01 项目简介

膜分离技术是一种可潜在取代低温精馏技术而实现低能耗分离丙烯/丙烷混合气体的新型技术。在膜分离过程中气体不发生相转移，避免使用昂贵的高压设备来液化气体，也降低了能耗；同时膜分离过程具有操作简单、设备集约化程度高、占地面积小等优点，可大大降低设备投资成本。但是其核心关键是获取高性能丙烯/丙烷分离膜。

项目本着绿色化工的发展方向，以耦合膜分离和精馏技术为背景，紧密结合化学工程的基本原理和方法，率先在国际上开展ZIF-8膜分离丙烯/丙烷，及ZIF-8膜放大制备的研究，不断推进ZIF-8膜朝着商业化应用发展（图1）。

图 1. 总体研究思路及特色

02 技术优势

1. 提出了耦合晶种-二次生长和水相合成ZIF-8膜的绿色制备方法，率先报道了ZIF-8膜可用于丙烯/丙烷的高效分离，引领了ZIF-8膜分离丙烯/丙烷的研究热潮；

2. 发展了ZIF-8膜微结构的调控方法，有效控制了ZIF-8膜的晶间缺陷产生及修复，强化了丙烯/丙烷的分离选择性，实现高质量ZIF-8膜高重复性的制备；

3. 探索了ZIF-8膜的放大制备规律，成功地在50 cm管状支撑体表面制备出高质量的ZIF-8膜，是目前所报道的最大的单根ZIF-8膜面积（>130 cm2），丙烯渗透性达到250 Barrer，丙烯/丙烷分离选择性高于50，完全满足耦合工艺所要求的性能指标。经济可行性研究也表明，耦合膜分离（负责人所制备的ZIF-8膜）和精馏技术分离丙烯/丙烷可较传统低温精馏技术显著降低能耗，降幅可高达~ 40%。

03 技术应用情况

已系统开展了高质量ZIF-8膜的制备研究；提出了ZIF-8膜的绿色制备方法，深入研究了ZIF-8膜在不同构型多孔支撑体表面的成核/生长机理；发展了ZIF-8膜微结构的调控方法，阐明了聚合物涂层修复ZIF-8膜晶间缺陷及抑制ZIF-8骨架柔性的作用机制，大幅提升了ZIF-8膜对丙烯/丙烷的分离性能和制备重复性；实现7 cm管状ZIF-8膜的高重复性制备，已与山东京博石化签订前瞻性合作开发合同，正在制作0.5 m2膜面积的膜组件，进行丙烷脱氢过程中丙烯/丙烷分离的侧线评价；最近，成功突破50 cm管状ZIF-8膜的放大制备，膜面积高达130 cm2，丙烯渗透性达到250 Barrer，丙烯/丙烷分离选择性高于50。

图 2. 从2 cm平板膜到50 cm管状ZIF-8膜的研究进展

04 项目状态

中试

05 合作方式

技术入股