[發明專利]一種無機-有機復合凝膠膜的制備及其在烴類混合物分離中的應用

有效

• 申請號: 202011344274.4
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112604517B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 江曉龍;談勇;談俊
• 申請（專利權）人: 連云港鵬辰特種新材料有限公司
• 主分類號: B01D71/40
• 分類號: B01D71/40;B01D67/00;B01D69/02;B01D69/12;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 南京中高專利代理有限公司 32333
• 代理人: 沈雄

本發明公開了一種無機?有機復合凝膠膜的制備方法，包括以下步驟:以5?氨基間苯二甲酸為有機配體，以六水合硝酸鈷為金屬前驅體，以DMF、去離子水為溶劑，混合后置于反應釜內反應，制得混合液A；將石墨烯納米片采用濃硝酸處理后分散在去離子水中，加入六水合硝酸鈷的溶液、尿素，混合后攪拌反應，將反應液離心處理后得到的固體重新分散在去離子水中，加入聚合物單體，引發劑以及交聯劑，聚合反應，制得混合液B；將PAN膜進行預處理，之后進入到混合液B中，浸漬處理，之后取出干燥后置于混合液A中，浸漬處理；如此交替浸漬處理，制得無機?有機復合凝膠膜。本發明制得的無機?有機復合凝膠膜不僅機械性能好，熱穩定性好，且通量大，分離效果好。

技術領域

本發明涉及烴類混合物分離領域，具體涉及一種無機-有機復合凝膠膜的制備及其在烴類混合物分離中的應用。

背景技術

目前石油能源日益緊缺，實現烴類混合物的有效分離以滿足不同的工業需求，己成為目前石化行業的關注熱點之一。尤其是對芳烴烷烴和烯烴烷烴兩類混合體系的分離，在石油領域具有重要的工業意義。從烴類混合物分離的理論角度來看，從飽和脂肪烷烴中分離出芳香烴或不飽和烯烴的難度是很高的，屬于石化工業中較為關鍵的處理過程。烷烴與芳烴、以及烯烴與烷烴的相對揮發度接近，采用普通的精餾技術比較困難，無法實現高效的分離。近年來，針對這類烴類混合物體系，開發一種經濟高效的分離技術具有重要的意義。

目前對于烷烴/芳烴、烷烴/烯烴體系的分離的方法主要有：萃取精餾法、吸附分離法、加氫飽和法、膜分離法。萃取精餾技術主要是在精餾塔內加入萃取劑來提高混合物之間的相對揮發度，使其得到有效分離。吸附分離法主要是利用吸附劑額待分離體系之間的不同親和力來實現有效分離的方式。加氫飽和法是采用合適的催化劑，在一定條件下將混合體系中的芳烴和烯烴進行加氫處理轉化為飽和脂肪烴。膜分離技術是體系中各組分在外界的跨膜推動力下，從膜的一側滲透到膜的另一側，實現對體系的選擇性分離的過程。以上分離技術相比之下，膜分離法具有分離效果好、能耗低、無二次污染、分離過程簡單等優點。滲透汽化技術屬于發展較快的一種膜分離技術，其是利用兩液態組分在分離膜中的溶解能力和擴散能力的不同，從而得到有效分離的過程，具有廣泛的應用。

中國專利CN201811362800.2提供了一種用于烷烴烯烴分離的膜及從烷烴和烯烴混合料流中分離烯烴離方法，該膜制備方法包括(1)提供一種具有多孔結構的基膜；(2)將基膜浸漬在單種極性涂層物質或是多種極性涂層物質的混合物中，以使得基本上所有的孔都充滿了極性涂層物質；(3)從極性物質組合物中取出基膜，并且除去表面過量的液體，得到所述復合膜；分離方法包括使含烷烴和烯烴的料流與復合膜的一側接觸，分離得到富烷烴料流和富烯烴料流。中國專利CN201811296482.4提供了一種烯烴/烷烴分離膜及其制備方法，所述烯烴/烷烴分離膜包括依次疊合的支撐膜層和分離膜層，所述分離膜層由聚醚-聚酰胺嵌段共聚物和以過渡金屬離子配合物作為陽離子的離子液體構成。由上述現有技術可知，對于膜分離技術，制備一種性能優異的分離膜是關鍵。目前用于烴類混合物分離的膜主要存在機械性能差、分離效率低、穩定性不夠等缺點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題之一是：針對現有技術存在的不足，提供一種無機-有機復合凝膠膜的制備方法，該方法首先制備Co-MOF三維納米晶體材料的分散原液；然后以石墨烯納米片為基體，采用共沉淀的方法在石墨烯納米片表面沉積層狀鈷氧化物前驅體材料，并加入聚合物單體進行原位聚合，制得無機-有機雜化凝膠液，最后將預處理的PAN膜分別交替置于無機-有機雜化凝膠液以及Co-MOF三維納米晶體材料的分散原液中組裝成復合層。本發明制得的無機-有機復合凝膠膜不僅機械性能好，熱穩定性好，且通量大。

本發明要解決的技術問題之二是，針對現有技術的不足，提供一種無機-有機復合凝膠膜在烴類混合物中的應用，本發明將制得的無機-有機復合凝膠膜用于芳烴/烷烴混合物分離時，膜的通量大，與芳烴的親和力強，用于烴類混合物分離時分離效率高，分離條件溫和，操作簡單。

為解決上述第一個技術問題，本發明采用的技術方案是：