[发明专利]4－叔丁基邻二甲苯的合成方法

说明书

本发明涉及一种采用改性沸石分子筛为催化剂，邻二甲苯与烷基化剂烷基化制备4-叔丁基邻二甲苯的合成方法。

4-叔丁基邻二甲苯作为有机溶剂、表面活性剂及染料广泛应用于印染及油墨等行业，是一种新型的有机化工产品。

目前尚未发现有文献介绍采用改性沸石合成4-叔丁基邻二甲苯的方法。芳烃烷基化反应所使用的催化剂主要分为三类，第一类是路易斯酸，如AlCl₃、ZnCl₂、和BF₃等；第二类是质子酸，如H₂SO₄、HF、H₃PO₄和阳离子交换树脂等；第三类是酸性氧化物，如SiO₂-Al₂O₃和分子筛等。采用路易斯酸作催化剂，有金属盐废液产生，环境污染严重；采用质子酸作催化剂工艺复杂，设备腐蚀严重，而阳离子交换树脂催化剂寿命短、成本较高；采用分子筛作催化剂是芳烃烷基化的发展方向。

本发明的目的是提供一种利用改性沸石分子筛催化制备4-叔丁基邻二甲苯的合成方法。本方法工艺简单，催化寿命长，而且克服了设备腐蚀和环境污染等缺点。

本发明所使用的沸石分子筛改性方法为：称取定量沸石分子筛原粉，放入三口瓶中，加入适量一定浓度的水溶性金属盐溶液，搅拌并加热，温度控制在95～100℃，交换24小时，过滤并洗涤至无金属盐的阴离子，于120℃下干燥1小时，在550℃下焙烧4小时，即得所需催化剂。其中沸石原粉可为硅铝比为40～80的任何沸石，优选β型或Y型沸石。水溶性金属盐可为任何有机酸或无机酸的金属盐，优选Fe、Co或Mg的硝酸盐或其混合物。

本发明所用改性沸石分子筛催化剂在550℃下，通入空气，焙烧4小时，即可得到再生，使其恢复活性。

在一个优选的实施方案中，本发明方法是在120～200℃，邻二甲苯/烷基化剂为1～5，压力为常压～3.0Mpa，空速为1～5h^-1下进行的。

用于本发明的烷基化剂为异丁烯、叔丁醇和甲基叔丁基醚等。

本发明中邻二甲苯的转化率、4-叔丁基邻二甲苯的选择性、4-叔丁基邻二甲苯的收率的计算方法如下：

X_邻二甲苯＝(M_{4-叔丁基邻二甲苯}+M_{其他邻二甲苯叔丁基化产物})/(M_{产物中邻二甲苯}+M_{4-叔丁基邻二甲苯}+M_{其他邻二甲苯叔丁基化产物})×100％

S_{4-叔丁基邻二甲苯}＝M_{4-叔丁基邻二甲苯}/(M_{4-叔丁基邻二甲苯}+M_{其他邻二甲苯叔丁基化产物})×100％

Y_{4-叔丁基邻二甲苯}＝X_邻二甲苯×S_{4-叔丁基邻二甲苯}其中：X——反应物的转化率

  S——产物的选择性

  Y——产物的收率

  M——物质的摩尔含量

下面用非限制实施例进一步说明本发明。

实施例1

称取50克Na含量为400ppm的Hβ沸石原粉放入带搅拌并装有回流冷凝器的三口烧瓶中，加入0.1mol/l的Co(NO₃)₂l水溶液500ml，于95℃下交换24小时，过滤并洗涤至无NO₃^-，于120℃下干燥1小时，然后在550℃下焙烧4小时，即得到Coβ沸石粉末，压片并破碎成40～60目。

实施例2

称取50克Na含量为400ppm的Hβ沸石原粉放入带搅拌并装有回流冷凝器的三口烧瓶中，加入0.1mol/l的Fe(NO₃)₃水溶液500ml，于95℃下交换24小时，过滤并洗涤至无NO₃^-，于120℃下干燥1小时，然后在550℃下焙烧4小时，即得到Feβ沸石粉末，压片并破碎成40～60目。

实施例3