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乙烯和丙烯是重要的化工原料,制备乙烯和丙烯的主要来源是:石油脑的裂解、煤转化、天然气合成等。工业化生产过程中,乙烯和丙烯的分离过程采用的是深冷分离,其能耗大约占整个工艺流程的2/3以上,而膜分离技术所需的能耗低、环境友好成为研究的热点。本文通过制备PEBA/纳米级5A分子筛混合基质膜来分离乙烯和丙烯的混合气体。首先,制备小粒径的5A分子筛,在制备过程中,考察了n(H2O):n(Na2O)、晶化时间、陈化时间、滴加方式、碱性条件对分子筛粒径的影响,采用溶液离子交换及适宜的活化温度得到粒径为500nm的5A分子筛;其次,将5A分子筛作为无机填充粒子,掺杂到PEBA基体膜中制备得到PEBA/5A分子筛混合基质膜,并用X-射线衍射(XRD)及扫描电镜(SEM)分析膜的结构;最后,在温度为:-35℃~20℃,压力为:0.2MPa~0.4MPa下,评价混合基质膜对1:1乙烯和丙烯混合气体分离性能的影响,并考察操作条件、不同干燥方式、不同的粒径大小(1.5μm、500nm)、不同的掺杂量(2 wt%、3 wt%、5wt%、6 wt%、7 wt%、10 wt%)对混合基质膜分离性能的影响。具体结果如下:1.制备小粒径的5A分子筛。考察了n(H2O):n(Na2O)、陈化时间、晶化时间、滴加方式、离子交换次数、分子筛活化温度对粒径大小的影响。且当n(H2O):n(Na2O)=70、陈化2d、晶化6h、并由四次溶液离子交换后在温度为310℃时活化得到粒径为500nm左右的5A分子筛。2.制备PEBA/5A分子筛混合基质膜。制备混合基质膜的过程中,物质的化学性质并没有改变,只是简单的物理融合。3.操作条件对PEBA/5A分子筛混合基质膜分离性能的影响。将大粒径的5A分子筛掺杂到PEBA基体材料中,且在鼓风干燥的条件下制备得到PEBA/5A分子筛混合基质膜。考察了温度为(-35℃~20℃)、压力为(0.2MPa~0.4MPa)下混合基质膜混合基质膜对1:1乙烯/丙烯混合气分离性能的影响。在温度为-35℃、压力为0.2MPa时,PEBA/5A分子筛混合基质膜的分离性能最优。分离因子为3.96、乙烯的渗透系数为736Barrer、丙烯的渗透系数为2914Barrer。4.不同的干燥方式对混合基质膜分离性能的影响。考察了将大粒径的5A分子筛作为无机填充粒子掺杂到混合基质膜中,分别在真空干燥箱和在烘箱中干燥。在压力为0.2MPa、温度为-35℃时、真空干燥条件下制备得到的混合基质膜分离因子为4.09,分离效果较好。5.粒径大小对混合基质膜分离性能的影响。考察在压力为0.2MPa、真空干燥时,所掺杂的5A分子筛粒径不同(1.5μm、500nm)制备得到的混合基质膜对分离性能的影响。掺杂500nm的5A分子筛所制备得到的混合基质膜分离因子为4.36。6.掺杂量对混合基质膜分离性能的影响。考察了粒径为500nm的5A分子筛掺杂量为2wt%、3wt%、5wt%、6wt%、7wt%、10wt%时,所制备的PEBA/5A分子筛混合基质膜在温度为-35℃~20℃,压力为0.2~0.4MPa时,评价其对1:1的乙烯丙烯混合气体分离性能。混合基质膜对乙烯和丙烯气体的渗透系数不断增大,分离因子呈现先增大后减小的趋势。在-35℃,0.2MPa时分离因子为4.36,乙烯的渗透系数为639Barrer,丙烯的系数为2786Barrer。