甲基環(huán)戊烷廢油直鏈烷烴吸附分離研究

于新功，羅 晶，楊 曉，婁恒燦，劉 偉，趙海鵬

(1.河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000；2.河南城建學(xué)院，河南 平頂山 467036)

甲基環(huán)戊烷廢油直鏈烷烴吸附分離研究

于新功1，羅 晶2，楊 曉1，婁恒燦2，劉 偉2，趙海鵬2

(1.河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司，河南 平頂山 467000；2.河南城建學(xué)院，河南 平頂山 467036)

提供了一種尼龍化工甲基環(huán)戊烷廢油中直鏈烷烴吸附分離的方法。通過對5?分子篩在不同活化溫度、活化時(shí)間、不同的吸附熱條件以及不同的固液比例對廢油中正構(gòu)直鏈烷烴的分離效果的測定，結(jié)果顯示：在分子篩400 ℃下活化2 h，90 ℃下，分子篩和廢油的比例應(yīng)控制在4(g):5(mL)，吸附時(shí)間為2 h的優(yōu)化條件下，可有效完成廢油體系中正構(gòu)烷烴的分離去除。

甲基環(huán)戊烷廢油；正構(gòu)直鏈烷烴；分子篩；吸附分離

甲基環(huán)戊烷廢油是尼龍化工企業(yè)環(huán)己醇裝置中環(huán)己烯水合生成環(huán)己醇過程中的副產(chǎn)物。由于甲基環(huán)戊烷廢油直接應(yīng)用的范圍較小，且附加值低，長期以來該廢油一直作為廢液處理。隨著尼龍化工行業(yè)競爭的加劇以及國家節(jié)能減排和廢物綜合利用各相關(guān)政策的不斷出臺，這都迫使行業(yè)企業(yè)尋求新技術(shù)來對甲基環(huán)戊烷廢液進(jìn)行深加工，對廢油進(jìn)行有效處理利用來滿足不同產(chǎn)品需求實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

甲基環(huán)戊烷廢油組分復(fù)雜，且正己烷、正戊烷、環(huán)戊烷、環(huán)己烷等組分間的沸點(diǎn)相差較小，利用經(jīng)典的精餾方法進(jìn)行分離不僅能耗大、費(fèi)用高，而且因?yàn)榻M分間的物性太過相近，很難實(shí)現(xiàn)好的分離效果。鑒于5?分子篩的有效孔徑介于正構(gòu)直鏈烷烴和環(huán)烷烴分子直徑之間，本研究提出了采用分子篩吸附進(jìn)行甲基環(huán)戊烷廢油中正構(gòu)烷烴與環(huán)烷烴間初步分離的方法，并通過對分子篩的不同活化溫度、吸附時(shí)的不同料液比和不同吸附時(shí)間的比較，探索了分子篩廢油吸附分離甲基環(huán)戊烷廢油中正構(gòu)烷烴與環(huán)烷烴分離條件，在優(yōu)化的條件下實(shí)現(xiàn)了良好的分離效果。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要原料和試劑

甲基環(huán)戊烷廢油組成為甲基環(huán)戊烷45%、環(huán)己烷23%、正戊烷12%、環(huán)戊烷5%、正己烷15%，由河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司提供。5?分子篩，質(zhì)原(上海)分子篩有限公司生產(chǎn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

設(shè)定管式電阻爐的升溫程序，將5?分子篩裝入石英管管式電阻爐中，并通過氮?dú)獍l(fā)生器鼓入氮?dú)猓?dāng)?shù)獨(dú)饬髁糠€(wěn)定后啟動升溫程序使分子篩活化，活化完成后將5?分子篩和甲基環(huán)戊烷廢油置入反應(yīng)釜中，在一定溫度下保持一段時(shí)間，冷卻后取出吸附產(chǎn)品并取樣，用氣質(zhì)聯(lián)用儀分析產(chǎn)品組成。

1.3 分析測試

采用Agilent 7890A/5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀(美國Agilent 科技有限公司產(chǎn))進(jìn)行原料廢液及分子篩吸附后產(chǎn)品中各組分的相對含量分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 5?分子篩活化溫度的影響

為使分子篩獲得并恢復(fù)其最大的吸附能力，使分子篩孔隙內(nèi)殘存的吸附質(zhì)做徹底脫除，試驗(yàn)中5?分子篩在管式加熱爐加熱，氮?dú)饬髁繛?20 mL/min，活化時(shí)間2 h的條件下進(jìn)行活化，分別測定了在370 ℃和400 ℃活化溫度下，分子篩常溫取出直接使用時(shí)對廢油中正構(gòu)直鏈烷烴的吸附分離效果，其中吸附分離測試條件為：分子篩量與廢油的料液比為4(g)∶5(mL)，吸附溫度為90 ℃，吸附時(shí)間為2 h。經(jīng)吸附后產(chǎn)品氣質(zhì)分析結(jié)果(面積百分比)見表1。

表1 分子篩活化溫度對吸附分離效果的影響

由表1可知，在400 ℃的活化溫度下活化2 h，分子篩便具有了較高的活化程度，對廢油中正構(gòu)直鏈烷烴已具有了優(yōu)良的吸附分離效果，文獻(xiàn)顯示5?分子篩在450 ℃左右活化可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的坍塌，且較高的活化溫度會導(dǎo)致分子篩壽命的急劇縮短，故而本研究以400 ℃的活化溫度為優(yōu)選溫度。

2.2 吸附前分子篩熱狀態(tài)的影響

分子篩活400 ℃活化后，在分子篩量和廢油的用量比為4(g)∶5(mL)，吸附時(shí)間為2 h下，比較了在分子篩活化完成并在干燥器中冷卻至室溫后加入廢油吸附(冷態(tài))和分子篩活化后在管式爐內(nèi)降溫到90 ℃后直接加入廢油中吸附(熱態(tài))時(shí)的吸附分離效果。吸附后液相產(chǎn)品氣質(zhì)分析結(jié)果(面積百分比)見表2。

表2 吸附分離前分子篩熱狀態(tài)對吸附效果的影響

由表2可以看出，冷卻后分子篩的吸附能力及效果較熱態(tài)下有所下降，這是因?yàn)樵跓釕B(tài)下活化后的分子篩沒有在空氣中暴露，保持了良好的吸附能力，吸附效果較好，所以應(yīng)盡可能避免讓活化后的分子篩暴露在空氣中，以保持良好的分離效果。

2.3 分子篩和廢油用量比的影響

分子篩400 ℃下活化2 h，熱態(tài)下吸附，吸附條件為90 ℃下吸附2 h，分別比較了不同分子篩(g)與廢油(mL)用量比下對廢油中正構(gòu)直鏈烷烴的吸附分離效果。吸附后液相產(chǎn)品氣質(zhì)分析結(jié)果(面積百分比)如表3所示。由表3可知，在分子篩和廢油用量比為4(g)∶6(mL)下分子篩已接近飽和吸附量，在4(g)∶5(mL)下即可實(shí)現(xiàn)廢油中正構(gòu)直鏈烷烴的完全去除。

表3 分子篩和廢油用量比對吸附效果的影響

3 結(jié)論

利用分子篩選擇性吸附特性對尼龍化工甲基環(huán)戊烷廢油中正構(gòu)直鏈烷烴進(jìn)行了吸附分離，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下可實(shí)現(xiàn)廢油中直鏈正構(gòu)烷烴的高效去除。該方法具有選擇性高、操作簡單的特點(diǎn)，該研究為尼龍化工甲基環(huán)戊烷廢油的綜合利用中正構(gòu)直鏈烷烴的去除提供了一種新思路。

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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 5? 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 5? 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，河南神馬尼龍化工有限責(zé)任公司工程師。

1674-7046(2014)01-0056-03

TQ202

A