从混合气体中分离出乙烯的新方法

从汽水瓶到聚酯纤维服装，乙烯广泛地存在于我们的日常生活用品中。为了满足这一部分需求，壳牌石油公司正在宾夕法尼亚州的比弗县建设乙烷裂解装置，专门用于将天然气里面的大量乙烷转化成乙烯分子。但是，工业上用于将乙烷转化为高价值的乙烯的化学反应是有一定限度的，因而生产过程中会产生不纯的乙烯-乙烷混合物。从乙烷中分离纯乙烯是一个困难且昂贵的过程，但匹兹堡大学斯旺森工程学院的一项新研究有望简化这一过程。发表在《美国化学协会杂志》和《有机金属》上的两篇论文中所描述的这项技术将通过设计出仅结合乙烯分子的材料来避免其液化和蒸馏，从而将乙烯与乙烷分离。

乙烯是具有不饱和键的烯烃（如同不饱和脂肪）。当前从乙烷中分离出乙烯的方法是将混合物冷却至非常低的温度，再将其液化，然后进料到大型蒸馏塔中分离，这是一种高能耗且昂贵的工艺过程。由化学和石油工程学系的Karl Johnson博士和Gtz Veser博士以及化学系的Nathaniel Rosi教授领导的团队开发的这种新工艺将能够节省大量能源，同时减少碳排放和成本。

这种新分离方法的核心是孤立的铜原子——烯烃可以像乙烯一样牢固地与其键合。由于铜原子会自发地聚在一起，从而破坏了它们与烯烃键合的能力，因此匹兹堡的研究人员使用金属有机框架（MOF）在正确的位置有效地隔离了单个的铜原子，从而生产出纯度高达至少99.999％的高级乙烯。

Johnson说：“这种材料的独特之处在于，孤立的铜原子处于金属有机框架内正确的氧化态和正确的几何形状上，这将提供非常高的分离度（比其他的吸附方法要高），并且可以轻松地按比例增大。”化学与石油工程系教授，研究计算中心副主任W.K. Whiteford说道，“MOFs可以替代效率低下且成本高昂的工艺流程。”

由匹兹堡大学化学系的Mona H. Mohamed博士和同事撰写的论文“在金属有机框架中设计石蜡/烯烃分离的开放金属位点”发表在《美国化学学会杂志》上。他们合作的另一篇论文“对Cu(I)-MFU-4/中开放金属位点反应性和利用率的基本探究”发表在《有机金属》上。

文章来源：气品网