[发明专利]一种苯脱氮的方法

说明书

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种苯脱氮的方法，特别涉及将含有碱 性物质吗啉的苯通过由强酸性阳离子交换树脂构成的固定床吸附剂床层进行脱氮，得 到中性试验合格的苯产品的方法。

背景技术

在以裂解加氢汽油为原料进行芳烃抽提生产高纯度的苯和甲苯时，所使用的溶剂 吗呋啉会发生水解反应生成呈碱性的吗啉(化学名为1,4-氧氮杂环己烷)，而吗啉沸点 与苯接近，无法通过精馏来脱除吗啉，导致苯产品中的含氮量偏高，中性试验呈碱性， 无法生产出合格的苯产品。

活性白土作为一种脱氮效果良好的油品脱氮剂得到广泛的应用。经活性白土处理 后的苯，其总氮可由30mg/kg降至3mg/kg以下，达到了合格苯产品的要求。活性白 土通常是以膨润土为原料，以无机酸为活化剂来制备。膨润土的主要成分为蒙脱石， 蒙脱石是三层结构的粘土矿物,具有由两层硅氧四面体夹一层铝氧八面体所组成的 2:1型晶体结构。晶层内部存在离子交换,四面体中部分Si⁴⁺可被Al³⁺置换,八面体 中部分Al³⁺又可被Ca²⁺、Mg²⁺等置换,致使晶体带负电荷。为达到电荷平衡,就要吸 附Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺等阳离子。在用无机酸对膨润土进行活化时，H⁺取代可交 换的金属离子,在表面形成了丰富的B酸和L酸中心，这赋予了活性白土良好的脱氮 性能。当含有吗啉的苯在活性白土表面吸附时，活性白土的B酸和L酸中心可与吗 啉的氮原子发生中和反应，形成相应的胺盐并沉积在活性白土表面，达到脱氮的目的。 由于吸附剂吸附吗啉的过程为化学吸附，一个吸附剂的酸中心只能吸附一个分子的吗 啉，由此使得活性白土的饱和吸附容量只能达到约1％左右，因此需频繁更换活性白 土来保证苯产品中总氮≤3mg/kg。卸出的活性白土或进行填埋或进行高温焚烧处理， 也使得苯脱氮成本增加及产生大量的固体废弃物，造成严重的环境污染。

虽然吸附饱和的活性白土，其表面由B酸和L酸中心与吗啉的氮原子生成的胺 盐具有高温分解的可能性，但在温度为220～260℃的条件下，也只是有部分胺盐分 解，活性白土只是恢复了部分酸性，如继续提高再生温度至350℃，活性白土会因晶 化而丧失吸附活性。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种苯脱氮的方法，它通过将含有吗啉 的苯通过由强酸性阳离子交换树脂构成的固定床吸附剂床层进行脱氮，得到中性试验 合格的苯产品；该方法显著降低了吸附剂的使用量。

以下是本发明具体的技术方案：一种苯脱氮的方法，该方法将含有吗啉的苯通过 由强酸性阳离子交换树脂构成的固定床吸附剂床层进行脱氮，使苯中的吗啉在树脂表 面发生化学吸附被脱除。脱氮的质量空速为1～3hr^-1，温度为20～50℃，压力为0.3～ 1.0MPa。所述强酸性阳离子交换树脂为大孔磺酸基阳离子交换树脂，其质量交换容 量为3～5.5mmol/g，比表面积为40～70m²/g，孔容为0.25～0.50ml/g，平均孔径为20～ 60nm。

优选的，所述的质量空速为1.2～2.0hr^-1；温度为30～45℃；压力为0.6～0.8MPa。

优选的，所述的大孔磺酸基阳离子交换树脂的质量交换容量为5.0～5.5 mmol/g；比表面积为50～60m²/g，孔容为0.3～0.40ml/g，平均孔径为30～50nm。

发明人通过试验发现，与现有脱氮技术相比，磺酸基阳离子交换树脂对苯所含的 微量吗啉的脱除具有十分明显的优势，其一是脱氮精度高，经脱氮处理的苯含氮量可 降至0.5mg/kg以下；二是饱和吸附容量高，单位质量的树脂是活性白士的7.01倍，大 幅减少了其耗量；三是吸附饱和的强酸性阳离子交换树脂可以在常温下通过简单的酸 洗方式进行再生，从而可以大幅减少会造成环境污染的固体废弃物排放量。

本发明的关键在于采用强酸性阳离子交换树脂作为含有碱性物质吗啉的苯的脱 氮。

具体实施方式