[发明专利]甲苯和丙烯合成对甲基异丙苯的择形烷基化催化剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲苯和丙烯合成对甲基异丙苯的择形烷基化催化剂，可以应用于合成对甲基异丙苯的化工生产中，特别是可以高选择性催化合成对位甲基异丙苯，并避免间、邻位甲基异丙苯副产物的产生。

背景技术

对甲基异丙苯也称为对异丙基甲苯(俗称对伞花烃)，它是一种用途广泛的化工产品，它是树脂合成中重要中间体，同时在香精香料、医药领域中有广泛应用，也可用作多种有机合成产品的中间体。异丙基甲苯（IPT）主要是以甲苯和丙烯为原料在酸性催化剂作用下通过烷基化反应合成；工业上生产工艺按使用的催化剂不同分为Monsanto／LumInus Crast法（三氯化铝催化剂）和UOP—Hercules法（磷酸／硅藻土催化剂）；其中三氯化铝催化剂的污染问题严重，而磷酸／硅藻土催化剂易流失、稳定性差，两者共同存在的缺点是反应产物中目标产品对位IPT异构体（对异丙基甲苯）的选择性较低（低于50 %），副产物邻间位IPT异构体却很多，必须通过对反应产物进行吸附分离提纯才能得产品，生产过程的能耗物耗较高，且目前的生产工艺会导致成本太高或者反应产物不纯。克服这些弊端的关键在于新型的具有高选择性的烷基化催化剂研制。同时，也有学者与机构开展了以双戊烯为原料合成对异丙基甲苯的新工艺路线研究。

CN101215219公布了一种以双戊烯为原料，钯炭为催化剂的对异丙基甲苯的制备方法，在160℃- 180℃条件下反应1- 12小时得到含对异丙基甲苯的混合物，然后分馏除去副产物得到对异丙基甲苯的粗品，最后向对异丙基甲苯的粗品中加入碱水，并加热至170℃-190℃，保温5-30分钟后通入精馏塔中进行精馏操作，以得到对异丙基甲苯产品。采用该方法制备得到的对异丙基甲苯含量可达99％以上，但工艺流程长, 能耗高,且存在严重的污染和腐蚀问题。CN1817826 提供了一种双戊烯气相脱氢合成对甲基异丙苯的方法，以负载金属氧化物的介孔分子筛SBA-15为催化剂，稳定性较好，缓解结焦失活问题，对甲基异丙苯收率可达86.8％，但该方法使用催化剂中SBA-15介孔分子筛的制备成本很高，目前尚不可能用于实际工业生产上。

US 4197413 公布了一种对甲酚的合成方法，其中涉及了一种ZSM-5、ZSM-11、ZSM-23或ZSM-12分子筛烷基化催化剂, 并经B、P、Mg、Sb修饰以获得催化择形选择性；在上述分子筛催化剂作用下甲苯和丙烯通过烷基化反应合成对位甲基异丙苯（对位甲基异丙苯进一步氧化、分解可制取对甲酚），该催化剂活性较高，丙烯转化率大于95%，且对位产物选择性超过了对位甲基异丙苯、间位甲基异丙苯、邻位甲基异丙苯产物的热力学平衡浓度分布，达到了60%，但其对位选择性对于工业应用的要求仍较低，有待于进一步提高。

文献报道（唐祥海,朱瑞芝,杨书江等，南开大学学报,1998,31(4):68-72 ）研究了采用MgO、CaO、NiO、TiO₂、Fe₂O₃、P₂O₅、SiO₂、F 和La₂O₃ 改性对丝光沸石HM 分子筛用于甲苯与丙烯烷基化性能的影响。获得的催化剂对位甲基异丙苯选择性较高，但甲苯转化率偏低，仅为11%，且催化剂稳定性不佳，不能满足工业应用的要求。

多年来，研究人员进行了许多新型固体酸催化剂的探索工作，使用复合氧化物、蒙脱土及各种沸石催化剂进行了研究，虽有些进展，但对位选择性大多数仍低于80 %，甲苯转化率偏低，催化剂性能有待于进一步提高，才能满旦实际应用的要求。

从上可见，长期以来还没有获得合成高浓度的对甲基异丙苯的满意方法，要高选择性获得对位的产品，必须有一种良好择形催化剂，要求沸石催化剂的孔道尺寸、晶粒大小和孔内酸中心强度合适，以及其外表面的酸性得到抑制，才能使甲苯烷基化反应打破对位甲基异丙苯、间位甲基异丙苯、邻位甲基异丙苯产物的热力学平衡浓度分布，主要生成对位甲基异丙苯。

以上文献报道的技术都较好的提升了对甲基异丙苯的选择性和甲苯的转化率，但是总选择性还是较低。并不能满足实际生产的需求，限制了其工业化应用。近年来，这一课题的研究引起了各公司与科研机构的广泛兴趣，而且已经取得了一定进展，若能获得进一步的成功，将对对甲基异丙苯的生产工艺产生巨大变革，并对节约能源，简化设备，降低生产成本，提高经济效益都有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种甲苯和丙烯合成对甲基异丙苯的择形烷基化催化剂。