[发明专利]使用混合蒸气-液体原料的改良膜分离方法

说明书

发明背景

本发明涉及从具有宽沸点范围的混合物中膜分离具有较高沸点的组分。特别地，本发明为一种膜以及从汽油，或类似的宽沸点混合物，比如石脑油中分离芳香族化合物的方法。 

全蒸发是一种众所周知的膜方法。全蒸发已经被并且现在仍被用于从精炼流中回收芳香族化合物。多组分液体原料可基于溶液-扩散机理来分离，同时作为蒸气除去渗透物。通常在膜的渗透物一侧保持真空来加速渗透。全蒸发是一种吸热的过程。需要输入热量来维持全蒸发过程。通常地，进入全蒸发过程的原料要通过预加热达到某温度，该温度下原料预选部分可以有效地渗透进膜，并使原料达到某一压力足以将原料保持为液相。通过加热膜和/或重新加热原料来保持所需的操作温度和流量。在传统的膜分离体系中的绝热操作会导致温度的明显下降和渗透物流量的损失。传统使用级间重新加热渗余物/原料来保持温度。绝热操作是非常理想的，并且最理想的是不会带来温度的明显下降。 

汽油是一种由具有宽沸点范围的脂肪族和芳香族烃组成的复杂的混合物。通过全蒸发可以从汽油中分离出芳香族化合物以获得较高辛烷燃料。但是，宽沸点范围、多变的组分和市售汽油的挥发性使得简单地使用全蒸发膜体系分离困难而且低效。汽油中的低沸点、低辛烷脂肪族组分与高沸点、高辛烷芳香族化合物竞争渗透，因此限制了芳香族组分的渗透。脂肪族化合物的竞争渗透同样限制了膜的选择性，因此降低了对芳香族化合物的选择性。芳香族渗透物的高产率需要可观的能量，这降低了膜体系的整体效率。现有技术膜体系还使用了预蒸馏步骤来从汽油中去除低沸点脂肪族化合物，因此将芳香族化合物浓缩在高沸点液体中。复杂体系使用 了预分馏、多级膜过程、和/或具有后分馏的循环来处理上述在高效膜体系中通常不希望的问题。 

当分离宽沸点范围原料比如以汽油为例时，本发明能够相当可观的简化全蒸发过程。这些简化可以如提高效率所需降低成本、重量和体积以及体系复杂性，以实现本申请的商业化。 

发明概述

通过使用通常包括液体原料操作的全蒸发膜体系，汽油中芳香族化合物的分离过程缩短。当液体原料入口应用于宽沸点范围流时，例如市售汽油，需要相对高的真空来达到渗透物中芳香族化合物的浓度。这是由于汽油中的通常在芳香族化合物中含量较低的C6和低沸点组分优先渗透过膜，除非膜的背压足够低以能减轻上述化合物在渗透速率上产生的高蒸气压效应。 

在本发明中，在仅仅是中等膜背压的情况下，就可以在很大程度上避免低沸点脂肪族化合物的竞争渗透，这可以获得高效性能以及增强的芳香族化合物选择性。本发明包括将汽油或石脑油以混合蒸气/液体相供料，在控制的蒸发程度下，之后在基本绝热的模式下操作膜模块。这消除了对预蒸馏的需要。蒸气的富重芳烃组分优先冷凝在膜上，这增强了芳香族化合物的渗透，并且这部分蒸气冷凝放出的热量提供了膜背侧蒸发渗透液所需的热量。随着芳香族化合物渗透过膜(减少与膜接触的液体中芳香族化合物的含量)，通过持续将原料蒸气部分所含的高沸点芳香族化合物优先冷凝使它们获得补充。 

附图简要说明

图1是本发明的一个简化实施方式。 

图2是为改进的使用混合蒸气-液体原料的膜分离的装置的示意图。 

图3是为改进的使用混合蒸气-液体原料的膜分离的替代装置的示意图。 

优选实施方式的详细说明

从石油、或类似的宽沸点混合物，比如石脑油中分离芳香族化合物，可通过使用混合相蒸气-液体原料的全蒸发膜过程的方式来获得改进。原料的蒸发程度受到控制，如下文所详述，其结果是渗透物的芳香族化合物选择性得到了提高。在绝热操作下也有可能获得高的芳香族化合物渗透物产率。通过本发明可以简化体系配置。 

汽油原料的部分蒸发可以浓缩原料中的高沸点部分，而高沸点部分在液体部分的芳香族组分中含量丰富。通过该液相优先润湿膜表面会导致接触膜的芳香族化合物浓度较高，从而当与使用全沸点范围的汽油作为液体相比较时可以提高通量和选择性。汽油中的低沸点脂肪族组分优选保持为蒸气相，因此减低了对膜的竞争渗透。