Science：纯纯的爱，纯SiO2分子筛100%分离乙烯！

乙烯是全球化工行业的重要化工原料，主要来源于乙烷或液化石油气蒸汽裂解。而裂解产生的乙烯中往往会含有乙烷等杂质，需要进一步分离纯化。低温蒸馏是乙烯纯化最常用的方法，这个分离工艺产生的能耗巨大，占全球能耗的0.3%。

利用一系列吸附分离材料，有望取代低温蒸馏工艺。譬如：含有Ag+或Cu+的Al₂O₃，树脂, 沸石分子筛, 活性炭，沸石或者MOF等。但是，这些选择性吸附材料整体上至少还存在以下三大问题：

       1）在含S化合物或水汽条件下，金属吸附位点稳定性较低；

2）金属阳离子部分还原产生的酸性位点会驱动烯烃发生聚合，最终堵住孔道；

3）热稳定性差，再生困难。

    其中，基于纯SiO₂的沸石分子筛不含酸性位点，热稳定性也好，不会产生聚合堵孔的问题，也容易再生。因此，非常适合用于乙烯分离纯化。

    有鉴于此，Fernando Rey, Edward W. Corcoran Jr和 Peter I. Ravikovitch等人合成了一种柔性的纯SiO₂分子筛ITQ-55，具有接近100%的乙烯选择性分离性能。

图1. ITQ-55分子筛结构

        这种ITQ-55分子筛具有非常小的孔道结构，静态情况下是不可能吸附任何碳氢化合物的。分子动力学表明，ITQ-55分子筛孔道具有良好的柔韧性。得益于心形笼状的孔道拓扑结构，缓慢扩散的乙烷并不会阻碍乙烯的快速扩散通过。在动态情况下，ITQ-55分子筛可以几乎100%的吸附乙烯，而拒绝乙烷。

       由于不含有酸性位点，ITQ-55分子筛暴露在烯烃中三个月，没有出现孔道堵住的现象。

图2. 窗口尺寸

图3.吸附动力学

图4.穿透曲线

Pablo J. Bereciartua, Fernando Rey, Edward W. Corcoran Jr, Peter I. Ravikovitch et al. Control of zeolite framework flexibility and pore topology for separation of ethane and ethylene. Science 2017, 358, 1068-1071.