CN101972628A - 一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯和正己烷的吸附剂 - Google Patents

Abstract

一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷的吸附剂，该吸附剂采用如下方法制备：将5A分子筛用沥青质溶液浸渍，最后经热解炭化至微孔有效直径≥20nm即得；该沥青质溶液由乙烯裂解焦油和甲苯按体积比1∶(3～10)混溶而得。采用该吸附剂可以低成本生产出纯度极高的环戊烷溶剂，从而获得良好的经济效益和社会效益。

Description

一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯和正己烷的吸附剂

技术领域

本发明涉及一种石油化工半成品精制工艺所需的介质材料，特别是一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷的吸附剂。

背景技术

溶剂油是石油化工产品中重要的一大类产品，环戊烷油是溶剂油中的一种，目前主要作为硬质聚氨酯泡沫的新型发泡剂，用于替代对大气臭氧层有破坏作用的氯氟烃(CFCs)，已被广泛用于生产无氟冰箱、冰柜行业以及冷库、管线保温等领域。随着蒙特利尔等公约规定的禁用ODS期限的临近，CFCs和HCFCs类产品不久将被禁用，环戊烷油必将成为聚氨酯发泡剂领域的主角。此外纯度很高的环戊烷(环戊烷质量含量≥99.9％，苯含量≤0.5μg/g，正己烷含量≤2μg/g)还可用于特殊有机物溶剂和色谱分析试剂。

目前国内外各公司厂家生产环戊烷油溶剂，脱除环戊烷油中苯所采用的方法有：酸碱法、加氢法、萃取精馏法、紫外线氧化法、吸附法等，苯含量可降低至5μg/g。脱除环戊烷油中正己烷所采用的方法是萃取精馏法，正己烷含量可降低至20μg/g。要想把环戊烷油中的苯、正己烷继续降低(苯含量≤0.5μg/g，正己烷含量≤2μg/g)，仅靠目前的工艺方法和吸附剂，工艺流程复杂、能耗大、收率低、效益极差。随着人们环保意识的提高，如何提高环戊烷油的纯度(正己烷含量≤2μg/g)，将环戊烷油中杂质苯的含量降到对人体几乎无损害的指标(苯含量≤0.5μg/g)，是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷的吸附剂，该吸附剂可在常温常压下同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷，可再生循环使用，具有成本低、环保等特点。

活性炭的孔隙中，90％以上为微孔，为活性炭提供大量的内表面积；活性炭具有较大的外表面积，而且大量的微孔都开在纤维表面，分子吸附的途径短，吸附可以直接进入微孔，微活性炭的快速吸附，有效利用微孔提供了条件。

正己烷等≤C6正构烷烃类(其临界直径≤4.9nm)可以通过活性炭吸附剂孔道植入吸附剂内部空穴而被截留下来。而环戊烷、以及微量的异构戊烷(其临界直径≥5.5nm)虽然可以到达吸附剂表面，但由于它们的吸附竞争力不及苯，因此被苯优先占据活性炭位置或被苯置换出来；又由于环戊烷、以及微量的异构戊烷其临界直径大于吸附剂主体孔道有效直径而不能进入分子筛内部空穴，只好漂游在吸附剂外。

基于此，本发明提供的一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷的吸附剂，该吸附剂采用如下方法制备：将5A分子筛用沥青质溶液浸渍，最后经热解炭化至微孔有效直径≥20nm的活性炭即得；

该沥青质溶液由乙烯裂解焦油和甲苯按体积比1∶(3～10)混溶而得。

5A分子筛的主要化学成分是硅酸铝，采用该沥青质溶液浸渍后，由于乙烯裂解焦油是一种密度大、碳氢比高、但金属含量低、带有较多稠环芳烃的沥青质渣油，可溶于甲苯，将5A分子筛放入调配好的乙烯裂解焦油-甲苯溶液中，可以在5A分子筛表面覆履上沥青质，高碳氢比的沥青质在有氮气流保护下通过高温可以脱氢炭化成活性炭，当该活性炭层的微孔有效直径≥20nm时，该吸附剂在常温常压下可对环戊烷油中的苯和正己烷进行吸附，在常温常压下可用氮气或二氧化碳对用过的吸附剂进行脱附操作以达到再生循环使用的目的。

虽然，一股的5A分子筛采用上述方法处理都可满足要求，但为了提高吸附效果，优选的是采用内部空穴孔道有效直径为4.9～5.1nm的5A分子筛。

本发明中浸渍的温度不宜过高，一股地不能超过50℃，过高会导致甲苯溶剂蒸发加快，并且对浸渍效果也没有产生积极影响，优选的是在常温下进行。浸渍时间不少于2小时，优选的是3～10小时，浸渍时间过短不利于活性炭原料的均匀全面覆盖上去。

在热解炭化前先在100～200℃下采用热风吹干，脱除甲苯蒸气，防止5A分子筛颗粒成团块，有利于后面高温阶段保证在分子筛表面进行热解炭化；热解炭化是在通入氮气且温度控制在360～700℃之间进行，通入氮气，可以防止碳高温氧化，从而保证热解炭化过程顺利进行。

本发明的吸附剂可以脱除环戊烷油中的苯和正己烷(苯含量≤0.5μg/g，正己烷含量≤2μg/g)。采用本发明的吸附剂，可以低成本生产出纯度极高的环戊烷溶剂，从而获得良好的经济效益和社会效益。

附图说明

图1是本发明的吸附试验图；

图2是本发明的脱附试验图。

具体实施方式

实施例一：

按体积比1∶3将乙烯裂解焦油和甲苯混溶制得沥青质溶液，将市售的、内部空穴孔道有效直径为4.9～5.1nm的5A分子筛在常温下用沥青质溶液浸渍3小时，在100℃下采用热风吹干，在通入氮气且温度控制在700℃进行热解炭化至微孔有效直径≥20nm的活性炭即得该吸附剂。

实施例二：

按体积比1∶10将乙烯裂解焦油和甲苯混溶制得沥青质溶液，将市售的、内部空穴孔道有效直径为4.9～5.1nm的5A分子筛在常温下用沥青质溶液浸渍10小时，在200℃下采用热风吹干，在通入氮气且温度控制在360℃进行热解炭化至微孔有效直径≥20nm的活性炭即得该吸附剂。

吸附试验实例：

见图1，首先在吸附柱3内拔掉上考克阀4阀芯，放入一定量的实施例一制备的本发明的吸附剂；然后套回阀芯，根据试验的剂油比从吸附柱3上方放入一定量的环戊烷油后关闭上考克阀4；根据试验安排让环戊烷油与吸附剂浸泡接触一定时间后，旋开吸附柱3底部的下考克阀2，将经过吸附脱除苯和正己烷的环戊烷放出到接收瓶1；通过分析原料环戊烷油和接收瓶中环戊烷样品可分别得到其苯和正己烷含量以及计算出吸附效果。

对不同剂/油比(w/w)、不同吸附时间进行对比试验，数据结果如表1。

表1不同剂/油比(w/w)、不同吸附时间试验结果(μg/g)

由表1可见：当剂油比≥0.4时，吸附时间12h即能满足环戊烷苯含量≤0.5μg/g、正己烷含量≤2μg/g的要求。

参照图2，首先旋开吸附柱1上方的上考克阀4；吸附柱1下方出口管用软胶5管连接上氮气源；然后缓慢旋开吸附柱3下方的下考克阀2，调节适量氮气量对吸附剂进行脱附，试验过程中被氮气吹脱出来的苯和正己烷直接放空(工业生产则通过分离可回收苯和正己烷等有机溶剂)；脱附后的吸附剂可以反复进行吸附-脱附试验，经历十次吸附-脱附循环操作后仍可达到新鲜吸附剂98％的吸附率。

脱附试验实例：

对不同脱附次数的再生吸附剂进行对比吸附试验，数据结果如表2。

表2脱附n次后的吸附试验结果(μg/g)

备注：吸附柱内径30mm，高2000mm，有效填料高度1000mm。每次脱附条件：常温常压，氮气吹气量80ml/s，吹气脱附时间2h；每次吸附试验条件：常温常压，剂/油比(w/w)＝0.7，吸附时间12h。

由表2可见：在特定的吸附-脱附条件下，当吸附剂在经历十次吸附-脱附循环操作后仍可达到预定的吸附要求，即能满足含量苯含量≤0.5μg/g，正己烷含量≤2μg/g；新鲜吸附剂对苯和正己烷的吸附率分别为：94.18％和96.65％；经历十次吸附-脱附循环操作后的吸附剂，其对苯和正己烷的吸附率分别为：92.68％和94.83％；仍相当于新鲜吸附剂吸附能力的98.41％和98.12％。说明吸附剂可反复再生循环使用。

Claims (7)

1.一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷的吸附剂，其特征是该吸附剂采用如下方法制备：将5A分子筛用沥青质溶液浸渍，最后经热解炭化至微孔有效直径≥20nm即得；

该沥青质溶液由乙烯裂解焦油和甲苯按体积比1∶(3～10)混溶而得。

2.根据权利要求1所述的一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷的吸附剂，其特征是5A分子筛的内部空穴孔道有效直径为4.9～5.1nm。

3.根据权利要求1所述的一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷的吸附剂，其特征是浸渍时间不少于2小时。

4.根据权利要求1所述的一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷的吸附剂，其特征是浸渍时间为3～10小时。

5.根据权利要求1所述的一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷的吸附剂，其特征是所述的浸渍是在常温下进行。

6.根据权利要求1所述的一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷的吸附剂，其特征是在热解炭化前先在100～200℃下采用热风吹干。

7.根据权利要求1所述的一种用于同时脱除环戊烷油中超低微量苯、正己烷的吸附剂，其特征是热解炭化是在通入氮气且温度控制在360～700℃之间进行。

Images