热重分析改性分子筛吸附分离二甲苯的研究

第29卷第2期武汉·工程大学学报Vol 29 No. 22007年03月J. Wuhan Inst. TechMar.2007文章编号:1004-4736(2007)02-0013-03热重分析改性分子筛吸附分离二甲苯的研究王春蓉(辽宁石油化工大学职业技术学院化工系,辽宁抚顺113001)摘要:用钾、钡离子交替交换13X分子筛,经六次复合改性制备了改性分子筛,分别用于吸附二甲苯各异构体的实验,并用热重分析法对分子筛的改性能力进行了研究.实验结果表明:制备改性分子筛较优改性工艺为K-Ba-K-Ba-K-K;采用该工艺制备的改性分子筛对邻、间、对二甲苯的平均吸附量分别为250mg:g217mg·g-和346mg·g-1;该改性分子筛基本满足吸附剂应具有的高吸附量、高选择性的要求关键词:13X分子筛;吸附分离;热重分析中图分类号:TQ424.25文献标识码:A0引言子筛.离子交换方法:用KCl、BaCl2溶液与13X分子筛在75℃下交替交换6次,均交换2h.高温水在我国,每年都有大量的C芳烃副产品产蒸汽处理方法:将已交换干燥后的分子筛置于管生,其主要组成为邻、间、对二甲苯混合二甲苯中式炉的恒温段,再以一定的速率进行升温焙烧,温的各同分异构体都是重要的化工原料2:间二甲.度升至设定值后,再通水蒸汽进行水热处理并开苯可作为聚脂和苯酐的原料);对二甲苯主要用始计时0.3h.水热处理温度即为焙烧最高温度,于合成对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯工业活化后即得成品分子筛分离以提高产品附加值和资源利用率凄1.3吸附剂的评价方法廉价出售,资源浪费十分严重,有必要将其逐评选吸附剂的的两个指标是吸附容量和吸附选择性采用吸附分离的模拟移动床工艺来分离和提热重分析方法简单程序如下:取0.25~0.42纯混合二甲苯的单组分异构体口,是一种有效的.mm粒度活化改性分子筛,分别用邻、间、对二甲方法.吸附分离工艺关键技术之一是固体吸附剂苯溶剂密封浸渍,浸渍时间为12h.用TG/DTA的制备.本研究采用13X沸石分子筛作为改性对热分析仪测量,样品的失重量为改性分子筛的吸象在徐桂英(等人前期工作的基础上,对钾离子附量.典型TG曲线图见图1.和钡离子交替交换复合改性的工艺条件进行了研究,并采用热重分析法评价改性分子筛对二甲苯各单组分的吸附性能,同时还考察了改性工艺的重复性对改性效果的影响02.01实验部分TG 9DTG1.1仪器与试剂13X沸石分子筛,沈阳同泽干燥剂厂;KCl、Cl2,AR,沈阳试剂一厂;邻、间、对二甲苯,AR,图1对二甲苯热重分析曲线北京金龙化学试剂公司; Diamond TG/DTA,Fig.1 Thermogravimetric analysis curve for p- xyleneTG/DTA6300,上海珀金埃尔默仪器有限公司吸附剂的制备2结果与讨论选用国产13X分子筛球状,经粉碎、筛分,取2.1M凵中国煤化工0.25~0.42mm粒度,细粒状分子筛分别与钾、钡CNMHG上甲苯(MX)、邻二离子交替交换,经湿焙处理和活化后,制成改性分甲苯(OX)饱和吸附量的比值为吸附分离系数,用收稿日期:2006-10-08费猞王春蓉(1974-),女,满族,辽宁北镇人,助教,士研究生,研究方向:化工分离14武汉工程大学学报第29卷符号pxMx和rxox表示.当B>1时,表明对二甲两次钡离子六次复合改性工艺条件进行筛选,不苯能从混合组分中分离出来.B值越大,表明分子同交换顺序下的改性分子筛吸附二甲苯各异构体筛吸附分离对二甲苯的能力越强的单组分的热重分析结果见表1.本实验在前期工作的基础上对四次钾离子和表1不同改性工艺的热重分析结果Table 1 Results of thermogravimetric analysis with different modified technology实验饱和吸附量/mg·g-1附分离系数改性方法代号对二甲苯邻二甲苯间二甲苯K-K-K-K309FFFFK-K-K-Ba-Ba-KK-K-Ba- Ba-K-K2.024K-Ba-Ba-K-K-K21501.1061.011K-K-K-Ba-K- Ba1.166FFFFEFK-K-Ba-K-K-Ba2161.108K-K-Ba-K-Ba-K1.287Fs K-Ba-K-K-Ba -K1.293K- Ba-K-Ba-K-K2872.195由表1可知按上述任何一种工艺制取的改250mg·g-1,间二甲苯为217mg·g-1,即改性性分子筛,β值均>1,理论上都具备吸附分离的分子筛吸附对二甲苯的能力明显高于吸附邻、间能力实验代号为F1、F4、F的工艺方案吸附量很二甲苯的能力这是因为对二甲苯是线性分子,而高,但β值不高;而F2和F3的工艺方案虽然β很邻、间二甲苯是非线性分子,分子动力学直径大高,但吸附容量较低,这些都不符合吸附剂的高吸于对二甲苯,当分子筛孔口修饰到一定尺寸时,对附容量、高吸附选择性的要求而代号为F的工二甲苯分子可以自由出入,而邻、间二甲苯却因空艺方案在分离混合二甲苯中选择性较高,吸附容间位阻的原因,使得改性分子筛对它们的吸附性量也较高,符合吸附剂的特点能存在差异.由表2还可看出:改性分子筛对各二2.2重复实验的热重分析甲苯组分的吸附能力还与沸石表面酸性的强弱有将实验代号为F1的工艺方案K-Ba-K-Ba关由于钾离子交换分子筛晶格上的钠离子,从而K-K进行重复实验,制取的分子筛分别吸附使分子筛表面碱度提高,这样对于碱度较大的间对、邻和间二甲苯,热重分析结果见表2,其中重二甲苯,吸附量、吸附速率均有所降低.由此,相应复数据均取平均值地提高了间二甲苯与邻二甲苯的分离度表2重复实验的热重分析结果采用K-Ba-K-Ba-K-K工艺的改性分TableResults of thermogravimetric analysis with子筛对二甲苯各异构体的吸附能力达到了高吸附repeated experiments容量、高吸附选择性的要求饱和吸附量/mg:g吸附分离系数代号对二甲苯邻二甲苯间二甲苯 Px/MX Bpx/ox3结语4852.0001.636a.本实验确定的制备改性分子筛的较优改性1391.9641.685工艺为K-Ba-K-Ba-K-Kb.热重分析结果表明:实验优选的改性分子筛对对二甲苯吸附量的平均值为346mg·g邻二甲苯为250mg·g-,间二甲苯为A362112为山中国爆化工1.9171.339217mg·gl;吸附分离系数βxMx和Axox分别分子筛吸附对二甲3041.0561.052苯的能力1.7281.435CNMH改性分子筛能满足虽然13X分子筛在改性减小孔径的同时吸附剂的高吸附容量、高吸附选择性的要求混合二甲苯各组分的总吸附性能均有所降低.但是,从表2可知:改性分子筛吸附对二甲苯的吸附考文献量的数搪为346mg·g',邻二甲苯为[1]唐之社间苯二甲酸的生产和消费现状及其前景第2期王春蓉:热重分析改性分子筛吸附分离二甲苯的研究15[].湖南化工,1992,(4):33-371, Hassan J, Francois S, et al. Biomedical[2]姜华,王文燕苯酐的生产及综合利用[]化工时刊,1993,(5):22-25.Chemistry and Physics, 1996, 197(7): 233-234[3]赵敏璋,杨健二甲苯吸附分离-异构化组合工艺[7]赵毓璋,景振华吸附分离对二甲苯技术进展[]炼生产高纯度间二甲苯[J]石油化工,2000,29(1):32油技术与工程,2003,33(5):1-4.[8]徐桂英,赵振宁,奚白.吸附分离二甲苯分子筛的[4]伍川,王净依,陆俊跃,等.对二甲苯分离提纯进改性条件研究[]燃料与化工,2004,35(4):26-展[J]南京工业大学学报,2002,24(3):106-110.[5]郭国清,龙英才.吸附分离对二甲苯的技术进展[].[9]刘毅,高滋.分子尺寸与沸石分子筛择形选择上海化工,2000,(2):24-27性[J].石油学报(石油加工),1996,16(3):35-40Study on modified molecular sieve for absorptive separationmixed xylene with thermogravimetric anal ysisWANG Chun-rongDepartment of Chemical Engineering, College of Vocational TechnologyLiaoning University of Petroleum Chemical Technology, Fushun 113001, China)Abstract: Using 13X zeolite molecular sieve as modified subject, the modified molecular sieves wereprepared by exchanging with potassium and baarium catons alternately, and the experiments for absorbingand separating mixed xylene individually were carried out, and the selectivities of the modified molecularsieves by thermogravimetric analysis. The results showed that the optimal technology of prepared modifiedmolecular sieve was K-Ba-K-Ba -K-K, and the mean absorptive capacities of o-xylene, m-xylenep- xylene absorbed with the modified molecular sieve were 250 mg.g, 217 mg.gI and 346 mg.grespectively. So, it has the higher absorption and preferable selectivityKey words: 13X molecular sieve; absorptive separation; thermogravimetric analysis本文编辑:传一点(上接第12页)Study on the preparation of potassium dihydrogen phosphate bydouble decomposition methodBAO Chuan- ping, CHEN Bin(School of Chemical Engineering and Pharmacy, Wuhan Institute of TechnologyHubei Key Lab of Novel Reactor and Green Chemical Technology, Wuhan 430074, China)Abstract: A double decomposition method for manufacturing potassium dihydrogen phosphate frompotassium chloride and ammonium dihydrogen phosphate was developed. The effects of temperature, theph of the mixed solution, ratio of the reactants, reaction time on the reaction conversion were examinedThe optimum conditions were suggested as follows temperature, the ph of the mixed solution, ratio of thereactants, reaction time are 80 C,3.0,1. 15, 30 min, respect中国煤化工 purified by secondconversion and recrystallizationCNMHGKey words potassium dihydrogen phosphate; potassium chloride; double decomposition method; ammoniumdihydrogen phosphate本文编辑:传一点