[發明專利]用于分離氣體的方法

有效

• 申請號: 201580069594.4
• 申請日: 2015-09-24
• 公開（公告）號: CN107106963B
• 公開（公告）日: 2021-08-06
• 發明（設計）人: 李剛;埃里克·弗里曼特爾·梅;保羅·安東尼·韋伯利;黃興位;陳家敏
• 申請（專利權）人: 蓋氏科技有限公司
• 主分類號: B01D53/02
• 分類號: B01D53/02;B01J20/22;B01J20/282;B01J39/16
• 代理公司: 北京德崇智捷知識產權代理有限公司 11467
• 代理人: 喬獻麗

一種從含有至少一種烴和氮的混合物的進料中分離至少一種烴的方法，包括使進料與包含多孔載體的吸附劑接觸，其中多孔載體包括可交換陽離子且至少一部分可交換陽離子為有機陽離子。

技術領域

從含有至少一種烴和氮的混合物的進料中分離至少一種烴的方法。

背景技術

背景技術的以下討論僅旨在便于理解本發明。該討論不是確認或承認提到的任何材料在本申請的優先權日是公知常識或屬于公知常識的一部分。

甲烷(CH₄)是天然氣的主要成分。它是能源的寶貴來源和強效溫室氣體，是二氧化碳(CO₂)排放全球變暖潛能的21倍。氮氣(N₂)是天然氣中的常見雜質，基于氣體源，其體積含量在0.5％到25％變化。這種雜質不含能，沒有全球變暖潛力，需要從天然氣體中去除到不同程度以滿足產品銷售規格。氮去除在液化天然氣(LNG)的生產中特別重要。

N₂和CH₄的分離是具有挑戰性的，因為它們是具有非常相似的物理性質的分子，例如分子大小(分別為0.364和0.380nm)和常壓沸點(分別為-196℃和-161℃)。通常，在液化天然氣生產過程中除去N₂是通過低溫蒸餾進行的，這是一種昂貴且能耗高的方法。去除的N₂必須被處理，通常這是通過將N₂排放到大氣中來完成的。然而，這種排氣流的純度受到N₂和CH₄相似的物理性質的限制。含有約2％CH₄的N₂排氣流可以通過單階段低溫蒸餾來實現。然而，排氣流的量級(每年液化天然氣列車中每500萬噸約50噸/小時)意味著這種CH₄濃度對應于大量的廢能和溫室氣體排放源。

已經嘗試將基于分子直徑差異的吸附技術用于CH₄捕集。然而，CH₄和N₂的分離因為其非常接近的分子直徑(對)而非常具有挑戰性。

發明簡述

根據本發明，提供了一種從含有至少一種烴和氮的混合物的進料中分離至少一種烴的方法，包括使進料與包含多孔載體的吸附劑接觸，其中多孔載體包含可交換陽離子且至少一部分可交換陽離子是有機陽離子。

應當理解的是，本發明的方法能夠不從混合物中除去所有的至少一種烴。

應當理解的是，含有至少一種烴和氮的混合物可能含有其它氣體。

優選地，至少一種烴選自C1-C4飽和或不飽和烴。更優選地，至少一種烴選自含甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、異丁烷、亞甲基、乙烯和丙烯。更優選地，至少一種烴選自甲烷和乙烷。在本發明優選的形式中，至少一種烴是甲烷。

根據本發明，提供了一種從含有甲烷和氮氣的混合物的進料中分離甲烷的方法，包括使進料與包含多孔載體的吸附劑接觸，其中多孔載體包含可交換的陽離子，其中至少一部分可交換陽離子是有機陽離子。

應當理解的是，本發明的方法能夠不從混合物中除去所有的甲烷。

應當理解的是，含有甲烷和氮氣的混合物可能含有其它氣體。

多孔載體可以選自包含硅酸鹽，如鋁硅酸鹽、沸石、沸石狀金屬-有機骨架、分子篩、鈦硅酸鹽、層狀氫氧化物或水滑石的組。

或者，多孔載體可以選自包含配位聚合物材料的組，包括金屬有機骨架或含碳材料。

應當理解的是，所述多孔載體的類型之間可能存在重疊。例如，一些分子篩也是鋁硅酸鹽，一些鋁硅酸鹽也是分子篩。