[发明专利]一种叔丁醇脱水制备异丁烯的催化剂及方法

说明书

本发明提供一种叔丁醇脱水制备异丁烯的催化剂，所述催化剂为有机碱和无机酸反应生成的盐；本发明还提供一种叔丁醇脱水制备异丁烯的方法。本发明取得的有益效果为：催化剂不需加入阻聚剂，制备方法简单，同时提高转化率和选择性，本发明所述催化剂催化叔丁醇制备异丁烯，叔丁醇的转化率为96.34‑99.5%，异丁烯选择性为97.21‑99.21%，异丁烯的收率为94.1‑98.7%，反应时间为2‑8h；优选的技术方案实现的技术效果为：叔丁醇的转化率为97.79‑99.5%，异丁烯选择性为98.56‑99.21%，异丁烯的收率为96.8‑98.7%，反应时间为2‑5h；不需要使用精馏塔，在反应釜中进行液‑液反应。

技术领域

本发明属于化工技术领域，具体就是异丁烯的制备方法，尤其涉及由叔丁醇制备异丁烯的方法。

背景技术

(CH₃)₂=CH₂又称2-甲基丙烯。易燃、易爆气体（爆炸极限1.7%~9.0%体积），沸点-6.90℃，临界温度144.75℃，临界压力4.0MPa。异丁烯是一种重要的化工原料，用于合成聚异丁烯橡胶、异戊二烯的主要单体，也广泛用作医药、农药、抗氧剂、合成高级润滑油、汽油添加剂和其他精细化工产品的原料。

目前异丁烯主要来源于炼化企业的C4馏分分离或叔丁醇脱水等，现有的异丁烯工业制备工艺有硫酸萃取法、醚化裂解法、叔丁醇脱水法、吸附分离法、异构化法、共氧化法等，其中叔丁醇脱水法是最简单有效的获取高纯度异丁烯的方法。

叔丁醇脱水法分气相法和液相法，公开专利EP 0255948、US 3665048、WO 93/21139等均提到采用酸性硅铝酸盐或改性氧化铝或沸石分子筛催化剂气相脱水制备异丁烯，该方法反应温度一般较高，存在能耗高、副产物多、生产成本高等问题，液相法克服气相法的上述缺点，反应更温和，容易操控。在现有的液相工艺中，公开专利DE 2953583、DE2913796、CN1331829C、CN102633588等采用反应精馏工艺液相法脱水制备异丁烯，采用磺酸树脂催化剂，由于磺酸树脂催化剂，由于磺酸树脂的颗粒较小，使用过程中遇水易膨胀等问题，对催化剂活性及使用效率有较大影响，同时磺酸树脂不耐高温，反应控温控制在80-105℃，操作压力一般限制在0.4 MPa以内，无法使用工业冷凝水进行全冷凝，往往需要部分冷冻水补充，增加了生产中的冷凝成本。

公开专利CN103934035A采用反应精馏工艺液相法脱水制备异丁烯，采用负载了阻聚官能团的催化剂，装填反应精馏塔反应段，塔顶采用工业冷凝水冷凝，该反应的操作温度及压力提高了20%左右，使得异丁烯能够用价格便宜温度较高的工业冷凝水进行全冷凝，降低冷凝水的使用品级，减少生产成本，但是，该工艺存在以下不足：

（1）催化剂中加入了阻聚剂，抑制副产物的产生，解决异丁烯多聚的问题，提高转化率和选择性，如果不使用阻聚剂，则转化率和选择性会降低；其催化剂的制备方法复杂。

（2）反应在精馏塔中进行，催化剂需要加工成环状填料来装填反应精馏塔反应段，从制成催化剂到投入精馏塔发生催化反应的过程复杂，固-液两相反应限制了催化剂和反应物料的充分接触，反应能耗高，催化剂不易更换，浪费人工，并影响生产负荷。另外，该专利未提及催化剂的活化方法以及活化之后的催化活性。

（3）为了实现塔顶采用工业冷凝水进行全冷凝，提高了反应温度和压力，实施例中记载的反应温度为112-130℃，压力为0.4-0.5MPa，反应压力为高压，对设备要求比较高，生产成本高。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供一种叔丁醇脱水制备异丁烯的催化剂及方法，实现以下发明目的：

（1）催化剂不需加入阻聚剂，制备方法简单，同时提高转化率和选择性；

（2）不需要使用精馏塔，催化剂具有水溶性，在反应釜中进行液-液反应，催化剂和反应底物接触效果好；