[发明专利]一种C1

说明书

本申请涉及一种C₁‑C₄碳氢化合物优先渗透的混合基质膜及其制备方法和应用。一种C₁‑C₄碳氢化合物优先渗透的混合基质膜，自下而上依次为基材、形成于基材上的过渡层和结合于过渡层上的多孔配位聚合物膜。其制备方法包括多孔配位聚合物制备、过渡层的制备和多孔配位聚合物膜与过渡层的结合，其中多孔配位聚合物膜，即将多孔配位聚合物X‑PCP/PEI的乙醇/H₂O溶液涂覆在过渡层的表面上经干燥得到，所述多孔配位聚合物X‑PCP是将金属盐ZrCl₄的水溶液和配体的N’N‑二甲基甲酰胺溶液混匀后加热反应，再依次经离心、洗涤、干燥制得，所得混合基质膜可用于气体分离，特别是对C₁‑C₄碳氢化合物较H₂可优先渗透。

技术领域

本申请涉及膜分离技术领域，更具体地说，它涉及一种C₁-C₄碳氢化合物优先渗透的混合基质膜及其制备方法和应用。

背景技术

石油加工过程中会产生大量的炼厂气，作为副产物的炼厂气，是一种气态烃的混合物。催化重整过程中所产生的炼厂气含有大量H₂和少量的C₁-C₄碳氢化合物，C₁-C₄碳氢化合物包括C₁-C₄烷烃气体即甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷等，且C₁-C₄碳氢化合物的浓度随着气体分子中碳数目的增加而降低。通常可采用高压条件下重复低温蒸馏或膜分离技术来进行炼厂气气体的分离和纯化。但由于C₁-C₄碳氢化合物沸点很低(-162℃～-0.5℃)，传统蒸馏技术会造成能源消耗和资源浪费。因此现常采用膜分离技术对炼厂气进行分离和纯化。

相关技术中的膜分离技术，相对于常规分离技术，更为高效节能。常规膜分离技术中多采用商品膜，即H₂优先渗透膜，对炼厂气进行膜精细分离，由于H₂浓度较大，分离过程会产生较大的能耗。因此迫切需要开发一种对炼厂气进行膜精细分离过程中能优先分离大分子气体，而不是优先分离氢气的膜。

发明内容

为解决上述技术问题而提供一种C₁-C₄碳氢化合物优先渗透的混合基质膜及其制备方法和应用。

第一方面，本申请提供一种C₁-C₄碳氢化合物优先渗透的混合基质膜，采用如下的技术方案：

一种C₁-C₄碳氢化合物优先渗透的混合基质膜，所述的C₁-C₄碳氢化合物优先渗透的混合基质膜自下而上依次为基材、形成于基材上的过渡层和结合于过渡层上的多孔配位聚合物膜；

所述基材为平均孔径为20-50nm的聚砜超滤膜；

所述过渡层为将聚二甲基硅氧烷和聚乙烯醇涂覆在基材的表面干燥得到；

所述多孔配位聚合物膜是将多孔配位聚合物X-PCP/PEI的乙醇/H₂O溶液均匀涂覆在过渡层的表面干燥后得到；

所述的多孔配位聚合物X-PCP/PEI的乙醇/H₂O溶液，是将聚乙烯亚胺PEI与多孔配位聚合物X-PCP依次加入体积百分比浓度为30-50％的乙醇/H₂O溶液中混合均匀得到；

上述多孔配位聚合物X-PCP/PEI的乙醇/H₂O溶液中，按重量百分比计算，聚乙烯亚胺PEI∶多孔配位聚合物X-PCP∶体积百分比浓度为30-50％的乙醇/H₂O溶液为1％∶0.4-0.9％∶98.1-98.6％；