苯与氯乙烷烷基化制乙苯的思考.pdf

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1、苯与氯乙烷烷基化制乙苯的思考赵子强(河北都邦石化工程设计有限公司，河北石家庄050000)摘要：工业上制备乙苯的一般方法是苯的乙基化，通常使用乙醇或乙烯作为烷化剂，并在催化剂的作用下完成烷基化反应。采用苯与氯乙烷烷基化制备乙苯的方式并不常见，本文从-}生能和物化表征等方面，对这种制备方式进行了研究，探讨了这种方式的优点及应用前景，关键词：乙苯；氯乙烷；烷基化乙苯是工业上制取乙烯的重要原料，而我国对乙苯的制备通常采用苯烷基化的方式。苯与乙烯通过烷基化的反应得到乙苯是我国在上个世纪八十年代之前一直使用的一种方法。但这种传统方

2、法具有对设备腐蚀性强、环境污染严重、能源消耗量大等缺点，并且乙烯在运输上的困难较大，含量也相对较少。因此这种生产方式已经逐渐被淘汰。近年来，通过苯与氯乙烷烷基化的方式来制取乙苯是研究的热门方向。本文就对这种工艺的特点进行了分析。1乙苯的生产工艺在上个世纪八十年代之前，乙苯的主要制备方法是苯与乙烯的烷基化。当时主要使用氯化盐作为催化剂。但氯化盐的腐蚀性较强，容易对设备产生破坏，对环境造成污染，并且存在较大的安全隐患，因此在发展的过程中逐渐被淘汰。八十年代以后，出现了以沸石为催化剂的制备方式，其中又可以分为气相法、液相法和蒸

3、馏法三种类型。气相法的方式改变了氯化盐腐蚀性高的缺点，但这种制备方式对反应温度的要求较高，在反应过程中催化剂容易失效。液相法是一种环保、无腐蚀性的制备方法，对温度的要求也不高，但反应物的转化率不高。蒸馏法制得的乙苯纯度较高，但反应时间较长，流程较多。2制备氯乙烷所需的试剂及反应装置在制备氯乙烷时，需要将一定比例的盐酸和乙醇加入到三口烧瓶中。三口烧瓶内预先放好一定的氯化锌固体，将溶液倒入后加热到100摄氏度，反应一段时间后会生成氯乙烷。将生成的氯乙烷通过常温冷凝管、导管、低温冷凝管等装置的冷凝后，倒入预先装有乙醇的锥形瓶中

4、，吸收其中含有的氯化氢杂质。经过这一步骤之后再将其中的水分蒸出，提高氯化锌的纯度。3氯铝酸离子液体催化苯与氯乙烷合成乙苯氯铝酸离子液体([Et，NH]Cl—AlCl，)是工业上常用的一种用于催化笨与氯乙烷烷基化反应的催化剂。本文将具体介绍一下氯铝酸离子液体催化笨与氯乙烷反应的过程。首先，介绍的是实验过程中所需使用的原料。笨，是由上海精胜精细化工科技有限公司提供；氯乙烷是实验前自己研制的；无水三氯化铝(AlCl，)由天津市化学试剂三厂提供；盐酸三乙胺(Ec，NH】C1)由天津市瑞金化学品有限公司提供。氯铝酸离子液体(【Et

5、、NH】Cl—AlCl，)需要自己制备。通常采用的制备方法是将盐酸三乙胺和无水三氯化铝按照一定的比例在氮封条件下进行混合，搅拌后合成氯铝酸离子液体。制成氯铝酸离子液体后需要利用傅里叶变换红外光谱仪对其酸性进行检验，测定氯铝酸离子液体酸性可以采用窗片液膜法。即将乙腈和氯铝酸离子液体按照3：1的体积比进行混合后制成压片制样。在进行笨和乙烷烷基化反应的过程中可以采用两种投料方式，一种是间歇式，所谓问歇式就是指将笨、氯乙烷和氯铝酸离子液体按照一定的比例倒入反应釜中，保证反应釜内的温度不变，回流温度一般都是设定为一2摄氏度到一5摄

6、氏度。反应产生的氯化氢气体会被氯乙烷发生器中的乙醇吸收，在反应完成以后，静置一段时间，分层后取上清液，采用一定的方法对上清液进行分析即可；另一种是半间歇式投料，同样需要将笨和氯铝酸离子液体倒入到反应釜中，但氯乙烷是要后续加入的，一般都是采用鼓泡方式加入，并且要保证连续加入，其余的步骤96l化工蓄理2015年11月和间歇式投料方式基本相同。4离子液体用量对烷基化反应的影响烷基化反应过程中，离子液体常规的反应温度为70摄氏度，苯与氯乙烷的配比为lo：1，反应时间通常在30分钟左右。通过对常规反应结果的观察和分析发现，烷基化反

7、应中苯的转化率随着离子液用量的增加而升高。这说明离子液对苯与氯乙烷的烷基化反应具有一定的促进作用。但当离子液的用量高于10％后，再次增加离子液体的用量，苯的转化率也没有明显的提高。这是由于，离子液不仅仅对苯与氯乙烷的反应有促进作用，对于一些副反应也有着一定的促进作用。当离子液的浓度不高时，它对副反应的促进作用并不明显，当离子液的浓度达到一定的高度后，副反应明显增多，乙苯的选择性降低，苯与氯乙烷的烷基化反应受到了限制。综合上述分析，在进行苯与氯乙烷的烷基化反应时，应当将离子液的用量控制在10％左右。5反应时间对烷基化反应的

8、影响苯与氯乙烷的反应温度通常在70摄氏度左右，在离子液体的催化作用下进行反应。在反应的初始阶段，随着反应时间的增加，苯与氯乙烷的转化率不断的增大。在反应经过20分钟之后，苯的转化率不再有明显的增加。这说明在经过20分钟后，反应已经基本结束。在反应的前20分钟，主要发生的是苯与氯乙烷之间的烷基化反应。随着反应的进行，生