[发明专利]烷基化催化剂和制造烷基化苯酚的方法

说明书

本申请是申请日为2004年6月21日、申请号为200480015107.8(PCT/US2004/019795)、题目为“烷基化催化剂和制造烷基化苯酚的方法”的分案申请。

背景技术

本申请涉及烷基化催化剂，更具体地涉及含有氧化镁或氧化铁的烷基化催化剂，其制备方法及其在烷基化反应中的用途。

邻位烷基化羟基芳族化合物可用于各种用途。例如，邻甲酚是有用的消毒剂和木材防腐剂。一般通过苯酚与甲醇的气相反应制备邻甲酚。在另一烷基化反应中，邻甲酚和苯酚都可以转化为2，6-二甲酚。该二甲酚单体可以聚合形成聚(2，6-二甲基-1，4-亚苯基)醚，其是某些高性能热塑性产物中的主要组分。

烷基化的羟基芳族化合物一般通过前体羟基芳族化合物与伯醇或仲醇的烷基化作用而制备。必须在适当催化剂，例如镁基或铁基化合物的存在下进行烷基化作用。

大量注意力集中在使镁基催化剂在工业设置(industrial setting)中的性能最优化。通常，催化剂具有高活性是非常重要的，也就是说催化剂必须具有尽可能长的有效寿命(active life)。此外，催化剂必须具有非常好的邻位选择性。在过去使用的许多邻位烷基化催化剂产生了边际效用(marginalutility)的高比例对位烷基化产物。

作为示例，苯酚与甲醇在氧化镁催化剂存在下的烷基化作用产生所希望的邻甲酚和2，6-二甲酚。然而，烷基化反应也可以产生显著量的对位取代的化合物，例如对-甲酚、2，4-二甲酚和2，4，6-三甲酚(mesitol)。在某些最终应用中，这些对位取代的化合物的用处比含有未取代的对位的相应化合物大大降低。

虽然已经对行选择性、活性和催化剂寿命进行了改善，仍然要求改善的选择性、活性和催化剂寿命以便改善烷基化过程的效率。

发明内容

烷基化催化剂包括金属氧化物，其中催化剂的表面积和体积的比为约950m²/m³至约4000m²/m³和/或长宽比(aspect ratio)为约0.7至约1.0。

烷基化方法包括在存在包括金属氧化物的烷基化催化剂下，反应羟基芳族化合物和烷基醇，其中该烷基化催化剂的表面积和体积的比为约950m²/m³至约4000m²/m³和/或长宽比为约0.7至约1.0。

本发明包括：

1.一种包括金属氧化物的烷基化催化剂，其中催化剂的表面积和体积的比为1,000-4,000平方米/立方米和长宽比为0.7-1.0，其中金属氧化物包括氧化镁、氧化铁或前述物质的组合。

2.前述项1的催化剂，其中煅烧后催化剂的孔径为约100至约400埃。

3.前述项1或2的催化剂，其中催化剂具有双峰形孔分布。

4.前述项1或2的催化剂，其中催化剂为表面积约100平方米/克至约300平方米/克的粒料形式。

5.前述项1或2的催化剂，其中催化剂为粒料密度约1.3至约2.1克/立方厘米的粒料形式。

6.前述项1或2的催化剂，其中催化剂具有约900-约1200千克/立方米的未压实的堆积密度。

7.前述项1或2的催化剂，其中催化剂是直径为约1-约4毫米和高为约2.0-约3.0毫米的粒料形式。

8.一种烷基化方法，包括在项1-7的烷基化催化剂的存在下反应羟基芳族化合物和烷基醇。

9.项8的方法，其中在至少约420℃的温度下进行反应。

发明详述

通过在烷基化催化剂的存在下气相反应烷基醇和羟基芳族化合物制备烷基化的羟基芳族化合物。出乎意料地发现，使用表面积和体积的比为约950至约4000m²/m³和/或长宽比为约0.7至约1.0的催化剂改善了反应的选择性。表面积和体积的比和/或长宽比增加了催化剂未压实的(unpacked)堆积密度。未压实的堆积密度的增加导致可以装入反应器中的催化剂量增加，这令人惊异地没有对选择性和产率产生负面影响，并增加催化剂变劣(change-outs)之间的时间，由此增加了总效率。

本文中定义粒料为小的紧密堆积的催化剂块，而对于几何形状没有限制。本文中未压实的堆积密度定义为在给定体积中任意排列的粒料的密度。这与压实的堆积密度相反，压实的堆积密度可以定义为在给定体积中非任意排列的粒料的密度。这两个术语都与粒料密度相对，粒料密度为每个粒料的平均密度(单位体积的重量)。