本发明涉及有机化合物合成技术领域，特别涉及一种均苯四甲酸酐的制备方法。
背景技术：
均苯四甲酸酐是一种重要的有机化工原料，主要用于生产聚酰亚胺、环氧树脂、聚酯树脂、增塑剂等，也可作为粘合剂、表面活性剂、金属缓蚀剂、皮革鞣剂、高温润滑剂、燃料等。
均苯四甲酸二酐的生产方法较多，由于原料不同，选择工艺路线也不同，即使采用同一种原料，其生产工艺也有多种。目前国内外开发的工艺路线，主要有重芳烃分离提纯、偏三甲苯烷基化、四甲苯异构化等。由于偏三甲苯是重整芳烃的主要成分，价廉易得，以偏三甲苯为原料居多。偏三甲苯通过与甲醇、丙烯等进行烷基化反应，或与co进行羰基化反应，产物进一步氧化而得。也有通过二甲苯氯甲基化反应工艺生产的。
偏三甲苯甲醇烷基化法是制备均四甲苯的主要方法。陈南、李杰等人【天津化工，2007,21(3),42】报道，使用分子筛做催化剂，其选择性只有48.73％。李瑞江、凌春雷等人【精细石油化工，2009,26(1),64】改进后，选择性可达85％，但转化率只有24.2％。王银斌、于海斌等人发明专利(cn105457669)使用改良的hzsm-5催化剂，选择性达到90-99.9％，但收率仅为7-11％。日本专利jp03215438(1991)报道，其选择性可提高到99％，但转化率仅有13％。偏三甲苯甲醇烷基化法的缺陷是选择性和转化率不理想，而且需要高温高压反应，设备投资高，工艺要求苛刻。
偏三甲苯-丙烯烷基化法及一氧化碳羰基化法工艺，由于使用的原料为气体，生产要求高，原料使用不便。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种均苯四甲酸酐的制备方法，以达到简便、易于操作、成本低、选择性高、转化率高的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种均苯四甲酸酐的制备方法，包括如下步骤：
(1)偏三甲苯(ⅰ)在有机溶剂中，在三氯化铝或三氯化铁的催化作用下，与二氯乙烷反应0.5-5小时，生成2,2’,4,4’,5,5’-六甲基二苯乙烷(ⅱ)；经水解、除去溶剂后，得到2,2’,4,4’,5,5’-六甲基二苯乙烷(ⅱ)粗品；
(2)2,2’,4,4’,5,5’-六甲基二苯乙烷(ⅱ)粗品，加热气化，在催化剂作用下，通过空气氧化，反应温度为350-500℃，收集产物得到均苯四甲酸酐(ⅲ)。
反应式如下：
上述方案中，所述步骤(1)中的有机溶剂为二氯乙烷、环己烷、氯苯、二氯苯、邻二氯苯中的一种或几种混合。
上述方案中，所述步骤(1)中的反应配比如下：偏三甲苯与三氯化铝或三氯化铁的摩尔比为1:0.05-1.5；偏三甲苯与有机溶剂的体积比为1:1.5-5。
上述方案中，所述步骤(1)的反应温度为0-80℃；反应压力为常压。
优选地，所述步骤(1)的反应温度为0-50℃。
上述方案中，所述步骤(2)中的催化剂为钒系催化剂。
上述方案中，所述步骤(2)中空气氧化，进料空速3000-8000h-1，空气中2,2’,4,4’,5,5’-六甲基二苯乙烷浓度为5-40g/m3。
通过上述技术方案，本发明提供的均苯四甲酸酐的制备方法反应机理如下：
从上述反应式中可以看出，由于生成的氯乙基正离子与三氯化铝形成复合物，正碳离子体积增大，形成空间位阻，与普通傅克烷基化相比，选择空间位阻小的位置进攻更有利；第二步形成的三甲基苯乙基正离子，同样体积也很大，也有利于进攻空间位阻小的位置。第一步为慢反应，第二步为快反应，由于六甲基二苯乙烷位阻较大，不会再继续反应，最终结果，提高了产物的选择性。因此，本发明所公开的均苯四甲酸酐的制备方法操作简单，常温常压、便于控制、成本低、转化率高，适合于大规模生产。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种均苯四甲酸酐的制备方法，具体实施例如下：
实施例1：
将80g二氯乙烷投入反应釜中，加入36g三氯化铝，冷却至0℃，控温滴加30g偏三甲苯，保持0℃反应5小时。加入120g冷水，搅拌10分钟，分去水相。蒸去溶剂得33g粗品2,2’,4,4’,5,5’-六甲基二苯乙烷，2,2’,4,4’,5,5’-六甲基二苯乙烷含量90.6％。
(ⅱ)1hnmr(cdcl3)：δ2.19(s,18h),2.7(s,4h),6.9(s,4h)。
2,2’,4,4’,5,5’-六甲基二苯乙烷粗品经过化料器、汽化器，与空气按每立方米20g的比例混合，按空速6000h-1将混合气体通入装有市售v2o5-tio2-p2o5催化剂的固定床反应器，保持反应温度380℃，收集反应器出口气体得粗品均苯四甲酸酐(ⅲ)。粗品均苯四甲酸酐(ⅲ)通过进一步精制提纯制得成品均苯四甲酸酐(ⅲ)。收率：82.3％。
(ⅲ)1hnmr(dmso)：δ8.61(s,2h)。
实施例2：
将90g邻二氯苯、14g二氯乙烷投入反应釜中，加入8g三氯化铁，冷却至10℃，控温滴加30g偏三甲苯，保持10℃反应1小时。加入100g冷水，搅拌10分钟，分去水相。蒸去溶剂得粗品2,2’,4,4’,5,5’-六甲基二苯乙烷。
2,2’,4,4’,5,5’-六甲基二苯乙烷经过化料器、汽化器，与空气按每立方米20g的比例混合，按空速3000h-1将混合气体通入装有市售v2o5-tio2催化剂的固定床反应器，保持反应温度500℃，收集反应器出口气体得粗品均苯四甲酸酐(ⅲ)。粗品均苯四甲酸酐(ⅲ)进一步精制得成品均苯四甲酸酐(ⅲ)。
实施例3：
将80g氯苯、15g二氯乙烷投入反应釜中，加入36g三氯化铝，冷却至20℃，控温滴加30g偏三甲苯，保持20-30℃反应3小时。加入100g冷水，搅拌10分钟，分去水相。蒸去溶剂得粗品2,2’,4,4’,5,5’-六甲基二苯乙烷。
2,2’,4,4’,5,5’-六甲基二苯乙烷经过化料器、汽化器，与空气按每立方米5g的比例混合，按空速3000h-1将混合气体通入装有市售v2o5-p2o5-al2o3催化剂的固定床反应器，保持反应温度450℃，收集反应器出口气体得粗品均苯四甲酸酐(ⅲ)。粗品均苯四甲酸酐(ⅲ)进一步精制得成品均苯四甲酸酐(ⅲ)。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。