[发明专利]甲苯和乙醇制备乙基甲苯的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种甲苯和乙醇制备乙基甲苯的方法。

背景技术

乙基甲苯是甲苯的一种衍生产物，具有邻乙基甲苯（ortho-ethyltoluene）、间乙基甲苯（meta-ethyltoluene）和对乙基甲苯（para-ethyltoluene）三种同分异构体。其中对甲乙苯的用途最为广泛，可以用于进一步脱氢制备对甲基苯乙烯（para-methylstyrene）。对甲基苯乙烯则是生产聚对甲基苯乙烯（PPMS）、不饱和聚酯、和热塑性弹性体等高聚物的重要单体，也可以替代苯乙烯用于制造ABS树脂与其它二元、三元共聚物，对甲基苯乙烯还广泛用于核工业及聚酸增强纤维和烷基涂料等方面，用途非常广泛。除了对乙基甲苯以外，间乙基甲苯是另一种有用的反应产物，不仅可以用于脱氢生成间甲基苯乙烯（一种功能性单体），还可以作为中间体广泛地应用到精细化工和药物合成中。邻乙基甲苯则是一种用途不大的化合物，因此需要尽可能地避免在反应中生成。

在我国国内，一些乙基甲苯的生产厂商常常需要根据市场情况，及时调整乙基甲苯产物中的对位/间位比例，并且尽可能少地产生邻位产物。此外，个别乙基甲苯的生产厂商在不能得到较高质量的原料乙烯的情况下，则希望采用乙醇作为烷基化试剂与甲苯反应。

20世纪50年代，美国Dow化学公司采用AlCl₃为烷基化催化剂，甲苯与乙烯作为原料制备乙基甲苯，其中对、间、邻乙基甲苯三种异构的选择性之比接近热力学平衡值，分别为34%、54%和12%，其中产生了较多用途不大的邻乙基甲苯。国内外关于甲苯与乙烯烷基化制备乙基甲苯的催化剂和制备方法，有一些专利报道（CN1041060C, CN1047106C, CN1043421C, US4420418，US5698756），但各有其优缺点。关于采用甲苯和乙醇作为原料制备乙基甲苯的催化剂与方法报道较少。同济大学报道了一种制备对乙基甲苯的催化剂制备方法，制备了硅沉积的碱性金属改性的沸石分子筛催化剂，对乙基甲苯选择性达为95～98%（CN 101961659A）。但是，该技术发明没有对甲苯与乙醇的工业生产给出指导意见，没有涉及到关于精确调变产物中邻、间、对三种乙基甲苯比例的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有技术存在无法精确调变产物中邻、间、对三种乙基甲苯比例的问题，提供一种新的甲苯和乙醇制备乙基甲苯的方法。该方法可以精确地调变反应产物中邻、间、对三种乙基甲苯产物的分布比例，不仅可以满足用户采用乙醇或含水乙醇作为乙基化试剂进行乙基甲苯生产的需求，还可以满足他们对于产物选择性，尤其是邻、间、对三种乙基甲苯产物的分布的需求。

为解决上述技术问题，本发明采取的技术方案如下：一种甲苯和乙醇制备乙基甲苯的方法，以甲苯和乙醇为原料，在反应温度为300~440℃，反应压力为0.1~2.0MPa，甲苯和乙醇的摩尔比为1.0~16.0，以乙醇计的质量空速为0.2~5.0 小时^-1的条件下，反应原料与催化剂接触反应生成乙基甲苯；其中，所述催化剂为磷硅改性的HZSM-5分子筛，以重量份数计，所述催化剂包括以下组份：

a）75.0~100份的HZSM-5分子筛；

b）0.2~5份的P₂O₅；

c）2.0~20.0份的无定形SiO₂；

d）10~50份的粘结剂。

上述技术方案中，优选地，HZSM-5分子筛的骨架SiO₂/Al₂O₃摩尔比为30~300。更优选地，HZSM-5分子筛的骨架SiO₂/Al₂O₃摩尔比为60~180。

上述技术方案中，优选地，以重量份数计，HZSM-5分子筛的用量为83.5~98.0份，P₂O₅的用量为0.5~3.5份，无定形SiO₂的用量为2.5~15.0份。更优选地，HZSM-5分子筛的用量为88.0~96.0份，P₂O₅的用量为1.0~2.0份，无定形SiO₂的用量为3.0~10.0份。

上述技术方案中，优选地，所述乙醇的体积浓度为0~100%。更优选地，所述乙醇的体积浓度为30~100%。

上述技术方案中，优选地，反应温度为360~420℃。