[发明专利]具有低LTA型沸石的粘合剂转化铝硅酸盐X型沸石组合物

说明书

优先权

本申请主张均于2011年04月13日提交的美国临时申请第61/474,927号及61/474,923号的优先权的权益。

发明领域

本发明涉及源自于新一族X型铝硅酸盐沸石的新的粘合剂转化组合物。更具体而言，该新的粘合剂转化组合物使用具有低或不可检测含量(如通过x射线衍射测定)的LTA型沸石的X型沸石及可转化成X型沸石的粘合剂材料制备。

背景技术

沸石为微孔的且由拐角共享的AlO₂和SiO₂四面体形成的结晶铝硅酸盐组合物。大量沸石(天然存在的以及以合成方式制备的)用于各种工业方法中。合成沸石采用Si、Al和结构导向剂如碱金属、碱土金属、胺或有机铵阳离子的合适来源经由热液合成而制备。结构导向剂存在于沸石的孔中且是最终形成的特定结构的主要原因。这些种类平衡与铝相关的骨架电荷并且还可充当空间填充剂。沸石的特征在于具有尺寸均匀的孔开口、具有显著的离子交换容量及其吸附并可逆地脱附遍及晶体内部空隙而分散的吸附相的能力，而不显著置换构成永久沸石晶体结构的任何原子。

在各种用途中，沸石尤其可用于制造吸附剂材料。在吸附剂材料中，沸石可分离多组份气体混合物或液体混合物的组份。通常理解，惰性或非反应性沸石(“污染物沸石”)的存在通常可减弱某些沸石的吸附性能。然而，通常一些相对较低(但仍可容忍)浓度的污染物沸石的存在已视为商业上可接受的，因为通常认为其在成品吸附剂性能中造成的损失或下降不显著。因此，在进一步减少污染物沸石含量方面，返回点逐渐减弱。因此通常认为，鉴于污染物沸石的相关吸附剂的预计性能，保留与活性沸石混合的污染物沸石比移除或进一步减少污染物沸石更成本有效。

因此，业内需要具有改进纯度的沸石，更特定而言比进一步减少污染物沸石含量超过常规水平或将其完全移除而言所预期的对沸石工艺性能具有更有益效果的X型沸石。

尽管具有该传统观点，然而，申请人已发现并成功制造出具有少量至不可检测量的特定污染物沸石(即，LTA型沸石(在下文中“LTA沸石”))的沸石。更具体而言，申请人已发现并制造出具有少量或不可检测LTA沸石的沸石X(“含有低LTA的X沸石”)的形式，如通过下文阐述的x射线衍射(“XRD”)方法测定，其也具有不大于2.7微米(μm)的粒度，如通过下文阐述的沉降图(sedigraph)分析测定。申请人还发现含有低LTA的X沸石用于制造粘合剂转化沸石组合物(下文讨论)。

一种感兴趣的吸附剂应用尤其是关于在固定床方法中自从二甲苯混合物中分离对二甲苯(pX)，该固定床方法通常是模拟移动床(SMB)吸附方法。

在商业上，SMB吸附方法是用于若干大规模石油化学分离中，以从混合二甲苯中回收高纯度pX。本文中使用的“混合二甲苯”是指C₈芳香族异构体的混合物，其包括乙苯(EB)、pX、间二甲苯(mX)及邻二甲苯(oX)。高纯度pX用于产生聚酯纤维、树脂及膜。通常，将pX转化成对苯二甲酸(TPA)或对苯二甲酸二甲酯(DMT)，然后使其与乙二醇反应以形成聚对苯二甲酸乙二酯(PET)(大部分聚酯的原材料)。

SMB吸附分离方法的实施中采用的一般技术经广泛阐述并实践。通常，该方法模拟吸附剂的移动床，其中液体进料连续逆流流经吸附剂。进料及产物以几乎恒定组成连续进入和离开吸附剂床。分离通过利用吸附剂对pX的亲和力相对于对其他C₈芳香族异构体的差异来实现。

SMB吸附方法中使用的典型吸附剂通常包括结晶铝硅酸盐沸石且可包含天然以及合成铝硅酸盐。用作对pX具有选择性的吸附剂的合适结晶铝硅酸盐沸石包括具有铝硅酸盐笼结构的那些，在该铝硅酸盐笼结构中氧化铝及二氧化硅四面体在开放三维结晶网络中彼此紧密连接。通过共享的氧原子使四面体交联，其中在沸石部分或全部脱水之前介于四面体之间的空间由水分子占据。脱水导致交错有具有分子尺寸的通道的晶体。

在水合形式中，结晶铝硅酸盐沸石通常由下式表示：

M_2/nO:Al₂O₃:wSiO₂:yH₂O

其中“M”为平衡四面体的电价的阳离子且通常称为可交换阳离子位，“n”表示阳离子的化合价，“w”表示SiO₂的摩尔数，且“y”表示水的摩尔数。发现用作吸附剂的的这种结晶铝硅酸盐沸石具备相对良好限定的孔结构。确切类型的铝硅酸盐沸石通常通过特定二氧化硅:氧化铝摩尔比及笼结构的孔尺寸来鉴别。