 150℃ 및 250℃ 에서 열처리를 진행하였다. 이때, 1차 열처리는 150℃의 온도에서, 720 분 동안 진행 하였으며, 2차 열처리는 250℃의 온도에서, 480 분 동안 진행하였다.On the other hand, at this time, the mixing ratio of the aqueous solution of cupric chloride (CuCl 2 ) and the aqueous solution of copper acetate (Cu (CH 3 COO) 2 was mixed at a weight ratio of 1: 4. And, the heat treatment was performed by dividing it into first and second steps, and specifically , The heat treatment was performed at 150° C. and 250° C. At this time, the first heat treatment was performed at a temperature of 150° C. for 720 minutes, and the second heat treatment was performed at a temperature of 250° C. for 480 minutes.

열처리 이후 제일구리염(I)이 분산된 다공성 금속 유기 골격체가 제조되었으며, 이때, 상기 다공성 금속 유기 골격체의 기공 또는 표면에 분산된 염화제일구리(CuCl)는 금속 유기 골격체 100 중량부 대비 60 중량부 였다.After the heat treatment, a porous metal organic framework in which the cuprous salt (I) was dispersed was prepared, and at this time, the copper chloride (CuCl) dispersed in the pores or surface of the porous metal organic framework was 60 parts by weight compared to 100 parts by weight of the metal organic framework. It was parts by weight.

아울러, 흡착공정 실험에 사용하기 전에 헬륨기체를 흘려주면서 대기압 또는 대기압 이하에서 150 ℃ 이상으로 가열하거나, 진공상태에서 8시간 동안 가열하였다.In addition, before use in the adsorption process experiment, it was heated to 150°C or higher at atmospheric pressure or below atmospheric pressure while flowing helium gas, or heated for 8 hours in a vacuum state.

실시예 2 올레핀 선택성 흡착제의 제조Example 2 Preparation of Olefin Selective Adsorbent

실시예 1-1에서 제조한 금속 유기 골격체를 염화제이구리(CuCl2) 0.2 M 수용액과 아세트산구리(Cu(CH3COO)2) 0.2 M 수용액을 혼합한 제이구리염 수용액에 침지한 것을 제외하곤, 실시예 1과 동일하게 제조하였다.Except that the metal organic framework prepared in Example 1-1 was immersed in a cupric salt aqueous solution in which a 0.2 M aqueous solution of cupric chloride (CuCl 2 ) and a copper acetate (Cu(CH 3 COO) 2 ) 0.2 M aqueous solution were mixed. Hagon, it was prepared in the same manner as in Example 1.

이때, 상기 다공성 금속 유기 골격체의 기공 또는 표면에 분산된 염화제일구리(CuCl)는 금속 유기 골격체 100 중량부 대비 80 중량부 였다.At this time, cuprous chloride (CuCl) dispersed in the pores or surfaces of the porous metal organic framework was 80 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal organic framework.

실시예 3 올레핀 선택성 흡착제의 제조Example 3 Preparation of Olefin Selective Adsorbent

실시예 1-1에서 제조한 금속 유기 골격체를 염화제이구리(CuCl2) 0.2 M 수용액과 아세트산구리(Cu(CH3COO)2) 0.2 M 수용액을 혼합한 제이구리염 수용액에 침지한 것을 제외하곤, 실시예 1과 동일하게 제조하였다.Except that the metal organic framework prepared in Example 1-1 was immersed in a cupric salt aqueous solution in which a 0.2 M aqueous solution of cupric chloride (CuCl 2 ) and a copper acetate (Cu(CH 3 COO) 2 ) 0.2 M aqueous solution were mixed. Hagon, it was prepared in the same manner as in Example 1.

이때, 상기 다공성 금속 유기 골격체의 기공 또는 표면에 분산된 염화제일구리(CuCl)는 제조된 흡착제의 총 중량을 기준으로 평균 100 중량부 였다.At this time, copper chloride (CuCl) dispersed in the pores or surfaces of the porous metal organic framework was an average of 100 parts by weight based on the total weight of the prepared adsorbent.

<비교예><Comparative Example>

비교예 1. MIL-100(Fe) 제조Comparative Example 1. Preparation of MIL-100 (Fe)

실시예 1의 다공성 금속 유기 골격체를 염화제이구리(CuCl2) 수용액과 아세트산구리(Cu(CH3COO)2 수용액의 혼합용액에 침지하는 과정을 제외하고, 동일한 조건을 적용하여 올레핀 선택성 흡착제를 제조하였다.Except for the process of immersing the porous metal organic framework of Example 1 in a mixed solution of a cupric chloride (CuCl 2 ) aqueous solution and copper acetate (Cu (CH 3 COO) 2 aqueous solution), the same conditions were applied to prepare an olefin-selective adsorbent. Was prepared.

<실험예><Experimental Example>

실험예Experimental example 1. Cu@MIL-100( 1.Cu@MIL-100( FeFe ), ), MILMIL -100(-100( FeFe ) 에 대한 프로필렌, 프로판 흡착 등온선 비교Propylene and propane adsorption isotherms for)

실시예 1과 비교예 1에서 제조한 Cu@MIL-100(Fe), MIL-100(Fe) 흡착제들에 대하여 프로필렌, 프로판 흡착등온선을 20℃에서 측정하였다. For the Cu@MIL-100(Fe) and MIL-100(Fe) adsorbents prepared in Example 1 and Comparative Example 1, propylene and propane adsorption isotherms were measured at 20°C.

그리고, 그 결과를 도 1에 나타내었다. 도 1은 구리이온 함침 전후의 흡착제들에 대하여, 프로필렌 및 프로판 등온선을 비교한 그래프이다((a) 비교예 1, (b) 실시예 1, (c) 실시예 2, (d) 실시예 3))And, the results are shown in FIG. 1. 1 is a graph comparing propylene and propane isotherms for adsorbents before and after impregnation of copper ions ((a) Comparative Examples 1, (b) Examples 1, (c) Examples 2, (d) Example 3 ))

도 1을 참조하면, 전체 압력 범위에서 실시예 1 내지 3에서 제조한 흡착제가 비교예 1보다 훨씬 큰 프로판과 프로필렌의 흡착량 차이를 보였다.Referring to FIG. 1, the adsorbents prepared in Examples 1 to 3 showed a much greater difference in adsorption amount between propane and propylene than in Comparative Example 1 in the entire pressure range.

그리고, 전처리 조건에 따른 실시예 2의 흡착량을 비교하여, 그 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2(a)는 실시예 2의 흡착제의 제조시 150 ℃ 에서 1차 열처리한 후의 흡착제의 흡착량을 나타낸 것이고, 도 2(b)는 실시예 2의 흡착제의 제조시 250 ℃ 에서 2차 열처리한 후의 흡착제의 흡착량을 나타낸 것이다.Then, the adsorption amount of Example 2 according to the pretreatment conditions was compared, and the results are shown in FIG. 2. 2(a) shows the adsorption amount of the adsorbent after the first heat treatment at 150° C. in the preparation of the adsorbent of Example 2, and FIG. 2(b) is the second heat treatment at 250° C. in the preparation of the adsorbent of Example 2 It shows the adsorption amount of the adsorbent after drying.

도 2의 (a)와 (b)를 비교하여 보면, 2차 열처리한 후의 흡착제가 propylene 및 propane 의 분리 흡착 성능이 우수한 것을 확인할 수 있다.When comparing (a) and (b) of FIG. 2, it can be seen that the adsorbent after the secondary heat treatment has excellent separation and adsorption performance of propylene and propane.

도 3은 실시예 2에서 제조한 Cu@MIL-100(Fe)의 표면을 주사 전자 현미경(Scanning electron micro-scopy, SEM)과 EDX(Energy-dispersive X-ray)로 관찰한 이미지이다.3 is an image obtained by observing the surface of Cu@MIL-100 (Fe) prepared in Example 2 with a scanning electron micro-scopy (SEM) and EDX (Energy-dispersive X-ray).

도 3을 참조하면, Cu@MIL-100(Fe)의 결정 내부에 구리염이 균일하게 함침되었음을 확인할 수 있다.Referring to Figure 3, it can be seen that the copper salt is uniformly impregnated inside the crystal of Cu@MIL-100 (Fe).

도 4는 실시예 2(Cu(M)@MIL-100(Fe)) 에 대한 구리 영역에서의 XPS(X-ray photoelectron spectroscopy) 스펙트럼이며, 도 5은 구리 이온 함침 전후의 MIL-100(Fe)의 PXRD(powder X-ray diffraction) 패턴 비교를 나타낸 도면이다.4 is an XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) spectrum in the copper region for Example 2 (Cu(M)@MIL-100(Fe)), and FIG. 5 is a MIL-100(Fe) before and after copper ion impregnation. A diagram showing a comparison of PXRD (powder X-ray diffraction) patterns of.

도 4와 5의 XPS, PXRD 결과에서 볼 수 있듯이, Cu@MIL-100(Fe)에 함침된 제이구리염이 제일염화구리염으로 성공적으로 환원되었기 때문으로 설명될 수 있다. 환원된 제일염화구리염이 프로필렌과 π-착화합결합을 함으로써 높은 프로필렌 선택도를 주는 것으로 보인다. 이러한 결과로부터 는 추가적인 환원제의 사용 및 고온 소성 없이 금속 유기 골격체 자체의 불포화 금속 배위자리의 환원성을 이용하여 금속 유기 골격체에 환원된 제일구리염을 분산시킨 올레핀 선택성 흡착제를 도출하였다. As can be seen from the XPS and PXRD results of FIGS. 4 and 5, it can be explained that the cupric salt impregnated with Cu@MIL-100 (Fe) was successfully reduced to the cuprous chloride salt. The reduced cuprous chloride salt appears to give high propylene selectivity by making a π-complex bond with propylene. From these results, an olefin-selective adsorbent was derived by dispersing the reduced cuprous salt in the metal organic framework by using the reducibility of the unsaturated metal coordination site of the metal organic framework itself without the use of an additional reducing agent and high temperature firing.

실험예Experimental example 2: Cu@MIL-100( 2: Cu@MIL-100( FeFe ) 및 ) And MILMIL -100(-100( FeFe )에 대한 프로필렌/프로판 선택도 비교Propylene/propane selectivity comparison for)

이상흡착용액이론(ideal adsorbed solution theory, IAST) 는 실험적으로 측정한 순수성분 흡착등온선으로부터 혼합물 조건에서의 선택도를 예측하기 위한 방법으로서 잘 알려진 이론이다. 이미 여러 연구들을 통해 제올라이트와 금속 유기 골격체 등의 다양한 흡착제의 혼합물에서의 선택도를 정확하게 예측할 수 있는 것으로 검증된 바 있다. 따라서, 이러한 이상흡착용액이론을 이용하여 상기 실험예 1에서 측정한 프로필렌 및 프로판 흡착등온선으로부터 실시예 2(Cu@MIL-100(Fe))과 비교예 1(MIL-100(Fe)) 흡착제들에 대한 프로필렌/프로판 선택도를 예측하였다.Ideal adsorbed solution theory (IAST) is a well-known theory for predicting the selectivity in mixture conditions from an experimentally measured pure component adsorption isotherm. It has already been verified through several studies that it can accurately predict the selectivity in a mixture of various adsorbents such as zeolite and metal organic framework. Therefore, using this ideal adsorption solution theory, from the propylene and propane adsorption isotherms measured in Experimental Example 1, Example 2 (Cu@MIL-100 (Fe)) and Comparative Example 1 (MIL-100 (Fe)) adsorbents Propylene/propane selectivity for was predicted.

아울러, 1차 열처리 때의 선택도를 측정하였으며, 2차 열처리 때의 선택도를 계산하였다.In addition, the selectivity at the time of the first heat treatment was measured, and the selectivity at the time of the second heat treatment was calculated.

그리고, 그 결과를 도 6에 나타내었다.And, the results are shown in FIG. 6.

도 6을 참조하면, 전체 압력 영역에서, 실시예 2(Cu@MIL-100(Fe))이 비교예 1(MIL-100(Fe))에 비해 높은 프로필렌/프로판 선택도를 보였다. 6, in the entire pressure range, Example 2 (Cu@MIL-100 (Fe)) showed higher propylene/propane selectivity than Comparative Example 1 (MIL-100 (Fe)).

구체적으로, 실시예 2이 293 K 에서, 100 kPa 의 압력에서 선택도가 9 인 반면, 비교예 1의 경우 선택도가 4 미만이였다.Specifically, Example 2 had a selectivity of 9 at 293 K and a pressure of 100 kPa, whereas Comparative Example 1 had a selectivity of less than 4.

이는 Cu@MIL-100(Fe) 내부에서 환원된 염화제일구리에 프로필렌에 대해 선택적인 흡착을 하기 때문인 것으로 설명될 수 있다.It can be explained that this is because it selectively adsorbs propylene on the reduced cuprous chloride inside Cu@MIL-100 (Fe).

실험예Experimental example 3: Cu@MIL-100( 3: Cu@MIL-100( FeFe ) 및 ) And MILMIL -100(-100( FeFe )의 )of 충전탑Charging tower 혼합물 mixture 파과Breakthrough 실험에 의한 프로필렌/프로판 분리 성능 비교 Propylene/propane separation performance comparison by experiment

압력순환식흡착(Pressure Swing Adsorption, PSA) 분리공정은 흡착제를 충전탑에 충전한 뒤에 혼합물 조건에서 연속적으로 프로필렌과 프로판을 분리하는 공정이다. 따라서, 흡착제의 PSA 공정 적용 가능성을 타진하기 위해서는 고정탑에 흡착제를 충전한 뒤에 혼합물을 흘려주면서 출구에서의 프로필렌 및 프로판의 파과(breakthrough) 곡선을 측정함에 의해 혼합물 조건에서 프로필렌과 프로판을 분리할 수 있는지 여부를 확인하여야 한다.The pressure swing adsorption (PSA) separation process is a process of continuously separating propylene and propane under a mixture condition after filling an adsorbent in a packed column. Therefore, in order to assess the applicability of the adsorbent to the PSA process, propylene and propane can be separated under the mixture condition by measuring the breakthrough curves of propylene and propane at the outlet while flowing the mixture after filling the adsorbent in the fixed tower. You should check whether there is.

본 실험에서는 도 7에 도시된 파과 분리장치를 사용하였다. 각각의 가스의 유량은 MFC(Mass Flow Controller)를 이용하여 정밀하게 조절하였다. 흡착제를 통과한 가스의 조성을 MS(Mass Spectrometer)를 사용하여 분석하였다. 프로필렌/프로판을 분리하기 위해 특별히 제조된 튜브(tube)형 고정탑(직경 = 1/4 인치, 길이 15 cm)를 사용하였고, 실시예 1의 Cu@MIL-100(Fe) 및 비교예 1의 MIL-100(Fe) 분말 0.3 g을 각각 펠렛화한 뒤 고정탑에 충전하였다. 고정탑을 전처리 후, 프로필렌/프로판/헬륨 혼합물(25/25/50의 몰비)을 40 ml/min의 속도로 일정하게 흘려주었다.In this experiment, the breakthrough separation device shown in FIG. 7 was used. The flow rate of each gas was precisely controlled using MFC (Mass Flow Controller). The composition of the gas passing through the adsorbent was analyzed using MS (Mass Spectrometer). A tube-type fixed tower (diameter = 1/4 inch, length 15 cm) specially manufactured to separate propylene/propane was used, and Cu@MIL-100 (Fe) of Example 1 and Comparative Example 1. 0.3 g of MIL-100 (Fe) powder was each pelletized and then charged into a fixed tower. After pretreatment of the fixed tower, a propylene/propane/helium mixture (25/25/50 molar ratio) was constantly flowed at a rate of 40 ml/min.

도 8에서 볼 수 있듯이, Cu@MIL-100(Fe)이 MIL-100(Fe)에 비해 훨씬 좋은 프로필렌/프로판 분리 성능을 보이는 것을 확인할 수 있었다. 파과곡선으로부터 계산된 프로필렌/프로판 선택도는 Cu@MIL-100(Fe)의 경우 4.234로 MIL-100(Fe)의 2.124 보다 훨씬 컸다. 이는 Cu@MIL-100(Fe)이 프로필렌/프로판 분리용 PSA 공정에 적용 가능한 유망한 흡착제임을 보여주는 결과이다.As can be seen in Figure 8, it was confirmed that Cu@MIL-100 (Fe) showed much better propylene/propane separation performance than MIL-100 (Fe). The propylene/propane selectivity calculated from the breakthrough curve was 4.234 for Cu@MIL-100(Fe), which was much higher than 2.124 for MIL-100(Fe). This is a result showing that Cu@MIL-100(Fe) is a promising adsorbent applicable to the PSA process for propylene/propane separation.

Claims (13)

다공성 금속 유기 골격체의 표면 또는 기공 내의 불포화 금속 배위자리에서 제이구리염(II)을 제일구리염(I)으로 환원하여 분산시켜, 흡착제를 제조하는 것으로,
다공성 금속 유기 골격체를 제이구리염(II) 수용액에 침지하는 단계; 및
다공성 금속 유기 골격체를 침지한 수용액을 열처리하는 단계; 를 포함하며,
상기 열처리하는 단계는 다공성 금속 유기 골격체를 침지한 수용액을 100 내지 180℃ 의 온도에서 열처리하는 1차 열처리 단계; 및
상기 1차 열처리한 수용액을 230 내지 300 ℃ 의 온도에서 열처리하는 2차 열처리 단계; 를 포함하는 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법.
By reducing and dispersing cupric salt (II) to cuprous salt (I) at the unsaturated metal coordination site on the surface of the porous metal organic framework or in the pores to prepare an adsorbent
Immersing the porous metal organic framework in an aqueous solution of cupric salt (II); And
Heat-treating the aqueous solution in which the porous metal organic framework is immersed; Including,
The heat treatment may include a first heat treatment step of heat treating an aqueous solution immersed in a porous metal organic framework at a temperature of 100 to 180°C; And
A second heat treatment step of heat-treating the first heat-treated aqueous solution at a temperature of 230 to 300 °C; Method for producing an olefin-selective adsorbent comprising a.
제1항에 있어서,
제이구리염(II) 수용액은 염화제이구리(II) 및 아세트산구리(II)를 포함하며,
상기 염화제이구리(II) 및 아세트산구리(II)의 혼합 비율은 1:2 내지 1:5 중량비 범위인 것을 특징으로 하는 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 1,
The aqueous solution of cupric salt (II) contains cupric (II) chloride and copper (II) acetate,
The mixing ratio of the cupric chloride (II) and copper (II) acetate is in the range of 1:2 to 1:5 by weight, the method for producing an olefin-selective adsorbent.
제1항에 있어서,
올레핀 선택성 흡착제의 제조방법에 의해 제조된 올레핀 선택성 흡착제는, 다공성 입자 형태이며, 상기 다공성 입자의 표면 또는 기공 내의 불포화 금속 배위자리에서 제일구리염(I)이 분산된 다공성 금속 유기 골격체를 포함하고,
상기 다공성 금속 유기 골격체는 다성분계 흡착등온식(ideal adsorbed solution theory, IAST) 기준으로, 273 K 내지 353 K 온도, 10 내지 1000 kPa의 압력범위에서 파라핀에 대한 올레핀의 선택도가 1.2 이상인 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 1,
The olefin-selective adsorbent prepared by the method for producing an olefin-selective adsorbent is in the form of a porous particle, and includes a porous metal organic skeleton in which a cuprous salt (I) is dispersed at the surface of the porous particle or at the unsaturated metal coordination site in the pores, ,
The porous metal-organic framework is an olefin-selective adsorbent having a selectivity of 1.2 or more for paraffin in a pressure range of 273 K to 353 K and 10 to 1000 kPa based on a multi-component adsorption isotherm (IAST). Method of manufacturing.
제3항에 있어서,
올레핀과 파라핀은
C2 내지 C8의 탄화수소인 것을 특징으로 하는 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 3,
Olefins and paraffins are
A method for producing an olefin-selective adsorbent, characterized in that it is a C 2 to C 8 hydrocarbon.
제3항에 있어서,
다공성 금속 유기 골격체는
금속 성분으로 크롬(Cr), 철(Fe), 알루미늄(Al), 마그네슘(Mg), 망간(Mn), 니켈(Ni), 루비듐(Ru), 로듐(Rh), 몰리브데넘(Mo), 오스뮴(Os), 카드뮴(Cd), 백금(Pt), 인듐(In), 아연(Zn) 및 구리(Cu)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 3,
The porous metal organic framework is
Metal components include chromium (Cr), iron (Fe), aluminum (Al), magnesium (Mg), manganese (Mn), nickel (Ni), rubidium (Ru), rhodium (Rh), molybdenum (Mo), Production of an olefin-selective adsorbent comprising at least one selected from the group consisting of osmium (Os), cadmium (Cd), platinum (Pt), indium (In), zinc (Zn) and copper (Cu) Way.
제5항에 있어서,
상기 다공성 금속 유기 골격체는
Fe2+ 및 Fe3+이 불포화 금속 배위자리를 갖는 것을 특징으로 하는 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 5,
The porous metal organic framework is
A method for producing an olefin-selective adsorbent, characterized in that Fe 2+ and Fe 3+ have an unsaturated metal coordination site.
제3항에 있어서,
상기 다공성 금속 유기 골격체는
유기물로서 1,4-벤젠디카르복실산, 1,3,5-벤젠트리카르복실산, 2,5-디히드록시테레프탈산, 2,6-나프탈렌디카르복실산, 아조벤젠테트라카르복실산 또는 이들의 유도체를 포함하는 것을 특징으로 하는 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 3,
The porous metal organic framework is
As organic substances, 1,4-benzenedicarboxylic acid, 1,3,5-benzenetricarboxylic acid, 2,5-dihydroxyterephthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid, azobenzenetetracarboxylic acid, or these A method for producing an olefin-selective adsorbent, comprising a derivative of.
제3항에 있어서,
다공성 금속 유기 골격체는
0.2 내지 10 mmol/g 의 밀도로 불포화 금속 배위 자리를 갖는 것을 특징으로 하는 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법.
The method of claim 3,
The porous metal organic framework is
A method for producing an olefin-selective adsorbent, characterized in that it has an unsaturated metal coordination site at a density of 0.2 to 10 mmol/g.
제1항에 따른 올레핀 선택성 흡착제의 제조방법에 의해 제조된 흡착제를 이용하여, 압력순환흡착법 또는 진공순환흡착법으로 수행되는 흡착장치에서 올레핀 및 파라핀 혼합물로부터 올레핀을 분리하는 것을 특징으로 하는 올레핀의 분리 방법.
A method for separating olefins, characterized in that the olefin is separated from the olefin and paraffin mixture in an adsorption device performed by a pressure circulation adsorption method or a vacuum circulation adsorption method using an adsorbent prepared by the method for producing an olefin selective adsorbent according to claim 1 .
제9항에 있어서,
상기 압력순환흡착법 수행시 압력 조건은 흡착시 2 내지 10 기압, 탈착시 1 기압인 것을 특징으로 하는 올레핀의 분리 방법.
The method of claim 9,
When performing the pressure circulation adsorption method, the pressure conditions are 2 to 10 atmospheres during adsorption and 1 atmosphere during desorption.
제9항에 있어서,
상기 진공순환흡착법 수행시 압력 조건은 흡착시 2 내지 10 기압, 탈착시 0.1 내지 0.5 기압인 것을 특징으로 하는 올레핀의 분리 방법.
The method of claim 9,
When performing the vacuum circulation adsorption method, the pressure conditions are 2 to 10 atmospheres during adsorption and 0.1 to 0.5 atmospheres during desorption.
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