[发明专利]一种环境友好型制备叔丁胺的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种叔丁胺的制备方法，更具体说一种异丁烯胺化法制备叔丁胺的方法，属化学合成技术领域。

背景技术

叔丁胺广泛应用于福利平的合成，合成橡胶促进剂NS，制药杀虫剂以及染料着色剂。叔丁胺在1985年首次制得，随着叔丁胺市场需求量的增加，多年来开发了数十种的叔丁胺的合成方法，能实现工业化的方法主要有叔丁脲法、异丁烯-HCN法、MTBE-HCN、异丁烯氨化法。其中，前三种传统合成叔丁胺的工艺化方法主要存在以下缺点：叔丁脲法工艺需要使用大量的强酸强碱，对设备腐蚀严重而且环境污染大。异丁烯-HCN法中使用的HCN受到很大的限制且毒性极大。MTBE-HCN法制备叔丁胺也需使用剧毒品HCN，而且有甲酸甲酯等副产物生成，分离难度较大。

现有异丁烯氨化法制备叔丁胺，以异丁烯与液氨为原料，在催化剂作用下，在一定温度、压力、进料速度下反应，可以直接制备叔丁胺，原子利用率可达100%。上述反应中，早期工艺中要求反应温度高达350℃，反应压力高达30Mpa，对设备有着很高的要求，且动力和能源消耗大。随着对催化剂的改进，异丁烯胺化的反应压力明显有所下降。例如，美国专利US5648546所报道采用Y-型沸石（HZSM-5）作为催化剂制备叔丁胺，所需的温度为300℃，压力为20Mpa，叔丁胺的收率能达到11.95%。专利中主要采用了贵金属的Ru，Os，Pb或Pt中的一种或两种以上对Y-型沸石进行了改性。上述反应中对催化剂的改性，使得反应的条件有所改善，但是催化剂使用大量的贵金属，单位生产成本大大增加，不利于工业化生产。

发明内容

针对上述问题，本发明拟解决的问题是提供一种反应条件相对温和、反应的选择性和收率较高、且使用的催化剂制备成本相对低廉的制备叔丁胺方法。该方法，经实践验证比较适合工业化生产。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种环境友好型制备叔丁胺的方法，由异丁烯和液氨在催化剂的作用下直接胺化制得叔丁胺，其反应温度为180～270℃，反应压力在0.1～1.0Mpa，液氨和异丁烯的比例在1.2: 1～2.0: 1，以异丁烯来界定，进料速度为10～210g/h，所述催化剂以Y-型沸石分子筛为母体，所述Y-型沸石分子筛中SiO₂/Al₂O₃≥4.8，所述Y-型沸石分子筛孔径为0.1～1.0nm，所述Y-型沸石分子筛的硅铝比为10～50，所述Y-型沸石分子筛的比表面积在500～850m²/g，Y-型分子筛所占催化剂的70～90%，其活性成分元素和改性元素占10-30%；

所述Y-型沸石分子筛经过如下改性处理：

A）先将上述Y-型沸石分子筛NH₄Cl水溶液交换、洗涤至用预先配制好的0.01mol/L的硝酸银检测不到氯离子的存在为限、然后在氮气或氩气的氛围下进行干燥、焙烧后得到H-型沸石分子筛；所述NH₄Cl水溶液质量百分浓度为3～4%；

B）然后H-型分子筛用金属盐浸渍处理10～20小时，并在氮气或氩气的氛围下进行干燥、焙烧即可得到改性的Y-型沸石分子筛，所述金属盐的百分浓度为8-76%，所述金属盐是强碱金属盐、重金属盐、稀土金属盐的任意一种或两种以上的混合物，所述Y-型沸石分子筛中以金属盐中的金属计、其质量百分含量在1～9%；

C）改性的Y-型沸石分子筛催化剂在使用前需进行活化，即在氮气、氩气或其他混合气体存在下，在温度为100～500℃，压力控制在0.01～0.5Mpa下活化20～60h。

所述碱金属盐为硝酸钾或硝酸钠；所述重金属盐为硝酸铁，稀土金属盐为碳酸镉或硝酸钼或硝酸镧。

由于采用上述技术方案：本发明专利中所选用的是以Y-型沸石作为催化剂的母体，并经过碱性金属，碱性稀土金属，重金属或贵金属中的一种或一种以上进行改性，所得催化剂再经过简单的活化后即可使用。制备该催化剂简单方便，且催化剂使用寿命较长。同时，使用该催化剂制备的叔丁胺反应温度较低，反应压力接近常压，异丁烯的转化率可达11.6%，叔丁胺的选择性接近100%。与现有的技术相比，本发明所选用的催化剂制备原料均易得且价格便宜，制备工艺简单，经过改性处理得到的催化剂不仅催化活性高、使用寿命长，而且与同类方法制备叔丁胺相比其选择性和单程转化率有着明显的提高。与专利US5648546中涉及的催化剂制备叔丁胺相比，采用本发明方法制备的催化剂生产叔丁胺，反应条件相对温和、选择性和转化率高，特别是催化剂制备成本大大降低，比较适合工业化生产。