中空纖維碳分子篩膜及其制備和用途
【專利摘要】本發明公開了中空纖維碳分子篩膜，制備中空纖維碳分子篩膜的方法，以及使鏈烯從包含該鏈烯與其相應鏈烷和任選的一種或多種氣態組分的混合物中分離的方法，所述一種或多種氣態組分選自氫氣、不同于所述鏈烯的鏈烯、和不同于所述相應鏈烷的鏈烷。所述方法和膜也可以用于使鏈烯與鏈烯-鏈烷分離之后剩余的進料流組分分離。
【專利說明】中空纖維碳分子篩膜及其制備和用途
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2012年5月1日提交的美國臨時申請61/640, 756的優先權。
【技術領域】
[0003] 本申請總地涉及碳分子篩膜，特別涉及中空纖維碳分子篩膜，它們的制備以及它 們在以下方面的用途：實現鏈烯和鏈烷之間的分離，特別是實現兩種或更多種鏈烯與包含 所述兩種鏈烯和它們相應（具有相同數目的碳原子）鏈烷（例如乙烯作為鏈烯，乙烷作為 其相應鏈烷）的進料流分離。進料流可以包含一種或多種其它氣態組分，例如氫氣，一氧化 碳，二氧化碳，甲燒，乙炔，甲基乙炔，丙二烯，乙醒，丁燒，1，3- 丁二烯，氧氣，氮氣和氦氣。相 同的碳分子篩膜可以用于第二次分離以將鏈烯與在分離鏈烷之后剩余的其它進料流組分 分離。
【背景技術】
[0004] 多種烴產物流包含烷烴（也稱為"鏈烷"）和烯烴（也稱為"鏈烯"）的混合物， 所述烷烴或烯烴的范圍從包含一個碳原子的那些（Ci)到包含六個或更多個碳原子的那些 (c 6+)。混合物組成根據用于將原料轉化為烴產物流的方法而變化，其中蒸氣裂解裝置得 到不同于丙烷脫氫的混合物組成。期望從產物流移除包括乙烷以及諸如甲烷、乙烯、氫氣 和丙烷等組分的級分的人員通常采用稱為"低溫蒸餾"的常規技術。例如，參見，美國專利 (US)6, 705, 113。工業規模的低溫蒸餾的缺點是其需要使用大量能量和相當多的資本經費。
[0005] 作為經低溫蒸餾分離的替代方法，美國專利申請公開（US)2002/0053284(K〇r 〇s 等人）公開了混合的基質膜，其能夠將氣態組分從氣態混合物中分離，特別是將二氧化碳 (C02)從包括0) 2和甲烷的混合物中分離。所述膜包括小的分散的碳分子篩分實體或顆粒， 它們包裹或結合進聚合物膜中。所述分子篩分實體源自任何適當聚合物材料的熱解，得到 無定形碳化結構。適于熱解的聚合物前體材料可以按任何便利的形式制備，例如片、管、中 空纖維、或粉末。優選的通過芳族聚酰亞胺或纖維素顆粒熱解制備的碳分子篩顆粒直徑小 于2微米（μ m)。熱解溫度從聚合物的分解溫度到至多其石墨化溫度（約3000°C)，其中 250°C至2500°C是典型的溫度，450°C至800°C是優選的溫度。聚合物前體粉末碳化為特定 結構形態和碳組成包括以三個關鍵變量控制加熱過程：溫度設定點，達到那些溫度設定點 的速率（"斜升速率"），和在溫度設定點停留的時間（"保溫時間"）。保溫時間為至多10 小時，通常最少是一小時。也參見US 6,562，110(K〇ros等人）的教導涉及由前體制備的 熱解體，所述前體選自聚醚酰亞胺，聚酰亞胺，6FDA/BPDA-DAM，6FDA-6FpDA和6FDA-IPDA。 6FDA表示六氟異丙叉二（鄰苯二甲酸酐）或5,5' -[2, 2, 2-三氟-1-(三氟甲基）亞乙 基]-1，3-四氫苯酐；IPDA表示異丙叉二苯胺；DAM表示2, 4, 6-三甲基-3, 3-苯二胺；BPDA 表示3, 3'，4, 4' -聯苯四甲酸二酐；6FpDA表示4, 4' -(六氟異丙叉）二苯胺。
[0006]
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年4月29日 優先權日:2012年5月1日
【發明者】W·J·克洛斯, L·許, M·K·布雷登, M·V·馬丁內斯, B·A·斯蒂爾斯 申請人:陶氏環球技術有限責任公司, 佐治亞科技研究公司