Новый сорбент для разделения легких углеводородов

Газообразные смеси углеводородов образуются в качестве сопродуктов во время крекинга и других нефтехимических реакций, протекающих при высоких температурах. Обычно такие фракции отделяют путем вымораживания. Затем производится селективный отбор алканов, являющихся сырьем для производства полимеров. Но летучесть и похожие размеры алканов и алкенов делают процесс разделения энергоемким и сложным, для него требуется высокое давление и чрезвычайно низкая температура (криогенная перегонка). Нефтехимическая промышленность давно нуждается в материалах, способных очищать алканы от алкенов при нормальных физических условиях.

Группа исследователей Джеффри Лонга из Университета Калифорнии (США) разработала для этой цели металлоорганическую каркасную структуру (metal organic framework, MOF). Вещество, обозначенное Fe-MOF-74, имеет в своем составе атомы железа, связанные при помощи бензолдикарбоксилатных фрагментов. Твердый пористый сорбент может селективно связывать алкены при относительно высоких температурах, так как атомы железа координируются с этими углеводородами. Ученые провели экспериментальную проверку структуры, пропуская через заполненную материалом колонку смесь этана и этилена (первый опыт), пропана и пропилена (второй опыт) при температуре 45°С.

Хроматографический анализ выходящего вещества показал, что он содержит почти полностью чистый алкан. Положительный результат эксперимента стал основой модели, с помощью которой исследователи оценили возможность использования железосодержащих MOF для разделения смесей различных газов. По мнению ученых, MOF могут обеспечить энергоэффективное фракционирование метана, этана и этилена. Процедуры выделения каждого газа в чистом виде проводятся при обработке природного газа. Также MOF целесообразно применять для селекции сопродуктов крекинга.