本申请要求2015年12月29日提交的美国申请no.62/272,522的优先权。
本发明整体上涉及无粘结剂沸石吸附剂和制造该无粘结剂吸附剂的方法。更特别地，本发明涉及fau型无粘结剂沸石吸附剂和制造该fau型无粘结剂吸附剂的方法。该fau型无粘结剂吸附剂可用于在使用无粘结剂沸石吸附剂的选择性吸附分离工艺中的二甲苯分离和提纯。
背景技术：
模拟移动床(smb)吸附工艺在商业上用于许多大规模石油化学分离以从混合二甲苯中回收高纯对二甲苯和间二甲苯。本文所用的“混合二甲苯”是指包括乙苯、对二甲苯、间二甲苯和邻二甲苯的c8芳族异构体混合物。高纯对二甲苯和间二甲苯用于生产聚酯纤维、树脂和薄膜。
广泛描述和实施了用于执行模拟移动床吸附分离工艺的一般技术。通常，该工艺模拟吸附剂的移动床，液体进料连续对流流过该吸附剂。进料和产物在接近恒定的组成下连续进入和离开吸附剂床。利用该吸附剂对间二甲苯的亲和力与对其它c8芳族异构体的亲和力的差异实现分离。
用于模拟移动床吸附工艺的典型吸附剂通常包括结晶铝硅酸盐沸石并可包含天然和合成铝硅酸盐。适合用作间二甲苯选择性吸附剂的结晶铝硅酸盐沸石包括具有铝硅酸盐笼形结构的那些，其中氧化铝和二氧化硅四面体在开放的三维结晶网络中互相密切连接。四面体通过共用氧原子交联，在沸石部分或完全脱水之前，四面体之间的空间被水分子占据。脱水产生与具有分子大小的通道交错的晶体。在水合形式中，结晶铝硅酸盐沸石通常由式：m2/no:al2o3:wsio2:yh2o表示，其中“m”是平衡四面体的电价的阳离子并通常被称作可交换阳离子位点，“n”代表该阳离子的化合价，“w”代表sio2的摩尔数，且“y”代表水的摩尔数。可用作吸附剂的此类结晶铝硅酸盐沸石具有相对轮廓分明的孔隙结构。铝硅酸盐沸石的确切类型通常由特定的二氧化硅:氧化铝摩尔比和笼形结构的孔隙尺寸确定。
占据沸石吸附剂中的可交换阳离子位点的阳离子(m)可通过结晶铝硅酸盐领域的普通技术人员公知的离子交换方法被其它阳离子替代。结晶铝硅酸盐，如在沸石内的可交换阳离子位点具有阳离子的沸石y，已知选择性吸附包含至少一种其它c8芳族异构体的混合物中的间二甲苯。
通常，用于分离工艺的沸石吸附剂含有分散在非晶材料或无机基质中的沸石结晶材料，其内具有能使液体进入该结晶材料的通道和空腔。二氧化硅、氧化铝或某些粘土及其混合物是这样的无机基质材料的典型代表，其充当“粘结剂”以形成或团聚原本会包含细粉的沸石结晶粒子。团聚的沸石吸附剂因此可以是粒子如挤出物、聚集体、薄片、大球体如珠粒、颗粒等的形式。
该粘结剂通常是惰性的并且对任何选择性吸附没有贡献。已经努力通过在保持沸石吸附剂的强度和大孔性的同时在被称作“沸石化”的转化工艺中将粘结剂转化成选择性沸石以提高吸附剂内的选择性份额(沸石体积)来改进吸附剂生产率。这一转化工艺产生“无粘结剂”沸石吸附剂。尽管这一转化工艺已使吸附剂生产率提高，仍追求吸附分离工艺的工艺性能的进一步提高和运行成本的降低。
因此，希望提供降低加工固定量的进料所需的吸附剂和解吸剂的量的无粘结剂沸石吸附剂。还希望提供形成这样的无粘结剂吸附剂的方法。此外，本发明的其它合意要素和特征从联系发明背景考虑的后续发明详述和所附权利要求书中显而易见。
技术实现要素：
发明概述
本发明提供无粘结剂沸石吸附剂和制造该无粘结剂沸石吸附剂的方法。
本发明的第一实施方案是一种无粘结剂沸石吸附剂，其包含具有3.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的第一fau型沸石；具有2.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的粘结剂转化型fau型沸石，其中所述粘结剂转化型fau型沸石可以为所述无粘结剂沸石吸附剂的5-50％；和在所述无粘结剂沸石吸附剂内的阳离子可交换位点。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少95％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少98％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述粘结剂转化型fau型沸石可以为所述无粘结剂沸石吸附剂的10-20％。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述阳离子可交换位点可以是碱金属/碱土金属阳离子。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述阳离子可交换位点可以是钡、钾、钠、或钡、钾、或钠的任何组合。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述附聚物的可离子交换位点包含在附聚的fau型沸石吸附剂内的阳离子可交换位点处的na至阳离子可交换位点的至少95％。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述非沸石粘结剂包括二氧化硅、氧化铝、或二氧化硅和氧化铝的组合。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述粘结剂转化型fau型沸石具有3.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方
案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂含有1％至7％的水。
本发明的第二实施方案是一种制造无粘结剂沸石吸附剂的方法，其包括形成具有可离子交换位点的附聚物，所述附聚物由具有3.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的fau型沸石、包含二氧化硅、氧化铝、或二氧化硅和氧化铝的组合的非沸石粘结剂和成型助剂形成，其中附聚物由多于50％的fau型沸石形成；施加热处理以预调节所述粘结剂和驱散所述成型助剂；用含有至少一种氢氧化物源的溶液施加水热处理以将非沸石材料转化成fau型沸石材料；和干燥所述无粘结剂沸石吸附剂。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少95％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少98％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述含氢氧化物的溶液进一步包含硅、铝、或硅和铝的混合物。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包括交换所述可离子交换位点。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中干燥所述无粘结剂沸石吸附剂确保所述无粘结剂沸石吸附剂含有1％至7％的水。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中形成附聚物进一步包含具有0.3mm至0.8mm的粒度的附聚物。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中形成附聚物的步骤包含合并分别为附聚的无粘结剂fau型沸石吸附剂的80至90重量％和10至20重量％的量的fau型沸石和高岭土粘结剂，和与所述粘结剂转化型fau型沸石和所述fau型沸石的总重量％的最多5重量％的量的玉米淀粉混合。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中形成附聚物的步骤包含用具有4.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的fau型沸石形成附聚物。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中交换所述附聚物的可离子交换位点的步骤包含在附聚的fau型沸石吸附剂内的阳离子可交换位点处的na至阳离子可交换位点的至少95％。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中活化所述附聚物的步骤包含将所述附聚物加热到至少625℃且将偏高岭土粘结剂转化成粘结剂转化型沸石的步骤包含用碱金属氢氧化物水溶液苛性消化所述偏高岭土粘结剂。
这些实例的另外的目的、优点和新颖特征部分阐述在下列说明书中，部分是本领域技术人员在审查下列说明书时显而易见或可通过这些实例的生产或运行获悉。可以借助所附权利要求书中特别指出的方法、手段和组合实现和达到这些概念的目的和优点。
定义
本文所用的术语“料流”可包括各种烃分子，如直链、支化链或环状烷烃、烯烃、烷二烯和炔，和任选其它物质，如气体，例如氢气，或杂质，如金属，和硫和氮化合物。该料流还可包括芳族和非芳族烃。此外，烃分子可缩写为c1、c2、c3...cn，其中“n”代表所述一种或多种烃分子中的碳原子数。此外，上标“+”或“-”可以与缩写的一种或多种烃符号一起使用，例如c3+或c3-，其包括该缩写的一种或多种烃。例如，缩写“c3+”是指具有三个和/或更多个碳原子的一种或多种烃分子。
本文所用的术语“区”可以是指包括一个或多个设备项和/或一个或多个子区的区域。设备项可包括一个或多个反应器或反应容器、加热器、交换器、管、泵、压缩机和控制器。另外，设备项，如反应器、干燥器或容器可进一步包括一个或多个区或子区。
本文所用的术语“重量百分比”可缩写为“wt％”。
本文所用的术语“原子比”可与“摩尔比”互换使用。
本文所用的术语“fau型”可以是指八面沸石，如沸石x和y。
具体实施方式
发明详述
下列发明详述仅是示例性的并且无意限制本发明或本发明的应用和用途。此外，无意受制于前述发明背景或下列发明详述中给出的任何理论。
本发明的第一实施方案是一种无粘结剂沸石吸附剂，其包含具有3.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的第一fau型沸石；具有2.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的粘结剂转化型fau型沸石，其中所述粘结剂转化型fau型沸石可以为所述无粘结剂沸石吸附剂的5-50％；和在所述无粘结剂沸石吸附剂内的阳离子可交换位点。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少95％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少98％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述粘结剂转化型fau型沸石可以为所述无粘结剂沸石吸附剂的10-20％。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述阳离子可交换位点可以是碱金属/碱土金属阳离子。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述阳离子可交换位点可以是钡、钾、钠、或钡、钾、或钠的任何组合。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述附聚物的可离子交换位点包含在附聚的fau型沸石吸附剂内的阳离子可交换位点处的na至阳离子可交换位点的至少95％。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述非沸石粘结剂包含二氧化硅、氧化铝、或二氧化硅和氧化铝的组合。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述粘结剂转化型fau型沸石具有3.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂含有1％至7％的水。
本发明的第二实施方案是一种制造无粘结剂沸石吸附剂的方法，其包括形成具有可离子交换位点的附聚物，所述附聚物由具有3.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的fau型沸石、包含二氧化硅、氧化铝、或二氧化硅和氧化铝的组合的非沸石粘结剂和成型助剂形成，其中附聚物由多于50％的fau型沸石形成；施加热处理以预调节所述粘结剂和驱散所述成型助剂；用含有至少一种氢氧化物源的溶液施加水热处理以将非沸石材料转化成fau型沸石材料；和干燥所述无粘结剂沸石吸附剂。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少95％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少98％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述含氢氧化物的溶液进一步包含硅、铝、或硅和铝的混合物。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包括交换所述可离子交换位点。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中干燥所述无粘结剂沸石吸附剂确保所述无粘结剂沸石吸附剂含有1％至7％的水。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中形成附聚物进一步包含具有0.3mm至0.8mm的粒度的附聚物。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中形成附聚物的步骤包含合并分别为附聚的无粘结剂fau型沸石吸附剂的80至90重量％和10至20重量％的量的fau型沸石和高岭土粘结剂，和与粘结剂转化型fau型沸石和fau型沸石的总重量％的最多5重量％的量的玉米淀粉混合。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中形成附聚物的步骤包含用具有4.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的fau型沸石形成附聚物。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中交换所述附聚物的可离子交换位点的步骤包含在附聚的fau型沸石吸附剂内的阳离子可交换位点处的na至阳离子可交换位点的至少95％。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中活化所述附聚物的步骤包含将所述附聚物加热到至少625℃且将偏高岭土粘结剂转化成粘结剂转化型沸石的步骤包含用碱金属氢氧化物水溶液苛性消化所述偏高岭土粘结剂。
本发明的优选类型的沸石是八面沸石，包括合成x和y类型。最优选的是大致如经此引用并入本文的美国专利no.3,130,007中公开的y类型。沸石y的晶体基本是通过共用氧原子交联的sio4和alo4四面体的三维骨架。通过阳离子如碱金属离子在铝硅酸盐骨架中的存在平衡各含铝四面体的电价。骨架中的空隙空间被水分子占据。
在一个实施方案中，制备fau型沸石的方法以形成由沸石y和惰性粘结剂构成的吸附剂附聚物开始。沸石y使用惰性粘结剂通过在环境温度下与水混合附聚成吸附剂珠粒。在一个优选实施方案中，该惰性粘结剂包含二氧化硅:氧化铝摩尔比为2.0至2.2，优选2.0的高岭土。高岭土可获自例如u.s.silicaco.,berkeleysprings,wv。该珠粒可以由80至90重量％沸石y和10至20重量％高岭土粘结剂构成(在无挥发物基础上)。该高岭土粘结剂将起始沸石粉末粘结在一起以形成具有0.3mm至0.8mm的粒度并具有如通过如下所述的水磨试验显示的提高的机械强度的吸附剂珠粒。尽管已经描述了珠粒形式的附聚物，但本发明不限于此。沸石y可以附聚成其它形式的粒子，如挤出物、聚集体、薄片、大球体、颗粒等。
在一个示例性实施方案中，在附聚物形成步骤的过程中也可以将添加剂，如玉米淀粉与沸石y和惰性粘结剂混合。对于如下所述的用途，可以以粘结剂转化型沸石部分和起始沸石y的总重量的0至5.0重量％(在无挥发物基础上)的量加入玉米淀粉。其它添加剂可包括聚合物和纤维。
为了将高岭土粘结剂转化成粘结剂转化型沸石，该附聚物在625℃或更高温度下活化以将高岭土粘结剂转化成偏高岭土粘结剂。该高岭土粘结剂发生吸热脱羟反应并转化成无序偏高岭土相。如果之前加入玉米淀粉，其在此步骤的过程中烧除。
接着，然后在88℃的温度下用含有硅酸钠和氢氧化钠的溶液苛性消化该偏高岭土粘结剂并将偏高岭土粘结剂转化成具有2.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的粘结剂转化型沸石。该转化导致如通过在液态o2温度下的mcbaino2容量测量测定的选择性孔隙体积增加。在zeolitemolecularsieves:structure,chemistryanduse,donaldw.breck著,johnwiley&sons,1974中描述了这样的测量。因此，该吸附剂珠粒包含基本100％沸石及可忽略不计的惰性粘结剂，以形成“无粘结剂”沸石吸附剂珠粒。该吸附剂珠粒包含具有3.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的沸石y部分(来自起始沸石y)和具有2.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的粘结剂转化型沸石部分。尽管已经描述了高岭土粘结剂转化成粘结剂转化型沸石，但本发明不限于此。例如，可以将其它粘土粘结剂转化成粘结剂转化型沸石。非限制性实例包括属于埃洛石家族的粘土。此外，尽管已经描述了使用氢氧化钠溶液作为用于粘结剂转化的苛性碱溶液，但本发明不限于此。除氢氧化钠外，其它碱金属氢氧化物水溶液也可用于转化。非限制性实例包括氢氧化钾或氢氧化钠和氢氧化钾的混合物的溶液。
接着，将该fau型无粘结剂沸石吸附剂干燥以固定其水含量。在这方面，通过洗涤和干燥该珠粒至1至7％烧失量(在900℃下的loi)而活化该fau型无粘结剂沸石吸附剂。通常通过热活化(优选在175℃至250℃的温度下的热活化)进行该干燥。吸附剂的水含量在本文中以在900℃下的公认loi试验表示。在uoptestmethodno.uop954-03(可通过astminternational,100barrharbordrive,poboxc700,westconshohocken,pa,19428-2959usa获得)中描述了该loi试验。
如上所述，可以在珠粒形成阶段的过程中将玉米淀粉添加到沸石y和粘土粘结剂混合物中。如下文更详细解释，玉米淀粉的添加提高吸附剂珠粒的介孔率和大孔率。如本文所用和照惯例，“大孔”被定义为具有大于50nm的孔径的孔隙，且“介孔”被定义为具有2至50nm的孔径的孔隙。大孔性和介孔性通过允许氢氧化钠转化溶液流遍粘结剂而促进粘结剂的转化。大孔和介孔也有助于改进该fau型无粘结剂沸石吸附剂的传质速率。
该无粘结剂吸附剂可用于在使用无粘结剂沸石吸附剂的选择性吸附分离工艺中的二甲苯分离和净化，如提纯高纯对二甲苯或间二甲苯。非限制性实例包括：分批和连续运行模式；液相和气相运行；固定床、移动床和模拟移动床运行；和对流和并流流动。在一个示例性实施方案中，该无粘结剂沸石吸附剂用于从混合二甲苯中回收间二甲苯的对流、液相、模拟移动床、吸附分离工艺。该吸附剂对间二甲苯具有选择性。用于smb工艺的解吸剂可包含对二乙苯、甲苯、苯或茚满。
实施例
下列实施例意在进一步例示本吸附剂。本公开的实施方案的这一举例说明无意将本公开的权利要求限于这些实施例的特定细节。这些实施例基于工程计算和对类似工艺的实际操作经验。下表现实测试的五种不同组合物。
表1
首先使用3重量％cmc作为挤出助剂将85重量％y-54粉末和15重量％高岭土挤出为1/16”圆柱体。挤出物在烘箱中在100℃下干燥整夜。接着，该挤出物使用下列步骤活化：2℃/分钟升至300℃并保持2小时，接着以5℃/分钟升至675℃并保持3小时，最后以10℃/分钟冷却至100℃。在挤出物冷却至室温后，将它们压碎并筛分至20/40目(mesh)。10克筛过的(meshed)挤出物接着用以下列凝胶摩尔氧化物比为目标制备的溶液处理：al2o3:10.45sio2:4.5na2o:500h2o(包括粘结剂组合物但没有y-54粉末)。该溶液由11.82克硅酸钠；2.09克50％naoh溶液；和52.13克h2o构成并添加到玻璃烧瓶中，覆盖并在热水浴中达到消化温度88℃。一旦该溶液达到温度，将筛过的挤出物添加到该烧瓶中，再将其覆盖并放回水浴中。最后，覆盖水浴，启动振动器部件并将程序设定为保持温度20小时并按程序自动切断。一旦冷却至室温，滗析烧瓶的母液并在环境温度下用去离子水洗涤转化的固体直至洗水ph<11。样品在室温下风干整夜。
由上文认识到，通过将粘结剂转化成沸石，该吸附剂的重量容量(gravimetriccapacity)提高，这使得允许用给定质量的吸附剂处理更多进料。此外，通过将二氧化硅含量低的粘结剂，例如高岭土或氧化铝，转化成具有相对较高二氧化硅含量的沸石，可以实现体积容量(volumetriccapacity)的大提高。这归因于在保持成型吸附剂体的恒定体积的同时二氧化硅质量和电荷平衡阳离子的增加。体积容量的这种提高允许用相同体积的吸附剂处理明显更多的进料。
表2
实验室制备样品的脉冲/动态试验结果显示在表2中。该数据表明转化的挤出物具有惊人高的容量提高，与未转化样品相比提高37％。这意味着与现有mxsorbex产品相比显著的容量和生产率改进。
尽管在上述发明详述中已经提出至少一个示例性实施方案，但应该认识到，存在大量变动。还应该认识到，示例性实施方案仅是实例并且无意以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，上文的详述为本领域技术人员提供实施本发明的示例性实施方案的方便的指导，要理解的是，可以对示例性实施方案中描述的要素的功能和布置做出各种改变而不背离如所附权利要求及其法律等同物中阐述的本发明的范围。
具体实施方案
尽管下面联系具体实施方案进行描述，但要理解的是，该描述意在举例说明而非限制上文的描述和所附权利要求书的范围。
本发明的第一实施方案是一种无粘结剂沸石吸附剂，其包含具有3.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的第一fau型沸石；具有2.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的粘结剂转化型fau型沸石，其中所述粘结剂转化型fau型沸石可以为所述无粘结剂沸石吸附剂的5-50％；和在所述无粘结剂沸石吸附剂内的阳离子可交换位点。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少95％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少98％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述粘结剂转化型fau型沸石可以为所述无粘结剂沸石吸附剂的10-20％。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述阳离子可交换位点可以是碱金属/碱土金属阳离子。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述阳离子可交换位点可以是钡、钾、钠、或钡、钾、或钠的任何组合。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中附聚物的可离子交换位点包含在附聚的fau型沸石吸附剂内的阳离子可交换位点处的na至阳离子可交换位点的至少95％。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述非沸石粘结剂包含二氧化硅、氧化铝、或二氧化硅和氧化铝的组合。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述粘结剂转化型fau型沸石具有3.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第一实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂含有1％至7％的水。
本发明的第二实施方案是一种制造无粘结剂沸石吸附剂的方法，其包括形成具有可离子交换位点的附聚物，所述附聚物由具有3.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的fau型沸石、包含二氧化硅、氧化铝、或二氧化硅和氧化铝的组合的非沸石粘结剂、和成型助剂形成，其中附聚物由多于50％的fau型沸石形成；施加热处理以预调节所述粘结剂和驱散所述成型助剂；用含有至少一种氢氧化物源的溶液施加水热处理以将非沸石材料转化成fau型沸石材料；和干燥所述无粘结剂沸石吸附剂。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少95％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中所述无粘结剂沸石吸附剂的至少98％是fau型沸石。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中含氢氧化物的溶液进一步包含硅、铝、或硅和铝的混合物。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其进一步包含交换所述可离子交换位点。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中干燥所述无粘结剂沸石吸附剂确保所述无粘结剂沸石吸附剂含有1％至7％的水。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中形成附聚物进一步包含具有0.3mm至0.8mm的粒度的附聚物。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中形成附聚物的步骤包含合并分别为附聚的无粘结剂fau型沸石吸附剂的80至90重量％和10至20重量％的量的fau型沸石和高岭土粘结剂，和与所述粘结剂转化型fau型沸石和所述fau型沸石的总重量％的最多5重量％的量的玉米淀粉混合。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中形成附聚物的步骤包含用具有4.0至6.0的二氧化硅:氧化铝摩尔比的fau型沸石形成附聚物。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中交换所述附聚物的可离子交换位点的步骤包含在附聚的fau型沸石吸附剂内的阳离子可交换位点处的na至阳离子可交换位点的至少95％。本发明的一个实施方案是从这一段中的所述第二实施方案引申出的这一段中的一个、任一或所有在先实施方案，其中活化所述附聚物的步骤包含将所述附聚物加热到至少625℃且将偏高岭土粘结剂转化成粘结剂转化型沸石的步骤包含用碱金属氢氧化物水溶液苛性消化所述偏高岭土粘结剂。
无需进一步详述，相信利用上文的描述，本领域技术人员可以最大限度地利用本发明并容易确定本发明的基本特征，在不背离其精神和范围的情况下，作出本发明的各种变动和修改并使其适应各种用途和条件。因此，上述优选的具体实施方案应被解释为仅示例性的而非以任何方式限制本公开的其余部分，并意在涵盖所附权利要求书的范围内所含的各种修改和等效布置。
除非另行指明，在上文中，所有温度以摄氏度阐述，且所有份数和百分比按重量计。