[发明专利]用于生产二乙基甲苯二胺的催化剂及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种用于生产二乙基甲苯二胺的负载型催化剂，包括改性载体和负载的活性组分；其中，所述改性载体为将可溶性含硅化合物和含硼化合物引入载体后，经过干燥、焙烧，制得的含有由所述可溶性含硅化合物和含硼化合物分解得到的SiO₂和B₂O₃的改性载体；本发明还公开了上述催化剂的制备方法及应用。本发明的催化剂适用于芳香胺的烷基化反应，尤其对于甲苯二胺烷基化连续生产二乙基甲苯二胺具有极高活性和选择性。该催化剂制备工艺简单、经济性好，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明涉及二乙基甲苯二胺的制备领域，特别涉及一种用于生产二乙基甲苯二胺的负载型催化剂及其制备方法、应用。

背景技术

二乙基甲苯二胺(简称DETDA)是一种低粘度、无毒、无味的淡黄色液体，其为3,5-二乙基-2,4-甲苯二胺(约80％)与3,5-二乙基-2,6-甲苯二胺(约20％)两种异构体组成的混合物，结构式如下：

DETDA是一种位阻型芳香族二胺，乙基和甲基的位阻作用使得其活性比甲苯二胺(TDA)低得多，它与聚氨酯预聚体的反应速度比DMTDA快速倍，比MOCA快约30倍。DETDA是聚氨酯和聚脲弹性体的扩链剂，同时也可作为聚氨酯和环氧树脂固化剂，具有反应速度快、制品强度高、耐水解、耐热等优点；另外还可用于涂料、润滑剂、工业油脂抗氧剂，以及化学合成中间体等。

DETDA通常是以甲苯二胺和乙烯为原料，在催化剂的存在下，于高温高压条件下发生烷基化反应，得到DETDA粗品，进一步分离脱除催化剂，并通过精馏制得DETDA纯品。

反应过程如下：

主反应：

脱氨副反应：

脱甲基副反应：

N-烷基化副反应：

由以上化学反应过程可知，甲苯二胺的烷基化反应有以下几个问题：

1)反应复杂，副产物多，产品选择性差的问题；

2)后处理需要经过碱中和、过滤、萃取、精馏等步骤，存在后处理过程繁琐、三废量大、固废难处理以及环境污染等问题；

3)产品需要通过精馏才能合格，但由于副产物与主产物的沸点非常接近，存在产品分离困难等问题。

专利US4760185、US5103059、US5124483和US5072047公开了由甲苯二胺与乙烯烷基化合成DETDA的方法。这些方法使用铝、锌、铝/锌合金(铝/铜合金、铝/镁合金等)、Friedel-Crafts催化剂(AlCl₃、SnCl₄、FeCl₃、BCl₃等)为催化剂，首先将催化剂粉末与芳香胺混合并在一定温度下搅拌数小时形成例如“芳胺-铝”催化剂体系，之后通入高压乙烯与TDA进行烷基化反应合成DETDA。反应温度一般为250～350℃，反应压力一般高达10～20MPa，反应时间数小时。乙烯属易燃易爆危险气体，烷基化反应在高温高压下进行，存在较大的安全隐患。

中国发明专利(申请号：96102856.4)公开了一种TDA与乙烯烷基化合成DETDA的方法，该方法采用铝粉作为催化剂，经芳香胺活化后催化TDA与乙烯烷基化合成DETDA，其优选的反应温度为180～270℃，反应压力2～6MPa，在此条件下反应数小时得到DETDA。该催化剂的活性不高，反应需要的温度和压力较高，存在安全隐患，反应完成需要较长的时间。