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甲基环戊烷废油直链烷烃吸附分离研究

2014-07-19于新功娄恒灿赵海鹏

河南城建学院学报 2014年1期
关键词:戊烷废油中正

于新功,罗 晶,杨 晓,娄恒灿,刘 伟,赵海鹏

(1.河南神马尼龙化工有限责任公司,河南 平顶山 467000;2.河南城建学院,河南 平顶山 467036)

甲基环戊烷废油直链烷烃吸附分离研究

于新功1,罗 晶2,杨 晓1,娄恒灿2,刘 伟2,赵海鹏2

(1.河南神马尼龙化工有限责任公司,河南 平顶山 467000;2.河南城建学院,河南 平顶山 467036)

提供了一种尼龙化工甲基环戊烷废油中直链烷烃吸附分离的方法。通过对5Å分子筛在不同活化温度、活化时间、不同的吸附热条件以及不同的固液比例对废油中正构直链烷烃的分离效果的测定,结果显示:在分子筛400 ℃下活化2 h,90 ℃下,分子筛和废油的比例应控制在4(g):5(mL),吸附时间为2 h的优化条件下,可有效完成废油体系中正构烷烃的分离去除。

甲基环戊烷废油;正构直链烷烃;分子筛;吸附分离

甲基环戊烷废油是尼龙化工企业环己醇装置中环己烯水合生成环己醇过程中的副产物。由于甲基环戊烷废油直接应用的范围较小,且附加值低,长期以来该废油一直作为废液处理。随着尼龙化工行业竞争的加剧以及国家节能减排和废物综合利用各相关政策的不断出台,这都迫使行业企业寻求新技术来对甲基环戊烷废液进行深加工,对废油进行有效处理利用来满足不同产品需求实现更高的经济价值。

甲基环戊烷废油组分复杂,且正己烷、正戊烷、环戊烷、环己烷等组分间的沸点相差较小,利用经典的精馏方法进行分离不仅能耗大、费用高,而且因为组分间的物性太过相近,很难实现好的分离效果。鉴于5Å分子筛的有效孔径介于正构直链烷烃和环烷烃分子直径之间,本研究提出了采用分子筛吸附进行甲基环戊烷废油中正构烷烃与环烷烃间初步分离的方法,并通过对分子筛的不同活化温度、吸附时的不同料液比和不同吸附时间的比较,探索了分子筛废油吸附分离甲基环戊烷废油中正构烷烃与环烷烃分离条件,在优化的条件下实现了良好的分离效果。

1 实验部分

1.1 主要原料和试剂

甲基环戊烷废油组成为甲基环戊烷45%、环己烷23%、正戊烷12%、环戊烷5%、正己烷15%,由河南神马尼龙化工有限责任公司提供。5Å分子筛,质原(上海)分子筛有限公司生产。

1.2 实验方法

设定管式电阻炉的升温程序,将5Å分子筛装入石英管管式电阻炉中,并通过氮气发生器鼓入氮气,当氮气流量稳定后启动升温程序使分子筛活化,活化完成后将5Å分子筛和甲基环戊烷废油置入反应釜中,在一定温度下保持一段时间,冷却后取出吸附产品并取样,用气质联用仪分析产品组成。

1.3 分析测试

采用Agilent 7890A/5975C气质联用仪(美国Agilent 科技有限公司产)进行原料废液及分子筛吸附后产品中各组分的相对含量分析。

2 结果与讨论

2.1 5Å分子筛活化温度的影响

为使分子筛获得并恢复其最大的吸附能力,使分子筛孔隙内残存的吸附质做彻底脱除,试验中5Å分子筛在管式加热炉加热,氮气流量为320 mL/min,活化时间2 h的条件下进行活化,分别测定了在370 ℃和400 ℃活化温度下,分子筛常温取出直接使用时对废油中正构直链烷烃的吸附分离效果,其中吸附分离测试条件为:分子筛量与废油的料液比为4(g)∶5(mL),吸附温度为90 ℃,吸附时间为2 h。经吸附后产品气质分析结果(面积百分比)见表1。

表1 分子筛活化温度对吸附分离效果的影响

由表1可知,在400 ℃的活化温度下活化2 h,分子筛便具有了较高的活化程度,对废油中正构直链烷烃已具有了优良的吸附分离效果,文献显示5Å分子筛在450 ℃左右活化可能导致结构的坍塌,且较高的活化温度会导致分子筛寿命的急剧缩短,故而本研究以400 ℃的活化温度为优选温度。

2.2 吸附前分子筛热状态的影响

分子筛活400 ℃活化后,在分子筛量和废油的用量比为4(g)∶5(mL),吸附时间为2 h下,比较了在分子筛活化完成并在干燥器中冷却至室温后加入废油吸附(冷态)和分子筛活化后在管式炉内降温到90 ℃后直接加入废油中吸附(热态)时的吸附分离效果。吸附后液相产品气质分析结果(面积百分比)见表2。

表2 吸附分离前分子筛热状态对吸附效果的影响

由表2可以看出,冷却后分子筛的吸附能力及效果较热态下有所下降,这是因为在热态下活化后的分子筛没有在空气中暴露,保持了良好的吸附能力,吸附效果较好,所以应尽可能避免让活化后的分子筛暴露在空气中,以保持良好的分离效果。

2.3 分子筛和废油用量比的影响

分子筛400 ℃下活化2 h,热态下吸附,吸附条件为90 ℃下吸附2 h,分别比较了不同分子筛(g)与废油(mL)用量比下对废油中正构直链烷烃的吸附分离效果。吸附后液相产品气质分析结果(面积百分比)如表3所示。由表3可知,在分子筛和废油用量比为4(g)∶6(mL)下分子筛已接近饱和吸附量,在4(g)∶5(mL)下即可实现废油中正构直链烷烃的完全去除。

表3 分子筛和废油用量比对吸附效果的影响

3 结论

利用分子筛选择性吸附特性对尼龙化工甲基环戊烷废油中正构直链烷烃进行了吸附分离,在优化的实验条件下可实现废油中直链正构烷烃的高效去除。该方法具有选择性高、操作简单的特点,该研究为尼龙化工甲基环戊烷废油的综合利用中正构直链烷烃的去除提供了一种新思路。

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[6]刘宗健. 变压吸附提取抽余油中正己烷、正庚烷工艺研究[D]. 南京: 南京工业大学, 2008.

[7]姚小利. 高温变压吸附分离正己烷过程研究[D]. 南京: 南京工业大学, 2010.

Study on adsorption separation of n-alkanes from methyl cyclopentane waste oil

YU Xin-gong1, LUO Jing2, YANG Xiao1, LOU Heng-can2,LIU Wei2, ZHAO Hai-peng2

(1.HenanShenmaNylonChemicalCo.Ltd.,Pingdingshan467000,China;2.HenanUniversityofUrbanConstruction,Pingdingshan467036,China)

An adsorption separation method for the separation of n-alkanes from nylon chemical methyl cyclopentane waste oil is described. The 5Å molecular sieves in different activation temperature, activation time, different molecular sieve adsorption thermal condition, and under different feed liquid ratio on the separation effect of waste oil were studied. And experiments showed that the n-alkanes components can be effectively removed from the methyl cyclopentane waste oil system under the optimal condition of the 5Å molecular sieve activation under 400 ℃ for 2 h, the adsorption operation under 90 ℃ for 2 h, the proportion of the molecular sieve and the waste oil to 4(g)∶5(ml).

methyl cyclopentane waste oil; n-alkanes; 5A molecular sieve; adsorption separation

2013-10-20

于新功(1973-),男,河南周口人,河南神马尼龙化工有限责任公司工程师。

1674-7046(2014)01-0056-03

TQ202

A

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