[发明专利]用于乙醇和芳族化合物分离的乙醇稳定的基于聚醚环氧化物的膜

说明书

技术领域

本发明涉及在醇存在下具有稳定性的高分子膜组合物、制造所述高分子膜的方法及利用所述高分子膜控制烃进料流的组分的分离的方法，所述烃进料流包括含有至少一种醇的烃流。更特别地，但不限于此，本发明涉及高分子膜组合物及其在如下方法中的用途，该方法用于自含有芳族化合物和脂族化合物及至少一种醇、通常是乙醇的烃进料流中分离乙醇和芳族化合物。

背景技术

本领域已知基于高分子膜的分离方法，例如反渗透、渗透蒸发和渗透萃取。在渗透蒸发方法中，液体和/或蒸气进料的所希望的进料组分例如芳族组分被该膜优先吸收。该膜通常在一侧暴露于由液体进料混合物构成的物流，且通常将真空施加到膜的相反侧以使得所吸附的组分迁移穿过膜并经溶液-扩散机制从膜的相反侧作为蒸气除去。建立浓度梯度驱动力以使所需组分选择性地自其进料或上游侧穿过膜到达其渗透或下游侧。

渗透萃取方法也可用以将液流分离成单独的产物。在该方法中，将物流分离成单独产物的驱动机制由在膜上施加的浓度梯度提供。该流体的某些组分将由于膜和工艺流体二者的物理性质和组成性质而优先迁移穿过膜，且将在膜的另一侧上被作为渗透物收集。该工艺流体的其它组分不会优先迁移穿过膜且将自膜区域作为保留物流冲掉。由于渗透萃取分离的压力机制，不必在气相中提取渗透物。因此，在膜的下游（渗透）侧不需要真空且渗透物从膜的下游侧在液相中出现。通常，渗透物经清扫液体自膜运走。

进行这种分离的经济基础在于，通过该分离方法获得的这两种产物（即，保留物和渗透物）的精制值大于未分离进料流的精制值。基于膜技术的分离可提供用于进行这种进料流的产物分离的成本有效的加工可选方案。与膜法可选方案相比，常规分离方法例如蒸馏和溶剂萃取的安装和操作成本可能更高。这些基于常规的方法可能需要大量的工程、硬件和建造成本以便安装以及还可能需要高操作和维护成本。另外，这些方法中的大部分需要将工艺物流显著加热到相对较高的温度，以在加工步骤期间分离不同的组分，与低能膜分离方法通常需要的能源成本相比，这导致较高的能源成本。

膜分离技术、特别是对于烃进料的膜分离技术的商业可行性的主要障碍，在于在维持或改进当前膜系统的物理完整性的同时改进通量和选择性。另外，膜组合物需要经受住无数次应用包括醇的进料成分。

近几年来已经开发了多种高分子膜组合物。这类组合物包括聚脲/氨基甲酸酯膜（美国专利4,914,064）；聚氨酯酰亚胺膜（美国专利4,929,358）；聚酯酰亚胺共聚物膜（美国专利4,946,594）；聚酰亚胺脂族聚酯共聚物膜（美国专利4,990,275）；和二环氧基辛烷交联/酯化的聚酰亚胺/聚己二酸酯共聚物（二环氧基辛烷PEI）膜（美国专利5,550,199）。

另一障碍是在进料流中存在醇，在政府要求及其它激励措施向常规基于烃的燃料加入醇的情况下，该问题更加常见。常规聚合物膜受到在膜进料流中存在即使少量的醇也不稳定的困扰。本发明解决了该问题。

因此，工业上需要在加工含醇进料中具有改进的稳定性的新型膜组合物。工业上还需要对于分离芳族化合物具有高通量和选择性的新型膜组合物。

发明内容

本发明涉及包含聚醚环氧树脂的高分子芳族化合物选择性膜、制造所述高分子膜的方法及利用所述高分子膜分离进料流的组分的可控方法。特别地，本发明的高分子膜可以用于从由芳族烃和脂族烃构成的烃进料流中选择性地分离乙醇和芳族化合物的方法中，所述烃进料流包括含有至少一种醇、通常是乙醇的进料流。

在一种实施方式中，本发明涉及在选择性分离烃进料流的组分方面有效的高分子膜的组合物。特别地，本发明涉及在从含有芳族化合物和非芳族化合物的烃流中选择性分离芳族化合物方面有效的高分子膜的组合物，所述烃流包括含有至少一种醇的进料流。本发明产生如下的膜组合物，该膜组合物当在含醇环境中使用时具有改进的膜物理完整性。

在一种实施方式中，本发明涉及包含聚醚环氧树脂的膜，所述聚醚环氧树脂具有脂族取代的环氧化物，其中所述环氧化物在所述环氧基团的三（3）个原子内不含杂原子，该膜被制成薄膜形式的膜。

在一种优选的实施方式中，所述膜组合物对于含有百分之十（10%）或更高醇含量的进料稳定。

附图说明

图1示出本发明的一种简单的实施方式。

图2为示出了在E10型进料情况下的膜性能的曲线图。

图3为示出了在E10型进料和E10汽油情况下的膜性能的曲线图。

图4为膜溶液的环氧丁烷摩尔分数与玻璃化转变温度的曲线图。