成果推介—高效分离丙烯/丙烷的ZIF-8膜



01 项目负责人介绍

潘宜昌,万博体育bet 化工学院研究员,围绕气体分离膜材料的研究工作,致力于实现高质量ZIF-8膜的制备与丙烯/丙烷的高效分离。

02 项目简介

膜分离技术是一种可潜在取代低温精馏技术而实现低能耗分离丙烯/丙烷混合气体的新型技术。在膜分离过程中气体不发生相转移,避免使用昂贵的高压设备来液化气体,也降低了能耗;同时膜分离过程具有操作简单、设备集约化程度高、占地面积小等优点,可大大降低设备投资成本。但是其核心关键是获取高性能丙烯/丙烷分离膜。

项目本着绿色化工的发展方向,以耦合膜分离和精馏技术为背景,紧密结合化学工程的基本原理和方法,率先在国际上开展ZIF-8膜分离丙烯/丙烷,及ZIF-8膜放大制备的研究,不断推进ZIF-8膜朝着商业化应用发展(图1)。

图 1. 总体研究思路及特色

03 技术优势

1. 提出了耦合晶种-二次生长和水相合成ZIF-8膜的绿色制备方法,率先报道了ZIF-8膜可用于丙烯/丙烷的高效分离,引领了ZIF-8膜分离丙烯/丙烷的研究热潮;

2. 发展了ZIF-8膜微结构的调控方法,有效控制了ZIF-8膜的晶间缺陷产生及修复,强化了丙烯/丙烷的分离选择性,实现高质量ZIF-8膜高重复性的制备;

3. 探索了ZIF-8膜的放大制备规律,成功地在50 cm管状支撑体表面制备出高质量的ZIF-8膜,是目前所报道的最大的单根ZIF-8膜面积(>130 cm2),丙烯渗透性达到250 Barrer,丙烯/丙烷分离选择性高于50,完全满足耦合工艺所要求的性能指标。经济可行性研究也表明,耦合膜分离(负责人所制备的ZIF-8膜)和精馏技术分离丙烯/丙烷可较传统低温精馏技术显著降低能耗,降幅可高达~ 40%。

04 技术应用情况

已系统开展了高质量ZIF-8膜的制备研究;提出了ZIF-8膜的绿色制备方法,深入研究了ZIF-8膜在不同构型多孔支撑体表面的成核/生长机理;发展了ZIF-8膜微结构的调控方法,阐明了聚合物涂层修复ZIF-8膜晶间缺陷及抑制ZIF-8骨架柔性的作用机制,大幅提升了ZIF-8膜对丙烯/丙烷的分离性能和制备重复性;实现7 cm管状ZIF-8膜的高重复性制备,已与山东京博石化签订前瞻性合作开发合同,正在制作0.5 m2膜面积的膜组件,进行丙烷脱氢过程中丙烯/丙烷分离的侧线评价;最近,成功突破50 cm管状ZIF-8膜的放大制备,膜面积高达130 cm2,丙烯渗透性达到250 Barrer,丙烯/丙烷分离选择性高于50。

图 2. 从2 cm平板膜到50 cm管状ZIF-8膜的研究进展

05 项目状态

中试

06 合作方式

技术入股

07 联系方式

团队联系人:潘宜昌 13805185026




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