[发明专利]利用离子液体与膜过程耦合工艺分离芳烃/烷烃的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种分离石脑油中芳烃/烷烃的新工艺技术，属于新型分离技术领域。

背景技术

在蒸汽裂解制乙烯工艺中，原料费用约占乙烯生产总成本的60%~80%，原料性质对裂解结果有着决定性影响。目前，乙烯裂解原料的轻质化、优质化是降低乙烯生产成本和装置综合能耗最有效的途径。石脑油作为主要的乙烯裂解原料，是由C4-C12正构烷烃、异构烷烃、环烷烃、芳烃组成的复杂多元混合物，但并非石脑油中所有的组分都适合做裂解原料，不同烃类在蒸气裂解工艺中的乙烯收率有显著差异。一般情况下，正构烷烃裂解制乙烯收率最高，其次是环烷烃、异构烷烃，而芳烃对乙烯生成则毫无贡献。鉴于此，应根据不同烃类的裂解结果，将石脑油组分进行适度的分离。富含烷烃的组分可作为蒸汽裂解制烯烃的原料，提高烯烃的产率，富含芳烃的组分则可作为催化重整原料。 

目前，将石脑油中芳烃和烷烃进行适度分离以提高裂解烯烃与重整芳烃收率的方法主要有四种：吸附分离、萃取精馏、加氢饱和和渗透汽化等。吸附分离技术利用吸附剂与芳烃、烷烃分子之间相互作用力的差异进行分离，但吸附分离存在着吸附剂用量大，收率低等缺点。萃取精馏方法目前主要采用环丁砜、N-甲基吡咯烷酮（NMP）等作为溶剂萃取分离石脑油中的芳烃和烷烃，但环丁砜易挥发，容易带来环境污染，且需进行溶剂再生操作，增加了工艺操作的复杂性，分离成本较高。加氢脱芳烃生产优质乙烯裂解原料的方法，采用单段或者串联工艺流程，在一定的条件下，石脑油原料和氢气经催化加氢反应后得到低芳烃含量的石脑油，但该技术存在设备多、投资大、操作复杂等不足。渗透汽化膜分离技术，就是制备能选择性透过芳烃或烷烃的高聚物膜实现芳烃和烷烃的分离，尽管该方法能耗低、工艺简单，但分离效率低，处理量很小，难以实现大规模应用。

针对上述各种降低石脑油的芳烃含量、优化乙烯裂解原料的处理方法所出现的问题和缺陷，近些年，离子液体作为一种绿色溶剂，在芳烃和烷烃分离的研究中得到了极大的关注。将离子液体与液膜分离技术进行耦合形成离子液体支撑液膜新型分离工艺，该工艺具有传质效率高，离子液体用量少，操作简单，便于工业放大等优点。

文献1：Akira Takahashi, Frances H. Yang, Ralph T. Yang, Aromatics/Aliphatics Separation by Adsorption: New Sorbents for Selective Aromatics Adsorption by e-Complexation[J]. Ind. Eng. Chem. Res. 2000, 39:3856-3867, 将PdCl₂或AgNO₃分散在SiO₂凝胶中而制备的吸附剂对苯的平衡吸附速率要高于环己烷，表现出一定的分离性能。但分离过程吸附剂用量大，吸附收率低，实际应用所需成本较高。

文献2：L. Aouinti, D. Roizard, F. Thomas, et. al. Investigation of pervaporation hybrid polyvinylchloride membranes for the separation of toluene/n-heptane mixtures case of clays as filler[J]. Desalination, 2009, 241; 174-81. 采用PVC膜及其杂化膜以渗透汽化的方式分离甲苯/正庚烷，在温度为54℃，料液中甲苯的浓度为50 wt.%时，甲苯透过纯PVC膜的传质通量为10g·m^-2·h^-1，而透过PVC+10wt.%Nanocor的杂化膜时，甲苯的传质通量为37.5 g·m^-2·h^-1，因此渗透汽化膜分离过程处理量有限，传质效率低，难以实现工业化大规模应用。

因此，针对传统工艺过程存在的溶剂用量大，成本高，收率低，处理量有限等问题，需要开发一种新型的分离工艺。

发明内容

本发明为克服上述分离芳烃和烷烃方法的不足，提供了一种能耗和成本较低，分离选择性能较好的新型芳烃/烷烃分离方法。

本发明采用亲水性中空纤维膜丝，利用离子液体自身粘度较大，在膜孔中毛细管作用力强的特性，使离子液体在充满膜孔形成萃取相相时不易流失，从而提高支撑液膜的稳定性。通过离子液体对芳烃和烷烃溶解性的差异，实现芳烃和烷烃分离的目的。 

本发明的具体步骤如下：