[发明专利]一种制备双环芳香化合物的方法

说明书

本发明涉及由2‑甲基呋喃，甲醛和甲醇制备双环芳香化学品的方法。所述方法将2‑甲基呋喃和甲醛在酸催化剂作用下，于50‑150℃条件下发生羟烷基化反应，生成中间产物双(5‑甲基呋喃基)甲烷，于350‑600℃与甲醇一起发生，环加成反应和脱水反应，生成双(4‑甲基苯基)甲烷的方法。反应原料直接注射进入反应管，或在惰性气体的吹扫到固定床反应器，经过催化剂床层而获得双环芳香化学品；催化剂为廉价的固体酸，反应底物2‑甲基呋喃，甲醛和甲醇可由生物质资源获得。该过程反应工序简单，目标产物选择性高，提供了由生物质资源制备双环芳香化合物的新路线。

技术领域

本发明涉及由2-甲基呋喃(2-methylfuran)和甲醛经双(5-甲基呋喃基)甲烷(bis(5-methylfuran-2-yl)methane，缩写为BMFM)制备双(4-甲基苯基)甲烷(di-4-methylbenzenylmethane,缩写为DMBM)的方法。具体地说就是2-甲基呋喃和甲醛在酸催化的作用下，发生羟烷基化反应生成双(5-甲基呋喃基)甲烷，该中间产物与甲醇混合后于350-600℃依次发生甲醇制烯烃反应、环加成反应和脱水反应，生成双(4-甲基苯基)甲烷。本发明2-甲基呋喃，甲醇和甲醛可从石油资源获得，亦可由生物质转化获得，因此原料具有可再生的特点；此外，该路线通过两步反应获得双环芳香族化合物，反应路线短、操作方便、产物收率高，提供了直接由生物质平台化合物制备双环芳香族化学品的新方法。本发明生成的副产物单环化的芳香化学品，可通过进一步环加成反应和脱水反应生成双环芳烃，从而进一步增加双环芳烃收率。

背景技术

芳烃是石化工业主要的基本有机原料之一，在化纤、合成树脂、农药、医药、塑料等众多化工生产领域有着广泛的用途。随着全球聚酯行业的迅猛发展，芳烃的需求量也逐年增加。典型的芳烃生产方法是从石脑油催化重整获得。目前，很难从石油中大规模获得具有特殊结构的双环芳烃，开发新的合成双环芳烃的路线，具有重要的意义。我国石油资源更多依赖进口，从石油资源中获取芳烃或双环芳烃得量非常少，我国煤炭资源相比石油资源更加丰富，也开发了以煤炭为原料合成甲醇，通过煤制甲醇，甲醇制芳烃，芳烃分离提取芳烃的路线(非专利文献1)。

另一方面，近年来，化石能源日益减少，而人类对其的消耗却日益增加，同时也带来了一系列的环境问题。以可再生生物质资源为原料生产化工产品和燃料成为缓解能源和环境危机的可行出路之一。此外，芳烃联合生产过程需要在催化剂和高温高压的条件下经过加氢、重整、芳烃转化、分离等步骤获得单一芳烃，工艺路线长，能耗较高，开发简短高效的转化技术对工业生产具有重要意义。

基于以上背景，近年来，全球多家能源石化公司、研究机构和高校均对生物质制芳烃工艺产生浓厚兴趣。2009年，美国Gevo公司开发了以生物基异丁醇 为原料，通过脱水反应、二聚反应、环化脱氢反应合成芳烃。Gevo目前与东丽公司合作正在建设工业化装置(非专利文献2)。UOP在其专利中(专利文献1,专利文献2)采用生物质原料(葡萄糖或多糖)合成2,5-二甲基呋喃(DMF)，并与乙烯通过催化环加成(Diels-Alder)反应生成氧杂双环庚烯衍生物，随后经过开环并脱水得到对二甲苯。在非专利文献3中公开了下述方法，利用可以由生物质资源获得的乙醇为原料，在酸性分子筛催化下通过脱水反应、二聚反应、环化脱氢等步骤，也可制备对二甲苯(非专利文献3)。

非专利文献1：石油化工技术与经济，2013,29-3-14.

非专利文献2：Petro Chemical News,2011-11-28.

专利文献1：CN102482177,2012-05-30.

专利文献2：US20100331568,2010-12-30

非专利文献3：Chemical Engineering Journal,2009,154,396-400.