[发明专利]一种含离子性液体催化剂仲丁醇

说明书

技术领域

本发明属于酯交换反应技术领域，具体涉及到一种含离子性液体催化剂仲丁醇。

背景技术

仲丁醇在工业上可用作溶剂，与甲醇作共溶剂，可作为提高汽油辛烷值的组分，也用做乳化剂、染料分散剂、脱水剂、脱漆剂、工业洗涤剂等；由于仲丁醇能增加涂料的加工性能和延展性，故可用作硝基喷漆、硝基漆稀释剂的助溶剂。又可用作生产香料、染料、润湿剂、浮选剂等的原料；但最主要的应用是经催化脱氢生产甲乙酮，约占总消耗量的90％。

传统合成仲丁醇的方法是用正丁烯水合生成仲丁醇，方法主要有硫酸间接水合、树脂催化直接水合和杂多酸催化直接水合3种。（1）硫酸间接水合：用浓度为50%左右的硫酸吸收预处理过的正丁烯的混合C4馏分，生成丁基硫酸醋，再水解得到仲丁醇水溶液。但是由于使用硫酸，设备腐蚀严重，装置投资较大，需消耗大量硫酸和碱，三废多，正丁烯单耗较高。（2）树脂催化直接水合：采用固体磺酸型阳离子树脂催化剂。但是此方法对原料正丁烯要求高，正丁烯反应单程转化率不高于10%。（3）杂多酸催化直接水合：采用杂多酸催化剂，主要成份是钼磷酸，并加人有机金属化合物添加剂，反应温度200～230℃，反应压力19.0MPa。正丁烯单程转化率25%～30%。但是该方法反应压力高，正丁烯的转化率也较低。目前酯交换合成仲丁酯采用传统催化剂，主要采用强碱性催化剂甲醇钠和乙醇钠等，催化效果好。缺点是强碱性催化剂遇水易水解失活或与酸中和，因此对原料要求规格高。催化剂的回收再循环利用较难。当采用固体酸性树脂催化剂时，催化效果不好，转化率低。

离子液体作为一种绿色溶剂，具有液程宽、蒸汽压极低，不易挥发、对有机物、无机物都有良好的溶解性、具有结构可调控性等独特的物理化学性质，正日益受到国内外学术界和工业界的广泛关注。

发明内容

本发明鉴于传统催化剂的不足，及离子液体的优点，而提出一种含离子性液体催化剂仲丁醇，该方法具有催化效果好，反应条件温和，对设备腐蚀小，催化剂活性高，催化剂可以重复使用等优点。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的一种含离子性液体催化剂仲丁醇法，以乙酸仲丁酯和甲醇为原料，选用离子液体作催化剂酯交换生成仲丁醇和乙酸甲酯。

所述的离子液体为[Emim][CF3SO3]、[HSO3-Bmim]HSO4、[HSO3-Py]HPO3、[bmim]OH或[C3-mim]CH3COO。

所述原料中乙酸仲丁酯与甲醇的摩尔比为1:1~1:8。

催化剂的质量占原料总质量的0.01~10%。

酯交换的反应温度为25~120℃。

酯交换的反应压力为0.09~0.8Mpa。

酯交换反应过程进行搅拌，搅拌速度为300~1000r/min。

优选地，所述方法具体包括以下步骤：

（1）将乙酸仲丁酯加入间歇反应釜中，控制反应压力0.1～0.5Mpa，反应温度65～100℃；

（2）将离子液体溶于甲醇中，预热至反应温度；

（3）将预热后的含离子液体的甲醇溶液加入间歇反应釜中，并开启搅拌器使乙酸仲丁酯与甲醇溶液进行酯交换反应合成仲丁醇。

所述的催化剂可以是[bmim]OH、[C3-mim]CH3COO等碱性离子液体；也可以是[Emim][CF3SO3]、[HSO3-Pmim]HSO4、[HSO3-Py]HPO3等酸性离子液体。反应为均相反应。原料乙酸仲丁酯与甲醇的摩尔比优选为1:1~1:5，催化剂的用量占原料总质量的1~2%。

本发明显著优点在于：以离子液体作催化剂解决了催化剂不稳定，催化剂难分离等问题，具体为：

（1）离子液体溶于反应体系是均相反应，并且只要通过蒸馏就可以与反应体系分离，并分离得到的离子液体性质没有改变，同时克服传统均相催化剂和传统固体催化剂的缺点。催化剂寿命长，节约成本又环保。

（2）采用稳定性的离子液体，对水和空气都比较稳定，不需要对原料做预处理，减少程序和节约费用。

（3）采用功能化离子液体，具有传统催化剂的酸性或碱性，催化活性好，有较高的转化率和收率，而且没有腐蚀性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述，有利于更好地理解本发明，但本发明并不仅仅局限于下述实施例。

实施例1