柔性材料tut-3作為吸附劑在分離丙烷丙烯中的應用

2023-06-11 10:34:31

柔性材料tut-3作為吸附劑在分離丙烷丙烯中的應用
【技術領域】
[0001] 本發明設及氣體分離技術，具體是一種柔性材料TUT-3作為吸附劑在分離丙烷丙 締中的應用及分離方法與製備。
【背景技術】
[0002] 丙締是僅次於乙締的重要石油化工基本原料，主要用來生產聚丙締、丙締臘、環氧 丙烷等化學品。近10多年來，受下遊產品市場需求快速增長的驅動，全球丙締消費量大幅提 局。
[0003] 自20世紀90年代W來，蒸汽裂解聯產丙締是全球丙締資源的最主要來源渠道，佔 其總產量的2/3。蒸汽裂解聯產方式生產得到的丙締，是WC1-C4低碳控混合物的形式存在。 其中丙烷作為最主要的雜質，其沸點僅比丙締高5°C，常規的低溫精饋方式很難將其分離， 而丙烷的存在會對丙締下步的聚合反應造成嚴重的影響。
[0004] 工業上為了得到較純淨的丙締，常要進行多級的精饋，因而能耗過大。丙烷與丙締 不僅沸點接近，且它們的分子極性、極化率、分子動力學直徑等基本物理性質都非常接近， 傳統的活性炭，矽膠，分子篩等吸附劑都不具備分離丙烷丙締的能力。

【發明內容】

[0005] 本發明旨在尋找一種新型吸附劑能夠實現高效的丙烷/丙締分離，將會具有十分 重要的意義。
[0006] 本發明是通過W下技術方案實現的：柔性材料TUT-3作為吸附劑在分離丙烷丙締 中的應用。
[0007] 該柔性材料TUT-3為國際分子科學學報（Int. J.Mo 1. Sci .)2010，11，3803-3845，柔 性二維正方形網格配位聚合物結構與功能中公布的ELM-12。
[0008] 另外，本發明提供了一種丙烷-丙締混合氣體的分離方法，丙烷-丙締混合氣體與 吸附劑柔性材料TUT-3相接觸，利用吸附法實現丙烷丙締的分離。
[0009] 優選的，丙烷-丙締混合氣體中丙烷的濃度百分比（WL%)為10%~50%。作為吸 附劑的柔性材料TUT-3在常溫常壓(25°Cabar)下對各濃度百分比丙烷-丙締混合氣體的分 離結果見表1:
[0010] 表1
[0011]

[0012] 為了更好的說明本發明所述柔性材料TUT-3作為吸附劑能夠實現高效的丙烷/丙 締分離，發明人控制恆定溫度和壓力（常溫常壓），將工業傳統應用的吸附劑材料對丙烷 (50%)-丙締(50%)混合氣體分離效果進行對比，參見圖2、3、4W及圖5。
[0013] 具體實施時，所述所述的柔性材料TUT-3需經過造粒製備成顆粒狀。
[0014] 進一步需說明的是，該方法是在吸附床內實施的，且吸附床的進氣端和出氣端分 別加入了多孔聚乙締纖維作為彈性緩衝層。該彈性緩衝層有效的保證了氣體流速的穩定和 氣路的通楊。該種材料具有很好的彈性和支撐性，並且不易吸潮。
[0015] 另外，丙烷-丙締混合氣體進入吸附床的流量及吸附床內的溫度和壓力均恆定。
[0016] 本發明為了解決現有技術中製備柔性材料TUT-3存在的方法複雜、設備需求高等 問題，發明人進一步提供了該柔性材料TUT-3的新型製備方法:在Ξ氣甲燒橫酸銅水溶液中 滴加4,4'-聯化晚乙醇溶液混合均勻，其中Ξ氣甲燒橫酸銅和4,4'-聯化晚的物質的量之比 為1:2,在控溫10°C下靜置72小時，得到藍色晶體，後採用乙醇/水混合溶液洗塗，洗塗後自 然乾燥，然後置於真空烘箱中，抽真空至真空度10-3化並加熱至l〇〇°C，直至重量保持不變， 得到柔性材料TUT-3。
[0017] 採用本發明所述方法，可W從混合氣中得到濃度大於99%的丙烷，無原料損失，設 備投資較小，開停車靈活，操作簡便；同時可W全部脫除並得到較高純度的丙締。分離獲得 的兩種氣體可直接用於工業，高效便捷。
【附圖說明】
[0018] 圖1為柔性材料TUT-3對丙烷和丙締的動力學吸附曲線。從圖中可W看到，在25°C 和化ar條件下，丙締在柔性材料TUT-3上發生的吸附在接近30秒後就能達到平衡，而丙烷在 柔性材料TUT-3上發生的吸附270秒後才能達到平衡。運種很高的吸附動力學差異預示著了 柔性材料TUT-3能夠很好的分離丙烷-丙締混合氣。
[0019] 圖2為常溫常壓（25°C abar，20ml/min)下柔性材料TUT-3對於丙烷(50 % )-丙締 (50%)混合氣體的分離曲線。
[0020] 圖3為常溫常壓(25°0，化曰'，2〇1111/111111)下44-分子篩對於丙烷巧0%)-丙締(50%) 混合氣體的分離曲線。
[0021 ] 圖4為常溫常壓(25°0，化曰'，2〇1111/111111)下54-分子篩對於丙烷巧0%)-丙締(50%) 混合氣體的分離曲線。
[0022] 圖5為常溫常壓（25°C，lbar，20ml/min)下活性炭對於丙烷(50%)-丙締(50%)混 合氣體的分離曲線。
[0023] 圖6為固定床氣體分離裝置的結構示意圖。圖中：1-原料氣儲罐，2--號吸附床，3- 二號吸附床，4-丙烷儲罐，5-丙締儲罐，6-質量控制流量計，7-多孔聚乙締纖維。
【具體實施方式】
[0024] 實施例1
[002引一種柔性材料TUT-3的製備方法
[0026] 稱取Ξ氣甲燒橫酸銅0.362g± 0.00Ig，量取去離子水lOmL± 0.00ImL，置於燒杯 中，攬拌混合5min，成Imol/L的Ξ氣甲燒橫酸銅水溶液。
[0027] 稱取4，4 ' -聯化晚0.312g±0.001g，量取乙醇10血± 0.00 ImL，置於燒杯中，攬拌混 合5min，成2mol/L的4，4 ' -聯化晚乙醇溶液。
[0028] 在Ξ氣甲燒橫酸銅水溶液中滴加4,4'-聯化晚乙醇溶液混合均勻，在控溫10°C下 靜置72小時，得到藍色晶體，後採用乙醇/水混合溶液洗塗，洗塗後自然乾燥，然後置於真空 烘箱中，抽真空至真空度10-3化並加熱至l〇〇°C，直至重量保持不變，得到柔性材料TUT-3。
[0029] 該柔性材料TUT-3經過造粒製備成顆粒狀。
[0030] 實施例2
[0031] 為了更好的說明本發明所述柔性材料TUT-3對丙烷-丙締混合氣體的分離效果，採 用圖6所示分離裝置對丙烷巧0%)-丙締(50%)混合氣體進行分離，其中該分離裝置的工藝 參數為：
[0032] (1)吸附床內徑均為1cm，長度15cm，全部裝置管路採用外徑3毫米不誘鋼氣路連接；
[0033] 間吸附床的進氣端和出氣端分別加入了多孔聚乙締纖維7作為彈性緩衝層；
[0034] 間質量流量計6採用D08型流量顯示儀(北京屯星華創電子股份有限公司）控制氣 體流量；
[0035] (4)吸附床內分別填充顆粒狀柔性材料TUT-3、4A-分子篩、5A-分子篩W及活性炭作 為吸附劑。
[0036] 柔性材料TUT-3作為吸附劑的工藝流程：
[0037] (1)通過控制進氣閥使吸附床進口壓力為1 bar，控制質量控制流量計使混合氣體的 流量為20ml/min，控制室溫保持恆定25°C;
[0038] 間控制丙烷(50%)-丙締(50%)混合氣體通過一號吸附床2,全部的丙烷被吸附， 少部分丙締被吸附，在丙烷儲罐4可W得到純度大於99%的丙烷；
[0039] 間當一號吸附床2吸附接近飽和時，關閉一號吸附床2的進口並抽真空，丙締儲罐5 收集到濃度大於85%的丙締；
[0040] (4)關閉一號吸附床2進氣的同時，混合氣體切換至二號吸附床3重複(1)、間過程，當 二號吸附床3接近飽和時，循環替換一號吸附床2;兩組吸附床循環工作，保證了該套裝置運 行的連續性和穩定性。
[0041] 但是同樣採用上述分離裝置和分離條件(壓力、流量、溫度等），4A-分子篩、5A-分 子篩W及活性炭作為吸附劑對丙烷(50%)-丙締(50%)混合氣體進行分離，分離結果見圖3 至圖5。從分離曲線可W看出，4A-分子篩、5A-分子篩W及活性炭運幾種常規的吸附劑對丙 燒-丙締氣體混合物不具備分離能力，丙烷和丙締同時從吸附床中穿透出來。而對比圖2可 W看出，丙烷較早的從吸附床中穿透，而經歷了較長的時間後才在吸附床出口檢測到丙締， 柔性TUT-3材料顯示出很好的丙烷-丙締混合物分離能力。
【主權項】
1. 柔性材料TUT-3作為吸附劑在分離丙烷丙烯中的應用。2. -種丙烷-丙烯混合氣體的分離方法，其特徵在於，丙烷-丙烯混合氣體與吸附劑柔 性材料TUT-3相接觸，利用吸附法實現丙烷丙烯的分離。3. 根據權利要求2所述的分離方法，其特徵在於，丙烷-丙烯混合氣體中丙烷的濃度百 分比為10%~50%。4. 根據權利要求2或3所述的分離方法，其特徵在於，所述的柔性材料TUT-3為顆粒狀。5. 根據權利要求4所述的分離方法，其特徵在於，該方法是在吸附床內實施的，且吸附 床的進氣端和出氣端分別加入了多孔聚乙烯纖維作為彈性緩衝層。6. 根據權利要求5所述的分離方法，其特徵在於，丙烷-丙烯混合氣體進入吸附床的流 量及吸附床內的溫度和壓力均恆定。7. -種柔性材料TUT-3的製備方法，其特徵在於，在三氟甲烷磺酸銅水溶液中滴加4， 4'-聯吡啶乙醇溶液混合均勻，其中三氟甲烷磺酸銅和4,4'_聯吡啶的物質的量之比為1:2， 在控溫10°C下靜置72小時，得到藍色晶體，後採用乙醇/水混合溶液洗滌，洗滌後自然乾燥， 然後置於真空烘箱中，抽真空至真空度l〇_ 3Pa並加熱至100°C，直至重量保持不變，得到柔性 材料TUT-3。
【專利摘要】本發明涉及氣體分離技術，具體是一種柔性材料TUT-3作為吸附劑在分離丙烷丙烯中的應用及分離方法與製備。採用本發明所述方法，可以從混合氣中得到濃度大於99%的丙烷，無原料損失，設備投資較小，開停車靈活，操作簡便；同時可以全部脫除並得到較高純度的丙烯。分離獲得的兩種氣體可直接用於工業，高效便捷。
【IPC分類】B01D53/04, C07C11/06, C07C9/08, B01J20/26, C07C7/12, B01J20/28
【公開號】CN105712821
【申請號】CN201610058424
【發明人】李立博, 李晉平, 王小青
【申請人】太原理工大學