專利名稱：用于分離芳香族化合物的乙醇穩(wěn)定的環(huán)氧胺基膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在醇的存在下顯示穩(wěn)定性的聚合物膜組合物，該聚合物膜的制備方法 以及使用該聚合物膜分離包括包含至少一種醇的烴物流的烴進料流的組分的工藝。更特別 但非限制地，本發(fā)明涉及該聚合物膜組合物及其在從包含芳香族和脂肪族化合物和至少一 種醇的烴進料流中分離芳香族化合物的工藝中的用途，其中所述醇通常為乙醇。
背景技術(shù)：
基于聚合物膜的分離工藝，例如反滲透、滲透蒸發(fā)和滲透萃取，是現(xiàn)有技術(shù)中已知 的。在滲透蒸發(fā)工藝中，用該膜優(yōu)選吸收液體和/或蒸氣進料中希望得到的進料組分，例如 芳香族化合物。該膜的一側(cè)通常暴露于由液體進料的混合物組成的流，在該膜的另一側(cè)通 常施加真空以使所吸附的組分移動通過該膜并作為蒸氣通過溶液-擴散機理從該膜的該 另一側(cè)除去。建立濃度梯度驅(qū)動力以選擇性地將希望得到的組分從其進料或上游側(cè)通過該 膜到達其滲透物或下游側(cè)。滲透萃取工藝也可以用于將液體流分離成單獨的產(chǎn)物。在該工藝中，將該流分離 成單獨的產(chǎn)物的驅(qū)動機制是由在該膜兩側(cè)施加的濃度梯度提供的。由于該膜和該工藝流體 兩者的物理和組成性質(zhì)，該流體的某些組分將優(yōu)先移動通過該膜，并將在該膜的另一側(cè)作 為滲透物被收集。該工藝流體的其它組分將不優(yōu)先移動通過該膜，并將作為滲余物流被從 該膜區(qū)域中清除。由于該滲透萃取分離的壓力機制，因此不需要將該滲透物萃取在蒸氣相 中。因此，在該膜的下游(滲透物)側(cè)不需要真空，滲透物從該膜的下游側(cè)出現(xiàn)在液相中。 典型地，通過清掃液體將滲透液從該膜中帶走。進行該分離的經(jīng)濟基礎(chǔ)是通過該分離工藝得到的兩種產(chǎn)物(即滲余物和滲透物) 比未分離的進料流具有更大的精制價值?；谀ぜ夹g(shù)的分離能夠提供用于進行這種進料流 的產(chǎn)物分離的成本有效的替代處理方式。常規(guī)的分離工藝，例如蒸餾和溶劑萃取，的安裝和 操作成本與膜工藝替代方式相比能夠是昂貴的。這些基于常規(guī)的工藝的安裝能夠需要顯著 量的工程、硬件和建造成本而且也可能需要高的操作和維護成本。此外，大多數(shù)這些工藝都 需要在該工藝步驟過程將該工藝流充分加熱到較高的溫度以分離不同的組分，這導(dǎo)致比低 能耗的膜分離工藝通常所需要的更高的能量成本。膜分離技術(shù)，特別是用于烴進料的膜分離技術(shù)的商業(yè)生命力的主要障礙是提高通 量和選擇性同時維持或提高現(xiàn)有膜系統(tǒng)的物理整體性。此外，該膜組合物需要經(jīng)受包括醇 的應(yīng)用進料成分的多樣性。近年來已經(jīng)開發(fā)了多種聚合物膜組合物。這種組合物包括聚脲/聚氨酯膜(美 國專利號4，914，064)；聚氨酯酰亞胺膜(美國專利號4，929，358)；聚酯酰亞胺共聚物膜 (美國專利號4，946，594)；聚酰亞胺脂肪族聚酯共聚物膜(美國專利號4，990，275)和 二環(huán)氧辛烷交聯(lián)/酯化聚酰亞胺/聚己二酸共聚物(二環(huán)氧辛烷PEI)膜(美國專利號 5，550，199)。另一個障礙是進料流中醇的存在，是與在常規(guī)烴基燃料中添加醇的政府命令和其它誘因有關(guān)的越來越常見的問題。常規(guī)聚合物膜在該膜進料流中存在甚至少量的醇都會發(fā) 生不穩(wěn)定。本發(fā)明解決了這一問題。因此在工業(yè)中需要在處理含醇的進料中具有改進的穩(wěn)定性的新膜組合物。在工業(yè) 中還需要對于分離芳香族化合物具有高通量和選擇性的新膜組合物。發(fā)明概述本發(fā)明涉及對芳香族化合物具有選擇性的聚合物膜，包括環(huán)氧-胺基交聯(lián)聚醚; 該聚合物膜的制備方法，和使用該聚合物膜分離進料流的組分的工藝。特別地，本發(fā)明的聚 合物膜可以用于從由芳香族和脂肪族烴構(gòu)成的烴進料流中選擇性分離芳香族化合物的工 藝中，其中該烴進料流包括包含通常為乙醇的至少一種醇的進料流。在一種實施方式中，本發(fā)明涉及有效選擇性分離烴進料流的組分的聚合物膜的組 合物。特別地，本發(fā)明涉及從包含芳香族化合物和非芳香族化合物的烴物流中有效選擇性 分離芳香族化合物的聚合物膜組合物，其中該烴物流包括包含至少一種醇的進料流。本發(fā) 明得到在用于含醇環(huán)境中時具有改進的膜物理整體性的膜組合物。在一種實施方式中，本發(fā)明涉及這樣的膜所述膜包括聚氧化乙烯(“ΡΕ0”)、聚氧 化丙烯(“ΡΡ0”)或PEO和PPO的組合，其與環(huán)氧化物反應(yīng)并制成薄膜。在優(yōu)選實施方式中，該膜組合物對于包含20%或更高的醇含量的進料是穩(wěn)定的。


圖1描述了本發(fā)明的簡單實施方式。圖2是描述膜性能的圖表。優(yōu)選實施方式的詳述此處所用的術(shù)語“烴”表示具有顯著烴特征的有機化合物。因此，包含一個或多個 非烴基團(例如硫或氧)的有機化合物也將在該定義的范圍內(nèi)。此處所用的術(shù)語“芳香族 烴”或“芳香族化合物”表示包含至少一個芳香環(huán)的烴基有機化合物。該環(huán)可以是稠環(huán)、橋 環(huán)或稠環(huán)和橋環(huán)的組合。在優(yōu)選實施方式中，從該烴進料中分離出來的該芳香族組分包含 一個或多個芳香環(huán)。術(shù)語“非芳香族烴”或“非芳香族化合物”或“飽和化合物”表示不具有 芳香核的烴基有機化合物。術(shù)語“非芳香族化合物”或“脂肪族化合物”在本文中可互換使 用。此處所用的術(shù)語“熱交聯(lián)”表示在通常高于約25至約400°C (77-572°C )的固化 溫度的膜固化工藝。此處所用的術(shù)語“選擇性”表示在滲透物中所希望得到的組分與滲透物中不希望 得到的組分之比除以進料流中所希望得到的組分與進料流中不希望得到的組分之比。術(shù)語 “通量”或“標準化通量”定義滲透物通過膜的質(zhì)量流速，通常的單位是Kg/m2-天、Kg/m2-hr、 Kg- μ m/m2-天或 Kg- μ m/m2_hr、g- μ m/m2-sec。此處所用的術(shù)語“選擇的”表示所述部件具有使該進料流的一種或多種特定組分 與其它進料流組分相比優(yōu)先通過該部件的趨勢。本發(fā)明的膜的選擇性大于約3.0，優(yōu)選大于 約4.0，最優(yōu)選大于約5.0。我們發(fā)現(xiàn)包含聚氧化乙烯(PEO)、聚氧化丙烯(PPO)、或ΡΕ0/ΡΡ0共聚物組合的聚 醚胺能夠與環(huán)氧化物反應(yīng)，且該材料能夠制成膜。該膜具有優(yōu)越的分離性能且顯示出對乙醇和含乙醇的汽油燃料的良好的膜耐久性。適合的環(huán)氧化物包括三(4-羥基苯基)甲烷三 縮水甘油基醚(CAS 66072-38-6，熔點48_50°C )或聚(雙酚A-共-表氯醇)且縮水甘油 基封端(CAS 25036-25-3)材料。這種環(huán)氧化物能夠以各種分子量在市場上獲得，例如348、 355、377、1075、1750、4000、6100的分子量。合適的聚醚胺可以是胺封端的聚醚。合適的聚醚 包括聚(乙二醇)雙(3-氨基丙基醚)(分子量1500)、聚(丙二醇)雙氨基丙基醚) (分子量230)、聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚)(分子量400)、聚(丙二醇)雙(2-氨基丙 基醚)(分子量2000)、聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚)(分子量4000)、聚(丙二醇)-嵌 段-聚(乙二醇)_嵌段-聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚)(3.5 8. 5) (P0 E0)(分 子量600)、聚(丙二醇)_嵌段-聚(乙二醇)_嵌段-聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚) (3.5 15. 5) (P0 E0)(分子量900)、聚(丙二醇)_嵌段-聚(乙二醇)_嵌段-聚(丙 二醇)雙(2-氨基丙基醚)(3.5 40. 5) (P0 E0)(分子量2000)、甘油三[聚(丙二醇)， 胺封端]醚(分子量3000或分子量440)。能夠用于制備此處的聚合物的適合的胺封端聚醚包括下面描述環(huán)氧胺聚醚膜的示例性合成途徑。適合的聚醚胺與環(huán)氧化物反應(yīng)，如下所示
權(quán)利要求
1.一種用于分離芳香族化合物的膜，所述膜包括與環(huán)氧化物反應(yīng)并形成為膜的聚醚 胺，其中所述膜從包含芳香族化合物和脂肪族化合物和至少一種醇的烴物流中選擇性分離 芳香族化合物。
2.權(quán)利要求1的膜，其中所述烴物流包括汽油或石腦油和至少一種醇。
3.權(quán)利要求1的膜，其中所述聚醚胺包括聚氧化乙烯、聚氧化丙烯或其組合物。
4.權(quán)利要求3的膜，其中所述環(huán)氧化物選自三(4-羥基苯基)甲烷三縮水甘油基醚、 縮水甘油基封端的聚(雙酚A-共-表氯醇)二環(huán)氧化物、其它適用于本發(fā)明的可商購得 到的環(huán)氧化物或其組合物，所述其它適用于本發(fā)明的可商購得到的環(huán)氧化物包括1，2，7， 8-二環(huán)氧辛烷、二環(huán)戊二烯二氧化物、1，5_ 二環(huán)辛二烯二氧化物、1，3_ 丁二烯二環(huán)氧化物 和乙烯基環(huán)己烯二氧化物。
5.權(quán)利要求4的膜，其中滲透蒸發(fā)膜的選擇性大于約3.0。
6.權(quán)利要求3的膜，其中所述聚醚胺選自聚(乙二醇)雙(3-氨基丙基醚)(分子量1500)、 聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚)(分子量230)、 聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚)(分子量400)、 聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚)(分子量2000)、 聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚)(分子量4000)、聚(丙二醇)_嵌段-聚(乙二醇)_嵌段-聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚)(3. 5 8.5) (P0 E0)(分子量 600)、聚(丙二醇)_嵌段-聚(乙二醇)_嵌段-聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚) (3. 5 15. 5) (P0 E0)(分子量 900)、聚(丙二醇)_嵌段-聚(乙二醇)_嵌段-聚(丙二醇)雙(2-氨基丙基醚) (3. 5 40. 5) (P0 E0)(分子量 2000)、甘油三[聚(丙二醇)，胺封端]醚(分子量3000或分子量440)。
7.權(quán)利要求6的膜，其中所述膜是由多孔基材支撐的聚合物膜。
8.一種用于分離烴進料中的芳香族化合物和脂肪族化合物的方法，包括a)形成包括與環(huán)氧化物反應(yīng)的聚醚胺的薄膜，b)使該薄膜的第一側(cè)與含醇的烴進料接觸，所述膜相對于脂肪族化合物優(yōu)先吸收芳香 族化合物，c)從膜的第二側(cè)提取芳香族化合物含量高于進料的滲透物。
9.權(quán)利要求8的膜，其中所述膜是由多孔基材支撐的高分子膜，且烴物流包含至少一 種醇。
10.權(quán)利要求9的膜，其中所述多孔膜主要選自聚四氟乙烯、芳香族聚酰胺纖維、多孔 金屬、燒結(jié)金屬、多孔陶瓷、多孔聚酯、多孔尼龍、活性炭纖維、膠乳、硅酮、硅酮橡膠、聚氟乙 烯、聚偏氟乙烯、聚氨酯、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚砜和聚苯醚、金屬和聚合物泡沫、二 氧化硅、多孔玻璃、網(wǎng)篩及其組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及在含醇環(huán)境中穩(wěn)定的用于分離芳香族化合物的膜。該高分子膜是環(huán)氧胺基膜。
文檔編號C08G18/50GK102149452SQ200980135502
公開日2011年8月10日 申請日期2009年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月10日
發(fā)明者蘭德爾·D·帕特里奇, 大衛(wèi)·T·費魯蓋利, 本杰明·A·麥庫爾, 蒂莫西·D·謝弗, 貝斯·A·溫賽特, 阿比馬紐·O·帕蒂爾 申請人:?？松梨谘芯抗こ坦?br>