通過具有150到500微米之間的粒度的沸石吸附劑固體在模擬移動床中分離二甲苯的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及模擬移動床（SMB )分離二甲苯的方法的領域。
[0002] 本發(fā)明的目的在于通過作用于吸附劑固體粒子的粒度特性來改善現有方法的長 期生產力。
[0003] 模擬移動床分離在這里要以廣義來理解，即我們可以論述模擬逆流、或論述模擬 并流、或論述所謂"Varicol "法。
[0004] 這類方法共同的特征在于在固定床中使用吸附劑固體，并且通過一組全有或全無 閥（al 1-or-nothing valves)或通過成為旋轉閥的復雜的單一閥來管理與該吸附劑接觸的 液體料流。
[0005] 當在這些方法中用作吸附劑的吸附劑固體的活性要素是沸石時，后者（以粉末形 式獲得)優(yōu)選以附聚體形式在工業(yè)規(guī)模上使用。以片劑、珠?；驍D出物形式附聚的這些沸石 吸附劑通常由以下成分組成：構成吸附方面的活性要素的沸石粉末，以及意在確保晶粒形 式的晶體的凝聚力的粘合劑。該粘合劑還賦予該晶粒充足的機械強度以承受在將它們用于 該裝置時對它們施加的機械應力。這些機械應力是形成細粉的原因，這導致性能隨處理時 間增加而劣化。
[0006] 模擬移動床（SMB)分離二甲苯的方法已經經歷了無數次技術改進，尤其是在流體 分布板層面，但是在吸附劑固體的粒子的粒度特性方面相對進展甚微。
【背景技術】
[0007] 沸石吸附劑固體需要以下性質： _沸石附聚體的最大可能吸附容量，即最高可能沸石含量，因為沸石構成了在其中發(fā) 生吸附的微孔隙。
[0008] -在沸石附聚體中的最大可能轉移，即烴分子從附聚體外部進入沸石吸附劑的沸 石晶體中心的最短時間。
[0009] -沸石附聚體的最高可能壓碎機械強度，如通過修改以適應附聚體的粒度特性 (granulometry)的固定床壓碎強度的Shell試驗所測得的那樣在所有情況下高于1. 7 MPa0
[0010] 描述用于分離對二甲苯的沸石吸附劑的化學與微觀特性的現有技術文獻特別多， 例如（US 3, 558, 730 ;US 3, 663, 638 (Neuzil) ;US 3, 960, 774 (Rosback) ;US 6, 706, 938 (Roeseler) ；US 7,820,869 (Priegnitz) ；US 7,812,208 (Cheng) ；US 6, 410, 815 ；US 6,884,918 (Plee) ；W0 08/009845 ；W0 09/081023 (Bouvier) ；US 2011/105301 (Wang))〇 [0011] 涉及這些吸附劑固體的化學特性的一般教導在于必須使用用鋇交換(到至少90%， 表示為交換度)或最主要用鋇且較小程度上用鉀(例如2至33%)交換的八面沸石結構(沸石 LSX、X或Y)的沸石。對于分離間二甲苯，US 5, 382, 747 (Kulprathipanja)教導了使用鈉 沸石Y或部分用鋰交換的鈉沸石Y。
[0012] 涉及該吸附劑的微觀特性的一般教導在于有可能使用尺寸優(yōu)選低于2微米(數均 直徑）的沸石LSX的晶體或尺寸優(yōu)選低于1. 6微米(數均直徑）的沸石X的晶體。常規(guī)沸石 Y的晶體尺寸為大約1至3微米，US 7, 728, 187 (Kulprathipanja)建議使用尺寸為50到 700納米之間的沸石Y的納米晶體以改善間二甲苯的傳質。
[0013] 這些沸石的附加特性在于它們必須水合以具有可接受的微孔轉移（US5, 107,062 (Zinnen))〇
[0014] 但是，獲得盡可能高的微孔轉移與獲得最大可能吸附容量不一致，因為沸石 結構中存在水會降低吸附二甲苯的總容量以及選擇性吸附對二甲苯（US7, 820, 869 (Priegnitz))或間二甲苯（US5, 382, 747 (Kulprathipanja))的容量。
[0015] 因此，優(yōu)勢必須調節(jié)沸石的水合以實現可接受的微孔轉移與可接受的選擇性吸附 容量之間的折衷?？梢酝ㄟ^改變吸附劑的最終活化(構成了制造吸附劑的最后步驟)的條件 (即溫度、持續(xù)時間等）來調節(jié)吸附劑的水合度。
[0016] 吸附劑水合的程度可以通過測量燒失量來大致進行評估，這可以在將吸附劑進料 到該裝置中并令其與二甲苯接觸之前對該吸附劑進行。通常沸石LSX或沸石X必須具有4 到7. 7%之間的在900°C下的燒失量，沸石Y必須具有0到3%之間的在900°C下的燒失量。
[0017] 涉及吸附劑的宏觀特性的一般教導在于，活性材料的含量可以通過在堿性堿溶液 的作用下將粘合劑轉化為沸石來提高，以使得成品沸石含有減少量的非沸石相，其可以基 于吸附的測量或基于XRD峰的強度通過參考粉末形式的僅由沸石組成的吸附劑來量化。此 外，在吸附方面粘合劑向活性材料的轉化使得能夠保持附聚體的機械強度（W008/009845 (Bouvier))，這對承受其應用于該裝置的過程中的機械應力是必要的。
[0018] 涉及吸附劑的宏觀特性的另一一般教導在于該附聚體通常具有0.2毫米到 1.5毫米之間，且更特別為0.25到1.2毫米之間（16-60標準美國篩目-US7, 820, 869 (Priegnitz))或0? 35到0? 8毫米之間（US2011/105301 (Wang)，實施例1)的粒度分布。通 過在附聚體形成步驟結束時的篩分和/或旋風分離獲得這種粒度分布范圍。上面引用的文 獻提供了對"尺寸范圍"的指示，即附聚體的粒度分布范圍，并且未提供對這些附聚體的平 均粒徑的指示。W008/009845和W009/081023 (Bouvier)教導了該附聚體通常具有0. 4至 2毫米且特別為0. 4至0. 8毫米的數均直徑。
[0019] 在通過模擬移動床吸附分離二甲苯的方法中，令沸石吸附劑固體與液體進料流 (進料）接觸，所述進料流由含有鄰二甲苯、間二甲苯、對二甲苯和乙苯的二甲苯混合物組 成。
[0020] 通過使用基于用鋇交換（以交換度表示為到至少90%)或最主要用鋇且較小程度上 用鉀交換的Si/Al比為1到1. 5之間(沸石LSX、X)的八面沸石結構的沸石的沸石吸附劑， 該對二甲苯隨后相對于進料流中存在的所有其它烴化合物優(yōu)先被吸附在該沸石的微孔中。 吸附在沸石的微孔中的相隨后相對于構成進料流的初始混合物富含對二甲苯。相反，液相 以高于表征構成該進料流的初始混合物的相對比例富含諸如鄰二甲苯、間二甲苯和乙苯的 化合物。
[0021] 通過使用基于用鈉交換或用鈉和鋰交換的Si/Al比為1. 5〈Si/Al〈 6 (沸石Y) 的八面沸石結構的沸石的沸石吸附劑，間二甲苯隨后相對于進料流中存在的所有其它烴化 合物優(yōu)先被吸附在該沸石的微孔中。吸附在沸石的微孔中的相隨后相對于構成進料流的初 始混合物富含間二甲苯。相反，液相以高于表征構成該進料流的初始混合物的相對比例富 含諸如鄰二甲苯、對二甲苯和乙苯的化合物。
[0022] 液相離開與吸附劑的接觸，由此形成殘液流。
[0023] 取決于吸附劑中所用沸石富含對二甲苯或間二甲苯的吸附相在解吸劑流的作用 下解吸，并離開與吸附劑的接觸，隨后形成提取液流。
[0024] 當其用于通過模擬移動床吸附分離二甲苯的方法中時，通過將水添加到進料和/ 或解吸劑的輸入料流中來確保將沸石的水合保持在所需值，例如對沸石X或LSX為4%至7% 和對沸石Y為0至3%的燒失量。這些燒失量水平所需的添加水使得烴流出物(提取液流或 殘液流)中水的重量含量為0ppm到150ppm之間（當吸附劑基于沸石X或LSX時為40-150 ppm，當吸附劑基于沸石Y時為0-80ppm)。
[0025] 在通過模擬移動床吸附分離二甲苯的方法中，在用于與液流接觸的一個或兩個多 級塔中使用該沸石吸附劑固體。多級塔是用于由沿著大致垂直軸線排列的多個板組成的塔 的名稱，各板負載顆粒狀固體的床，該塔中使用的流體串聯穿過不同的相繼的床。用于分配 該流體的裝置布置在兩個相繼的床之間，向各個顆粒狀固體床提供進料。
[0026] 顆粒狀固體的床可以被該分配裝置堵塞，但是更通常在分配裝置與下游的顆粒狀 固體床表面之間存在空的空間以允許分配裝置的略微下垂。
[0027] 通常，模擬移動床塔的操作可以描述如下： 塔包含至少四個區(qū)，任選五個或六個，這些區(qū)各自由特定數量的相繼的床組成，并且各 個區(qū)由其在進料點與抽取點（wit