[发明专利]一种固体酸催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种固体酸催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括：将二氧化硅微球和浓硫酸进行搅拌混匀，得到混合物；将混合物在150～180℃下进行磺化反应；待反应结束，冷却至室温、洗涤、干燥，即得所述固体酸催化剂。本发明制备得到的固体酸催化剂能够催化有机醛与芳烃反应生成二(二甲苯基)烷烃，体系属固液反应，除原料与催化剂无需加入其他物质，产物分布于油相中，通过简单精馏即可得到；此外，该工艺简单、耗能低、生产成本较低。

技术领域

本发明涉及固体酸催化剂技术领域，具体涉及一种固体酸催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

芳基烷烃作为重要的有机中间体，其产品质量、生产成本直接影响其后续产品的开发和应用，因此，降低生产成本显得尤为重要。一方面可以通过改善现有工艺，利用绿色高效可重复利用的催化剂，提高其转化率，使生产成本及生产环境得到改善，另一方面就是开发新工艺。

目前工业生产中最常用来制备芳基烷烃的催化剂有硫酸、盐酸等液体酸，其制备及提纯的流程复杂，耗能大，产率低，因此开发固体酸催化剂已逐渐成为该工艺的热点。近年来出现了以重金属钯作为催化剂的制备工艺，但由于价格昂贵，不易工业化生产；也有以全氟磺酸树脂、杂多酸、固体超强酸等为催化剂催化苯醛缩合反应制备二苯甲烷工艺。

以聚合甲醛为原料制备二(二甲苯基)烷烃时，需采用脂肪酸与硫酸的混合酸作为催化剂，或在体系中添加表面活性剂，增加了生产成本，且部分脂肪酸会溶解于反应油相中，不能通过简单的分离去除，为后续处理带来困扰。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固体酸催化剂及其制备方法和应用，该固体酸催化剂能够催化邻二甲苯与有机醛直接反应生成二(二甲苯基)烷烃，无需加入脂肪酸或表面活性剂，且产率较高，此外，该工艺简单、耗能低、生产成本较低。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明第一方面提供一种固体酸催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：。

(a)将二氧化硅微球和浓硫酸进行搅拌混匀，得到混合物；

(b)将混合物在150～180℃下进行磺化反应；

(c)待反应结束，冷却至室温、洗涤、干燥，即得所述固体酸催化剂。

优选地，所述磺化反应时间为4～6h。

优选地，所述二氧化硅微球的粒径为150～200nm。

优选地，所述二氧化硅微球与浓硫酸的体积比为1∶(2.5～4)；

所述干燥温度为100～110℃。

本发明第二方面提供了一种上述制备方法制得的固体酸催化剂。

本发明第三方面提供了一种上述制备方法制得的固体酸催化剂在催化制备芳基烷烃中的应用。

本发明第四方面提供了一种芳基烷烃的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

在上述固体酸催化剂存在下，将有机醛置于邻二甲苯中进行反应，即得所述芳基烷烃；

所述反应温度100～150℃，反应时间为1～5h。

优选地，所述固体酸催化剂占反应体系质量的2.4％～3.2％；

所述有机醛与邻二甲苯的摩尔比为1∶(2～24)。

优选地，所述有机醛为三聚甲醛或多聚甲醛。

优选地，所述有机醛为三聚甲醛时，将有机醛置于邻二甲苯中进行反应具体包括：