|||
据C&EN周刊2012年4月4日的最新消息报道,Fe2(dobdc)可以实现一步法分离低级烃类混合物。Fe2(dobdc)是一种多孔有机金属化合物,实际上就是铁有机化合物,其中dobdc为-4价阴离子即dobdc4– ,是2,5-二氧-1,4-苯双羧酸根离子(2,5-dioxido-1,4-benzenedicarboxylate)。Fe2(dobdc)可以选择性地与乙烯/乙烷或者丙烯/丙烷混合物中某种化合物结合,在318 K达到分离的目的,用来分离和净化多种小分子量的烃类混合物。上图中橘色的是Fe,红色的是O,灰色的是C、而蓝色的则是氘。
一种可以选择性地与烃类化合物结合的固体吸附剂,有助于降低石化工业的生产成本,免除分离过程,减少能源消耗。这项研究2012年3月30日发表在《科学》(Science)杂志(Science,2012,Vol. 335,no. 6076,pp. 1606-1610. DOI: 10.1126/science.1217544).这项研究成果是由美国加州大学柏克莱分校和美国马里兰州的美国国家标准与技术研究院(National Institute of Standards and Technology)的研究人员合作完成的。它表明,金属有机骨架(MOF)化合物可用于相对高温混合气体分离和净化,混合气体包含乙烯、丙烯以及其他在全球范围内使用的C1到C3的所有原料气。
因为轻烯烃和链烷烃的分子大小和挥发性的相似性,它们的混合物分离需要在低温和高压条件下进行。低温与高压条件会使能耗增加,导致生产成本上升,因为这些混合的生产是在高温(约500 ℃)下进行长链烃化合的裂解,为了达到裂解产物分离之目的,需要将小分子的裂解气体混合物通常降温至0 ℃以下。
低温蒸馏分离成为化学工业中大规模分离最耗能的分离方法,但是为了生产工业聚合物如聚丙烯制造所需要的乙烯和丙烯纯原料气,不得不进行气体混合物的昂贵分离。为了节约能源,降低生产成本,科研人员开发出一种新型多孔金属有机化合物——MOFs。
MOFs是由金属离子和有机基团连接的微结构晶体材料。在MOFs中心的Fe原子,是与烃类键合的活性中心,通过功能化的苯-双羧酸根阴离子相连。为了评价这种吸收剂作为一种分离介质的有效性,研究小组进行了大量的气体吸附和分离试验。例如,在45 ℃条件下的实验,他们分别使等摩尔的乙烷和乙烯混合物、丙烷和丙烯混合物通过一个载有MOF的分离柱。气相色谱分析的结果表明, C3混合物的流出物是纯粹的丙烷。直到MOF饱和,吸附柱中保留的是100%丙烯(在仪器的检测灵敏度范围内)。同样,MOF分离了乙烷/乙烯混合物,分离气体的检测结果显示其纯度超过99%。根据测试结果,分析预测这种铁基金属有机化合物能轻易分离甲烷、乙烷、乙烯、乙炔气混合物,而且可以应用于需要净化的天然气,生产成分单一的纯净物,其能量利用效率比目前普遍采用的分离方法更为有效。更多信息请浏览原文:
Hydrocarbon Separations in a Metal-Organic Framework with Open Iron(II) Coordination Sites
,
,
,
,
,
and
Science 30 March 2012: 335 (6076), 1606-1610. (DOI: 10.1126/science.1217544).
Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )
GMT+8, 2024-5-2 17:12
Powered by ScienceNet.cn
Copyright © 2007- 中国科学报社