[发明专利]使用沸石ITQ－32的流体分离方法

说明书

本发明的技术领域

本发明属于在流体的混合物的吸附和分离方法中用作吸附剂的微 孔结晶性沸石材料的技术领域。

本发明的现有技术状态

轻质烯烃一般通过瓦斯油的催化裂化、催化蒸汽裂化或利用已知为 MTO(甲醇-到-烯烃)方法的方法来获得。在所有这些方法中获得了不同 烃类的混合物，该混合物包括不同分子量的线性和支化烯烃和链烷烃， 该混合物因此经历蒸镏过程以便获得纯烃类。轻质烯烃利用蒸馏方法提 纯的特例是尤其困难的，归因于这些烯烃的较低沸点和它们与相应链烷 烃的那些沸点之间的相似性。这对于丙烯和丙烷而言尤其如此。这些问 题在主要程度上决定着蒸馏装置的设计并且在获得烯烃的过程中不可 避免地导致高的能量消耗。仍然，短链烯烃的分离具有主要的经济影响， 假如它们用于需要高纯度的不同方法中。具体地说，乙烯和丙烯是在塑 料和许多其它化合物的生产中使用的原材料。因此，乙烯是聚乙烯，环 氧乙烷，氯乙烯基和乙基-苯等等的生产的基础试剂。丙烯用于生产聚丙 烯，环氧丙烷，丙烯腈，等等。

众所周知的是，分子筛和特别地沸石可用于不同的烃分离方法中。 因此，线性链烷烃能够通过使用具有通道的沸石与支化链烷径分离，该 通道可借助于由八个(8)四面体形成的窗口来进入。然而，当在烃类的流 股中有烯烃时，这些烯烃倾向于在沸石的酸中心上起反应，导致在沸石 通道的内部产生聚合副产物。具有较大动力学直径的这些副产物不能从 沸石中向外扩散，从而引起沸石孔隙的堵塞和因此降低在分离方法中沸 石的效率。

沸石的酸性能归因于三价元素在它们的组成中的存在，在微孔网络 中产生负电荷，该负电荷由位于沸石的通道和腔的内部的阳离子(一般为 碱性，碱-terrous，质子或有机阳离子)补偿。这些补偿用阳离子导致这 些材料的酸性能，特别当阳离子是质子时。在这种情况下，沸石的酸强 度与浓硫酸的酸强度相当。无机阳离子，如Na⁺、K⁺、Ca²⁺等…的存在 会产生弱的路易斯型酸中心和引起这些材料的高度亲水性，假如阳离子 倾向于与水分子络合。因此，除烯烃聚合-相关问题之外，这些沸石因为 它们高度的亲水性而在它们在分离过程中的应用方面受到严重限制，假 如存在于烃流股中的水(甚至极低浓度)倾向于被吸附到位于沸石通道的 内部的阳离子上，因此减少了沸石孔隙的实际直径。

最近，Olson(D.H.Olson，US专利6488741B2，2002)介绍，具有带 有孔隙的结构的沸石对于在丙烷存在下吸附丙烯是有效的，该孔隙是由 具有最高八(8)员的四面体的环形成的。因此，和更重要地，作为权利而 要求了菱沸石(CHA)和ITQ-3(ITE)型结构。

在本发明中表明包括由八员和十二员环所形成的孔隙的沸石 ITQ-32(P200500245)因为它的结构和拓扑结构而有可能比丙烷优先吸附 丙烯并且一般比链烷烃优先吸附烯烃，前提条件是它们的尺寸使得扩散 成为可能。

发明的叙述

沸石能够根据它们通道的开口被分成特大的，大的，中等的或小的 孔隙的沸石。因此，小孔隙的沸石将具有带有由八个四面体形成的开口 的通道，而中等孔隙沸石具有带有由10个四面体形成的开口的通道， 大孔隙的沸石具有带有由12个四面体形成的开口的通道，和最后，特 大孔隙沸石具有带有由超过12个四面体形成的开口的通道。

然而，有具有一种类型以上的孔隙的沸石。因此，例如，沸石 Nu-87(Shannon，M.D.，Casci，J.L.，Cox，P.A.，和Andrews，S.J.“Structure of the 2-Dimensional Medium-Pore High-Silica Zeolite NU-87”，Nature 353，417-420(1991))是通过由10个四面体的环形成的孔隙以及由12个 四面体的环形成的其它孔隙的体系来表征的。因此，在全部的科学文献 中这一沸石被认为是由10×12MR(员环)的孔隙形成的。相反，对于沸 石ZSM-5，全部的孔隙是由10个四面体的环形成的，它被认为是10 MR(员环)沸石。

为了在本发明中使用而合成了沸石，它被称作ITQ-32并且在被煅 烧以除去堵塞在其内部的有机化合物之后它具有一种X射线衍射图，该 图是独特的和至少显示出在表I中所述的角度2θ(度)和相对强度(I/I₀)。

表I