[发明专利]一种高纯度烷烃的分离与提纯方法

说明书

技术领域

本发明属于化合物分离纯化的技术领域，涉及一种烷烃的分离纯化方法， 具体涉及一种高纯度烷烃的分离与提纯方法。

背景技术

烷烃是一类必不可少的能源和化工原料。甲烷通常被视为未来车辆运输行 业最理想的替代燃料，而乙烷被广泛用于生产乙烯和乙炔等重要的有机合成原 料。高纯度的丙烷，正丁烷和异丁烷是一类新型的绿色环保制冷剂，具有传统 的含氟氯烷烃制冷剂无可比拟的优点，应用领域广泛。而这些烷烃混合物普遍 存在于各种石油气和天然气中，这些气体中少量的硫化物杂质会腐蚀管道设备， 导致催化剂中毒等。因此，从混合物中脱除硫化物和其他烷烃杂质分离得到高 纯度烷烃是一项极具意义的研究工作，其必要性日益趋高。

一般而言，脱除烷烃混合物中的硫化物的方法有吸附脱硫法、加氢脱硫法 和选择性催化氧化法。其中选择性催化氧化法因其净化效率高而广受关注。分 离提纯烷烃的方法有深冷法、吸收法、膜分离法和吸附法等。吸附法由于操作 简便，能耗低，净化效率高，适用性强及环境友好等优点被广泛应用。

肖静等人发明了一种负载型TiO₂双功能催化吸附材料及其制备方法与燃料 脱硫新工艺(中国申请号201410804473.7，公开号CN104525100A)，采用一步 法催化和吸附耦合脱硫技术，在常温常压下实现燃料深度脱硫。Cho等人发明了 一种吸附分离制备高纯度异丁烷的方法及装置(U.S.Pat.No.6022398)，该法采 用5A分子筛和碳分子筛颗粒吸附C1～C4的其他烷烃和烯烃杂质以制备高纯度 异丁烷。Kawakami等人的专利申请丙烷的纯化方法及纯化装置(U.S.Pat.No. 0343341A1；中国申请号201180025741.X，公开号CN102906056A)中公开了一 种采用装填比丙烷优先吸附乙烷和/或丙烯的4A碳分子筛和比丙烷优先吸附异 丁烷和/或正丁烷的活性炭的吸附器将低浓度丙烷高纯度化的工艺方法，目标产 物浓度高达99.9％以上。邱坤敏发明了一种从液化石油气中分离出高纯异丁烷的 方法(中国申请号200710012065.8，公开号CN101092321A)，液化石油气先经 离子交换处理后的Y型分子筛吸附脱除杂质，再经改性分子筛吸附正丁烷，分 离出异丁烷并解吸得到正丁烷。但这些方法中采用的传统的颗粒填充固定床吸 附器的传质阻力较大，传热性能差，吸附剂颗粒磨损严重，导致吸附效率较低。 本课题组的专利申请基于纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜的结构化固定床 (中国申请号201210220588.2，公开号CN102728234A)中设计了一种能够显著 提高传质传热速率，可用于吸附或催化反应的结构化固定床。目前尚未见到采 用将吸附与催化耦合于一体的结构化固定床分离得到高纯度烷烃的方法。

本发明针对现有分离提纯烷烃的工艺存在的问题和不足，提出一种高纯度 烷烃的分离与提纯方法，从而为目前C1～C4的烷烃纯化工艺面临的问题提供一 种有效的解决方法。

发明内容

本发明的目的是针对烷烃纯化方法的不足，提供一种高纯度烷烃的分离与 提纯方法，从而使流体流动更加均匀，床层阻力得到有效降低，传质传热效率 得到显著强化，接触效率和吸附速率得到明显提高。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种高纯度烷烃的分离与提纯方法，是将含有硫化物杂质的烷烃气体，通 过吸附与耦合为一体的结构化固定床，使得含有硫化物杂质的烷烃气体进行分 离提纯，得到所需的高纯度烷烃。所述结构化固定床的结构示意图如图1所示。

所述烷烃气体的气体流速为20～200mL/min；所述分离提纯的温度为 10～50℃，压力为0.1～0.6MPa。

所述烷烃气体为甲烷，乙烷，丙烷，正丁烷和异丁烷中的一种以上。

所述硫化物为硫醚、硫醇、羰基硫和硫化氢中的一种以上。

所述结构化固定床中装填有颗粒材料和梯度材料；所述颗粒材料为颗粒分 子筛吸附剂、颗粒分子筛催化剂、颗粒活性炭吸附剂或颗粒活性炭催化剂中的 一种以上；所述梯度材料为纸状梯度化金属微纤复合分子筛膜吸附材料、纸状 梯度化金属微纤复合分子筛膜催化材料，微纤包覆分子筛吸附材料、微纤包覆 分子筛催化材料、微纤包覆活性炭吸附材料或微纤包覆活性炭催化材料中的一 种以上。所述颗粒材料与梯度材料各自按照一定的厚度装填于结构化固定床中。