[发明专利]甲苯甲基化催化剂及其应用

说明书

本发明涉及甲苯甲基化催化剂及其应用，主要解决现有甲苯甲醇甲基化反应中催化剂活性较低，具体表现为甲苯转化率和二甲苯收率较低的问题，通过采用甲苯甲基化催化剂，包括分子筛、助催化剂A、助催化剂B和可选包括粘结剂，所述助催化剂A包括镧系金属氧化物，所述助催化剂B选自由Sc₂O₃、Y₂O₃、锡的氧化物、和Sb₂O₃所组成的物质组中的至少一种，所述催化剂以质量份数计：分子筛，100份；助催化剂A，大于0份且20份以下；助催化剂B，大于0份且15份以下；粘结剂，0～500份的技术方案，较好地解决了该技术问题，可用于甲苯甲基化工业生产中。

技术领域

本发明涉及甲苯甲基化催化剂及其制备方法和应用甲苯甲基化催化剂合成混合二甲苯的方法。

技术背景

二甲苯是一种重要的基本有机化工原料，在化工溶剂、合成单体等领域应用广泛。二甲苯可以应用于涂料、树脂、染料等行业的溶剂，也可以应用于医药、农药等行业的合成单体，同时还可以通过异构化和分离工艺得到高纯度的对二甲苯，为合成聚酯纤维提供基本原料。

甲苯甲醇甲基化技术是一种新型的增产二甲苯的工艺路线。该技术使用甲醇作为烷基化试剂，与甲苯歧化技术相比大幅度提升了甲苯的理论利用率。此外，作为烷基化试剂的甲醇国内产能过剩严重，价格低廉，增加了甲苯甲醇甲基化技术潜在的经济优势。

自上世纪70年代以来，国内外对甲苯甲醇甲基化技术的催化剂和工艺路线进行了广泛的研究。中国专利CN 101885662 A报道了一种甲苯甲醇烷基化的方法，所述方法使用的催化剂包括5～95份的核壳型分子筛材料以及95～5份的粘结剂。其中核壳型分子筛材料的核相是ZSM-5，壳层是覆盖度为50～100％的β沸石晶粒。核相ZSM-5分子筛甲基化活性高，但由于酸性较强，在甲苯甲醇烷基化反应中容易形成多环芳烃使催化剂快速结焦失活。壳层β纳米沸石具有良好的热和水热稳定性以及适度的酸性，在催化剂应用中表现出不易结焦和使用寿命长的特点。该核壳型分子筛提高了催化剂的活性，并改善了催化剂的稳定性。

中国专利CN 102875320 A和美国专利US 7321072等报道了芳烃烷基化多级反应器串联的工艺，上述专利通过首先将载气与芳烃原料混合得到反应混合物I，该反应混合物I从第一个反应器流到最后一个反应器。气相和液相的烷基化试剂成比例的加入各个反应器的入口与反应混合物I进行混合，再进入反应器与烷基化催化剂接触反应，得到富含二甲苯的反应产物。多级反应器串联的工艺提升了每级反应器入口的甲苯甲醇摩尔比，改善了催化剂的催化活性，并减轻了各级反应器中催化剂的积碳程度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有甲苯甲醇甲基化反应中催化剂活性较低，具体表现为甲苯转化率和二甲苯收率较低的问题，提供一种新的甲苯甲基化催化剂，其具有甲苯转化率和二甲苯收率高的优点。

本发明所要解决的技术问题之二是提供上述催化剂的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提供上述催化剂的应用。

本发明所要解决的技术问题之四是提供采用上述催化剂的甲苯甲基化合成二甲苯的方法。

为解决上述技术问题之一，本发明的技术方案如下：

甲苯甲基化催化剂，包括分子筛、助催化剂A、助催化剂B和可选包括粘结剂，所述助催化剂A包括镧系金属氧化物，所述助催化剂B选自由Sc₂O₃、Y₂O₃、锡的氧化物、和Sb₂O₃所组成的物质组中的至少一种，所述催化剂以质量份数计：

分子筛，100份；

助催化剂A，大于0份且20份以下；

助催化剂B，大于0份且15份以下；