用于分离和纯化可再生丙烷的方法技术

一种用于处理包含氢气和丙烷的气体流的方法，其中使用膜分离和高压蒸馏的组合来分离氢气和丙烷气体。

A method for the separation and purification of regenerative propane

A method for treating gaseous flows containing hydrogen and propane is described in which a combination of membrane separation and high pressure distillation is used to separate hydrogen and propane gases.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分离和纯化可再生丙烷的方法
本专利技术涉及处理包含氢气和丙烷的气体流的方法，更具体地，用于处理由可再生进料源、尤其是含有甘油和/或甘油酯的进料源的加氢处理如加氢脱氧产生的反应器出口气体的方法。
技术介绍
可再生燃料是由可再生资源产生的燃料。这种燃料包括生物柴油。用于制备生物柴油的一种潜在原料来源是使用含有甘油酯的原料，甘油酯存在于许多可再生进料源中，包括许多植物油和动物脂肪。该原料通常含有甘油三酯以及一定量的甘油二酯和甘油单酯。典型的甘油三酯具有其中至多达三个长链脂肪酸通过酯键与甘油骨架共价结合的甘油骨架。甘油骨架可以与脂肪酸分离，并且脂肪酸可具有适合使用的碳链长度，通常在进一步处理之后，用作例如燃料、添加剂和润滑剂。通常，甘油酯原料在氢气压力下进行催化脱氧，这提供了具有适于用作燃料或润滑剂的链长的烃，以及来自甘油骨架的丙烷和/或丙烯。WO2013/148906(授予ExxonMobilResearchandEngineeringCompany)涉及含有来自可再生来源的甘油三酯的进料的加工以生产烯烃柴油燃料产物和丙烯。在[0086]-[0089]中描述了，丙烯可以与气相组分分离，气相组分可以包括H2O、CO2、CO、H2、H2S、N2、轻馏分和丙烷。它涉及从来自脱氧反应的液体产物中分离气相产物。然后将丙烯与剩余的气相组分分离。低温蒸馏塔被指出有利于丙烷与丙烯分离，并且建议从气相混合物中分离丙烯的另一选择可以是使用类似于在一些流体催化裂化反应系统中使用的分离的气体分离系列装置。US8,318,996B2(授予UOPLLC)涉及用于在将生物可再生原料转化成绿色柴油的过程中处理氢气再循环气体的方法，包括通过使氢气循环气体与贫油(spongeoil)接触从氢气循环气体中除去轻质烃。然后通过丙烷分馏单元从富含丙烷的贫油中回收丙烷。因此，仍然需要能够从氢气中至少分离丙烷的另外的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供能够以这样一种方式从氢气中至少分离丙烷的方法和装置，即最大化氢气回收，同时降低了该方法以及实施该方法的装置的占地面积和/或能耗。为了解决问题，本专利技术提供了用于处理包含氢气和丙烷的气体流的方法，包括以下步骤：a)提供具有进料侧和渗透侧的膜，所述膜对于氢气的选择性高于对于丙烷的选择性；b)使气体流通过膜的进料侧；c)从进料侧取出与气体流相比，贫氢且富含丙烷的滞留物流；d)从渗透侧取出与气体流相比，富含氢气并且贫丙烷的渗透物流；e)使滞留物流经历高压蒸馏(elevatedpressuredistillation，加压蒸馏)以从丙烷中分离氢气。即，本专利技术的专利技术人在本专利技术的第一方面中发现了膜分离(其中膜对于氢气的渗透性高于对于丙烷的渗透性)与用于从丙烷中分离氢气的高压蒸馏单元的组合提供了氢气与丙烷的双重分离，第一重在膜中，第二重在高压蒸馏中。膜分离减少了在高压蒸馏步骤中必须分离的气体的体积，其允许减小高压蒸馏单元的尺寸和能耗，这是由于需要处理的气体的较低体积和较高露点温度。另外，膜分离单元(膜对于氢气的渗透性高于对于丙烷的渗透性)和高压蒸馏单元的组合能够以能量有效的方式回收氢气和丙烷，与来自非甘油酯原料(例如粗蒸馏)的柴油的精制相比，后者以显著的体积存在。对于氢气的选择性高于对于丙烷的选择性的膜可以表现出对于氢气的选择性是对于丙烷的选择性的至少5倍。气体流可以进一步包括选自由以下各项组成的组中至少一种另外的气体：H2O、CO2、CO、H2S、NH3和轻质烃。碳氧化物(例如CO和CO2)通常存在于来自可再生原料的处理的气体流中。滞留物流可以经历一个或多个补充处理步骤，以在经历高压蒸馏之前除去至少一部分的至少一种另外的气体。当气体流至少进一步包括CO2和/或H2S时，气体流可以经历胺洗涤步骤，以在被提供给膜之前除去CO2和/或H2S气体组分的至少一部分。气体流可以源自可再生原料。气体流可以源自甘油酯原料(glyceridicfeedstock)和/或含甘油的原料的加氢处理，例如甘油酯原料和/或含甘油的原料的加氢脱氧。高压蒸馏可以在高于20巴表压、如在25和40巴表压之间的压力下进行。高压蒸馏可以在高于-70℃、如高于0℃的温度下进行。气体流可以包含至少75mol-％的氢气。气体流可以包含至少3mol-％的丙烷。滞留物流可含有小于65mol-％的氢气。滞留物流可以含有大于15mol-％的丙烷、优选大于25mol-％的丙烷。从高压蒸馏获得的丙烷可以配制成含丙烷的产物。含丙烷的产物可以包括加臭剂。从高压蒸馏获得的氢气可与渗透物流结合并且至少部分再循环。根据上述描述，还提供了用于通过将氢气从丙烷中分离的高压蒸馏来处理由含甘油酯和/或甘油的原料的加氢脱氧和可选的另外的加氢处理产生的加氢处理反应器出口气体流的方法，所述含甘油酯和/或甘油的原料包含氢气和丙烷以及选自由H2O、CO2、CO、H2S、NH3和轻质烃组成的组中的至少一种污染物，所述方法包括以下步骤：a)提供高压蒸馏单元；b)在高压蒸馏单元的上游，定位选择性地渗透氢气的膜分离单元，所述膜分离单元与高压蒸馏单元相关联，使得来自膜分离单元的滞留物流可以传到高压蒸馏单元；c)使用膜分离单元以产生渗透物流和滞留物流，所述渗透物流绕过高压蒸馏单元，所述渗透物流与加氢处理反应器出口气体流相比富含氢气且贫丙烷，所述滞留物流与加氢处理反应器出口气体流相比贫氢气并且富含丙烷；d)使用高压蒸馏单元以产生富含丙烷的流(从富含丙烷的流中基本除去氢气)和富含氢气的流；e)可选地将渗透物流与富含氢气的流再循环和/或结合。附图说明图1示出了说明膜分离和高压蒸馏的组合的方案。具体实施方式在描述本专利技术的实施方式中，为了清楚起见，将采取特定的术语。然而，本专利技术并不旨在局限于所选择的特定术语，可以理解的是，每个特定术语都包括以类似方式运行以实现类似的目的的所有技术等效物。从可再生原料制备可再生燃料中的一个挑战是与处理相关的成本。许多可再生燃料涉及从可再生原料中除去氧气的反应，并且存在用于这样做的多个策略。脱氧反应导致许多产物，其进一步精炼成不同的最终产物，如例如生物柴油。例如，可再生燃料生产过程产生除可再生柴油燃料之外的许多副产物。大量的这些副产品可以被回收，但不能始终以回收副产物的努力超过副产物价值的方式进行，即它不总是可行的，通常是因为在能量投入上返回的能量(EROEI)小于或等于1。专利技术人已经发现，在可再生燃料生产单元中膜单元与高压蒸馏的组合使丙烷和氢气回收最大化，并且特别是当使用具有丰富的生物丙烷前体的甘油酯原料时，降低了能量使用。当使用甘油酯原料时，每个甘油酯分子(例如，甘油单酯、甘油二酯、甘油三酯)将含有可转化为生物丙烷的甘油部分。目前，丙烷是由石油制造或从气田回收的。丙烷在美国用于住宅取暖，而在一些国家(包括澳大利亚)，丙烷被更广泛用作运输燃料。根据本专利技术生产的生物丙烷可用于已经使用丙烷的地方。因此，本专利技术提供了处理包含氢气和丙烷的气体流的方法，包括以下步骤：a)提供具有进料侧和渗透侧的膜，所述膜对于氢气的选择性高于对于丙烷的选择性；b)使气体流通过膜的进料侧；c)从进料侧取出与气体流相比，贫氢气并且富含丙烷的滞留物流；d)从渗透侧取出与气体流相比，富含氢气且贫丙烷的渗透物流；e)将本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于处理包含氢气和丙烷的气体流的方法，包括以下步骤：a)提供具有进料侧和渗透侧的膜，所述膜对于氢气的选择性高于对于丙烷的选择性；b)使所述气体流通过所述膜的所述进料侧；c)从所述进料侧取出与所述气体流相比贫氢气并且富含丙烷的滞留物流；d)从所述渗透侧取出与所述气体流相比富含氢气并且贫丙烷的渗透物流；e)使所述滞留物流经历高压蒸馏以从丙烷中分离氢气。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.18 FI 201556721.用于处理包含氢气和丙烷的气体流的方法，包括以下步骤：a)提供具有进料侧和渗透侧的膜，所述膜对于氢气的选择性高于对于丙烷的选择性；b)使所述气体流通过所述膜的所述进料侧；c)从所述进料侧取出与所述气体流相比贫氢气并且富含丙烷的滞留物流；d)从所述渗透侧取出与所述气体流相比富含氢气并且贫丙烷的渗透物流；e)使所述滞留物流经历高压蒸馏以从丙烷中分离氢气。2.根据权利要求1所述的方法，其中，对于氢气的选择性高于对于丙烷的选择性的所述膜表现出对于氢气的选择性是对于丙烷的选择性的至少5倍。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述气体流进一步包括选自由以下各项组成的组的至少一种另外的气体：H2O、CO2、CO、H2S、NH3和轻质烃。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在经历所述高压蒸馏之前，所述滞留物流经历一个或多个补充处理步骤以除去所述至少一种另外的气体的至少一部分。5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述气体流至少进一步包括CO2和H2S，并且其中，在将所述气体流提供至所述膜之前，使所述气体流经历胺洗涤步骤以除去CO2和H2S气体组分中的至少一部分。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述气体流源自可再生原料。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述气体流源自甘油酯原料和/或含甘油的原料的加氢脱氧。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述高压蒸馏在高于20巴表压、如在25和40巴表压之间的压力下进行。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述高压蒸馏在高于-70℃、如高于0℃的温度下进行。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述气...

【专利技术属性】
技术研发人员：佩卡·萨沃莱宁，罗吉尔·范德维尔德，尤哈·维苏里，马蒂因·范登贝格，
申请(专利权)人：奈斯特化学公司，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI