[发明专利]一种异丁烯水合制备叔丁醇的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种以异丁烯和水为原料，在离子液体作为催化剂作用下制备叔丁醇的方法。

背景技术：

叔丁醇(TBA)是大规模工业生产的重要产品，因其本身是一种低沸点溶剂，被广泛用于塑料、涂料、洗涤剂、医药、杀虫剂和汽油添加剂等领域，还可以作为制备甲基丙烯酸甲酯的中间体使用，是精细化工、有机合成工业的重要原料。

异丁烯和水在各种催化剂条件下加成反应生成叔丁醇的方法有多种，如最常见的有用硫酸作催化剂，还可用酸性阳离子交换树脂作催化剂(JP137906/75)，酸性固体作催化剂(200410057863.9)，Keggin型结构的浓杂多酸作催化剂(96115876.X)等等。使用无机酸溶液作为催化剂时，虽然催化活性高，但是对设备存在严重的腐蚀和增加副反应，既增加设备的成本又造成反应物的分离的困难。使用强酸性阳离子交换树脂和酸性固体作为催化剂时，存在着水合活性低，要求的反应温度高(120～200℃)，催化剂寿命短、异丁烯的转化率低以及TBA在高温下分解等问题。

根据以上存在的问题，本发明使用离子液体作为催化剂时，其离子液体具有酸性适中、设备腐蚀性小、催化活性高、稳定、不挥发、催化剂寿命长、环境友好、反应条件温和等优点。

发明内容：

本发明研究利用离子液体作催化剂，异丁烯和水通过加成反应制备叔丁醇(TBA)的方法。

本发明所用的离子液体的组成为M⁺N^-，其中M⁺为

中的一种，N^-为HSO₄^-、H₂PO₄^-、CO₂H^-中的一种。M⁺中R_1-5选自于-H、烷烃基、卤代基、芳烃基、-SOCl、-RCO₂H、-RSO₃H中的一种，可以相同，也可以不同。离子液体作催化剂时可以单独使用也可以混合使用，其存在形式可以以液体形式使用也可以负载在固体载体如SiO₂、Al₂O₃、分子筛、高分子聚合物上使用，其质量浓度为1.0g/L至150.0g/L，反应温度为20℃至100℃，反应压力为0.1MPa至1.0MPa，反应时间为0.1h至8h。

与现有工艺方法相比较，本发明有以下优点和积极效果：本方法使用离子液体作催化剂，而离子液体本身又可以增加异丁烯在水中的溶解能力，另外离子液体不易挥发、环境友好、反应条件温和等优点。该方法也简化了工艺流程，从而降低了设备投资和操作费用，减少了环境污染。

具体实施方式：

本发明用以下实施例说明，但本发明不限于下述实施例，在不脱离前后所述宗旨的范围下，变化实施都包含在本发明的技术范围内。其中涉及到的术语定义如下：

异丁烯转化率C％＝反应消耗异丁烯的摩尔数/通入反应总异丁烯摩尔数×100％

叔丁醇选择性S％＝反应生成叔丁醇的摩尔数/参加反应的异丁烯摩尔数×100％

实施例1

20℃时，在30ml反应釜中加入含1.0632g离子液体〔Bmim〕HSO₄的水溶液10ml，经N₂试漏合格后抽真空，再通入异丁烯气体使压力达到0.15MPa时，在反应温度为70℃，转速为600r/min的条件下反应4h，异丁烯的转化率为81.5％，叔丁醇的选择性为99.5％。

实施例2

同实施例1，将离子液体换为〔Bmim〕H₂PO₄，异丁烯的转化率为82.6％，叔丁醇的选择性为99.3％。

实施例3

同实施例1，将离子液体换为〔Bmim〕HSO₄和〔Bmim〕H₂PO₄的混合物，其质量比为1∶1，异丁烯的转化率为81.8％，叔丁醇的选择性为99.6％。

实施例4

同实施例1，再加入助溶剂叔丁醇1.7130g，异丁烯的转化率为80.9％，叔丁醇的选择性为99.7％。

实施例5

同实施例2，再加入助溶剂叔丁醇1.7130g，异丁烯的转化率为82.3％，叔丁醇的选择性为99.5％。

实施例6

同实施例3，再加入助溶剂叔丁醇1.7130g，异丁烯的转化率为80.5％，叔丁醇的选择性为99.8％。