乙苯的合成方法與流程

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導(dǎo)航： X技術(shù)> 最新專利>有機化合物處理,合成應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明涉及乙苯的合成方法。

背景技術(shù)：

乙苯是一種重要的化工原料，是生產(chǎn)苯乙烯不可缺少的原料，絕大多數(shù)的乙苯用來生產(chǎn)苯乙烯。而苯乙烯是重要的基本有機化工原料,主要用于高分子材料領(lǐng)域以制取聚苯乙烯及其共聚物。隨著汽車工業(yè)，絕緣體工業(yè)、包裝工業(yè)和日用品工業(yè)的快速發(fā)展帶來的對苯乙烯需求的日益增長，我國的乙苯需求也在不斷增加。

工業(yè)上主要通過苯與乙烯發(fā)生烷基化反應(yīng)來合成乙苯(具體文獻有中國專利CN101993331A、CN102040458A)。作為乙烯原料的石腦油來源于石油，而隨著石油資源的日漸枯竭和油價的日益攀升，我國乙烯的生產(chǎn)成本急劇上升，由苯與乙烯烷基化的乙苯生產(chǎn)必定會受到限制，需要我們發(fā)展新的途徑來合成乙苯。其中的一條途徑是采用乙醇來代替乙烯作為烷基化原料來與苯反應(yīng)來合成乙苯(具體文獻有中國專利CN102276410A、CN102276411A)。目前，我國乙酸酯價格要低于乙醇，利用乙酸酯加氫技術(shù)制乙醇(具體文獻有中國專利CN102976892A、CN101941887A)，可以為由乙醇和苯合成乙苯的生產(chǎn)提供原料乙醇，在我國乙酸行業(yè)產(chǎn)能過剩的背景下，也為乙酸行業(yè)下游應(yīng)用提供了新的增長點。乙酸乙酯加氫得到的乙醇再與苯烷基化合成乙苯的兩步技術(shù)路線，雖然可以將乙酸乙酯作為烷基化原料來合成乙苯，但這樣要在第一步乙酸乙酯加氫后對中間產(chǎn)物乙醇的進行分離運輸與儲存，流程較長，能耗及排放高。現(xiàn)代化工生產(chǎn)中，通過反應(yīng)器串聯(lián)的方式來使多步反應(yīng)耦合在連續(xù)進行，可以省去了中間產(chǎn)物的分離與儲存、簡化工藝流程、降低能耗及排放、提高技術(shù)經(jīng)濟性。因此，利用了產(chǎn)能過剩和廉價的乙酸乙酯作為烷基化原料，耦合乙酸乙酯加氫制乙醇和苯與乙醇烷基化制乙苯兩個過程，直接實現(xiàn)由乙酸乙酯和苯合成乙苯，主要解決現(xiàn)有乙苯合成技術(shù)中烷基化原料成本高、流程長、效率差的技術(shù)問題，可以應(yīng)用于乙苯的工業(yè)生產(chǎn)中。目前，尚沒有關(guān)于通過耦合反應(yīng)來直接實現(xiàn)由乙酸乙酯和苯合成乙苯方法的相關(guān)報道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新的乙苯的合成方法，該方法具有流程短效率高的特點。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：乙苯的合成方法，包括加氫反應(yīng)器和烷基化反應(yīng)器，包括如下步驟：

(1)在加氫反應(yīng)器，在加氫催化劑存在下，氫氣與乙酸乙酯進行加氫反應(yīng)，得到物

流I；

(2)物流I與苯混合得到物流II；

(3)在烷基化反應(yīng)器，在烷基化催化劑存在下物流II發(fā)生烷基化反應(yīng)得到含有乙

苯的物流III。

上述技術(shù)方案中，所述的加氫催化劑優(yōu)選包括載體和活性組分；所述載體可選自二氧化硅、二氧化鈦和氧化鋁中的至少一種，更優(yōu)選的是二氧化硅；所述活性組分優(yōu)選包括以下組分：

組分1：金屬鎵或其氧化物；

組分2：選自元素周期表中Ⅷ族的至少一種元素對應(yīng)的單質(zhì)或其氧化物；更優(yōu)選Ⅷ族至少兩種元素對應(yīng)的單質(zhì)或其氧化物；例如但不限于，所述Ⅷ族元素至少包括Ni和Pd，此時所述兩種Ⅷ族元素在提高乙苯收率方面具有協(xié)同作用；

組分3：選自元素周期表中ⅡB族的至少一種元素對應(yīng)的單質(zhì)或其氧化物；

組分4：選自元素周期表中鑭系的至少一種元素對應(yīng)的單質(zhì)或其氧化物；

以重量份計，分子篩:組分1:組分2:組分3:組分4為100:(1～15):(1～30):(1～10):(1～5)。

上述技術(shù)方案中，所述ⅡB族元素優(yōu)選包括Zn元素的至少一種元素。

上述技術(shù)方案中，所述鑭系元素優(yōu)選包括Ce元素的至少一種元素。

上述技術(shù)方案中，所述烷基化催化劑優(yōu)選為分子篩，包括ZSM-5、Beta分子篩、MCM-22、Y分子篩和改性的ZSM-5、Beta分子篩、MCM-22、Y分子篩中的至少一種，更優(yōu)選優(yōu)先ZSM-5分子篩和改性的ZSM-5分子篩。

上述技術(shù)方案中，所述的分子篩優(yōu)選為氫型分子篩。

上述技術(shù)方案中，加氫反應(yīng)壓力和/或烷基化反應(yīng)壓力優(yōu)選為2～3MPa。

上述技術(shù)方案中，加氫反應(yīng)溫度優(yōu)選為200～260℃

上述技術(shù)方案中，加氫反應(yīng)器進料中氫氣與乙酸乙酯的摩爾比優(yōu)選為20～50。

上述技術(shù)方案中，乙酸乙酯的液體體積空速優(yōu)選為0.3～0.9h^-1。乙酸乙酯的液體體積空速相對于加氫催化劑體積計量。

上述技術(shù)方案中，烷基化反應(yīng)溫度優(yōu)選為300～400℃。

上述技術(shù)方案中，苯的液體體積空速優(yōu)選為2～8h^-1。苯的液體體積空速相對于烷基化催化劑的體積計量。

上述技術(shù)方案中，所述的加氫催化劑優(yōu)選采用浸漬法制備，所述浸漬法優(yōu)選包括如下步驟：將鎵元素、Ⅷ族元素、ⅡB族元素和鑭系元素的可溶性鹽配成水溶液，共同浸漬分子篩，還原。

上述技術(shù)方案中，所述的還原采用含氫氣的氣氛進行；還原的溫度優(yōu)選為500～700℃。

上述技術(shù)方案中，所述含氫氣的氣氛，可以是純的氫氣，但為了還原過程和緩和操作安全，也可以是氫氣與所述還原條件下呈化學(xué)惰性的那些成氣相的物質(zhì)組成的混合物。所述還原條件下呈化學(xué)惰性的那些成氣相的物質(zhì)優(yōu)選自氮氣、氦氣、氖氣、氬氣中的至少一種。本發(fā)明的實施例和比較例中所涉及到的含氫氣的氣氛均為以體積百分比計含氫氣5％的氫氣氮氣混合物。

本發(fā)明中所述的壓力均指表壓。

其中，乙酸乙酯轉(zhuǎn)化率，苯轉(zhuǎn)化率和乙苯收率的計算公司如下：

采用上述由乙酸乙酯和苯合成乙苯的方法，在優(yōu)選的反應(yīng)條件下，乙苯的收率為89.4％，取得了較好的技術(shù)效果。而不采用分段進料的方案，乙酸乙酯、苯與氫氣均在第一個反應(yīng)器共同進料時，乙苯收率較低。

下面通過實施例對本發(fā)明作進一步闡述，但是這些實施例不是對本發(fā)明的范圍進行限制。

具體實施方式

【實施例1】

1.催化劑制備

(1)加氫催化劑：稱取9.58g硝酸鎵(分子式為Ga(NO₃)₃·9H₂O)、4.96g硝酸鎳(分子式為Ni(NO₃)₂·6H₂O)、0.17g氯化鈀(分子式為PdCl₂)、2.28g硝酸鋅(分子式為Zn(NO₃)₂·6H₂O)、0.93g硝酸鈰(分子式為Ce(NO₃)₃·6H₂O)用100mL水溶解形成物料I；稱取10g二氧化硅加入50mL去離子水中，攪拌1h，形成物料II；將物料I加入到物料II中，浸漬4h，120℃干燥過夜，600℃含氫氣的氣氛中還原2h，最后壓片粉碎，選取20～40目的顆粒備用。催化劑的組成以重量份計，二氧化硅:鎵元素:鎳元素:鈀元素:鋅元素:鈰元素為100:8:10:1:5:3，標(biāo)記為8Ga-10Ni-1Pd-5Zn-3Ce。