[發(fā)明專(zhuān)利]用于氣體分離的新型耦合膜分離方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710010337.0
• 申請(qǐng)日: 2007-02-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101053737A
• 公開(kāi)（公告）日: 2007-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任吉中;王雁北;鄧麥村
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天邦膜技術(shù)國(guó)家工程研究中心有限責(zé)任公司
• 主分類(lèi)號(hào): B01D53/22
• 分類(lèi)號(hào): B01D53/22
• 代理公司: 大連科技專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 于忠晶

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及氣體分離方法，另外還涉及氣體分離裝置。

背景技術(shù)：

氣體分離是化學(xué)工業(yè)中非常重要的處理方法，特別是烯烴/烷烴分離在化學(xué)工業(yè)中一直占據(jù)著非常重要的地位。乙烯與丙烯更是石油化工領(lǐng)域中產(chǎn)量位居第一與第二的化工原料。目前烯烴/烷烴的分離技術(shù)主要包括低溫精餾、變壓吸附、貧油吸收、萃取精餾等，這些過(guò)程一般選擇性較差、分離系數(shù)低、能耗高。目前烯烴生產(chǎn)的原料主要來(lái)源于原油(石腦油，柴油，丙烷等)和天然氣(乙烷，丙烷等)。由于烯烴/烷烴具有非常相近的沸點(diǎn)，用于分離的蒸餾塔需要大量的塔板數(shù)和非常高的回流比。典型的乙烯/乙烷蒸餾塔包括80-150塊塔板(Sundaram，K.M.；Shreehan，M.M.；O1szewski，E.F.；Ethylene.Kirk-Othmer?Encyclopedia?of?Industrial?Chemistry，4^thedition.John?Wiley?&?Sons，Inc.：New?York，1994，Vol.9，pp?877-915)。對(duì)于丙烯/丙烷來(lái)說(shuō)，則需要兩個(gè)具有125塊塔板的精餾塔，回流比也高達(dá)12到20(Gerhartz，W.，Ed.Ethylene，Ullman’s?Encyclopedia?ofIndustrial?Chemistry.5^th?edition.VCH?Verlagsgesellschaft：Weinheim，1987，Vol.A10，pp45-93)。美國(guó)能源部在1991年調(diào)查報(bào)告(Humphrey，J.L.；Seibert?A.F.；Koort?R.A.；Separation?TechnologiesAdvances?and?Priorties，U.S.Department?of?Energy?Report?1991.12920-1)中顯示每年用于烯烴/烷烴分離的能耗為0.12×10¹⁵BTU(≈0.13×10¹⁵KJ)。其巨大的設(shè)備投資和能量消耗促進(jìn)了在烯烴/烷烴分離領(lǐng)域開(kāi)發(fā)高效經(jīng)濟(jì)的分離技術(shù)，提高分離效率以降低能耗和成本。就烯烴/烷烴分離來(lái)說(shuō)，膜分離技術(shù)被認(rèn)為是最具吸引力的一個(gè)替換過(guò)程，它具有強(qiáng)烈的挑戰(zhàn)性和競(jìng)爭(zhēng)性。近年來(lái)，烯烴/烷烴膜法分離技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，該分離技術(shù)也是目前氣體膜分離領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)與重點(diǎn)。由于該研究目前在國(guó)際上仍處在探索階段，主要的探索路線(xiàn)主要集中在氣體分離膜、載體促進(jìn)傳遞復(fù)合膜以及支撐液膜等研究領(lǐng)域。

就不含載體的氣體分離膜而言，由于研究的時(shí)間較長(zhǎng)，國(guó)際上發(fā)表和公布了大量的研究論文和專(zhuān)利文獻(xiàn)。Richard?W.Baker在其發(fā)表的文章“REVIEWS：Future?Directions?of?Membrane?Gas?Separation?Technology”，Ind.Eng.Chem.Res.，41(2002)1393-1411，提出由于在實(shí)際的操作過(guò)程中原料氣通常控制在6-10bar左右，烯烴/烷烴分離體系將導(dǎo)致氣體分離膜嚴(yán)重的塑化效應(yīng)，引起分離性能的降低，嚴(yán)重地阻礙了其工業(yè)化應(yīng)用的進(jìn)程。

支撐液膜是烯烴/烷烴分離的另一研究方向。支撐液膜對(duì)于烯烴/烷烴的分離來(lái)說(shuō)，在初始狀態(tài)下顯示了良好的分離性能，但長(zhǎng)期運(yùn)行的穩(wěn)定性是阻礙支撐液膜發(fā)展的主要因素。由于水溶劑的不斷蒸發(fā)，影響了膜的穩(wěn)定性，最終導(dǎo)致了烯烴組分的低滲透性能和較低的烯烴/烷烴選擇性。M.Termamoto等在其發(fā)表的文章“Separation?of?Ethylene?from?Ethane?bya?flowing?liquid?membrane?using?sliver?nitrate?as?a?carrier”J.Membr.Sci.，45(1989)115-136，把促進(jìn)載體溶液通過(guò)兩個(gè)憎水微孔膜形成的通道形成流動(dòng)液膜相，把原料氣和吹掃解吸氣體分開(kāi)。對(duì)烯烴/烷烴分離來(lái)說(shuō)，該過(guò)程無(wú)法滿(mǎn)足原料氣體(乙烯/乙烷，丙烯/丙烷)的高壓操作要求(6-10bar)，又無(wú)法克服長(zhǎng)期運(yùn)行造成的微孔膜的潤(rùn)濕和泄露。