碳氢化合物,包括甲烷,乙烯,丙烯,对二甲苯和邻二甲苯,在当前和未来的化学工业中具有重要意义。碳氢化合物(例如甲烷/氮气,乙烯/乙烷,丙烯/丙烷)的分离和纯化以及C8芳烃的分离是重要的过程。尽管如此,传统的基于蒸馏的分离仍占世界能源消耗的很大一部分。基于多孔材料的分离被认为是一种有前途的替代技术,具有较低的能耗和运营成本。
有鉴于此,荷兰乌德勒支大学Bert Marc Weckhuysen等人,综述了甲烷/氮气、乙烯/乙烷、丙烯/丙烷混合物的吸附分离以及用各种材料(包括碳质材料、沸石、金属-有机框架和多孔-有机框架)分离C8芳烃(即二甲苯异构体)的研究进展。还着重介绍了这些吸附分离技术的一些最近的重要发展。讨论了各种材料的优缺点,并对改进材料的设计提出了指导意见。此外,讨论了各种材料类型和分离工艺的挑战和未来发展。
本文要点
1)碳氢化合物的吸附分离取得了很大的进展,对各种组成和结构不同的多孔材料的研究正处于全面发展中。沸石等传统材料在气体分离中起着并将继续发挥重要作用。由于几种沸石已经成功地用于工业过程中,因此沸石对于烃分离的实际应用具有明显的优势。沸石的改性和具有新颖骨架结构和化学组成的新型沸石材料的合成是开发新型,性能更高的沸石基吸附剂的两种策略。
2)而对于另一种传统材料,多孔碳,尤其是活性炭,其不规则结构以及难以调节孔的形状和尺寸极大地限制了它们的实际应用和分离性能。
3)先进的多孔材料,包括MOFs和POFs,在碳氢化合物的提纯和分离方面显示出巨大的潜力,并且前景广阔。事实证明,对它们的表面化学性质和孔径大小进行精确控制是成功的策略,为MOF和POF材料提供了极高的分离选择性。
参考文献:
Yaqi Wu et al. Hydrocarbons Separation and Purification with Porous Materials. Angew., 2021.
DOI: 10.1002/anie.202104318
https://doi.org/10.1002/anie.202104318