[发明专利]用于分离正构异构烃混合物的吸附剂及其制备方法和吸附分离正构异构烃混合物的方法

说明书

本发明涉及化工分离技术领域，具体涉及用于分离正构异构烃混合物的吸附剂及其制备方法和吸附分离正构异构烃混合物的方法，所述吸附剂为磺酸阴离子杂化多孔材料；所述磺酸阴离子杂化多孔材料的化学式为[MSL2]n，其中，S表示磺酸阴离子、L表示含氮有机二配体以及M表示金属阳离子，n为正整数。本发明提供的吸附剂，通过精准调控磺酸阴离子杂化多孔材料的孔径和构建富含电负性作用位点的笼状吸附位点，在排阻异构烃的同时实现正构烃的强力吸附，实现正构烃和异构烃超高选择性分离。

技术领域

本发明涉及化工分离技术领域，具体涉及用于分离正构异构烃混合物的吸附剂及其制备方法和吸附分离正构异构烃混合物的方法。

背景技术

石脑油是石油产品之一，又叫化工轻油，是重要的重整原料和化工原料。目前石脑油的用途非常广泛：如正构烯烃中的正丁烯是生产戊醛、戊醇、聚丁烯(PB)管材等高附加值产品的关键原料；正戊烯可用作生产各种合成橡胶；异构烯烃中的异丁烯是重要的化工原料，可用于制备丁基橡胶、聚异丁烯、甲基丙烯腈、抗氧剂、叔丁酚、叔丁基醚等；正构烷烃是生产低碳数烃类的重要原料，也是生产农药乳化剂、脂肪醇、可被降解的合成洗涤剂、塑料增塑剂、化肥添加剂、化妆品、蛋白浓缩剂等高附加值化工产品的重要原料。正构烷烃由于具有高凝点和低辛烷值的性质，会大幅降低油品的质量，而异构烷烃则可作为汽油添加剂用于提高汽油的品质。综上，正构烃和异构烃由于结构上的差别有着不同的性质和用途，如果不加分离混合使用，会大幅降低其工业利用价值。因此为了更有效利用石脑油资源，提高石脑油的利用价值，需将石脑油中的正异构烃进行分离、分别利用。

目前，正异构烃的分离广泛应用的技术主要有蒸馏和尿素络合两种方法。蒸馏法存在工艺复杂、能耗高和操作成本高的缺点；尿素络合分离只能用于C₆以上正异构烃分离，而对C₆及以下的正异构烃并无分离效果。

吸附分离法作为一种低能耗、低成本、操作工艺简单的分离方法，主要利用多孔吸附剂在常温常压下实现混合物的分离。如UOP公司将混合C₄加氢脱除丁二烯后，采用X型或Y型结晶硅铝酸沸石分子筛作为吸附剂，分离得到的正丁烯的纯度大于97.7％，回收率达88％，该工艺流程简单，能耗低，但正丁烯回收率相对较低。

尽管传统分子筛作为吸附剂可实现正构烃和异构烃混合物的分离，但其分离选择性低、吸附容量较小，且脱附热较高，较难再生利用。如SAPO-17对正丁烯吸附容量约为1mmol/g；5A分子筛虽然能实现正构戊烯与异构戊烯的筛分，但在298K、1bar下的吸附量仅有2mmol/g，且脱附再生温度高达473K时才可实现吸附剂的完全再生；金属-有机框架材料作为一种新兴的多孔吸附材料，具有比表面积大、孔容高以及孔径可以精确调节等突出优点，SIFSIX系列的阴离子杂化多孔材料通过孔径的精确调控以及氟位点与烃类形成的氢键作用，在C₄、C₅以及C₆等烃类的正异构分离中都表现出了优异的分离效果，但由于材料的稳定性受限和合成价格高昂，使其在实际的工业应用中受到限制。

因此，亟需研发稳定高效的用于吸附分离正构异构烃的材料。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的用于分离正构异构烃的吸附剂稳定性差且成本高的问题，提供用于分离正构异构烃混合物的吸附剂及其制备方法和吸附分离正构异构烃混合物的方法。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种用于分离正构异构烃混合物的吸附剂，其中，所述吸附剂为磺酸阴离子杂化多孔材料；所述的磺酸阴离子杂化多孔材料的化学式为[MSL₂]n，其中，S表示磺酸阴离子、L表示含氮有机二配体以及M表示金属阳离子，n为正整数。

本发明第二方面提供一种制备用于分离正构异构烃混合物的吸附剂的方法，其中，所述方法包括：在溶剂存在下，将金属盐、磺酸盐和含氮有机二配体接触进行反应，得到前驱体；接着在真空条件下，将所述前驱体进行高温活化，得到所述吸附剂。