[发明专利]采用离子液体吸收从裂解气中分离制备乙炔的方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学工程技术中乙炔的分离纯化领域，具体涉及一种采用离子液体吸收从裂解气中分离制备乙炔的方法。

背景技术

乙炔是一种重要的有机化工基本原料，可以作为原料合成聚氯乙烯等高分子材料，也可以作为原料合成丁二醇、醋酸、丙烯腈等精细化学品，堪称“有机合成之母”，同时乙炔广泛的应用于金属切割焊接等其他领域。乙炔生产的方法较多，有传统的电石法和甲烷部分氧化法，以及新兴的等离子体裂解法等方法。其中的等离子体法是利用电弧等离子体发生器加热工作气体（氢、氮、氩或其混合气等）并形成高温、高速的热等离子体射流，在等离子体反应器中形成数千摄氏度的高温，煤粉、石油或天然气等进入到该高温区，被快速裂解，生成富含乙炔的裂解气，等离子体法具有高效、低碳、流程简洁的优点，是一种具有工业前景的乙炔生产方法。但无论是甲烷部分氧化法还是等离子体裂解法，获得的裂解气都是很多组分形成的混合气体，比如等离子体裂解得到的混合气包括CH₄、C₂H₆、C₂H₄、CO₂、C₂H₂、CO、H₂以及丁二炔等高炔和焦油等，乙炔的体积浓度多在4%~15%，这就需要通过一定的分离方法来获得高纯度的乙炔气体。

目前，从裂解气中回收分离乙炔的方法有吸收法、吸附法和低温精馏法等，工业应用上主要是吸附法和溶剂吸收法。

美国专利US3638399采用活性炭通过变压吸附方法除去裂解气中的三乙炔和其他聚乙炔的前体，并催化聚合反应，同时吸附萘等物质，以达到分离纯化乙炔的目的，但单纯的活性炭变压吸附分离难以获得高纯度乙炔产品。

溶剂吸收法是应用最广泛的方法，目前所使用的溶剂主要是各类挥发性有机溶剂，包括甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮、甲醇、丁内酯等。

美国专利US1960326中采用硫酸和苯的衍生物混合溶剂吸收分离乙炔；而US2818133中使用丙酮作为吸收剂，将乙炔及其同系物溶解吸收，与其他组分实现分离，后续则利用乙炔与同系物在丙酮中的不同挥发性质，在一定温度下分离得到高含量乙炔。

公开号为CN101486625A的中国专利申请在分离气态烃氧化热解制乙炔的裂解气时，乙炔同样采用有机溶剂吸收法，所涉及的有机溶剂有甲醇、甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、丙酮等，后续的乙炔精制采用碱洗塔去除CO₂提高乙炔的纯度。公开号为CN101734985A的中国专利申请则是采用了多种工艺对裂解气进行分离，分阶段除去各种杂质，使用变压吸附法分离H₂，溶剂吸收法回收乙炔，选用的溶剂是NMP、DMF及液氨等。

美国专利US3960910则是根据乙炔等与过渡金属离子形成络合物的效果，采用含有配位金属的有机溶剂溶液进行吸收，分离得到乙炔，可以有效的分离乙炔、CO等，但对于含有乙炔同系物的裂解气，由于乙炔同系物与金属的配位作用与乙炔相似，难以有效解吸分离得到乙炔。

美国专利US3647843也是使用配位金属CuAlCl₄和甲苯的混合溶液与乙炔络合反应，吸收分离天然气得到其中的乙炔，CuAlCl₄和甲苯的混合溶液实现了循环利用。美国专利US4545966使用的是CuAl(CN)Cl₃配位分离烷烃、乙炔、CO等混合气，根据不同温度下对不同气体的溶解差异，进行分离。

上述溶剂吸收方法都是采用有机溶剂或金属配位络合剂作为吸收剂进行吸收或络合反应，之后再通过在不同条件下解吸的方法分离得到乙炔，但有机溶剂普遍具有挥发性，吸收剂采用减压、加热或者气体吹扫解吸时都会将部分的溶剂带入产品气中，溶剂的回收较为复杂，需要通过设置水洗、精馏等步骤实现溶剂的循环利用，溶剂循环成本高，同时不可避免的存在溶剂损耗。同时单纯的有机溶剂对乙炔的分离选择性低、吸收容量小，溶剂的用量大，处理量小。而配位金属容易与水、硫化物等发生反应而失活，对裂解气组成要求较高，难以长时间循环利用。因此，有必要开发新型吸收溶剂和吸收方法，提高裂解气中乙炔分离的选择性及经济效益。

发明内容

本发明提供了一种以较强碱性的离子液体或离子液体与有机溶剂组成的混合溶剂为吸收剂，从裂解气中分离得到高纯乙炔的方法。