[发明专利]一种混合气中乙烷和乙烯的分离方法有效
申请号: | 201310014858.9 | 申请日: | 2013-01-15 |
公开(公告)号: | CN103058810A | 公开(公告)日: | 2013-04-24 |
发明(设计)人: | 刘蓓;陈光进;刘煌;孙长宇;汪进;张晓欣;王博;王浩;肖鹏 | 申请(专利权)人: | 中国石油大学(北京) |
主分类号: | C07C7/11 | 分类号: | C07C7/11;C07C7/12;C07C7/00;C07C9/06;C07C11/04 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 混合 乙烷 乙烯 分离 方法 | ||
技术领域
本发明涉及一种混合气中乙烷和乙烯的分离方法,属于化工分离领域。
背景技术
裂解气是石油烃裂解的气态产品,其含有许多低级烃类,主要是甲烷、乙烯、乙烷、丙烯、丙烷与碳四、碳五、碳六等烃类。此外,其还含有氢气和少量杂质,如硫化氢、二氧化碳、水分、炔烃、一氧化碳等。裂解气的具体组成随裂解原料、裂解方法和裂解条件不同而异。
为了得到高纯度的单一的烃,如重要的基本有机原料乙烯、丙烯等,就需要将它们与其它烃类和杂质等分离开来,并根据工业上的需要,使之达到一定的纯度,这一操作过程称为裂解气的分离。裂解、分离、合成是有机化工生产中的三大加工过程。分离是裂解气提纯的必然过程,为有机合成提供原料,所以起到举足轻重的作用。其中,乙烯的产量更是作为衡量一个国家工业发展的主要指标。
目前工业生产上对于裂解气或其他含烃类混合气的分离主要有深冷分离法和油吸收精馏分离法两种。在基本有机化学工业中,把冷冻温度高于-50℃的称为浅度冷冻,简称“浅冷”;冷冻温度在-50至-100℃的称为中度冷冻;冷冻温度等于或低于-100℃的称为深度冷冻,简称“深冷”。因为裂解气分离方法采用了-100℃以下的冷冻系统,所以工业上称为深冷分离法,其分离原理就是利用裂解气中各种烃的相对挥发度不同,在低温下除了氢气和甲烷以外,把其余的烃类都冷凝下来,然后在精馏塔内进行多组分精馏分离,之后在不同的精馏温度下,把各种烃逐个分离下来。该深冷分离法的实质是冷凝精馏过程。深冷分离法是目前工业生产中应用最广泛的分离方法,其经济技术指标先进,产品纯度高,分离效果好,但是深冷所需能耗较大,流程复杂,动力设备较多,需要大量的耐低温合金钢,投资较大。
油吸收法是利用混合气中各组分在某种吸收剂中的溶解度不同,用吸收剂吸收除甲烷和氢气以外的其它组分,然后用精馏的方法,把各组分从吸收剂中逐一分离。该油吸收法实的质是吸收精馏过程,作为吸收剂的溶剂油包括轻质芳烃、碳四馏分、碳三馏分等。吸收剂的沸点愈高,吸收的平均温度也愈高。与裂解气深冷分离相比,在脱甲烷塔中加入吸收剂可避免该塔采用低温(-100℃或更低),但有关塔釜也因温度的升高使烯烃、炔烃易于聚合而堵塞,并因加入大量吸收剂使能耗增大。由于技术经济指标和产品纯度差,该方法现已被淘汰。
由于以上两种方法存在诸多不足,因此,研发出一种新型的混合气中乙烷和乙烯的分离方法仍是本领域亟待解决的问题之一。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种混合气中乙烷和乙烯的分离方法。本发明的分离方法通过悬浮浆液中的溶剂吸收与金属-有机骨架材料(MOF材料)吸附的叠加效应,以及C2混合气的气提置换作用,有效回收混合气中的乙烷和乙烯。
为达上述目的,本发明提供一种混合气中乙烷和乙烯的分离方法,其包括以下步骤:
使混合气与悬浮有金属-有机骨架材料的悬浮浆液接触,得到吸附了乙烷和乙烯的悬浮浆液;
利用C2混合气对吸附了乙烷和乙烯的悬浮浆液进行气提,得到气提置换后的悬浮浆液以及置换混合气;
将气提置换后的悬浮浆液进行解吸,得到乙烷和乙烯。
本发明的分离方法以溶剂为吸收剂,以MOF材料为吸附剂,将MOF材料分散在溶剂中形成稳定的悬浮浆液。在待分离的混合气与悬浮有MOF材料的悬浮浆液连续逆向接触的过程中,使混合气和溶剂直接接触,避免和吸附剂(MOF材料)直接接触。利用乙烷和乙烯在溶剂中的溶解能力高于氢气、氮气等非烃类气体的特点,使其优先溶于溶剂中,从而获得优先和溶剂中悬浮的MOF材料接触的机会,再结合MOF材料对乙烷及乙烯选择吸附能力大于对甲烷的选择吸附能力的特点,进一步选择性吸附溶解气中的乙烷和乙烯,相当于实现了吸收-吸附分离效果的叠加,从而使悬浮浆液对乙烷、乙烯的分离效果高于单一吸收分离或单一吸附分离。溶剂的引入除具有吸收分离效果外,还起到了过滤气体和快速转移MOF材料吸附热的作用。最重要的是溶剂的引入使得悬浮浆液具有流动性,从而可以在工业上利用多级接触型塔式设备进行连续分离操作,避免了切换操作的诸多缺点。
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