[發(fā)明專利]微孔碳材料在吸附分離烯烴和烷烴中的應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111440994.5
• 申請日: 2021-11-30
• 公開（公告）號: CN114288810B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑宗必;陳富強(qiáng);黃鑫磊;任其龍;楊啟煒;張治國;楊亦文
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B01D53/02
• 分類號: B01D53/02;B01J20/20;B01J20/30;B01J20/28
• 代理公司: 北京中原華和知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11019
• 代理人: 康志梅;陳偉

本申請涉及一種微孔碳材料在吸附分離烯烴和烷烴中的應(yīng)用，其中，所述微孔碳材料的制備方法包括以下步驟：S1：將蔗糖溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到焦炭；S2：將所述焦炭進(jìn)行造孔處理，得到所述微孔碳材料。本申請采用的微孔碳材料具有穩(wěn)定性好、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大的特點(diǎn)，用于動(dòng)力學(xué)吸附分離烯烴和烷烴時(shí)具有較高的選擇性。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及一種微孔碳材料在吸附分離烯烴和烷烴中的應(yīng)用。

技術(shù)背景

乙烯和丙烯是全球產(chǎn)量及用量最大的兩種重要有機(jī)化工原料，其產(chǎn)能標(biāo)志著一個(gè)國家石油化工的發(fā)展水平。高純烯烴產(chǎn)物被廣泛應(yīng)用于聚合物的生產(chǎn)中。烯烴主要由石腦油裂解產(chǎn)生，在生產(chǎn)過程中同時(shí)也存在大量同碳數(shù)的烷烴，然而乙烯與乙烷、丙烯與丙烷之間結(jié)構(gòu)高度相似、沸點(diǎn)相近，如何去除烯烴產(chǎn)物中相應(yīng)的烷烴化合物成為制約聚合級烯烴生產(chǎn)過程中的一大難題。

目前工業(yè)上仍然依賴于深冷精餾來分離乙烯乙烷以及丙烯丙烷，然而其能耗巨大、對設(shè)備要求高，更為節(jié)能高效、設(shè)備投資低的吸附分離技術(shù)近年來廣受青睞。常見的吸附分離機(jī)理主要包括分子篩分分離、熱力學(xué)平衡分離以及動(dòng)力學(xué)分離三種。Bao等人采用沒食子酸鹽類金屬有機(jī)框架材料實(shí)現(xiàn)了乙烯乙烷的分子篩分分離(Angew.Chem.Int.Ed.,2018,57,16020-16025.)。Cadiau等人發(fā)明了一種柱撐型金屬有機(jī)框架材料NbOFFIVE-1-Ni實(shí)現(xiàn)了丙烯丙烷的分子篩分分離(Science,2016,353(6295):137.)。雖然它們的分離選擇性較高，但是其吸附容量較低。Bao等人采用具有開放性金屬位點(diǎn)的金屬有機(jī)框架材料Mg-MOF-74通過作用力差異實(shí)現(xiàn)丙烯丙烷的分離(Langmuir,2011,27,22,13554-13562.)，但是該材料水穩(wěn)定性差，并且會與烯烴中的碳碳雙鍵形成強(qiáng)作用力，導(dǎo)致再生能耗大。動(dòng)力學(xué)分離主要是基于氣體擴(kuò)散速率差異實(shí)現(xiàn)混合氣高效分離，作用力適中，再生能耗低，更具有工業(yè)應(yīng)用前景。

微孔碳材料由于其穩(wěn)定性好、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大而得到了廣泛研究。然而一般碳材料制備過程中需要加入有機(jī)調(diào)孔劑進(jìn)行活化造孔處理，造成了環(huán)境污染，并且得到的碳材料孔徑寬，難以滿足結(jié)構(gòu)相似氣體動(dòng)力學(xué)分離的嚴(yán)苛要求，不利于吸附分離選擇性的提高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本申請?zhí)峁┝艘环N微孔碳材料在動(dòng)力學(xué)吸附分離烯烴和烷烴中的應(yīng)用，本申請采用的微孔碳材料穩(wěn)定性好、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、比表面積大，應(yīng)用在動(dòng)力學(xué)吸附分離烯烴和烷烴中吸附分離選擇性高。

本申請?zhí)峁┝艘环N微孔碳材料在吸附分離烯烴和烷烴中的應(yīng)用，其中，所述微孔碳材料的制備方法包括以下步驟：

S1：將蔗糖溶液進(jìn)行水熱反應(yīng)，得到焦炭；

S2：將所述焦炭進(jìn)行造孔處理，得到所述微孔碳材料。

根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，步驟S1中，所述蔗糖溶液為蔗糖的水溶液。根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，所述蔗糖溶液的濃度為0.5mol/L-2.0mol/L，例如可以為0.5mol/L、0.6mol/L、0.7mol/L、0.8mol/L、0.9mol/L、1mol/L、1.2mol/L、1.4mol/L、1.6mol/L、1.8mol/L、2mol/L以及他們之間的任意值。根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施方式，優(yōu)選為0.5mol/L-1.0mol/L。

根據(jù)本申請的一些實(shí)施方式，步驟S1中，所述水熱反應(yīng)的溫度為150℃-250℃，例如可以為150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃、210℃、220℃、230℃、240℃、250℃以及它們之間的任意值。根據(jù)本申請的優(yōu)選實(shí)施方式，步驟S1中，所述水熱反應(yīng)的溫度為180℃-200℃。