论文部分内容阅读
正丁烯是重要的化工原料，可通过直接水合法制甲乙酮，也可用作线型低密度聚乙烯的共聚单体。其生产主要是采用精馏或萃取的方式分离混合碳四。由于碳四中烯烃/烷烃相近的挥发度，造成现有的生产方式能耗高、投资大。为了节约能量、提高效率同时满足日益严格的环保要求，利用烯烃能与过渡金属离子形成可逆的π络合键的特点，采用π络合吸附分离技术分离碳四烯烃/烷烃成为一个重要的研究方向。本文通过固定床吸附实验，研究了不同条件下制备的吸附剂对碳四烯烃/烷烃的吸附分离性能。考察了金属离子和载体种类、离子交换温度、离子交换次数、焙烧温度对离子交换吸附剂吸附分离碳四烯烃/烷烃的影响；浸渍方法、载体类型和负载量等条件对单层分散吸附剂吸附分离碳四烯烃/烷烃的影响。同时，还简单的探讨了吸附剂的脱附性能。过渡金属元素能与吸附质发生络合作用，实验证明Cu2+不能与丁烯形成π络合键，而属于(n-1)d10ns0构型的Ag+、Zn2+对丁烯的络合作用强弱不同，Ag+改性的吸附剂对碳四烯烃/烷烃络合吸附分离能力明显好于Zn2+改性的吸附剂。ZSM-5、NaY、13X分子筛和732苯乙烯阳离子交换树脂这四种载体中，NaY、13X更适合用来做吸附碳四烯烃的吸附剂。通过比较载体γ-Al2O3和SiO2，发现γ-Al2O3中的酸性位并不能改善吸附剂对碳四烯烃的π络合作用，其单位银离子的碳四烯烃的吸附量分别为0.53C4H8/Ag+和0.76C4H8/Ag+，而SiO2由于比表面积大，比γ-Al2O3更适合做吸附碳四烯烃的吸附剂的载体。通过考察离子交换分子筛吸附剂的制备条件，认为在一定的条件下对于13X型分子筛离子交换温度60℃、交换4次及600℃焙烧时吸附效果最佳；一定的离子交换条件下，对于NaY型分子筛离子交换温度30℃、离子交换1次、焙烧温度500℃时吸附效果最佳。通过考察硝酸银负载量对吸附剂分离碳四烯烃/烷烃的影响，发现实验所用SiO2载体的单层AgNO3负载量为0.29g/g；实验所用SBA-15的单层AgNO3负载量为0.45g/g。另外，通过对吸附条件和脱附条件的考察，认为对本实验装置，吸附温度40℃左右，原料气流量40mL/min，吸附剂对碳四烯烃/烷烃的吸附分离效果较好；在200℃下使用氮气吹扫4小时，吸附剂可以实现再生。