[发明专利]合成异丙苯用沸石催化剂及使用该催化剂制备异丙苯的方法

说明书

本发明涉及合成异丙苯用沸石催化剂及使用该催化剂制备异丙苯的方法。

目前制备异丙苯的工业方法主要有二种，其一是使用Friedal-Crafts型催化剂，这类催化剂有三氯化铝、三氟化硼，氢氟酸，液体磷酸，硫酸等。这些物质对工艺设备有严重的腐蚀性，引起许多操作性问题且通常难以用环境可接受的方式处理掉；其二是固体磷酸法，虽然解决了设备腐蚀及环境污染问题，但因其不能进行转移烷基化反应，致使异丙苯的总收率较低。

寻找用于异丙苯合成的非腐蚀性固体催化剂一直是本领域的热点课题。为此，人们开发了各种类型的沸石催化剂。

U.S.Pat.No.4,469,908公开了一种芳烃与有1到5个碳原子的烷基化剂的烷基化方法，其中反应物优选以液态形式，在HZSM—12存在下接触。反应是在100℃到300℃和压力从约0.1MPa到约20MPa下进行的。从该专利说明书表XV中可看出，仅在200℃下和大于125Psig(绝压为0.85MPa下)才能获得大于90％的异丙苯选择性和大于10％的苯的转化率。

U.S.Pat.NO 5,081,323公开了一种芳烃的烷基化或转移烷基化的方法，通过芳烃与C₂～C₄烯烃烷基化或与多烷基芳烃的转移烷基化，在至少部分液相条件下，在一种含有β沸石的催化剂存在下接触。虽然该专利声称烷基化反应可在100～600°F，最好250～450°F和50～1000Psig进行，但在实施例中烷基化反应压力为600Psig(绝压为4.2MPa)。

EP 0 629 599A1公开了一种用丙烯对苯烷基化来制备异丙苯的方法，所用催化剂是经离子交换引入一定量适宜的碱金属、碱土金属或金属阳离子的β沸石。烷基化反应温度为150℃到300℃，优选150℃到200℃，压力为1.0至5.0MPa，优选2.5到3.5MPa。

EP 0521 554A2公开了一种芳烃烷基化用催化剂，包括用一种磷化合物改性处理的Y沸石。烷基化反应温度为100到300℃，优选110至200℃，压力为1.0至5.0MPa，优选3.0至4.0MPa。

还有大量交献如U.S.Pat.NO 5,145,817；4,891,458；5,030,785；5,118,896；5,198,595；EP 0 432 814A1；0 308 097Al；0 272 830 A2等描述了使用各种沸石催化剂的芳烃烷基化和转移烷基化方法，这些沸石催化剂可通过将沸石进行各种特殊处理如离子交换、焙烧和水蒸汽处理而改性制得。

由于汽相烷基化反应难以克服沸石催化剂迅速失活和副产物多的问题，现在大多数芳烃烷基化或多烷基芳烃转移烷基化方法采用液相法，为使反应物处于液相，必须采用较高的压力。因而研制能在温和条件下进行芳烃的烷基化或多烷基芳烃转移烷基化的高性能催化剂一直是本领域的关键所在。

因此，本发明的目的之一是提供一种合成异丙苯的沸石催化剂，包括(A)具有下列性能的沸石：

1)在200℃下用2，6-二甲基吡啶吸附法测定的Bronsted酸量大于0.50(毫摩尔/克)；

2)Bronsted酸与Lewis酸的摩尔比为2.5～12；和

3)在400℃下，用2，6-二甲基吡啶吸附法测定的强Bronsted酸量大于0.08(毫摩尔/克)；和

(B)任选一种无机氧化物粘合剂。

本发明另一个目的是提供一种用苯与丙烯反应合成异丙苯的方法，包括苯与丙烯在温度为60～150℃和压力为0.1～1.0MPa条件下，于上述催化剂上接触。

本发明的第三个目的是提供一种用苯与二异丙苯反应合成异丙苯的方法，包括苯与二异丙苯在温度为150～250℃和压力为0.5～3.0MPa条件下，于上述催化剂上接触。

众所周知，沸石上的酸包括Bronsted酸(以下简称B酸)和Lewis酸(以下简称L酸)。沸石的总酸量(或称酸性中心数)对苯的烷基化及多烷基苯的转移烷基化反应有重要影响。B酸量(或B酸中心数)和B酸强度对苯的烷基化及多烷基苯的转移烷基化反应也有重要影响。反应通常发生在中等以上强度的B酸中心上，B酸中心越多，催化剂活性越高，但对L酸则无这样明显的规律。

本发明发现，为使沸石催化剂有良好的活性，其用2，6-二甲基吡啶吸附法(下面将详述测量)的B酸量应大于0.5(毫摩尔/克)。

本发明发现，沸石催化剂的活性还与B酸与L酸的比值有关。对于苯与丙烯合成异丙苯来说，沸石催化剂的B/L摩尔比通常在2.5～12之间，优选2.5～8之间，更优选2.5～4之间。