一種對叔丁基甲苯的生產方法
2023-07-10 17:01:16
專利名稱：一種對叔丁基甲苯的生產方法
技術領域：
本發明涉及一種對叔丁基甲苯的生產方法，尤其涉及一種由甲苯和叔丁醇烷基化擇型選擇性製備對叔丁基甲苯的生產方法，屬於化學工業技術領域。
背景技術：
對叔丁基甲苯是一種重要的化學化工原料和有機中間體，它的衍生物對叔丁基苯甲醛、對叔丁基苯甲酸、對叔丁基苯甲酸甲酯、對叔丁基苄氯等均有著廣泛的用途，可應用於聚丙成核劑、聚氯乙烯熱穩定劑、金屬加工切削和潤滑油的添加劑、抗氧化劑、醇酸樹脂改性劑、助焊劑及燃料、殺蟲劑以及香精香料和日用化工行業中。根據原料的不同，對叔丁基甲苯合成可分為以下三條路線①甲苯與異丁烯烷基化法。該法採用的催化劑有濃 H2SO4、粘土 /生石灰等，反應產率在80%以上，由於異丁烯原料難得且難於運輸，這種方法僅適用於原料異丁烯易得的企業生產；②甲苯與叔丁醇烷基化法，該法所採用的催化劑有尿素/硫酸、TeCl4、BF3-多聚磷酸、HF/FS03H等，反應產率在44 85%之間；③甲苯與氯代叔丁烷烷基化法，該法使用的催化劑有無水A1C13、Mo (CO)6, (NaCl+AlCl3)，反應產率為73% 左右，由於反應有大量HCl氣體產生，對設備要求嚴格。以上三種合成方法中所採用的催化劑大部分屬於液體酸催化劑，存在腐蝕設備嚴重，不能循環使用，汙染環境且產品選擇性差等問題。由於以上各種方法存在上述不同的缺陷，限制了這些方法在工業上的進一步應用和生產技術的更新升級。
發明內容
本發明的目的在於為了克服傳統合成對叔丁基甲苯方法中存在的催化劑腐蝕設備、不能循環使用、汙染環境，且目標產品選擇性差等不足而提供了一種對叔丁基甲苯的生產方法。本發明的技術方案為一種對叔丁基甲苯的生產方法，其具體步驟如下A.製備介微分子篩催化劑將模板劑、NaOH和水配置成溶液，在攪拌下，加入矽源，形成摩爾比為ISiO2:0. 21 0. 67Na0H:0. 1 0. 54模板齊[J :30 IOOH2O的溶膠，在攪拌條件下，按溶膠質量的5 15%加入Na β分子篩，繼續攪拌20 90min，在90 120°C 晶化12 48h，淬冷，調節pH為12 14，90 110°C下繼續晶化12 48h，水洗，乾燥，焙燒後製得介微孔複合型催化劑；經NH4+離子交換製得H型複合型分子篩；B.將甲苯與叔丁醇按摩爾比為1 2 6及步驟A製得的H型複合型分子篩催化劑裝入反應釜，H型複合型分子篩催化劑甲苯總重量5 30 %，用惰性氣體吹掃以去除反應釜中的空氣，充壓至0. 6 1. OMPa的初始壓力，磁力攪拌，160 240°C反應2 8小時，製得對叔丁基甲苯。上述步驟B中所述的介微孔複合型催化劑的微孔分子篩為beta沸石(Ηβ)，介孔分子篩為MCM-41。優選所述的矽源為矽酸乙酯、矽酸甲酯、矽酸鈉或二氧化矽中的一種；所述的模板劑為十六烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基氯化銨。叔丁醇的投入量過小，反應不完全，反應時間延長，對叔丁基甲苯的收率不高；投入量較高，成本增加，產品後處理難度增加，且催化劑失活明顯，故甲苯與叔丁醇的摩爾比優選為1 2 4;所述的催化劑與甲苯的質量比為5 10%。優選步驟B中所述的反應溫度在180 200°C。反應溫度一般為160 240°C，較好的為180 20(TC ；反應溫度過高，副反應加劇，目標產物選擇性下降。反應結束後，催化劑經離心或過濾分離，經通空氣焙燒後，可再生重複使用。有益效果 (1)該自製的固體酸催化劑可以克服傳統液體酸催化劑的缺點，且易於再生；(2)該自製的固體酸催化劑的活性較高，對叔丁基甲苯的選擇性和收率可以滿足工業化生產；(3)該方法製備過程簡單，催化劑易於分離且可重複使用，生產成本低，汙染環境小，生產安全。
具體實施例方式實施例1將十六烷基三甲基溴化銨、NaOH和水配置成一定的溶液，在攪拌下，加入一定量的 SiO2，形成ISiO2:0. 27Na0H:0. 12十六烷基三甲基溴化銨30. 30H20的溶膠，在攪拌條件下， 按溶膠質量比為5 %加入Na β分子篩，繼續攪拌40min，在90°C晶化24h，淬冷，調解pH至 12，IOCTC下繼續晶化48h，水洗，乾燥，焙燒後製得介微孔複合型催化劑。經NH4+離子交換製得H型複合型分子篩。將0. 46g催化劑，4. 60g甲苯和7.40g的叔丁醇(甲苯與叔丁醇摩爾比=1 2)裝入反應釜，用隊吹掃反應釜數次，充壓至0.6MPa，磁力攪拌下，180°C反應 4小時，冷至室溫，氣相色譜分析，甲苯轉化率為64. 3%，對叔丁基甲苯選擇性為88. 9%。實施例2將十六烷基三甲基溴化銨、NaOH和水配置成一定的溶液，在攪拌下，加入一定量的矽酸甲酯，形成ISiO2 0. 50Na0H:0. 46十六烷基三甲基溴化銨66. 7H20的溶膠，在攪拌條件下，按溶膠質量比為10%加入Na β分子篩，繼續攪拌30min，在110°C晶化24h，淬冷，調解 pH至12，110°C下繼續晶化24h，水洗，乾燥，焙燒後製得介微孔複合型催化劑。經NH4+離子交換製得H型複合型分子篩。將0. 69g催化劑，4. 6g甲苯和11. Ig的叔丁醇(甲苯與叔丁醇摩爾比=1 3)裝入反應釜，用隊吹掃反應釜數次，充壓至0.6MPa，磁力攪拌下，200°C反應3小時，冷至室溫，氣相色譜分析，甲苯轉化率為69. 6%，對叔丁基甲苯選擇性為86. 3%。實施例3將十六烷基三甲基氯化銨、NaOH和水配置成一定的溶液，在攪拌下，加入一定量的矽酸乙酯，形成ISiO2 0. 27Na0H:0. 32十六烷基三甲基氯化銨67. 4H20的溶膠，在攪拌條件下，按溶膠質量比為10%加入Na β分子篩，繼續攪拌60min，在100°C晶化24，淬冷，調解pH 14，110°C下繼續晶化24h，水洗，乾燥，焙燒後製得介微孔複合型催化劑。經NH4+離子交換製得H型複合型分子篩。將0. 69g催化劑，4. 6g甲苯和11. Ig的叔丁醇(甲苯與叔丁醇摩爾比=1 4)裝入反應釜，用隊吹掃反應釜數次，充壓至O.SMPa，磁力攪拌下，200°C反應 5小時，冷至室溫，氣相色譜分析，甲苯轉化率為73. 8%，對叔丁基甲苯選擇性為86. 5%。
實施例4將十六烷基三甲基溴化銨、NaOH和水配置成一定的溶液，在攪拌下，加入一定量的矽酸鈉，形成ISiO2 = O. 54Na0H:0. 50十六烷基三甲基溴化銨IOOH2O的溶膠，在攪拌條件下， 按質量比為5%加入一定量的Na β分子篩，繼續攪拌60min，在120°C晶化48h，淬冷，調解 pH14，110°C下繼續晶化Mh，水洗，乾燥，焙燒後製得介微孔複合型催化劑。經NH4+離子交換製得H型複合型分子篩。將0. 92g催化劑，4. 6g甲苯和11. Ig的叔丁醇(甲苯與叔丁醇摩爾比=1 3)裝入反應釜，用隊吹掃反應釜數次，充壓至1.010^，磁力攪拌下，2001反應3小時，冷至室溫，氣相色譜分析，甲苯轉化率為66. 1 %，對叔丁基甲苯選擇性為83. 5 %。實施例5將十六烷基三甲基氯化銨、NaOH和水配置成一定的溶液，在攪拌下，加入一定量的矽酸乙酯，形成ISiO2:0. 50Na0H:0. 12十六烷基三甲基氯化銨30. 30H20的溶膠，在攪拌條件下，按溶膠質量比為10%加入Nai3分子篩，繼續攪拌90min，在120°C晶化Mh，淬冷，調解pH 12，110°C下繼續晶化48h，水洗，乾燥，焙燒後製得介微孔複合型催化劑。經NH4+離子交換製得H型複合型分子篩。將0. 69g催化劑，4. 6g甲苯和11. Ig的叔丁醇(甲苯與叔丁醇摩爾比=1 3)裝入反應釜，用隊吹掃反應釜數次，充壓至0.6MPa，磁力攪拌下，180°C反應6小時，冷至室溫，氣相色譜分析，甲苯轉化率為71. 8%，對叔丁基甲苯選擇性為82. 4%。
權利要求
1.一種對叔丁基甲苯的生產方法，其具體步驟如下A.製備介微分子篩催化劑將模板劑、NaOH和水配置成溶液，在攪拌下，加入矽源，形成摩爾比為ISiO2 0. 21 0. 67Na0H 0. 1 0. 54模板劑30 IOOH2O的溶膠，在攪拌條件下，按溶膠質量的5 15%加入Na β分子篩，繼續攪拌20 90min，在90 120°C晶化 12 48h，淬冷，調節pH為12 14，90 110°C下繼續晶化12 48h，水洗，乾燥，焙燒後製得介微孔複合型催化劑；經NH4+離子交換製得H型複合型分子篩；B.將甲苯與叔丁醇按摩爾比為1 2 6及步驟A製得的H型複合型分子篩催化劑裝入反應釜，其中H型複合型分子篩催化劑佔甲苯總重量5 30%，用惰性氣體吹掃以去除反應釜中的空氣，充壓至0. 6 1. OMPa的初始壓力，磁力攪拌，160 240°C反應2 8小時， 製得對叔丁基甲苯。
2.按權利要求1所述的生產方法，其特徵在於步驟B中所述的介微孔複合型催化劑的微孔分子篩為beta沸石，介孔分子篩為MCM-41。
3.按權利要求1所述的生產方法，其特徵在於所述的矽源為矽酸乙酯、矽酸甲酯、矽酸鈉或二氧化矽中的一種；所述的模板劑為十六烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基氯化銨。
4.按權利要求1所述的生產方法，其特徵在於甲苯與叔丁醇的摩爾比為1 2 4;所述的催化劑與甲苯的質量比為5 10%。
5.按權利要求1所述的生產方法，其特徵步驟B中所述的反應溫度在180 200°C。
全文摘要
本發明公開了一種對叔丁基甲苯的生產方法。在介微孔複合型分子篩催化劑，其中微孔分子篩為beta沸石(Hβ)，介孔分子篩為MCM-41作用下，將甲苯與叔丁醇摩爾比為1∶2～6及佔反應物甲苯總重量的5～30％催化劑裝入反應釜，160～240℃反應2～8小時，製備對叔丁基甲苯。該方法製備過程簡單，催化劑易於分離且可重複使用，生產成本低，汙染環境小，生產安全。
文檔編號B01J29/00GK102199068SQ20111007719
公開日2011年9月28日 申請日期2011年3月29日 優先權日2011年3月29日
發明者周志偉, 徐衛敏, 武文良, 秦娟 申請人:南京工業大學