CN106694033A - 一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于烷基化反应技术领域，具体涉及一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，由硅铝比为141的Hβ沸石、ZSM‑5型分子筛、硫酸氧钒和粘合剂制成。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中催化剂活性较好，使苯和丙烯的烷基化反应温度不高于65℃，丙烯分压不高于0.28MPa，反应温度和压力的控制保证了产品质量，降低生产能耗，异丙苯的收率可达96‑97%。

Description

一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂
技术领域
本发明属于烷基化反应技术领域，具体涉及一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂。
背景技术
异丙苯是重要的基本有机化工中间体，主要用于生产大宗的基本有机化学品苯酚和丙酮，目前，全世界年产量近10Mt，同时还会继续不断增长，工业上异丙苯主要以苯和丙烯为原料催化合成，传统的生产工艺以AlCl3或固体磷酸为催化剂，由于工艺流程复杂、复式设备和严重污染环境，该工艺已基本淘汰，现行生产工艺进步采用脱铝丝光沸石、Y分子筛及β分子筛作为催化剂，其活性高，使用寿命长，但是与AlCl3工艺相比，反应温度和压力及苯/丙烯摩尔比都明显提高，导致产品质量下降，能耗有一定增加，因此需要对其催化剂进行进一步研究，在克服实际生产中烷基化反应的许多缺点，同时节约催化剂处理费用，从而降低生产成本。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，由以下重量份的原料制成：硅铝比为141的Hβ沸石60-70份，ZSM-5型分子筛20-30份，硫酸氧钒4-7份，粘合剂2-4份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将上述原料混合后加入模板剂、铝源、硅源，用pH调节剂调节配制成pH值为12的浆液，浆液中水与二氧化硅的摩尔比为35-45；
（2）在室温下老化7-8小时，然后在140-150℃的水热条件下晶化60-80小时；
（3）将步骤（2）中所得产物洗涤、干燥后，在400-500℃的条件下焙烧3-4小时即得。
作为对上述方案的进一步改进，所述硅铝比为141的Hβ沸石表面酸中心密度为1.38mmol/g。
作为对上述方案的进一步改进，所述粘合剂为薄水铝石、高岭土、氧化铝粉中的任意一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述硅源为正硅酸正丁酯和水玻璃以摩尔比为4:1混合。
作为对上述方案的进一步改进，所述铝源为异丙醇铝、氢氧化铝、硝酸铝和氯酸钠中的任意一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述模板剂为三乙胺和四丙基氢氧化铵的任意组合。
作为对上述方案的进一步改进，所述步骤（1）中所述浆液中模板剂、铝源、硅源摩尔比为1:0.1-0.2:0.4-0.5。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中催化剂活性较好，使苯和丙烯的烷基化反应温度不高于65℃，丙烯分压不高于0.28MPa，反应温度和压力的控制保证了产品质量，降低生产能耗，异丙苯的收率可达96-97%。
具体实施方式
实施例1
一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，由以下重量份的原料制成：硅铝比为141的Hβ沸石65份，ZSM-5型分子筛25份，硫酸氧钒5份，粘合剂3份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将上述原料混合后加入模板剂、铝源、硅源，用pH调节剂调节配制成pH值为12的浆液，浆液中水与二氧化硅的摩尔比为35；
（2）在室温下老化8小时，然后在140℃的水热条件下晶化80小时；
（3）将步骤（2）中所得产物洗涤、干燥后，在500℃的条件下焙烧4小时即得。
其中，所述硅铝比为141的Hβ沸石表面酸中心密度为1.38mmol/g；所述粘合剂为薄水铝石；所述硅源为正硅酸正丁酯和水玻璃以摩尔比为4:1混合；所述铝源为异丙醇铝；所述模板剂为三乙胺和四丙基氢氧化铵以摩尔比为3:2混合；所述步骤（1）中所述浆液中模板剂、铝源、硅源摩尔比为1:0.1:0.5。
本实施例中苯与丙烯的摩尔比为5:1，催化剂的使用量为反应物重量的4%，烷基化反应在温度65℃、压力为0.28MPa的条件下反应20分钟，异丙苯的收率可达96.5%。
实施例2
一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，由以下重量份的原料制成：硅铝比为141的Hβ沸石60份，ZSM-5型分子筛30份，硫酸氧钒7份，粘合剂3份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将上述原料混合后加入模板剂、铝源、硅源，用pH调节剂调节配制成pH值为12的浆液，浆液中水与二氧化硅的摩尔比为35；
（2）在室温下老化8小时，然后在140℃的水热条件下晶化80小时；
（3）将步骤（2）中所得产物洗涤、干燥后，在500℃的条件下焙烧4小时即得。
其中，所述硅铝比为141的Hβ沸石表面酸中心密度为1.38mmol/g；所述粘合剂为高岭土；所述硅源为正硅酸正丁酯和水玻璃以摩尔比为4:1混合；所述铝源为氢氧化铝；所述模板剂为三乙胺和四丙基氢氧化铵以摩尔比为4:3混合；所述步骤（1）中所述浆液中模板剂、铝源、硅源摩尔比为1:0.2:0.4。
本实施例中苯与丙烯的摩尔比为5:1，催化剂的使用量为反应物重量的4%，烷基化反应在温度65℃、压力为0.28MPa的条件下反应20分钟，异丙苯的收率可达96.7%。
实施例3
一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，由以下重量份的原料制成：硅铝比为141的Hβ沸石70份，ZSM-5型分子筛20份，硫酸氧钒4份，粘合剂4份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将上述原料混合后加入模板剂、铝源、硅源，用pH调节剂调节配制成pH值为12的浆液，浆液中水与二氧化硅的摩尔比为35；
（2）在室温下老化8小时，然后在140℃的水热条件下晶化80小时；
（3）将步骤（2）中所得产物洗涤、干燥后，在500℃的条件下焙烧4小时即得。
其中，所述硅铝比为141的Hβ沸石表面酸中心密度为1.38mmol/g；所述粘合剂为氧化铝粉；所述硅源为正硅酸正丁酯和水玻璃以摩尔比为4:1混合；所述铝源为氯酸钠；所述模板剂为三乙胺和四丙基氢氧化铵以摩尔比为2:1混合；所述步骤（1）中所述浆液中模板剂、铝源、硅源摩尔比为1:0.2:0.5。
本实施例中苯与丙烯的摩尔比为5:1，催化剂的使用量为反应物重量的4%，烷基化反应在温度65℃、压力为0.28MPa的条件下反应20分钟，异丙苯的收率可达96.4%。
对照组
利用硅铝比为141的Hβ沸石作催化剂，苯与丙烯的摩尔比为5:1，催化剂的使用量为反应物重量的4%，在烷基化反应在温度300℃、压力为0.75MPa的条件下反应20分钟，异丙苯的收率可达94.3%。
对比对照组和实验组数据，可知，本发明中催化剂在降低生产能耗的同时提高了异丙苯的收率。

Claims (7)

1.一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，其特征在于，由以下重量份的原料制成：硅铝比为141的Hβ沸石60-70份，ZSM-5型分子筛20-30份，硫酸氧钒4-7份，粘合剂2-4份；
其制备方法包括以下步骤：
（1）将上述原料混合后加入模板剂、铝源、硅源，用pH调节剂调节配制成pH值为12的浆液，浆液中水与二氧化硅的摩尔比为35-45；
（2）在室温下老化7-8小时，然后在140-150℃的水热条件下晶化60-80小时；
（3）将步骤（2）中所得产物洗涤、干燥后，在400-500℃的条件下焙烧3-4小时即得。
2.如权利要求1所述一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，其特征在于，所述硅铝比为141的Hβ沸石表面酸中心密度为1.38mmol/g。
3.如权利要求1所述一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，其特征在于，所述粘合剂为薄水铝石、高岭土、氧化铝粉中的任意一种。
4.如权利要求1所述一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，其特征在于，所述硅源为正硅酸正丁酯和水玻璃以摩尔比为4:1混合。
5.如权利要求1所述一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，其特征在于，所述铝源为异丙醇铝、氢氧化铝、硝酸铝和氯酸钠中的任意一种。
6.如权利要求1所述一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，其特征在于，所述模板剂为三乙胺和四丙基氢氧化铵的任意组合。
7.如权利要求1所述一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，其特征在于，所述步骤（1）中所述浆液中模板剂、铝源、硅源摩尔比为1:0.1-0.2:0.4-0.5。
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