[發明專利]一種金剛烷基三甲基氫氧化銨的制備方法及其制備的季銨堿水溶液

有效

• 申請號: 202110735794.6
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113321587B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 吳尖平;項飛勇;盧金銀;黃小東;泮群洋;施旭升;泮嘯楚
• 申請（專利權）人: 肯特催化材料股份有限公司
• 主分類號: C07C209/68
• 分類號: C07C209/68;C07C211/62;C07C209/00;C07C68/06;C07C69/96
• 代理公司: 紹興市知衡專利代理事務所(普通合伙) 33277
• 代理人: 李敏

本發明公開了一種金剛烷基三甲基氫氧化銨的制備方法及其制備的季銨堿水溶液，涉及分子篩模板劑生產技術領域，其特征在于，包括以下步驟：S1成鹽：取二甲基金剛烷胺，加入碳酸二甲酯，混合均勻，制得季銨化混合物，氦氣密封氛圍下，加熱至135?150℃反應不少于6h，制得金剛烷基三甲基銨碳酸單甲酯鹽；S2水解：將金剛烷基三甲基銨碳酸單甲酯鹽溶解至水中，加入氫氧化鈣，從液面下鼓入氮氣，加熱至沸騰，同時脫除副產物甲醇，形成金剛烷基三甲基氫氧化銨，回收產物，制得季銨堿水溶液，本發明公開的金剛烷基三甲基氫氧化銨的制備方法具有可降低雜質含量的優點。

技術領域

本申請涉及分子篩模板劑生產技術領域，尤其涉及一種金剛烷基三甲基氫氧化銨的制備方法及其制備的季銨堿水溶液。

背景技術

隨著環保要求的日趨嚴格，用于柴油車尾氣凈化處理的SSZ-13分子篩用量越來越大，金剛烷基三甲基氫氧化銨作為生產SSZ-13分子篩必需的模板劑，市場需求越來越大。對金剛烷基三甲基氫氧化銨制備工藝的研究越來越多。

有研究者用金剛烷基二甲基胺為原料，用鹵甲烷與金剛烷基二甲基胺進行季銨化反應生成金剛烷基三甲基鹵化銨，再用離子交換樹脂進行離子交換，將鹵素離子交換成氫氧根離子，制得金剛烷基三甲基氫氧化銨。然而，該技術方案中需要使用離子交換樹脂，離子交換樹脂需要先后用酸和堿浸泡，再用大量的水進行淋洗，完成離子交換樹脂的預處理。一方面產生大量的廢水，另一方面操作復雜繁瑣，不利于工業化生產。

有研究者用金剛烷基三甲基鹵化銨通過電解的方法，金剛烷基三甲基銨陽離子與陰極產生的氫氧根離子結合，形成金剛烷基三甲基氫氧化銨。如公開號為CN110699700A的中國專利，該技術方案電解過程中需要用陽極板和陰極板，陽極板一般用含鉑、銥等貴金屬極板，在電解過程中貴金屬極板容易被腐蝕，鉑、銥等貴金屬價格較貴，不利于降低生產成本。

在公開號為CN105209426A的中國專利中，采用金剛烷基鹽酸鹽與甲酸、甲醛，在氫氧化鈉水溶液中，反應制備金剛烷基二甲基胺，然后金剛烷基二甲基胺與碳酸二甲酯在高溫高壓下反應生成金剛烷基三甲基銨碳酸單甲酯鹽，再與氫氧化鈣發生水解反應生成碳酸鈣和金剛烷基三甲基氫氧化銨。上述方案的主要缺陷是：(1)制備金剛烷基二甲基胺的反應中，氫氧化鈉的使用較多，產品中金屬離子含量高；(2)碳酸二甲酯與金剛烷基二甲基胺的成鹽反應是在高溫高壓下進行，溫度一般超過130℃，在高溫條件下金剛烷基二甲基胺和金剛烷基三甲基銨碳酸單甲酯鹽容易分解，產生雜質；(3)金剛烷基三甲基銨碳酸單甲酯鹽與氫氧化鈣反應過程中，氫氧化鈣用量較大，產品中容易殘留鈣離子等雜質，影響產品純度，產品色度增大，給金剛烷基三甲基氫氧化銨的產品品質帶來一定的不利影響。

有基于此，申請人作出本發明。

發明內容

為了降低金剛烷基三甲基氫氧化銨產品中雜質含量，提高產品收率，本發明的第一方面目的是提供一種金剛烷基三甲基氫氧化銨的制備方法。

本發明采取的技術方案如下：

一種金剛烷基三甲基氫氧化銨的制備方法，包括以下步驟：

S1成鹽：取二甲基金剛烷胺，加入碳酸二甲酯，混合均勻，制得季銨化混合物，氦氣密封氛圍下，加熱至135-150℃反應不少于6h，回收產物，制得金剛烷基三甲基銨碳酸單甲酯鹽；所述季銨化混合物中二甲基金剛烷胺與碳酸二甲酯的物質的量之比為1：1～10；反應式如下：

S2水解：將金剛烷基三甲基銨碳酸單甲酯鹽溶解至水中，加入氫氧化鈣，金剛烷基三甲基銨碳酸單甲酯鹽與氫氧化鈣的物質的量之比為1：1～1.045；從液面下鼓入氮氣，加熱至沸騰，同時脫除副產物甲醇，形成金剛烷基三甲基氫氧化銨，回收產物，制得季銨堿水溶液；反應式如下：

本發明的反應機理如下：