JPH09323016A

JPH09323016A - ガス分離方法、ガス分離装置及びガス分離材

Info

Publication number: JPH09323016A
Application number: JP8145335A
Authority: JP
Inventors: Kenji Seki; 建司関
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 1996-06-07
Filing date: 1996-06-07
Publication date: 1997-12-16

Abstract

(57)【要約】【課題】天然ガス等の炭素数の異なった炭化水素が混
合されるガスにおいて、その炭素数に応じた効率的な分
離が行える、分離特性に優れたガス分離方法及びガス分
離装置を得る。【解決手段】分離対象のガスが、天然ガス等である、
炭素数が異なった炭化水素ガスを複数種含むガスを分離
対象とする場合に、吸着材として１次元又は３次元チャ
ンネル構造を有する有機金属錯体を使用し、炭素数の多
い炭化水素ガスと炭素数の少ない炭化水素ガスとを分離
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、炭素数の
異なった炭化水素が複数種、混在して含まれる天然ガス
から、そのカロリー数が高く、排ガス等の還元力が強い
炭素数の大きな炭化水素ガスを分離等するガス分離技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のガス分離にあっては、従来分離
膜を利用しておこなう方法、あるいはは吸着材を使用し
ておこなう方法が知られている。ここで、後者の方法
は、吸着材に吸着される被吸着ガスを含む原料ガスを分
離対象とするものであり、この原料ガスを吸着材に接触
させて被吸着ガスを吸着材に吸着させるとともに、残余
のガスを捕集して被吸着ガスが少ない第１分離ガスを得
る第１工程と、第１工程で吸着材に吸着された被吸着ガ
スを吸着材から脱離させて、脱離してくるガスを捕集し
て被吸着ガスが多い第２分離ガスを得る第２工程とから
なっている。このような操作をおこなおうとする場合、
従来、天然ガスから、メタン、それ以外のガス等を分離
する目的では、吸着材として活性炭が使用されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、活性炭
を使用して、例えば天然ガス中の炭化水素を、炭素数に
応じて分離しようとする場合は、その吸着性能に起因し
て分離効率が悪かった。この原因は、活性炭にあって
は、吸着能を示す空隙部の大きさが不均一であることさ
らに、比較的空隙部の大きさが大きいこと等に起因し
て、分離効率の悪化を招来しているものと考えられる。
本発明の目的は、上記課題を解決することにあり、分離
特性に優れたガス分離方法、ガス分離装置及びこのよう
な用途に使用できるガス分離材を得ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による請求項１に係わる、ガス分離方法の特徴
手段は、先に説明した原料ガスとして、炭素数が異なっ
た炭化水素ガスを複数種含むガスを分離対象とし、吸着
材として１次元又は３次元チャンネル構造を有する有機
金属錯体を使用して、炭素数の多い炭化水素ガスと炭素
数の少ない炭化水素ガスとを分離することにある。

【０００５】このような有機金属錯体は、（１）分子内
の点対称位置に配置された２個のカルボキシル基を有す
るジカルボン酸と金属イオンにより形成される錯体（テ
レフタル酸銅、フマル酸銅、１，４−トランス−シクロ
ヘキサンジカルボン酸銅、４，４’−ビフェニルジカル
ボン酸銅、２，６−ナフタレンジカルボン酸銅、ｐ−フ
ェニレジ酢酸銅等）、（２）剛直な骨格の両末端に金属
イオンに配位可能な原子を有する２座配位可能な有機配
位子と２価の金属イオンにより形成される錯体（以下の
化学式で表現されるもの等

【０００６】

【化１】Ｍ（ｂｐｙ）_m（Ａ^-）₂ （ＭはＣｏ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎより選ばられ金属イオ
ン、Ａは陰イオン基、ｍは１．５または２であり、ｂｐ
ｙは４，４’−ビピリジルを表す））

【０００７】又は（３）剛直な骨格の両末端に金属イオ
ンに配位可能な原子を有する２座配位可能な有機配位
子、２，３−ピラジンジカルボン酸と２価の金属イオン
により形成される錯体（以下の化学式で表現されるもの
等

【０００８】

【化２】Ｃｕ（ｂｐｙ）（ｐｙｚｄｃ）₂ （ｂｐｙは４，４’−ビピリジル、ｐｙｚｄｃは２，３
−ピラジンジカルボン酸を表す））

【０００９】の少なくとも１種を代表例として挙げるこ
とができる。これらの錯体は、有機配位子の溶液と原料
である金属塩の溶液を混合、反応させることにより得ら
れる。

【００１０】（１）の錯体を構成する有機配位子であ
る、分子内の点対称位置に配置された２個のカルボキシ
ル基を有するジカルボン酸としては、テレフタル酸、フ
マル酸、１，４−トランス−シクロヘキサンジカルボン
酸、４，４’−ビフェニルジカルボン酸が例示される。
また、金属イオンとしては、銅イオン、クロムイオン、
モリブデンイオン、ロジウムイオン、パラジウムイオ
ン、タングステンイオン、が例示でき、前記ジカルボン
酸と組み合わせて錯体が形成される。

【００１１】（２）の錯体を構成する有機配位子として
は、ピラジン、４，４’−ビピリジル、トランス−１，
２−ビス（４−ピリジル）エチレン、１，４−ジシアノ
ベンゼン、４，４’−ジシアノビフェニル、１，２−ジ
シアノエチレン、１，４−ビス（４−ピリジル）ベンゼ
ンより選択されるものが好ましく、金属イオンとしては
２価の金属イオンが使用され、具体的にはＣｏ、Ｎｉ、
Ｃｕ、Ｚｎより選択されるものの使用が好ましい。

【００１２】（３）の錯体を構成する有機配位子は、
（２）に使用される有機配位子の１種とピラジンジカル
ボン酸が併用され、金属イオンとしては（２）と同じも
のが使用される。

【００１３】これらの有機金属錯体の製造は、有機配位
子の溶液と原料の金属塩の溶液を準備してこれらを混合
し、反応させることにより行う。使用される溶剤は有機
配位子、金属イオンと反応したり錯体を形成するもので
なければ特に制限されない。また、金属イオンの対イオ
ンもその金属塩の溶剤への溶解性、生成する錯体の１次
元又は３次元チャンネル構造の形成を阻害するものでな
ければ特に限定されない。（１）の錯体の製造において
は、ジカルボン酸の溶液に有機酸を添加してｐＨを調整
することが好ましく、ギ酸、酢酸、トリフルオロ酢酸、
プロピオン酸等が使用できる。

【００１４】前記（１）〜（３）の有機金属錯体はＸ線
回折のパターンの解析により、１次元又は３次元チャン
ネル構造を有していることが判る。例えは（１）の錯体
としてテレフタル酸銅を例に取って説明すると、銅は平
面４配位であり、２個の銅イオンをテレフタル酸４分子
が９０°ごとに囲むようにして配置し、カルボキシル基
の２個の酸素原子はそれぞれ別の銅イオンに配位してい
る。即ち、テレフタル酸分子は格子状に配列し、その格
子点に２個の銅イオンが存在する。そして、銅イオンと
ジカルボン酸より形成される層が積層された形で結晶が
構成されている。その結果、格子が積層されて１次元チ
ャンネルが形成される。（２）の錯体として、

【化３】Ｎｉ（ｂｐｙ）_1.5（ＣｌＯ₄）₂ （ｂｐｙは４，４’−ビピリジルを表す））なる組成の
錯体について説明すると、１個のＮｉイオンの周囲、平
面上９０°毎に、４，４’−ビピリジルが４分子Ｎ原子
により配位し、４，４’−ビピリジルは他のＮ原子によ
りそれぞれ別のＮｉイオンに配位し、平面状の格子を形
成し、この格子が、Ｎｉイオンが直線状に並ぶように積
層して結晶が構成されており、格子が積層により、連続
して１次元チャンネルまたは３次元のチャンネルを形成
する。また、（３）の錯体として、

【化４】Ｃｕ（ｂｐｙ）（ｐｙｚｄｃ）₂ （ｂｐｙは４，４’−ビピリジル、ｐｙｚｄｃは２，３
−ピラジンジカルボン酸を表す））なる組成を有する錯
体の例として説明すると、２，３−ピラジンジカルボン
酸が銅イオンに配位して平面状の構造を形成し、この平
面を銅イオンに配位した４，４’−ビピリジルが結合す
る形で積層し結晶が構成され、この層関にチャンネル構
造が形成される。従って、この場合もまた、１次元チャ
ンネルまたは３次元のチャンネルを形成する。

【００１５】本願において吸着材として使用する１次元
又は３次元チャンネル構造を有する有機金属錯体は、炭
化水素ガスに対する吸着、脱離能を有するものであり、
しかも、その構造上、空隙の大きさが揃っているため
に、炭素数により、吸着するものとしないものとが、比
較的明確に分離され、吸着対象のガスが特定される傾向
にある。即ち、原料ガスが吸着材に接触する状態にあっ
て、その温度状態、圧力状態に起因して、吸脱着する炭
化水素が決まってくる。例えば、同じ圧力状態では、炭
素数が大きい高分子量の炭化水素を大きな割合で吸着す
る傾向にあり、一方、同じ温度では、低分子量の炭化水
素が容易に脱離してくる傾向にある。従って、本願の場
合は、炭素数の異なる炭化水素を複数種含む原料ガスか
ら、炭素数によって、ガスを分離することができる。さ
らに、このような方法を採用する場合に、分離対象の前
記原料ガスが、メタン、エタン、プロパン、ブタンを含
有するガスであることが好ましい。本願にあっては、吸
着材の特性に起因して、比較的炭素数の少ない炭化水素
も効率的に分離できるが、天然ガスは、メタン、エタ
ン、プロパン、ブタン等を、その主要なガスとして含ん
でおり、これらを、低炭素数のものと高炭素数とのもの
とに分離することができ、非常に有用である。このよう
な場合は、高炭素数のものは、その高い還元力を利用し
て、排ガス脱硝用還元材等の用途に使用することが可能
となる。この特徴手段にあって、メタン、エタン、プロ
パン、ブタンを主要なガス成分として含む原料ガスを対
象とする場合にあって、前記１次元チャンネル構造を有
する有機金属錯体が、シクロヘキサンジカルボン酸銅で
あるとともに、このシクロヘキサンジカルボン酸銅によ
る被吸着ガスの吸着及び脱離動作を、シクロヘキサンジ
カルボン酸銅周りのガス圧力を変更することにより起こ
させることが好ましい。この構成が請求項３に係わる。
シクロヘキサンジカルボン酸銅は、錯体構造を成すが、
この錯体の空隙部に、常温、常圧で、エタン、プロパ
ン、ブタンが吸着される。従って、メタンと、他のガス
成分（エタン、プロパン、ブタン）を効率的に分離す
ることができる。さらに、吸着されたエタン等の脱離操
作にあっては、単に、錯体周りの圧力状態を調節するだ
けで、この錯体からの脱離をおこなえ、エタン等リッチ
なガスを容易に得ることができる。

【００１６】これまで説明してきた手法において、その
第１工程のみをおこなうことによっても、炭素数の多い
炭化水素と炭素数の少ない炭化水素とを、一方を吸着材
に吸着された状態のまま、分離することができる。

【００１７】以上が、本願が提案するガス分離方法の概
要であるが、このような方法を採用して、ガス分離をお
こなうガス分離装置としては、これを、以下のように構
成することができる。この内容が請求項５に係わるガス
分離装置の構成である。即ち、ガス分離装置は、以下の
ように構成される。

【００１８】〔構成〕吸着材に吸着される被吸着ガスを
含む原料ガスを分離対象とし、吸着材を収納する吸着材
収納室を備えるとともに、吸着材収納室に対して原料ガ
スを供給、供給停止自在な原料ガス供給路と、吸着材収
納室から排出されるガスを各路間で選択的に回収自在な
第１回収路と第２回収路とを備え、原料ガスを吸着材収
納室に導いて被吸着ガスを吸着材に吸着させるととも
に、残余のガスを第１回収路に導いて捕集する第１分離
状態と、吸着材に吸着される被吸着ガスを吸着材から脱
離させて、脱離してくるガスを第２回収路に導いて捕集
する第２分離状態との間で、状態選択自在に構成され、
さらに、以下のような特徴構成を備えて構成されるので
ある。即ち、吸着材として、これまで説明してきた１次
元又は３次元チャンネル構造を有する有機金属錯体を吸
着材収納室に備えるとともに、前記第１分離状態と第２
分離状態との切り換え操作に連動して、吸着材収納室の
圧力を異なった圧力に設定自在な圧力設定機構もしくは
吸着材収納室の温度を異なった温度に設定自在な温度設
定機構を備えて構成されるのである。〔作用〕このガス分離装置にあっては、第１分離状態に
あっては、原料ガスが吸着材収納室内に導かれて、原料
ガスに含まれている被吸着ガスが吸着材に吸着される。
一方、被吸着ガス成分が減少した残余のガスは、第１回
収路に導かれて回収される。この場合、１次元又は３次
元チャンネル構造を有する有機金属錯体を吸着材として
備えることにより、複数種の炭化水素が混合されている
ガスにあっては、その炭素数に従って、炭素数の多い側
のガスが被吸着側のガスとなり、第１回収路に炭素数が
少ない側の炭化水素に富んだガスを得ることができる。
さらに、第１分離状態から、第２分離状態に装置を切り
換えることにより、吸着材から被吸着ガスを脱離させ
て、脱離してきたガスを第２回収路に導いて、これを捕
集し、被吸着ガスの成分量が多いガスを得ることができ
る。この場合も、本願独特の吸着材を採用することによ
り、炭素数の大きい側の炭化水素が多分に含まれたガス
を第２回収路に得ることができる。ここで、第１分離状
態と第２分離状態と間に於ける、吸着材収納室の状態の
設定にあっては、圧力設定機構もしくは温度設定機構に
より、第１分離状態にあっては、被吸着ガスが吸着材に
吸着されるに適した状態に、第２分離状態にあっては、
被吸着ガスが吸着材から脱離されるに適した状態に、切
り換え設定することにより、分離を適切に実行できる。

【００１９】さて、上記のガス分離装置にあって、吸着
材がシクロヘキサンジカルボン酸銅であるとともに、圧
力設定機構を備えることが好ましい。先に説明したよう
に、シクロヘキサンジカルボン酸銅は、メタンを吸着し
ない状態で、エタン、プロパン、ブタンを吸着でき、さ
らに、これらのガスを例えば真空引き操作により脱離す
る性質を有している。従って、この錯体を吸収材として
備えたガス分離装置にあっては、メタンとその他のガス
を容易に分離することができる。この分離操作にあっ
て、圧力設定機構により吸収材収納室の、圧力状態を調
節して、吸着、脱離をさせる場合は、これを容易、簡便
におこなうことができる。

【００２０】このようなシクロヘキサンジカルボン酸銅
を利用したガス分離装置にあって、前記圧力設定機構が
吸着材収納室内の圧力を、吸着状態において０．０１〜
０．０５ｋｇ／ｃｍ²Ｇに、脱離状態において真空（−
０．９３ｋｇ／ｃｍ²Ｇ以下）に設定切り換え可能に構
成されていることが好ましい。吸着状態、脱離状態に於
ける吸着材収納室内の圧力状態を上記のような範囲に設
定すると、メタンと、炭素数が大きいその他のガスとの
分離を、ほぼ室温状態で、非常に効率よくおこなうこと
ができる。

【００２１】従って、これまで説明してきた、１次元又
は３次元チャンネル構造を有する有機金属錯体が、ガス
分離材として、炭素数が異なった炭化水素ガスを複数種
含むガスを炭素数に従って分離するのに使用できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】本願のガス分離方法を使用して、
含有される成分組成の異なったガスを得ることができる
ガス分離装置１を、以下、図面に基づいて説明する。以
下に説明する例にあっては、原料ガスの一例としての天
然ガスを、メタンを多分に含むガス（炭素数の小さいガ
ス）と、それ以外のガス成分（炭素数の大きい成分）を
多分に含むガスとに分離する場合について説明する。図
１に示すように、ガス分離装置１は、吸着材２を収納す
る吸着材収納室３を備えるとともに、この吸着材収納室
３に対して原料ガス（具体的には天然ガス）を供給、供
給停止自在な原料ガス供給路４と、この吸着材収納室３
から排出されるガスを各路間で選択的に回収自在な第１
回収路５と第２回収路６とを備えて構成されている。即
ち、前述の原料ガス供給路４は、その下手側が吸着材収
納室３に接続されており、その途中に、ガスの供給と供
給停止状態との間で路を切り換え自在な供給側切り換え
弁７が備えられている。さらに、第１回収路５及び第２
回収路６は、夫々その上手側が吸収材収納室３に接続さ
れており、それぞれに、第１切り換え弁８、第２切り換
え弁９が備えられている。そして、原則的には、供給側
切り換え弁７が開の状態で、第１切り換え弁８が開、第
２切り換え弁９が閉の状態が設定できるように構成さ
れ、さらに、供給側切り換え弁７が閉の状態で、第１切
り換え弁８が閉、第２切り換え弁９が開の状態に設定で
きるように構成されている。ここで、前者の状態が第１
分離状態、後者の状態が第２分離状態に対応する。一
方、前述の第２回収路６には吸引用のポンプ１０が備え
られており、このポンプ１０が働き、第２切り換え弁９
が開、第１切り換え弁８が閉の状態にある場合（第２分
離状態に対応）に、吸着材収納室３を真空排気状態（低
圧状態）に維持できるようになっている。一方、第１切
り換え弁８が開、第２切り換え弁９が閉の状態にある場
合（第１分離状態に対応）には、吸着材収納室内は、ほ
ぼ常圧で、供給側からガスが供給される状態になる。従
って、このポンプ１０は、その作動状態と非作動状態
（但し他の弁との協働）によって、吸着材収納室内の圧
力が二つの異なった圧力状態に維持できる圧力設定機構
として働く。

【００２３】以上の構成を採用することにより、本願の
ガス分離装置１は、原料ガス（天然ガス）を吸着材収納
室３に導いて被吸着ガス（主にエタン、プロパン、ブタ
ン）を吸着材に吸着させるとともに、残余のガス（主に
メタン）を第１回収路５に導いて捕集する第１分離状態
と、吸着材２に吸着される被吸着ガス（主にエタン、プ
ロパン、ブタン）を吸着材２から脱離させて、脱離して
くるガス（主にエタン、プロパン、ブタン）を第２回収
路６に導いて捕集する第２分離状態との間で、状態選択
自在に構成されている。

【００２４】さらに、上記の吸着材収納室内には、吸着
材２の一例として１，４−トランス−シクロヘキサンジ
カルボン酸銅が収納されている。さらに、前記圧力設定
機構は、吸着材収納室内の圧力を、吸着材２が吸着動作
する吸着状態（第１分離状態）において０．０１〜
０．０５ｋｇ／ｃｍ²Ｇに、吸着材２が脱離動作する
脱離状態（第２分離状態）において真空（−０．９３ｋ
ｇ／ｃｍ²Ｇ以下）に設定切り換え可能に構成されてい
る。ここでいう１，４−トランス−シクロヘキサンジカ
ルボン酸銅は、以下のように作製することができる。メ
タノール１００ｃｍ³、ギ酸１４ｃｍ³の混合溶媒に
１，４−トランス−シクロヘキサンジカルボン酸２．５
３ｇを溶解し、常温に冷却する。得られた１，４−トラ
ンス−シクロヘキサンジカルボン酸溶液に、攪拌下に、
ギ酸銅３．３ｇをメタノール１００ｃｍ³に溶解した溶
液を滴下し、１日静置した。生成した沈殿物を吸引濾過
し、洗浄したのち１２０℃にて４時間乾燥した。得られ
た沈殿物は１．７１ｇであり、分析により１，４−トラ
ンス−シクロヘキサンジカルボン酸銅であった。この有
機金属錯体は比表面積４８０ｍ²／ｇ、細孔径は４．７
Åであった。

【００２５】以上が、本願のガス分離装置１の一構成形
態である。以下、この装置１を使用して分離を行った結
果について、以下、説明する。分離操作１先に説明したように、１，４−トランス−シクロヘキサ
ンジカルボン酸銅を吸着材２として吸着材収納室内に収
納し、天然ガスを吸着飽和になるまで０．０２ｋｇ／ｃ
ｍ²Ｇの圧力にて流通させた。この場合、原料ガス供給
路４及び第１回収路５を開状態とし、第２回収路６を閉
状態とした（第１分離状態）。この操作は、常温状態で
おこなった。この操作を第１工程と呼ぶ。得られた結果
を説明すると、下記の組成比で、異なった種類の炭化水
素を含有する天然ガスにあって、これから、メタン成分
のみを分離することができた。

【００２６】

【表１】天然ガス組成メタン８８％、エタン６％、プロパン４％、ブタ
ン２％第１回収路５に回収されたガスの成分組成メタン１００％

【００２７】さらに、上記の第１工程の後、原料ガス供
給路４及び第１回収路５を閉状態とし、第２回収路６を
開状態とした（第２分離状態）。但し、この状態にあっ
ては、ポンプ１０を働かせて、吸着材収納室内を真空排
気して、内部のガスを第２回収路６に導いた。この操作
も、常温状態でおこなった。この操作を第２工程と呼
ぶ。結果、第２回収路６に得られたガスの組成比を以下
に示す。

【００２８】

【表２】第２回収路に回収されたガスの成分組成メタン１０％、エタン３４％、プロパン３１％、
ブタン２５％

【００２９】結果、炭素数が大きい炭化水素成分の多
い、還元性能、熱量の点で優れたガスを得ることができ
た。このような還元性の高いガスを良好に分離できる装
置１にあっては、例えば、排ガス中の脱硝を還元力の強
いガスを利用しておこなう脱硝装置（図外）に、良好に
適応できる。以上の説明に対応して、本願の吸着材の代
わりに活性炭を使用した場合の結果について説明する。
結果は、先に説明した天然ガスを使用した結果である。
組成比は、表２のものに対応する。

【００３０】

【表３】第２回収路６に回収されたガスの成分組成メタン６０％、エタン１９％、プロパン１３％、
ブタン８％

【００３１】十分な分離が行えていないことがわかる。

【００３２】さらに、吸着材の例としては、４，４’−
ビフェニルジカルボン酸銅も挙げることができる。これ
は以下のように作製することができる。ジメチルホルム
アミド９０ｃｃ、ギ酸０．５ｃｃの混合溶媒にビフェニ
ルジカルボン酸０．２５ｇを溶解した。得られた溶液
に、室温、攪拌下に、ギ酸銅０．５ｇをメタノール２５
ｃｃに溶解した溶液を滴下し、１日静置した。生成した
沈殿物を吸引濾過し、洗浄したのち１００℃にて４時間
乾燥した。得られた沈殿物は０．２４ｇであり、分析に
より４，４’−ビフェニルジカルボン酸銅であった。こ
の有機金属錯体は比表面積１２００ｍ²／ｇ、平均細孔
径は７．８Åであった。

【００３３】分離操作１先に説明したように、４，４’−ビフェニルジカルボン
酸銅を吸着材２として吸着材収納室内に収納し、天然ガ
スを吸着飽和になるまで０．０２ｋｇ／ｃｍ ²Ｇの圧力
にて流通させた。この場合、原料ガス供給路４及び第１
回収路５を開状態とし、第２回収路６を閉状態とした
（第１分離状態）。この操作は、常温状態でおこなっ
た。この操作を第１工程と呼ぶ。得られた結果を説明す
ると、下記の組成比で、異なった種類の炭化水素を含有
する天然ガスにあって、これから、メタン成分のみを分
離することができた。

【００３４】

【表４】天然ガス組成メタン８８％、エタン６％、プロパン４％、ブタ
ン２％第１回収路５に回収されたガスの成分組成メタン１００％

【００３５】さらに、上記の第１工程の後、原料ガス供
給路４及び第１回収路５を閉状態とし、第２回収路６を
開状態とした（第２分離状態）。但し、この状態にあっ
ては、ポンプ１０を働かせて、吸着材収納室内を真空排
気して、内部のガスを第２回収路６に導いた。この操作
も、常温状態でおこなった。この操作を第２工程と呼
ぶ。結果、第２回収路６に得られたガスの組成比を以下
に示す。

【００３６】

【表５】第２回収路に回収されたガスの成分組成メタン７％、エタン３０％、プロパン３３％、
ブタン３０％

【００３７】結果、炭素数が大きい炭化水素成分の多
い、還元性能、熱量の点で優れたガスを得ることができ
た。

【００３８】〔別実施の形態〕本願の別実施の形態につ
いて以下説明する。（イ）上記の実施の形態においては、吸着材として
１，４−トランス−シクロヘキサンジカルボン酸銅、
４，４’−ビフェニルジカルボン酸銅を使用する例を示
したが、これまで説明してきたように、１次元又は３次
元チャンネル構造を有する有機金属錯体であれは、本願
の目的は達成できる。（ロ）上記の実施の形態においては、分離対象とし
て、天然ガスの主成分を挙げたが、このような多種の炭
化水素を含むガスとしては、都市ガス等も対象とするこ
とができる。（ハ）上記の実施の形態にあっては、吸着材収納室３
を単一備えるものとし、第１回収路５と第２回収路６と
に交互に、所定のガスを導く構成としたが、連続的に相
互のガスを回収できる構成とすることも可能である。こ
のような構成を図２に示した。図示する構成の装置１０
０にあっては、一対の吸着材収納室３が備えられるとと
もに、これらの吸着材収納室３に接続される原料ガス供
給路４に、夫々、切り換え弁７０が備えられる。そし
て、各吸着材収納室３からの排出路５０を択一的に第１
回収路５及び第２回収路６に接続する２位置切り換え弁
８０を備えるのである。この場合も、各吸着材収納室３
に、圧力設定機構を備える。このようにしておくと、一
方の吸着材収納室３に原料ガスを供給する状態で、この
吸着材収納室３からの排出ガスを第１回収路５に導くよ
うに構成し、さらに、他方の吸着材収納室３への原料ガ
スの供給を遮断する状態で、この吸着材収納室内にある
吸着材２を脱離状態（具体的には減圧真空状態）に維持
し、この収納室３からの排出ガスを第２回収路６に導く
ように構成する。そして、この状態を、相互の吸着材収
納室間で、交互に切り換え自在とするのである。このよ
うに構成しておくと、連続的な、分離回収が可能とな
る。（ニ）上記の実施の形態にあっては、吸着材収納室３
に対して、その内部圧を２状態に切り換え設定可能な圧
力設定機構を設けたが、吸着状態と脱離状態の切り換え
は、室内の圧力によることなく、室内の温度により、吸
着、脱離をおこなう構成としてもよい。この場合は、圧
力設定機構の代わりに、室内の温度を任意の温度状態に
設定可能（実体上は２つの設定温度状態）な温度設定機
構１１を設けておけばよい。この構成を、図１に対応し
て、図３に示した。図３の構成においては、ポンプ１０
は必要ないが、これを備えておいてもよい。圧力設定機
構、温度設定機構共に備えておくと錯体に吸着される炭
化水素の種類等を、良好に制御可能となり、炭化水素の
分離を、従来よりも厳密におこなうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願のガス分離装置の構成の模式図

【図２】本願のガス分離装置の別構成の形態例を示す図

【図３】本願のガス分離装置の別構成の形態例を示す図

【符号の説明】

２吸着材３吸着材収納室４原料ガス供給路５第１回収路６第２回収路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸着材に吸着される被吸着ガスを含む原
料ガスを分離対象とし、前記原料ガスを前記吸着材に接
触させて前記被吸着ガスを前記吸着材に吸着させるとと
もに、残余のガスを捕集して前記被吸着ガスが少ない第
１分離ガスを得る第１工程と、前記第１工程で前記吸着
材に吸着された前記被吸着ガスを前記吸着材から脱離さ
せて、脱離してくるガスを捕集して前記被吸着ガスが多
い第２分離ガスを得る第２工程とからなるガス分離方法
であって、前記原料ガスとして、炭素数が異なった炭化水素ガスを
複数種含むガスを対象とし、前記吸着材として、１次元
又は３次元チャンネル構造を有する有機金属錯体を使用
して、炭素数の多い炭化水素ガスと炭素数の少ない炭化
水素ガスとを分離するガス分離方法。
【請求項２】前記原料ガスが、メタン、エタン、プロ
パン、ブタンを含有するガスである請求項１記載のガス
分離方法。
【請求項３】前記１次元チャンネル構造を有する有機
金属錯体が、シクロヘキサンジカルボン酸銅であるとと
もに、前記シクロヘキサンジカルボン酸銅による前記被
吸着ガスの吸着及び脱離動作を、前記シクロヘキサンジ
カルボン酸銅周りのガス圧力を変更することにより起こ
させる請求項２記載のガス分離方法。
【請求項４】吸着材に吸着される被吸着ガスを含む原
料ガスを分離対象とし、前記原料ガスを前記吸着材に接
触させて前記被吸着ガスを前記吸着材に吸着させるとと
もに、残余のガスを捕集して前記被吸着ガスが少ない第
１分離ガスを得るガス分離方法であって、前記原料ガスとして、炭素数が異なった炭化水素ガスを
複数種含むガスを対象とし、前記吸着材として、１次元
又は３次元チャンネル構造を有する有機金属錯体を使用
して、炭素数の多い炭化水素ガスと炭素数の少ない炭化
水素ガスとを分離するガス分離方法。
【請求項５】吸着材に吸着される被吸着ガスを含む原
料ガスを分離対象とし、前記吸着材を収納する吸着材収
納室を備えるとともに、前記吸着材収納室に対して原料
ガスを供給、供給停止自在な原料ガス供給路と、前記吸
着材収納室から排出されるガスを各路間で選択的に回収
自在な第１回収路と第２回収路とを備え、前記原料ガスを前記吸着材収納室に導いて前記被吸着ガ
スを前記吸着材に吸着させるとともに、残余のガスを前
記第１回収路に導いて捕集する第１分離状態と、前記吸
着材に吸着される前記被吸着ガスを前記吸着材から脱離
させて、脱離してくるガスを第２回収路に導いて捕集す
る第２分離状態との間で、状態選択自在に構成されるガ
ス分離装置であって、前記吸着材としての、１次元又は３次元チャンネル構造
を有する有機金属錯体を前記吸着材収納室に備えるとと
もに、前記第１分離状態と第２分離状態との切り換え操
作に連動して、前記吸着材収納室の圧力を異なった圧力
に設定自在な圧力設定機構もしくは前記吸着材収納室の
温度を異なった温度に設定自在な温度設定機構を備えた
ガス分離装置。
【請求項６】前記吸着材がシクロヘキサンジカルボン
酸銅であるとともに、前記圧力設定機構を備えた請求項
５記載のガス分離装置。
【請求項７】前記圧力設定機構が前記吸着材収納室内
の圧力を、前記吸着状態において０．０１〜０．０５
ｋｇ／ｃｍ²Ｇに、前記脱離状態において真空（−
０．９３ｋｇ／ｃｍ²Ｇ以下）に設定切り換え可能に構
成されている請求項６記載のガス分離装置。
【請求項８】１次元又は３次元チャンネル構造を有す
る有機金属錯体からなり、炭素数が異なった炭化水素ガ
スを複数種含むガスを炭素数に従って分離可能なガス分
離材。