[发明专利]通过苯和/或甲苯的甲基化制备对二甲苯的催化剂

说明书

这里所公开的实施方案包括对二甲苯的制备方法和用于对二甲苯制备方法的催化剂。在一个实施方案中，所述方法包括使包含苯和/或甲苯的芳族烃进料与包含甲醇和/或二甲基醚的烷基化试剂在至少一个烷基化反应区中在包含具有小于5的约束指数的分子筛的烷基化催化剂存在下和在烷基化条件下接触。所述烷基化催化剂包含稀土金属或碱土金属中的至少一种和粘结剂，和所述至少一种稀土金属或碱土金属的大部分沉积在所述分子筛上。另外，所述方法包括制备包含二甲苯的烷基化芳族产物。

发明人：Wenyih F.Lai、Tan-Jen Chen、Seth M.Washburn

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年12月22日提交的USSN 62/609,458的优先权和利益，并全文通过参考引入。

技术领域

本公开内容总体上涉及使苯和/或甲苯甲基化以制备二甲苯，尤其是对二甲苯的催化剂。

背景技术

二甲苯是化学工业中有价值的前体。在三种二甲苯异构体中，对二甲苯是最重要的，因为它是制造对苯二甲酸的起始材料，后者本身是制备合成聚酯纤维、膜和树脂中的有价值的中间体。目前，对于对二甲苯的需求量按5-7％的年率增长。

制造对二甲苯的一种已知的路线是通过苯和/或甲苯的甲基化。例如，美国专利号6,504,072公开了选择性制备对二甲苯的方法，所述方法包括使甲苯与甲醇在烷基化条件下在包含多孔结晶材料的催化剂存在下反应，所述包含多孔结晶材料的催化剂当在120℃的温度和60托(8kPa)的2,2二甲基丁烷压力下测量时具有大约0.1-15sec^-1的对2,2二甲基丁烷的扩散参数。所述多孔结晶材料优选是中孔沸石，尤其是ZSM-5，其已经在至少950℃的温度下剧烈汽蒸。所述烷基化条件包括大约500-700℃的温度，大约1个大气压-1000psig(100-7000kPa)的压力，大约0.5-大约1000的重时空速和至少大约0.2的甲苯与甲醇的摩尔比。

另外，美国专利号6,642,426公开了用包含甲醇的烷基化试剂将芳族烃反应物，特别是甲苯烷基化以制备烷基化芳族产物的方法，包括：将芳族烃反应物在第一位置导入反应器系统以制备烷基化芳族产物，其中所述反应器系统包括流化床反应区，所述流化床反应区包括500-700℃的温度和大约300-600kg/m³的操作床密度；将所述烷基化试剂的多个料流在沿所述芳族烃反应物的流动方向间隔的位置导入所述流化床反应区，所述料流中至少一个在位于所述第一位置下游的第二位置导入；和从所述反应器系统回收通过所述芳族反应物和烷基化试剂的反应制备的所述烷基化芳族产物。优选的催化剂是已经通过高温汽蒸而选择性去活化(selectivate)的ZSM-5。

如上述美国专利举例那样，用甲醇烷基化苯和/或甲苯的当前方法在高温(即500-700℃)下在中孔沸石，尤其是ZSM-5存在下进行。这导致许多问题，尤其是催化剂寿命/循环较短并且因此要求频繁的催化剂再生。另外，现有的方法典型地导致大量甲醇转化成乙烯及其它轻质烯烃，这降低希望的产物，例如二甲苯的产率并增加回收成本。

因此，仍需要用甲醇(或二甲基醚)将苯和/或甲苯烷基化的改进方法和/或催化剂，其提高催化剂的对二甲苯选择性并产生高于平衡量的对二甲苯。

发明内容

发明概述

这里所公开的一些实施方案涉及对二甲苯的制备方法。在一个实施方案中，所述方法包括使包含苯和/或甲苯的芳族烃进料与包含甲醇和/或二甲基醚的烷基化试剂在至少一个烷基化反应区中在包含具有小于5的约束指数的分子筛的烷基化催化剂存在下和在烷基化条件下接触。所述烷基化催化剂包含稀土金属或碱土金属中的至少一种和粘结剂，和所述至少一种稀土金属或碱土金属的大部分沉积在所述分子筛上。另外，所述方法包括制备包含二甲苯的烷基化芳族产物。