[发明专利]甲基异丙苯的合成方法

说明书

本发明涉及一种甲基异丙苯的合成方法。所述方法包括以下步骤：a)使含甲苯和丙烯的原料物流进入第一反应区，与催化剂A接触，生成第一物流；b)使所述第一物流进入至少一个第二反应区，与催化剂B接触，生成含甲基异丙苯的产物流；其中，所述催化剂A含具有MWW结构的第一分子筛；所述催化剂B含具有BEA或者FAU拓扑结构的第二分子筛。

技术领域

本发明涉及一种甲基异丙苯的合成方法。

背景技术

甲基异丙苯是石油化工中重要的中间体，主要包括三种同分异构体：邻甲基异丙苯(o-IPT)、间甲基异丙苯(m-IPT)和对甲基异丙苯(p-IPT)。其中，对甲基异丙苯是一种十分重要的化工产品和用途广泛的有机合成中间体，它可用于软饮料、冰制食品、糖果、口香糖、调味料中；也可用来合成多种多环麝香型香料(如伞花麝香、粉檀麝香、吐纳麝香等)、药物、除草剂、杀菌剂等；由其合成的对苯二甲酸可用于制造合成树脂、合成纤维和增塑剂；对甲基异丙苯经氧化、酸解得到对甲酚，对甲酚是合成农药、医药、合成材料、香料等精细化工产品的重要原料。间甲基异丙苯是生产间甲酚的重要中间体。间甲酚被广泛应用于合成农药、染料、橡胶塑料抗氧剂、医药、感光材料、维生素E及香料等产品。

甲基异丙苯主要是由甲苯和丙烯(或异丙醇)在酸性催化剂作用下烷基化合成。北京燕化三厂80年代引进美国UOP-Hercules公司生产甲酚的技术，采用甲苯、丙烯在磷酸/硅藻土催化作用下烃化合成混合甲基异丙苯，其烃化液的质量组成为p-IPT/m-IPT/o-IPT＝33/23/44。因为该工艺主要生产对、间甲酚，所以须将大量的邻甲基异丙苯(o-IPT)通过AlCl₃催化异构化为p-IPT、m-IPT，使o-IPT的质量分数降至3.5％左右，再经过吸附分离、氧化分解及精馏等工序生产对、间甲酚。该工艺中由于磷酸/硅藻土催化剂没有择形催化性能，所以烃化液中o-IPT含量很高，为了降低o-IPT的含量，必须以AlCl₃作异构化催化剂，如此带来严重的污染和腐蚀问题，同时工艺流程长、能耗大、成本高。

研究人员进行了许多新型固体酸催化剂的尝试工作。文献CN101940943A以及CN101954294A公布了经液相硅沉积表面改性处理的分子筛催化剂在对甲基异丙苯合成中的应用，对甲基异丙苯的选择性最高为98.5％。文献JP08176026公布了粒径在0.5-7μm的ZSM-5分子筛用于对甲基异丙苯的合成，其对甲基异丙苯的选择性为75％，甲苯转化率仅为5％。然而，以上技术方案中，间甲基异丙苯的产量较低。李书纹等(石油学报，1995，11(2)：24～31)使用改性的ZSM-5在适当的反应条件下能够进行择形催化一步合成邻位含量小于1.0、对间比大于2.0的混合甲基异丙苯，催化剂的单程运转时间超过300小时，再生及制备重现性良好。但是该反应中甲苯转化率较低。刘靖等(石化技术，2012，19(3)1)使用Beta沸石作为催化剂用于甲基异丙苯的合成。在烷基化反应条件为温度220℃、甲苯/丙烯摩尔比7.75的条件，甲基异丙苯的总选择性最高。王岩等(化学反应工程与工艺，2010，3(26)248)也考察了Beta分子筛的性能，发现温度220℃、甲苯与丙烯物质的量比8:1，在此条件下，甲基异丙苯总的选择性为97.69％，其中，邻甲基异丙苯的选择性为4.99％。但是以上技术方案中，甲苯/丙烯的摩尔比都较高，增大后续的分离操作成本。

以上过程中均使用分子筛固体酸催化剂。固体酸催化剂在反应中由于积碳会改变孔道的大小尺寸，由于分子筛孔道的择形效应，导致产物选择性的分布变化，目标产物间甲基异丙苯和对甲基异丙苯的选择性不断减少，邻甲基异丙苯的选择性不断增大，最终影响产品对甲酚和间甲酚的质量。同时，在以上过程中，为了使产物尽可能达到热力学平衡，反应温度较高，往往大于200℃，因此反应过程中异丙基会发生裂解，从而造成目标产物收率低。

发明内容

本发明人在现有技术的基础上经过刻苦的研究，采用分区装填具有不同拓扑结构的分子筛催化剂，就可以解决至少一个前述的问题，并由此完成了本发明。

具体而言，本发明涉及一种甲基异丙苯的合成方法。所述方法包括以下步骤：