一种吸附分离环戊烷和新己烷的方法技术

本发明专利技术公开了一种吸附分离环戊烷和新己烷的方法，包括：以晶态微孔材料为吸附剂，将含有环戊烷和新己烷的混合物与吸附剂接触，环戊烷被吸附剂优先吸附，实现环戊烷与新己烷的分离；所述晶态微孔材料为具有孔口尺寸为的有序晶体材料，包括分子筛、金属有机框架材料。本发明专利技术通过吸附剂识别环戊烷和新己烷的分子形状差异，实现高效分离，相对传统的萃取精馏和共沸精馏，存在操作简单、能耗低、污染小的优势。优势。优势。

【技术实现步骤摘要】
一种吸附分离环戊烷和新己烷的方法


[0001]本专利技术涉及烃类分离
，具体涉及一种吸附分离环戊烷和新己烷的方法。

技术介绍

[0002]环戊烷是一种常见的有机溶剂，由于其臭氧损耗潜值为零且具有较低的温室效应潜值，被广泛用作替代氟氯烃类发泡剂的环保型硬质聚氨酯发泡剂。环戊烷还是合成丁苯橡胶等聚合物的良好溶剂。工业上主要对油田凝析气轻烃、乙烯裂解副产碳五等资源进行加工，进一步分离得到环戊烷。然而，上述烃类资源中同时存在新己烷等物质。由于常压下环戊烷和新己烷的沸点分别为49.25℃和49.74℃，仅相差0.49℃，且二者的饱和蒸汽压与温度直线相交会形成共沸物，因此采用常规精馏技术难以对二者进行有效分离。
[0003]新己烷，即2,2
‑
二甲基丁烷，是一种具有高辛烷值的清洁汽油调和组分。工业上利用碳六烷烃异构化技术得到含新己烷的清洁油品调和组分。因此，若能将其从环戊烷/新己烷混合物中分离出来，不仅可得到更高纯度的环戊烷产品，还可同时得到高纯新己烷用作油品调和组分或高纯试剂，进一步提高产品的经济价值。
[0004]现有技术主要通过萃取精馏或共沸精馏分离环戊烷和新己烷。如专利CN102391063B(环戊烷精制萃取蒸馏工艺方法及其设备)采用N,N
‑
二甲基甲酰胺为萃取剂,通过萃取蒸馏技术得到高纯度的环戊烷产品；专利CN105859506A(一种利用萃取精馏工艺分离环戊烷和新己烷的方法)以N,N
‑
二甲基甲酰胺和/或N
‑
甲酰吗啉为主的混合溶剂作为萃取剂，达到对环戊烷和新己烷的分离目的；专利CN109912377A(一种环戊烷制冷剂的制备方法)、CN109836304A(一种环戊烷/2,2
‑
二甲基丁烷的分离方法)通过乙腈萃取剂对二者进行萃取精馏分离。专利US2498928提出以甲酸甲酯为共沸剂的共沸精馏方法；专利CN106478339B(一种分离环戊烷和2,2
‑
二甲基丁烷的方法)提出利用二氯甲烷进行共沸精馏分离环戊烷和新己烷方法。使用以上这些特殊精馏工艺，有机溶剂消耗严重，且能耗高。此外，专利CN105585404A(一种分离环戊烷和2,2
‑
二甲基丁烷的方法)中提出将环戊烷氧化为环戊醇/环戊酮，再采用精馏方法与新己烷进行分离。但采用该方法得到的主要产物是环戊烷的氧化产物和新己烷，而不能得到高纯环戊烷产品。
[0005]吸附分离技术具有能耗低、操作简单及成本相对较低等优势，正在逐步替代传统的精馏分离技术。吸附分离技术的核心在于吸附剂的选择。但由于环戊烷和新己烷的分子尺寸和极性等物性参数相近，需要选择性能优异的分离材料。但目前尚未报道高效吸附分离环戊烷和新己烷的方法。因此，亟需开发环戊烷/新己烷高效吸附分离材料和方法。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本专利技术首次提出一种吸附分离环戊烷和新己烷的方法，以具有特定孔口尺寸的分子筛、金属有机框架材料作为吸附剂，与含环戊烷和新己烷的混合物接触，吸附剂优先吸附环戊烷，实现环戊烷与新己烷的分离。
[0007]一种吸附分离环戊烷和新己烷的方法，包括：以晶态微孔材料为吸附剂，将含有环戊烷和新己烷的混合物与吸附剂接触，环戊烷被吸附剂优先吸附，实现环戊烷与新己烷的分离；
[0008]所述晶态微孔材料为具有孔口尺寸为的有序晶体材料，包括分子筛、金属有机框架材料。
[0009]所述分子筛具有较强的刚性结构，包括但不限于沸石、磷酸铝、磷酸硅铝及其他微孔磷酸盐等无机材料，优选X型沸石、Y型沸石、具有双十元环交叉孔道的MFI沸石、MEL沸石作为吸附剂，进一步优选阳离子位被Na
+
、K
+
、Ag
+
、Ba
2+
、Mg
2+
或Fe
2+
离子占据的X型、Y型分子筛、具有MFI拓扑结构的钛硅分子筛TS
‑
1、纯硅Silicalite
‑
1分子筛、ZSM
‑
5硅铝分子筛。
[0010]所述分子筛的孔口尺寸和孔道环境还可以通过离子交换或杂原子掺杂等手段加以进一步调控。选择孔口尺寸介于环戊烷和新己烷分子尺寸之间的十元环分子筛，可以排阻分子尺寸较大的新己烷分子，而只吸附环戊烷分子，因此可实现基于动力学扩散主导的分离；选择具有十元环以上孔口结构的分子筛，由于环戊烷和新己烷的分子形状和表面化学存在差异，孔壁与环戊烷的相互作用强于其与新己烷的相互作用，因此可以优先吸附环戊烷，实现热力学平衡主导的环戊烷/新己烷分离。
[0011]在一优选例中，所述金属有机框架材料为由金属离子M、无机阴离子A和有机配体L通过配位键形成的多孔材料，通式为[MAL2]n
，其中n>4且为整数；
[0012]所述金属离子M为Fe
2+
、Co
2+
、Ni
2+
、Cu
2+
、Mg
2+
、Mn
2+
或Zn
2+
；
[0013]所述无机阴离子A为SiF
62
‑
、NbOF
52
‑
、TaF
72
‑
、ZrF
62
‑
、TiF
62
‑
、GeF
62
‑
；
[0014]所述有机配体L为4,4
’‑
联吡啶(bipy)、4,4
’‑
联吡啶乙炔(dpa)。
[0015]在另一优选例中，所述金属有机框架材料为由金属N和甲酸通过配位键形成的多孔材料，通式为[N3(HCOO)6]m
，其中m>4且为整数；
[0016]所述金属N为Fe、Co、Ni、Cu、Mg、Mn或Zn。
[0017]上述由金属离子、无机阴离子和有机配体，或金属和甲酸形成的多孔晶体材料，具有高比表面积、高孔容率，其孔道结构和无机阴离子功能位点可以识别环戊烷和新己烷在形状上的差异，例如，本专利技术中当含环戊烷和新己烷的混合物与[N3(HCOO)6]m
金属有机框架材料接触时，由于该材料的孔口尺寸小于新己烷，但大于环戊烷。因此，该材料孔道内只吸附环戊烷，不吸附新己烷，从而获得非常高的分离选择性，兼具高的环戊烷吸附容量和吸附分离选择性，在环戊烷和新己烷分离中表现出非常好的应用前景。
[0018]所述吸附分离环戊烷和新己烷的方法，所述环戊烷和新己烷的混合物可为气态和/或液态。
[0019]所述吸附分离环戊烷和新己烷的方法，可采用固定床吸附、模拟移动床吸附中的任意一种进行吸附分离。进一步的，吸附分离优选采用模拟移动床，与本专利技术的特定吸附剂结合，分离得到的环戊烷组分中环戊烷纯度可超过99wt％。
[0020]所述吸附分离环戊本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吸附分离环戊烷和新己烷的方法，其特征在于，包括：以晶态微孔材料为吸附剂，将含有环戊烷和新己烷的混合物与吸附剂接触，环戊烷被吸附剂优先吸附，实现环戊烷与新己烷的分离；所述晶态微孔材料为具有孔口尺寸为的有序晶体材料，包括分子筛、金属有机框架材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分子筛包括X型沸石、Y型沸石、具有双十元环交叉孔道的MFI沸石、MEL沸石。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述X型沸石、Y型沸石的阳离子位被Na
+
、K
+
、Ag
+
、Ba
2+
、Mg
2+
或Fe
2+
离子占据。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述具有双十元环交叉孔道的MFI沸石包括钛硅分子筛TS
‑
1、纯硅Silicalite
‑
1分子筛、ZSM
‑
5硅铝分子筛。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述金属有机框架材料为由金属离子M、无机阴离子A和有机配体L通过配位键形成的多孔材料，通式为[MAL2]
n
，其中n>4且为整数；所述金属离子M为Fe
2+
、Co
2+
、Ni
2+
、Cu
2+
、Mg
2+...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔希利，周林，邢华斌，陈丽媛，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：