[发明专利]一种二烷基醚的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二烷基醚的制备方法。

背景技术

石油、煤、天然气是世界三大支柱能源。随着世界汽车工业的迅速发展，汽油/柴油的消耗量不断增加，油品燃烧引起的环境污染问题也日益严重。传统汽油添加剂烷基铅毒性大，排出物严重污染环境。随着人们环保意识的不断增强和环保要求的日益严格，世界各国都十分重视汽油质量的提高。西方发达国家从20世纪80年代就开始实施汽油无铅化方案，目前大多数国家都禁止使用加铅汽油，我国在实施汽油无铅化方面也进行了不懈的努力，于1998年9月颁布了《关于限期停止生产销售车用含铅汽油的通知》，要求自2000年7月1日起停止销售和使用含铅汽油。为了保证这些政策的顺利实施，国内广大科研工作者经过长期的努力，开发出了一系列高辛烷值汽油添加剂，使我国的清洁汽油有了较大的提高和发展。

甲基叔丁基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)、二异丙基醚(DIPE)、乙基叔丁基醚(ETBE)等醚类化合物具有辛烷值高，与汽油互溶性好，毒性低等优点而备受青睐。尤其是甲基叔丁基醚，具有沸点低、氧含量高、调和辛烷值高等明显优于其他醚类的性能，被国外称为第三代石油化学品，是近二十年销售量最大，发展最快的化学品，被大量用于汽油添加剂。含10％甲基叔丁基醚的汽油能使燃料下降6.8％，生产成本节约21％左右，并可减少汽车尾气污染物的排放量。自1973年意大利首家10吨/年MTBE装置建成投产以来，世界各国MTBE发展迅速。2005年，世界甲基叔丁基醚的总产量为2500万吨，美国是全球的主要消费地区，占到全球的56％，欧洲占18％，南美占7％，中东占6％，亚洲其它地区占13％。我国自1983年齐鲁石化建成第一套5500吨/年甲基叔丁基醚生产装置起到目前全国有近40套生产装置，而年产量仅为160万吨左右。我国年汽油消耗量3800万吨/年，以调和量10％计算，每年需要甲基叔丁基醚380万吨，其间还有很大发展空间。特别是随着近年来汽车工业的迅猛发展，在没有寻找到更加理想的汽油添加剂情况下，甲基叔丁基醚的需求量将不断提高。

目前合成甲基叔丁基醚的生产工艺主要是醚化工艺，即以甲醇与混合C4中异丁烯为原料，在强酸性离子交换树脂存在下，催化合成甲基叔丁基醚，该反应是一个可逆的放热反应。按照合成反应的具体方法不同，主要有固定床反应技术、膨化床反应技术、催化蒸馏反应技术、膨胀床-催化蒸馏反应技术、混相反应技术等。在所有的醚化技术中，由于反应中所使用的催化剂热稳定性差、寿命短、容易失活，这严重限制了甲基叔丁基醚的大规模化生产。

因此，在现有醚化合成工艺基础上，制备高活性、催化性能稳定的醚化催化剂或开发高选择性的脱水剂通过醇脱水法合成二烷基醚是解决当前甲基叔丁基醚合成问题的两条基本途径。而叔丁醇与甲醇经分子间脱水合成甲基叔丁基醚的方法，一般在温度为120℃，压力为2.29MPa下，在IB、IIB、IVB、VIIB、VIII簇的多金属改型沸石催化剂催化下进行，相应叔丁醇转化率只有68％，MTBE选择性74％，这远远不能用于大规模化工业生产，高选择性脱水剂的合成是这种工艺成功工业化的关键。

功能化室温离子液体(RTILs)是一种经过对构成离子液体的阳离子进行功能化修饰或引入功能化阴离子、在室温或近于室温下呈液态的熔盐体系，具有很多分子溶剂不可比拟的独特性能。随着离子液体在绿色化学与化工、分离分析、生命科学、材料科学等各个领域的广泛应用，设计合成“需求特定”(task-specific)或“量体裁衣”(tailor-making)的功能化室温离子液体，能够满足不同反应条件和特殊反应环境的要求。

磺酸功能化室温离子液体是一种具有脱水作用的离子液体，被广泛用于酸催化反应、脂肪酸的酯化反应、烯烃低聚反应、氨基甲酸酯合成反应等。并且，由于离子液体具有不挥发性和选择性溶解力，反应结束后，产物与离子液体分离操作简单，易于工业化生产。

发明内容

本发明的目的是克服目前醚化工艺合成甲基叔丁基醚方法中催化剂热稳定性差、寿命短、容易失活等问题，采用叔丁醇与甲醇经酸功能化离子液体催化脱水反应制备相应二烷基醚的方法。

一种二烷基醚的制备方法，其特征在于以酸功能化离子液体为催化剂，以叔丁醇和甲醇为反应物，在20-200℃条件下进行脱水反应制备二烷基醚；所述酸功能化离子液体的阳离子为：