[发明专利]用于分离和纯化可再生丙烷的方法

说明书

一种用于处理包含氢气和丙烷的气体流的方法，其中使用膜分离和高压蒸馏的组合来分离氢气和丙烷气体。

技术领域

本发明涉及处理包含氢气和丙烷的气体流的方法，更具体地，用于处理由可再生进料源、尤其是含有甘油和/或甘油酯的进料源的加氢处理如加氢脱氧产生的反应器出口气体的方法。

背景技术

可再生燃料是由可再生资源产生的燃料。这种燃料包括生物柴油。用于制备生物柴油的一种潜在原料来源是使用含有甘油酯的原料，甘油酯存在于许多可再生进料源中，包括许多植物油和动物脂肪。该原料通常含有甘油三酯以及一定量的甘油二酯和甘油单酯。典型的甘油三酯具有其中至多达三个长链脂肪酸通过酯键与甘油骨架共价结合的甘油骨架。甘油骨架可以与脂肪酸分离，并且脂肪酸可具有适合使用的碳链长度，通常在进一步处理之后，用作例如燃料、添加剂和润滑剂。通常，甘油酯原料在氢气压力下进行催化脱氧，这提供了具有适于用作燃料或润滑剂的链长的烃，以及来自甘油骨架的丙烷和/或丙烯。

WO 2013/148906(授予ExxonMobil Research and Engineering Company)涉及含有来自可再生来源的甘油三酯的进料的加工以生产烯烃柴油燃料产物和丙烯。在[0086]-[0089]中描述了，丙烯可以与气相组分分离，气相组分可以包括H₂O、CO₂、CO、H₂、H₂S、N₂、轻馏分和丙烷。它涉及从来自脱氧反应的液体产物中分离气相产物。然后将丙烯与剩余的气相组分分离。低温蒸馏塔被指出有利于丙烷与丙烯分离，并且建议从气相混合物中分离丙烯的另一选择可以是使用类似于在一些流体催化裂化反应系统中使用的分离的气体分离系列装置。

US 8,318,996 B2(授予UOP LLC)涉及用于在将生物可再生原料转化成绿色柴油的过程中处理氢气再循环气体的方法，包括通过使氢气循环气体与贫油(sponge oil)接触从氢气循环气体中除去轻质烃。然后通过丙烷分馏单元从富含丙烷的贫油中回收丙烷。

因此，仍然需要能够从氢气中至少分离丙烷的另外的方法。

发明内容

本发明的目的是提供能够以这样一种方式从氢气中至少分离丙烷的方法和装置，即最大化氢气回收，同时降低了该方法以及实施该方法的装置的占地面积和/或能耗。

为了解决问题，本发明提供了用于处理包含氢气和丙烷的气体流的方法，包括以下步骤：a)提供具有进料侧和渗透侧的膜，所述膜对于氢气的选择性高于对于丙烷的选择性；b)使气体流通过膜的进料侧；c)从进料侧取出与气体流相比，贫氢且富含丙烷的滞留物流；d)从渗透侧取出与气体流相比，富含氢气并且贫丙烷的渗透物流；e)使滞留物流经历高压蒸馏(elevated pressure distillation，加压蒸馏)以从丙烷中分离氢气。

即，本发明的发明人在本发明的第一方面中发现了膜分离(其中膜对于氢气的渗透性高于对于丙烷的渗透性)与用于从丙烷中分离氢气的高压蒸馏单元的组合提供了氢气与丙烷的双重分离，第一重在膜中，第二重在高压蒸馏中。膜分离减少了在高压蒸馏步骤中必须分离的气体的体积，其允许减小高压蒸馏单元的尺寸和能耗，这是由于需要处理的气体的较低体积和较高露点温度。另外，膜分离单元(膜对于氢气的渗透性高于对于丙烷的渗透性)和高压蒸馏单元的组合能够以能量有效的方式回收氢气和丙烷，与来自非甘油酯原料(例如粗蒸馏)的柴油的精制相比，后者以显著的体积存在。

对于氢气的选择性高于对于丙烷的选择性的膜可以表现出对于氢气的选择性是对于丙烷的选择性的至少5倍。

气体流可以进一步包括选自由以下各项组成的组中至少一种另外的气体：H₂O、CO₂、CO、H₂S、NH₃和轻质烃。碳氧化物(例如CO和CO₂)通常存在于来自可再生原料的处理的气体流中。