[发明专利]用于用异丙醇或异丙醇和丙烯的混合物对苯进行烷基化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于用异丙醇(IPA)作为烷基化试剂或异丙醇和丙烯的混合物对苯进行烷基化的方法，其包括完全在气相中在包含属于MTW族的沸石的催化系统的存在下实施所述反应。

该方法的特征在于不存在由于在反应混合物中存在高水含量以及由不适宜的反应得到的副产物而对该催化剂的性能和寿命产生的不利影响，与由现有技术的用于相同工艺的催化剂提供的那些相比，其还提供了更高得多的生产率。

不存在不利影响是由于所用的特别的催化系统所致，其证明特别适用于用烷基化试剂异丙醇或异丙醇和丙烯的混合物在选定的反应条件下对苯进行烷基化。

本发明还涉及用于制备苯酚的方法，其中用于制备异丙苯的第一步是由依照上述指定的苯的烷基化实现的。

背景技术

异丙苯是用于制备苯酚的重要前体，苯酚又可用作用于制备由其制备尼龙的己内酰胺的中间体。

用于制备苯酚的完整方法包括将苯烷基化为异丙苯、异丙苯氧化为相应的氢过氧化物，其通过酸处理制备苯酚和丙酮。

关于第一步烷基化，除了沸石催化剂之外，在石油化工中仍特别使用基于用于固定床反应器的磷酸和硅藻土或在浆液中的AlCl₃的催化剂。在所有情况中，苯与丙烯的烷基化反应是在对应于该反应物混合物的完全液相的反应条件下进行的。

然而，在基于使用基于磷酸和AlCl₃的催化剂的方法中存在与环境影响和安全性的问题：事实上由于腐蚀、毒性有机产物的副产和废催化剂的处置，这些催化剂的使用是特别复杂的。

在1965年，首次描述了使用沸石X或沸石Y作为催化剂制备异丙苯(Fnachev，Kr.M.，等，Nefiekhimiya 5(1965)676)。

随后，Venuto等(J.Catal.5，(1966)81)描述了使用具有八面沸石结构的沸石用于用轻质烯烃(例如丙烯)对苯的烷基化。

在异丙苯的合成中，使用具有β结构的沸石(如EP 432814中所述)，特别是使用包括依照EP 687500中所述的β沸石的催化剂，得到了在工业实用性方面优化的结果。

一旦得到，将该异丙苯通过氧化步骤转化为氢过氧化异丙苯，然后进行酸处理步骤导致过氧化物键的断裂生成苯酚和丙酮，从而转化为苯酚。

在一方面，如果在单一制备装置中同时制备苯酚和丙酮从工业角度来看确实代表了积极的方面，而在另一方面，两种产物不平衡的商业需求能够代表在用于制备苯酚的工业装置的管理中的问题。

事实上应当认识到依照传统方法通过丙烯由异丙苯每制备1kg苯酚，还产生了0.61kg丙酮。

考虑到丙酮的主要用途之一的代表是甲基丙烯酸甲酯(MMA)，市场上对其的需求正在减少，同时对苯酚的主要下游用途双酚A(BPA)、酚醛树脂和己内酰胺的需求正在增加，能够容易地理解由通过异丙苯制备苯酚中同时制备丙酮造成的潜在问题。

因此在市场条件如此以致于阻碍了其直接销售时，强烈感到需要找到可以方便地利用丙酮的可能的替代用途。

US 5,017,729描述了用于通过异丙苯氢过氧化物制备苯酚的方法，其特征在于在异丙苯制备步骤中使用部分或全部来自用氢对丙酮(与苯酚共同生成的)还原以及然后对异丙醇脱水产生的丙烯。

在该方法中，致力于由与苯酚共同生成的丙酮重新获得用于该烷基化步骤中的纯丙烯的多个步骤的高成本是显而易见的。

特别地，在Mitsui(PEP Review 95-1-11)提出的用于由丙酮制备丙烯的方法中，事实上，较高的投资成本能够归因于在用氢气的相关还原部分中由丙酮得到的异丙醇至丙烯的脱水部分。

另一方面，为了具体的工业应用的目的，由于在使用常规类型的酸催化剂时进行直接用异丙醇作为烷基化试剂使苯烷基化是非常困难的(由于在反应过程中由IPA释放的水对该催化剂的选择性方面的性能(但首先是对该催化剂本身的寿命)产生不利的影响)，因此IPA到丙烯的脱水步骤是必须的。

沸石和非沸石型酸催化剂事实上都受到在使用异丙醇作为苯制备异丙苯的烷基化试剂生成的水存在的不利影响。

在广泛用于异丙苯的工业合成中的常规类型的催化剂的情况中，例如磷酸，例如负载在二氧化硅上，在反应混合物中高于几百ppm的水含量造成该催化剂的显著化学和机械分散作用，以及在异丙苯收率方面的催化性能的显著降低。

在沸石基催化剂的情况中，由于水的存在造成的不利影响是已知的，其显示为异丙苯总收率的降低以及该催化剂本身或多或少的快速失活。