(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ИЗОМЕРОВ
АРОМАТИЧЕСКИХ УГЛЕВОДОРОДОВ, СОДЕРЖАЩИХ
ВОСЕМЬ АТОМОВ УГЛЕРОДА В МОЛЕКУЛЕ
Селективность при разделении этих изомеров в паровой фазе равна селективности разделения в жидкой фазе, хотя первая несколько выше, вследствие влияния различной летучести испытуемых компонентов.
В качестве адсорбента применяют цеолиты типа Y с молярным соотношением SiiOs/AlaOa равным приблизительно 3,3. Испытуемые цеолиты перед опытом приводят в равновесие с воздушной .средой. Операция уравновешивания заключается в контактировании цеолита с воздухом в муфельной печи при 560°С до тех пор, пока цеолиты не достигают постоянного веса, что указывает на равновесие между горячим воздухом и цеолитом.
Испытывают шесть различных адсорбентов.
Адсорбент 1 представляет собой цеолит Na, содержащий главным образом Na на катионообменных центрах.
Адсорбент - цеолит в Са ионнообменной форме.
Адсорбент 3 представляет собой Ва-Na ионнообменную форму адсорбента 1 и содержит около 18,7 вес. % Ва и 1,9 вес. % остаточного Na. Адсорбент 4 содержит 18 вес. % К и практически не содержит остаточного Na. Адсорбенты 5 и 6 являются Ва - К формами адсорбента 1 и содержат, вес. %: Ва-12,0; К - 4,7 и Na - 0,6 и соответственно На - 10; К - 4,3 и Na-1,4. Предполагается, что небольшое различие в катионном составе адсорбентов 5 и 6 является результатом небольших различий в методике ионного обмена, применявшейся при приготовлении адсорбентов. Все расчеты относятся к воздушноуравнов-ешенным адсорбентам.
Селективность адсорбентов для п-ксилола по отношению к .л -ксилолу (В nJM) и для гг-ксилола по отношению к этилбензолу (Ви/ЭБ) приведена в табл. 1.
Таблица 1
Адсорбент 5 также испытывают на селективность для п-ксилола по отношению к о-ксилолу путем замещения ж-ксилола в сырье на о-кснлол. Результаты этого испытания подтверждают ожидавшуюся аналогию в поведении л-и о-ксилолов. Селективность адсорбента 5 для м-ксилола по отношению к о-ксилолу (Вп/о) составляет приблизительно 3,11. Цеолиты, подвергнутые обмену и на Ва и
на К, превосходят любые из других испытанных цеолитов, включая Ва-обменные и К-обменные цеолиты. Ва « К дают синергичеокий эффект, который выражается непредвиденным улучшением селективности в отношении
д-ксилола.
Испытанные адсорбенты принадлежат к типу Y цеолитов, однако тот же эффект должен иметь место для цеолитов типа X. Пример 2. Испытывают в условиях примера 1 цеолиты со структурой типа 1 с целью выявления эффекта ввода в адсорбент Ва и К. Эти цеолиты сушат при 200°С в ат.мосфере азота.
Описание шести адсорбентов, испытанных в этом примере, показано в табл. 2.
Таблица 2
Степень ионного обмена выражена процентным отношением способных к обмену катионов центров (г-эквивалентов от суммарного числа г-эквивалентов, которые были заняты катионами iBa и К). Так, например, в адсорбенте 7 Ва и К представлены в количестве 85,3% от общего числа способных к обмену катионов центров в данном адсорбенте.
Цеолиты 7-12, каждый в отдельности, испытывают на селективность в динамическом испытательном приборе при давлении 2,8 атм и при 125°С.
Селективность
адсорбентов приведена в табл. 3.
Таблица 3
Адсорбент 12 только слабо селективен в отношении и-ксилола но сравнению с этилбензолом и совсем не селективен в отношении nJM. Наличие В а улучшает селективность адсорбента 11 поСравнению с адсорбентом 12. Адсорбент 10, который является полностью замеш,енным К-цеолитом типа X, обнаруживает улучшение селективности только в отношении nJM по сравнению с Na-формой цеолита.
Адсорбенты 7, 8, 9, однако, обнаруживают улучшение селективности во всех отношениях по сравнению с адсорбентами 10, И и 12. Одновременное присутствие Ва и К на цеолите выражается в синергическом эффекте селективности как в отношении В«/м, так и В/г/ЭБ.
В табл. 4 показаны результаты испытания трех адсорбентов, имеюших различные весовые соотношения Ва и К. Степень обмена составляет 85% (около 15% катионных центров содержат катионы Na, их просушивают при 300°С в атмосфере азота).
Таблица 4
Как показывают данные табл. 4, на увеличение селективности влияют весовые пропорции В а/К. Различие в селективностях адсорбентов 7 и 15, имеюш,их тождественные значения Весовых пропорций В а/К (2,22), вероятно, вызвано различием в температуре сушки адсорбентов (200°С против 300°С).
Пример 3. Различные цеолитовые адсорбенты типа X применяют при нижеуказанных весовых соотношениях Ва и К с целью изучить селективность для п-изомера по отношению к другим ароматическим углеводородам GS. Все эти адсорбенты сушат при 500°С в атмосфере инертного газа.
Анализ адсорбентов показан в табл. 5.
Таблица 5
В этом примере исходное сырье содержит
по 5 об. % каждого из четырех изомеров 0$, наряду с 5 об. % н-нонана, применяемого в качестве эталонного компонента. В качестве разбавителя применяют 67,5 об. % декалина и 7,5 об. % д-диэтилбензола. Десорбентом
служит смесь декалина и /г-диэтилбензола (9:1).
В этом примере адсорбционной камерой служит медная труба длиной 1,83 м и наружным диаметром 0,95 см, содержашая
70 см адсорбента.
Те.мпература в трубе 150°С. Потоки сырья и десорбента подогревают с целью осуш,ествления изотермического процесса. Оборудование для газохроматографического анализа
присоединяют к выходному потоку для определения его состава в заданные интервалы времени. Зная скорости подачи и выхода из адсорбционной камеры, температуру, состав сырья и десорбента и специфическую хроматограмму, даваемую выходяшими из колонки продуктами, определяют концентрации компонентов адсорбированной и неадсорбированной фаз. Располагая этими данными, селективность определяют для любого из двух компонентов сырья.
Поток десорбента подают с объемной скоростью, равной 1 (объем жидкого сырья в части при 15°С на объем адсорбента). Затем подачу десорбента прекращают, а сырье пропускают в течение 10 мин с объемной скоростью 1. Подачу десорбента снова возобновляют при скорости 1 и продолжают до тех пор, пока все сырье не будет удалено из колонны, как это показывает анализ (С-С) выходяш,его из колонны потока. Весь цикл операций занимает 1 ч.
Для оценочной характеристики адсорбентов измеряют расстояние между вершиной пика кривой эталонного н-нонана и вершиной пика
кривой определяе.мого изомера. Селективность для tt-изомера по отношению к другим изоме рам Сз - это соотношение расстояния между центрами пика кривой п-ксилола и пика эталонного CD и соответственных расстояний для
этилбензола, м-, о-ксилолов.
7
Данные испытаний различных адсорбентов показаны в табл. 6.
Таблица 6
Приведенные выше цифры указывают, что весовое соотношение Ва и К влияет на селективности цеолитового адсорбента для и-ксилола но отношению к различным ароматическим углеводородам Сз.
Ф о р м л а и 3 о б р е т е в н я
