[发明专利]甲苯和乙醇合成对甲基乙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乙醇合成对甲基乙苯的择形烷基化催化剂，所述催化剂可以应用于合成对甲基乙苯的化工生产中，特别是可以高选择性催化合成对位甲基乙苯，并避免间、邻位甲基乙苯副产物的产生；并可用生物乙醇替代乙烯解决石化原料紧缺的问题。

背景技术

对甲基乙苯脱氢可得到对甲基苯乙烯，经聚合后可生产聚甲基苯乙烯新型塑料。该聚合物在比重，耐热性，透明度和收缩率等方面均优于现有的聚苯乙烯塑料。此外对甲基苯乙烯可与其它单体共聚，可提高某些聚合物的耐热性和阻燃性，可大量用于工程塑料，醇酸树脂涂料等方面的制造，因而受到广泛重视。长期以来还没有获取高浓度的对甲基乙苯的满意方法，要获得对位的产品，必须有一种性能良好的择形催化剂，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，以及外表面的酸性得到抑制，有可能使甲苯烷基化反应打破对位甲基乙苯、间位甲基乙苯、邻位甲基乙苯产物的热力学平衡浓度分布，主要生成对位甲基乙苯。催化理论推测认为经化学改性的ZSM-5分子筛可以使甲苯和乙烯气相烷基化反应突破热力学平衡的限制，能获得90%以上浓度的对甲基乙苯，并且基本上不生成邻、间位甲基乙苯。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，将对对甲基乙苯的生产工艺产生巨大变革，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。该发明中的催化剂也正是针对高选择性地获得对甲基乙苯生产工艺而进行研制的。

美国专利US005698756A使用甲基硅油聚合物(Dow-550)对Si/Al=26的HZSM-5分子筛进行改性，每次负载7.8%的硅油聚合物，总共改性4次。然后在硝酸钠溶液中交换三次，再在200℃下进行干燥而得催化剂。催化剂考评条件为：温度450℃, 甲苯空速5 h^-1, 苯烯比4，总压0.7MPa；在甲苯转化率为15.45%的情况下取得了对甲基乙苯的总选择性大于77%效果，但还存在较少量的间位和邻位的甲基乙苯产物。

中国专利CN1103607A提供了一种催化裂化干气中乙烯和甲苯反应制取对甲基乙苯的择型催化剂。此种择型催化剂为一种含稀土的Pentasil型催化剂，选择适宜的化学改性剂方法：对分子筛进行铝和镁等浸渍改性，其氧化物改性剂的量不低于0.25%。将改性催化剂在在温度350℃~420℃，质量空速0.3~0.5 h^-1, 苯烯比4~6，反应压力0.1~1MPa的反应条件下对催化剂进行考评，可得到85%以上的乙烯转化率和90%以上的对甲基乙苯选择性。

以上文献都较好的提升了产物对甲基乙苯的对位选择性，但是产物总选择性的甲苯转化率还是较低，还不能满足实际生产的需求，从而限制了其实现工业化。

发明内容

本发明主要解决现有甲苯和乙烯合成对甲基乙苯技术中歧化反应和异构化反应等副反应严重的问题，从而提高甲苯烷基化反应的效果，同时极大抑制副反应的发生；并可用生物乙醇替代乙烯解决石化原料紧缺的问题。本发明的目的在于提供一种甲苯和乙醇合成对甲基乙苯的择形烷基化催化剂，该催化剂用于甲苯和乙醇为原料，进行烷基化反应生成对甲基乙苯，具有转化率高，对位产物的选择性高，副反应少，催化剂稳定性好等特点。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种甲苯和乙醇合成对甲基乙苯的择形烷基化催化剂，以重量份数计包含以下组分：

（1）SiO₂/Al₂O₃摩尔比为10~200的十元环孔结构的氢型硅铝沸石50~95份；

（2）选自碱性金属氧化物中的至少一种金属氧化物1~10份；

（3）其余为氧化物粘结剂，其总重量份数为100份。

本发明中，所述氢型硅铝沸石优选自ZSM-5、ZSM-35、ZSM-11、SAPO-11或MCM-22中任一种在沸石的液相硅沉积表面改性处理中选用聚硅氧烷作为改性剂，二氧化硅的沉积量为3wt%～20wt%。 

本发明中，所述碱性金属氧化物选自镧、铈、锌、铜、钙、钡或镁中的至少一种金属氧化物。

本发明中，所述氧化物粘结剂选自氧化铝或二氧化硅。 

该催化剂的甲苯和乙烯合成对甲基乙苯反应条件为：反应温度360～450℃；总压力0.6MPa～1.8 MPa；苯/烯比2.0 ~ 8.0；空速1~ 8h^-1。