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乙烷乙烯分离研究获重大突破
发布时间2018-10-30
从太原理工大学了解到,国际顶级学术期刊Science杂志10月26日在线发表了太原理工大学作为第一单位的研究论文《具有铁-过氧阴离子位点的金属有机框架物用于乙烷/乙烯分离》。该研究成果不仅实现了乙烷-乙烯吸附反转,而且制备出了高效乙烷吸附剂,可对不同浓度的乙烷乙烯混合物一步分离得到聚合级乙烯。

  该研究成果是在太原理工大学副校长、化学与化学工程学院李晋平教授带领下完成的。李晋平在接受记者采访时表示,乙烯生产技术水平是一个国家石油化工发展水平的重要标志。传统乙烯的工业制备是通过乙烷高温裂解进行,产物是乙烷和乙烯的混合物。工业上常用多步多级的低温精馏分离技术,将该混合物分离得到纯度在99.95%以上的工业标准乙烯。该过程需要消耗大量能量,乙烯成本中大约75%都用在这一环节。

  李晋平教授团队在国际上第一次利用氧分子先与Fe-MOF材料中的不饱和空位结合,有效阻挡不饱和金属空位与乙烯间的π键相互作用,显著降低乙烯吸附量。同时,新构建的Fe-O2基团能对乙烷显示出更强的吸附亲和力,实现吸附乙烷强于乙烯,达到选择性脱除乙烯中杂质乙烷的目的。这一成果不仅巧妙地实现了乙烷-乙烯吸附反转,也制备出迄今最高效的乙烷选择吸附剂,使不同浓度的乙烷乙烯混合物一步分离得到聚合级乙烯。更重要的是,这种简单巧妙的思路可望应用于其他MOFs中,为乙烷乙烯分离吸附剂的选择开辟出一条新途径。

  李晋平介绍,目前研究的主要亮点,一是发现了含有铁-超氧位点的MOF对乙烷的吸附能力比乙烯更强。二是实现了在室温常压下高效分离制99.99%纯度的乙烯。他们研究团队已经制备出来了一种新型的MOF材料,并根据中子粉末衍射以及理论计算发现Fe-O2可吸附乙烷的活性。MOF是孔洞结构,乙烯和乙烷分子可以很好地穿过它,从而增加了吸附几率。

  近年来,乙烯行业仍处于快速发展期,作为世界第二大乙烯生产国,我国乙烯产量和收率也不断提升,2017年我国乙烯产量为1846.3万吨,乙烯平均收率为32.9%。未来几年,随着我国大型新建乙烯装置的陆续竣工,加上煤制烯烃产能建设势头不减,乙烯产能将集中释放。业内人士称,该研究成果的推广应用将对我国乙烯产业的发展带来革命性影响。
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