使用了金屬配位化合物的氣體分離材及氣體分離方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包含特定的金屬配位化合物的氣體分離材、以及使用該氣體分離材從 混合氣體分離烴氣的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 迄今為止已知從包含烴的混合氣體中，將目標(biāo)烴氣（例如，乙烯和1，3- 丁二烯） 進(jìn)行分離回收的技術(shù)。
[0003] 作為想要分離回收的烴氣的一例，可舉出乙烯。乙烯作為例如氧化乙烯、氯乙烯、 乙醛、苯乙烯、聚乙烯等各種合成化學(xué)工業(yè)品的起始物質(zhì)是重要的化學(xué)物質(zhì)。
[0004] 乙烯一般是通過(guò)石腦油分解或乙烷的脫氫來(lái)制造的。乙烯作為碳原子數(shù)2的蒸餾 餾分被回收，但在該蒸餾餾分中，除了目標(biāo)的乙烯以外，也包含乙烷等化合物。因此，需要從 生成物的混合物中，將乙烯選擇性分離回收。用于分離的一個(gè)方法為蒸餾，但乙烯與乙烷的 沸點(diǎn)接近，因此需要高壓低溫條件下的深冷分離，使用非常多的能量。
[0005] 作為更節(jié)能地分離回收乙烯的方法，可舉出利用吸附進(jìn)行的分離。在通過(guò)變壓吸 附法、變溫吸附法來(lái)分離混合氣體時(shí)，一般而言，使用分子篩碳、沸石等作為分離吸附材，通 過(guò)其平衡吸附量或吸附速度的差來(lái)進(jìn)行分離。然而，在通過(guò)平衡吸附量的差來(lái)分離混合氣 體的情況下，迄今為止的吸附材不能僅選擇性吸附想要除去的氣體，因此分離系數(shù)變小，裝 置的大型化不可避免。
[0006] 作為其它想要分離回收的烴氣的一例，可舉出1，3-丁二烯。1，3-丁二烯作為例 如用于制造合成橡膠的起始物質(zhì)、此外作為非常多的化合物的中間體也是有用的化合物。 1，3- 丁二烯一般是通過(guò)石腦油分解、丁烯的脫氫來(lái)制造的。在這些制造方法中，1，3- 丁二 烯作為混合氣體的一成分來(lái)獲得。因此，需要從作為混合物獲得的生成物中，將1，3-丁二 烯選擇性分離回收。作為生成物中的碳原子數(shù)4的主成分，可以認(rèn)為是1，3-丁二烯、異丁 烯、1-丁烯、2-丁烯、正丁烷、異丁烷等。它們的碳原子數(shù)相同，沸點(diǎn)也接近，因此工業(yè)上采 用的蒸餾分離困難。
[0007] 作為其它分離方法之一，可舉出抽提蒸餾法，該方法為使用了極性溶劑的吸收法， 因此在從極性溶劑中回收1，3-丁二烯時(shí)，使用非常多的能量。因此，作為更節(jié)能地分離回 收1，3- 丁二烯的方法，期望為利用吸附法的分離。
[0008] 然而，以往的多孔性材料（專利文獻(xiàn)1)的分離性能低，因此需要以多階段進(jìn)行分 離，分離裝置的大型化不可避免。
[0009] 作為賦予優(yōu)異的分離性能的吸附材，開(kāi)發(fā)了通過(guò)外部刺激而產(chǎn)生動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)變化的 多孔性金屬配位化合物。在使用了該多孔性材料作為氣體吸附材的情況下，直至某一定的 壓力也不吸附氣體，但如果超過(guò)某一定壓力，則觀測(cè)到氣體吸附開(kāi)始這樣的特異現(xiàn)象。此 外，根據(jù)氣體的種類(lèi)，觀測(cè)到吸附開(kāi)始?jí)翰煌默F(xiàn)象。
[0010] 在將該多孔性材料應(yīng)用于例如變壓吸附方式的氣體分離裝置中的吸附材的情況 下，能夠?qū)崿F(xiàn)非常高效率的氣體分離。此外，可以使壓力的波動(dòng)寬度窄，也有助于節(jié)能。進(jìn)一 步，由于也可以有助于氣體分離裝置的小型化，因此可以提高將高純度氣體作為制品銷(xiāo)售 時(shí)的成本競(jìng)爭(zhēng)力是毋庸置疑的，即使在本公司工廠內(nèi)部使用高純度氣體的情況下，由于可 以削減需要高純度氣體的設(shè)備所需的成本，因此結(jié)果有削減最終制品的制造成本的效果。
[0011] 專利文獻(xiàn)2~8和非專利文獻(xiàn)1~3中公開(kāi)了，由銅離子、2, 3-吡嗪二甲酸二價(jià) 陰離子和吡嗪形成的金屬配位化合物[Cu2(pydC)2(pyz)]。在這些文獻(xiàn)中雖然有關(guān)于乙炔、 甲烷的吸附特性的報(bào)告，但關(guān)于與乙烯、碳原子數(shù)4的烴氣有關(guān)的吸附和分離，沒(méi)有任何提 及。
[0012] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)
[0014] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開(kāi)昭51-43702號(hào)公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)2 :日本特許第3746321號(hào)說(shuō)明書(shū)
[0016] 專利文獻(xiàn)3 :日本特許第4217776號(hào)說(shuō)明書(shū)
[0017] 專利文獻(xiàn)4 :日本特開(kāi)2005-255651號(hào)公報(bào)
[0018] 專利文獻(xiàn)5 :日本特開(kāi)2007-063269號(hào)公報(bào)
[0019] 專利文獻(xiàn)6 :日本特開(kāi)2008-184509號(hào)公報(bào)
[0020] 專利文獻(xiàn)7 :日本特開(kāi)2008-184533號(hào)公報(bào)
[0021] 專利文獻(xiàn)8 :日本特開(kāi)2010-121079號(hào)公報(bào)
[0022] 非專利文獻(xiàn)
[0023]非專利文獻(xiàn) 1:MitsuruKondo,TakashiOkubo,AkikoAsami，Shin-ichiroNoro， TomomichiYoshitomi，SusumuKitagawa，TomohikoIshii，HiroyukiMatsuzaka，and KenjiSeki，AngewandteChemieInternationalEdition，第 38 卷，140 ~143 頁(yè)（1999 年）
[0024]非專利文獻(xiàn) 2:RyotaroMatsuda，RyoKitaura，SusumuKitagawa，Yoshiki Kubota,RodionV.Belosludov,TatsuoC.Kobayashi,HirotoshiSakamoto，Takashi Chiba，MasakiTakata,YoshiyukiKawazoe,andYoshimiMita，Nature，第 436 卷，238 ~ 241 頁(yè)（2〇〇5 年）
[0025]非專利文獻(xiàn) 3:RyoKitaura，RyotaroMatsuda，YoshikiKubota，Susumu Kitagawa,MasakiTakata，TatsuoC.Kobayashi,andMegumiSuzuki，Journalof PhysicalChemistryB，第IO9 卷，23378 ~23385 頁(yè)（2〇〇5 年）

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026] 發(fā)明所要解決的課題
[0027] 本發(fā)明的目的是提供將具有碳-碳雙鍵的碳原子數(shù)2~5的烴氣、特別是具有 碳-碳雙鍵的碳原子數(shù)2或4的烴氣，例如乙烯或1，3- 丁二烯作為目標(biāo)氣體，可以從包含 上述目標(biāo)氣體和與上述目標(biāo)氣體碳原子數(shù)相同的烴氣的混合氣體中，將上述目標(biāo)氣體分離 回收的與以往相比優(yōu)異的分離材和分離方法。
[0028] 用于解決課題的方法
[0029] 本發(fā)明人等進(jìn)行了深入研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用特定的由金屬M(fèi)的離子、2, 3-吡 嗪二甲酸二價(jià)陰離子、和與上述金屬M(fèi)的離子能夠二齒配位的有機(jī)配位體（B)形成的金 屬配位化合物作為吸附材，從而可以實(shí)現(xiàn)上述目的，完成本發(fā)明。即，本發(fā)明包含以下的 [1]~[19]的實(shí)施方式。
[0030] [1] 一種氣體分離材，其特征在于，是將具有碳-碳雙鍵的碳原子數(shù)2或