近日,鄂尔多斯实验室先进煤化工团队在《ACS应用材料与界面》期刊上发表了关于二氧化碳与乙烯分离新型吸附剂的最新研究成果。

在合成气一步法制备烯烃的反应体系中,常伴有二氧化碳与烯烃共存现象。由于这两种小分子气体的动力学直径极为接近,利用吸附法实现高效分离一直是技术难题。此外,二氧化碳的分子直径更小,传统吸附剂往往优先吸附乙烯等烯烃。而在吸附放热与脱附升温的过程中,极易引发烯烃结焦,进而导致烯烃收率下降及吸附剂性能衰减。

为攻克这一技术瓶颈,研究团队创新性地采用超声辅助技术,将有机胺均匀负载于介孔炭内壁。该改性方法不仅保留了原有的微孔结构,使比表面积与孔容未出现明显下降,还促使部分小介孔向微孔转化,赋予了材料化学吸附与物理吸附的双重功能。在特定条件下,该新型吸附剂可实现对二氧化碳优先吸附,直接获取聚合级纯度的乙烯;同时,通过精准控制脱附温度,有效兼顾了有机胺的热稳定性与吸附剂的循环使用寿命。

该研究是先进煤化工团队承担的国家重点研发计划项目的重要任务之一。目前,鄂尔多斯实验室正进一步优化该吸附剂的应用条件,拟应用于较低浓度二氧化碳与烯烃的分离场景,充分发挥吸附法低能耗优势,综合平衡处理通量、操作压降与运行成本等关键指标。 (鄂轩)