专利名称：包含离子液体和络合剂的烯烃选择性隔膜的制作方法
技术领域：
本发明涉及烯烃选择性隔膜领域。更特别地，本发明涉及烯烃选择性隔膜，该隔膜包括具有低烯烃吸附容量的离子液体以增加分离效果。
背景技术：
将烯烃从包含石蜡烃的混合物中分离是生产很多化工产品的重要工艺，所述化工产品包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、和其它基于烯烃类单体的聚合物。不幸地，烯烃/石蜡烃分离既耗资金又耗能量。目前，低温蒸馏是用于按照聚合物工业所需的体积从含有具有相同碳数的石蜡烃的混合物中分离烯烃的商业上主要使用的方法。已经测试过并且无法实现该类型分离的其它分离技术包括陶瓷隔膜、聚合物隔膜、和变压吸附。不幸地，陶瓷隔膜往往易碎，因此无法容易制成足以分离的模块；聚合物隔膜通常无法产生足够纯以满足聚合物级原料的要求的产物流；和变压吸附需要包含大量通常不足以满足体积要求的介质的复杂系统。工业中的那些已经试图克服上述缺点，特别是关系到纯度和/或产量的那些缺点，这是通过在隔膜中添加某些具有与η-键相互作用的能力的金属离子实现。例如，一种方法是使用负载在聚合物隔膜上的这样的金属离子的水溶液。但是，这些材料需要水以便于使得能够发生促进的运输，这导致无法接受的昂贵步骤以使进料流与水化合并随后干燥渗透流。某些离子液体已经表现出改善高级烃(即，戊烯、己烯、和异戊二烯)的烯烃纯度， 这已经减轻了使进料流与水化合和随后干燥渗透流的需要。这些液体也消除了蒸发溶剂的需要，因为离子液体本身就具有固有低的蒸气压。但是，已经试验的离子液体必须饱和有C5 和高级烃。当不使用这样的烃时，结果是不渗透性的盐层。另一种方法包括，使用具有络合金属盐的离子液体，该金属盐具有吸附比起石蜡烃而言较高浓度烯烃的能力。尽管这样的高吸附物质可以表示在混合的气体分离中良好的纯气体选择性，但是这些隔膜由于隔膜中高浓度的烯烃而倾向于增塑。这样的增塑降低混合气体系统中的烯烃/石蜡烃选择性，这对隔膜性能有害。这些性能的损失源于常规 Fickian扩散和促进的运输之间的竞争，其中所述常规Fickian扩散降低隔膜有助于烯烃的选择性并增加在增塑过程中对于所有渗透气体的渗透性。因此，本领域需要的是能够使从包含石蜡烃的混合物中分离烯烃的方法，而该方法不具有上文所述的缺点和问题。
发明内容
一方面，本发明是用于将烯烃与石蜡烃分离的隔膜，其包含作为基质的离子液体， 该离子液体在选择的隔膜操作温度定义为乙烯的亨利定律常数的烯烃吸附容量大于130 巴(13000kPa)，所述基质包含至少一种能够有助于烯烃的金属盐；所述基质是适当的，使得当所述隔膜与烯烃和石蜡烃的混合物在选择的隔膜操作温度接触时，该烯烃与该石蜡烃基本上分离。另一方面，本发明是制备隔膜的方法，该隔膜用于在烯烃与石蜡烃的混合物中将烯烃与石蜡烃分离，所述方法包括添加至少一种能够有助于烯烃的金属盐到离子液体中以形成隔膜，其中所述离子液体在选择的隔膜操作温度定义为乙烯的亨利定律常数的烯烃吸附容量大于130巴(13000kPa)，其中所述隔膜当与烯烃和石蜡烃的混合物在选择的隔膜操作温度接触时能够基本上分离烯烃和石蜡烃。再在另一方面，本发明提供将共同包含在混合物中的烯烃与石蜡烃分离的方法， 该方法包括在选择的隔膜操作温度，使包含烯烃和石蜡烃的进料流与包含作为基质的离子液体的隔膜接触，其中所述离子液体在选择的隔膜操作温度定义为乙烯的亨利定律常数的烯烃吸附容量大于130巴(13000kPa)，所述基质包含至少一种能够有助于烯烃的金属盐，所述基质是适当的，使得该烯烃与该石蜡烃基本上分离。
具体实施例方式通常，本发明是提供以下益处的隔膜能够高度选择性有助于烯烃分子的运输、和抑制Fickian扩散，从而实现混合物的极好分离。由于不需要附加加工步骤例如水合和/ 或蒸发，并且隔膜不经受由于增塑导致的烯烃/石蜡烃选择性的降低，因此资金和能量都节省了。而且，隔膜组分容易合成。隔膜包含至少一种离子液体，该离子液体包含至少已知能够有助于烯烃的金属盐。如本申请定义，短语“能够有助于烯烃”表示金属盐能够与烯烃以一定方式相互作用， 该方式使得该金属盐可促进烯烃穿过隔膜运输。在一些实施方式中，可以使用深度低共熔溶剂(de印eutectic solvent)。如本申请使用，术语“离子液体”表示液态的离子物质，和 “深度低共熔溶剂”表示形成低共熔物(即离子溶剂的化合物(其在环境温度在它们纯态或液态下可以是或可以不是离子的))的混合物，所述离子溶剂的熔点不同于包含在其内化合物的任一种的熔点。因此，本申请使用的术语“深度低共熔溶剂”仅表示“离子液体”的一个子集并作为离子液体的可能性选择而包括其中。离子液体可以选自烯烃和石蜡烃的吸附性差的任何离子液体。“吸附性差”表示离子液体在隔膜操作温度表现出的乙烯的亨利定律常数(“H乙烯”)大于130巴(13000kPa)。 通常这意味着，当离子液体与含烯烃的混合物在200磅每平方英寸表压(psig) (1379kPa) 和30°C接触时，离子液体吸附等价于约2psig(13. 8kPa)的烯烃。吸附容量的测量由此取决于渗透物混合物和指定的烯烃本身两者的特征，并使用“平行压力反应器”在隔膜将针对所需分离而进行操作的温度，即，隔膜操作温度(在多种应用可以为-100°C至400°C )测量。 “平行压力反应器(PPR) ”实际上是平行朝向并保持在恒定压力的几个反应器的系统。由此获得的压力曲线表示任何所给渗透物质在基质中的溶解度。本发明的优点是，通过要求烯烃的吸附性差的离子液体，Fickian扩散和隔膜的增塑降低，而由于Fickian扩散降低，隔膜的促进的运输和由此的选择性随之增强和稳定。亨利定律的应用可以如下实施。大多数气体(包括乙烯)的亨利定律常数(“H”) 可以使用下式确定H = A · Vb其中A和B是常数，V是以L/mol计的离子液体摩尔体积，和H的单位为巴。对于乙烯，A和B在25°C的值分别为15.7和-1.67。本领域技术人员往往能够易于从认可的参考来源获得其它烯烃的A和B常数值。然后以单位L/(巴摩尔)计的溶解度S可以如下确定
权利要求
1.用于分离烯烃和石蜡烃的隔膜，其包含作为基质的离子液体，该离子液体在选择的隔膜操作温度定义为乙烯的亨利定律常数的烯烃吸附容量大于130巴(13000kPa)，所述基质包含至少一种能够有助于烯烃的金属盐；所述基质是适当的，使得当所述隔膜与烯烃和石蜡烃的混合物在选择的隔膜操作温度接触时，该烯烃与该石蜡烃基本上分离。
2.权利要求1的隔膜，其中所述离子液体包括选自下列的胆碱盐氯化胆碱、氢氧化胆碱、酒石酸氢胆碱、卵磷脂、及其组合。
3.权利要求1的隔膜，其中所述离子液体是深度低共熔溶剂。
4.权利要求1的隔膜，其中所述能够有助于烯烃的金属盐包含亲η-键阳离子，该阳离子选自 Ag+、Cu+、Au+、Hg2+、Cd2+、Si2+、及其组合。
5.权利要求1的隔膜，其中所述能够有助于烯烃的金属盐包含选自下列的阴离子氯离子、硝酸根、四氟硼酸根、三氟甲磺酸根、氰根、硫氰酸根、和四苯基硼酸根。
6.权利要求7的隔膜，其中所述能够有助于烯烃的金属盐是氯化银、硝酸银或其组合。
7.制备隔膜的方法，该隔膜用于在烯烃与石蜡烃的混合物中将烯烃与石蜡烃分离，所述方法包括添加至少一种能够有助于烯烃的金属盐到离子液体中以形成隔膜，其中所述离子液体在选择的隔膜操作温度定义为乙烯的亨利定律常数的烯烃吸附容量大于130巴 (13000kPa)，其中所述隔膜当与烯烃和石蜡烃的混合物在选择的隔膜操作温度接触时能够基本上分离烯烃和石蜡烃。
8.将共同包含在混合物中的烯烃与石蜡烃分离的方法，该方法包括在选择的隔膜操作温度，使包含烯烃和石蜡烃的进料流与包含作为基质的离子液体的隔膜接触，其中所述离子液体在选择的隔膜操作温度定义为乙烯的亨利定律常数的烯烃吸附容量大于130巴 (13000kPa)，所述基质包含至少一种能够有助于烯烃的金属盐，所述基质是适当的，使得该烯烃与该石蜡烃基本上分离。
全文摘要
一种隔膜，其用于将烯烃与共同包含在混合物中的石蜡烃分离，该隔膜作为基质的离子液体，该离子液体在选择的隔膜操作温度定义为乙烯的亨利定律常数的烯烃吸附容量大于130巴(13000kPa)。基质也包含至少一种能够有助于烯烃的金属盐。该隔膜提供主要有助于烯烃的运输，同时降低Fickian扩散和随之的增塑。
文档编号B01D53/22GK102574060SQ201080041292
公开日2012年7月11日 申请日期2010年9月16日 优先权日2009年9月25日
发明者J.T.戈克, P.N.尼基亚斯, S.D.费斯特, S.T.马图西 申请人:陶氏环球技术有限责任公司