UOP 吸附剂

烯烃和聚合物工艺物料净化

目录

简介 1

沸石分子筛 2

改性活性氧化铝 3

UOPAZ-300混合型吸附剂 5

UOPGB系列吸附剂 9

结论 10

通过吸附去除杂质

杂质种类 杂质 乙烯 丙烯α- 烯烃共聚单体

溶剂＊

含氧化合物

水CO

2

醇乙醛乙醚

羰基化合物酮

过氧化物氧气

×××

×

×××××××××

××××××××

×

××××××

硫化物

COSH

2S

硫化物硫醇

××

××××

××××

××××

氮气氨胺腈

× ××

×××

×××

其它胂膦汞

×××

×××

*新鲜、回收和 / 或催化剂准备

用于烯烃和聚合物工艺物料净化的 UOP 吸附剂

随着用于生产聚合物的催化剂技术的进步，工厂对高纯度烯烃工艺物料的需求

日益增大。无论是对于FCC催化裂化装置的尾气或是烯烃制造工厂的最终产

品，吸附剂均能为烯烃生产商提供去除污染物的能力，并满足客户的高纯度要

求。聚合物生产商也要使用吸附剂来确保原料纯度，并处理生产过程中的回收

物料物料。UOP提供的完整吸附剂系列可以满足所有这些处理领域。

简介

众所周知，聚合物生产商需要高纯度原

料和工业生产液流。物料中的杂质会对

催化剂的活性和功能产生不利影响，从

而降低聚合物的产量和质量。此类物料

中的常见杂质包括水、二氧化碳、甲醇

和羰基硫。几十年来，上述污染物以及

其他杂质都是通过再生吸附流程有效地

去除。用于去除这些污染物的UOP吸附

剂包括沸石分子筛、改性活性氧化铝、

AZ-300混合型吸附剂和非再生金属氧

化物 / 硫化物产品。吸附剂的选择将取决

于待去除的具体杂质和其所在的工艺物

料的特性。

2

对于成功的净化系统而言，选择适当

的吸附剂非常重要，而设备的操作也

同样重要。吸附剂应用不当不仅会导

致产品或工艺物料不合格，而且会产

生潜在危险和负面影响。吸附剂在吸

附时会释放热量。如果吸附剂使用不

当，或者在设备设计或操作时没有慎

重考虑吸附产生的热量，则可能导致

副产品的生成，并且在特定情况下会

导致高温失控聚合反应。在不太极端

的场合下，此类反应可能在吸附剂表

面生成焦炭，并因此缩短吸附剂的使

用寿命。

沸石分子筛

沸石吸附剂是一种人工合成分子筛，

是具有微孔性和晶体结构的金属硅铝

酸盐。分子筛吸附剂均一的晶体结构

可提供可预测和非常可靠的吸附特

性。分子筛吸附剂晶体结构中所包含

的金属阳离子能够平衡体系中的负电

荷。这些金属阳离子会产生电场，因

此对极性分子有着很强的引力。根据

相对应的分子大小，分子可能会被分

子筛充分吸收或完全排除，这取决于

晶体结构和分子筛吸附剂主导阳离子

的类型。例如，3A分子筛对于烯烃

脱水尤其适用。它将吸收水分，但会

排除烯烃分子。

分子筛临界孔径，Å

水 2.6二氧化碳 3.3甲醇 3.6硫化氢 3.6乙烯 3.9丙烯 4.5

分子筛 ：吸收和排除的分子

类型 吸收的分子 排除的分子

3A有效直径

小于 3埃的分子，包括H

2O和NH

3

有效直径大于3埃的分子（乙烷）

4A有效直径小于4埃的分子，

包括乙醇、H2S、CO

2、SO

2、C

2H

4、

C2H

6和C

3H

6

有效直径大于4埃的分子（丙烷）

5A有效直径小于5埃的分子，

包括nC4H

9OH、n-C

4H

10、C

3H

8至

C22H

46和R-12

有效直径大于5埃的分子（丙烷）（异性化合物和4碳环）

13X有效直径

小于8埃的分子，包括苯和甲苯

有效直径大于8埃的分子，(C

4F9)3N

*图表中仅描述基本的分子筛类型。在所有应用中，这些基本形式可针对特定用途进行定制。

** 每种类型可吸附所列的分子以及前面类型所列的分子。

3

改性活性氧化铝

改性活性氧化铝吸附剂是合成的过渡

阶段氧化铝。与沸石不同，活性氧化

铝晶体性较弱，并具有不统一的孔隙

系统。活性氧化铝的吸附能力很大程

度上取决于其表面功能性，这可以在

生产过程中进行改性。如不进行改性，

活性氧化铝吸附剂依靠较弱的分子力

进行吸收，因此在低浓度时去除极

性杂质的效率很低。然而改性之后，

活性氧化铝的化学吸附特性可得到加

强，使之成为高效、有用的吸附剂。

通常情况下，向活性氧化铝中添加无

机化合物可使活性氧化铝显弱碱性。

沸石分子筛吸附剂对极性分子和可极

化的分子具有很强的引力，并根据

极性强弱对各种极性分子表现出优

选特性。水分子是已知极性最强的分

子，因此将最先被强力吸附至沸石分

子筛。分子筛吸附剂（包括沸石）的

物理吸附会导致热量的释放，即吸附

热。如果待处理的烯烃可被沸石吸附

剂吸附，则可能需要预负载步骤。如

果没有对此作适当考虑，物料使用较

大孔隙的沸石吸附剂对烯烃物料进行

处理时会产生多余杂质，或因吸附剂

对烯烃（极性分子）强大的引力而导

致危险状况。预负载步骤通过在吸附

步骤之前控制大孔沸石上烯烃的加入

量，来控制释放的热量。在预负载步

骤期间，物料烯烃被缓慢加入到再生

物料中，并由沸石吸附。在此控制方

式中，物料烯烃被吸附时产生的吸附

热将由再生物料带走，此时沸石已为

吸附步骤做好准备。由于杂质分子通

常会在主导烯烃分子之前被沸石吸

收，杂质将取代烯烃分子，物料安全

有效地从烯烃物料中去除。特定应用

中如需预负载步骤，UOP将提供建

议和指南。

对极性分子的优选特性和在极低杂质

浓度时的高吸附容量，结合这两种特

性，使得沸石分子筛尤其适用于准备

高纯度聚合物工业生产液流。

沸石分子筛能够吸附大量极性分子，

而当烯烃物料中含有较少极性分子

时，其他吸附剂可能可以更有效地去

除。

分子筛选择性顺序（由高到低）

水甲醇硫化氢二氧化碳丙烯乙烯

分子筛吸附热量，BTU / lb

水 1，800甲醇 809硫化氢 554乙烯 509丙烯 438二氧化碳 349

活性氧化铝的化学吸附特性依靠由

微弱化学反应提供的吸附力，该化

学反应在高温再生步骤期间可能是

可逆的。

4

物料在烯烃物料中，改性活性氧化铝

可有效去除的常见杂质包括各种弱酸

性气体（例如CO2、H2S和COS）。

由于这些氧化铝依靠化学吸附特性来

去除CO2、H2S和COS，因此在极

低浓度下它们仍表现出对这些污染物

的高容量吸附性。

杂质清除产品配置对比

杂质种类 杂质 产品配置 吸附剂容量烯烃

负载？

含氧化合物 水

UOPMOLSIVTM3A-EPG吸附剂UOPMOLSIV13X-PG吸附剂

UOPA-201 氧化铝UOPAZ-300吸附剂

高高高 *中等

否是否否

二氧化碳

UOPCG-734氧化铝UOPCG-731氧化铝UOPAZ-300吸附剂

选择性吸附剂1

高高中等中等

否否否否

醇、酮、乙醛、乙醚、羰基化合物和过氧化物

UOPMOLSIV13X-PG吸附剂UOPAZ-300吸附剂

选择性吸附剂2

高中等中等

是否

是 **

O2

UOPGB系列吸附剂*** 高 否

硫化物 H2S

UOPSG-731氧化铝UOPAZ-300吸附剂

UOPGB系列吸附剂***选择性吸附剂1

高中等高中等

否否否否

COS

UOPSG-731氧化铝UOPAZ-300吸附剂

UOPGB系列吸附剂***选择性吸附剂1

高中等高高

否否否否

硫醇、硫化物和二硫化物

UOPMOLSIV13X-PG吸附剂UOPAZ-300吸附剂

选择性吸附剂2

高中等中等

是否

是 **

含氮化合物 氨、胺和腈UOPMOLSIV13X-PG吸附剂

UOPAZ-300吸附剂选择性吸附剂2

高中等中等

是否

是 **

胂 &膦 AsH3、PH3 UOPGB-238吸附剂 高 否

汞 HgUOPHgSIVTM吸附剂

UOPGB系列吸附剂***低高

否否

*在相对湿度大于60%的条件下**建议预负载*** 非再生材料

5

UOP 加速反应测试 (ART)

在含有吸附剂的高压釜中，液态异丁烯会

受热。温度上升时，压力将受到监控。低

聚反应开始时压力将会下降。吸附剂活性

越强，开始低聚反应时的温度越低。在生

产工厂中使用时，这些更具活性的吸附剂

将会生成绿油，并且更快地停止作用。

选定吸附剂的异丁烯 ART

(psi

g)

800

600

400

200

00 100 200 300 400

°C

3A

AZ-30013X

MOLSIVTM

13X-Source A

改性活性氧化铝吸附剂不像沸石一样

对极性污染物有极强的引力。使用改

性活性氧化铝仅可吸附少许或不可吸

附烯烃，此时烯烃的吸附热量可忽

略，因此无需预加载步骤。此外，物

料物料表现出极低的活性。即使在复

杂工况条件下，杂质（例如烯烃低聚

物）的形成也几乎不可能。

UOP AZ-300 混合型吸附剂

对弱酸性气体的高选择性和高容量以及

低反应活性和低吸附热量，结合这些特

性，使得改性活性氧化铝适用于烯烃物

料的提纯。相应地，分子筛能够吸附大

量极性分子。一种吸附剂同时表现出沸

石和改性活性氧化铝吸附剂的特性是最

理想的情况。AZ-300吸附剂便是这样

一种吸附剂，它是改性活性氧化铝和分

子筛吸附剂的同质结合体，具有两种材

料的互补性能特征。AZ-300吸附剂对

弱酸性气体和多种极性分子均具有高容

量吸附性。

尽管AZ-300吸附剂含有沸石，但

它在处理不饱和物料时一般无需预加

载步骤。无需预加载步骤，同时仍能

够有效除去极性混合物，这为烯烃

生产商和聚合物制造商提供了巨大的

流程便利性和竞争优势。AZ-300吸

附剂的独特特性使工厂能够使用单个

产品来吸附和清除各种污染物。AZ-

300吸附剂功能的多样性可在间歇期

间和未预测污染物的含量浮动期间提

供额外优势。

6

UOP将AZ-300吸附剂与市场中的

同类产品（选择性吸附剂2）进行对

比测试。数据显示AZ-300吸附剂

对丙烯中的甲醇具有出众的再生吸

附容量。测试同时还测量出AZ-300

吸附剂优越的传质特性。

UOPAZ-300吸附剂消除了预加载步骤，并且使用单个产品床便能提供相同

的设备性能和吸附容量。

丙烯物料 案例研究

进料速度 (lbs/hr) 155,000

温度 (°C) 50

压力 (psig) 300

杂质浓度 ppm(w)

水 (H2O)

羰基硫(COS)甲醇(CH

3OH)

氧化剂总量

2051530

穿透周期时间，天

单个产品AZ-300（无预载）

混合床 13A-EPG和SG-731（无预载）

混合床 213X-PG和SG-731（需要预载）

6

3

6

动态去除丙烯中甲醇的对比情况 *

UOP AZ-300

10

8

6

4

2

0

Wt%

7.7

5.7

*测试条件：丙烯中甲醇的浓度为65ppmw

7

UOP杂质测试显示，与同样推荐用

于去除氧化碳氢化合物的选择性吸附

剂2相比，AZ-300吸附剂拥有高出

50%的CO2吸附容量。在可能导致

轻酸性气体含量提高的混乱条件下，

这超出的CO2吸附容量（同样适用

于COS和H2S）可发挥特别的优势。

CO2 吸附容量对比 *

CO2 Wt%

1.4

1.2

0.6

1.0

0.8

0.4

0.2

UOP AZ-300

0.00 50 100 150 200

*测试条件：40°C

*测试条件：丙烯中甲醇的浓度为65ppmw

甲醇穿透的对比 *

100

9080

50

70

60

40

30

20

10

UOP AZ-300

00 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

8

UOP同时还评估了这些材料的活性。数据清楚地显示AZ-300吸附剂的活性较低。测试中，液态丙烯被充入两个

测试吸附柱。其中一个装有AZ-300吸附剂，另一个装有选择性吸附剂2。在监控压力的同时提高温度。在没有

任何吸附剂的情况下，压力会随着温度一起升高。在我们的测试中，压力降低说明发生了化学反应。该反应是由

丙烯生成低聚物。除了生成潜在的污染物外，该低聚反应还会产生热量，这可能会导致流程失控。AZ-300吸附

剂在250℃时没有显示出任何活性。通过对比，另一种吸附剂在150℃左右开始发生反应。

气相色谱分析显示，从单个C3峰值可看出使用UOPAZ-300吸附剂的丙烯没有发生反应（左）。使用另一种材料

的汽缸中所含物质的气相色谱(GC)显示，C3时已反应生成较高分子量碳氢化合物的混合物（右）。

活性对比

UOP AZ-300 吸附剂 选择性吸附剂 2

800

500

700

600

400

300

200

100

00 100 200 300 400 500 600

°C

UOP AZ-300 600

300

500

400

200

100

00 100 200 300 400 500 600

9

循环测试之后选择性吸附剂样品上的残留碳

商业丙烯物料中的动态测试

随着时间推移，即使没有激烈的热量

释放和聚合反应，更具活性的吸附剂

表面也将堆积碳渣，因此缩短了其有

效寿命。测试之后，对比材料包含的

碳渣量远远超过AZ-300吸附剂。

今后您考虑用吸附剂去除污染物时，

请记起AZ-300混合吸附剂。它吸

收各种污染物的能力结合在烯烃物料

中的低活性使其无与伦比。

UOP GB 系列吸附剂

这类吸附剂是高容量、非再生的金属

氧化物或硫化物，用于从各种气态

和液态碳氢化合物中去除微量污染

物（例如 AsH3、PH3、COS、Hg 和

O2），使污染物含量低至 ppb（十亿

分之一）等级。它们具有高污染物吸

附容量和对载流的低活性特征。孔隙

系统已经过优化，尽可能降低扩散电

阻，以增加污染物去除的动态容量。

在商业丙烯物料中以 LHSV40hr-1

进行的加速测试显示出 UOPGB-

238 吸附剂的优化孔隙结构的优势。

与其他竞争性材料相比，GB-238吸

附剂锋利的穿透面展示了更佳的传质

特性。这使得容器设计更小、更经济，

或使吸附剂在当前容器中的使用寿命

更长。

UOP AZ-300

1.2

17.4

100

80

60

40

20

°C°C

00 5 10 15 20

100

80

60

40

20

00 10 20 4030 50

UOP GB-238 吸附剂，50℃

结论

UOP开发了完整系列吸附剂，专用于

去除烯烃和聚合物工厂生产液流中发现

的各种污染物。分子筛、改性氧化铝、

AZ-300混合吸附剂以及包含GB系列吸

附剂的金属氧化物 / 硫化物均已成功应用

于这些生产流程。

应用范围、物料条件广泛，可结合吸附

剂的使用进行合适的选择。本手册帮助

您了解各种吸附剂可有效处理的污染物

类别。请电询UOP专门技术人员，以使

UOP吸附剂更好地满足您的污染物清除

需求。

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如果有兴趣深入了解 UOP 吸附剂，请联

系您的UOP代表，或访问我们的网站：

www.uop.com。

UOP LLC，霍尼韦尔旗下公司

25EastAlgonquinRoad

DesPlaines,IL60017-5017,U.S.A.

电话：+1-847-391-2000

www.uop.com

UOP5547IBR/ADSOP/12/1/CN

2012 年 10 月

中国印制

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