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《中國煤化工》
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暨南大學提供丙烯/丙烷高效分離綠色方案
作者: | 來源:國家煤化工網 | 時間:2021-08-09

 8月2日,從暨南大學化學與材料學院傳出消息,該院陸偉剛教授和李丹教授研究團隊在丙烯/丙烷分離技術研究中獲得新突破。他們針對金屬—有機框架材料(MOF)材料,首次提出正交陣列動態篩分機制,構筑了基于該分離機制的框架材料(JNU-3),為高效分離丙烯/丙烷提供了綠色方案。

據該研究團隊成員、暨南大學博士研究生曾恒介紹:“該材料擁有三維網格結構,其內部的一維通道兩側是排列整齊的分子口袋,分子口袋和一維通道通過動態葫蘆形窗口相連。當氣體在一維通道中快速擴散時,分子口袋通過葫蘆形窗口選擇性地捕獲丙烯分子,從而獲得較佳的丙烯/丙烷分離效果。”

團隊的研究數據顯示,應用JNU-3材料時,丙烯/丙烷(50/50)混合物在298K下以1毫升/分的總流速流過填充床,收集到的丙烷純度不低于99.99%,出口氣流中的丙烯和丙烷迅速達到等摩爾濃度。在丙烯的脫附過程中,根據丙烯的解吸曲線,混合氣體流速分別為1毫升/分、6毫升/分時,丙烯的生產能力和純度分別為34.2升/千克(99.5%)、53.5升/千克(99.5%)。即使在50%相對濕度的潮濕條件下,流速為6.0毫升/分等摩爾丙烯/丙烷混合氣,丙烯分離的生產能力和純度也可達44.9升/千克(99.5%)。

丙烯是最基礎的有機化工原料之一,年產量超過1億噸。丙烷裂解是丙烯生產的傳統技術路線。然而,這一技術不能直接得到高純度丙烯。為去除殘留的丙烷,工業上往往以高昂的設備投資和巨大的能量消耗作為代價。尋求綠色的分離方案,是未來實現碳達峰、碳中和的重大需求。

MOF是一類新興的由金屬節點和有機配體通過自組裝形成的具有確定組成與結構的晶態多孔材料。和傳統的多孔材料相比,MOF憑借其可設計剪裁的框架和豐富多樣的孔道結構吸引了科研工作者的廣泛興趣。

為此,研究團隊在前期研究基礎上,針對MOF材料提出正交陣列動態篩分機制,實現了對框架材料組裝和物理性能的精準調控。據曾恒介紹,該框架材料具有結構精確和分離性能顯著的優勢。

下一步,該研究團隊將繼續開發優先吸附丙烷的材料,希望這樣的“反轉選擇性”技術能夠從丙烷/丙烯混合物中一步得到高純丙烯,進一步提高能源和分離工藝的效率。

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