專利名稱：一種烷基化合成對二甲苯的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種烷基化合成對二甲苯的制備方法，屬于有機合成領域。
背景技術：
對二甲苯是合成聚酯纖維的重要原料。目前工業上主要采用混合二甲苯異構化、甲苯與C9芳烴歧化和甲苯選擇性歧化等方法生產對二甲苯。前兩種方法得到的對二甲苯在二甲苯三種異構體中的平衡濃度僅為24%，由于異構體之間沸點接近，分離條件相當苛亥IJ，設備要求高且耗能；而在甲苯選擇性歧化反應中，需要用兩摩爾甲苯才能生成一摩爾純度85%以上的對二甲苯，甲苯利用率低，生產成本高；甲苯與甲基化試劑直接合成高濃度的對二甲苯工藝是目前研究較多的一種合成工藝，如專利CN 1224408A、CN 1721378A、CN1234653A等都有公開報道。 但如何在獲得高選擇性的對二甲苯同時保持高的甲苯轉化率是現有技術中存在的問題。與甲醇相比，碳酸二甲酯是一種反應活性較高的甲基化試劑，例如，專利ZL200810124604. 7公開了一種以碳酸二甲酯為甲基化試劑與甲苯烷基化合成對二甲苯，選擇硅鋁比為100的MCM-22分子篩為催化劑，以甲苯和碳酸二甲酯為原料，摩爾比為甲苯碳酸二甲酯6 :1，反應溫度360°C，甲苯的轉化率為21. 5%，對二甲苯的選擇性為76. 3%，可以看出，甲苯的轉化率仍然較低，由此直接導致對二甲苯的收率很低。本發明嘗試選用反應活性高的碳酸二甲酯為甲基化試劑，選用經改性后的MCM-22分子篩為催化劑，并優化甲苯與碳酸二甲酯的反應條件，以期得到較高的反應收率。
發明內容
本發明的目的在于針對甲苯與碳酸二甲酯烷基化合成對二甲苯中存在的對二甲苯收率低的問題而提供一種高效合成對二甲苯的制備方法。實現本發明目的所采用的技術方案如下
通過硅沉積改性的MCM-22分子篩為催化劑，甲苯和碳酸二甲酯為反應原料，所采用的反應條件為反應溫度為380°C，反應原料的摩爾配比甲苯:碳酸二甲酯為4 :1，質量空速為Ih'所述的娃沉積改性的MCM-22分子篩，其改性方法為取一定量的粉末狀H型MCM-22分子篩，硅鋁比為50，將其浸潰于質量分數為10%的硅油正己烷溶液中，其中MCM-22分子篩與硅油正己烷溶液的質量比為1:(0. 5 2)，常溫下攪拌I 2小時，然后置于90°C水浴中，蒸干正己烷溶液，最后將沉積硅油的MCM-22分子篩置于馬弗爐中，升溫至550°C，焙燒3小時，自然冷卻即得。本發明所提供的硅沉積改性的MCM-22分子篩催化劑，通過較優的反應條件，在甲苯轉化率基本不降低的情況下提高對二甲苯的選擇性，從而提高了對二甲苯的收率。
具體實施例方式實施例I取10克粉末狀的H型MCM-22分子篩，硅鋁比為50，將其浸潰于5克質量分數為10%的硅油正己烷溶液中，常溫下攪拌I小時，然后置于90°C水浴中，蒸干正己烷溶液，最后將沉積硅油的MCM-22分子篩置于馬弗爐中，升溫至550°C，焙燒3小時，自然冷卻即得所需的催化劑。以甲苯和碳酸二甲酯為原料，所采用的反應條件為反應溫度為380°C，反應原料的摩爾配比甲苯碳酸二甲酯為4 :1，質量空速為Ih'實施例2
取10克粉末狀的H型MCM-22分子篩，硅鋁比為50，將其浸潰于10克質量分數為10%的硅油正己烷溶液中，常溫下攪拌I小時，然后置于90°C水浴中，蒸干正己烷溶液，最后將沉積硅油的MCM-22分子篩置于馬弗爐中，升溫至550°C，焙燒3小時，自然冷卻即得所需的催化劑。以甲苯和碳酸二甲酯為原料，所采用的反應條件為反應溫度為380°C，反應原料 的摩爾配比甲苯碳酸二甲酯為4 :1，質量空速為Ih'實施例3
取10克粉末狀的H型MCM-22分子篩，硅鋁比為50，將其浸潰于20克質量分數為10%的硅油正己烷溶液中，常溫下攪拌I小時，然后置于90°C水浴中，蒸干正己烷溶液，最后將沉積硅油的MCM-22分子篩置于馬弗爐中，升溫至550°C，焙燒3小時，自然冷卻即得所需的催化劑。以甲苯和碳酸二甲酯為原料，所采用的反應條件為反應溫度為380°C，反應原料的摩爾配比甲苯碳酸二甲酯為4 :1，質量空速為Ih'對比例I
僅改變反應溫度，取反應溫度為360°C，其他條件同實施例2。對比例2
僅改變反應溫度，取反應溫度為400°C，其他條件同實施例2。對比例3
僅改變原料反應摩爾比，取摩爾配比甲苯碳酸二甲酯為2 :1，其他條件同實施例2。對比例4
僅改變原料反應摩爾比，取摩爾配比甲苯碳酸二甲酯為6 :1，其他條件同實施例2。對比例5
僅改變反應質量空速，取質量空速O. 5 h—1，其他條件同實施例2。對比例6
僅改變反應質量空速，取質量空速2 h—1，其他條件同實施例2。上述實施例I 3和對比例I 6的實驗結果如下表所示。
I反應條件反應溫度，摩爾配比甲苯碳酸二甲酯，質量空速I甲苯轉化率，％ I對二甲苯選擇性，％ I對二甲苯收率，I
權利要求
1.一種烷基化合成對二甲苯的制備方法，其特征在于通過硅沉積改性的MCM-22分子篩為催化劑，甲苯和碳酸二甲酯為反應原料，所采用的反應條件為反應溫度為380°C，反應原料的摩爾配比甲苯碳酸二甲酯為4 :1，質量空速為Ih'
2.根據權利要求I所述的制備方法，其特征在于硅沉積改性的MCM-22分子篩，其改性方法為取一定量的粉末狀H型MCM-22分子篩，硅鋁比為50，將其浸潰于質量分數為10%的硅油正己烷溶液中，其中MCM-22分子篩與硅油正己烷溶液的質量比為I: (O. 5 2)，常溫下攪拌I 2小時，然后置于90°C水浴中，蒸干正己烷溶液，最后將沉積硅油的MCM-22分子篩置于馬弗爐中，升溫至550°C，焙燒3小時，自然冷卻即得。
全文摘要
本發明涉及一種烷基化合成對二甲苯的制備方法，屬于有機合成領域。通過硅沉積改性的MCM-22分子篩為催化劑，甲苯和碳酸二甲酯為反應原料，在反應溫度為380℃，反應原料的摩爾配比甲苯碳酸二甲酯為41，質量空速為1h-1的反應條件下，甲苯的轉化率為43.1%，對二甲苯的選擇性為66.3%，對二甲苯的收率達到28.6%。本發明通過較優的反應條件，在甲苯轉化率基本不降低的情況下提高對二甲苯的選擇性，從而提高了對二甲苯的收率。
文檔編號C07C2/86GK102942441SQ20121048976
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月27日 優先權日2012年11月27日
發明者張宇 申請人:南京理工大學常熟研究院有限公司