[发明专利]一种苯与甲醇烷基化反应的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种苯与甲醇烷基化反应的方法。

背景技术

苯与甲醇烷基化反应是一种工业应用价值极高的反应，该法能够通过一次反应合成应用价值较高的甲苯和二甲苯，尤其是十分重要的工业基本有机原料对二甲苯，而且该反应的原料苯和甲醇来源广，价格低廉。迄今，苯与甲醇烷基化的研究甚少，但国内外已陆续开始了开展对该反应的研究。

自从上世纪70年代美国Mobile公司开发了ZSM-5沸石以后，由于它对烷基化、异构化、苯环甲基化、选择裂化等反应都表现出了优异的催化性能，被广泛重视，人们也将苯甲醇苯环烷基化反应的催化材料着重放在了ZSM-5分子筛上以及对ZSM-5分子筛进行了改性处理。ZSM-5分子筛是由10元氧环构成的孔道体系，具有中等大小的孔径和孔口。陆璐等(石油学报，2012，2：111-115)报道了将拥有微孔和介孔两种孔道的6％MgO/多级孔ZSM-5分子筛用于苯与甲醇烷基化反应中可以获得高达55％的苯的转化率和超过90％的甲苯及二甲苯的选择性，与普通ZSM-5分子筛相比，多级孔ZSM-5分子筛所获得的苯的转化率提高了约9％，甲苯及二甲苯的选择性提高了约3％。

随着分子筛研究工作的进展，人们也逐步将一些新型分子筛用于苯与甲醇烷基化反应中。MCM-22分子筛由Mobile公司在1990年首次合成。由于具有独特的结构性质，以MCM-22为载体的催化剂在烷烃转化为烯烃和芳烃、催化裂化、烯烃异构化、烃类烷基化等领域表现出了很好的催化性能，根据结构和制备方法的不同，到目前为止又陆续发现和合成了MCM-36、MCM-49、MCM-56、ITQ-1、ITQ-2等同样具有MWW结构的层状分子筛。它们都与最先发现的MCM-22具有一定的亲缘关系，连同MCM-22一起归纳为MCM-22族分子筛。CN102600887A报道了采用在氢型MCM-22分子筛上负载碱土、稀土金属元素的技术方案，较好地解决了以往文献中催化剂实际应用中甲醇烷基化利用率低、苯转化率不高、以及二甲苯选择性低的缺点。MCM-56属于MWW结构的分子筛，具有独特的10元环孔道和12元环孔穴、优良的水热稳定性和特殊的酸中心分布，是一种新型的催化材料，CN102101818A报道了，在以HMCM-56分子筛为载体，负载金属Mo或Ni，其质量含量分别以MoO₃或NiO计，其负载质量为3-15％，甲苯和二甲苯的选择性≥89％；苯的单程转化率≥45％。甲苯和二甲苯的选择性及苯的转化率和仍然不理想，需要改进。

IM-5分子筛是由Suk Bong Hong等人(US6136290)首先合成的。该分子筛为二维十元环的孔道结构，第三维方向上有尺寸较大的有限孔道，其孔道结构与ZSM-5分子筛有相似之处，该分子筛还存在一个12元环的笼型结构，与ZSM-5相比又有不同之处。IM-5分子筛在许多反应中都已表现出了很好的催化性能。美国专利US6344135和US6667267报道了含IM-5的催化剂在加氢裂化中的应用，其能提高加氢裂化反应的转化率，同时提高汽油的产率。美国专利US6007698报道了含IM-5的催化剂在催化裂化中的应用，该催化剂能有效提高反应的转化率，同时提高丙烯的产率。同时含磷改性的IM-5催化剂在催化裂化中应用，能提高产物中汽油的收率，也能提高丙烯的选择性(US6306286)。CN1140612A报道了含沸石IM-5的催化剂能有效改善烷属烃物料流点。IM-5分子筛在众多反应中能具有较好的催化性能，主要得益于其独得的孔道结构，以及酸性分布，同时具有很好的热及水热稳定性。然而，现有文献中并未报道将IM-5分子筛应用于苯与甲醇烷基化反应中。

发明内容

本发明的目的是提供一种苯与甲醇烷基化反应的方法，该方法所用催化剂活性高，芳烃选择性好。

本发明提供了一种苯与甲醇烷基化反应的方法，该方法包括：在催化剂的存在下，将苯与甲醇接触反应，其中，所述催化剂含有H型IM-5分子筛和作为粘结剂的氧化铝，所述H型IM-5分子筛的SiO₂/Al₂O₃摩尔比为55-100。

在本发明提供的所述苯与甲醇烷基化反应的方法中，通过使用含有H型IM-5分子筛的催化剂，提高了苯转化率以及甲苯和二甲苯的选择性，同时甲醇转化率较高，产物中的C₉⁺A含量较低，减少了甲醇的副反应。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式