[发明专利]脱水催化剂、制法及其在叔丁醇脱水生产异丁烯中的应用

说明书

本发明公开了一种脱水催化剂、制法及其在叔丁醇脱水生产高纯异丁烯中的应用。该催化剂，以质量分数计，包括以下组分：a)85.0％～99.5％的氧化铝，b)0.5％～10.0％稀土元素，c)0～5.0％的磷元素。采用本发明催化剂用于叔丁醇脱水生产异丁烯时，采用简单工艺流程，不但能将叔丁醇高脱水转化为附加值高的高纯异丁烯，而且具有催化剂稳定性高，叔丁醇转化率高，异丁烯选择性高的特点。

技术领域

本发明涉及一种脱水催化剂及其制备方法，以及该催化剂在叔丁醇脱水生产高纯异丁烯中的应用。

背景技术

叔丁醇(TBA，tert-butyl alcohol)是无色的结晶，有少量水存在时为无色挥发性液体，有类似樟脑的气味，有吸湿性，易燃，和其它醇相比有较高的毒性和麻醉性。叔丁醇可溶于大多数有机溶剂，如醇类、酯类、酮类、芳香族及脂肪烃类，这些性质使叔丁醇成为有用的溶剂和添加剂，是具有广泛用途的石化产品之一。其中应用最多的是作为汽油添加剂，提高汽油的辛烷值，叔丁醇可单独加入，或混合其它醇类溶剂添加，也可制成甲基叔丁基醚加入。叔丁醇也可用于有机化学品的合成，如生产高纯度异丁烯，甲基丙烯醛和甲基丙烯酸可通过叔丁醇氧化反应依次制得，甲基丙烯酸甲酯也可通过充分氧化后的叔丁醇与甲醇酯化反应制得。在日本甲基丙烯酸的工业生产当中，利用叔丁醇氧化工艺比例约占60％。此外，叔丁醇可通过相应化学反应直接制得水溶性酚醛树脂、叔丁基苯酚、叔丁胺、叔丁基氢等物质。叔丁醇可作为溶剂在合成树脂和硝化纤维素等的生产过程中应用，还可作为抗氧剂和稳定剂，在合成塑料行业中有广泛应用。叔丁醇可以被用来合成果子精等各种助剂，在医药、农药、香料生产中应用较多。叔丁醇产品分为两种：质量分数为85％的叔丁醇和无水叔丁醇。85％的叔丁醇目前在中国属于微利商品，且销路不好，主要原因是对叔丁醇下游产品的开发力度不够，导致需求量增长缓慢。

异丁烯是一种重要的基本有机化工原料，高纯度的异丁烯主要用于制备丁基橡胶、聚异丁烯和甲基丙烯酸酯等多种有机化工原料和精细化学品。

对于叔丁醇脱水制异丁烯的催化剂及工艺已有很多报道。CN201310511142.X公开了一种叔丁醇脱水制异丁烯反应催化剂及其制备方法，按常规熔融造粒方法将聚三溴苯乙烯熔融后造粒，粒径0.5-1.2mm，在固定床内与三氧化硫进行磺化反应。目前普遍采用的树脂催化剂由于磺酸集团容易脱落，造成催化剂易失活、反应稳定性差的问题，甚至会腐蚀设备、污染产品。

US3665048公开了一种叔丁醇脱水生产高纯异丁烯的方法。该方法是采用氧化铝催化剂，在400～800F°(204～427℃)下进行反应，典型反应物料以质量百分比计，包含97.3％叔丁醇、1％水、1.1％丙酮和少量酯和烃类氧化物，采用四台串联反应器，而且反应间还需要加热设备，虽然叔丁醇转化率和异丁烯选择性较好，但工艺流程复杂，加工成本高，而且未涉及稳定性的报道。

本领域中，针对简单易于控制的工艺流程开发活性、选择性和稳定性均良好的催化剂，是叔丁醇脱水生产高纯异丁烯技术的难点。

发明内容

针对现有叔丁醇产能过剩、下游产品种类少、有效利用率不高的问题，本发明提供了一种脱水催化剂、制法及其在叔丁醇脱水生产异丁烯中的应用。采用本发明催化剂用于叔丁醇脱水生产异丁烯时，采用简单工艺流程，不但能将叔丁醇高脱水转化为附加值高的高纯异丁烯，而且具有催化剂稳定性高，叔丁醇转化率高，异丁烯选择性高的特点。

本发明第一方面提供了一种脱水催化剂，以质量分数计，包括以下组分：

a)85.0％～99.5％的氧化铝；

b)0.5％～10.0％稀土元素；

c)0～5.0％的磷元素。

上述技术方案中，所述的催化剂优选包括磷元素，以质量分数计，

a)87.0％～99.0％的氧化铝；

b)0.5％～8.0％稀土元素；