[发明专利]分子筛吸附剂掺合物及其用途

说明书

具有改进的特性的分子筛掺合物，其通过如下制备：制备或获得沸石，特别是具有低SiO₂:Al₂O₃之比的亲水性沸石A，制备或获得硅系粘合剂，特别是疏水性胶态二氧化硅或疏水性硅氧烷系材料，将所述沸石与所述硅系粘合剂，和在一个实施方案中，包含少量粘土粘合剂和所述沸石的种子混合，从而形成混合物，将所述混合物成型为所述分子筛掺合物。

背景

各实施方案涉及分子筛掺合物，其包含沸石、硅系粘合剂和优选的分子筛掺合物制备中所用的种子(优选造粒方法中形成)的组合，其中在一个实施方案中，所述种子包含粘土粘合剂；以及这些分子筛掺合物的制备方法和用途，例如用于液态、气态或蒸气烃料流的脱水，裂化C₁-C₄烃气体料流的干燥，乙醇进料流的脱水，和从各种类型的进料流中移除各种不希望的物质。(就本发明而言，“分子筛掺合物”或者称为“吸附剂”、“吸附剂掺合物”、“分子筛吸附剂掺合物”或“分子筛吸附剂”或类似的术语。)

沸石是具有如下通式的水合金属硅铝酸盐：

M_2/nO:Al₂O₃:xSiO₂:yH₂O

其中M通常表示碱或碱土族的金属，n为金属M的价态，x取决于沸石结构类型从2变化至无限，且y表示沸石的水合状态。大多数沸石是具有0.1-30μm晶体尺寸的三维晶体。将这些沸石加热至高温导致水合水的丧失，从而留下具有分子尺寸的通道的晶体结构，赋予对无机或有机分子吸附的高表面积。这些分子的吸附依赖于沸石通道的尺寸。吸附速率受到扩散定律的限制。

沸石用于许多方法中。在本领域技术人员公知的许多化学方法中，沸石的选择是重要的。例如，在石化工业中使用沸石的感兴趣的催化方法包括重整、氢化裂化、脱蜡、异构化、流化催化裂化(FCC)、部分氧化、烷基化和芳族化合物的歧化。沸石还用于脱水、从进料流中吸附各种化合物和分离进料流中的各种烃。

分子筛已有利地用于许多方法中，这是因为基于具体分子筛中所存在的孔尺寸，可促进物质在孔中的扩散进出。(就本发明而言，“沸石”和“分子筛”具有相同的含义)。

沸石应用的一个限制是其极细的粒度。自然形成的沸石晶体的大附聚物易于破碎。此外，由于通过仅含该细沸石晶体的床的压降被大大抑制，这些沸石晶体不能单独用于固定床中以用于各种动态应用，例如干燥天然气、干燥空气、从气体料流中分离杂质、分离一些气态和液态产物料流等。因此，必须用粘合剂材料来附聚这些沸石晶体，从而提供包含沸石晶体且显示出降低的压降的附聚物块体。

为了克服这些问题且允许利用沸石晶体，传统上已将不同类型的粘土用作这些晶体的粘合剂材料，其中粘土粘合剂通常选自凹凸棒土、坡缕石、高岭土、海泡石、膨润土、蒙脱土、其它类型的粘土及其混合物。特别有用的粘土粘合剂由凹凸棒土形成。

在使用分子筛吸附剂的一个实例中，从裂化气料流中移除水以例如用于生产乙烯。在紧接低温方法之前使用分子筛吸附剂来移除水，从而使得在该方法期间不产生冰。然后，该方法所固有的是如下事实：烃进料流包含不饱和烃，例如极具反应性的烯烃和二烯烃。这些不饱和烃倾向于形成低聚物和聚合物，这充当了床污染剂且通常称为绿油或焦炭。这些试剂堵塞吸附通道，降低用于脱水的床的工作容量，且降低吸附剂的可用吸附寿命。因此，还重要的是分子筛吸附剂在吸附过程中产生极低量的绿油或焦炭。通常用作沸石的粘合剂材料的许多粘土粘合剂包含金属酸位点，其由于催化反应而促进聚合物/低聚物的形成。通常用去活化剂如磷酸盐溶液处理这些粘土粘合剂材料以降低该催化活性。尽管如此，当使用粘土材料作为沸石的粘合剂材料时，仍存在与烃进料流处理过程中产生绿油/焦炭有关的问题。