專利名稱：離子液體催化劑的再循環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及再生離子液體催化劑的再循環(huán)(recycling)。更具體地，本發(fā)明涉及離子液體催化劑的鹵化物鹽的再循環(huán)。
背景技術(shù)：
離子液體是全部由離子組成的液體。所謂的“低溫”離子液體通常是熔點低于 100°C或者甚至常常低于室溫的有機鹽。離子液體可適合例如在烷基化中用作催化劑和用作溶劑。一類離子液體是熔融鹽組合物，它們在低溫下熔融，并用作催化劑、溶劑和電解質(zhì)。 這種組合物是組分的混合物，該混合物在低于各組分的各自熔點的溫度下為液體。離子液體可以定義為這樣的液體，該液體的組成完全由作為陽離子和陰離子的結(jié)合的離子組成。最常見的離子液體是由有機基的陽離子和無機或有機陰離子制備的那些。最常見的有機陽離子是銨陽離子，但也經(jīng)常使用磷鐺陽離子和锍陽離子。吡啶鐺和咪唑鐺的離子液體也許是最常用的陽離子。陰離子包括，但不限于，BF4-、PF6-、鹵鋁酸根例如 Al2Cl7-和Al2Br7-、[ (CF3SO2) 2N]-、烷基硫酸根(RSO3-)、羧酸根(RCO2-)和許多其它陰離子。 催化上最讓人感興趣的離子液體是衍生自鹵化銨和路易斯酸(例如A1C13、TiCl4, SnCl4, FeCl3...等)的那些。氯鋁酸鹽離子液體也許是最常用的離子液體催化劑體系。這類低溫離子液體或熔融鹽的實例是氯鋁酸鹽。例如，烷基咪唑鐺或吡啶鐺鹽可以與三氯化鋁(AlCl3)混合生成熔融的氯鋁酸鹽。美國專利4，122，245討論了 1_烷基吡啶鐺氯化物和三氯化鋁的熔融鹽作為電解質(zhì)的用途。討論了以來自三氯化鋁和烷基咪唑鐺鹵化物的熔融鹽作為電解質(zhì)的用途的其它專利是美國專利4，463，071和4，463，072。美國專利5，104，840描述了包含至少一種二鹵化烷基鋁和至少一種季銨鹵化物和/或至少一種季銨磷鐺鹵化物的離子液體和它們作為溶劑在催化反應(yīng)中的用途。美國專利No. 6，096，680描述了液體包合物組合物，其在Friedel-Craft反應(yīng)中用作可重復(fù)使用的鋁催化劑。在一個實施方案中，該液體包合物組合物由多種組分生成，所述組分包括(i)至少一種三鹵化鋁，(ii)至少一種鹽，所述鹽選自堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物、堿金屬擬鹵化物、季銨鹽、季磷鐺鹽、或三元锍鹽、或上述中任意兩種或更多種的混合物，和(iii)至少一種芳烴化合物。含鋁催化劑是用于Friedel-Craft反應(yīng)的最常見的路易斯酸催化劑之一。Friedel-Craft反應(yīng)是屬于包括烷基化反應(yīng)在內(nèi)的更寬范疇的親電取代反應(yīng)的反應(yīng)。離子液體及其制備方法的其它實例也可以在美國專利No. 5，731，101 ；6, 797，853 以及在美國專利申請公開2004/0077914和2004/0133056中找到。使用的結(jié)果是離子液體催化劑變得失活，即喪失活性，并且可能最終需要更換。利用離子液體催化劑的烷基化方法生成稱作混合聚合物的副產(chǎn)物。這些混合聚合物通過與離子液體催化劑形成絡(luò)合物而使離子液體催化劑失活?；旌暇酆衔锸歉叨炔伙柡头肿?。隨著混合聚合物濃度提高，離子液體催化劑的活性變得受到削弱或至少受到危害?；旌暇酆衔镞€可以變得被氯化并可以通過它們的氯基團與三氯化鋁相互作用，且因此降低催化劑的總體活性或減小其作為催化劑用于預(yù)期目的例如烷基化的有效性?；旌暇酆衔锼碌碾x子液體催化劑失活不僅對于烷基化化學(xué)反應(yīng)具有問題，而且在很大程度上對使用離子液體的經(jīng)濟性具有影響，這是因為它們是昂貴的催化體系并且它們的頻繁更換將是高花費的。因此， 烷基化過程中的離子液體催化劑的商業(yè)開發(fā)除非它們有效地得以再生和再循環(huán)才是有可能的。設(shè)計了從酸性離子液體催化劑除去混合聚合物以使催化劑再生的各種方法。例如，參見美國專利申請公開2007/0142213。一旦使離子液體催化劑再生，通常將該催化劑再循環(huán)到主反應(yīng)中。遺憾的是，離子液體催化劑對空氣和水分非常敏感。除非再循環(huán)系統(tǒng)絕對干燥并且不含有氧，該催化劑可受到損害。因此，雖然設(shè)計了多種方法使離子液體催化劑再生，但是在工業(yè)上仍非常需要安全輸送/再循環(huán)該催化劑的方法。概述提供了一種安全輸送或再循環(huán)基于氯鋁酸鹽的離子液體催化劑的方法。該方法包括將仲醇與基于氯鋁酸鹽的離子液體混合并使得發(fā)生反應(yīng)生成氯化鋁加合物沉淀。將沉淀過濾并除去仲醇，留下固體鹽。該固體鹽是不存在氯化鋁的離子液體催化劑，例如正丁基吡啶鐺氯化物。將該鹽再循環(huán)到反應(yīng)器。在引入到反應(yīng)器中之前將AlCl3加入到該鹽中以重新制得離子液體催化劑，例如正丁基吡啶鐺七氯鋁酸鹽。除其它因素外，發(fā)現(xiàn)輸送或再循環(huán)離子液體鹽比輸送或再循環(huán)離子液體催化劑要容易和安全得多。所述鹽不像所述催化劑對空氣和水分敏感，因此可更加容易地進行輸送。 本發(fā)明使用仲醇使氯化鋁沉淀的方法提供了除去氯化鋁并且獲得用于循環(huán)或其它輸送的離子液體鹽的快速且有效的方法。詳述本發(fā)明的方法是有關(guān)基于氯鋁酸鹽的離子液體催化劑的安全且有效的輸送或再循環(huán)。發(fā)現(xiàn)通過使基于氯鋁酸鹽的離子液體催化劑與仲醇反應(yīng)，催化劑中的氯化鋁與仲醇形成絡(luò)合物。該絡(luò)合物從溶液沉淀出并且可通過過濾除去。通過除去仲醇例如通過煮去該醇并且留下作為固體的氯化物鹽來回收離子液體催化劑中的剩余氯化物鹽。然后可將該固體鹽輸送到反應(yīng)器，其中在引入到反應(yīng)器中之前將AlCl3加入到所述鹽中可形成催化劑。離子液體催化劑可以是基于氯鋁酸鹽的任何離子液體。離子液體催化劑的一個實施例是胺系陽離子物質(zhì)混合氯化鋁如1-烷基-吡啶鐺氯鋁酸鹽，例如1- 丁基-吡啶鐺七氯鋁酸鹽。優(yōu)選的離子液體催化劑選自包含下面通式A的烴基取代吡啶鐺鹵化物和三氯化鋁、或者下面通式B的烴基取代咪唑鐺鹵化物和三氯化鋁的氯鋁酸鹽離子液體催化劑， 優(yōu)選1摩爾當(dāng)量的分別為通式A和B的烴基取代吡啶鐺鹵化物或烴基取代咪唑鐺鹵化物對應(yīng)于2摩爾當(dāng)量的三氯化鋁；包含下面通式A的烷基取代吡啶鐺鹵化物和三氯化鋁、或者下面通式B的烷基取代咪唑鐺鹵化物和三氯化鋁的氯鋁酸鹽離子液體催化劑，優(yōu)選1摩爾當(dāng)量的分別為通式A和B的烷基取代吡啶鐺鹵化物或烷基取代咪唑鐺鹵化物對應(yīng)于2摩爾當(dāng)量的三氯化鋁；以及它們的混合物，
權(quán)利要求
1.一種用于制備基于氯鋁酸鹽的離子液體的鹽的方法，該方法包括將基于氯鋁酸鹽的離子液體與仲醇混合并形成氯化鋁加合物沉淀，除去該沉淀；和除去仲醇從而留下所述離子液體的鹽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述離子液體選自第一氯鋁酸鹽離子液體，其包含通式A的烴基取代吡啶鐺鹵化物和三氯化鋁、或者通式B的烴基取代咪唑鐺鹵化物和三氯化鋁；第二氯鋁酸鹽離子液體，其包含通式A的烷基取代吡啶鐺鹵化物和三氯化鋁、或者通式B的烷基取代咪唑鐺鹵化物和三氯化鋁； 以及它們的混合物，其中所述通式A和通式B由下面的結(jié)構(gòu)表示
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述第一氯鋁酸鹽離子液體催化劑通過將1摩爾當(dāng)量的烴基取代吡啶鐺商化物或烴基取代咪唑鐺商化物與2摩爾當(dāng)量的三氯化鋁混合來進行制備。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述第二氯鋁酸鹽離子液體催化劑通過將1摩爾當(dāng)量的烷基取代吡啶鐺商化物或烷基取代咪唑鐺商化物與2摩爾當(dāng)量的三氯化鋁混合來進行制備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述離子液體是通式C的烷基取代鹵化銨和三氯化鋁，
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述離子液體是N-丁基吡啶鐺七氯鋁酸鹽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述鹵化物鹽是N-丁基吡啶鐺氯化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述混合在室溫或更低的溫度下進行。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述混合在20°C或更低的溫度下進行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述仲醇是異丙醇。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述離子液體是催化劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述方法還包括將鹵化物鹽再循環(huán)到反應(yīng)器，并且在將所述鹵化物鹽引入到反應(yīng)器中之前將AlCl3加入到該鹵化物鹽以重新制得催化劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述反應(yīng)器是烷基化反應(yīng)器。
14.一種輸送基于氯鋁酸鹽的離子液體的方法，該方法包括將基于氯鋁酸鹽的離子液體與仲醇混合并形成氯化鋁加合物沉淀，除去該沉淀，除去仲醇從而留下離子液體的鹽，并將該鹽輸送到所選擇的目的地。
15.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，該方法還包括在目的地將三氯化鋁加入到所述鹽中以重新生成離子液體。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中所述目的地是烷基化反應(yīng)器并且在將所述離子液體弓丨入到該反應(yīng)器之前重新生成。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述離子液體選自第一氯鋁酸鹽離子液體，其包含通式A的烴基取代吡啶鐺鹵化物和三氯化鋁、或者通式B的烴基取代咪唑鐺鹵化物和三氯化鋁；第二氯鋁酸鹽離子液體，其包含通式A的烷基取代吡啶鐺鹵化物和三氯化鋁、或者通式B的烷基取代咪唑鐺鹵化物和三氯化鋁；以及它們的混合物，其中所述通式A和通式B由下面的結(jié)構(gòu)表示其中R = H、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或芐基，R'和R〃 =H、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或芐基，X為鹵鋁酸根，且R1和& = H、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基或芐基，其中R1和&可以相同或不同。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述第一氯鋁酸鹽離子液體催化劑通過將1摩爾當(dāng)量的烴基取代吡啶鐺商化物或烴基取代咪唑鐺商化物與2摩爾當(dāng)量的三氯化鋁混合來進行制備。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述第二氯鋁酸鹽離子液體催化劑通過將1摩爾當(dāng)量的烷基取代吡啶鐺商化物或烷基取代咪唑鐺商化物與2摩爾當(dāng)量的三氯化鋁混合來進行制備。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述離子液體是通式C的烷基取代鹵化銨和三氯化
21.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述離子液體是N-丁基吡啶鐺七氯鋁酸鹽。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中所述鹵化物鹽是N-丁基吡啶鐺氯化物。
23.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述混合在室溫或更低的溫度下進行。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述混合在20°C或更低的溫度下進行。
25.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述仲醇是異丙醇。
26.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中所述離子液體是催化劑。
全文摘要
提供了一種安全輸送或再循環(huán)基于氯鋁酸鹽的離子液體催化劑的方法。該方法包括將仲醇與基于氯鋁酸鹽的離子液體混合并使得發(fā)生反應(yīng)生成氯化鋁加合物沉淀。將沉淀過濾并除去仲醇，留下固體鹽。該固體鹽是不存在氯化鋁的離子液體催化劑，例如，正丁基吡啶鎓氯化物。將該鹽再循環(huán)到反應(yīng)器。在引入到反應(yīng)器中之前將AlCl3加入到該鹽中以重新制得離子液體催化劑，例如正丁基吡啶鎓七氯鋁酸鹽。
文檔編號B01J31/40GK102264473SQ200980152005
公開日2011年11月30日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者S·I·霍梅爾托夫特 申請人:雪佛龍美國公司