一種利用金屬有機骨架材料分離丙烯和丙烷的方法技術

本發明專利技術涉及混合氣分離技術領域，特別是一種利用金屬有機骨架材料分離丙烯和丙烷的方法。本發明專利技術利用金屬有機骨架材料分離丙烯和丙烷的方法是：稱取金屬有機骨架材料MIL-101；將金屬有機骨架材料在壓力作用下壓制成片，打碎分篩成顆粒狀作為分離丙烯和丙烷混合氣的吸附劑；將吸附劑填裝在固定床管式反應器中，對吸附劑進行預處理；配制含有丙烯和丙烷的原料氣；將原料氣穿透裝填吸附劑的固定床管式反應器，通過調變原料氣各組分的分壓、操作溫度及吸附總壓可達到分離丙烯和丙烷的目的。本發明專利技術具有分離丙烯與丙烷方法簡便，成本低，效果好的特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及混合氣分離
，特別是。
技術介紹
目前工業分離丙烯/丙烷混合氣體采用高壓精餾技術。盡管傳統的精餾方法已經比較成熟，但是采用高壓精餾分離丙烯/丙烷成為一種高能耗的工業過程?？茖W家和工程師一直在尋求一種新的分離方法來替代傳統的高壓精餾方法。而吸附分離方法由于具有低能耗和操作簡單等特點，使其成為分離混合氣的首選。在吸附分離過程中，混合氣中一個組分被吸附劑選擇性吸附，另一個組分則通過吸附劑床層。對于吸附方法分離丙烯/丙烷混合氣，找到廉價并且有效的吸附劑至關重要。利用不同吸附質與吸附劑間吸附強度的差異即可實現對吸附質的選擇性吸附。由于丙烯中的雙鍵與一些過度金屬離子能形成η鍵作用，從而含有過度金屬元素的吸附劑對于丙烯/丙烷混合氣可能存在選擇性吸附。通常是將含有Cu+或Ag+的鹽分散到具有大比表面積的載體上，載體可以是離子交換樹脂(Wu 等，Ind.Eng.Chem.Res.1997，36，2749-2756)，y -Al2O3(Yang and Kikkinides, AIChE J.1995,41,509 ;Blas 等，Fluid Phase Equilibr.1998,150，117-124)，黏土(Choudary 等，Ind.Eng.Chem.Res.2002，41，2728-2734)，活性炭(Mei等，New Carbon Mater.2002,17, 33-37)和 NaX (van Miltenburg 等，Chem.Eng.Res.Des.2006，84，350-354)，但吸附劑對丙烯的吸附飽和量一般都較小。雖然利用DD3R的擇形選擇性可實現對丙烯/丙燒混合氣的分離(Zhu等,Chem.Commun.1999, 2453-2454),但丙烯在DD3R的吸附受強傳質限制且制備DD3R吸附劑過程十分復雜、原料成本十分昂貴。盡管4A沸石分子篩可實現對丙烯/丙烷混合氣的分離(Yang等，AIChE J.1998，44，799-809)，但吸附劑極易在操作條件下結焦，導`致分離性能損失。MIL-101 (F6rey 等，Science2005，309，2040-2042)是以三核鉻簇 Cr3O(CO2)6 和H2BDC連接形成的超四面體作為次級結構單元，最終形成具有MTN拓撲結構的三維金屬有機骨架材料，該材料擁有非常高的比表面積和孔體積。由于MIL-101骨架中的Cr3+與丙烯中的雙鍵有η鍵相互作用，使MIL-101對于丙烯/丙烷混合氣的分離成為可能，但是至今未見其在丙烯和丙烷吸附分離方面應用的報道。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供。本專利技術的技術方案是通過如下方式實現的:，該利用金屬有機骨架材料分離丙烯和丙烷的方法包括以下步驟:⑴稱取金屬有機骨架材料；⑵將金屬有機骨架材料在壓力作用下壓制成片，打碎分篩成顆粒狀作為分離丙烯和丙烷混合氣的吸附劑；⑶將步驟⑵中獲得的吸附劑填裝在固定床管式反應器中，對吸附劑進行預處理；⑷配制含有丙烯和丙烷的原料氣；(5)將步驟⑷配制的原料氣穿透裝填吸附劑的固定床管式反應器，通過調變原料氣各組分的分壓、操作溫度及吸附總壓可達到分離丙烯和丙烷的目的。在上述的中，金屬有機骨架材料采用MIL-101。在上述的中，在步驟⑵中，壓片壓力為2 lOMPa，金屬有機骨架材料的顆粒大小為30 40目。在上述的中，在步驟⑶中，固定床管式反應器采用不銹 鋼材料制成。在上述的中，在步驟⑶中，對吸附劑進行預處理的方法是:在溫度373 573K的條件下，采用惰性氣體對吸附劑進行吹掃4 9h ;惰性氣體優選采用氦氣。在上述的中，在步驟(5)中，原料氣各組分的分壓范圍在50 150kPa。在上述的中，在步驟(5)中，操作溫度為298 348K。在上述的中，在步驟(5)中，吸附總壓為200 600kPa。本專利技術具有分離丙烯與丙烷方法簡便，成本低，效果好的特點。附圖說明:圖1為實施例1所制備MIL-101顆粒的XRD譜圖。圖2為實施例2描述的丙烯、丙烷在MIL-101上的吸附等溫線。圖3為實施例3描述的丙烯/丙烷混合氣通過MIL-101吸附劑床層的穿透曲線。圖4為實施例4描述的丙烯/丙烷混合氣通過MIL-101吸附劑床層的穿透曲線。圖5為實施例5描述的丙烯/丙烷混合氣通過MIL-101吸附劑床層的穿透曲線。圖6為實施例6描述的丙烯/丙烷混合氣通過MIL-101吸附劑床層的穿透曲線。具體實施例方式下面通過實施例對本專利技術做出進一步的具體說明，但本專利技術不僅限于這些實施例。在以下的實施例中說明所選擇的MIL-101顆粒的制備和吸附分離特性。實施例1MIL-101 參照文獻(Hwang 等，Appl.Catal.A-Gen.2009, 358，249-253)合成，將合成的MIL-101粉末在2MPa下壓片，打碎篩出尺寸為30-40目的顆粒，通過在77K下氮氣吸附，獲得MIL-101顆粒的BET比表面積為318 -1,孔容為1.5IcmV1 ,MIL-1Ol顆粒的XRD譜圖如圖1所示。實施例2實施例1所制備的MIL-101顆粒在298K和348K下丙烯、丙烷的吸附等溫線見圖2，實心點表示丙烯吸附等溫線而空心點表示丙烷吸附等溫線，由圖可見MIL-101對丙烯和丙烷的吸附強度不同。實施例3穿透柱技術(Breakthrough column technique)被用來實施MIL-101對混合氣的分離。把354.2mg實施例1所制備的MIL-101顆粒裝入長100mm,內徑為4.65mm的不銹鋼柱，在423K下，用20ml/min的氦氣處理8h ;預處理結束后降溫至298K并調節系統總壓力至200kPa，然后通入8ml/min的丙烯、丙烷和氦氣的混合氣(25:25:50)，穿透曲線見圖3。由穿透曲線分析可知，在該實施例條件下，由于MIL-101對丙烯優先吸附，丙烷優先穿透MIL-101吸附劑床層，實現了丙烯和丙烷混合氣的分離。實施例4該實施例中系統壓力為600kPa，其它實施條件與實施例2相同，穿透曲線見圖4。由穿透曲線分析可知，在該實施例條件下，由于MIL-101對丙烯優先吸附，丙烷優先穿透MIL-101吸附劑床層，實現了丙烯和丙烷混合氣的分離。實施例5該實施例中吸附溫度為348K，系統壓力為400kPa，其它實施條件與實施例2相同，穿透曲線見圖5。由穿透曲線分析可知，在該實施例條件下，由于MIL-101對丙烯優先吸附，丙烷優先穿透MIL-101吸附劑床層，實現了丙烯和丙烷混合氣的分離。實施例6 該實施例中吸附溫度為348K，系統壓力為600kPa，其它實施條件與實施例2相同，穿透曲線見圖6。由穿透曲線分析可知，在該實施例條件下，由于MIL-101對丙烯優先吸附，丙烷優先穿透MIL-101吸附劑床層，實現了丙烯和丙烷混合氣的分離。權利要求1.，其特征在于該利用金屬有機骨架材料分離丙烯和丙烷的方法包括以下步驟: ⑴稱取金屬有機骨架材料； ⑵將金屬有機骨架材料在壓力作用下壓制成片，打碎分篩成顆粒狀作為分離丙烯和丙烷混合氣的吸附劑； ⑶將步驟⑵中獲得的吸附劑填裝在固定床管式反應器中，對吸附劑進行預處理； ⑷配制含有丙烯和丙烷的原料氣； (5)將步驟⑷配制的原料氣穿透裝填吸附劑的固定床管式反應本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用金屬有機骨架材料分離丙烯和丙烷的方法，其特征在于該利用金屬有機骨架材料分離丙烯和丙烷的方法包括以下步驟：⑴稱取金屬有機骨架材料；⑵將金屬有機骨架材料在壓力作用下壓制成片，打碎分篩成顆粒狀作為分離丙烯和丙烷混合氣的吸附劑；⑶將步驟⑵中獲得的吸附劑填裝在固定床管式反應器中，對吸附劑進行預處理；⑷配制含有丙烯和丙烷的原料氣；⑸將步驟⑷配制的原料氣穿透裝填吸附劑的固定床管式反應器，通過調變原料氣各組分的分壓、操作溫度及吸附總壓可達到分離丙烯和丙烷的目的。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱偉東，尚昊，許春慧，涂高美，傅仰河，鐘依均，
申請(專利權)人：浙江師范大學，
類型：發明
國別省市：