專利名稱：用于烴化分離間甲酚和對甲酚的催化劑及分離方法
技術領域：
本發(fā)明涉及間、對甲酚的分離提純方法，特別是一種用于烴化分離間對甲酚的新型催化劑及分離方法，屬于化工傳質(zhì)與分離的領域。
背景技術：
間甲酚和對甲酚是重要的有機合成中間體。煤化工副產(chǎn)混合甲酚，由于間甲酚常壓沸點202.2° C，對甲酚的常壓沸點為201.9° C，二者沸點非常接近，難以通過常規(guī)精餾方法進行分離。結(jié)晶法和烴化法是兩個常用的分離間對甲酚的方法。結(jié)晶法，如中國專利CNl 130618A粗對甲酚制備高純對甲酚的工藝，為以粗對甲酚為原料制備高純度對甲酚的工藝方法，是在常壓下將粗對甲酚定量進入分步結(jié)晶裝置，并進行程序控溫的分步結(jié)晶過程；美國專利US4491677公開了一種將間甲酚、對甲酚質(zhì)量含量各50%的間對混合甲酚溶于甲苯中，并在雙酚A存在下重結(jié)晶，再經(jīng)精餾獲得含97%對甲酚、3%間甲酚的混合甲酚的方法。但結(jié)晶法有很大的局限性，在間、對甲酚的混合物中，如對甲酚含量超過60%，則通過結(jié)晶法能析出純的對甲酚；如果間甲酚含量超過88%，則能析出純的間甲酚；如果間甲酚含量在40-88%之間，則不能用結(jié)晶法處理。而烴化法則不受間對甲酚混合物中組分含量的限制。烴化法，如中國專利CN101863742A —種間對混合甲酚的分離方法，它以間甲酚、對甲酚混合溶液為原料，在烷化劑和催化劑甲基苯磺酸混合溶液，精餾該混合液，得到高純2-叔丁基對甲酚和6-叔丁基間甲酚產(chǎn)品，得到的高純2-叔丁基對甲酚和6-叔丁基間甲酚分別在催化劑的存在下，進行脫烷基化反應并精餾，得到高純間甲酚和對甲酚產(chǎn)品。但是傳統(tǒng)烴化方法中的烴化過程有許多缺點。傳統(tǒng)的烴化催化劑液體酸(硫酸，磷酸等)，對設備具有很強的腐蝕性，并且烷基化后需進行堿洗和水洗以除去殘留的酸，若酸未能除盡，會使產(chǎn)物精餾過程發(fā)生脫烴反應，帶來一系列問題，使生產(chǎn)成本提高，催化劑不能良好的循環(huán)利用，并且不能很好地控制副反應，使產(chǎn)物難于分離。
針對傳統(tǒng)烴化法分離間對甲酚的缺陷，本發(fā)明提出了一種用于烴化分離間對甲酚的新型催化劑。發(fā)明內(nèi)容
針對傳統(tǒng)烴化法分離間對甲酚的缺陷，本發(fā)明提出了一種用于烴化分離間對甲酚的新型催化劑，該催化劑對設備腐蝕性小，無副反應，烴化產(chǎn)物易于分離，催化劑易于回收利用并節(jié)約能源的間對甲酚分離工藝。
本發(fā)明提出利用純度為99%咪唑型離子液體4- (3-甲基-1-咪唑)-1_ 丁基磺酸硫酸氫鹽做為甲酚烴化反應的催化劑。該催化劑具有對設備腐蝕性小，易于和反應物、產(chǎn)物分離，可循環(huán)利用，能夠有效抑制副反應(甲酚羥基氫取代反應)，反應溫度低(75 90° C)等優(yōu)點。本發(fā)明采用的烴化試劑是MTBE (甲基叔丁基醚)，MTBE作為烴化試劑具有價格低廉，反應條件簡單，反應產(chǎn)物是甲醇 ，易于除去且不會影響催化劑活性的優(yōu)點。
本發(fā)明的技術方案如下:
一種用于烴化分離間甲酚和對甲酚的催化劑，其特征是催化劑為99%咪唑型離子液體4- (3-甲基-1-咪唑)-1- 丁基磺酸硫酸氫鹽。
采用本發(fā)明的催化劑烴化分離間甲酚和對甲酚的方法，步驟如下:
(I)將甲酚混合物、4-(3-甲基-1-咪唑)-1_ 丁基磺酸硫酸氫鹽按摩爾比1:0.1 1:0.3加入反應器；加熱到反應溫度75 90° C，然后加入烴化試劑甲基叔丁基醚，甲酚和烴化試劑甲基叔丁基醚摩爾比為1:2 1:4 ;常壓下反應在攪拌的條件下進行，反應時間為7 9h ;在反應結(jié)束后升溫蒸去過量甲基叔丁基醚和反應生成的甲醇；
(2)反應混合物降至室溫后，按反應產(chǎn)物與環(huán)己烷體積比為1:3 1:5加入環(huán)己烷混合后靜置分層，提取出其中的甲酚以及甲酚烴化產(chǎn)物；
(3)含有甲酚及甲酚烴化產(chǎn)物的環(huán)己烷液層進入后續(xù)的精餾分離系統(tǒng)和脫叔丁基系統(tǒng)，以分離得到純凈的間甲酚和對甲酚，催化劑返回反應系統(tǒng)回收利用。
反應中甲基叔丁基醚分4 6次加入。
反應后間甲酚的轉(zhuǎn)化率為85 89%，對甲酚轉(zhuǎn)化率78 81%，烷基化產(chǎn)物為6_叔丁基間甲 K2-叔丁基對甲酚、4，6- 二叔丁基間甲酚和2，6- 二叔丁基對甲酚。產(chǎn)物中無甲酚羥基氫取代產(chǎn)物(叔丁基間甲酚醚和叔丁基對甲酚醚)生成。產(chǎn)物中4，6-二叔丁基間甲酚和2，6- 二叔丁基對甲酚的選擇性分別為23 27%和17% 20%。
在功能化離子液體4- (3-甲基-1-咪唑)-1- 丁基磺酸硫酸氫鹽的催化作用下，甲酚混合物與烴化試劑甲基叔丁基醚發(fā)生烴基取代反應，生成沸點差較大的間甲酚和對甲酚的二叔丁基取代物(4，6-二叔丁基間甲酚和2，6-二叔丁基對甲酚)。根據(jù)二者的沸點差，利用精餾方法將二者分開后，再脫去甲酚二叔丁基取代物的叔丁基得到純的間甲酚和對甲酚，從而以達到分離間甲酚和對甲酚的目的。甲酚烷基化反應方程式如下所示:
權(quán)利要求
1.一種用于烴化分離間甲酚和對甲酚的催化劑，其特征是催化劑為99%咪唑型離子液體4- (3-甲基-1-咪唑)-1- 丁基磺酸硫酸氫鹽。
2.采用權(quán)利要求1的催化劑烴化分離間甲酚和對甲酚的方法，其特征是: (1)將甲酚混合物、4-(3-甲基-1-咪唑)-1_ 丁基磺酸硫酸氫鹽按摩爾比1:0.1 1:0.3加入反應器；加熱到反應溫度75 90° C，然后加入烴化試劑甲基叔丁基醚，甲酚和烴化試劑甲基叔丁基醚摩爾比為1:2 1:4 ;常壓下反應在攪拌的條件下進行，反應時間為7 9h ;在反應結(jié)束后升溫蒸去過量甲基叔丁基醚和反應生成的甲醇； (2)反應混合物降至室溫后，按反應產(chǎn)物與環(huán)己烷體積比為1:3 1:5加入環(huán)己烷混合后靜置分層，提取出其中的甲酚以及甲酚烴化產(chǎn)物； (3)含有甲酚及甲酚烴化產(chǎn)物的環(huán)己烷液層進入后續(xù)的精餾分離系統(tǒng)和脫叔丁基系統(tǒng)，以分離得到純凈的間甲酚和對甲酚，催化劑返回反應系統(tǒng)回收利用。
3.如權(quán)利要求 2所述的方法，其特征是反應中甲基叔丁基醚分4 6次加入。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于烴化分離間對甲酚的新型催化劑及分離方法，利用純度為99%咪唑型離子液體4-(3-甲基-1-咪唑)-1-丁基磺酸硫酸氫鹽作為甲酚烴化反應催化劑。甲酚混合物與烴化試劑甲基叔丁基醚發(fā)生烴基取代反應，生成沸點差較大的間甲酚和對甲酚的二叔丁基取代物(4,6-二叔丁基間甲酚和2,6-二叔丁基對甲酚)。根據(jù)二者沸點差，利用精餾方法將二者分開后，再脫去甲酚二叔丁基取代物的叔丁基得到純的間甲酚和對甲酚，從而以達到分離間甲酚和對甲酚的目的。反應后間甲酚的轉(zhuǎn)化率為85～89%，對甲酚轉(zhuǎn)化率78～81%，烷基化產(chǎn)物為6-叔丁基間甲酚、2-叔丁基對甲酚、4,6-二叔丁基間甲酚和2,6-二叔丁基對甲酚。
文檔編號C07C39/07GK103212438SQ20131015797
公開日2013年7月24日 申請日期2013年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月2日
發(fā)明者張呂鴻, 姜斌, 李憲昭 申請人:天津北洋國精科技股份有限公司