Page 50 - 《精细化工》2020年第7期

·1332· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷

表 2 不同吸附材料在丙烯/丙烷分离中的性质对比
Table 2 Comparison of properties of different adsorbents in the separation of propylene/propane
动力学分离性质 平衡分离性质
吸附分离 孔大小/ 2 –1
扩散系数比例丙 （D e/R ）/s 丙烯平衡吸附量/ 丙烷平衡吸附量 平衡分
材料种类 （nm nm）
烯/丙烷(30 ℃) 丙烯(80 ℃) 丙烷(80 ℃) (mmol/g) (30 ℃) /(mmol/g) 离比
ITQ-12 纯硅 [15] 0.38×0.41 9500/30 5.6×10 –2 2 . 0 × 1 0 –8 1.3 0.5 2.6
46000/30 4.6×10 –4 1 . 0 × 1 0 –8 2 . 8 – –
Si-CHA 纯硅 [21] 0.38×0.38
2000/80 1.5×10 –3 7 . 6 × 1 0 –7 2 . 1 – –
690/30 1.5×10 –3 2 . 2 × 1 0 –6 1 . 5 – –
ITQ-3 纯硅 [21] 0.38×0.43
510/80 3.8×10 –3 7 . 4 × 1 0 –6 1.07 – –
DD3R [19-20] 0.37×0.44 12000/30 – – 1.07 – –
AlPO 4-14 磷酸铝 [12] 0.38 3/120 3.1×10 –3 1 . 0 × 1 0 –3 0.7 0.06 12
4A 硅酸铝 [12] 0.38 4.25/100 3.4×10 –4 8 . 0 × 1 0 –5 2 . 3 很少 －
–5
–7
碳分子筛 [26] 0.40~0.70 90 1.63×10 1.82×10 2.0 0.875 2.3
ZIF-8 [30] 0.33 125/30 – – 3.8 3.7 1
KAUST-7 [31] 0.31~0.48 – – – 1.43 0.1 14.3
注：D e/R 为动力学扩散时间常数。其中，De 为扩散系数，单位为 m /s；R 为粒径，单位为 m；–表示文献中未给出相应参数。
2
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表 3 不同吸附材料在丙烯/丙烷分离中的优缺点
Table 3 Advantages and disadvantages of different adsorbents in the separation of propylene/propane
吸附材料 缺点 优点
MOFs 材料 合成成本高，稳定性差 丙烯/丙烷动力学及平衡选择性好，某些材
料吸附量高，分离效率高
4A 分子筛 易吸附水，需要高温预处理，具有酸性位点，易引起烯烃聚合 丙烯/丙烷选择性好，工业化成熟
八元环纯硅分子筛 合成困难，材料合成成本高，丙烯扩散速率慢，需要很小的晶粒 丙烯/丙烷动力学选择性好，疏水性好
才能保证合适的吸附脱附时间
碳分子筛 平衡分离比小，需要很小的晶粒才能保证合适的吸附脱附时间 丙烯/丙烷动力学选择性好，疏水，扩散速
率快，成本相对较低
磷酸铝分子筛 材料的平衡吸附量及工作通量有待进一步提高 中性，无抗衡阳离子，丙烯扩散速率高，
AlPO 4-14/-34 丙烯/丙烷平衡选择性好，合成难易度适中

前高能耗的分离过程，使丙烯/丙烷的分离过程具有
6 结束语与展望
更大的经济效益和环境效益。
丙烯/丙烷的高效分离有赖于高性能分离吸附
参考文献：
剂来实现。丙烯的生成途径有丙烷脱氢、蒸汽裂解、
[1] ZHAO G C (赵国成), LI Z Y (李振宇). Selection of propylene
催化裂化等过程，而每种生产过程所得丙烯原料气
purification methods and design of purification system[J]. Modern
中的杂质气体种类及含量等情况均不相同，对丙烯/
Chemical Industry (现代化工), 2015, 35(3): 124-126, 128.
丙烷的分离要求也不同。更重要的是，由于目前所 [2] JIA Z N (贾兆年), GAO H J (高海见), XU C (许晨). Energy-
开发的吸附材料无论是动力学分离过程还是平衡分 consumption and economic comparison of propylene distillation in
离过程，均为优先吸附丙烯，所以原料气中丙烯所 propane dehydrogenation process[J]. Modern Chemical Industry (现
占比例对吸附分离过程的要求以及分离过程的经济 代化工), 2012, 32(11): 84-87.
性影响很大，对材料的性能要求也可能大相径庭。 [3] SHOLL D S, LIVELY R P. Seven chemical separations to change the
world[J]. Nature, 2016, 532(7600): 435-437.
例如，在原料气中丙烯含量较多时，开发能够优先
[4] LI K M (李克明), YE Z C (叶贞成). Modeling, process simulation
吸附丙烷的材料对于提高分离过程的经济性至关重
and optimization for propylene distillation[J]. Chemical Industry and
要。同时，目前所开发的每种吸附材料的优缺点不
Engineering Progress (化工进展), 2010, 29(4): 611-615.
同，因此要将不同的吸附材料对应于不同的应用场 [5] ZHANG Q (张琦), SUI Z J (隋志军), GU X Y (顾雄毅), et al.
合，充分利用各个材料的优点来提高分离过程效率 Simulation and analysis of separation process in propane
和经济性。随着吸附技术的不断发展，操作简便、 dehydrogenation to propylene[J]. Petrochemical Technology (石油化
能耗更低的变压吸附过程将会在很大程度上取代目 工), 2015, 44(4): 421-428.