[发明专利]一种乙醇催化转化制备甲基苯甲醇的方法

说明书

本发明提供了一种乙醇催化转化制备甲基苯甲醇的方法及所用催化剂，属于化工催化技术领域。本发明的目的在于开发一条从乙醇出发制备甲基苯甲醇的路线，并提供该催化转化路线所需催化剂，特别强调采用工艺简单地单床层催化剂实现该催化反应过程，期望能成为芳烃含氧化合物增产的重要替代路线。本发明提供了从乙醇出发通过催化转化直接生产甲基苯甲醇的路径及相应催化剂，甲基苯甲醇的选择性高达60％，同时所制备的催化剂具有优异的稳定性。该反应路线生成大量的氢气，且不含有CO等气体，可直接用于化学反应和燃料电池中。此外该路线还生成了高碳链醇，其可作为燃料或油品添加剂，部分替代石油产品，减少我国对原油的依赖。

技术领域

本发明涉及一种乙醇催化转化制备甲基苯甲醇的方法及所用催化剂，属于化工催化技术领域。

背景技术

与芳烃相比，甲基苯甲醇具有含氧功能化基团，在氧化、聚合等反应中表现出高的反应活性，可用于生产医药，也可以直接替代二甲苯作为生产邻苯二甲酸和邻苯二甲酸酐的前体，具有重要的医药和工业应用价值。目前其生产方法主要有二甲苯空气氧化法、甲苯羰基化法等[Catal.Rev.,1991,33,319]。二甲苯和甲苯是通过石油产品萘酚的蒸汽裂解或催化重整生产。此外，炼油厂目标转向汽油导致全球芳烃原料短缺[Science 2014,344,616；Angew.Chem.Int.Ed. 2013,52,11980]。因此，亟需开发一条从其它可替代资源出发，通过催化转化直接合成甲基苯甲醇的路线。

乙醇来源广泛，通过生物质和陈粮发酵的全球产量高达1亿吨(2015年)。此外，以生活废弃物、生物质、化石资源等为原料，通过部分氧化可以制备大量的合成气；由合成气制乙醇工业化的开发使得乙醇的可用性进一步增加[US Patent US2016/0311740 A1]。乙醇作为一种可用的低碳含氧平台分子，通过碳- 碳偶联反应可转化为高碳数的含氧化学品。然而，由于乙醇链增长过程中存在复杂的竞争反应，目前报道的催化剂对于高碳数产物的选择性都较低，尤其是甲基苯甲醇(3％)。开发一条由乙醇直接催化转化制备甲基苯甲醇的路线符合我国能源可持续发展的战略需求，可以替代或部分替代石油基路线，缓解我国芳烃资源的短缺，保证我国经济社会发展的安全和稳定。

发明内容

本发明的目的在于开发一条从乙醇出发制备甲基苯甲醇的路线，并提供该催化转化路线所需催化剂，特别强调采用工艺简单地单床层催化剂实现该催化反应过程，期望能成为芳烃含氧化合物增产的重要替代路线。

其反应式如下：

与传统的石油基路线相比，该反应路径具有原子经济性高、环境友好、气液易于分离等优点，是具有颠覆性的甲基苯甲醇生产路线。该反应路线的反应温度为150-450℃，甲基苯甲醇的总选择性高达60％，具有良好的工业应用前景。所以本专利的创新包括反应路径创新和催化剂合成创新两个方面。

本发明的技术方案：

一种乙醇催化转化制备甲基苯甲醇的方法，步骤如下：

(1)配制一定浓度的过渡金属盐水溶液和/或过渡金属盐醇溶液；

(2)以步骤(1)配制的过渡金属盐水溶液和/或过渡金属盐醇溶液，等体积浸渍磷酸盐；浸渍完后室温静置0.5～2h；

(3)将步骤(2)静置后的混合物于50℃烘箱放置干燥8～20h；

(4)将步骤(3)干燥后的产物于350～450℃经氧气气氛氧化1～5h，然后在300～700℃氢气还原0.5～2h，即得到过渡金属修饰的磷酸盐催化剂；

(5)在反应温度100～450℃，反应压力1-50atm条件下，将乙醇通入载有过渡金属修饰的磷酸盐催化剂的反应器中，一步法生产甲基苯甲醇。