Separación termodinámica del 1-buteno del 2-buteno en estructuras metálico-orgánicas con sitios metálicos abiertos

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Ingeniería Química
• Ciencia de la adsorción

Sus antecedentes:

• Los hidrocarburos C4 son subproductos cruciales de la producción de etileno y el refino de petróleo.
• La separación de hidrocarburos C4 como los isómeros 1-buteno y 2-buteno es un desafío debido a propiedades físicas similares.
• Los métodos de separación actuales, como la destilación criogénica, consumen mucha energía y son costosos.

Objetivo del estudio:

• Investigar el comportamiento de adsorción de los hidrocarburos C4 en estructuras orgánicas metálicas específicas (MOF).
• Evaluar el potencial de los MOF para la separación rentable del 1-buteno de los isómeros del 2-buteno.
• Comprender el mecanismo detrás de la selectividad observada en las separaciones basadas en MOF.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de las estructuras metal-orgánicas M2 y M2 (M = Mn, Fe, Co, Ni).
• Experimentos de adsorción para estudiar el comportamiento del 1-buteno, cis-2-buteno y trans-2-buteno.
• Experimentos de adsorción por ruptura y por lotes en condiciones multicomponentes tanto en fase gaseosa como en fase líquida.

Principales resultados:

• Se ha demostrado la selectividad para separar el 1-buteno de los isómeros del 2-buteno.
• La selectividad se atribuye a la alta densidad de carga de los centros metálicos M2+ expuestos en las estructuras M2 ((m-dobdc).
• Ni2 ((m-dobdc) mostró adsorción selectiva de 1-buteno tanto en fase gaseosa como en fase líquida bajo condiciones multicomponentes.

Conclusiones:

• Las estructuras metálicas orgánicas, específicamente Co2 ((m-dobdc) y Ni2 ((m-dobdc), ofrecen una alternativa prometedora para la separación de 1-buteno/2-buteno.
• Estos MOF proporcionan un método más eficiente en términos energéticos y potencialmente rentable en comparación con la destilación criogénica tradicional.
• Los hallazgos ponen de relieve el potencial de los MOF adaptados para la purificación selectiva de hidrocarburos C4 valiosos.