[发明专利]高效分离烯烃气体中微量炔烃的方法

说明书

本发明涉及一种高效分离烯烃气体中微量炔烃的方法,它是金属‑硅铝分子筛体系的构筑及其在低碳烯烃炔烃气体分离中的应用，以原子级分散的金属物种（Ni、Cu、Zn等）为主要活性组分，并以硅铝分子筛为载体构成，其中金属负载量为该材料质量的0.2‑20%；金属‑硅铝分子筛通过一步水热合成法制得并应用到低碳烯烃炔烃的分离中。本发明主要解决了传统工艺中吸附材料生产成本高，分离选择性低等问题。本发明的吸附材料廉价易得，制备工艺简单，分离选择性高，稳定性良好，在室温下表现出优异的吸附分离效果，可用于分离低碳烯烃炔烃的工业生产中。

技术领域

 本发明涉及一种高效分离烯烃气体中微量炔烃的方法, 它是M-硅铝分子筛体系的构筑及其在低碳烯烃炔烃气体分离中的应用，用水热法合成M-硅铝分子筛吸附材料并将其应用到分离烯烃气体中的炔烃组分。

背景技术

低碳烯烃（如乙烯，丙烯及丁烯等）作为很多化学产品的原料以及合成高聚物的单体，绝大部分是由石油烃蒸汽高温裂解而制备。在烃类蒸汽裂解制乙烯的过程中会产生一定量的炔烃（如乙炔，丙炔及丁炔等），炔烃的存在会使聚烯烃生产过程中的催化剂中毒失活，炔烃的分离或脱除是烯烃装置流程中重要的过程之一。

目前工业脱炔的方法主要有两种：选择性加氢法和气体分离法。其中，传统的炔烃选择性加氢法面临着钯基催化剂生产成本高和烯烃选择性较低等问题；而气体分离法则具有流程简单，投资省的应用优势。在乙烯、乙炔和丙烯等大宗基础化学品的生产过程中，当前仍主要依赖于深冷精馏等高耗能分离技术，而吸附分离等相关技术的进步有望显著降低气体分离过程的能耗。近十几年来，用于分离烯烃炔烃的系列吸附材料相继被各大公司和研究机构开发出来，其中大部分开发集中在金属有机配合物材料（MOFs）。尽管MOFs等材料因其较大的比表面取得了较高的气体吸附量，同时不可避免地也面临一些技术缺陷：如MOFs材料的生产成本较高且水热稳定性较差，烯烃炔烃的分离比较低等。这些技术缺陷影响了整个MOFs材料潜在的工业应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效分离烯烃气体中微量炔烃的方法，可以解决传统气体吸附分离研究中的吸附材料高成本、低选择性等问题。该类低成本的吸附材料具有极高的金属分散度及优异的稳定性，在低碳炔烃烯烃混合气体分离中， M-硅铝分子筛材料在室温下即可取得较高的气体吸附量和优异的分离效果。

本发明提供的高效分离烯烃气体中微量炔烃的方法是采用以镍、铜或锌金属(M)为主要活性成分，并以硅铝分子筛为载体构成的吸附材料实现，具体包括下述步骤：

1）将0.1-0.5g（优选0.2-0.3g） 金属-硅铝分子筛材料加入到常压固定床的反应器中，用氮气在100-400℃（优选300℃）下预处理0.5-1h后降至室温，然后通入相应的烯烃、炔烃混合气，烯烃与炔烃的摩尔比为1-99（优选1），总空速为1-100 ml/min（优选6-10 mL/min)。

2）将反应器温度维持在室温（25℃），在线检测反应器尾部的气体成分变化。

3）尾部气体组分用与固定床直接相连的气相色谱和质谱进行联合分析。

其中，金属的负载量为吸附材料总质量的0.2-20%。

优选地，Ni的质量含量为4%；分子筛硅铝原子比为3；镍与碱金属的物质的量比为2。

所述的金属-硅铝分子筛吸附材料的制备方法包括下述步骤：

1）按计量将可溶性金属盐溶于水得到金属盐水溶液，然后与有机胺配位剂充分搅拌10-40min，再按照H₂0:Si0₂=10-1000、M：Si0₂=0.002-0.2、NaOH：Si0₂=0.5-10、Al：Si0₂=0.05-0.5的配比依次加入铝源、氢氧化钠以及硅源充分搅拌30-300min，得到初始凝胶。