[發(fā)明專(zhuān)利]一種芳烴烷基化催化劑及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510047770.6
• 申請(qǐng)日: 2015-01-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104624230B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚以亮;黃蓉;朱棋;馬天培;羅鈺;程高;楊永健;王帥;李宇亮
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J31/02
• 分類(lèi)號(hào): B01J31/02;C07C15/08;C07C2/86
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61216
• 代理人: 王彩花

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于化學(xué)工程和綠色化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種用于石油中間產(chǎn)物的芳烴烷基化催化劑及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

芳烴的烷基化是指在一定條件下，小分子的烷基轉(zhuǎn)移到苯環(huán)或苯環(huán)側(cè)鏈的過(guò)程。在石油化工中通常采用甲苯擇形歧化和甲苯甲醇烷基化等反應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)。其產(chǎn)物對(duì)二甲苯是是一種十分重要的合成纖維和塑料的原料，可以用來(lái)作為制取精對(duì)苯二甲酸(PTA)及對(duì)苯二甲酸二甲酯(DMT)，廣泛應(yīng)用于纖維、膠片和樹(shù)脂的制備。

通常，工業(yè)上采用催化烷基化法來(lái)制取所需要的產(chǎn)品，常用的催化劑有ZSM-5沸石、β-沸石和硅鋁磷酸鹽(SAPO)催化劑。但是，目前的催化劑存在著很多技術(shù)障礙，例如其快速失活、較低甲醇的選擇性等，故催化劑的研究成為石油化工中制取PX的關(guān)鍵之一。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷和不足，本發(fā)明的芳烴烷基化催化劑及其制備方法解決了催化劑在使用過(guò)程中活性下降快和壽命短的問(wèn)題，且有效的提高產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率和選擇性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種芳烴烷基化催化劑，所述的催化劑包括載體和負(fù)載在載體上的催化活性組分，所述的載體包括粉煤灰和蒙脫土，所述的催化活性組分為有機(jī)硅。

具體的，所述的粉煤灰的比表面積為50～200m²/g，蒙脫土的比表面積為133～220m²/g，所述的粉煤灰占載體質(zhì)量的2.5％～10％，所述的蒙脫土占載體質(zhì)量的90％～97.5％。

更具體的，所述的有機(jī)硅為六甲基二硅氮烷或六乙基二硅氮烷，每克載體上負(fù)載0.05～0.075mL的有機(jī)硅。

進(jìn)一步的，該催化劑的制備方法為：

步驟一：將粉煤灰和蒙脫土按配方量的比例加入4.5mol/L的硫酸溶液中進(jìn)行酸化,酸化后在170℃下烘干，得到催化劑的載體；

步驟二：將步驟一的催化劑的載體與有機(jī)硅通過(guò)粘結(jié)劑進(jìn)行混合，混合物進(jìn)行煅燒并洗滌得到該催化劑。

將所述的芳烴烷基化催化劑用于甲苯烷基化的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為：

本發(fā)明與現(xiàn)有催化劑相比，通過(guò)粉煤灰和蒙脫土為載體，以有機(jī)硅化合物作為反應(yīng)中心，達(dá)到烷基化反應(yīng)的催化作用。催化劑以粉煤灰和蒙脫土配比之后作為酸堿中心的載體，達(dá)到催化效果的同時(shí)，能夠提高催化劑的穩(wěn)定性，提高了對(duì)二甲苯的選擇性，增長(zhǎng)了催化劑的壽命，同時(shí)廉價(jià)的粉煤灰也減少了生產(chǎn)成本。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明通過(guò)對(duì)烷基化催化劑的研究發(fā)現(xiàn)將粉煤灰和蒙脫土共同使用作為載體時(shí)，該催化劑不僅能提高產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率和選擇性，且還能提高該催化劑的穩(wěn)定性，增加了催化劑的使用壽命；

以有機(jī)硅化合物作為反應(yīng)中心，達(dá)到烷基化反應(yīng)的催化作用，同時(shí)廉價(jià)的粉煤灰的摻入也減少了生產(chǎn)成本。

下面用具體實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但實(shí)施例并不限制本發(fā)明的范圍，以下實(shí)施例中所用的粉煤灰的比表面積為50～200m²/g，蒙脫土的比表面積為133～220m²/g。

實(shí)施例1：

步驟一：將粉煤灰和蒙脫土按質(zhì)量比為0.25：9.75混合后，取10g混合物加入1000ml4.5mol/L硫酸溶液中，放置6小時(shí)行酸化；酸化完成后溶液放入烘箱，在170℃下將硫酸蒸干即可；

步驟二：取出步驟一的烘干物后加入0.5ml六甲基二硅氮烷，并加入一定量的粘接劑氧化鋁，氧化鋁與烘干物的質(zhì)量比為1:0.5，充分?jǐn)嚢瑁笤隈R弗爐300℃下對(duì)混合物煅燒，煅燒時(shí)間為8小時(shí)；

步驟三：將步驟二中得到的物質(zhì)經(jīng)過(guò)蒸餾水、去離子水、分析純無(wú)水乙醇分別洗滌三次，將洗滌后的產(chǎn)物在60真空下干燥，得到芳烴烷基化催化劑。

采用常壓微型連續(xù)流動(dòng)固定床反應(yīng)器評(píng)價(jià)催化劑性能，催化劑裝填量5mL，床層控溫精度為士0.5℃；反應(yīng)物由輸液泵輸入，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)冷阱冷卻后收集；進(jìn)料組成為甲苯、甲醇摩爾比為2：1，反應(yīng)物質(zhì)量空速為2h^-1，常壓，反應(yīng)溫度為500℃；

產(chǎn)物分析經(jīng)SP-2100氣相色譜儀(PEG-20M毛細(xì)管色譜柱，30m，F(xiàn)ID檢測(cè)器)分析組成，測(cè)得對(duì)二甲苯的轉(zhuǎn)化率和選擇性的結(jié)果見(jiàn)表1；

實(shí)施例2：