[发明专利]以金属有机骨架材料MIL-53(Cr)及复合物为吸附固定相分离二甲苯混合物的方法

说明书

本发明公开一种以金属有机骨架材料MIL‑53(Cr)及复合物为吸附固定相分离二甲苯混合物的方法，包括如下步骤：首先将金属有机骨架材料MIL‑53(Cr)及复合物作为SMB吸附剂分离液相二甲苯混合物；然后气相色谱检测处理后溶液中二甲苯混合物的浓度和初始溶液浓度，计算得到吸附量和选择性。本发明的方法制备的分离二甲苯异构体的金属‑有机骨架材料MIL‑53(Cr)具有具有较高的比表面积(≥1550m²/g)和较好的形貌特征。具有优秀的对二甲苯混合物的分离能力，分离因子达到22，吸附容量达到8.2mol/kg。具有极快的吸附速率，半小时内能够达到饱和吸附量95％及以上。

技术领域

本发明涉及吸附分离技术领域，特别涉及一种分离二甲苯混合物的金属-有机骨架材料及制备方法。

背景技术

二甲苯包含对二甲苯(PX)，邻二甲苯(OX)和间二甲苯(MX)三种同分异构体，异构体混合物来源于原油催化重整。每一种异构体都是很有价值的中间体，所以有效分离二甲苯异构体被列为七个改变世界的分离之一¹。但是由于这些异构体的物理化学性质非常相似，有效分离难度很大。传统的精馏分离方法在这里并不适用，由于沸点相似，分离邻二甲苯所需的理论塔板数量超过150个，而进一步分离间二甲苯和对二甲苯则需要高达360个理论塔板²。工业上应用的分离三种二甲苯同分异构体的有效方法是结晶和选择性吸附³。结晶过程由于共晶点存在，PX回收率仅为60-70％，并且是高耗能过程。因此，在20世纪90 年代以后，结晶仅用于分离富含PX的原料(高于80％)，应用于25％的二甲苯异构体分离^4-5。

吸附过程是材料的界面附近物质的浓缩或液体密度升高的一个过程，应用于75％的二甲苯分离⁶。吸附分离具有效率高和低耗能的优点。工业化的选择性吸附是在模拟移动床(SMB) 中进行，始于20世纪60年代。目前应用的分离二甲苯的SMB是UOP的Parex，Toray的Aromax和IFP的Eluxyl。工业化SMB工艺的操作温度约为180度，压力约9bar，PX回收率为97-99％，纯度为99.7-99.9％^4,7-9。操作条件和吸附剂的选择是SMB效率的决定因素，其中吸附剂应具有高选择性、高容量、高动力学和化学、热、机械稳定性¹⁰。目前应用的吸附剂主要是离子交换的X和Y分子筛，容量0.8-1.8mol/kg，选择性3-5^11-15。

金属-有机骨架(Metal-Organic Frameworks,MOFs)作为一种新型多孔材料，它具有以金属离子或金属簇为配位中心，与含氧或氮的有机配体通过配位作用形成结构骨架的特点，显示出高比表面积，孔结构可调，结构灵活性等优点，应用于气体储存，药物输送和成像，催化剂和分离，在二甲苯异构体分离领域也有一定的研究^16-18，但分离因子不太理想。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种以金属有机骨架材料MIL-53(Cr)及复合物为吸附固定相分离二甲苯混合物的方法。

本发明的技术方案概述如下：以金属有机骨架材料MIL-53(Cr)及复合物为吸附固定相分离二甲苯混合物的方法，包括如下步骤：

1)将金属有机骨架材料MIL-53(Cr)及复合物作为SMB吸附剂分离液相二甲苯混合物；

2)气相色谱检测处理后溶液中二甲苯混合物的浓度和初始溶液浓度，计算得到吸附量和选择性。

所述步骤2)中二甲苯包括邻二甲苯、对二甲苯、间二甲苯、乙苯的任意组合。

所述步骤2)中二甲苯混合物的总浓度范围是从0.01～5mol/L。

所述步骤1)金属有机骨架材料MIL-53(Cr)制备步骤如下：