[发明专利]合成对甲基苯甲醛的催化剂及其应用

说明书

本发明公开了一种合成对甲基苯甲醛的催化剂，包括季铵盐和缚酸剂。所述缚酸剂与季铵盐的质量之比为0.01‑0.1，所述缚酸剂包括叔胺和碱性盐中的至少一种。所述催化剂还任选地包括钯炭催化剂，钯炭催化剂与季铵盐的质量比为0.01‑0.2。本发明的催化剂用于甲苯羰基化合成合成对甲基苯甲醛中，甲苯转化率和选择性对甲基苯甲醛均较高。

技术领域

本发明涉及合成对甲基苯甲醛的催化剂，尤其涉及甲苯羰基化合成对甲基苯甲醛的催化剂，属于对甲基苯甲醛合成领域。

背景技术

精对苯二甲酸，俗称PTA，是合成聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的基本原料，其需求量持续增长，预计2016年，全球PTA的需求将达到6000万吨。传统的PTA生产采用对二甲苯首先在Co/Mn/Br催化剂下氧化生产粗对苯二甲酸(CTA)，然后加氢精制得到PTA；原料对二甲苯(PX)采用甲苯歧化生产，该方法均存在工艺流程长、反应条件苛刻、能耗大和选择性较低等弊端，同时在歧化过程中产生相同摩尔量的苯，甲苯利用率不高。甲苯与CO的羰基化反应可以高选择性地合成对甲基苯甲醛，进而氧化为对苯二甲酸。该方法生产工艺简单，原料CO成本低，因此备受人们青睐，具有良好的市场前景，如美国杜邦公司、埃克森美孚公司和日本三菱瓦斯公司等都对其进行过研究。美国专利US4554383(Process for producing p-tolualdehyde from toluene an aluminum halide alkyl pyridinium halide meltcatalyst)介绍了一种以氯化1-丁基吡啶和三氯化铝组成的催化剂催化甲苯羰基化的方法，该方法在100℃，200atm下反应4小时，甲苯转化率仅9.3％，对甲基苯甲醛的选择性仅为71％。美国专利US6320083(Process for making aromatic aldehydes using ionicliquids)氯化烷基咪唑盐和三氯化铝组成的催化剂催化甲苯羰基化的方法，在0～100℃，1.47～19.6兆帕下，催化剂与甲苯之比为5:1，反应1小时，甲苯转化率为48％，对甲基苯甲醛的选择性为88.8％。上述专利中存在的主要问题是甲苯转化率低，催化剂用量过高。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种合成对甲基苯甲醛的催化剂，本发明的催化剂用于甲苯羰基化合成合成对甲基苯甲醛中，转化率和选择性均较高。

根据本发明的一个方面，提供了一种合成对甲基苯甲醛的催化剂，包括季铵盐和缚酸剂。

本发明人研究发现，在甲苯羰基化合成对甲基苯甲醛的催化剂中，缚酸剂的存在可以明显提高甲苯转化率和对甲苯甲醛的选择性。

根据本发明的一些实施方式，所述缚酸剂与季铵盐的质量之比为0.01-0.1，例如可以为0.015、0.02、0.025、0.03、0.035、0.04、0.045、0.05、0.055、0.06、0.065、0.07、0.075、0.08、0.085、0.09、0.095以及他们之间的任意值，优选为0.02-0.08。

根据本发明的优选实施方式，所述季铵盐具有式I所示的结构：

其中，R1、R2、R3和R4各自独立地选自C1～C10的烷基，优选选自C1～C6的烷基，更优选选自C1～C5的烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、戊基等；R1、R2、R3、R4可为相同烷基，可为不同烷基，没有特别限制；X为F、Cl、Br、I中的一种，优选为Br。

根据本发明的优选实施方式，所述缚酸剂包括叔胺和碱性盐中的至少一种。

根据本发明的优选实施方式，所述叔胺具有式II所示的结构：

其中，R₅、R₆和R₇各自独立地选自C1～C10的烷基，优选选自C1～C6的烷基。