1.1课题研究背景

轻石脑油是一种重要的石油化工原料，主要由C4~C6的饱和烷烃和环烷烃组成，还包括少量的烯烃或芳烃；在常温、常压下为无色透明或微黄色液体，有特殊气味，不溶于水，溶于多数有机溶剂；轻石脑油来源广泛，包括炼油厂常减压蒸馏装置的直馏石脑油、加氢裂化、炼油厂催化裂化、重整拔头油、焦化装置二次加工石脑油和油气田凝析油^[1~3]。

轻石脑油在炼油工业中主要有两种用途：（1）用作汽油调和剂，生产高辛烷值汽油；（2）用作乙烯裂解原料，是我国生产乙烯的重要原料之一 ^[4]。当轻石脑油用作汽油调和剂时，其中的异构烷烃的辛烷值较高，有利于提高汽油的抗震爆性能，而正构烷烃辛烷值较低，会降低汽油质量^[5]；在蒸汽裂解制乙烯装置中，轻石脑油中的正构烷烃有利于生成乙烯，而含量较高的异构烷烃会降低乙烯的收率，如果能把轻石脑油中的正、异构烷烃分离，把富含正构烷烃的抽出油用作制乙烯的原料，将会大大提高乙烯收率；而富含异构烷烃的抽余油又可以作为高辛烷值清洁汽油的优质调和剂，这对提高轻石脑油综合利用价值，提高石油化工企业经济效益，具有重要意义。

轻石脑油除了以上的用途之外，还可根据其组成对其进一步分离利用。根据对扬子石化公司生产的轻石脑油组成分析可知，其中的异戊烷、正戊烷、异己烷和正己烷含量分别达到46%、26%、20%和4%。因此，在将轻石脑油中的正/异构烷烃吸附分离后，还可以继续通过精馏的方法分别将其中的正构烷烃或异构烷烃分离，从而可以得到用途更为广泛的异戊烷、正戊烷、异己烷和正己烷产品^[6]。

目前，国内正异构烷烃分离的研究均围绕5A分子筛吸附剂展开的，申请人所在课题组对正异构烷烃的吸附分离工艺也做了长时间的研究，发现利用5A分子筛吸附分离轻石脑油存在循环吸附量低、脱附温度高和高温容易积碳等问题。

金属#8212;有机骨架材料(metal-organic frameworks, MOFs)是一种类似沸石的新型纳米多孔材料，具有结构可设计性与可调控性、高比表面积及良好的热稳定性等优点，已成为当前吸附分离材料领域的一个研究前沿与热点^[7]。利用金属有机骨架材料的特性，制备一种正构烷烃吸附量大，脱附温度低的MOFs材料，既可以解决5A分子筛分离过程中循环吸附量低、脱附温度高和高温容易积碳等问题，也可以为轻石脑油正/异构吸附分离的工业化提供基础研究数据。

1.2 正/异构烷烃吸附分离用吸附剂

1.2.1 5A分子筛

上世纪90年代初美国UOP公司以及我国学者李善安等^[8]相继开发了无粘结剂球状5A分子筛的制备方法。李善安等人以正壬烷在5A分子筛上的吸附性能实验结果表明，正壬烷在自制的无粘结剂5A分子筛吸附剂上的吸附速率较常规有粘结剂5A分子筛吸附剂的吸附速率增加了近3倍，同时静态时正壬烷在5A分子筛上的吸附容量也提高了约70%。

Shams K等^[9]人以羧甲基纤维素和高岭土为粘结剂制备5A分子筛吸附剂，研究了粘结剂加入量对5A分子筛筛分性能和吸附性能的影响，并以C₁₀~C₁₃饱和烃为吸附原料，在自制固定床吸附器上进行吸附性能测定实验。