我室无机膜与催化新材料研究组（504组）杨维慎研究员、班宇杰研究员等联合中山大学陈小明院士、张杰鹏教授、周东东教授团队提出“轻石脑油梯级膜分离”策略，为轻石脑油全组分精准分离提供了新思路。
原油初馏得到的轻石脑油是重要化工原料之一，主要由 C5至C7的直链和单支链烷烃、多支链烷烃和环烷烃、芳烃等组成，可分别作为裂解制乙烯原料、高辛烷值汽油燃料、化工中间体等。然而，各组分间具有相似的物理化学性质，传统精馏技术难以实现精准分离且能耗高。
针对上述问题，研究团队提出轻石脑油梯级膜分离策略，构建了尺寸筛分与化学辨识协同耦合的梯级分离机制，旨在通过一级尺寸筛分，实现直链和单支链烷烃与多支链烷烃、芳烃、环烷烃（分子尺寸差异为 0.08至0.12 nm）的初步分离；通过二级化学辨识，实现芳烃与多支链烷烃、环烷烃分离（分子尺寸差异仅为 0.01至0.03 nm）。
基于上述策略，研究团队采用鞣酸分子微刻蚀方法，对金属—有机框架（CuBTC）膜的孔径及表面化学性质进行连续调控，分别构筑了尺寸筛分及化学辨识两类功能膜。团队通过二者级联，可将15组分模拟轻石脑油精细拆分为三类高值产品：富含直链及单支链烷烃的乙烯原料、富含芳烃的化工中间体、富含多支链与环烷烃的汽油调和组分。各产品回收率均可达85至90%，总体能耗较精馏降低约91%。该工作为实现从“馏分切割”到“分子炼油”的转变提供了科学基础。
相关工作以“Molecular-Level Petroleum Refining by Graded Membranes”为题，于近日发表在《国家科学评论》（National Science Review）上。该工作的第一作者为504组王悦诚副研究员和中山大学博士研究生董方帝。以上工作得到国家自然科学基金、能源催化转化全国重点实验室等项目的资助。（文/图 班宇杰、 王悦诚）
文章链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwag488
