[发明专利]一种对二甲苯的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对二甲苯的合成方法。

背景技术

对二甲苯是重要的化学工业原料，甲醇甲苯烷基化反应是常见的合成反应之一，它能将甲苯转化成应用价值更高的苯和二甲苯，其中二甲苯产物是其三个异构体的平衡组成混合物，价值最高的对二甲苯仅占16％。因此需要新的合成工艺，使反应体系选择性地生成对二甲苯。常规的烷基化反应的催化剂以丝光沸石为主活性组分，由于丝光沸石孔道直径较大，对二甲苯的三种异构体起不到择形化的效果，其他现有技术中提及过HY分子筛、β分子筛、超稳Y沸石分子筛和HZSM系列沸石分子筛等孔径相对更大，选择性也就相对更差，因此通过对分子筛进行适当改性，便可提高对合成产物中三种异构体的变相诱导，从一个方面提高反应的转化率和选择性，另外在烷基化合成反应过程中分子筛催化剂的Lewis酸中心是主要活性中心，如采用金属氧化物对分子筛进行改性，可有效地改善催化剂的酸性和孔道结构，增加催化剂中Lewis酸中心的数量并提高催化剂的择形选择性，从另一个方面而提高反应的转化率和选择性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种对二甲苯的合成方法。

为解决上述技术问题，本对二甲苯的合成方法该合成方法包括以下步骤，

步骤1)——改性ZSM-5分子筛的制备：按摩尔比计，将二氧化硅：三氧化二铝为45～55：1的ZSM-5分子筛与粘合剂捏合挤条为一体，经干燥、焙烧得到催化剂前体；然后利用氨基-乙基-苯基有机硅的甲苯溶液浸渍所述催化剂前体，干燥后进行分子筛的有机硅化合物表面处理，氨基-乙基-苯基有机硅的用量为催化剂前体重量的45～55％；将得到的含有机硅的ZSM-5分子筛暴露在空气环境下，以15～30℃/min的速率升温至600～800℃，保持温度10～20min，待有机硅化合物充分分解转化成二氧化硅后冷却，即得改性ZSM-5分子筛；

步骤2)——金属氧化物负载改性ZSM-5分子筛催化剂的制备：按每mL硝酸盐溶液中添加0.1～0.5g分子筛的比例，将步骤1)制得的改性ZSM-5分子筛与物质的量浓度为0.5～2.0mol/L的硝酸盐溶液混合均匀，并在60～70℃下搅拌24h，使其浸渍平衡；再将所得的溶液在150～180℃下烘干5h；然后在600℃下煅烧5h，待冷却至室温后即得金属氧化物负载改性ZSM-5分子筛催化剂粉体；最后对催化剂粉体进行压片，粉碎和筛选，制成10～20目的颗粒状金属氧化物负载改性ZSM-5分子筛催化剂；

步骤3)——对二甲苯的合成反应：将步骤2)制得的颗粒状金属氧化物负载改性ZSM-5分子筛催化剂装入固定床反应器，然后以摩尔比计，将甲醇与甲苯以2～6:1的比例混合，并用泵打入蒸发器，气化后进入装有催化剂的反应器中，在反应温度400～450℃、压力1.0～5.0MPa、液时空速3～8mL/gcat·h的条件下，合成粗对二甲苯；合成产物经精馏后即得到精对二甲苯。

作为进一步具体优化，步骤2)所述所述的硝酸盐至少包括硝酸铁、硝酸镁、硝酸锌、硝酸锰、硝酸铜、硝酸钛、硝酸镧和硝酸锆中的一种，其物质的量浓度为0.8～1.2mol/L，每毫升硝酸盐溶液中改性ZSM-5分子筛的添加量为0.05～0.15g。

作为进一步具体优化，步骤2)所述的硝酸盐为硝酸镁，其物质的量浓度为1.0mol/L，每毫升硝酸盐溶液中改性ZSM-5分子筛的添加量为0.10g。

作为进一步具体优化，所述步骤3)所述甲醇与甲苯的摩尔比为4:1。

作为进一步具体优化，所述步骤3)所述的反应温度为425℃；所述液时空速为4mL/gcat·h。

本发明一种对二甲苯的合成方法，通过在制备催化剂过程中，对分子筛进行改性和金属氧化物的负载，提高反应的转化率和反应产物的选择性。另外，该改进的催化剂具有活性高、热稳定性好，机械强度大等特点，克服了传统生产方法中液体酸催化剂腐蚀设备、污染环境的缺陷。

具体实施方式

实施例1：