TW201513933A - 用於從ｃ烷基芳香烴混合物分離對二甲苯之吸附劑，使用該吸附劑分離對二甲苯之方法及製造該吸附劑之方法 - Google Patents

用於從ｃ烷基芳香烴混合物分離對二甲苯之吸附劑，使用該吸附劑分離對二甲苯之方法及製造該吸附劑之方法 Download PDF

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Abstract

本發明提供用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附劑、製造該等吸附劑之方法及使用該等吸附劑分離對二甲苯之方法的實施例。在一個實例中，吸附劑包含無黏合劑吸附劑。該無黏合劑吸附劑包含沸石X且K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.15至0.4。

Description

用於從C 8 烷基芳香烴混合物分離對二甲苯之吸附劑，使用該吸附劑分離對二甲苯之方法及製造該吸附劑之方法 優先權之申明
本申請案主張2013年10月15日申請之美國申請案第14/054,687號之優先權，其內容以全文引用的方式併入本文中。
技術領域大體上係關於用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附劑及方法，且更特定言之，係關於包含沸石X且具有改良之對二甲苯吸附能力的無黏合劑吸附劑、製造該等無黏合劑吸附劑之方法及使用該等無黏合劑吸附劑從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯的方法。
烷基化芳香族物包括二甲苯之各種異構體，亦即鄰二甲苯、間二甲苯及對二甲苯，以及其他化合物。在此等之中，對二甲苯作為用於生產聚對苯二甲酸伸乙酯(PET)之大量化學物質具有特定價值，舉例而言，其作為聚酯纖維、薄膜及樹脂用於多種應用中。由於下游需求，對二甲苯市場為穩健的且大體上見證了穩定的年至年需求增長。
對二甲苯之主要來源包括產生於原油精煉之混合二甲苯流。該等流之實例包括產生於商業二甲苯異構化製程，及產生於藉由液-液萃取及分餾而分離由催化重組物衍生之C8烷基芳香烴部分的彼等流。通常，藉由吸附分離從此等混合二甲苯流中回收對二甲苯。在一個實例中，使含有C8烷基芳香烴(例如鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、乙苯及其類似物)之混合物的進料流與吸附劑粒子接觸，該等吸附劑粒子各含有用黏合劑(例如黏土)固定在一起之吸附劑材料，且使來自進料流之對二甲苯吸附至吸附劑粒子上。隨後使吸附劑粒子與對二乙基苯(p-DEB)接觸，以從吸附劑粒子中解吸附對二甲苯，且形成含有p-DEB及對二甲苯之萃取流。隨後藉由(例如)分餾從萃取流中回收對二甲苯，且p-DEB可再循環用於解吸附另外之對二甲苯。不利的是，此方法具有若干問題。首先，需要進一步改良與習知吸附劑粒子相比之對二甲苯吸附能力以滿足對對二甲苯之不斷增長的需求。其次，用p-DEB從吸附劑粒子中解吸附對二甲苯亦可從吸附劑粒子中解吸附其他較重芳香烴，例如C9 +芳香烴(諸如三乙基苯及二乙基苯)，且此等較重芳香烴可隨時間在p-DEB中累積，需要另外新鮮補給p-DEB且降低整體製程效率。
相應地，需要提供具有改良之對二甲苯吸附能力的吸附劑、製造該等吸附劑之方法及使用該等吸附劑從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯的方法。另外，需要提供幫助改良用於回收對二甲苯之整體製程效率的吸附劑、製造該等吸附劑之方法及使用該等吸附劑從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯的方法。此外，自後續實施方式及所附申請專利範圍，連同隨附圖式及此先前技術，本發明之其他合乎需要的特徵及特性將變得顯而易見。
本文提供用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附 劑、製造該等吸附劑之方法及使用該等吸附劑分離對二甲苯之方法。根據一個例示性實施例，該吸附劑包含無黏合劑吸附劑。該無黏合劑吸附劑包含沸石X且K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.15至0.4。
根據另一個例示性實施例，提供一種用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯的方法。該方法包含用包含C8烷基芳香烴混合物之進料流接觸無黏合劑吸附劑以從進料流中吸附對二甲苯，且形成對二甲苯吸附之無黏合劑吸附劑的步驟。無黏合劑吸附劑包含沸石X且K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.15至0.4。從對二甲苯吸附之無黏合劑吸附劑中解吸附對二甲苯。
根據另一個例示性實施例，提供一種製造用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附劑的方法。該方法包含形成包含沸石X前驅物及沸石X之第一部分之粒子的步驟。在有效形成經活化之沸石X前驅物的活化條件下活化該粒子之該沸石X前驅物。用苛性鹼溶液浸煮該粒子以將該經活化之沸石X前驅物轉化成沸石X之第二部分，且形成具有可與陽離子交換之離子可交換位點的無黏合劑沸石X粒子。用鋇離子及鉀離子在該等離子可交換位點處交換該等陽離子以形成無黏合劑吸附劑。該無黏合劑吸附劑包含該沸石X且K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.15至0.4。
50‧‧‧用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之裝置
52‧‧‧吸附區域
54‧‧‧進料流
56‧‧‧萃餘物流
58‧‧‧解吸附劑流
60‧‧‧萃取流
62‧‧‧回收/分餾區域
64‧‧‧對二甲苯產物流
66‧‧‧再循環解吸附劑流
下文將結合以下附圖描述各種實施例，其中類似編號表示類似元件，且其中：圖1為根據一個例示性實施例的製造用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附劑之方法的方塊圖；及圖2為根據一個例示性實施例的用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之裝置及方法的圖解說明。
以下【實施方式】在本質上僅為例示性的，且並不意欲限制各種實施例或其應用及用途。此外，並不意欲受到在前述先前技術或以下實施方式中提出之任何理論的束縛。
本文涵蓋之各種實施例係關於用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附劑、製造該等吸附劑之方法及使用該等吸附劑分離對二甲苯之方法。如本文所使用，Cx意謂具有「X」數目個碳原子之烴分子，Cx +意謂具有「X」及/或超過「X」數目個碳原子之烴分子，及Cx -意謂具有「X」及/或少於「X」數目個碳原子之烴分子。
本文教示之例示性實施例提供一種無黏合劑(無黏合劑吸附劑)且包含沸石X之吸附劑。沸石為微孔狀且由拐角共用之AlO2與SiO2四面體形成的結晶鋁矽酸鹽組合物。合成沸石經由熱液合成作用，採用適合來源之Si、Al及結構導向劑或模板(諸如鹼金屬、鹼土金屬、胺或有機銨陽離子)製備。結構導向劑駐存於沸石之孔隙中，且主要負責最終形成之特定結構。此等物質平衡與鋁相關之架構電荷(framework charge)，且亦可充當空間填充劑。沸石之特徵在於其具有均一尺度之孔隙開口、具有顯著離子交換能力、及能夠可逆地解吸附在所有晶體內部空隙中分散之吸附相而不顯著置換任何構成永久性沸石晶體結構之原子。沸石X之結晶結構為熟知的，且詳細描述於美國專利第2,882,244號及「Atlas of Zeolite Structure Types」,W.M.Meier,D.H.Olson及C.Baerlocher，第5修訂版本，2001,Elsevier中。如以下將進一步詳細論述，無黏合劑吸附劑實質上由沸石X組成，且實質上不含任何非沸石或非晶形材料，諸如黏土或其他習知黏合劑。
在一個例示性實施例中，製備無黏合劑吸附劑包括在沸石X中之離子可交換位點處，用鋇離子(Ba+)及鉀離子(K+)交換陽離子(例如，Na+)以形成氧化鉀(K2O)與氧化鉀加氧化鋇(BaO)加氧化鈉(Na2O)莫耳比(以下稱作「K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比」)為0.15至0.4之無黏 合劑吸附劑。已發現，消除或實質上消除通常僅貢獻非選擇性孔隙體積之習知黏合劑可顯著提高用於對二甲苯之吸附劑的吸附能力，及進一步提高用於從無黏合劑吸附劑中解吸附對二甲苯之解吸附劑(諸如甲苯)的解吸附能力。另外，已發現，當用於吸附分離製程中時，相對於p-DEB，諸如C9 +芳香烴之較重芳香烴(例如三乙基苯及二乙基苯)並不傾向於隨時間在甲苯中累積。此外，無黏合劑吸附劑之相對較高的K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比有效地減少從無黏合劑吸附劑中解吸附給定量之對二甲苯所需的甲苯量。同樣，無黏合劑吸附劑允許實際使用甲苯作為解吸附劑，且幫助改良對二甲苯之整體吸附分離製程效率。
圖1為根據一個例示性實施例的製造用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附劑之方法10的方塊圖。方法10包括形成沸石X及沸石X前驅物之預製(或已製成)部分之粒子(步驟12)。
在一個例示性實施例中，沸石X之預製部分具有諸如1μm至3μm之較小晶體尺寸。在一個例示性實施例中，自晶種合成製備較小微晶尺寸之沸石X，其中首先製備用作長晶或開始沸石微晶生長之手段的晶種或引發劑材料，且隨後以對應於目標微晶尺寸之凝膠組合物與晶種比率將其摻合至凝膠組合物中。凝膠組合物與晶種比率控管長晶位點之相對數目或濃度，其轉而影響經合成之沸石X之微晶尺寸。較高量或濃度之晶種定向減小微晶尺寸。舉例而言，平均微晶尺寸為2μm及0.5μm之沸石X製品可分別使用按重量計為5400：1及85：1之凝膠與晶種比率來製成。可按需要改變凝膠與晶種比率以獲得其他平均微晶尺寸。典型凝膠組合物包含Na2O、SiO2、Al2O3及水。對於每莫耳之Al2O3，在凝膠中可使用1莫耳至5莫耳之Na2O及SiO2，及100莫耳至500莫耳之水。
可藉由組合凝膠補給溶液與含有例如12重量%(wt%)氧化鋁之鋁 酸鹽補給溶液來製備凝膠組合物。藉由混合水、苛性鹼溶液及矽酸鈉，且將混合物冷卻至38℃來製備凝膠補給溶液。藉由在苛性鹼溶液中溶解氧化鋁三水合物，按溶解需要加熱，接著在38℃下冷卻及老化來製備該鋁酸鹽補給溶液，隨後將其與凝膠補給溶液組合。隨後在劇烈攪拌短時間間隔(例如，30分鐘)下組合凝膠補給溶液與鋁酸鹽溶液，隨後添加預定量之晶種。
在一個例示性實施例中，以與凝膠組合物相似之方式製備晶種。晶種組合物亦包含Na2O、SiO2、Al2O3及水。對於每莫耳之Al2O3，可使用10莫耳至20莫耳之Na2O及SiO2、及150莫耳至500莫耳之水。用於製備晶種之鋁酸鹽溶液可含有例如18wt%之氧化鋁。在組合凝膠組合物與晶種之後，在維持攪拌的同時加熱混合物，且隨後在攪拌條件下持續5小時至50小時之時間及在25℃至300℃之溫度下使混合物老化，以從晶種核獲得所需微晶形式。隨後可過濾、洗滌及乾燥所得固體材料以獲得預製、較小微晶尺寸之沸石X。
在另一個例示性實施例中，沸石X預製部分具有諸如1nm至500nm之奈米晶體尺寸。在一個例示性實施例中，奈米尺寸沸石之合成包括引發劑。引發劑為濃縮、較高pH之鋁矽酸鹽溶液，且具有由以下經驗公式表示之組成：Al2O3：a SiO2：b M2/mO：c H2O
其中「a」之值為4至30，「b」之值為4至30，且「c」之值為50至500，「m」為M之原子價且其值為+1或+2，且M為選自由鹼金屬、鹼土金屬及其混合物(例如鋰、鈉、鉀及其混合物)組成之群的金屬。藉由混合Al、Si及M之反應性源加水獲得引發劑。
鋁源包括(但不限於)鋁醇鹽、沈澱氧化鋁、氫氧化鋁、鋁鹽及鋁金屬。鋁醇鹽之特定實例包括(但不限於)正第二丁醇鋁及正異丙醇鋁。二氧化矽源包括(但不限於)正矽酸四乙酯、煙霧狀二氧化矽、沈 澱二氧化矽及膠態二氧化矽。M金屬源包括(但不限於)各別鹼金屬或鹼土金屬之鹵鹽、硝酸鹽、乙酸鹽及氫氧化物。當M為鈉時，源為例如鋁酸鈉及/或矽酸鈉。鋁酸鈉藉由組合三水鋁石與氫氧化鈉當場合成。一旦形成引發劑，其在0℃至100℃之溫度下老化充足時間，以便引發劑呈現廷得耳效應(Tyndall effect)。時間通常在1小時至14天，例如12小時至10天內變化。
在一個例示性實施例中，奈米尺寸沸石之合成亦包括反應溶液。反應溶液具有由以下經驗公式表示之組成：Al2O3：d SiO2：e M2/mO：f R2/pO：g H2O
其中「d」之值為4至30，「e」之值為4至30，「f」之值為0至30，且「g」之值為5至500，「p」為R之原子價且其值為+1或+2，R為選自由四級銨離子、質子化胺、質子化二胺、質子化烷醇胺、二四級銨離子、四級銨化烷醇胺及其混合物組成之群的有機銨陽離子。藉由組合Al、Si、M及R之反應性源加水形成反應溶液。鋁、矽及M之源如上文所描述，同時R源包括(但不限於)氫氧化物、氯化物、溴化物、碘化物及氟化物化合物。特定實例包括(但不限於)氫氧化乙基三甲基銨(ETMAOH)、氫氧化二乙基二甲基銨(DEDMAOH)、氫氧化丙基乙基二甲基銨(PEDMAOH)、氫氧化三甲基丙基銨、氫氧化三甲基丁基銨(TMBAOH)、氫氧化四乙基銨、溴化六甲銨、氯化四甲銨、氫氧化N,N,N,N',N',N'-六甲基-1,4-丁二銨及氫氧化甲基三乙基銨。R源亦可為中性胺、二胺及烷醇胺，諸如三乙醇胺、三乙胺、及N,N,N',N'-四甲基-1,6-己二胺。
現藉由混合引發劑與反應溶液形成反應混合物。在一個例示性實施例中，向反應溶液中緩慢添加引發劑，且攪拌另外時間段以確保均質性。現將合成反應混合物饋入高壓釜中，且在自生壓力下於25℃至200℃之溫度下反應1小時至40天之時間。反應可在攪拌或不攪拌下 進行。在反應完成之後，藉由在此項技術中熟知之方法(諸如藉由過濾或離心)從反應混合物中分離固體沸石(沸石X)，且用去離子水洗滌且在空氣中在環境溫度(例如，20℃至25℃)直至100℃下乾燥。可將可交換陽離子M及R交換為其他所需陽離子，且就R而言，其可藉由加熱移除以提供氫形式之奈米尺寸沸石。
如上文所論述，奈米尺寸沸石X、較小微晶尺寸沸石X或相對較大微晶尺寸沸石X(例如晶體尺寸為3μm至100μm之習知沸石X)可隨後藉由組合此「預製」或已製成部分與沸石X前驅物用於合成無黏合劑吸附劑(步驟12)。沸石X前驅物包括黏土，諸如高嶺土、高嶺石及多水高嶺石；及諸如水滑石之其他礦物；及固體二氧化矽及氧化鋁源，諸如沈澱與煙霧狀非晶形二氧化矽、沈澱氧化鋁、三水鋁石、水鋁石、三羥鋁石、及諸如γ與η氧化鋁之過渡氧化鋁；及獲自矽酸鈉及鋁酸鈉及相似試劑之沸石晶種溶液與懸浮液，該等溶液與懸浮液可在具有沸石X預製部分之微晶的均勻混合物中形成。形成工序涉及組合藉由高嶺黏土例示之沸石X前驅物與沸石X預製部分之沸石X粉末，及視情況選用的諸如微孔生成材料(例如，玉米澱粉以提供大孔性)之其他添加劑及按需要之水，以獲得用於塑形之恰當稠度。塑形或形成珠粒、球體、集結粒及/或其類似物可使用習知方法來執行，包括珠粒形成製程，諸如瑙塔混合(Nauta mixing)、滾筒打磨(tumbling)或圓筒迴轉以製備較大粒子(例如，在標準美國篩孔尺寸16-60範圍內)。
在一個例示性實施例中，隨後在500℃至700℃之溫度下活化所形成的包含沸石X預製部分及沸石X前驅物之粒子(步驟14)。在該實施例中，沸石X前驅物包含高嶺黏土，且活化使得此材料經受吸熱脫羥基作用，從而形成無序偏高嶺土相。
活化之後，使用例如氫氧化鈉苛性鹼浸煮所形成之粒子(步驟16)，將經活化之沸石X前驅物轉化成沸石X，從而產生無黏合劑沸石 X粒子，該等無黏合劑沸石X粒子可包含或基本上由如上文所論述的具有與(i)習知沸石X、(ii)較小微晶尺寸沸石X或(iii)奈米尺寸沸石X相關之平均微晶尺寸的沸石X組成。另外，無黏合劑吸附劑可包含或基本上由具有與(i)、(ii)或(iii)相關之任一此等平均微晶尺寸之沸石X預製部分與具有任何其他此等平均微晶尺寸之沸石X轉化部分結合組成。在一個例示性實施例中，沸石X預製部分之平均結晶尺寸為1μm至3μm，且沸石X轉化部分為平均結晶尺寸為1nm至500nm之奈米尺寸沸石X。
沸石X轉化部分之二氧化矽與氧化鋁莫耳比，以及此材料在最終吸附劑調配物中之份額可根據併入所形成之粒子中之沸石X前驅物的類型及量而改變。通常，沸石X前驅物之二氧化矽與氧化鋁比率在轉化成沸石X之後實質上仍保留。在一個例示性實施例中，沸石X預製部分及轉化部分之二氧化矽與氧化鋁莫耳比為2至2.6。在一個實例中，典型高嶺黏土之二氧化矽與氧化鋁莫耳比為2至2.2，且沸石X轉化部分之二氧化矽與氧化鋁比率為2至2.2。在另一個實例中，預製部分及轉化部分之不同二氧化矽與氧化鋁比率分別為2.4至2.6及2至2.2。
在一個例示性實施例中，非沸石材料實質上不存在於無黏合劑沸石X粒子中(例如，非沸石材料以低於2wt%(諸如低於1wt%，諸如低於0.5wt%，例如0wt%)之量存在於無黏合劑沸石X粒子中)。可藉由使用X射線繞射及/或高解析度掃描電子顯微鏡檢查(HR-SEM)驗證晶體結構來分析無黏合劑沸石X粒子，以確認非沸石或非晶形材料不存在或實質上不存在。
在一個例示性實施例中，無黏合劑沸石X粒子之沸石X預製部分及轉化部分具有可與陽離子(例如，鈉離子)交換之離子可交換位點，其可使用已知技術用鋇離子及鉀離子部分或完全交換以形成無黏合劑 吸附劑(步驟18)。在一個實例中，將由其離子可交換位點中之至少一些呈鈉離子形式之沸石X合成的無黏合劑吸附劑浸沒在含有鋇離子及鉀離子之溶液中持續0.5小時至10小時之時間且在20℃至125℃之溫度下，從而影響鋇離子及鉀離子與鈉離子之離子交換或替代。離子交換亦可根據已知技術在管柱操作中進行，例如藉由抽汲預加熱之氯化鋇/氯化鉀溶液穿過無黏合劑沸石X粒子之管柱以完全置換沸石X之預製部分及轉化部分之鈉陽離子。可重複過濾無黏合劑吸附劑，從溶液中移除無黏合劑吸附劑，及在新鮮溶液(例如，具有相同或不同陽離子比率或其他類型之陽離子)中再浸沒無黏合劑吸附劑，直至獲得具有所需陽離子類型及比率之所需交換位準。在一個例示性實施例中，無黏合劑吸附劑之至少95%或實質上所有(例如，至少99%)沸石X離子可交換位點由鋇與鉀之組合交換。在一個例示性實施例中，無黏合劑吸附劑之K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.15至0.4，例如0.2至0.35，BaO/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.6至0.85，例如0.65至0.8，及Na2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.001至0.04。在一個例示性實施例中，無黏合劑吸附劑包含以無黏合劑吸附劑之60wt%至95wt%的量存在之沸石X之預製部分，及以無黏合劑吸附劑之5wt%至40wt%的量存在之沸石X之轉化部分。
一個與整體吸附效能相關之考慮因素為無黏合劑吸附劑之水含量。藉由燒灼失量(LOI)測試可測定水含量，該測試量測無黏合劑吸附劑樣品在環境條件下之初始重量與該樣品在900℃下於惰性氣體(諸如氮氣)沖洗下乾燥一段時間(諸如2小時)以獲得恆重之後的最終重量之間的重量差值。在一個例示性實施例中，無黏合劑吸附劑之LOI或水含量為2wt%至5wt%。熟習此項技術者已知之其他方法亦可用於測定無黏合吸附之水含量。
圖2為根據一個例示性實施例的用於從C8烷基芳香烴之混合物中 分離對二甲苯之裝置50的圖解說明。裝置50包含容納如上文所論述之無黏合劑吸附劑的吸附區域52。如本文所使用，術語「區域」係指包括一或多個設備項目及/或一或多個子區域之區域。設備項目可包括一或多個吸附器、吸附床及/或吸附容器、反應器、再生器、加熱器、交換器、冷卻器/冷凍器、管道、泵、壓縮機及控制器。另外，諸如吸附器、反應器、乾燥器或容器之設備項目可進一步包括一或多個區域或子區域。在一個例示性實施例中，吸附區域52係經組態為如此項技術中已知之模擬移動床。或者，吸附區域52可經組態為熟習此項技術者已知用於吸附分離之任何其他組態。
如所說明，將進料流54引入吸附區域52中。在一個例示性實施例中，進料流54包含C8烷基芳香烴之混合物，該等C8烷基芳香烴諸如鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯、乙苯及其類似物，以及可能一些較重芳香烴，諸如C9 +芳香烴，例如三乙基苯及二乙基苯。進料流54在吸收區域52中前進，且在有效地於吸附相中選擇性地優先於鄰二甲苯、間二甲苯、乙苯及/或較重芳香烴吸附對二甲苯的吸附條件下接觸無黏合劑吸附劑。進料流54之此等其他C8烷基芳香烴及C9 +芳香烴隨後以非吸附相形式通過吸附區域52且以萃餘物流56形式離開，在吸附區域52中留下對二甲苯吸附之無黏合劑吸附劑。在一個例示性實施例中，吸附條件包括100℃至160℃，諸如125℃至155℃，例如130℃至140℃之溫度。
在一個例示性實施例中，將解吸附劑流58引入吸附區域52中。解吸附劑流58包含解吸附劑，其大體上為能夠從無黏合劑吸附劑中解吸附萃取物組分之任何材料。在一個例示性實施例中，解吸附劑為甲苯。解吸附劑流58在吸附區域52中前進，且接觸對二甲苯吸附之無黏合劑吸附劑以解吸附對二甲苯，從而使無黏合劑吸附劑再生，且形成含有解吸附劑及對二甲苯之萃取流60。在一個例示性實施例中，將萃 取流60傳送至回收/分餾區域62以從萃取流60中分離對二甲苯，且形成對二甲苯產物流64及再循環解吸附劑流66。如所說明，將再循環解吸附劑流66再循環回吸附區域52。
實例
以下為與具有黏合劑之習知沸石13X吸附劑(表示為沸石13X吸附劑w/黏合劑(基線))相比，根據例示性實施例之無黏合劑吸附劑(表示為無黏合劑沸石X吸附劑)之各種樣品的實例(顯示於表中)。提供實例僅為說明之目的，且不意欲以任何方式限制本發明之各種實施例。
藉由在90℃下用含有氯化鉀及氯化鋇之溶液離子交換各種無黏合劑X沸石珠粒來製備無黏合劑沸石X吸附劑1號-6號。隨後在290℃ 下乾燥無黏合劑沸石X吸附劑。使經乾燥之無黏合劑沸石X吸附劑與進料流接觸，該進料流含有以5.5wt%的量存在之壬烷(作為示蹤劑)、以25.1wt%的量存在之甲苯、以14.8wt%的量存在之對二甲苯、以10wt%的量存在之乙苯及以44.4wt%的量存在之鄰二甲苯。用進料流在150℃之溫度下接觸各吸附劑。將結果與具有黏合劑之基線(習知)沸石13X吸附劑相比。如所說明，對二甲苯相對於基線之吸附能力(P-X Cap)顯示各種無黏合劑沸石X吸附劑1號-6號比基線增加了9%至26%。
相應地，已描述用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附劑、製造該等吸附劑之方法及使用該等吸附劑分離對二甲苯之方法。本文教示之例示性實施例提供一種包含無黏合劑吸附劑之吸附劑。該無黏合劑吸附劑包含沸石X且K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.15至0.4。
特定實施例
雖然結合特定實施例描述以下內容，但將理解本說明書意欲說明而不限制前述說明書及所附申請專利範圍之範疇。
本發明之第一實施例為一種用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附劑，該吸附劑包含無黏合劑吸附劑，該無黏合劑吸附劑包含沸石X且K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.15至0.4。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第一實施例中的一者、任何或所有，其中該K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.2至0.35。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第一實施例中的一者、任何或所有，其中該無黏合劑吸附劑之BaO/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.6至0.85。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第一實施例中的一者、任何或所有，其中該BaO/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.65至0.8。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第一實施例中的一者、任何或所有，其中該無黏合劑吸附劑之 Na2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.001至0.04。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第一實施例中的一者、任何或所有，其中該無黏合劑吸附劑之水含量為該無黏合劑吸附劑之2wt%至5wt%。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第一實施例中的一者、任何或所有，其中該無黏合劑吸附劑之二氧化矽與氧化鋁莫耳比為2至2.6。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第一實施例中的一者、任何或所有，其中該無黏合劑吸附劑具有該沸石X之預製部分及該沸石X之轉化部分，且其中該沸石X之該預製部分的第一二氧化矽與氧化鋁莫耳比為2.4至2.6。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第一實施例中的一者、任何或所有，其中該沸石X之轉化部分的第二二氧化矽與氧化鋁莫耳比為2至2.2。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第一實施例中的一者、任何或所有，其中該沸石X包含奈米尺寸沸石X。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第一實施例中的一者、任何或所有，其中該無黏合劑吸附劑具有該沸石X之預製部分及該沸石X之轉化部分，且其中該沸石X之該轉化部分包含該奈米尺寸沸石X。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第一實施例中的一者、任何或所有，其中該沸石X之該預製部分的平均結晶尺寸為1μm至3μm。
本發明之第二實施例為一種用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯的方法，該方法包含以下步驟：用包含C8烷基芳香烴混合物之進料流接觸無黏合劑吸附劑以從該進料流中吸附對二甲苯且形成對二甲苯吸附之無黏合劑吸附劑，其中該無黏合劑吸附劑包含沸石X且K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.15至0.4；及從該對二甲苯吸附之無黏合劑吸附劑中解吸附對二甲苯。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第二實施例中的一者、任何或所有，其中接觸步驟包含用該進料流在100℃至160℃之溫度下接觸該無黏合劑吸附劑。本 發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第二實施例中的一者、任何或所有，其中解吸附步驟包含用甲苯接觸該對二甲苯吸附之無黏合劑吸附劑以從該對二甲苯吸附之無黏合劑吸附劑中解吸附對二甲苯且形成包含甲苯及對二甲苯之萃取流。
本發明之第三實施例為一種製造用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附劑的方法，該方法包含以下步驟：形成包含沸石X前驅物及沸石X之第一部分的粒子；在有效形成經活化之沸石X前驅物的活化條件下活化該粒子之該沸石X前驅物；用苛性鹼溶液浸煮該粒子以將該經活化之沸石X前驅物轉化成沸石X之第二部分且形成具有可與陽離子交換之離子可交換位點的無黏合劑沸石X粒子；及用鋇離子與鉀離子在該等離子可交換位點處交換該等陽離子以形成無黏合劑吸附劑，其中該無黏合劑吸附劑包含沸石X且K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.15至0.4。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第三實施例中的一者、任何或所有，其中活化步驟包含在包括500℃至700℃之溫度的活化條件下活化該沸石X前驅物。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第三實施例中的一者、任何或所有，其中浸煮步驟包含用氫氧化鈉浸煮該粒子以將該經活化之沸石X前驅物轉化成沸石X之該第二部分。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第三實施例中的一者、任何或所有，其中交換陽離子步驟包含使用包含氯化鉀及氯化鋇之溶液離子交換該無黏合劑沸石X粒子。本發明之一個實施例為此段之先前實施例至此段之第三實施例中的一者、任何或所有，其中該交換陽離子步驟包含形成該無黏合劑吸附劑，該無黏合劑吸附劑具有以該無黏合劑吸附劑之60wt%至95wt%的量存在的沸石X之該第一部分及以該無黏合劑吸附劑之5wt%至40wt%的量存在的沸石X之該第二部分。
雖然在本發明之前述實施方式中已呈現至少一個例示性實施 例，但應瞭解，存在大量數目之變化。亦應瞭解，該例示性實施例或該等例示性實施例僅為實例，且並不意欲以任何方式限制本發明之範疇、適用性或組態。實際上，前述實施方式將為熟習此項技術者提供實施本發明之例示性實施例的方便導向圖。應理解，在不背離所附申請專利範圍中闡述之本發明範疇的情況下，可對描述於例示性實施例中之要素的功能及配置作各種改變。

Claims (10)

  1. 一種用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附劑，該吸附劑包含：無黏合劑吸附劑，該無黏合劑吸附劑包含沸石X且K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.15至0.4。
  2. 如請求項1之吸附劑，其中該K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.2至0.35。
  3. 如請求項1之吸附劑，其中該無黏合劑吸附劑之BaO/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.6至0.85。
  4. 如請求項3之吸附劑，其中該BaO/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.65至0.8。
  5. 如請求項1之吸附劑，其中該無黏合劑吸附劑之Na2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.001至0.04。
  6. 如請求項1之吸附劑，其中該無黏合劑吸附劑之水含量為該無黏合劑吸附劑之2wt%至5wt%。
  7. 如請求項1之吸附劑，其中該無黏合劑吸附劑之二氧化矽與氧化鋁莫耳比為2至2.6。
  8. 如請求項1之吸附劑，其中該無黏合劑吸附劑具有該沸石X之預製部分及該沸石X之轉化部分，且其中該沸石X之該預製部分的第一二氧化矽與氧化鋁莫耳比為2.4至2.6。
  9. 如請求項8之吸附劑，其中該沸石X之該轉化部分的第二二氧化矽與氧化鋁莫耳比為2至2.2。
  10. 一種製造用於從C8烷基芳香烴之混合物中分離對二甲苯之吸附劑的方法，該方法包含以下步驟：形成包含沸石X前驅物及沸石X之第一部分的粒子； 在有效形成經活化之沸石X前驅物的活化條件下活化該粒子之該沸石X前驅物；用苛性鹼溶液浸煮該粒子以將該經活化之沸石X前驅物轉化成沸石X之第二部分，且形成具有可與陽離子交換之離子可交換位點的無黏合劑沸石X粒子；及用鋇離子及鉀離子在該等離子可交換位點處交換該等陽離子以形成無黏合劑吸附劑，其中該無黏合劑吸附劑包含該沸石X且K2O/(K2O+BaO+Na2O)莫耳比為0.15至0.4。
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