[发明专利]一种分离纯化乙烯的方法

说明书

本发明公开了一种从含有乙炔/乙烯/乙烷三组分的混合物中分离纯化乙烯的方法，采用吸附分离的方式，吸附剂与含有乙炔/乙烯/乙烷三组分的混合物接触，吸附混合物中的乙炔和乙烷，实现乙烯与乙炔、乙烷的分离；吸附剂为基于铝离子和间二羧酸配体Hsubgt;2/subgt;L构筑的功能性金属有机框架材料，化学式为[Alsubgt;2/subgt;Lsubgt;3/subgt;]subgt;∞/subgt;，其中：Hsubgt;2/subgt;L选自具有如下所示结构式的化合物中的至少一种：R为H、CHsubgt;3/subgt;、NOsubgt;2/subgt;、NHsubgt;2/subgt;、SH、F、Cl、Br或I；L为Hsubgt;2/subgt;L两个羧基脱氢后的间二羧酸配体。

技术领域

本发明涉及化工分离技术领域，具体涉及一种从含有乙炔/乙烯/乙烷三组分的混合物中分离纯化乙烯的方法。

背景技术

乙烯作为石油化工的主要原料之一，被广泛应用于生产聚乙烯、聚氯乙烯及合成橡胶等有机化工产品，具有重要的工业意义。

石脑油的热裂化和乙烷脱氢是生产乙烯最常用的方法，但粗产品中经常包括甲烷、氢气、乙烷、乙炔等杂质。

具有不同碳数的轻烃可以通过沸点的差异相对容易地进行分离，但将乙烯与乙烷/乙炔进行分离却是较为困难的过程，因为它们的沸点和分子大小都非常接近。

分离C2烃的工业方法首先是通过溶剂萃取或使用贵金属催化剂催化加氢去除乙炔杂质，然后通过低温蒸馏去除乙烷，最后通过120-180个塔板获得聚合物级乙烯，但这一昂贵且耗能的过程约占全球能源消耗的0.3％。

因此，开发一种可在常温常压下高效分离乙烯/乙烷/乙炔的方法是非常必要的。

物理吸附剂的出现有望大大降低分离过程中的能耗，特别是通过晶体工程策略可以准确控制孔隙尺寸和孔隙化学环境的金属-有机框架(MOFs)被认为是非常有前途的气体分离候选材料。

目前，对于乙烯乙烷的分离材料主要有两种：乙烯选择性和乙烷选择性金属有机框架材料，与前者相比后者无需脱附过程便可得到高纯乙烯，更加节能。但很少有人报道关于乙炔乙烯乙烷三组分分离的材料。

公开号为CN 109748770 A的专利说明书公开了一种基于超微孔金属有机框架材料的乙烯乙烷吸附分离方法。该材料在乙烯/乙烷混合气体中优先吸附乙烯，因此需要通过进一步的脱附才可获得高纯乙烯。

公开号为CN 110075805 A的专利说明书公开了一种优先吸附乙烷的金属-有机骨架材料。该材料在乙烯/乙烷混合气体中优先吸附乙烷，因此一步便可得到高纯乙烯。

发明内容

本发明提供了一种从含有乙炔/乙烯/乙烷三组分的混合物中分离纯化乙烯的方法，通过吸附分离的方式，采用的吸附剂是基于铝离子和间二羧酸配体H₂L(3,5-吡啶二甲酸、2,5-噻吩二甲酸、间苯二甲酸以及它们的衍生物)成功合成的一种具有强稳定性的金属有机框架材料。发明人研究意外发现，该材料打破了常规的乙烯/乙烷及乙烯/乙炔二组分分离，可实现同时从乙炔/乙烯/乙烷三组分中一步法获得高纯乙烯。

具体技术方案如下：

一种从含有乙炔/乙烯/乙烷三组分的混合物中分离纯化乙烯的方法，采用吸附分离的方式，吸附剂与含有乙炔/乙烯/乙烷三组分的混合物接触，吸附混合物中的乙炔和乙烷，实现乙烯与乙炔、乙烷的分离；

吸附剂为基于铝离子和间二羧酸配体H₂L构筑的功能性金属有机框架材料，化学式为[Al₂L₃]_∞，其中：

H₂L选自具有如下所示结构式的化合物中的至少一种：