乙烷乙烯分離研究獲重大突破

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10月29日從太原理工大學了解到，國際頂級學術期刊Science雜志10月26日在線發(fā)表了太原理工大學作為第一單位的研究論文《具有鐵-過氧陰離子位點的金屬有機框架物用于乙烷/乙烯分離》。該研究成果不僅實現了乙烷-乙烯吸附反轉，而且制備出了高效乙烷吸附劑，可對不同濃度的乙烷乙烯混合物一步分離得到聚合級乙烯。

該研究成果是在太原理工大學副校長、化學與化學工程學院李晉平教授帶領下完成的。李晉平在接受記者采訪時表示，乙烯生產技術水平是一個國家石油化工發(fā)展水平的重要標志。傳統(tǒng)乙烯的工業(yè)制備是通過乙烷高溫裂解進行，產物是乙烷和乙烯的混合物。工業(yè)上常用多步多級的低溫精餾分離技術，將該混合物分離得到純度在99.95%以上的工業(yè)標準乙烯。該過程需要消耗大量能量，乙烯成本中大約75%都用在這一環(huán)節(jié)。

李晉平教授團隊在國際上第一次利用氧分子先與Fe-MOF材料中的不飽和空位結合，有效阻擋不飽和金屬空位與乙烯間的π鍵相互作用，顯著降低乙烯吸附量。同時，新構建的Fe-O2基團能對乙烷顯示出更強的吸附親和力，實現吸附乙烷強于乙烯，達到選擇性脫除乙烯中雜質乙烷的目的。這一成果不僅巧妙地實現了乙烷-乙烯吸附反轉，也制備出迄今最高效的乙烷選擇吸附劑，使不同濃度的乙烷乙烯混合物一步分離得到聚合級乙烯。更重要的是，這種簡單巧妙的思路可望應用于其他MOFs中，為乙烷乙烯分離吸附劑的選擇開辟出一條新途徑。

李晉平介紹，目前研究的主要亮點，一是發(fā)現了含有鐵-超氧位點的MOF對乙烷的吸附能力比乙烯更強。二是實現了在室溫常壓下高效分離制99.99%純度的乙烯。他們研究團隊已經制備出來了一種新型的MOF材料，并根據中子粉末衍射以及理論計算發(fā)現Fe-O2可吸附乙烷的活性。MOF是孔洞結構，乙烯和乙烷分子可以很好地穿過它，從而增加了吸附幾率。

近年來，乙烯行業(yè)仍處于快速發(fā)展期，作為世界第二大乙烯生產國，我國乙烯產量和收率也不斷提升，2017年我國乙烯產量為1846.3萬噸，乙烯平均收率為32.9%。未來幾年，隨著我國大型新建乙烯裝置的陸續(xù)竣工，加上煤制烯烴產能建設勢頭不減，乙烯產能將集中釋放。業(yè)內人士稱，該研究成果的推廣應用將對我國乙烯產業(yè)的發(fā)展帶來革命性影響。