Towards The Adsorption of Propylene

Towards The Adsorption of Propylene and Propane on Cu(I)X and Cu(I)Y Zeolites: Effects of Zeolite Preparation
Suwichak Phutthapatimok [a,b], Pattaraporn Sridechparsat [a,b], Pramoch Rangsunvigit* [a,b] and Santi Kulprathipanja [c]

[a] The Petroleum and Petrochemical College, Chulalongkorn University, Bangkok 10330, Thailand. [b] Center of Excellence on Petrochemical and Materials Technology, Chulalongkorn University,
Bangkok 10330, Thailand.
[c] UOP,A Honeywell Company, 50 East Algonquin Rd., Des Plaines, IL 60017, USA. *Author for correspondence; e-mail: [e-mail]
Received: 9 May 2014 Accepted: 9 October 2014
ABSTRACT
Effects of three different reduction environments on the preparation of Cu(I)X and Cu(I)Y zeolites and their adsorption selectivity towards propylene were investigated. Cu(I)X and Cu(I)Y zeolites were prepared by ion exchange of NaX and NaY zeolites with ammoniacal copper solution, which were reduced in ammonia (1 h and 2 h) or hydrogen flow. Results from inductively couple plasma indicated that there was an incomplete exchange between Cu+ and Na+, which may be from the limitation of this preparation method. The x-ray photoelectron spectroscopy results showed that all reduction methods provided the zeolite with both Cu+ and Cu2+. The breakthrough study was used to investigate the propylene adsorption on the prepared zeolites. Although the results showed that the zeolites selectively adsorbed propylene, which was contributed by the -complex formation between
Cu+ and propylene, it was postulated, in this work, that a certain exchange degree in the zeolites may be required for the effects of the -complexation to show any noticeable preferential adsorption towards propylene. A decrease in the adsorption capacity of the regenerated zeolites was observed. Cu+ on the Cu(I)Y zeolite was less stable and more susceptible than that on the Cu(I)X zeolite.
Keywords: olefins, paraffins, separation, adsorption
1. INTRODUCTION
hydrocarbons have unique physical been a challenge as both classes of Separation of olefins and paraffins has properties, which are a narrow temperature range of boiling point and very close relative volatility [1]. Cryogenic distillation has been widely used for this separation in the petrochemical industry for many years [2]. However, this method requires intensive energy consumption because this process is operated at a high pressure, and a large number of trays are needed in the distillation column. Alternatives to the cryogenic distillation, absorption, adsorption, and membrane based processes are also used and researched for the separation [3-8]. Among them, adsorption has more potential for the olefin/paraffin separation. It does not require high energy input as it separates olefins from paraffins by using a molecular interaction between an adsorbent and an adsorbate. More specifically for the olefin/paraffin separation, the adsorption with the aid of -complexation is of interest as the bonding of the -complex is stronger than that of the van der Waal force alone. However, this bonding is still weak and can be broken at a moderate temperature and pressure [9]. It is known that the d-block transition metals can form the -complex with olefins by back donation, and Cu+ and Ag+ seem to be the most sufficiently strong complexation and easily reversible [4,10-13]. There are several studies on the synthesis of Cu+ and Ag+ adsorbents for the olefin/ paraffin separation. Padin et al. [10] reported that the performance of the -complexation of Ag(I)Y sorbent was superior to 5A and NaX zeolites in the butane/butadiene separation. Rege et al. [14] further confirmed that, with the -complexation formation, the Ag+-exchange Amberlyst-35 resin provided better kinetic separation performance than using 4A zeolite in the ethylene/ethane separation. Furthermore, monolayer AgNO3/ SiO2 gave a much higher product throughput than that from the 4A zeolite in the propylene/ propane separation. The adsorption equilibrium and dynamics of C4 olefin/ paraffin on Ag+ impregnated clay was studied by Lee et al. [11]. Huang et al. [9] compared the adsorption activity between Cu+ and Ag+ by using equilibrium isotherms at 0 and 25 C. They found that Cu+ adsorbed the olefin stronger than Ag+, which corresponded with the isosteric heat of adsorption Another adsorbent, Cu(I)Y, for 1-butene/1, 3-butadiene separation was reported by Takahashi and Yang [15]. They found that the performance of Cu(I)Y was superior to that of Ag(I)Y. For instance, Cu(I)Y could adsorb higher amounts of both 1-butene and 1, 3-butadiene than Ag(I)Y. In addition, the interaction of 1, 3-butadiene with Cu+ was stronger than that of Ag+. Van Miltenburg et al. [12] studied the ethylene/ethane separation by using the dispersions of CuCl on NaX zeolite. The results showed that CuCl/NaX adsorbed preferentially ethylene because of the -complexation between CuCl and the olefin. The same group reported later tha

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ต่อการดูดซับของโพรพิลีนและโพรเพน Cu (I) X และ Cu (I) Y ซีโอไลต์: ผลของการเตรียมผงถ่านกัมมันต์Suwichak Phutthapatimok [a, b], ภัทธรา Sridechparsat [a, b], Pramoch Rangsunvigit * [a, b] และสันติ Kulprathipanja [c][a] ปิโตรเลียมและปิโตรเคมีวิทยาลัย จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย กรุงเทพ 10330 ประเทศไทย [b] ศูนย์ความเป็นเลิศในธุรกิจปิโตรเคมีและเทคโนโลยีวัสดุ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยกรุงเทพฯ 10330 ประเทศไทย[c] UOP บริษัท Honeywell, 50 ตะวันออกอัลกอนควินถนน Des Plaines, IL 60017 สหรัฐอเมริกา * ผู้เขียนสำหรับการโต้ตอบ อีเมล์: [e-mail]รับ: ยอม 9 2557 พฤษภาคม:9 2557 ตุลาคมบทคัดย่อผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันลดสามเตรียมของ Cu (I) X และ Y Cu (I) ซีโอไลต์ และวิธีของพวกเขาดูดซับต่อโพรพิลีได้รับการตรวจสอบ Cu (I) X และ Y Cu (I) ซีโอไลต์ถูกเตรียม โดยการแลกเปลี่ยนไอออนของ NaX และเนซีโอไลต์กับ ammoniacal ทองแดงแก้ปัญหา ซึ่งลดลงในกระแสไฮโดรเจนหรือแอมโมเนีย (1 ชม.และ 2 ชม.) ผลลัพธ์จาก inductively คู่พลาระบุไว้ว่า เป็นการแลกเปลี่ยนที่ไม่สมบูรณ์ระหว่าง Cu + และ Na + ซึ่งอาจมาจากข้อจำกัดของวิธีนี้การเตรียมการ ผล x-ray photoelectron สเปกโทรสโกแสดงให้เห็นว่า วิธีการทั้งหมดลดให้ผงถ่านกัมมันต์ทั้ง Cu + และ Cu2 + การศึกษาก้าวหน้าถูกใช้เพื่อดูดซับโพรพิลีบนซีโอไลต์เตรียมตรวจสอบ แม้ว่าผลการศึกษาพบว่า ซีโอไลต์ที่เลือกซับโพรพิลีน ซึ่งได้ทำการก่อซับซ้อนระหว่างCu + และโพรพิลีน มันเป็น postulated ในงานนี้ ว่า แลกเปลี่ยนระดับในซีโอไลต์อาจจำเป็นสำหรับผลกระทบของการ-กำเนิดเช่นเดียวการดูดซับพิเศษใด ๆ ชัดเจนต่อโพรพิลี พบว่า การลดลงของกำลังการดูดซับของซีโอไลต์อาศัย Cu + บน zeolite Cu (I) Y คือเสถียรน้อย และอ่อนแอมากขึ้นกว่า Cu (I) X zeoliteคำสำคัญ: โอเลฟินส์ paraffins แยก การดูดซับ1. บทนำไฮโดรคาร์บอนที่มีเอกลักษณ์ทางกายภาพถูกท้าทายเป็นแยกของโอเลฟินส์และ paraffins ทั้งสองประเภทมีคุณสมบัติ ซึ่งเป็นช่วงแคบอุณหภูมิของจุดเดือดและความผันผวนญาติใกล้ชิด [1] อุณหภูมิการกลั่นมีการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับแยกนี้ในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีหลายปี [2] อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ต้องใช้พลังงานมาก เพราะกระบวนการนี้ดำเนินการที่ความดันสูง และจำนวนมากของถาดมีความจำเป็นในคอลัมน์กลั่น ทางเลือกสำหรับกลั่น cryogenic ดูดซึม ดูดซับ และกระบวนการเมมเบรนที่ใช้มียังมีใช้ และวิจัยแยก [3-8] ในหมู่พวกเขา ดูดซับมีศักยภาพเพิ่มเติมสำหรับการแยกฟินส์/พาราฟิน ไม่ต้องใส่มันแยกโอเลฟินส์จาก paraffins โดยใช้การโต้ตอบที่โมเลกุลระหว่าง adsorbent เป็น adsorbate พลังงานสูง โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการแยกฟินส์/พาราฟิน ดูดซับ ด้วยกำเนิดเช่นเดียวเป็นน่าสนใจเป็นพันธะ-คอมเพล็กซ์แรงกว่าว่า ของ van der Waal การบังคับเพียงอย่างเดียว อย่างไรก็ตาม พันธะนี้ยังคงอ่อน และสามารถแบ่งที่ปานกลางอุณหภูมิและความดัน [9] เป็นที่ทราบกันว่า ทางซับซ้อนที่ มีโอเลฟินส์ โดยหลังบริจาคโลหะเปลี่ยนบล็อก-d และ Cu + และ Ag + ดูเหมือนจะ เป็นการกำเนิดเช่นเดียวอย่างแน่นหนามากที่สุด และกลับได้อย่างง่ายดาย [4,10 13] มีหลายการศึกษาการสังเคราะห์ของ Cu + และ Ag + adsorbents สำหรับฟินส์ / พาราฟินแยก Padin et al. [10] รายงานว่า ประสิทธิภาพของการ-กำเนิดเช่นเดียวของ Ag (I) Y ดูดซับไม่ดีกว่า 5A และ NaX ซีโอไลต์ในการแยก บิวเทน/butadiene ไว้ et al. [14] เพิ่มเติมยืนยันว่า พร้อมก่อกำเนิดเช่นเดียว Ag + -แลกเปลี่ยน Amberlyst-35 เรซิ่นให้เคลื่อนไหวแยกประสิทธิภาพที่ดีขึ้นกว่าการใช้ผงถ่านกัมมันต์ 4A ในการแยกเอทิลีน/แห่งหนึ่ง นอกจากนี้ monolayer AgNO3 / SiO2 ให้มีมากผลิตภัณฑ์ throughput สูงกว่าจาก zeolite 4A ในการโพรพิลีน / แยกโพรเพน สมดุลการดูดซับและ dynamics ของ C4 ฟินส์ / พาราฟินใน Ag + ชุบดินถูกศึกษาโดย Lee et al. [11] Huang et al. [9] เมื่อเปรียบเทียบกิจกรรมการดูดซับระหว่าง Cu + และ Ag + โดยใช้สมดุล isotherms ที่ C 0 และ 25 พวกเขาพบว่า Cu + ซับฟินส์แรงกว่า Ag + ซึ่งผูกพันกับความร้อน isosteric ของดูดซับอื่น adsorbent, Cu (I) Y -บาตร 1/1, 3 butadiene คัดแยกรายงาน โดย Takahashi และหยาง [15] พวกเขาพบว่า ประสิทธิภาพของ Cu (I) Y ดีกว่า Ag (I) Y เช่น Cu (I) Y อาจชื้นสูงจำนวน 1 บาตรและ 1, 3 butadiene กว่า Ag (I) Y นอกจากนี้ การโต้ตอบของ 1, 3 butadiene Cu +คือแข็งแกร่งกว่าของ Ag + Van Miltenburg et al. [12] ศึกษาการแยกเอทิลีน/แห่งหนึ่ง โดยใช้ NaX zeolite dispersions อย่าง CuCl ผลการศึกษาพบว่า CuCl/NaX ซับก่อนเอทิลีนเนื่องจากการ-กำเนิดเช่นเดียวระหว่าง CuCl ฟินส์ กลุ่มเดียวกันรายงานในภายหลังท่า

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ที่มีต่อการดูดซับโพรพิลีนและโพรเพนใน Cu (I) X และ Cu (I) Y ซีโอไลต์: ผลกระทบจากซีโอไลต์การเตรียม
Suwichak Phutthapatimok [a, b], ภัทรภร Sridechparsat [a, b], Pramoch Rangsunvigit * [a, b] และ สันติ Kulprathipanja [C]

[A] วิทยาลัยปิโตรเลียมและปิโตรเคมีจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัยกรุงเทพฯ 10330 ประเทศไทย [b] ศูนย์ความเป็นเลิศด้านปิโตรเคมีและเทคโนโลยีวัสดุจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
กรุงเทพฯ 10330 ประเทศไทย.
[C] UOP บริษัท Honeywell, 50 ตะวันออก Algonquin Rd., เดสเพลน, IL 60017, USA ผู้เขียน * สำหรับการติดต่อ; E-mail: [e-mail]~~V~~aux
ที่ได้รับ: 9 พฤษภาคม 2014 ที่ยอมรับ: 9 ตุลาคม 2014
บทคัดย่อ
ผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่สามลดลงแตกต่างกันในการเตรียมความพร้อมของลูกบาศ์ก (I) X และ Cu (I) Y ซีโอไลต์และการคัดสรรการดูดซับของพวกเขา โพรพิลีนที่มีต่อการถูกตรวจสอบ ลูกบาศ์ก (I) X และลูกบาศ์ก (I) ซีโอไลต์ Y ถูกจัดทำขึ้นโดยการแลกเปลี่ยนไอออนของ Nax และ Nay ซีโอไลต์ด้วยสารละลายแอมโมเนียทองแดงซึ่งลดลงในแอมโมเนีย (1 ชั่วโมงและ 2 ชั่วโมง) หรือการไหลของไฮโดรเจน ผลลัพธ์ที่ได้จากคู่พลาสม่า inductively ชี้ให้เห็นว่ามีการแลกเปลี่ยนที่ไม่สมบูรณ์ระหว่าง Cu + และ Na + ซึ่งอาจจะมาจากข้อ จำกัด ของวิธีการเตรียมนี้ ผลสเปกโทรสโกเอ็กซ์เรย์โฟโตแสดงให้เห็นว่าวิธีการทั้งหมดที่ลดซีโอไลท์ที่มีทั้ง Cu + และ Cu2 + การศึกษาการพัฒนาถูกใช้ในการตรวจสอบการดูดซับโพรพิลีนในซีโอไลท์ที่เตรียมไว้ แม้ว่าผลการศึกษาพบว่าซีโอไลต์คัดเลือกดูดซับโพรพิลีนซึ่งได้รับการสนับสนุนโดยการก่อซับซ้อนระหว่าง
Cu + และโพรพิลีนมันก็ตั้งสมมติฐานในการทำงานนี้ว่ามีระดับการแลกเปลี่ยนบางอย่างในซีโอไลต์อาจจะจำเป็นสำหรับผลกระทบของ -complexation เพื่อแสดงการดูดซับให้สิทธิพิเศษใด ๆ ที่เห็นได้ชัดต่อโพรพิลีน การลดลงของความสามารถในการดูดซับของซีโอไลต์สร้างใหม่ได้สังเกต Cu + บนลูกบาศ์ก (I) Y ซีโอไลท์ได้น้อยที่มีเสถียรภาพและอ่อนไหวมากไปกว่านั้นในลูกบาศ์ก (I) เอ็กซ์ซีโอไลต์.
คำสำคัญ: โอเลฟิน, Paraffins แยกการดูดซับ
1 บทนำ
ไฮโดรคาร์บอนได้ทางกายภาพที่ไม่ซ้ำกันที่ท้าทายมากขณะที่ทั้งสองชั้นของการแยกและโอเลฟิน Paraffins มีคุณสมบัติซึ่งเป็นอุณหภูมิช่วงแคบ ๆ ของจุดเดือดและระเหยอย่างใกล้ชิดญาติ [1] กลั่น Cryogenic ได้รับการใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการแยกในอุตสาหกรรมปิโตรเคมีเป็นเวลาหลายปี [2] แต่วิธีนี้ต้องใช้พลังงานอย่างเข้มข้นเพราะขั้นตอนนี้คือการดำเนินการที่ความดันสูงและจำนวนมากของถาดที่มีความจำเป็นในหอกลั่น ทางเลือกในการกลั่นอุณหภูมิการดูดซึมการดูดซับและกระบวนการเมมเบรนที่ใช้ยังมีการใช้และการวิจัยสำหรับการแยก [3-8] ในหมู่พวกเขามีศักยภาพในการดูดซับมากขึ้นสำหรับการแยกเลห / พาราฟิน มันไม่จำเป็นต้องเข้าพลังงานสูงที่สุดเท่าที่จะแยกจากโอเลฟิน Paraffins โดยใช้การมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลตัวดูดซับและดูดซับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการแยกเลห / พาราฟิน, การดูดซับด้วยความช่วยเหลือของ-เชิงซ้อนเป็นที่น่าสนใจเป็นพันธะของซับซ้อนจะดีกว่าของแวนเดอร์วาลแรงเพียงอย่างเดียว อย่างไรก็ตามพันธะนี้ยังคงอ่อนแอและจะถูกทำลายที่อุณหภูมิและความดันปานกลาง [9] เป็นที่รู้จักกันว่าโลหะการเปลี่ยนแปลง D-บล็อกสามารถฟอร์มซับซ้อนกับโอเลฟินโดยการบริจาคกลับและ Cu + และ Ag + ดูเหมือนจะเป็นสารประกอบเชิงซ้อนที่แข็งแกร่งเพียงพอมากที่สุดได้อย่างง่ายดายและพลิกกลับ [4,10-13] มีการศึกษาหลายสังเคราะห์ของ Cu + และ Ag + ตัวดูดซับสำหรับเลหแยก / พาราฟินที่มี Padin et al, [10] รายงานว่าประสิทธิภาพการทำงานของ-เชิงซ้อนของ AG (I) Y ดูดซับได้ดีกว่าและ 5A Nax ซีโอไลต์ในบิวเทนแยก / Butadiene Rege et al, [14] ได้รับการยืนยันต่อไปว่ามีการก่อตัว-เชิงซ้อนที่ Ag + การแลกเปลี่ยน Amberlyst-35 เรซินที่ให้บริการเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวการแยกดีกว่าการใช้ซีโอไลต์ 4A ในเอทิลีน / แยกก๊าซอีเทน นอกจากนี้ monolayer AgNO3 / SiO2 ให้ผ่านสินค้าที่สูงขึ้นมากไปกว่านั้นจากซีโอไลต์ 4A ในการแยกโพรพิลีน / โพรเพน สมดุลการดูดซับและการเปลี่ยนแปลงของ C4 เลห / พาราฟินบน Ag + ชุบดินได้รับการศึกษาโดย Lee et al, [11] Huang et al, [9] เมื่อเทียบกิจกรรมการดูดซับระหว่าง Cu + และ Ag + โดยใช้ความสมดุล Isotherms ที่ 0 และ 25 C พวกเขาพบว่า Cu + ดูดซับเลหแข็งแกร่งกว่า Ag + ซึ่งตรงกับความร้อน isosteric ในการดูดซับสารดูดซับอีก Cu (I) Y, 1-butene / 1 แยก 3 Butadiene ถูกรายงานโดยทากาฮาชิและหยาง [15] พวกเขาพบว่าประสิทธิภาพการทำงานของลูกบาศ์ก (I) Y เป็นกว่าของ AG (I) Y ยกตัวอย่างเช่น Cu (I) Y สามารถดูดซับปริมาณที่สูงขึ้นของทั้งสอง 1 butene และ 1, 3 Butadiene กว่า AG (I) Y นอกจากนี้การมีปฏิสัมพันธ์ของ 1, 3-Butadiene กับ Cu + แข็งแรงกว่า Ag + แวน Miltenburg et al, [12] การศึกษาการแยกเอทิลีน / อีเทนโดยใช้กระจายของ CuCl บน Nax ซีโอไลท์ ผลการศึกษาพบว่า CuCl / Nax ดูดซับเอทิลีนพิเศษเพราะ-เชิงซ้อนระหว่าง CuCl และเลห กลุ่มเดียวกันรายงานภายหลังท่า