[发明专利]一种芳烃烷基化催化剂及其应用

说明书

技术领域

本发明属于化学工程和绿色化学领域，具体涉及一种用于石油中间产物的芳烃烷基化催化剂及其应用。

背景技术

芳烃的烷基化是指在一定条件下，小分子的烷基转移到苯环或苯环侧链的过程。在石油化工中通常采用甲苯择形歧化和甲苯甲醇烷基化等反应进行生产。其产物对二甲苯是是一种十分重要的合成纤维和塑料的原料，可以用来作为制取精对苯二甲酸(PTA)及对苯二甲酸二甲酯(DMT)，广泛应用于纤维、胶片和树脂的制备。

通常，工业上采用催化烷基化法来制取所需要的产品，常用的催化剂有ZSM-5沸石、β-沸石和硅铝磷酸盐(SAPO)催化剂。但是，目前的催化剂存在着很多技术障碍，例如其快速失活、较低甲醇的选择性等，故催化剂的研究成为石油化工中制取PX的关键之一。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明的芳烃烷基化催化剂及其制备方法解决了催化剂在使用过程中活性下降快和寿命短的问题，且有效的提高产物的转化率和选择性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种芳烃烷基化催化剂，所述的催化剂包括载体和负载在载体上的催化活性组分，所述的载体包括粉煤灰和蒙脱土，所述的催化活性组分为有机硅。

具体的，所述的粉煤灰的比表面积为50～200m²/g，蒙脱土的比表面积为133～220m²/g，所述的粉煤灰占载体质量的2.5％～10％，所述的蒙脱土占载体质量的90％～97.5％。

更具体的，所述的有机硅为六甲基二硅氮烷或六乙基二硅氮烷，每克载体上负载0.05～0.075mL的有机硅。

进一步的，该催化剂的制备方法为：

步骤一：将粉煤灰和蒙脱土按配方量的比例加入4.5mol/L的硫酸溶液中进行酸化,酸化后在170℃下烘干，得到催化剂的载体；

步骤二：将步骤一的催化剂的载体与有机硅通过粘结剂进行混合，混合物进行煅烧并洗涤得到该催化剂。

将所述的芳烃烷基化催化剂用于甲苯烷基化的应用。

与现有技术相比，本发明的优点为：

本发明与现有催化剂相比，通过粉煤灰和蒙脱土为载体，以有机硅化合物作为反应中心，达到烷基化反应的催化作用。催化剂以粉煤灰和蒙脱土配比之后作为酸碱中心的载体，达到催化效果的同时，能够提高催化剂的稳定性，提高了对二甲苯的选择性，增长了催化剂的寿命，同时廉价的粉煤灰也减少了生产成本。

具体实施方式

本发明通过对烷基化催化剂的研究发现将粉煤灰和蒙脱土共同使用作为载体时，该催化剂不仅能提高产物的转化率和选择性，且还能提高该催化剂的稳定性，增加了催化剂的使用寿命；

以有机硅化合物作为反应中心，达到烷基化反应的催化作用，同时廉价的粉煤灰的掺入也减少了生产成本。

下面用具体实施例来详细说明本发明，但实施例并不限制本发明的范围，以下实施例中所用的粉煤灰的比表面积为50～200m²/g，蒙脱土的比表面积为133～220m²/g。

实施例1：

步骤一：将粉煤灰和蒙脱土按质量比为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小时行酸化；酸化完成后溶液放入烘箱，在170℃下将硫酸蒸干即可；

步骤二：取出步骤一的烘干物后加入0.5ml六甲基二硅氮烷，并加入一定量的粘接剂氧化铝，氧化铝与烘干物的质量比为1:0.5，充分搅拌，后在马弗炉300℃下对混合物煅烧，煅烧时间为8小时；

步骤三：将步骤二中得到的物质经过蒸馏水、去离子水、分析纯无水乙醇分别洗涤三次，将洗涤后的产物在60真空下干燥，得到芳烃烷基化催化剂。

采用常压微型连续流动固定床反应器评价催化剂性能，催化剂装填量5mL，床层控温精度为士0.5℃；反应物由输液泵输入，反应产物经冷阱冷却后收集；进料组成为甲苯、甲醇摩尔比为2：1，反应物质量空速为2h^-1，常压，反应温度为500℃；

产物分析经SP-2100气相色谱仪(PEG-20M毛细管色谱柱，30m，FID检测器)分析组成，测得对二甲苯的转化率和选择性的结果见表1；

实施例2：