一种聚结型吸附剂及其制备方法技术

一种聚结型吸附剂，包括95～99.8质量％的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体和0.2～5.0质量％的基质，所述球形自聚体中的纳米级X分子筛晶粒的粒径为50～750纳米，球形自聚体的粒径为0.8～4.0微米。该吸附剂具有较高的吸附选择性和良好的传质性能。

A coalescent adsorbent and its preparation method

The utility model relates to a coalescing type adsorbent, which comprises a 95-99.8-mass% spherical self polymer of nano-x zeolite grains and a 0.2-5.0-mass% matrix. The particle size of the nano-x zeolite grains in the spherical self polymer is 50-750 nm, and the particle size of the spherical self polymer is 0.8-4.0 \u03bc M. The adsorbent has high adsorption selectivity and good mass transfer performance.

【技术实现步骤摘要】
一种聚结型吸附剂及其制备方法
本专利技术涉及一种聚结型吸附剂及其制备方法，具体地说，是一种吸附分离有两个取代基的芳烃对位异构体的吸附剂及其制备方法。
技术介绍
对二甲苯是重要的基础化工原料，主要用于生产聚酯纤维。目前，工业上普遍采用吸附分离方法从混合C8芳烃中分离对二甲苯。吸附分离技术包括可选择性吸附对二甲苯的吸附剂和连续逆流的模拟移动床吸附分离工艺。其中，高性能吸附剂的制备是获得高纯度对二甲苯产品的关键。工业用对二甲苯吸附分离吸附剂的活性组元多为X分子筛，将X分子筛与粘土按一定比例混合均匀，经滚球成型、干燥、焙烧和阳离子交换后得到吸附剂小球。抗压强度、选择性、吸附容量和传质性能是评价吸附剂的重要指标。US3558730公开了一种BaKX分子筛，其对PX的选择性明显高于BaX和KX。US3997620发现与BaKX相比，X分子筛经过Sr2+和Ba2+交换后，虽然对二甲苯/间二甲苯(PX/MX)和对二甲苯/邻二甲苯(PX/OX)有所降低，但是对二甲苯/乙苯(PX/EB)和对二甲苯/对二乙苯(PX/PDEB)显著提高。CN1275926A公开了一种聚结型沸石吸附剂，活性组元为Si/Al原子比为1～1.15的X分子筛，粘结剂为可沸石化的粘土。经碱处理后可使粘土转化为X分子筛，获得较高的抗压强度和吸附容量。CN1565718A采用晶粒粒径为0.1～0.4微米的小晶粒X分子筛作为吸附剂的活性组元，以提高吸附剂的传质性能和提高吸附容量。CN101497022A公开了一种聚结型吸附剂及其制备方法，该法通过在制备吸附剂的混合粉料中加入造孔剂，使转晶后的吸附剂颗粒内形成大量孔分布集中的晶间孔，从而显著提高吸附剂的传质性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种聚结型吸附剂及其制备方法，该吸附剂具有较高的对位二取代苯基化合物的吸附选择性和良好的传质性能。本专利技术提供的聚结型吸附剂，包括95～99.8质量％的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体和0.2～5.0质量％的基质，所述球形自聚体中的纳米级X分子筛晶粒的粒径为50～750纳米，球形自聚体的粒径为0.8～4.0微米。本专利技术采用具有小晶粒的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体为活性组分制备吸附剂，用于有两个取代基的芳烃对位异构体的吸附分离，可提高分离产品纯度，提高吸附分离装置的生产能力。附图说明图1为本专利技术实例1制备的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体的XRD图。图2为本专利技术实例1制备的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体的扫描电镜图。图3为本专利技术实例2制备的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体的扫描电镜图。图4为本专利技术实例3制备的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体的扫描电镜图。图5为本专利技术实例4制备的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体的扫描电镜图。图6为小型模拟移动床吸附分离示意图。具体实施方式本专利技术将纳米级X分子筛晶粒球形自聚体与作为粘结剂的高岭土矿物混合后滚球成型，在高温下焙烧，使其中的高岭土转化为偏高岭土，然后再通过碱处理，使偏高岭土原位晶化转化成X分子筛。所述的球形自聚体为纳米级颗粒聚集体，纳米级晶粒可增加传质速率，自聚体本身颗粒粒径范围适宜，宜于成型，且氧化硅/氧化铝摩尔比低，由其制备的吸附剂，可以提高吸附剂的传质性能和选择性。本专利技术所述的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体的粒径优选0.8～3.5微米，所述球形自聚体中纳米级X分子筛晶粒的粒径优选100～700纳米。纳米级X分子筛晶粒球形自聚体的氧化硅/氧化铝摩尔比优选2.0～2.5。本专利技术吸附剂中纳米级X分子筛晶粒球形自聚体的阳离子位为ⅡA族金属和/或ⅠA族金属。所述的ⅡA族金属优选Ba，ⅠA族金属优选K、Li和Na中的至少一种。当X分子筛球形自聚体的阳离子位由Ba离子和ⅠA族金属离子共同占据时，其中氧化钡与ⅠA族金属氧化物的摩尔比为15～100、优选20～80。吸附剂中所述的基质为高岭土矿物经原位晶化转晶后的剩余物。所述的高岭土矿物选自高岭石、地开石、珍珠石、耐火石和埃洛石中的至少一种。本专利技术所述的吸附剂优选为小球状，小球的平均粒径优选300～850微米。本专利技术提供的吸附剂的制备方法，包括：(1)将纳米级X分子筛晶粒球形自聚体与高岭土矿物按92～99：1～8的质量比混合均匀，滚球成型，干燥后于500～700℃焙烧，(2)将(1)步焙烧后所得小球用氢氧化钠与氢氧化钾的混合溶液处理，使其中的高岭土矿物原位晶化为X分子筛，然后干燥，(3)用ⅡA族金属的可溶性盐溶液或者是ⅡA族金属和ⅠA族金属的可溶性盐的混合溶液对(2)步干燥后的小球进行阳离子交换，干燥、活化。上述方法(1)步是将X分子筛球形自聚体与高岭土矿物滚球成型，所述的高岭土矿物选自高岭石、地开石、珍珠石、耐火石、埃洛石或它们的混合物。所述高岭土矿物中晶化物质的质量分数至少为90％、优选93～99％。(1)步滚球成型的设备可为转盘、糖衣锅或滚筒。滚球成型时，将混合均匀的固体原料放入转动设备中，边滚动边喷水使固体粉末粘附团聚成小球。滚球时水的加入量为固体总质量的6～22％，优选6～16％。(1)步滚动成球后的小球，经过筛分，取一定范围粒径的小球，将其干燥、焙烧制得吸附剂。所述干燥温度优选60～110℃，时间优选2～10小时，焙烧温度优选530～700℃，时间优选1.0～6.0小时。经过焙烧后，小球内的高岭石转化为偏高岭土，以便于(2)步转晶为X分子筛。本专利技术方法(2)步为将(1)步制备的小球进行原位晶化，原位晶化所用的碱液为氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液，其中氢氧根离子的浓度为0.1～3.0mol/L、优选0.2～1.6mol/L，K/(Na+K)摩尔比为0.1～0.6、优选0.15～0.45。(2)步中用氢氧化钠与氢氧化钾的混合溶液对高岭土矿物进行原位晶化处理时的液/固比优选1.5～5.0L/kg。所述高岭土矿物原位晶化为X型分子筛的晶化温度优选80～100℃、更优选85～100℃，时间优选0.5～8小时。将原位晶化后的小球干燥，所述的干燥温度优选60～110℃，时间优选2～12小时。上述方法中(3)步为对(2)步干燥后的小球进行阳离子交换，所述ⅡA族金属的可溶性盐优选硝酸钡或氯化钡，ⅠA族金属的可溶性盐优选硝酸盐、氯化物中的一种。阳离子交换可在釜式或柱式容器中进行，优选在柱式容器中连续交换。交换的温度优选40～120℃、更优选85～95℃，时间优选5～25小时、更优选8～16小时，交换液体积空速优选0.2～10时-1、更优选2～8时-1。若吸附剂中同时含有ⅡA族金属离子和IA族金属离子，可采用ⅡA族金属化合物和IA族金属化合物的混合溶液同时进行ⅡA族金属和IA族金属的离子交换，也可分别配制ⅡA族金属化合物和IA族金属化合物的溶液，先进行ⅡA族金属的离子交换，再进行IA族金属的离子交换，或先进行IA族金属的离子交换，再进行ⅡA族金属的离子交换。阳离子交换后进行洗涤、干燥、活化，以除去钠离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚结型吸附剂，包括95～99.8质量％的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体和0.2～5.0质量％的基质，所述球形自聚体中的纳米级X分子筛晶粒的粒径为50～750纳米，球形自聚体的粒径为0.8～4.0微米。/n

【技术特征摘要】
1.一种聚结型吸附剂，包括95～99.8质量％的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体和0.2～5.0质量％的基质，所述球形自聚体中的纳米级X分子筛晶粒的粒径为50～750纳米，球形自聚体的粒径为0.8～4.0微米。


2.按照权利要求1所述的吸附剂，其特征在于所述的纳米级X分子筛晶粒球形自聚体的粒径为0.8～3.5微米。


3.按照权利要求1所述的吸附剂，其特征在于所述球形自聚体中纳米级X分子筛晶粒的粒径为100～700纳米。


4.按照权利要求1所述的吸附剂，其特征在于纳米级X分子筛晶粒球形自聚体的氧化硅/氧化铝摩尔比为2.0～2.5。


5.按照权利要求1所述的吸附剂，其特征在于纳米级X分子筛晶粒球形自聚体的阳离子位为ⅡA族金属和/或ⅠA族金属。


6.按照权利要求5所述的吸附剂，其特征在于所述的ⅡA族金属为Ba，ⅠA族金属为K、Li和Na中的至少一种。


7.按照权利要求1所述的吸附剂，其特征在于所述的基质为高岭土矿物经原位晶化转晶后的剩余物。


8.按照权利要求7所述的吸附剂，其特征在于所述的高岭土矿物选自高岭石、地开石、珍珠石、耐火石和埃洛石中的至少一种。


9.一种权利要求1所述吸附剂的制备方法，包括：
(1)将纳米级X分子筛晶粒球形自聚体与高岭土矿物按92～99：1～8的质量比混合均匀，滚球成型，干燥后于500～700℃焙烧，
(2)将(1)步焙烧后所得小球用氢氧化钠与氢氧化钾的混合溶液处理，使其中的高岭土矿物原位晶化为X分子筛，然后干燥，
(3)用ⅡA族金属的可溶性盐溶液或者是ⅡA族金属和ⅠA族金属的可溶性盐的混合溶液对(2)步干燥后的小球进行阳离子交换，干燥、活化。


10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于(2)步中进行高岭土矿物原位晶化处理时的液/固比为1.5～5.0L/kg。


11.按照权利要求9所述的方法，其特征在于(2)步所使用的氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中氢氧根离子的浓度为0.1～3.0mol/L，所用的氢氧化钠和氢氧化钾混合溶液中K/(Na+K)摩尔比为0.10～0.60。


12.按照权利要求9所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：高宁宁，王辉国，王德华，马剑锋，王红超，杨彦强，刘宇斯，乔晓菲，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11