[發(fā)明專利]高選擇性促進(jìn)傳遞膜和它們用于烯烴/烷烴分離的用途

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780008064.8
• 申請(qǐng)日: 2017-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN108602028B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉春青;C·W·利斯基;H·O·特倫;N·K·卡恩斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 環(huán)球油品公司
• 主分類號(hào): B01D71/02
• 分類號(hào): B01D71/02;B01D71/06;B01D53/00;B01D67/00;C07C7/144
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 張蓉珺;林柏楠

本發(fā)明提供一種新型促進(jìn)傳遞膜，其包含相對(duì)親水的極小孔隙納米多孔支撐膜、在所述支撐膜的皮層表面上的極小納米孔隙內(nèi)的親水聚合物、涂布在所述支撐膜的表面上的薄無孔親水聚合物層和并入涂布在所述支撐膜的表面上的親水聚合物層和所述極小納米孔隙內(nèi)的親水聚合物中的金屬鹽，制造這種膜的方法和這種膜用于烯烴/烷烴分離，特別用于C3＝/C3和C2＝/C2分離的用途。

優(yōu)先權(quán)聲明

本申請(qǐng)要求2016年6月9日提交的美國(guó)申請(qǐng)No.62/348112的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容全文經(jīng)此引用并入本文。

背景技術(shù)

在世界上已經(jīng)為氣體分離用途，如為從天然氣中除去酸性氣體、強(qiáng)化采油和氫氣提純安裝超過170種Separex^TM膜系統(tǒng)。兩種新型Separex^TM膜(Flux+和Select)最近由Honeywell UOP,Des Plaines,IL為從天然氣中除去二氧化碳而商業(yè)化。這些Separex^TM螺旋卷式膜系統(tǒng)目前保持用于天然氣升級(jí)的膜市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位。但是，這些膜對(duì)烯烴/烷烴分離沒有出色性能。新的穩(wěn)定和極高選擇性膜的開發(fā)對(duì)膜用于烯烴/烷烴分離用途，如丙烯/丙烷和乙烯/乙烷分離的未來成功至關(guān)重要。

在化學(xué)、石油化學(xué)和石油煉制工業(yè)中的許多不同工藝中由各種原料作為副產(chǎn)物產(chǎn)生輕質(zhì)烯烴，如丙烯和乙烯。各種石油化學(xué)料流含有烯烴和其它飽和烴。通常，這些料流來自料流裂化單元(乙烯生產(chǎn))、催化裂化單元(車用汽油生產(chǎn))或烷烴脫氫。

目前，烯烴和烷烴組分的分離通過低溫蒸餾進(jìn)行，由于組分的低相對(duì)揮發(fā)性，這是昂貴和能量密集的。大的資本支出和能源成本已推動(dòng)這一分離領(lǐng)域中的大量研究，并且低能量密集型膜分離已被視為有吸引力的替代方案。

原則上，膜基技術(shù)與用于烯烴/烷烴分離，如丙烯/丙烷和乙烯/乙烷分離的常規(guī)分離方法相比具有低資本成本和高能量效率的優(yōu)點(diǎn)。四種主要類型的膜已被報(bào)道用于烯烴/烷烴分離。這些是促進(jìn)傳遞膜、聚合物膜、混合基質(zhì)膜和無機(jī)膜。促進(jìn)傳遞膜或有時(shí)使用銀離子作為絡(luò)合劑的離子交換膜具有極高烯烴/烷烴分離選擇性。但是，歸因于載體中毒或損失的差化學(xué)穩(wěn)定性、高成本和低通量，目前限制促進(jìn)傳遞膜的實(shí)際應(yīng)用。

由于聚合物膜材料的選擇性和通透性不足以及由于塑化問題，經(jīng)由常規(guī)聚合物膜分離烯烴與烷烴在商業(yè)上尚未成功。較通透的聚合物在選擇性上通常低于較不通透的聚合物。對(duì)于所有種類的分離，包括烯烴/烷烴分離，在通透性和選擇性之間存在一般折衷(所謂的“聚合物上限限制(polymer upper bound limit)”)。近年來，大量研究工作致力于克服由這一上限帶來的限制。已經(jīng)使用各種聚合物和技術(shù)，但在改進(jìn)膜選擇性方面沒有太大的成功。

已經(jīng)做出更多努力以開發(fā)摻入金屬離子的高烯烴/烷烴選擇性促進(jìn)傳遞膜。通過將金屬離子如銀(I)或銅(I)陽離子并入高孔隙膜支撐層(所謂“固定載體(fixed sitecarrier)促進(jìn)傳遞膜”)上的固體無孔聚合物基質(zhì)層中或直接并入高孔隙支撐膜(所謂“支撐液(supported liquid)促進(jìn)傳遞膜”)的孔隙中實(shí)現(xiàn)對(duì)烯烴/烷烴分離的高選擇性，這導(dǎo)致形成與烯烴的π鍵的可逆金屬陽離子絡(luò)合物，而在金屬陽離子和烷烴之間沒有發(fā)生相互作用。通常要求加入水、增塑劑或?qū)⑺屯潭ㄝd體(fixed site carrier)促進(jìn)傳遞膜或支撐液(supported liquid)促進(jìn)傳遞膜的烯烴/烷烴進(jìn)料流增濕以獲得合理的烯烴滲透率(permeances)和高烯烴/烷烴選擇性。固定載體(fixed site carrier)促進(jìn)傳遞膜的性能比支撐液(supported liquid)促進(jìn)傳遞膜穩(wěn)定得多并且固定載體(fixed site carrier)促進(jìn)傳遞膜對(duì)金屬陽離子載體損失的敏感性低于支撐液(supported liquid)促進(jìn)傳遞膜。