[发明专利]呋喃类化合物芳构化制轻芳烃的方法

说明书

本发明涉及一种呋喃类化合物芳构化制轻芳烃的方法，主要解决以往芳烃的生产过度依赖化石资源的问题，本发明提出以生物质基呋喃类化合物催化芳构化制备芳烃化合物，采用呋喃类化合物为底物，分子筛作为催化剂，反应温度为300～800℃，氢气压力为0.1～5MPa，重量空速为0.3～10小时^‑1的技术方案，将呋喃类化合物催化芳构化高选择性地制备苯、甲苯和二甲苯等芳香化合物，原料转化率达到80％以上；苯甲苯二甲苯等目标产物的选择性大于70％以上。该方法避免使用化石资源为原料，以生物质基呋喃类化合物为原料制备芳烃化合物，较好地解决了芳烃的生产过度依赖化石资源的问题。可用于非化石资源制芳烃领域。

技术领域

本发明涉及一种呋喃类化合物芳构化制轻芳烃的方法法，尤其是制备苯、甲苯、二甲苯等重要的轻质芳烃。

背景技术

BTX是苯、甲苯和二甲苯这三类芳烃物质的简称。BTX是社会发展的重要基本有机化工原料，其自身或是经过再生产可衍生出多种产品链，产品广泛应用于聚酯、化纤、橡胶、医药以及精细化工等诸多领域，国内消费量达到上千万吨，对国民经济发展具有重要影响。苯是一种多用途基本石化原料，可以生产其衍生的众多产品，包括乙苯/苯乙烯、异丙苯/苯酚等等。对二甲苯主要用于制造对苯二甲酸，通过对苯二甲酸(PTA)或对苯二甲酸二乙酯(DMT)中间体，用于生产聚酷纤维如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、树脂和薄膜。目前国内外芳烃的生产主要依赖于不可再生的化石资源，如可通过在催化剂上将石油经过加氢、重整、芳烃转化和分离等工艺过程获得。但是，化石资源储量有限和不可再生性，使得以石油为主要炼制原料生产芳烃的成本愈见高涨。另外，化石资源的不断开发利用产生大量温室气体排放，所引起的一系列环境问题日趋严重，因此发展从可再生资源路线生产芳烃有重要意义和应用价值。

生物质是自然界的一种可再生资源，主要指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，广义上包括植物、动物和微生物，狭义上主要指植物体。全球生物质每年的产量约为2000亿吨，储量丰富，来源广泛，廉价易得。从可再生的生物质资源出发制备有广泛应用的芳烃产品引起科学界和工业界的广泛关注。

目前已有报道将生物质转化为芳烃，一类方法为将生物质完全热裂解气化为合成气(CO+H₂)，再经过费托合成技术制备芳烃，如Sasol公司开发的费托高温(350℃)合成工艺，产品中烯烃和烷烃含量超过80％，芳烃含量约6％(周从文等，神华科技，2010，8(4)：93-96)。从该过程看，费托合成可作为生物质气化的一种转化方式，但其主要产品是烷烃和烯烃，芳烃仅占很小的一部分。第二类是将生物质基合成气转化为甲醇，之后继续芳构化过程从而得到芳烃。如US，P 4686312报道了将甲醇和二甲醚通过多个反应器转化为芳烃的过程，首先将甲醇转化为脂肪烃之后再芳构化为芳烃，该过程存在着过程长，芳烃产率不高的问题，另外生物质气化过程中生物质原料中约有50％的碳被转化成二氧化碳而非一氧化碳，气化效率相对较低。因此将生物质转化为合成气，再经过费托合成或甲醇芳构化的路线步骤长，芳烃的产率不高等不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一，提出一种呋喃类化合物芳构化制轻芳烃的催化剂，该催化剂同时具有微孔和中孔的特点，该特点缩短了反应物或产物的扩散路径，使得反应在顺利进行的同时，利于BTX的扩散出催化剂，使得分子筛孔道不易堵塞，达到抑制结焦，延长催化剂寿命，提高BTX的产率的目的，具有成本低芳构化效率高的特点；

本发明所要解决的技术问题之二，提供了解决的技术问题之一的催化剂的大规模制备的方法，该制备方法具有保留了分子筛的酸性质，可很好地维持催化剂的活性；

本发明所要解决的技术问题之三，提供了一种与解决技术问题之一和解决技术问题之二相对应的催化剂进行生物质基化合物芳构化制芳烃的方法，具有能耗低，原子经济性高，适应性广，解决了以往生物质制芳烃过程中芳烃收率低和反应步骤长的问题，提供一种生物质制芳烃的新方法。