[发明专利]催化2,5-二甲基呋喃和乙醇制取对二甲苯的催化剂的制备方法

说明书

本发明涉及催化剂制备技术，旨在提供一种催化2,5‑二甲基呋喃和乙醇制取对二甲苯的催化剂的制备方法。该方法包括：将金属前驱体溶于溶剂中，加入配体与金属前驱体进行络合反应，得到反应液；将沸石粉末加入反应液中，搅拌得到完成金属阳离子交换的沸石；进行抽滤、水洗和干燥，焙烧得到催化剂产品。本发明的催化剂可以实现一锅催化2,5‑二甲基呋喃和乙醇直接反应制备对二甲苯，无需分段操作，过程简单；催化剂的寿命较长，即使在反应过程中由于积碳而导致活性下降，也可以通过简单的焙烧程序再生催化剂；原料价格较低、制备过程简单。

技术领域

本发明属于催化剂制备技术，特别涉及到一种催化2,5-二甲基呋喃和乙醇制对二甲苯的催化剂的制备方法。

背景技术

对二甲苯是化工行业常说的“三苯”之一，主要用于生产聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的原料对苯二甲酸。由于PET具有耐热、机械性能好、可塑性强等优点，是人类生产生活所必需的大宗化学品，因此开发可持续的碳中和的路线生产对二甲苯就显得尤为重要。

已有研究人员提出采用2,5-二甲基呋喃与乙烯发生环加成反应制备对二甲苯。纤维素是植物经过光合作用产生的原料，可以通过催化转化生成5-羟甲基糠醛、乙醇等产品。通过乙醇脱水制备乙烯，将其作为环加成反应制备对二甲苯的原料。在此基础上，纤维素基原料——乙醇——乙烯——对二甲苯的生产路径是一条绿色的碳中和的路线。然而在这个过程中，乙烯需要通过乙醇脱水获得，额外产生了生产成本和分离流程。而现有技术中的乙醇脱水与乙烯环加成反应的条件不匹配，如要以乙醇为起点制备对二甲苯，就必须分为两个反应阶段，两个阶段分别使用单独的催化剂；导致存在整个生产流程多、工艺条件复杂、综合成本高等问题。

一锅法生产是现代化工生产中的一种择优方案，因为可以最大程度简化生产流程，节约成本。但基于上述原因，要直接催化乙醇与2,5-二甲基呋喃以制备对二甲苯，就需要开发新的催化剂。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种催化2,5-二甲基呋喃和乙醇制取对二甲苯的催化剂的制备方法。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种催化2,5-二甲基呋喃和乙醇制取对二甲苯的催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将金属前驱体溶于溶剂中，得到前驱体溶液；加入配体与金属前驱体进行络合反应，得到反应液；

(2)将沸石粉末加入步骤(1)的反应液中，在25～100℃下搅拌1～24小时，得到完成金属阳离子交换的沸石；

(3)对步骤(2)中完成金属阳离子交换的沸石进行抽滤、水洗和干燥，然后在200～500℃焙烧0.1～10小时，得到用于催化2,5-二甲基呋喃和乙醇制备多取代芳烃的催化剂；在该催化剂中，金属阳离子的质量分数为0.1～10％。

作为本发明的优选方案，所述金属前驱体中的金属元素是铁、钴、镍、铜、锌、铝、钛、铟、锡、镧、铈、铋中的任意一种，其前驱体为硝酸盐、氯化物、醋酸盐、乙酰丙酮盐中的任意一种。

作为本发明的优选方案，所用溶剂是水、甲醇、乙醇、丙酮、乙酰丙酮、氮,氮-二甲基甲酰胺、戊内酯中的任意一种。

作为本发明的优选方案，所用配体是氨水、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺、乙二胺四乙酸二钠中的任意一种，配体与金属前驱体中金属元素的摩尔比为0.1～10。

作为本发明的优选方案，所用沸石为*BEA、MOR、MFI、FAU中的任意一种。

作为本发明的优选方案，所述前驱体溶液的浓度为0.001～5mol/L。

作为本发明的优选方案，所述反应液与沸石粉末的体积质量比例为1～100mL/g。