能源密集型低温蒸馏是石油化工设施的标准做法，这些设施提供数千种消费品，从食品添加剂到塑料和包装。分子筛分通过膜的新技术正在研究，其中分子大小的差异可以利用多孔吸附剂在膜。一种重要的基于蒸馏的石化气体分离是烯烃和石蜡的分离，由于这些分子之间的沸点和动力学直径相对较近，这是特别具有挑战性的，其中丙烯和丙烷的分离是最难解决的。
层状AYRSORB™F250的通道几何形状(左)和扫描电子显微镜图像(右)。图片来源:framergy, Inc。
为了减少低温蒸馏的需要，并使用固体吸附剂实现较低能耗的分离，框架研究金属有机框架(通常称为MOFs)。MOFs是晶体三维结构，具有极高的内表面积和独特的、可定制的化学性质。物理分析表明，AYRSORB™F250是PCN-250和MIL-127 MOFs的商标，在几何上有望作为丙烯/丙烷分离器。AYRSORB™F250在单晶中独特的等级微孔和介孔比扩散受限的MOF具有优势，因为MOF的介孔作为通道，增强了分子的扩散。
framergy研究了AYRSORB™F250在选择性丙烯/丙烷分离中的应用，首先测试了单组分气体吸收等温线。用理想吸附溶液理论(IAST)计算了气体的选择性。理想吸附溶液理论是预测混合气体吸附的热力学模型。丙烯与丙烷最显著的区别在于丙烯中存在碳对碳双键(π键)，使丙烯能更好地与具有独特MOF结构的芳香族缔合物相互作用，从而增加了吸附的等位热。目标烯烃/石蜡对之间的等位吸附热差异表明了选择性分离。
丙烯和丙烷重量摄取结果在1.2巴压范围内超过25重量％和22重量％。％。这远远超过常见的吸附剂，如沸石和活性炭。通过在室温下与丙烯和丙烷气体相积分的部分压力等温数据来编制结果。遵循，使用Langmuir和Freundlich分析等温线方程建模实验数据，结果，鉴定了IAST选择性值。结果表明，基于12°的极高IAST选择性值，可以使用Ayrsorb TM F250实现选择性丙烯/丙烷分离。
不幸的是，为特定的气体分离找到合适的MOF只是问题的一部分。我们必须解决应用程序的平台问题，并了解财政部是否能够足够稳定地用于工业用途。MOF晶体本身不能被构造成膜，因为它们缺乏机械强度来克服膜上的压力差。因此，它们以混合基质膜(MMM)的形式分散在多孔聚合物中。一系列基于mof的mmm已经显示出比传统填料(如沸石和金属氧化物)的mmm更好的分离效率，但要满足工业要求，还必须达到化学稳定性和更高的性能。基于MOF的MMMs渗透率较差是由于聚合物组分的存在以及聚合物与MOF之间粘结力不足造成的界面缺陷造成的。
为了解决这个问题，FRAMERGY验证了基于在微孔无机基材（如氧化铝，二氧化硅或多孔钛矿）上生长的MOF晶体的连续层的MOF基膜配置。将Ayrsorb TM F250粘附到多孔基板上作为连续的功能层可以消除界面缺陷。只有几种MOF，才能实现连续层膜的生产，但仍然申请化学和热稳定性相关要求。事实上，追溯到2015年的Framergy的早期台式测试已经鉴定了在合成期间无机底物和Ayrsorb TM F250之间的优先相互作用。当将熔融的二氧化硅基材浸入溶剂热反应器中时，在特定的播种条件下，在基材表面上连续生长Ayrsorb TM F250。
板凳规模到石化分离的飞行员规模测试是Framergy的专业，其实验室和经验是对MOF技术的工业规模无与伦比的。考虑到Ayrsorb™F250已知最稳定的MOF，Framergy在测试丙烯/丙烷上的工作表明，MOF作为层状膜是烯烃和石蜡中的理想培养基。Ayrsorb™F250可用于研究目的胸部化学品试点示范将于2021年进行。
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