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摘 要

本文采用成型ZIF-8（沸石咪唑基骨架材料）对轻石脑油中正异构烷烃进行吸附分离。采用XRD、氮气BET、TG-DTA等表征方法对成型前后的ZIF-8样品进行表征；考察了不同温度和液相进料空速下轻石脑油在ZIF-8固定床上的穿透曲线和循环吸脱附性能。结果表明：成型前后样品都具有明显ZIF-8特征衍射峰，孔径分布在0.8-1.8nm之间；与ZIF-8原粉相比，成型后的ZIF-8吸附剂BET比表面以及孔容下降约17%，热稳定性良好；轻石脑油中正构烷烃在ZIF-8固定床上的吸附穿透曲线为陡峭的“S”型曲线，其他工艺条件不变，吸附温度从90℃升高到130℃，穿透吸附量从8.25g/100g_ads下降到4.59g/100g_ads，吸附温度对正构烷烃的穿透吸附量影响较液相进料体积空速明显。吸附温度110℃，液相进料体积空速0.657h^-1，脱附压力75kPa、热氮气吹扫流量600mL/min、吹扫时间20min时，成型ZIF-8对正构烷烃的循环吸附量为2.89g/100g_ads，氮气吹扫气用量为4.46L/g，吸附分离选择性达到7.06。

关键字：轻石脑油 ZIF-8 正/异构烷烃分离 穿透曲线 循环吸附量

Characterization and Adsorption Properties of ZIF - 8 for Separation of Normal/Isoparaffin in Light Naphtha

ABSTRACT

In this paper, normal/isoparaffin in light naphtha were adsorbed and separated by the molding ZIF-8 (zeolitic imidazolate framework). ZIF-8 samples were characterized by XRD, BET and TG-DTA. Breakthrough curves and cyclic desorption properties of light naphtha on ZIF-8 fixed bed at different temperature and liquid feed volume space velocity were investigated. Results are as follows: ZIF-8 characteristic diffraction peaks are observed before and after molding, and the pore size distribution is between 0.8-1.8nm. BET specific surface area and the pore volume decrease by about 17% compared with the powder of ZIF-8. Adsorption breakthrough curve of n-alkanes of light naphtha in ZIF-8 fixed bed is a steep "S" curve. Breakthrough adsorption capacity is reduced from 8.25g/100g_ads to 4.59g/100g_ads when the adsorption temperature increased from 90°C to 130°C and effect of adsorption temperature on the adsorption capacity of n-alkanes is more obvious than that of liquid feed volume. The conditions are adsorption temperature 110℃, liquid feed volume space velocity 0.657h^-1, desorption pressure 75kPa, hot nitrogen purge flow 600mL/min, and purge time 20min, the cyclic adsorption capacity of n-alkanes is 2.89g/100g_ads, nitrogen purge gas is 4.46L/g and separation selectivity is 7.06.

Key Words: Light naphtha; ZIF-8; Normal/Isoparaffin separation; Breakthrough curve; Cyclic adsorption capacity

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 概述 1

1.1 课题研究背景 1

1.1.1 轻石脑油物化性质和用途 1

1.1.2 轻石脑油深加工的意义 1

1.2 正异构烷烃吸附分离技术研究现状 2

1.2.1 吸附剂 2

1.2.2 正异构烷烃吸附分离工艺 3

1.3 MOFs材料用于烷烃分离研究进展 4

1.4 本文研究内容 6

第二章 实验 7

2.1 主要原料和试剂 7

2.2 ZIF-8合成方法 7

2.3 轻石脑油在ZIF-8固定床上的穿透曲线和动态吸附/脱附性能 7

2.4 吸附剂样品表征 8

2.4.1 XRD物相分析 8

2.4.2 氮气BET分析 8

2.4.3 TG-DTA热分析 9

第三章 结果和讨论 10

3.1轻石脑油组成分析 10

3.2成型前后ZIF-8表征 11

3.2.1 XRD物相分析 11

3.2.2 BET孔结构分析 12

3.2.3 成型前后ZIF-8热分析 13

3.3 轻石脑油在ZIF-8床层上吸附穿透曲线 14

3.3.1 吸附温度 14

3.3.2 液相进料体积空速 17

3.4 轻石脑油在ZIF-8床层上循环吸脱附性能 20

3.4.1吸附温度 20

3.4.2 液相进料空速 22

第四章 结论与展望 25

4.1 结论 25

4.2 展望 25

参考文献 27

致 谢 29

第一章 概述

1.1 课题研究背景

1.1.1 轻石脑油物化性质和用途

石油中沸点为70~145℃的馏分称为轻石脑油，是一种完全混合低辛烷值（RON=64.5，MON=63.5）的高烷烃（烷烃含量gt;90％）燃料，是原油提炼过程中最先获得的馏出物之一。轻石脑油主要以饱和烷烃和环烷烃为主，混有极少的烯烃和芳烃。其中，正戊烷（n-pent）和正己烷（n-hex）含量分别为14%和3%。

轻石脑油是化工生产过程中的重要原料，其主要来源于炼油厂常减压蒸馏装置、加氢裂化装置、炼油厂催化裂装置、焦化装置二次加工石脑油和油气田凝析油等。轻石脑油可以用作管式裂解炉的原料用于生产乙烯、丙烯等烯烃；还可以作为重整原料用于生产轻芳烃，当然，对其分离后还可以作为汽油调和剂，增加汽油的抗震爆性能。

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