CN105399591B - 甲基戊烷的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种甲基戊烷的制备方法，主要解决现有碳六溶剂油中分离甲基戊烷产率较低、能耗高、流程较长以及正构烷烃异构化过程中催化剂制备复杂、反应条件苛刻的技术问题。本发明以富含正己烷的物料为原料，在50～100℃下原料与催化剂接触反应生成甲基戊烷，其中所用催化剂为无水卤化铝的至少一种，反应原料与催化剂重量比例为1～10的技术方案较好地解决了该问题，可以应用于甲基戊烷的工业生产中。

Description

甲基戊烷的制备方法
技术领域
本发明涉及甲基戊烷制备方法。
背景技术
甲基戊烷包括2-甲基戊烷和3-甲基戊烷，均比正己烷沸点低，而溶解性能与正己烷相似，可以作为更低沸点溶剂油用于萃取生产植物油等领域。
甲基戊烷可通过对碳六溶剂油直接蒸馏分离得到，但是碳六溶剂油中甲基戊烷含量较低，因此分离能耗较高，产率较低。另外，通过正构烷烃临氢异构化反应也可以转化正己烷为甲基戊烷等异构碳六烷烃，但是催化剂制备较为复杂，反应条件相对苛刻，还可能发生烷烃的裂解反应。中国专利CN102658197公开了一种用于正构烷烃临氢异构化反应的催化剂及其制备方法和应用，其中催化剂是由通过碱性溶液处理改性的ZSM-12沸石分子筛与第Ⅷ族贵金属组成，催化剂用于正构烷烃临氢异构化反应中，在常压温度220℃～250℃，正己烷和氢气混合气通过催化剂床层的情况下可以将正己烷转化为2，2-二甲基丁烷、2,，3-二甲基丁烷、甲基戊烷和3-甲基戊烷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有碳六溶剂油中分离甲基戊烷产率较低、能耗高、流程较长以及正构烷烃异构化过程中催化剂制备复杂、反应条件苛刻的技术问题。提供一种新的甲基戊烷生产方法。该方法具有催化剂获取方便、反应条件温和的优点。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：甲基戊烷的制备方法，以富含正己烷的物料为反应原料，在50～100℃下反应原料与催化剂接触反应生成甲基戊烷，其中所用催化剂为无水卤化铝的至少一种，反应原料与催化剂重量比例为1～10。
上述技术方案中，无水卤化铝催化剂优选无水氯化铝或无水溴化铝中的至少一种。更优选的是采用无水氯化铝和无水溴化铝的混合物，此时对甲基戊烷有更好的选择性。当采用无水氯化铝和无水溴化铝的混合物时，无水氯化铝和无水溴化铝的重量比优选0.5～2。
上述技术方案中，反应温度优选为50～100℃。
上述技术方案中，反应压力优选为反应自生压力。
上述技术方案中，反应原料中的正己烷含量优选为20～100wt％。
上述技术方案中，反应原料与无水卤化铝催化剂的重量比优选为1～10。
上述技术方案中，优选采用釜式反应器进行反应。
上述技术方案中，优选采用搅拌使反应原料与催化剂充分混合。
上述技术方案中，搅拌速度优选为100～1000转/分钟。
上述技术方案中，反应时间优选为1～24小时。
该发明涉及的最主要的反应是正己烷异构化生成甲基戊烷，正己烷的异构化反应符合正碳离子机理，该反应的控制步骤均是正碳离子的生成，所以密度较高的强酸中心有利于该反应的进行。另外，正己烷的异构反应为可逆反应，并受热力学平衡的限制，在较高温度下甲基戊烷的平衡浓度较高。无水卤化铝是典型的路易斯酸催化剂，在反应中与正己烷结合形成正碳离子中间体，可以在温和条件下促进正己烷的异构化反应生成甲基戊烷。无水卤化铝催化剂价格较低，具有较大的优势。
采用本发明提供的方法，在催化剂作用下，反应温度(T)为50～100℃，反应压力(P)为常压或反应自生压力，反应原料中的正己烷(nH)含量为20～100％，反应原料与无水卤化铝催化剂的重量比(R)为1～10，采用釜式反应器进行反应，采用搅拌使反应原料与催化剂充分混合，搅拌速度为100～1000转/分钟(rpm)，在反应时间(t)下1～24小时(h)正己烷的转化率大于30％，甲基戊烷(MP)产物选择性大于96％，反应条件温和，产物收率高，取得了良好的技术效果。
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述。
具体实施方式
【实施例1】
在50ml密闭釜式反应器中，在无水氯化铝(AlCl3)催化剂作用下，反应温度为100℃，以正己烷为反应原料，反应原料与AlCl3的重量比10，搅拌速度为1000转/分钟，反应24小时后正己烷的转化率为31.2％，甲基戊烷产物选择性为96.1％。
为便于比较，将主要工艺条件和反应结果列于表1。
【实施例2】
在50ml密闭釜式反应器中，在无水氯化铝(AlCl3)催化剂作用下，反应温度为70℃，以正己烷为反应原料，反应原料与AlCl3的重量比3，搅拌速度为800转/分钟，反应18小时后正己烷的转化率为42.2％，甲基戊烷产物选择性为98.2％。
为便于比较，将主要工艺条件和反应结果列于表1。
【实施例3】
在50ml密闭釜式反应器中，在无水氯化铝(AlCl3)催化剂作用下，反应温度为50℃，以正己烷为反应原料，反应原料与AlCl3的重量比1，搅拌速度为1000转/分钟，反应20小时后正己烷的转化率为35.4％，甲基戊烷产物选择性为98.3％。
为便于比较，将主要工艺条件和反应结果列于表1。
【实施例4】
在50ml密闭釜式反应器中，在无水氯化铝(AlCl3)催化剂作用下，反应温度为60℃，以富正己烷为反应原料(其中正己烷重量含量为20％，其余为环己烷)，反应原料与AlCl3的重量比1，搅拌速度为500转/分钟，反应10小时后正己烷的转化率为39.0％，甲基戊烷产物选择性为99.1％。
为便于比较，将主要工艺条件和反应结果列于表1。
【实施例5】
在50ml密闭釜式反应器中，在无水溴化铝(AlBr3)催化剂作用下，反应温度为70℃，以正己烷为反应原料，反应原料与AlBr3的重量比3，搅拌速度为800转/分钟，反应18小时后正己烷的转化率为45.4％，甲基戊烷产物选择性为98.5％。
为便于比较，将主要工艺条件和反应结果列于表1。
【实施例6】
在50ml密闭釜式反应器中，在无水溴化铝(AlBr3)催化剂作用下，反应温度为72℃，以正己烷为反应原料，反应原料与AlBr3的重量比1，搅拌速度为100转/分钟，反应24小时后正己烷的转化率为46.4％，甲基戊烷产物选择性为97.5％。
为便于比较，将主要工艺条件和反应结果列于表1。
【实施例7】
在50ml密闭釜式反应器中，在无水溴化铝(AlBr3)催化剂作用下，反应温度为70℃，以富正己烷为反应原料(其中正己烷重量含量为60％，其余为环己烷)，反应原料与AlBr3的重量比4，搅拌速度为1000转/分钟，反应24小时后己烷的转化率为42.3％，甲基戊烷产物选择性为99.0％。
为便于比较，将主要工艺条件和反应结果列于表1。
【实施例8】
在50ml密闭釜式反应器中，在在无水氯化铝(AlCl3)和无水溴化铝(AlBr3)混合催化剂(重量比1：1)作用下，反应温度为70℃，以正己烷为反应原料，反应原料与混合催化剂的重量比3，搅拌速度为800转/分钟，反应18小时后己烷的转化率为48.7％，甲基戊烷产物选择性为99.4％。
为便于比较，将主要工艺条件和反应结果列于表1。
表1

Claims (7)

1.甲基戊烷的制备方法，以富含正己烷的物料为反应原料，在50～100℃下反应原料与催化剂接触反应生成甲基戊烷，其中所用催化剂为重量比为(0.5～2)：1的无水氯化铝和无水溴化铝的混合物，反应原料与催化剂重量比例为1～10。
2.根据权利要求1所述甲基戊烷的制备方法，其特征在于反应压力为反应自生压力。
3.根据权利要求1所述甲基戊烷的制备方法，其特征在于反应原料中的正己烷含量为20～100wt％。
4.根据权利要求1所述甲基戊烷的制备方法，其特征在于采用釜式反应器进行反应。
5.根据权利要求1所述甲基戊烷的制备方法，其特征在于采用搅拌使反应原料与催化剂充分混合。
6.根据权利要求1所述甲基戊烷的制备方法，其特征在于搅拌速度为100～1000转/分钟。
7.根据权利要求1所述甲基戊烷的制备方法，其特征在于反应时间为1～24小时。
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