[发明专利]无粘结剂沸石吸附剂和制造无粘结剂沸石吸附剂的方法

说明书

本发明整体上涉及无粘结剂沸石吸附剂和制造该无粘结剂吸附剂的方法。更特别地，本发明涉及FAU型无粘结剂沸石吸附剂和制造该FAU型无粘结剂吸附剂的方法。该FAU型无粘结剂吸附剂可用于在使用无粘结剂沸石吸附剂的选择性吸附分离工艺中的二甲苯分离和提纯。

早先国家申请的优先权声明

本申请要求2015年12月29日提交的美国申请No.62/272,522的优先权。

技术领域

本发明整体上涉及无粘结剂沸石吸附剂和制造该无粘结剂吸附剂的方法。更特别地，本发明涉及FAU型无粘结剂沸石吸附剂和制造该FAU型无粘结剂吸附剂的方法。该FAU型无粘结剂吸附剂可用于在使用无粘结剂沸石吸附剂的选择性吸附分离工艺中的二甲苯分离和提纯。

背景技术

模拟移动床(SMB)吸附工艺在商业上用于许多大规模石油化学分离以从混合二甲苯中回收高纯对二甲苯和间二甲苯。本文所用的“混合二甲苯”是指包括乙苯、对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯的C₈芳族异构体混合物。高纯对二甲苯和间二甲苯用于生产聚酯纤维、树脂和薄膜。

广泛描述和实施了用于执行模拟移动床吸附分离工艺的一般技术。通常，该工艺模拟吸附剂的移动床，液体进料连续对流流过该吸附剂。进料和产物在接近恒定的组成下连续进入和离开吸附剂床。利用该吸附剂对间二甲苯的亲和力与对其它C₈芳族异构体的亲和力的差异实现分离。

用于模拟移动床吸附工艺的典型吸附剂通常包括结晶铝硅酸盐沸石并可包含天然和合成铝硅酸盐。适合用作间二甲苯选择性吸附剂的结晶铝硅酸盐沸石包括具有铝硅酸盐笼形结构的那些，其中氧化铝和二氧化硅四面体在开放的三维结晶网络中互相密切连接。四面体通过共用氧原子交联，在沸石部分或完全脱水之前，四面体之间的空间被水分子占据。脱水产生与具有分子大小的通道交错的晶体。在水合形式中，结晶铝硅酸盐沸石通常由式：M₂/_nO:Al₂O₃:wSiO₂:yH₂O表示，其中“M”是平衡四面体的电价的阳离子并通常被称作可交换阳离子位点，“n”代表该阳离子的化合价，“w”代表SiO₂的摩尔数，且“y”代表水的摩尔数。可用作吸附剂的此类结晶铝硅酸盐沸石具有相对轮廓分明的孔隙结构。铝硅酸盐沸石的确切类型通常由特定的二氧化硅:氧化铝摩尔比和笼形结构的孔隙尺寸确定。

占据沸石吸附剂中的可交换阳离子位点的阳离子(M)可通过结晶铝硅酸盐领域的普通技术人员公知的离子交换方法被其它阳离子替代。结晶铝硅酸盐，如在沸石内的可交换阳离子位点具有阳离子的沸石Y，已知选择性吸附包含至少一种其它C₈芳族异构体的混合物中的间二甲苯。

通常，用于分离工艺的沸石吸附剂含有分散在非晶材料或无机基质中的沸石结晶材料，其内具有能使液体进入该结晶材料的通道和空腔。二氧化硅、氧化铝或某些粘土及其混合物是这样的无机基质材料的典型代表，其充当“粘结剂”以形成或团聚原本会包含细粉的沸石结晶粒子。团聚的沸石吸附剂因此可以是粒子如挤出物、聚集体、薄片、大球体如珠粒、颗粒等的形式。

该粘结剂通常是惰性的并且对任何选择性吸附没有贡献。已经努力通过在保持沸石吸附剂的强度和大孔性的同时在被称作“沸石化”的转化工艺中将粘结剂转化成选择性沸石以提高吸附剂内的选择性份额(沸石体积)来改进吸附剂生产率。这一转化工艺产生“无粘结剂”沸石吸附剂。尽管这一转化工艺已使吸附剂生产率提高，仍追求吸附分离工艺的工艺性能的进一步提高和运行成本的降低。

因此，希望提供降低加工固定量的进料所需的吸附剂和解吸剂的量的无粘结剂沸石吸附剂。还希望提供形成这样的无粘结剂吸附剂的方法。此外，本发明的其它合意要素和特征从联系发明背景考虑的后续发明详述和所附权利要求书中显而易见。

发明内容

发明概述