(57)【要約】本発明は、エチレン、プロピレンなどの硬質オレフィンを含む混合ガスからオレフィン（エチレン、プロピレンなど）及びオレフィン除去混合ガス（エタン、プロパン、水素、メタン、窒素など）を分離するための方法及び装置に関する。この方法は、オレフィンを選択的に吸着する吸着剤が充填された吸着塔にオレフィン含有混合ガスを取り込ませてオレフィンを吸着し、オレフィン以外のガスを塔出口に排出して分離し、吸着されたオレフィンは、脱着剤（Ｃ４炭化水素、Ｃ５炭化水素、Ｃ６炭化水素など）を用いて置換脱着した後に、オレフィン及び脱着剤を蒸留により分離して高純度のオレフィンを産生する。この装置は、オレフィンを選択的に吸着する吸着剤が充填された多数の吸着塔と、オレフィン／脱着剤とオレフィン除去混合ガス／脱着剤の混合物を分離するための２つの蒸留塔と、を備える。
2013536223.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オレフィン含有混合ガスをオレフィン選択性吸着剤が充填された吸着塔に取り込ませてオレフィンを吸着させ、未吸着の成分及び脱着段階において吸着塔にあった脱着剤を吸着塔の出口に送ってオレフィン除去流／脱着剤混合物を分離する蒸留塔に取り込ませる吸着段階と、
前記吸着塔にオレフィン／脱着剤蒸留塔において得られた高濃度オレフィンを取り込ませて、オレフィンと共に少量吸着されていたパラフィン及びその他のガスを洗浄しながら吸着塔内のオレフィンの純度を高めるオレフィン洗浄段階と、
前記オレフィン洗浄段階の終わった吸着塔に脱着剤を取り込ませてオレフィンを脱着した後に、オレフィン／脱着剤混合物を分離する蒸留塔に送って高純度オレフィンを産生する脱着段階と、
を含み、
前記吸着段階の前または後に、前記吸着塔にオレフィン洗浄段階において排出されるガス（オレフィン含有ガス）を取り込ませて排ガス中のオレフィンを回収する回収段階をさらに含むことを特徴とするオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する方法。
【請求項２】
前記吸着段階と、回収段階と、洗浄段階及び脱着段階が多数の吸着塔において繰り返し行われることを特徴とする請求項１に記載のオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する方法。
【請求項３】
前記オレフィン吸着段階における圧力が大気圧以上である場合に、回収段階前に、吸着塔に残留するオレフィン以外の成分を排出するための並流減圧段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する方法。
【請求項４】
前記オレフィン選択性吸着剤は、オレフィンと選択的にπ−錯合体を形成するπ−錯体吸着剤、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトまたはゼオライトＡ吸着剤であることを特徴とする請求項１に記載のオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する方法。
【請求項５】
前記脱着剤は、Ｃ３〜Ｃ６の炭化水素類であることを特徴とする請求項１に記載のオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する方法。
【請求項６】
前記吸着または脱着段階は、１〜３０ａｔｍの圧力及び２０〜１５０℃の温度条件下で行われることを特徴とする請求項１に記載のオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する方法。
【請求項７】
前記オレフィン除去流／脱着剤混合物を分離する蒸留塔及びオレフィン濃縮流／脱着剤混合物を分離する蒸留塔において分離された脱着剤は、吸着塔に再循環されることを特徴とする請求項１に記載のオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する方法。
【請求項８】
オレフィンを選択的に吸着する吸着剤が充填された多数の吸着塔と、２つの蒸留塔（オレフィン濃縮流／脱着剤分離用蒸留塔及びオレフィン除去流／脱着剤分離用蒸留塔）と、を備えることを特徴とするオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する装置。
【請求項９】
前記多数の吸着塔が、
オレフィン含有混合ガスの供給配管と、オレフィン濃縮流／脱着剤分離用蒸留塔につながるオレフィン濃縮流／脱着剤の排出配管、及び前記オレフィン濃縮流／脱着剤分離用蒸留塔から所定量のオレフィン濃縮流を供給する配管と接続されており、
オレフィン洗浄段階において排出されるガスを吸着の終わった吸着塔に取り込ませるための配管、及び吸着段階において排出されるオレフィン除去流及び脱着剤をオレフィン除去流／脱着剤分離用蒸留塔に導く配管と接続されており、
前記蒸留塔において分離された脱着剤を吸着塔に再供給する配管と接続されていることを特徴とする請求項８に記載のオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する装置。
【請求項１０】
前記多数の吸着塔が、
オレフィン含有混合ガスの供給配管（１）と弁（１ａ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）につながるオレフィン濃縮流／脱着剤の排出配管（２）と弁（２ａ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）から所定量のオレフィン濃縮流を供給する配管（３）と弁（３ａ）を介して接続されており、オレフィン洗浄段階において排出されるガスを吸着の終わった吸着塔に取り込ませるための配管（６）及び配管（４）と弁（６ａ）及び弁（４ａ）を介して接続されており、吸着段階において排出されるオレフィン除去流及び脱着剤を蒸留塔（Ｄ２）に導く配管（５）と弁（５ａ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）及び蒸留塔（Ｄ２）において分離された脱着剤が吸着塔に供給される配管（７）と弁（７ａ）を介して接続されている、オレフィン選択性吸着剤が充填された吸着塔（ＡＤ−１）と、
オレフィン含有混合ガスの供給配管（１）と弁（１ｂ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）につながるオレフィン濃縮流／脱着剤の排出配管（２）と弁（２ｂ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）から所定量のオレフィン濃縮流を供給する配管（３）と弁（３ｂ）を介して接続されており、オレフィン洗浄段階において排出されるガスを吸着の終わった吸着塔に取り込ませるための配管（６）及び配管（４）と弁（６ｂ）及び弁（４ｂ）を介して接続されており、吸着段階において排出されるオレフィン除去流及び脱着剤を蒸留塔（Ｄ２）に導く配管（５）と弁（５ｂ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）及び蒸留塔（Ｄ２）において分離された脱着剤が吸着塔に供給される配管（７）と弁（７ｂ）を介して接続されている、オレフィン選択性吸着剤が充填された吸着塔（ＡＤ−２）と、
オレフィン含有混合ガスの供給配管（１）と弁（１ｃ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）につながるオレフィン濃縮流／脱着剤の排出配管（２）と弁（２ｃ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）から所定量のオレフィン濃縮流を供給する配管（３）と弁（３ｃ）を介して接続されており、オレフィン洗浄段階において排出されるガスを吸着の終わった吸着塔に取り込ませるための配管（６）及び配管（４）と弁（６ｂ）及び弁（４ｃ）を介して接続されており、吸着段階において排出されるオレフィン除去流及び脱着剤を蒸留塔（Ｄ２）に導く配管（５）と弁（５ｃ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）及び蒸留塔（Ｄ２）において分離された脱着剤が吸着塔に供給される配管（７）と弁（７ｃ）を介して接続されている、オレフィン選択性吸着剤が充填された吸着塔（ＡＤ−３）と、
オレフィン含有混合ガスの供給配管（１）と弁（１ｄ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）につながるオレフィン濃縮流／脱着剤の排出配管（２）と弁（２ｄ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）から所定量のオレフィン濃縮流を供給する配管（３）と弁（３ｄ）を介して接続されており、オレフィン洗浄段階において排出されるガスを吸着の終わった吸着塔に取り込ませるための配管（６）及び配管（４）と弁（６ｄ）及び弁（４ｄ）を介して接続されており、吸着段階において排出されるオレフィン除去流及び脱着剤を蒸留塔（Ｄ２）に導く配管（５）と弁（５ｄ）を介して接続されており、蒸留塔（Ｄ１）及び蒸留塔（Ｄ２）において分離された脱着剤が吸着塔に供給される配管（７）と弁（７ｄ）を介して接続されている、オレフィン選択性吸着剤が充填された吸着塔（ＡＤ−４）と、
を備えることを特徴とする請求項８に記載のオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する装置。
【請求項１１】
前記４つの吸着塔において、吸着段階と、回収段階と、洗浄段階及び脱着段階が繰り返し行われることを特徴とする請求項１０に記載のオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エチレン／エタン混合ガス、プロピレン／プロパン混合ガス、流動接触分解（ＦＣＣ：Fluidized Catalytic Cracking）排ガス、ポリエチレン排ガス（ＰＥ Off-gas）、ポリプロピレン排ガス（ＰＰ Off-gas）など硬質オレフィン（エチレン、プロピレンなど）が含有されている混合ガスから高純度オレフィンを濃縮して回収するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
これまで、エチレン／エタン、プロピレン／プロパンなどのオレフィン／パラフィンの分離には蒸留技術が用いられてきたが、オレフィンとパラフィンとの沸点差が小さくて段数の多い蒸留塔を用いるが故に高いエネルギー及び装置コストがかかっていた。また、原油の精製の際に生じる常圧残渣油や真空残渣油を処理して揮発油及びプロピレンなどを産生する流動接触分解排ガスには約２０体積％のエチレンが含有されているが、エチレンの濃度が低く、しかも、様々なガスが含まれているため、これまでエチレンを経済的に回収することができず、燃料ガスとして用いていた。
【０００３】
最近には、オレフィン蒸留分離工程の代わりに吸着分離工程を採用してオレフィン分離コストを削減するための技術について盛んな研究が行われている。
【０００４】
硬質オレフィン（エチレン、プロピレン、ブチレンなど）及びパラフィン（エタン、プロパン、ブタンなど）を吸着分離する従来の技術は、下記の通りである。
【０００５】
米国特許第６、８６７、１６６号には、エチレン若しくはプロピレンに選択性がある遷移金属イオンが担持された吸着剤を開発して、圧力変動吸着工程若しくは温度変動吸着工程によりオレフィンを分離する技術について開示されている。
【０００６】
また、米国特許第６、２９３、９９９号には、プロピレンのみを選択的に吸着するモレキュラーシーブ機能を有するＡＬＰＯ−１４吸着剤を用いて、圧力変動若しくは温度変動吸着工程によりプロパン／プロピレン混合ガスからプロピレンを分離する工程技術について開示されており、米国特許第６、４８８、７４１号には、ゼオライト吸着剤を用いて、圧力変動吸着工程や圧力変動吸着工程と蒸留工程の混性工程によりＣ２〜Ｃ４のオレフィン成分を分離する工程技術について開示されており、そして米国特許第６、４８８、７４１号には、モレキュラーシーブ機能を有する８リング構造のＳＡＰＯなどの吸着剤を用いて、プロピレンをプロパン／プロピレン混合ガスから分離する技術について開示されている。
【０００７】
以上述べたように、エチレン若しくはプロピレンの吸着分離工程は、これらの成分を液化させ難いため、液相吸着よりは気相吸着により行われ、吸着剤の再生が圧力変動吸着法や温度変動吸着法により行われている。温度変動吸着法は、吸着塔の温度を昇温または降温させるのに長時間がかかるためバルクガスの分離工程時の生産性が低くて装置コストが高くつき、圧力変動吸着法や真空変動吸着法は圧縮器や真空ポンプの容量が限られているため大量の混合ガスの分離に向いていない。
【０００８】
本願出願人により登録された大韓民国登録特許第０８４９９８７号には、低濃度のエチレンを含む流動接触分解排ガスからエチレン選択性吸着剤を用いてエチレンを分離し得る吸着分離工程について開示されている。これは、脱着剤を用いて吸着されたエチレンを脱着する置換脱着工程により、吸着−エチレン洗浄−置換脱着の段階を経ながら流動接触分解排ガスに含まれているエチレンを濃縮して回収する技術である。なお、大韓民国登録特許第０８２２８４７号には、Ｃ４オレフィン／パラフィンを分離するために、吸着段階−Ｃ４オレフィン洗浄段階−脱着段階を含む置換脱着工程が開示されている。
【０００９】
上記のオレフィン／パラフィン置換脱着工程は、基本的に、吸着−オレフィン洗浄−脱着の段階を含んでいるが、原料中に含まれているオレフィンの濃度、オレフィン及びパラフィンの吸着特性、製品オレフィンの要求濃度に応じて、オレフィン洗浄段階において吸着塔の外部に排出されるオレフィンの量が多大であるが故にオレフィンの回収率が下がるという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第６、８６７、１６６号明細書
【特許文献２】米国特許第６、２９３、９９９号明細書
【特許文献３】韓国登録特許第０８４９９８７号公報
【特許文献４】韓国登録特許第０８２２８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、吸着及び洗浄の段階において排出されるオレフィンを回収してオレフィンの回収率を高めると共に、工程の経済性を高めるための置換脱着工程を提供する。
【００１２】
本発明の目的は、エチレン／エタン混合ガス、プロピレン／プロパン混合ガス、流動接触分解排ガス、ポリエチレン排ガス、ポリプロピレン排ガスなど硬質オレフィン（エチレン、プロピレン）などが含有されている混合ガスから高純度オレフィンを高い回収率で分離するための方法及び装置を提供することである。
【００１３】
既存の置換脱着工程は、吸着−オレフィン洗浄−脱着の段階を基本的に含んでいるため、吸着及びオレフィン洗浄の段階において吸着塔の外部にオレフィンが排出されてしまうが故にオレフィンの回収率が低かった。本発明は、吸着段階及びオレフィン洗浄段階において排出されるガスを吸着段階の前または後に吸着塔に取り込ませて排ガスに含まれているオレフィンを回収する回収段階を追加してオレフィンの回収率を高めた置換脱着工程を提供する。
【００１４】
前述の既存の技術において、吸着及び洗浄段階で吸着塔から外部に排出されるオレフィンの量が大きいため、オレフィンの回収率及びプロセスの経済効率が高くならない。本発明は、吸着によりエチレンを分離する工程を提供し、吸着及び洗浄段階において排出されるエチレンの回収率及びプロセスの経済効率を改善する。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本実施形態のオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する方法は、オレフィン含有混合ガスをオレフィン選択性吸着剤が充填された吸着塔に取り込ませてオレフィンを吸着させ、未吸着の成分及び脱着段階において吸着塔にあった脱着剤を吸着塔の出口に送ってオレフィン除去流／脱着剤混合物を分離する蒸留塔に取り込ませる吸着段階と、前記吸着塔にオレフィン／脱着剤蒸留塔において得られた高濃度オレフィンを取り込ませて、オレフィンと共に少量吸着されていたパラフィン及びその他のガスを洗浄しながら吸着塔内のオレフィンの純度を高めるオレフィン洗浄段階と、前記オレフィン洗浄段階の終わった吸着塔に脱着剤を取り込ませてオレフィンを脱着した後に、オレフィン／脱着剤混合物を分離する蒸留塔に送って高純度オレフィンを産生する脱着段階と、を含み、前記吸着段階の前または後に、前記吸着塔にオレフィン洗浄段階において排出されるガス（オレフィン含有ガス）を取り込ませて排ガス中のオレフィンを回収する回収段階をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明によりオレフィン含有混合ガスから高濃度のオレフィンを回収するための工程の概略図である。装置は、オレフィンを選択的に吸着して分離する４つの吸着塔ＡＤ−１、ＡＤ−２、ＡＤ−３、ＡＤ−４と、オレフィン／脱着剤及びパラフィン混合ガス／脱着剤を分離するための２つの蒸留塔Ｄ１、Ｄ２と、を備えている。
【図２】吸着段階−回収段階−オレフィン洗浄段階−脱着段階を経て行われるオレフィン置換脱着工程の１周期工程の構成図である。
【図３】回収段階−吸着段階−オレフィン洗浄段階−脱着段階を経て行われるオレフィン置換脱着工程の１周期工程の構成図である。
【図４】流動接触分解排ガスとほとんど同じ組成の原料ガスから本発明の置換脱着工程によりエチレンを分離する実験により得られた製品エチレンの純度及び回収率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の置換脱着工程は、吸着段階−回収段階−オレフィン洗浄段階−脱着段階を含んでいるか、あるいは、回収段階−吸着段階−オレフィン洗浄段階−脱着段階を含んでいる。以下、図１に基づき、本発明に係る置換脱着工程について説明する。
【００１８】
改善されたオレフィン置換脱着工程は、オレフィンを選択的に吸着する吸着剤が充填された多数の吸着塔と、２つの蒸留塔（オレフィン濃縮流／脱着剤分離用蒸留塔、オレフィン除去流／脱着剤分離用蒸留塔）と、を備える装置において、回収、吸着、洗浄及び脱着といった段階、または、吸着、回収、洗浄及び脱着といった段階が連続して繰り返し行われることにより、高純度のオレフィンが分離される。
【００１９】
オレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する工程は、オレフィン含有混合ガスをオレフィン選択性吸着剤が充填された吸着塔に取り込ませてオレフィンを吸着させ、未吸着の成分及び脱着段階において吸着塔にあった脱着剤を吸着塔の出口に送ってオレフィン除去流／脱着剤混合物を分離する蒸留塔に取り込ませる吸着段階と、前記吸着段階の終わった前記吸着塔にオレフィン／脱着剤蒸留塔において得られた高濃度オレフィンを取り込ませて、オレフィンと共に少量吸着されていたパラフィン及びその他のガスを洗浄しながら吸着塔内のオレフィンの純度を高めるオレフィン洗浄段階と、前記オレフィン洗浄段階の終わった吸着塔に脱着剤を取り込ませてオレフィンを脱着した後に、オレフィン／脱着剤混合物を分離する蒸留塔に送って高純度オレフィンを産生する脱着段階と、を含み、前記吸着段階の前または後に、前記吸着塔にオレフィン洗浄段階において排出されるガス（オレフィン含有ガス）を取り込ませて排ガス中のオレフィンを回収する回収段階をさらに含むことを特徴とする。
【００２０】
また、前記吸着段階と、回収段階と、洗浄段階及び脱着段階は、前記多数の吸着塔において繰り返し行われる。
【００２１】
好ましくは、前記多数の吸着塔に、互いに異なる工程進行度を持たせて各段階を繰り返し行わせることにより、工程効率を高めることができる。
【００２２】
前記オレフィン含有混合ガスを置換脱着装置に取り込ませて高濃度のオレフィンを回収する工程は、例えば、下記の図２及び図３に示すように、４つの吸着塔ＡＤ−１、ＡＤ−２、ＡＤ−３及びＡＤ−４において回収段階と、吸着段階と、オレフィン洗浄段階及び脱着段階を行うことで行われる。
【００２３】
前記オレフィン選択性吸着剤としては、オレフィンと選択的にπ−錯合体を形成するπ−錯体吸着剤、Ｘ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライトまたはゼオライトＡ吸着剤が使用可能であり、好ましくは、ゼオライト１３Ｘ吸着剤が使用可能である。
【００２４】
前記吸着または脱着段階は、１〜３０ａｔｍの圧力及び２０〜１５０℃の温度条件下で行われることが好ましい。
【００２５】
前記オレフィン除去流／脱着剤混合物を分離する蒸留塔と、オレフィン濃縮流／脱着剤混合物を分離する蒸留塔において分離された脱着剤は、吸着塔に再循環されて使用可能である。
【００２６】
本発明において用いられる脱着剤は、オレフィン含有原料ガスのオレフィンの種類に応じて異なり、主としてＣ３〜Ｃ６の炭化水素類が使用可能であるが、これに何ら制限されない。
【００２７】
本発明の一実施形態において、オレフィン含有混合ガスからオレフィンを選択的に分離するための置換脱着装置は、多数の吸着塔と、２つの蒸留塔（オレフィン濃縮流／脱着剤分離用蒸留塔Ｄ１及びオレフィン除去流／脱着剤分離用蒸留塔Ｄ２）と、を備えてなり、前記多数の吸着塔は、オレフィン含有混合ガスの供給配管と、オレフィン濃縮流／脱着剤分離用蒸留塔につながるオレフィン濃縮流／脱着剤の排出配管、及び前記オレフィン濃縮流／脱着剤分離用蒸留塔から所定量のオレフィン濃縮流を供給する配管と接続されており、オレフィン洗浄段階において排出されるガスを吸着の終わった吸着塔に取り込ませるための配管、及び吸着段階において排出されるオレフィン除去流及び脱着剤をオレフィン除去流／脱着剤分離用蒸留塔に導く配管と接続されており、前記蒸留塔において分離された脱着剤を吸着塔に再供給する配管と接続されている。
【００２８】
また、本発明の一実施形態に係る置換脱着装置は、図１に示すように、オレフィンを選択的に吸着する吸着剤が充填された４つの吸着塔ＡＤ−１、ＡＤ−２、ＡＤ−３及びＡＤ−４と、２つの蒸留塔（オレフィン濃縮流／脱着剤分離用蒸留塔Ｄ１及びオレフィン除去流／脱着剤分離用蒸留塔Ｄ２）と、を備えてなる。
【００２９】
図１を参照すると、オレフィン含有混合ガスからオレフィンを選択的に分離するためのオレフィン置換脱着装置は、オレフィン含有混合ガスの供給配管１と弁１ａを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１につながるオレフィン濃縮流／脱着剤の排出配管２と弁２ａを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１から所定量のオレフィン濃縮流を供給する配管３と弁３ａを介して接続されており、オレフィン洗浄段階において排出されるガスを吸着の終わった吸着塔に取り込ませるための配管６及び配管４と弁６ａ、弁４ａを介して接続されており、吸着段階において排出されるオレフィン除去流及び脱着剤を蒸留塔Ｄ２に導く配管５と弁５ａを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１及び蒸留塔Ｄ２において分離された脱着剤が吸着塔に供給される配管７と弁７ａを介して接続されている、オレフィン選択性吸着剤が充填された吸着塔ＡＤ−１と、オレフィン含有混合ガスの供給配管１と弁１ｂを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１につながるオレフィン濃縮流／脱着剤の排出配管２と弁２ｂを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１から所定量のオレフィン濃縮流を供給する配管３と弁３ｂを介して接続されており、オレフィン洗浄段階において排出されるガスを吸着の終わった吸着塔に取り込ませるための配管６及び配管４と弁６ｂ及び弁４ｂを介して接続されており、吸着段階において排出されるオレフィン除去流及び脱着剤を蒸留塔Ｄ２に導く配管５と弁５ｂを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１及び蒸留塔Ｄ２において分離された脱着剤が吸着塔に供給される配管７と弁７ｂを介して接続されている、オレフィン選択性吸着剤が充填された吸着塔ＡＤ−２と、オレフィン含有混合ガスの供給配管１と弁１ｃを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１につながるオレフィン濃縮流／脱着剤の排出配管２と弁２ｃを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１から所定量のオレフィン濃縮流を供給する配管３と弁３ｃを介して接続されており、オレフィン洗浄段階において排出されるガスを吸着の終わった吸着塔に取り込ませるための配管６及び配管４と弁６ｂ、弁４ｃを介して接続されており、吸着段階において排出されるオレフィン除去流及び脱着剤を蒸留塔Ｄ２に導く配管５と弁５ｃを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１及び蒸留塔Ｄ２において分離された脱着剤が吸着塔に供給される配管７と弁７ｃを介して接続されている、オレフィン選択性吸着剤が充填された吸着塔ＡＤ−３と、オレフィン含有混合ガスの供給配管１と弁１ｄを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１につながるオレフィン濃縮流／脱着剤の排出配管２と弁２ｄを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１から所定量のオレフィン濃縮流を供給する配管３と弁３ｄを介して接続されており、オレフィン洗浄段階において排出されるガスを吸着の終わった吸着塔に取り込ませるための配管６及び配管４と弁６ｄ、弁４ｄを介して接続されており、吸着段階において排出されるオレフィン除去流及び脱着剤を蒸留塔Ｄ２に導く配管５と弁５ｄを介して接続されており、蒸留塔Ｄ１及び蒸留塔Ｄ２において分離された脱着剤が吸着塔に供給される配管７と弁７ｄを介して接続されている、オレフィン選択性吸着剤が充填された吸着塔ＡＤ−４と、２つの蒸留塔（オレフィン濃縮流／脱着剤分離用蒸留塔Ｄ１及びオレフィン除去流／脱着剤分離用蒸留塔Ｄ２）と、を備えてなり、前記４つの吸着塔において、前記吸着段階と、回収段階と、オレフィン洗浄段階及び脱着段階が繰り返し行われる。
【００３０】
このとき、前記それぞれの吸着塔は、互いに異なる工程進行度をもって各段階を繰り返し行うことにより、工程効率を高めることができる。
【００３１】
以下、前記図２に基づき、オレフィン含有混合ガスからオレフィンを選択的に分離するためのオレフィン置換脱着工程の１周期工程の一実施形態について説明する。
【００３２】
先ず、吸着塔ＡＤ−１に配管１及び弁１ａを介してオレフィン含有混合ガスが取り込まれてオレフィンが吸着され、吸着塔に残留していた脱着剤及びオレフィンの除去されたガスは、弁５ａ及び配管５を介して蒸留塔Ｄ２に供給されて脱着剤を回収する吸着段階が行われる。吸着塔ＡＤ−１において前記吸着段階が行われる間に、吸着塔ＡＤ−２においては、配管７及び弁７ｂを介して脱着剤を供給されて吸着されたオレフィンを脱着する過程（脱着段階）が行われる。脱着剤と共に排出されるオレフィン濃縮流は、弁２ｂ及び配管２を介して蒸留塔Ｄ１に取り込まれて脱着剤と高純度オレフィンとに分離される。脱着剤としては、蒸留塔Ｄ１及びＤ２の塔の下部から得られる脱着剤を用いる。また、吸着塔ＡＤ−３は、蒸留塔Ｄ１において分離された高純度オレフィンの一部を配管３及び弁３ｃを介して取り込ませてオレフィンと共に少量吸着されていたパラフィン及びその他のガスを洗い取ることによりオレフィンの純度を高める（オレフィン洗浄段階）。このとき、吸着塔ＡＤ−３から排出されるガスは、弁６ｃ−配管６−配管４−弁４ｄを介して吸着塔ＡＤ−４に取り込まれて排ガス中に含まれているオレフィンを吸着して回収し、オレフィン以外のガスは弁５ｄ及び配管５を介して蒸留塔Ｄ２に供給される（回収段階）。
【００３３】
吸着塔ＡＤ−１における吸着段階が終わると、図２に示すように、吸着塔ＡＤ−１は、吸着塔ＡＤ−４（エチレン洗浄段階）から排出されるガス中のオレフィン成分を吸着するための回収段階を行い、脱着段階の終わった吸着塔ＡＤ−２は、オレフィン含有原料ガスを取り込ませてオレフィンを吸着する吸着段階を行い、吸着塔ＡＤ−３は、脱着剤により吸着されたオレフィンを脱着する脱着段階を行い、吸着塔ＡＤ−４は、蒸留塔Ｄ１から得られる高濃度オレフィンにより吸着塔内に残留する少量のパラフィン及びその他のガスを洗い取ってオレフィンの濃度を高める洗浄段階を行う。このようにして一つの吸着塔が吸着段階−回収段階−オレフィン洗浄段階−脱着段階を行うと１周期工程が終わり、後続して、次の周期の工程が行われる。
【００３４】
また、オレフィン含有混合ガスからオレフィンを選択的に分離するためのオレフィン置換脱着工程は、混合ガス中のオレフィン濃度及び製品オレフィンの要求純度に応じて、図３に示すように、回収段階−吸着段階−オレフィン洗浄段階−脱着段階の順に行われてもよい。すなわち、オレフィン含有混合ガスからオレフィンを選択的に分離するためのオレフィン置換脱着工程は、脱着の終わった吸着塔に吸着段階及びオレフィン洗浄段階において排出されるガスを取り込ませて排ガス中に含まれているオレフィンを回収する回収段階と、回収段階の終わった吸着塔にオレフィン含有原料ガスを取り込ませてオレフィンを吸着する吸着段階と、吸着段階が終わった後に蒸留塔Ｄ２から得られる高濃度オレフィンの一部を取り込ませて吸着塔内に存在する不純物を除去してオレフィンの純度を高めるオレフィン洗浄段階、及びオレフィン洗浄の終わった吸着塔に脱着剤を取り込ませてオレフィンを脱着する脱着段階の順に行われてもよい。
【００３５】
また、オレフィン含有混合ガスからオレフィンを選択的に分離するためのオレフィン置換脱着工程は、吸着段階の圧力が大気圧よりも高いときに、回収段階の前に吸着塔内に残留するオレフィン以外の成分を排出するための並流減圧段階をさらに含んでいてもよい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の好適な実施例を挙げて本発明に係る硬質オレフィンの分離のための置換脱着工程について詳述する。
【００３７】
＜実施例１＞
オレフィン置換脱着工程は、図１に示す本発明のオレフィン含有混合ガスからオレフィンを分離する装置を用いて、図２に示す工程に従い行った。実験に用いられた原料の組成は、下記表１に示すように、流動接触分解排ガスとほとんど同じ組成であり、エチレン濃度が１９．６体積％であった。エチレン分離のための吸着剤としてはゼオライトＸを用い、脱着剤としてはＣ４混合ガス（イソブタン８５％、ノルマルブタン１５％）を用いた。吸着段階は、８０ｏＣの温度及び８ｂａｒの圧力条件下で行われた。なお、高純度エチレンの洗浄に必要なエチレンとしては、蒸留方法によらずに、商業的に入手可能な高純度エチレン（９９．９５体積％）を用いた。
【００３８】
【表１】
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【００３９】
下記表２には、上記の実施例１と同じ条件下でオレフィン置換脱着工程を行ったときに、エチレン洗浄段階において排出されるエチレンの濃度を示す。下記表２に示すように、原料中のエチレン濃度（１９．６体積％）よりも高い濃度のエチレンが排出されるため、これを回収せずに廃棄すれば、高い回収率でエチレンを分離することができないということが分かる。実験によって得られたエチレンの純度及び回収率を図４に示す。図４から明らかなように、エチレンの洗浄流量を８４０ｍｌ／分とした場合に、９９．５体積％のエチレンを９１％の回収率で分離することができる。
【００４０】
【表２】
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【００４１】
既存のオレフィンの置換脱着工程は、オレフィン洗浄段階において排出されるガス中のオレフィン濃度が原料中のオレフィン濃度よりも高いときにオレフィンを効率よく回収し得る回収段階がなかったためオレフィンの損失量が多大であり、これは、回収率の低下につながっていた。本発明においては、吸着段階の後または前に回収段階を追加して、オレフィン洗浄段階において排出されるガス中のオレフィンを回収することにより、既存の工程に比べて高いオレフィンの回収率を達成することができる。
【００４２】
本発明は好ましい実施形態に限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱しなければ、様々な改良、付加、転換が可能であることが理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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