中空纤维碳分子筛膜及其制备和用途
【专利摘要】本发明公开了中空纤维碳分子筛膜，制备中空纤维碳分子筛膜的方法，以及使链烯从包含该链烯与其相应链烷和任选的一种或多种气态组分的混合物中分离的方法，所述一种或多种气态组分选自氢气、不同于所述链烯的链烯、和不同于所述相应链烷的链烷。所述方法和膜也可以用于使链烯与链烯-链烷分离之后剩余的进料流组分分离。
【专利说明】中空纤维碳分子筛膜及其制备和用途
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2012年5月1日提交的美国临时申请61/640, 756的优先权。
【技术领域】
[0003] 本申请总地涉及碳分子筛膜，特别涉及中空纤维碳分子筛膜，它们的制备以及它 们在以下方面的用途：实现链烯和链烷之间的分离，特别是实现两种或更多种链烯与包含 所述两种链烯和它们相应（具有相同数目的碳原子）链烷（例如乙烯作为链烯，乙烷作为 其相应链烷）的进料流分离。进料流可以包含一种或多种其它气态组分，例如氢气，一氧化 碳，二氧化碳，甲烧，乙炔，甲基乙炔，丙二烯，乙醒，丁烧，1，3- 丁二烯，氧气，氮气和氦气。相 同的碳分子筛膜可以用于第二次分离以将链烯与在分离链烷之后剩余的其它进料流组分 分离。
【背景技术】
[0004] 多种烃产物流包含烷烃（也称为"链烷"）和烯烃（也称为"链烯"）的混合物， 所述烷烃或烯烃的范围从包含一个碳原子的那些（Ci)到包含六个或更多个碳原子的那些 (c 6+)。混合物组成根据用于将原料转化为烃产物流的方法而变化，其中蒸气裂解装置得 到不同于丙烷脱氢的混合物组成。期望从产物流移除包括乙烷以及诸如甲烷、乙烯、氢气 和丙烷等组分的级分的人员通常采用称为"低温蒸馏"的常规技术。例如，参见，美国专利 (US)6, 705, 113。工业规模的低温蒸馏的缺点是其需要使用大量能量和相当多的资本经费。
[0005] 作为经低温蒸馏分离的替代方法，美国专利申请公开（US)2002/0053284(K〇r 〇s 等人）公开了混合的基质膜，其能够将气态组分从气态混合物中分离，特别是将二氧化碳 (C02)从包括0) 2和甲烷的混合物中分离。所述膜包括小的分散的碳分子筛分实体或颗粒， 它们包裹或结合进聚合物膜中。所述分子筛分实体源自任何适当聚合物材料的热解，得到 无定形碳化结构。适于热解的聚合物前体材料可以按任何便利的形式制备，例如片、管、中 空纤维、或粉末。优选的通过芳族聚酰亚胺或纤维素颗粒热解制备的碳分子筛颗粒直径小 于2微米（μ m)。热解温度从聚合物的分解温度到至多其石墨化温度（约3000°C)，其中 250°C至2500°C是典型的温度，450°C至800°C是优选的温度。聚合物前体粉末碳化为特定 结构形态和碳组成包括以三个关键变量控制加热过程：温度设定点，达到那些温度设定点 的速率（"斜升速率"），和在温度设定点停留的时间（"保温时间"）。保温时间为至多10 小时，通常最少是一小时。也参见US 6,562，110(K〇ros等人）的教导涉及由前体制备的 热解体，所述前体选自聚醚酰亚胺，聚酰亚胺，6FDA/BPDA-DAM，6FDA-6FpDA和6FDA-IPDA。 6FDA表示六氟异丙叉二（邻苯二甲酸酐）或5,5' -[2, 2, 2-三氟-1-(三氟甲基）亚乙 基]-1，3-四氢苯酐；IPDA表示异丙叉二苯胺；DAM表示2, 4, 6-三甲基-3, 3-苯二胺；BPDA 表示3, 3'，4, 4' -联苯四甲酸二酐；6FpDA表示4, 4' -(六氟异丙叉）二苯胺。
[0006]
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2013年4月29日 优先权日:2012年5月1日
【发明者】W·J·克洛斯, L·许, M·K·布雷登, M·V·马丁内斯, B·A·斯蒂尔斯 申请人:陶氏环球技术有限责任公司, 佐治亚科技研究公司