轻烃分离之碳分子筛填料

轻烃分离之碳分子筛填料

分子筛效应（molecular sieving effect）是一种物理分离方法，是利用材料的孔径大小来实现不同轻烃分子的分离。具体来说，小于孔径的轻烃分子能够进入材料的孔道中，而大于孔径的分子则被排除在外。这种分离机理是基于材料规则的孔道结构和均一的孔径，利用分子尺寸差异来实现分离目的。分子筛效应启发研究人员在设计新型分离材料时，将分离对象的尺寸差异作为首要考察因素，分析目标分子的尺寸和形状特性，以此为基础来精确调控材料的孔径大小和孔道结构。这样的设计策略使得材料能够更高效地分离轻烃，提高分离选择性。因此分子筛效应不仅为分离技术提供了理论基础，也为新型分离材料的开发指明了方向。

碳分子筛是一种的特殊碳材料。与沸石分子筛相比，碳分子筛不是高结晶体，而是由很小的类石墨微晶组成，其微孔由相邻的微晶底面构成，呈狭缝状，孔径集中在0.3~1nm，孔容一般为0.25cm/g。碳分子筛由于孔隙率丰富、热稳定性好、比表面积大和吸附分离能力强，已被证明是用于烷烃/烯烃分离的有前途吸附剂。其主要利用大小均匀的狭缝状微孔实现轻烃分离。因此设计和调控碳分子筛的孔径是分离的关键点。

烷烃/烯烃分离：

烯烃/炔烃分离：

不同轻烃分离所用的材料也不同。烷烃/烯烃的分离主要使用碳分子筛、金属有机框架材料、碳分子筛膜和混合基质膜，其中改性后的碳分子筛分离效果明显高于其他材料。烯烃和炔烃由于分子尺寸相近且都含有不饱和键，分离难度大，目前研究最多的材料是金属有机框架材料。不同碳数的烷烃分离使用5A分子筛和聚合物膜，前者在工业上用于分离石脑油，后者适合分离C4以下的小分子烷烃。正异构烷烃的分离分为C4异构体的分离、石脑油中正构烷烃的分离和二甲苯异构体的分离。其中分子筛膜是最常用于C4异构体分离的材料，5A分子筛和ZSM-5分子筛适用于分离石脑油中正构烷烃，分子筛膜和碳分子筛膜适用于分离二甲苯异构体。