PEBA2533-NaY雜化膜的制備及其對(duì)乙烯-丙烯體系滲透分離性能的研究.pdf

1、乙烯、丙烯是化學(xué)工業(yè)的重要原料，傳統(tǒng)的烯烴生產(chǎn)工藝以石腦油為原料，而我國(guó)石油資源儲(chǔ)量少，煤炭資源豐富，以煤炭替代石油作為烯烴生產(chǎn)原料，采用煤制烯烴技術(shù)生產(chǎn)乙烯、丙烯，對(duì)擺脫石油依賴，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前，煤制烯烴的產(chǎn)物分離采用傳統(tǒng)的深冷工藝，其能耗占整個(gè)工藝的2/3，采用膜分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)丙烯和乙烯的分離，可大幅度降低工藝能耗，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。
　　本論文以橡膠態(tài)聚合物PEBA2533為基體膜，以NaY分子篩為無機(jī)添加物

2、，將二者共混制得PEBA2533/NaY有機(jī)-無機(jī)雜化膜，用透射電子顯微鏡（TEM）、掃描電子顯微鏡（SEM）及X射線衍射儀（XRD）等對(duì)膜材料及分子篩進(jìn)行表征，并將該雜化膜應(yīng)用于乙烯/丙烯體系的分離，研究了溫度、壓力、分子篩添加量、雜化膜厚度、乙烯/丙烯混合氣體的組成等對(duì)其滲透性能的影響。具體結(jié)果如下：
　　1.當(dāng)氣體分離的操作條件改變，溫度在-35℃～20℃范圍內(nèi)變化，壓力在0.2MPa～0.5Mpa內(nèi)變化，乙烯/丙烯的體積組

3、成為1:1時(shí)，對(duì)于NaY含量為5wt％的PEBA2533/NaY有機(jī)-無機(jī)雜化膜，隨著溫度的升高，丙烯/乙烯的分離因子增大，滲透系數(shù)減??；隨著壓強(qiáng)的增大，丙烯/乙烯的分離因子降低，滲透系數(shù)增大。當(dāng)溫度為-35℃，壓力為0.2MP時(shí)，α丙烯/乙烯最大，可達(dá)7.43，此時(shí)丙烯的滲透系數(shù)僅為233Barrer。
　　2.摻雜的NaY分子篩的粒徑為500~600nm，當(dāng)分子篩添加量低于6wt%時(shí)，無機(jī)粒子在有機(jī)介質(zhì)中分散均勻，兩相相容性較

4、好；當(dāng)分子篩含量高于6wt%時(shí)，無機(jī)粒子出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，兩相界面出現(xiàn)空腔。隨著分子篩含量的增大，膜對(duì)丙烯/乙烯的分離因子先增大后減小，滲透系數(shù)是不斷增大。當(dāng)NaY分子篩含量為6wt%時(shí)，在-35℃，0.2MPa，α丙烯/乙烯達(dá)到最大值，為8.84，此時(shí)丙烯的滲透系數(shù)為317 Barrer。
　　3.當(dāng)膜的厚度改變時(shí)（30μm~130μm），在低溫-35℃~0℃，膜厚對(duì)丙烯/乙烯的分離因子沒有明顯影響，對(duì)滲透通量的的影響較為顯著。在0

5、.2MPa，-35℃，對(duì)于NaY含量為6wt%的雜化膜，當(dāng)膜厚為30μm時(shí)，丙烯/乙烯的分離因子為8.46，膜的總滲透通量為1.07×10-5cm3(STP)/(cm2scmHg)；當(dāng)膜厚為130μm時(shí)，丙烯/乙烯的分離因子變?yōu)?，但膜的總滲透通量減小到7×10-7cm3(STP)/(cm2scmHg)。在20℃下，隨著膜厚度的增加，分離因子變化較大，由2.86增大到3.83，滲透通量則由4.4×10-5cm3(STP)/(cm2scm

6、Hg)減小到7×10-7cm3(STP)/(cm2scmHg)。
　　4.當(dāng)乙烯/丙烯混合氣體中丙烯的體積分?jǐn)?shù)從80Vol%經(jīng)70Vol%、50Vol%、30Vol%逐漸減少到10Vol%時(shí)，丙烯/乙烯的分離因子從19.23、11、8.84、3.11逐漸減小到1.22，乙烯的滲透系數(shù)隨著丙烯體積分?jǐn)?shù)的減小而不斷增大（由23Barrer增大到103Barrer），丙烯的滲透系數(shù)隨著丙烯體積分?jǐn)?shù)的減小而減少（由430Barrer減小到