[发明专利]具有大的外部表面积的沸石吸附剂、其制备方法以及其用途

说明书

本发明涉及具有大的外部表面积的沸石吸附剂、其制备方法以及其用途。本发明涉及基于FAU沸石的附聚晶体的沸石吸附剂，所述沸石吸附剂包含钡和/或钾且具有大的外部表面积、兼具在选择性和机械强度方面的最佳性质。这些吸附剂在以下中获得应用：分离C8芳族异构体且特别是二甲苯的级分；分离经取代的甲苯例如硝基甲苯、二乙基甲苯或甲苯二胺的异构体；以及分离甲酚和多元醇例如糖。

本申请是申请号为201480025585.0、申请日为2014年09月05日、优先权日为2013年9月9日、发明名称为“具有大的外部表面积的沸石吸附剂、其制备方法以及其用途”的专利申请的分案申请。

本发明涉及含八面沸石型沸石的附聚体形式的吸附剂，所述吸附剂具有由氮吸附表征的典型地大于20m².g^-1、且优选40m².g^-1～200m².g^-1的大的外部表面积。

本发明还涉及用于制备所述具有大外部表面积的沸石吸附剂的方法、以及所述沸石吸附剂如下的用途：用于分离异构体(更特别地二甲苯)的气态或液体混合物、且特别地用于从包含具有8个碳原子的异构体的芳族烃进料开始来生产非常纯的对二甲苯。

本领域公知的是，使用由X或Y型八面沸石(FAU)沸石组成的除了钠阳离子以外还包含单独或混合的钡、钾或锶离子的沸石吸附剂来选择性地吸附芳族烃混合物中的对二甲苯。

专利US3558730、US3558732、US3626020和US3663638表明，基于钠和钡(US3960774)或者基于钠、钡和钾的包含铝硅酸盐的沸石吸附剂有效地用于分离C8芳族馏分(包含具有8个碳原子的芳族烃的馏分)中所存在的对二甲苯。

在类似于专利US2985589中所描述的那些的液相工艺、优选模拟逆流型液相工艺中，使用专利US3878127中所述的吸附剂作为吸附试剂，且其尤其适用于C8芳族馏分。

在前面所列的专利中，沸石吸附剂为处于粉末状态下的晶体形式或者为主要由沸石粉末以及最高达20重量％惰性粘结剂构成的附聚体的形式。

通常通过铝硅酸盐凝胶的成核和结晶来合成FAU沸石。该合成导致晶体(通常为粉末形式的)，其在工业规模上的使用是特别困难的(在操作期间的大的压头损失)。因此，优选这些晶体的附聚形式，具有颗粒、细纱以及其它附聚体的形式，所述形式可通过挤出、造粒、喷雾以及本领域技术人员已知的其它附聚技术获得。这些附聚体不具有粉状材料的固有缺点。

而且，沸石晶体最经常地由含水的碱液(例如氢氧化钠水溶液)制备，且如果期望的话，钠阳离子可全部或部分地用其它阳离子例如钡或者钡和钾替代(交换)。这些阳离子交换可在粉状沸石与附聚粘结剂通过本领域技术人员已知的常规技术进行附聚之前和/或之后实施。

附聚体(不论它们是否为板、珠、挤出物等的形式)通常由附聚粘结剂以及构成(在吸附方面的)活性成分(元素)的沸石晶体组成。该附聚粘结剂旨在用于提供晶体在附聚结构中的彼此内聚，而且还必须能够给所述附聚体赋予足够的机械强度以避免或者至少尽可能地最小化在工业应用中可能发生的破裂、破碎或断裂的风险，在所述工业应用期间，附聚体经受许多应力，例如振动、大的和/或频繁的压力变化、运动等。

这些附聚体例如通过如下制备：形成粉末形式的沸石晶体与粘土浆的糊料，其比例为约80～90重量％的沸石粉末和20～10重量％的粘结剂，然后，形成为珠、板或挤出物，并且在高温下热处理以用于烘烤所述粘土并且使沸石再活化，此外，可在粉状沸石与粘结剂的附聚之前和/或之后实施阳离子交换(例如与钡进行交换)。

获得如下的沸石形体：其粒度为几毫米、或甚至约1毫米，而且，如果附聚粘结剂的选择和造粒根据标准程序完成的话，所述沸石形体具有令人满意的性质(特别是孔隙率、机械强度和耐磨性)的组合。但是，由于存在在吸附方面惰性的附聚粘结剂，这些附聚体的吸附性质必然相对于起始活性粉末发生降低。