一种烷基化方法技术

本发明专利技术涉及烷基化领域，具体提供了一种烷基化方法，该方法包括：在含有改性IM-5分子筛的催化剂存在下，将苯与甲醇接触，所述改性IM-5分子筛的介孔面积在150m2/g以上，介孔体积在0.5cm3/g以上。本发明专利技术的催化剂，具有失活速率慢，且催化活性高和选择性好的优势，例如本发明专利技术的催化剂在高空速下运行，活性稳定性仍较长，本发明专利技术的催化剂在较低温度下反应，苯的转化率仍较高。由于催化剂的前述优势，使得本发明专利技术所述苯与甲醇的烷基化反应，具有苯转化率高，目标产物二甲苯和偏三甲苯选择性好等优势，且本发明专利技术的烷基化反应由于催化剂不易失活，因此工作周期较长，非常适合于工业应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种烷基化方法。
技术介绍
苯与甲醇烷基化反应是一种工业应用价值极高的反应，该法能够通过一次反应合成应用价值较高的甲苯和二甲苯，尤其是十分重要的工业基本有机原料对二甲苯，而且该反应的原料苯和甲醇来源广，价格低廉。迄今，苯与甲醇烷基化的研究甚少，但国内外已陆续开始了对该反应的研究。自从上世纪70年代美国Mobile公司开发了ZSM-5沸石以后，由于它对烷基化、异构化、苯环甲基化、选择裂化等反应都表现出了优异的催化性能，被广泛重视，人们也将苯甲醇苯环烷基化反应的催化材料着重放在了ZSM-5分子筛上以及对其进行改性处理。ZSM-5分子筛是由10元氧环构成的孔道体系，具有中等大小的孔径和孔口。陆璐等(石油学报，2012，2：111-115)报道了将拥有微孔和介孔两种孔道的6％MgO/多级孔ZSM-5分子筛用于苯与甲醇烷基化反应中可以获得高达55％的苯的转化率和超过90％的甲苯及二甲苯的选择性，与普通ZSM-5分子筛相比，多级孔ZSM-5分子筛所获得的苯的转化率提高了约9％，甲苯及二甲苯的选择性提高了约3％。随着分子筛研究工作的进展，人们也逐步将一些新型分子筛用于苯与甲醇烷基化反应中。MCM-22分子筛由Mobile公司在1990年首次合成。由于具有独特的结构性质，以MCM-22为载体的催化剂在烷烃转化为烯烃和芳烃、催化裂化、烯烃异构化、烃类烷基化等领域表现出了很好的催化性能，根据结构和制备方法的不同，到目前为止又陆续发现和合成了MCM-36、MCM-49、MCM-56、ITQ-1、ITQ-2等同样具有MWW结构的层状分子筛。它们都与最先发现的MCM-22具有一定的亲缘关系，连同MCM-22一起归纳为MCM-22族分子筛。CN102600887A报道了采用在氢型MCM-22分子筛上负载碱土、稀土金属元素的技术方案，较好地解决了以往文献中催化剂实际应用中甲醇烷基化利用率低、苯转化率不高、以及二甲苯选择性低的缺点。MCM-56属于MWW结构的分子筛，具有独特的10元环孔道和12元环孔穴、优良的水热稳定性和特殊的酸中心分布，是一种新型的催化材料。CN102101818A报道了以HMCM-56分子筛为载体，负载金属Mo或Ni，其质量含量分别以MoO3或NiO计，其负载质量为3-15％，甲苯和二甲苯的选择性≥89％；苯的单程转化率≥45％。甲苯和二甲苯的选择性及苯的转化率和仍然不理想，需要改进。IM-5分子筛是由SukBongHong等人(US6136290)首先合成的。该分子筛为二维十元环的孔道结构，第三维方向上有尺寸较大的有限孔道，其孔道结构与ZSM-5分子筛有相似之处，该分子筛还存在一个12元环的笼型结构，与ZSM-5相比又有不同之处。IM-5分子筛在许多反应中都已表现出了很好的催化性能。US6344135和US6667267报道了含IM-5的催化剂在加氢裂化中的应用，其能提高加氢裂化反应的转化率，同时提高汽油的产率。US6007698报道了含IM-5的催化剂在催化裂化中的应用，该催化剂能有效提高反应的转化率，同时提高丙烯的产率。同时报道了含磷改性的IM-5催化剂在催化裂化中的应用，能提高产物中汽油的收率，也能提高丙烯的选择性(US6306286)。CN1140612A报道了含沸石IM-5的催化剂能有效改善烷属烃物料流点。IM-5分子筛在众多反应中能具有较好的催化性能，主要得益于其独特的孔道结构，以及酸性分布，同时具有很好的热及水热稳定性。然而，现有文献中尚未有报道将IM-5分子筛应用于苯与甲醇烷基化反应的工业生产中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种烷基化反应，具有催化剂失活速率慢，在高空速及低温下反应仍能取得优异性能，催化活性高和目标产物二甲苯和偏三甲苯选择性好等优势。为实现前述目的，本专利技术提供了一种烷基化方法，该方法包括：在含有改性IM-5分子筛的催化剂存在下，将苯与甲醇接触，所述改性IM-5分子筛的介孔面积在150m2/g以上，介孔体积在0.5cm3/g以上。本专利技术的改性IM-5分子筛介孔面积和介孔体积大，由此使反应物更易与酸性中心接触，也使生成的产物能够很快地从活性中心扩散到催化剂外，进而防止副反应的发生，提高了催化剂的活性和选择性以及使用寿命，同时使得目标产物二甲苯和偏三甲苯选择性好。本专利技术的催化剂，具有失活速率慢，且催化活性高和选择性好的优势，例如本专利技术的催化剂在高空速下运行，活性稳定性仍较长，本专利技术的催化剂在较低温度下反应，苯的转化率仍较高。由此可见，本专利技术的催化剂能够在高空速下运行，具有高的催化效率，同时可以在较低温度下反应，活性稳定性好，降低了烷基化反应的能耗和增加了催化剂的寿命。由于催化剂的前述优势，使得本专利技术所述苯与甲醇的烷基化反应，具有苯转化率高，目标产物二甲苯和偏三甲苯选择性好等优势，且本专利技术的烷基化反应由于催化剂不易失活，因此工作周期较长，非常适合于工业应用。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。如没有特别说明，本专利技术中的百分含量均为质量百分含量。本专利技术中，改性IM-5分子筛指的是IM-5分子筛经过改性处理得到的仍然具有IM-5分子筛晶相结构的分子筛。本专利技术中，H-IM-5分子筛指的是氢型IM-5分子筛。如前所述，本专利技术提供了一种烷基化方法，该方法包括：在含有改性IM-5分子筛的催化剂存在下，将苯与甲醇接触，所述改性IM-5分子筛的介孔面积在150m2/g以上，介孔体积在0.5cm3/g以上。根据本专利技术，所述催化剂只要含有改性IM-5分子筛即可，至于催化剂的形式本专利技术无特殊要求，例如催化剂可以为单独的改性IM-5分子筛，也可以为成型催化剂。根据本专利技术的一种实施方式，所述催化剂为成型催化剂，优选包括改性IM-5分子筛和粘结剂；更优选以所述催化剂的总重为基准，所述催化剂含有30-90重量％，优选50-90重量％的改性IM-5分子筛，含有10-70重量％，优选10-50重量％的粘结剂。根据本专利技术的一种优选实施方式，优选所述改性IM-5分子筛的介孔面积为151-250m2/g，介孔体积为0.55-0.75cm3/g。根据本专利技术，优选所述改性IM-5分子筛的总比表面积为350-500m2/g，微孔面积为200-210m2/g，微孔体积为0.09-0.12cm3/g，总孔体积为0.65-0.85cm3/g。本专利技术的分子筛只要满足前述要求即可实现本专利技术的目的，对其制备方法无特殊要求，针对本专利技术，优选所述分子筛按如下方法制备：在密闭条件下，将改性剂溶液与H-IM-5分子筛进行接触，过滤、洗涤、干燥、焙烧得到改性IM-5分子筛，其中，所述改性剂溶液中含有如式I所示的阳离子，且改性剂溶液呈碱性；根据本专利技术，优选n为3-8，优选为5或6。根据本专利技术的一种优选的实施方式，所述改性剂溶液为如式(II)所示的化合物的碱性水溶液和/或为如式(III)所示的化合物的水溶液；其中，式(II)式(III)中n各自为3-8，优选各自为5或6。根据本专利技术，式(II)中，n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烷基化方法，该方法包括：在含有改性IM‑5分子筛的催化剂存在下，将苯与甲醇接触，其特征在于，所述改性IM‑5分子筛的介孔面积在150m2/g以上，介孔体积在0.5cm3/g以上。

【技术特征摘要】
1.一种烷基化方法，该方法包括：在含有改性IM-5分子筛的催化剂存在下，将苯与甲醇接触，其特征在于，所述改性IM-5分子筛的介孔面积在150m2/g以上，介孔体积在0.5cm3/g以上。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述含有改性IM-5分子筛的催化剂包括：改性IM-5分子筛和粘结剂；优选以所述催化剂的总重为基准，所述催化剂含有30-90重量%，优选50-90重量%的改性IM-5分子筛，含有10-70重量%，优选10-50重量%的粘结剂。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述改性IM-5分子筛的介孔面积为151-250m2/g，介孔体积为0.55-0.75cm3/g。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述改性IM-5分子筛的总比表面积为350-450m2/g，微孔面积为200-210m2/g，微孔体积为0.09-0.12cm3/g，总孔体积为0.65-0.85cm3/g。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述改性IM-5分子筛的制备方法包括：在密闭条件下，将改性剂溶液与H-IM-5分子筛进行接触，过滤、洗涤、干燥、焙烧得到改性IM-5分子筛，其中，所述改性剂溶液中含有如式I所示的阳离子，且改性剂溶液呈碱性；6.根据权利要求5所述的方法，其中，n为3-8，优选为5或6。7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述改性剂溶液为如式（II）所示的化合物的碱性水溶液和/或为如式（III）所示的化合物的水溶液；其中，式（II）和式（III）中n各自为...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙敏，王永睿，慕旭宏，舒兴田，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11