从炼厂FCC干气中吸附分离乙烯是工业发展很好的前景[4]。吸附分离法花费小,反应设备简单,对其设备材料没有特殊要求,成本比较低,因此工业发展前景很好。吸附分离法的核心是吸附剂。吸附剂至少应该具备分离因数大、使用寿命长和吸附容量大的特点才能被称为是性能良好的吸附剂。炼厂FCC干气中丰富的乙烯和氢气有很高的利用价值[5],由于乙烯和乙烷物理性质相似,一般吸附剂很难将它们分离。乙烯和乙烷能否成功分离开来的关键在于吸附剂的分离因数[6-9]。现在,研究主要集中在化学络合的吸附剂,Cu能与含双键的物质(如乙烯)得到π 络合物,将Cu负载在合适的载体上,制备出对乙烯具有特定吸附性能的吸附剂,从而达到分离乙烯乙烷的目的。良好的载体有助于组分的分散,从而提高络合吸附剂的吸附性能。现用的改性吸附剂主要是Cu+,通过Cu+与含不饱和双键的乙烯分子形成π 络合,利用化学吸附的方法来分离乙烯乙烷[10]。

1。2 分离方法及π 络合吸附剂

1。2。1 传统分离方法

(1)深冷分离法

深冷分离法是一种提纯裂解乙烯的较为传统的工艺,国外已经成功实现工业化,经济效益显著。裂解气中,由于各烃碳数不同,单双键个数不同所以沸点不同。深冷分离法根据沸点不同,相对挥发度不同,在各种低温条件下通过精馏过程依次进行裂解气各组分的分离提纯。这种分离方法得到的乙烯纯度高。这项工艺分离提纯需要环境设备的温度极低,因此多应用于大型乙烯生产装置。比如:分离甲烷的温度大约是-90℃~-120℃,温度要求苛刻,能耗高,对于普通的FCC 装置是不理想的。现在我国的炼厂FCC生产装置多为小型装置,反应量小,炼厂不集中,深冷分离法不适合现用。论文网

(2)双金属盐络合分离法

双金属盐络合分离法是由美国Tenneco公司开发生产的。通过此法,乙烯回收率可高达96%,纯度更是高达99。5%。将双金属盐类(如CuAlCl4)溶于甲苯,使其与甲苯生成的络合物做为吸收剂[11]。如此制得的吸收剂不与C-C键反应,而与C=O和含C=C的不饱和烯烃会发生反应,其中,与乙烯反应最为灵敏。双金属盐络合吸附分离乙烯时[12],乙烯与双金属盐间会生成一个弱化学键,后稍稍加热,乙烯与双金属盐间的弱化学键断裂,即可与络合剂分离,乙烯即可被回收利用。但是这种方法分离提纯处理步骤复杂,制取可以作为吸附剂的合适的双金属盐的过程也复杂,因此双金属盐络合分离法这项工艺未被推广。

(3)中冷油吸法

中冷油吸法有着可以避免-100℃以下的超低温分离操作的巨大优势。中冷油吸法所用吸附剂为 C3、C4、芳香烃,吸附剂把甲烷、氢气、甲醛分离出来是通过对不同组分的溶解度不同,通过蒸馏法将剩下的物质依次分离出来。近几年该工艺被更好地改进,因此中冷油吸法的无超低温分离操作的优势得以体现,但是在用于炼厂FCC干气乙烯的分离提纯方面依旧有损耗高、分离因数小、使用效率低的缺陷。因此中冷油吸法这项工艺尚未被推广。

(4)ARS法

美国S&W公司研究出ARS法,拥有其核心技术。进行ARS法需先将蒸馏和热传导结合进行。由Mobil和S&W公司首次在FCC干气的操作过程中应用此法,用于预处理原材料、分离提纯中间产品、深冷分离处理等操作步骤。ARS 法适用的原料源多样,产品纯度高,损耗低,技术支持使得生产具有可行性。但是该法要求FCC干气全是气态,并且生产设备昂贵,所以目前存在瓶颈。

(5)膨胀机法

膨胀机法是由美国费卢尔公司开发的。基本原理是利用等熵膨胀,具体操作是气体在高压条件下通过膨胀机时,同时向外做功,其导致的温降比节流膨胀大得多,从而气相中不断冷凝析出露点较高的组分,即达到再一次分离提纯的效果。然而,膨胀机法分离提纯的重要因素是掌握透平机膨胀制冷技术,但是由于多器件产生损失大,绝热效率较低,因此目前并未实现批量生产。

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