一种含有多级孔的MFI沸石吸附剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种含有多级孔的MFI沸石吸附剂及其制备方法和应用，采用碱性试剂、微孔模板剂、去离子水、硅源、铝源、介孔结构导向剂等制备得到溶胶混合物，再将溶胶混合物经过两段晶化处理后，进行离心、洗涤，然后收集离心所得沉淀并干燥，得到MFI沸石原粉，将MFI沸石原粉进行焙烧以脱除其中的无效成分，得到含有多级孔的MFI沸石微粒，再将MFI沸石微粒与粘结剂共同制成球状微粒，然后经过干燥、焙烧、与含钡化合物溶液进行离子交换反应后，最终得到含有多级孔的MFI沸石吸附剂。该MFI沸石吸附剂在保证对PX具有高吸附选择性的同时，吸附性能良好，吸附速率快，有更佳的传质效率和较高的吸附容量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种含有多级孔的MFI沸石吸附剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及沸石吸附剂
，具体涉及一种含有多级孔的MFI沸石吸附剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]对二甲苯(PX)是芳烃产业链的基础化工原料，是二甲苯下属分离产物邻、间、对三种同分异构体中用量最大的产品，其主要用于生产聚酯纤维，大量的聚酯纤维用于加工成服装、涂料、树脂等轻工业产品。但是受沸点影响，通过精馏方法很难从C8的四种同分异构体，即邻二甲苯(OX)、间二甲苯(MX)、对二甲苯(PX)、乙苯(EB)中分离出对二甲苯，因此工业上主要有两种分离方法:一种是利用高冰点差和PX最先析出的特性的结晶分离技术；另一种是目前工业上使用的主流分离技术即吸附分离技术。
[0003]该吸附分离技术普遍采用的是双塔24床层模拟移动床，并使用大孔八面沸石作为吸附剂，所有组分均可扩散进入孔道，但这种吸附剂晶粒尺寸较大，因此易使对二甲苯在吸附剂内保留体积变得很大，影响传质效率，从而导致装置燃料消耗大，能耗高，企业经济效益差。
[0004]中国专利CN114177883A公开了一种LSX分子筛，该分子筛制备过程中分别经过K
+
、Ba
+
、Cs
+
和Ni
+
四种金属离子改性，用于对二甲苯的吸附分离。但这种分子筛制备过程比较复杂，经济性不强，再加上负载过多的金属离子，容易堵塞产物扩散孔道，不利于物质的传输。
[0005]中国专利CN104148010B公开了一种高硅MFI沸石吸附剂的制备方法，采用三种不同晶粒尺寸的MFI沸石微粒并加入一定量的造孔剂和粘结剂，最后将粘结剂经过转晶最终得到无粘结剂的吸附剂。该技术变相增加了吸附剂的活性组分含量，但其吸附容量以及传质性能并没有得到很好地提高。
[0006]美孚公司报道了一种采用ZSM
‑
5分子筛作为吸附剂(US4705909)，吸附分离PX的方法，由于ZSM
‑
5分子筛受限于其微孔尺寸，内部的直孔道和Z形孔道都属于微孔孔道，使得PX分子在分子筛中的扩散系数和可接近性明显降低，PX分子进入和扩散逸出其孔道的阻力较大，进而影响其吸附
‑
脱附效率。
[0007]常规的MFI沸石吸附剂皆为尺寸几微米的大晶粒MFI分子筛，其孔道狭长，加之晶粒尺寸大，则较大分子在MFI沸石晶体内扩散阻力较大，使得传质性能不好。

技术实现思路

[0008]为解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种含有多级孔的MFI沸石吸附剂及其制备方法和应用，本专利技术提供的含有多级孔的MFI沸石吸附剂在保证对PX具有高吸附选择性的同时，吸附性能良好，吸附速率快，有更佳的传质效率和较高的吸附容量。
[0009]本专利技术的目的之一是提供一种含有多级孔的MFI沸石吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)将碱性试剂、微孔模板剂溶于去离子水中，搅拌至完全溶解，得到溶液A；向溶
液A中分别加入硅源、铝源，并置于45℃恒温水浴锅中搅拌1h，得到溶液B；向溶液B中加入介孔结构导向剂并置于60℃恒温水浴锅中搅拌1～3h，得到溶胶混合物；
[0011](2)将步骤(1)得到的溶胶混合物转移到含聚四氟乙烯衬管的反应釜中，然后进行两段晶化处理，一段晶化温度为80～120℃，晶化时间为8～12h，二段晶化温度为160～200℃，晶化时间为24～48h；
[0012](3)将步骤(2)中经过晶化处理后的溶胶混合物冷却至室温，再将溶胶混合物进行多次离心，并用去离子水洗涤离心所得沉淀，直至离心后的上清液为中性，收集离心所得沉淀并将其在80～130℃的温度下干燥6～12h，得到MFI沸石原粉；
[0013](4)将步骤(3)得到的MFI沸石原粉置于马弗炉中，升温至400～600℃焙烧5～10h，得到含有多级孔的MFI沸石微粒；
[0014](5)将步骤(4)得到的MFI沸石微粒与粘结剂混合均匀，制成球状微粒，将球状微粒在80～110℃干燥2～5h，再在400～600℃焙烧5～8h，然后将球状微粒置于含钡化合物溶液中，将含钡化合物溶液加热至80～120℃进行离子交换反应，反应时间为10～24h，将反应后的球状微粒用去离子水洗涤至中性，再进行活化，最终得到含有多级孔的MFI沸石吸附剂。
[0015]步骤(1)得到的溶胶混合物中碱性试剂、微孔模板剂、去离子水、铝源、介孔结构导向剂分别与硅源的摩尔比如下：碱性试剂/SiO2＝0.01～0.2、微孔模板剂/SiO2＝0.1～0.5、H2O/SiO2＝15～100、Al2O3/SiO2＝0～0.05、介孔结构导向剂/SiO2＝0.01～0.1。其中，硅源以二氧化硅的量计，铝源以Al2O3的量计。
[0016]优选的，步骤(1)中的碱性试剂包括氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种；
[0017]优选的，步骤(1)中的微孔模板剂包括四乙基溴化铵、四乙基氢氧化铵、六亚甲基亚胺、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的一种或多种；
[0018]优选的，步骤(1)中的硅源包括正硅酸乙酯、硅溶胶、硅酸钠、硅胶和白炭黑中的一种或多种；
[0019]优选的，步骤(1)中的铝源包括拟薄水铝石、硫酸铝、偏铝酸钠、异丙醇铝、氯化铝、氢氧化铝中的一种或多种；
[0020]优选的，步骤(1)中的介孔结构导向剂包括(3
‑
环氧乙基甲氧基丙基)三甲氧基硅烷(GPTMS)、二苯基二甲氧基硅烷(DMDPS)、3
‑
氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)中的一种或多种；
[0021]步骤(4)的焙烧过程能够脱除MFI沸石原粉中的无效成分(例如模板剂)，使MFI沸石的孔道通畅，进而得到含有多级孔的MFI沸石微粒。
[0022]优选的，步骤(5)中的粘结剂包括高岭土、膨润土中的一种或多种；
[0023]优选的，步骤(5)中的含钡化合物包括硝酸钡、氯化钡中的一种或多种；
[0024]优选的，步骤(5)中制备球状微粒采用的是滚筒设备或其他可以制球的设备，滚球成型时，将MFI沸石微粒与粘结剂混合均匀后放入成球设备中，一边滚动一边使用去离子水喷洒，充分使固体粉末粘附团聚成小球，其中滚球时去离子水的加入量为固体粉末总质量的8～20％。
[0025]优选的，步骤(5)中所述活化在流动的空气或氮气中进行，活化温度优选60～130℃，时间优选10～48小时。
[0026]步骤(5)得到的MFI沸石吸附剂中含有质量分数为85％～95％的多级孔MFI沸石微
粒和质量分数为5％～15％的粘结剂，其粒径为0.3～0.8mm。
[0027]本专利技术的目的还在于提供一种按照上述方法制得的含有多级孔的MFI沸石吸附剂，该MFI沸石吸附剂中含有质量分数为85％～95％的多级孔MFI沸石微粒和质量分数为5％～15％的粘结剂，其粒径为0.3～0.8mm。
[0028]本专利技术的目的还在于提供一种按照上述方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有多级孔的MFI沸石吸附剂的制备方法，其特征在于具体包括以下步骤：(1)将碱性试剂、微孔模板剂溶于去离子水中，搅拌至完全溶解，得到溶液A；向溶液A中分别加入硅源、铝源，并置于45℃恒温水浴锅中搅拌1h，得到溶液B；向溶液B中加入介孔结构导向剂并置于60℃恒温水浴锅中搅拌1～3h，得到溶胶混合物；(2)将步骤(1)得到的溶胶混合物转移到含聚四氟乙烯衬管的反应釜中，然后进行两段晶化处理，一段晶化温度为80～120℃，晶化时间为8～12h，二段晶化温度为160～200℃，晶化时间为24～48h；(3)将步骤(2)中经过晶化处理后的溶胶混合物冷却至室温，再将溶胶混合物进行多次离心，并用去离子水洗涤离心所得沉淀，直至离心后的上清液为中性，收集离心所得沉淀并将其在80～130℃的温度下干燥6～12h，得到MFI沸石原粉；(4)将步骤(3)得到的MFI沸石原粉置于马弗炉中，升温至400～600℃焙烧5～10h，得到含有多级孔的MFI沸石微粒；(5)将步骤(4)得到的MFI沸石微粒与一定量的粘结剂混合均匀，制成球状微粒，将球状微粒在80～110℃干燥2～5h，再在400～600℃焙烧5～8h，然后将球状微粒置于含钡化合物溶液中，将含钡化合物溶液加热至80～120℃进行离子交换反应，反应时间为10～24h，将反应后的球状微粒用去离子水洗涤至中性，再进行活化，最终得到含有多级孔的MFI沸石吸附剂。2.如权利要求1所述的含有多级孔的MFI沸石吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)得到的溶胶混合物中碱性试剂、微孔模板剂、去离子水、铝源、介孔结构导向剂分别与硅源的摩尔比如下：碱性试剂/SiO2＝0.01～0.2、微孔模板剂/SiO2＝0.1～0.5、H2O/SiO2＝15～100、Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：王近近，李宗杰，马余璐，滕刘中，李晓民，史杰雷，娄青青，王银亮，
申请(专利权)人：洛阳市科创石化科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：