TW201722553A - 無黏結劑沸石吸附劑及用於製造無黏結劑沸石吸附劑之方法 - Google Patents
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Abstract
本發明大體上關於無黏結劑沸石吸附劑及用於製造該等無黏結劑吸附劑之方法。更明確而言,本發明係關於FAU型無黏結劑沸石吸附劑及用於製造該等FAU型無黏結劑吸附劑之方法。該等FAU型無黏結劑吸附劑可用於在使用無黏結劑沸石吸附劑之選擇性吸附分離製程中分離及純化二甲苯。
Description
本發明大體上關於無黏結劑沸石吸附劑及用於製造該等無黏結劑吸附劑之方法。更明確而言,本發明係關於FAU型無黏結劑沸石吸附劑及用於製造該等FAU型無黏結劑吸附劑之方法。該等FAU型無黏結劑吸附劑可用於在使用無黏結劑沸石吸附劑之選擇性吸附分離製程中分離及純化二甲苯。
模擬移動床(SMB)吸附製程在商業上用於多種大規模石化分離中,用於自混合二甲苯中回收高純度對二甲苯及間二甲苯。如本文所使用,「混合二甲苯」係指C8
芳族異構體之混合物,其包括乙苯、對二甲苯、間二甲苯及鄰二甲苯。高純度對二甲苯及間二甲苯係用於製造聚酯纖維、樹脂及膜。 模擬移動床吸附分離製程操作中所用之常用技術經廣泛描述及實踐。大體而言,該製程模擬移動的吸附劑床,其中液體進料相對於吸附劑連續逆流流動。進料及產物以幾乎恆定的組成不斷進入及離開吸附劑床。藉由採用吸附劑對間二甲苯相對於其他C8
芳族異構體之親和力差異來實現分離。 用於模擬移動床吸附製程中之典型吸附劑通常包括結晶鋁矽酸鹽沸石,且可包含天然及合成鋁矽酸鹽兩者。適合用作間二甲苯之選擇性吸附劑之結晶鋁矽酸鹽沸石包括具有鋁矽酸鹽籠型結構之彼等物,其中氧化鋁及二氧化矽四面體在開放三維結晶網中彼此緊密連接。四面體藉由共享氧原子而交聯,在沸石部分或完全脫水之前,四面體之間的空間由水分子佔據。脫水導致晶體交錯有具有分子尺寸之槽道。呈水合形式之結晶鋁矽酸鹽沸石通常由下式表示: M2
/n
O : Al2
O3
: wSiO2
: yH2
O 其中「M」為平衡四面體之電價的陽離子,且通常稱為可交換陽離子位置,「n」表示陽離子價,「w」表示SiO2
之莫耳數,且「y」表示水之莫耳數。可用作吸附劑之此類結晶鋁矽酸鹽沸石具有相對較明確界定之孔隙結構。通常藉由特定二氧化矽:氧化鋁莫耳比及籠型結構之孔隙尺寸來鑑別鋁矽酸鹽沸石之準確類型。 藉由結晶鋁矽酸鹽領域中之普通技術人員所熟知的離子交換方法,可用其他陽離子替換在沸石吸附劑中佔據可交換陽離子位置之陽離子(M)。已知結晶鋁矽酸鹽,諸如在沸石內之可交換陽離子位置具有陽離子之沸石Y,在包含至少一種其他C8
芳族異構體之混合物中選擇性地吸附間二甲苯。 大體而言,用於分離製程之沸石吸附劑含有沸石結晶材料,其分散於非晶材料或無機基質中,內部具有槽道及凹穴以使得液體能夠進入結晶材料。二氧化矽、氧化鋁或某些黏土及其混合物為此類無機基質材料之典型,其充當「黏結劑」以形成或聚結原本將包含精細粉末之沸石結晶粒子。聚結沸石吸附劑可由此呈粒子形式,諸如擠出物、聚集物、錠狀物、諸如珠粒之巨觀球體、顆粒或類似者。 黏結劑通常為惰性的,且並不促進任何選擇性吸附。已作出努力以改善吸附劑產率,其係藉由在稱為「沸石化」之轉化製程中將黏結劑轉化為選擇性沸石來增加吸附劑內之選擇性部分(沸石體積),而同時維持沸石吸附劑之強度及大孔性。此轉化製程產生「無黏結劑」沸石吸附劑。儘管此轉化製程已促使吸附劑產率提高,但針對吸附分離製程仍追求製程操作之進一步提高及操作成本之進一步降低。 因此,期望提供一種無黏結劑沸石吸附劑,其減少處理固定量之進料所需之吸附劑及解吸附劑的量。亦期望提供一種用於形成此種無黏結劑吸附劑之方法。此外,自本發明之後續實施方式及所附申請專利範圍,結合此先前技術,本發明之其他所要特點及特徵將變得顯而易見。
本發明提供一種無黏結劑沸石吸附劑及一種用於製造無黏結劑沸石吸附劑之方法。 本發明之第一實施例為一種無黏結劑沸石吸附劑,其包含二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為3.0至6.0之第一FAU型沸石;二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為2.0至6.0之黏結劑轉化FAU型沸石,其中黏結劑轉化FAU型沸石可為無黏結劑沸石吸附劑之5%至50%;及無黏結劑沸石吸附劑內之陽離子可交換位置。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少95%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少98%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中黏結劑轉化FAU型沸石可為無黏結劑沸石吸附劑之10%至20%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中陽離子可交換位置可為鹼金屬/鹼土金屬陽離子。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中陽離子可交換位置可為鋇、鉀、鈉、或鋇、鉀或鈉之任意組合。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中聚結物之離子可交換位置在聚結FAU型沸石吸附劑內之陽離子可交換位置處包含Na,達陽離子可交換位置之至少95%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中非沸石黏結劑包含二氧化矽、氧化鋁或二氧化矽與氧化鋁之組合。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中黏結劑轉化FAU型沸石具有3.0至6.0之二氧化矽:氧化鋁莫耳比。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑含有1%至7%之水。 本發明之第二實施例為一種用於製造無黏結劑沸石吸附劑之方法,其包含:形成具有離子可交換位置之聚結物,該等聚結物係由二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為3.0至6.0的FAU型沸石、包含二氧化矽、氧化鋁或二氧化矽與氧化鋁之組合的非沸石黏結劑以及成型助劑形成,其中聚結物由大於50%之FAU型沸石形成;施加熱處理,以預處理黏結劑且耗散成型助劑;用含有至少一種氫氧化物源之溶液施加水熱處理,以將非沸石材料轉化為FAU型沸石材料;及乾燥無黏結劑沸石吸附劑。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少95%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少98%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中含有氫氧化物之溶液進一步包含矽、鋁或矽與鋁二者之混合物。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其進一步包含交換離子可交換位置。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中乾燥無黏結劑沸石吸附劑可確保無黏結劑沸石吸附劑含有1%至7%之水。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中形成聚結物進一步包含粒度在0.3 mm至0.8 mm範圍內之聚結物。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中形成聚結物之步驟包含:將FAU型沸石與高嶺黏土黏結劑組合,按聚結無黏結劑FAU型沸石吸附劑計,其量分別在80重量%至90重量%之間及10重量%與20重量%之間;且將其與玉米澱粉混合,按黏結劑轉化FAU型沸石與FAU型沸石之組合重量百分比計,其量高達5重量%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中形成聚結物之步驟包含形成具有二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為4.0至6.0之FAU型沸石的聚結物。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中交換聚結物之離子可交換位置之步驟包含在聚結FAU型沸石吸附劑內之陽離子可交換位置的Na,達陽離子可交換位置之至少95%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中活化聚結物之步驟包含將聚結物加熱至至少625℃,且將偏高嶺黏土黏結劑轉化為黏結劑轉化沸石之步驟包含用鹼金屬氫氧化物水溶液對偏高嶺黏土黏結劑進行苛性鹼溶出(caustic digesting)。 實例之其他目標、優勢及新穎特點部分闡述於以下描述中,且部分將在查看以下描述後對於熟習此項技術者變得顯而易見或可藉由製造或操作實例習得。藉助於在所附申請專利範圍中特定指出之方法、工具及組合,可實現及達成概念之目標及優勢。
先前國家申請案之優先權主張 本申請案主張2015年12月29日申請之美國申請案第62/272,522號之優先權。 定義 如本文所使用,術語「物料流」可包括各種烴分子,諸如直鏈、分支鏈或環狀烷烴、烯烴、二烯烴及炔烴;且視情況包括其他物質,諸如例如氫氣之氣體;或雜質,諸如金屬;及硫及氮化合物。物料流亦可包括芳族及非芳族烴。此外,烴分子可縮寫為C1
、C2
、C3
……Cn
,其中「n」表示一或多種烴分子中之碳原子數目。此外,上標「+」或「-」可結合一或多種烴之縮寫符號使用,例如C3 +
或C3 -
,其包括縮寫之一或多種烴。舉例而言,縮寫「C3 +
」意謂具有三個及/或更多個碳原子之一或多種烴分子。 如本文所使用,術語「區域」可指包括一或多個設備項及/或一或多個子區域之區域。設備項可包括一或多個反應器或反應容器、加熱器、交換器、管道、泵、壓縮機及控制器。另外,諸如反應器、乾燥器或容器之設備項可進一步包括一或多個區域或子區域。 如本文所使用,術語「重量百分比」可縮寫為「wt%」。 如本文所使用,術語「原子比」可與「莫耳比」互換使用。 如本文所使用,術語「FAU型」可指八面沸石,諸如沸石X及Y。 以下發明實施方式在本質上為例示性的,且不意欲限制本發明或本發明之應用及用途。此外,不意欲受任何呈現於前述發明背景或以下發明實施方式中之理論的束縛。 本發明之第一實施例為無黏結劑沸石吸附劑,其包含二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為3.0至6.0之第一FAU型沸石;二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為2.0至6.0之黏結劑轉化FAU型沸石,其中黏結劑轉化FAU型沸石可為無黏結劑沸石吸附劑之5%至50%;及無黏結劑沸石吸附劑內之陽離子可交換位置。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少95%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少98%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中黏結劑轉化FAU型沸石可為無黏結劑沸石吸附劑之10%至20%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中陽離子可交換位置可為鹼金屬/鹼土金屬陽離子。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中陽離子可交換位置可為鋇、鉀、鈉、或鋇、鉀或鈉之任意組合。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中聚結物之離子可交換位置在聚結FAU型沸石吸附劑內之陽離子可交換位置處包含Na,達陽離子可交換位置之至少95%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中非沸石黏結劑包含二氧化矽、氧化鋁或二氧化矽與氧化鋁之組合。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中黏結劑轉化FAU型沸石具有3.0至6.0之二氧化矽:氧化鋁莫耳比。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑含有1%至7%之水。 本發明之第二實施例為一種用於製造無黏結劑沸石吸附劑之方法,其包含:形成具有離子可交換位置之聚結物,該等聚結物係由二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為3.0至6.0的FAU型沸石、包含二氧化矽、氧化鋁或二氧化矽與氧化鋁之組合的非沸石黏結劑以及成型助劑形成,其中聚結物由大於50%之FAU型沸石形成;施加熱處理,以預處理黏結劑且耗散成型助劑;用含有至少一種氫氧化物源之溶液施加水熱處理,以將非沸石材料轉化為FAU型沸石材料;及乾燥無黏結劑沸石吸附劑。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少95%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少98%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中含有氫氧化物之溶液進一步包含矽、鋁或矽與鋁二者之混合物。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其進一步包含交換離子可交換位置。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中乾燥無黏結劑沸石吸附劑可確保無黏結劑沸石吸附劑含有1%至7%之水。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中形成聚結物進一步包含粒度在0.3 mm至0.8 mm範圍內之聚結物。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中形成聚結物之步驟包含:將FAU型沸石與高嶺黏土黏結劑組合,按聚結無黏結劑FAU型沸石吸附劑計,其量分別在80重量%至90重量%之間及10重量%與20重量%之間;且將其與玉米澱粉混合,按黏結劑轉化FAU型沸石與FAU型沸石之組合重量%計,其量高達5重量%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中形成聚結物之步驟包含形成具有二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為4.0至6.0之FAU型沸石的聚結物。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中交換聚結物之離子可交換位置之步驟包含在聚結FAU型沸石吸附劑內之陽離子可交換位置的Na,達陽離子可交換位置之至少95%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中活化聚結物之步驟包含將聚結物加熱至至少625℃,且將偏高嶺黏土黏結劑轉化為黏結劑轉化沸石之步驟包含用鹼金屬氫氧化物水溶液對偏高嶺黏土黏結劑進行苛性鹼溶出。 本發明之沸石的較佳類別為八面沸石,其包括合成性X及Y型兩者。最佳為Y型,如美國專利第3,130,007號中大體上所揭示,其以引用之方式併入本文中。沸石Y之晶體基本上為藉由共享氧原子而交聯之SiO4
及AlO4
四面體之三維架構。藉由在鋁矽酸鹽架構中存在諸如鹼金屬離子之陽離子,各含鋁四面體的電價得以平衡。架構中之空隙空間由水分子佔據。 在一個實施例中,用於製備FAU型沸石之方法開始於形成吸附劑聚結物,其包括沸石Y及惰性黏結劑。使用惰性黏結劑藉由在環境溫度下與水混合,沸石Y聚結為吸附劑珠粒。在一較佳實施例中,惰性黏結劑包含二氧化矽:氧化鋁莫耳比在2.0至2.2範圍內、較佳為2.0之高嶺黏土。高嶺黏土例如購自U.S. Silica Co., Berkeley Springs, WV。珠粒可包括80重量%至90重量%之沸石Y及10重量%至20重量%之高嶺黏土黏結劑(基於不揮發性)。高嶺黏土黏結劑將初始沸石粉末結合在一起,以形成粒度在0.3 mm至0.8 mm範圍內且具有提高之機械強度的吸附劑珠粒,如藉由下文所述之水耗損測試所示。儘管已描述呈珠粒形式之聚結物,但本發明不限於此。沸石Y可聚結為其他形式之粒子,諸如擠出物、聚集物、錠狀物、巨觀球體、顆粒或類似者。 在一例示性實施例中,亦可在聚結-成型步驟期間將諸如玉米澱粉之添加劑與沸石Y及惰性黏結劑混合。出於如下文所述之目的,按黏結劑轉化沸石部分及初始沸石Y之組合重量總和計,可以0重量%至5.0重量% (基於不揮發性)之量添加玉米澱粉。其他添加劑可包括聚合物及纖維。 為將高嶺黏土黏結劑轉化為黏結劑轉化沸石,在625℃或更高溫度下活化聚結物,以將高嶺黏土黏結劑轉化為偏高嶺黏土黏結劑。高嶺黏土黏結劑發生吸熱脫羥基反應且轉化為無序偏高嶺土相。若預先添加玉米澱粉,則其在此步驟期間燒盡。 接著,隨後在88℃之溫度下藉由含有矽酸鈉及氫氧化鈉之溶液對偏高嶺黏土黏結劑進行苛性鹼溶出,且偏高嶺土黏結劑轉化為二氧化矽:氧化鋁莫耳比在2.0至6.0範圍內的黏結劑轉化沸石。如在液態O2
溫度下藉由McBain O2
容量量測所測定,該轉化使得選擇性孔隙體積增加。此種量測描述於ZEOLITE MOLECULAR SIEVES: STRUCTURE, CHEMISTRY AND USE, Donald W. Breck, John Wiley & Sons, 1974中。因此,吸附劑珠粒大體上包含100%之沸石及可忽略之惰性黏結劑,形成「無黏結劑」沸石吸附劑珠粒。吸附劑珠粒包含二氧化矽:氧化鋁莫耳比在3.0至6.0範圍內的沸石Y部分(來自初始沸石Y)及二氧化矽:氧化鋁莫耳比在2.0至6.0範圍內的黏結劑轉化沸石部分。儘管已描述高嶺黏土黏結劑向黏結劑轉化沸石之轉化,但本發明不限於此。舉例而言,其他黏土黏結劑可轉化為黏結劑轉化沸石。非限制性實例包括屬於多水高嶺土家族之黏土。此外,儘管已描述使用氫氧化鈉溶液作為黏結劑轉化之苛性鹼溶液,但本發明不限於此。除氫氧化鈉外,其他鹼金屬氫氧化物水溶液可用於轉化。非限制性實例包括氫氧化鉀溶液或氫氧化鈉與氫氧化鉀之混合物。 接著,乾燥FAU型無黏結劑沸石吸附劑,以固定其含水量。就此而言,藉由洗滌及乾燥珠粒至1%至7%燒失量(LOI,在900℃)來活化FAU型無黏結劑沸石吸附劑。通常藉由熱活化,較佳在175℃至250℃之溫度下進行乾燥。吸附劑之含水量在本文中根據900℃下之公認LOI測試來表示。LOI測試描述於UOP測試方法第UOP954-03號(經由ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA, 19428-2959 USA可得)中。 如上所述,可在珠粒形成階段期間將玉米澱粉添加至沸石Y與黏土黏結劑混合物中。如下文更詳細地解釋,玉米澱粉之添加提高了吸附劑珠粒之中孔性及大孔性。如本文所使用且習知地,「大孔隙」定義為孔隙直徑大於50 nm之孔隙,且「中孔隙」定義為孔隙直徑在2 nm與50 nm之間的孔隙。大孔性及中孔性藉由允許氫氧化鈉轉化溶液在整個黏結劑中流動來促進黏結劑之轉化。大孔隙及中孔隙亦幫助改善FAU型無黏結劑沸石吸附劑之質量轉移速率。 無黏結劑吸附劑可用於在使用無黏結劑沸石吸附劑之選擇性吸附分離製程中分離及純化二甲苯,諸如純化高純度對二甲苯或間二甲苯。非限制性實例包括:分批及連續操作模式;液相及氣相操作;固定床、移動床及模擬移動床操作;及逆流及平行流流動。在一例示性實施例中,在逆流、液相、模擬移動床、吸附分離製程中使用無黏結劑沸石吸附劑,以自混合二甲苯中回收間二甲苯。吸附劑對間二甲苯具有選擇性。用於SMB製程之解吸附劑可包含對二乙苯、甲苯、苯或茚滿。 實例 以下實例意欲進一步說明本吸附劑。本發明之實施例的此說明不意欲將本發明之申請專利範圍限制於此等實例之特定細節。此等實例係基於工程計算及類似製程之實際操作經驗。下表說明所測試之五種不同組合物。 表1
首先,使用3重量% CMC作為擠出助劑,將85重量% Y-54粉末及15重量%高嶺黏土擠出為1/16"圓柱體。在烘箱中,在100℃下乾燥擠出物隔夜。接著,使用以下步驟活化擠出物:以2℃/min勻變至300℃且保持兩小時,隨後以5℃/min勻變至675℃且保持三小時,且最後以10℃/min冷卻至100℃。在擠出物冷卻至室溫後,將其碾壓且尺寸定為20/40目。接著用溶液處理10 g網狀擠出物,該溶液係藉由將以下膠化莫耳氧化比作為目標來製備:Al2
O3
: 10.45 SiO2
: 4.5 Na2
O : 500 H2
O (包括黏結劑成分但不包括Y-54粉末)。溶液由11.82 g矽酸鈉;2.09 g 50% NaOH溶液;及52.13 g H2
O組成,且將其添加至玻璃燒瓶中,蓋上蓋子,且在熱水浴中將其升溫至88℃溶出溫度。一旦溶液呈上述溫度,即將網狀擠出物添加至燒瓶中,再次蓋上蓋子,且放回至水浴中。最後,給水浴蓋上蓋子,啟動震盪器組件,且將程式設為保持該溫度持續20小時,且使其程式化為自動停止。一旦冷卻至室溫,即傾析燒瓶中之母液,且在環境溫度下用去離子水洗滌經轉化之固體直至洗滌水之pH < 11。在室溫下風乾樣品隔夜。 根據前述內容,應瞭解藉由將黏結劑轉化為沸石,吸附劑之重量容量提高,其使得可用指定質量之吸附劑處理更多進料。此外,藉由將低二氧化矽含量之黏結劑(例如高嶺黏土或氧化鋁)轉化為具有相對較高二氧化矽含量之沸石,可實現體積容量之大幅提高。此係歸因於在維持所形成吸附劑本體之恆定體積的同時,添加大量二氧化矽及電荷平衡陽離子。此體積容量之提高使得可用相同體積之吸附劑處理明顯更多的進料。 表2
實驗室製備之樣品的脈衝/動態測試結果顯示於表2中。資料說明,轉化擠出物之容量增加量出人意料地高,比未經轉化之樣品高37%。此將解釋相比於現有MXSorbex產品之顯著容量及產率改善。 儘管至少一個示例性實施例已呈現在前述發明實施方式中,但應瞭解存在數目巨大之變體。亦應瞭解,該或該等例示性實施例僅為實例,且不意欲以任何方式限制本發明之範疇、適用性或組態。相反地,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便利路線圖,應瞭解在不背離本發明之範疇(如所附申請專利範圍及其法定等效物中所闡述)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出各種改變。 特定實施例 儘管結合具體實施例進行以下描述,但應瞭解,本說明書意欲說明且不限制先前描述及所附申請專利範圍之範疇。 本發明之第一實施例為無黏結劑沸石吸附劑,其包含二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為3.0至6.0之第一FAU型沸石;二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為2.0至6.0之黏結劑轉化FAU型沸石,其中黏結劑轉化FAU型沸石可為無黏結劑沸石吸附劑之5%至50%;及無黏結劑沸石吸附劑內之陽離子可交換位置。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少95%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少98%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中黏結劑轉化FAU型沸石可為無黏結劑沸石吸附劑之10%至20%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中陽離子可交換位置可為鹼金屬/鹼土金屬陽離子。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中陽離子可交換位置可為鋇、鉀、鈉、或鋇、鉀或鈉之任意組合。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中聚結物之離子可交換位置在聚結FAU型沸石吸附劑內之陽離子可交換位置處包含Na,達陽離子可交換位置之至少95%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中非沸石黏結劑包含二氧化矽、氧化鋁或二氧化矽與氧化鋁之組合。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中黏結劑轉化FAU型沸石具有3.0至6.0之二氧化矽:氧化鋁莫耳比。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第一實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑含有1%至7%之水。 本發明之第二實施例為一種用於製造無黏結劑沸石吸附劑之方法,其包含:形成具有離子可交換位置之聚結物,該等聚結物由二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為3.0至6.0的FAU型沸石、包含二氧化矽、氧化鋁或二氧化矽與氧化鋁之組合的非沸石黏結劑以及成型助劑形成,其中聚結物由大於50%之FAU型沸石形成;施加熱處理,以預處理黏結劑且耗散成型助劑;用含有至少一種氫氧化物源之溶液施加水熱處理,以將非沸石材料轉化為FAU型沸石材料;及乾燥無黏結劑沸石吸附劑。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少95%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中無黏結劑沸石吸附劑之至少98%為FAU型沸石。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中含有氫氧化物之溶液進一步包含矽、鋁或矽與鋁二者之混合物。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其進一步包含交換離子可交換位置。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中乾燥無黏結劑沸石吸附劑可確保無黏結劑沸石吸附劑含有1%至7%之水。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中形成聚結物進一步包含粒度在0.3 mm至0.8 mm範圍內之聚結物。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中形成聚結物之步驟包含:將FAU型沸石與高嶺黏土黏結劑組合,按聚結無黏結劑FAU型沸石吸附劑計,其量分別在80重量%至90重量%之間及10重量%與20重量%之間;且將其與玉米澱粉混合,按黏結劑轉化FAU型沸石與FAU型沸石之組合重量%計,其量高達5重量%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中形成聚結物之步驟包含形成具有二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為4.0至6.0之FAU型沸石的聚結物。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中交換聚結物之離子可交換位置之步驟包含在聚結FAU型沸石吸附劑內之陽離子可交換位置的Na,達陽離子可交換位置之至少95%。本發明之一實施例為此段中之先前實施例上至此段中之第二實施例中的一者、任一者或全部,其中活化聚結物之步驟包含將聚結物加熱至至少625℃,且將偏高嶺黏土黏結劑轉化為黏結劑轉化沸石之步驟包含用鹼金屬氫氧化物水溶液對偏高嶺黏土黏結劑進行苛性鹼溶出。 無需進一步詳細描述,咸信熟習此項技術者可使用先前描述最大程度地利用本發明,且可易於確定本發明之基本特徵,在不背離本發明之精神及範疇之情況下,可對本發明作出各種改變及修改,且以使其適合於各種用途及條件。因此,前述較佳具體實施例應僅視為說明性的,而不以任何方式限制本發明之其餘部分,且意欲涵蓋所附申請專利範圍之範疇內所包括的各種修改及等效配置。 除非另外指示,否則在前文中,所有溫度圴以攝氏度闡述,且所有份數及百分比均按重量計。
無
Claims (10)
- 一種無黏結劑沸石吸附劑,其包含: 二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為3.0至6.0之第一FAU型沸石; 二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為2.0至6.0之黏結劑轉化FAU型沸石,其中該黏結劑轉化FAU型沸石可為該無黏結劑沸石吸附劑之5%至50%;及 該無黏結劑沸石吸附劑內之陽離子可交換位置。
- 如請求項1之無黏結劑沸石吸附劑,其中該無黏結劑沸石吸附劑之至少95%為FAU型沸石。
- 如請求項1之無黏結劑沸石吸附劑,其中該無黏結劑沸石吸附劑之至少98%為FAU型沸石。
- 如請求項1之無黏結劑沸石吸附劑,其中該黏結劑轉化FAU型沸石可為該無黏結劑沸石吸附劑之10%至34%。
- 如請求項1之無黏結劑沸石吸附劑,其中該等陽離子可交換位置可為鹼金屬/鹼土金屬陽離子。
- 一種用於製造無黏結劑沸石吸附劑之方法,其包含: 形成具有離子可交換位置之聚結物,該等聚結物由二氧化矽與氧化鋁之莫耳比為3.0至6.0的FAU型沸石、包含二氧化矽、氧化鋁或二氧化矽與氧化鋁之組合的非沸石黏結劑以及成型助劑形成,其中聚結物由大於50%之該FAU型沸石形成; 施加熱處理,以預處理該黏結劑且耗散該成型助劑; 用含有至少一種氫氧化物源之溶液施加水熱處理,以將非沸石材料轉化為FAU型沸石材料;及 乾燥該無黏結劑沸石吸附劑。
- 如請求項6之方法,其中該無黏結劑沸石吸附劑之至少95%為FAU型沸石。
- 如請求項6之方法,其中該無黏結劑沸石吸附劑之至少98%為FAU型沸石。
- 如請求項6之方法,其中該含有氫氧化物之溶液進一步包含矽、鋁或矽與鋁二者之混合物。
- 如請求項6之方法,其進一步包含交換該等離子可交換位置。
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