以醚類氯鋁酸離子液體為催化劑制備烷基化油的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及石油化工領(lǐng)域中采用醚類氯鋁酸離子液體為烷基化催化劑生產(chǎn)高辛烷值汽油的方法。該方法使用異丁烷和丁烯為反應(yīng)物，酸性醚類氯鋁酸離子液體為催化劑，在反應(yīng)溫度10～100℃，壓力0.4～2.0MPa，時(shí)間10～90min范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)，得到品質(zhì)好的高辛烷值烷基化油。相比傳統(tǒng)的硫酸法烷基化，該工藝反應(yīng)條件溫和、C8選擇性高、辛烷值高、酸耗低、腐蝕性低、環(huán)境污染小，是一種全新的烷基化油生產(chǎn)工藝。
【專利說明】以醚類氯鋁酸離子液體為催化劑制備烷基化油的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明屬于石油化工領(lǐng)域，具體涉及一種以新型醚類氯鋁酸離子液體為烷基化催 化劑制備高辛烷值烷基化汽油的方法。

【背景技術(shù)】：
[0002] 酸催化異丁烷與丁烯的烷基化工藝是石油化工領(lǐng)域生產(chǎn)清潔汽油的重要手段。烷 基化油因具有高辛烷值，低蒸汽壓，不含硫和芳烴以及燃燒完全等優(yōu)點(diǎn)，在煉油行業(yè)有"黃 金液體"的美稱。近年來(lái)，汽車工業(yè)飛速發(fā)展，燃油規(guī)范日益嚴(yán)格，MTBE被禁用，高辛烷值油 品的需求量急劇增加，這些勢(shì)必推動(dòng)世界各國(guó)烷基化工藝的發(fā)展。
[0003] 目前，工業(yè)上異丁烷與丁烯的烷基化反應(yīng)仍采用傳統(tǒng)的烷基化工藝，即濃硫酸法 和氫氟酸法。這兩種工藝技術(shù)都比較成熟，但同時(shí)也存在著許多難以解決的問題和隱患，如 嚴(yán)重的設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染。此外，濃硫酸工藝還會(huì)造成大量酸耗，生成酸溶油，廢酸也難 以再生和處理。而氫氟酸是易揮發(fā)的劇毒化學(xué)品，易形成氫氟酸氣溶膠，一旦泄露，會(huì)對(duì)周 圍的環(huán)境和生命安全造成極大的威脅和破壞。因此，開發(fā)新一代安全、無(wú)污染、效率高的烷 基化催化劑是石油化工領(lǐng)域一個(gè)亟待解決的重要課題。
[0004] 新型烷基化催化劑的研宄主要集中在液體酸烷基化催化劑和固體酸烷基化催化 劑。雖然固體酸催化劑應(yīng)用于烷基化確實(shí)解決了一些問題，但迄今為止，并沒實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工 業(yè)化，其主要原因是難以經(jīng)濟(jì)有效的解決由碳沉積造成的催化劑的失活和再生難題。
[0005] 在對(duì)液體酸催化劑的研宄方面，國(guó)內(nèi)外眾多著名的石油石化公司及相關(guān)研宄機(jī)構(gòu) 如IFP、BP和Chevron都投入了大量的精力并取得了一定的成果，如US 6429349- Bl，US 2011184219-A1，W0 2011081721-A2。和傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)酸催化劑相比較，酸性離子液體催化 劑具有催化活性高、腐蝕性低、操作安全、環(huán)保等優(yōu)勢(shì)。此外，調(diào)節(jié)陰陽(yáng)離子的種類和比例分 布，還能有效調(diào)節(jié)催化劑酸性，改善異丁烷溶解度，強(qiáng)化酸/烴分散特性。而且離子液體與 產(chǎn)物之間較大的密度差和低溶解性對(duì)產(chǎn)物和催化劑的分離操作是非常有利的。其中研宄最 多的是氯鋁酸類離子液體催化異丁烷烷基化，但因?yàn)樵擉w系異丁烷溶解度低以及對(duì)三甲基 戊烷（TMPs)選擇性較低，想要獲得高品質(zhì)的烷基化油，反應(yīng)時(shí)需要較高的烷烯比以及在催 化劑中添加助劑。Evering等在烷基化催化劑中添加混合醚類用來(lái)催化異丁烷烷基化，證明 了醚類能夠提高異丁烷在催化體系中的溶解度，減少烷基化副反應(yīng)和提高C8選擇性，但是 該工藝使用了大量醚化物且需要不斷補(bǔ)充HCl保持催化活性。


【發(fā)明內(nèi)容】
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[0006] 本發(fā)明為了解決醚化物易流失，濃硫酸、氫氟酸烷基化工藝污染大、能耗大，氯鋁 酸烷基化工藝異丁烷溶解度小、選擇性低等問題，提出合成一種異丁烷溶解度大、酸性強(qiáng)的 醚類氯鋁酸離子液體催化劑，并以其催化異丁烷和丁烯烷基化反應(yīng)制備高品質(zhì)烷基化油。
[0007] 本發(fā)明提出的制備烷基化油的方法，以酸性醚類氯鋁酸離子液體為催化劑，異丁 烷和丁烯為原料，產(chǎn)物主要成分為辛烷值較高的C8異構(gòu)烷烴。反應(yīng)在10?100°C范圍內(nèi)進(jìn) 行，優(yōu)選15?60°C。反應(yīng)壓力為0. 3?2. OMPa，優(yōu)選0. 4?I. 2MPa。原料異丁烷與丁烯的 體積比為1:1?100:1，優(yōu)選1:1?20:1。反應(yīng)時(shí)間為10?90min，優(yōu)選10?30min。反 應(yīng)催化劑和反應(yīng)物的體積比為1:4?2:1，優(yōu)選1:4?1:1。反應(yīng)在帶有攪拌裝置的高壓反 應(yīng)釜或工業(yè)上硫酸或氫氟酸工藝所使用的連續(xù)生產(chǎn)裝置中進(jìn)行。
[0008] 本發(fā)明所述催化劑為醚類氯鋁酸離子液體，在0. 6?0. 75之 間（定義xAici3 = AlCl3的摩爾量/[AlCl^摩爾量+醚功能化離子液體的摩爾 量])。醚類氯鋁酸離子液體為基于醚功能化的咪唑、吡啶、季銨鹽、季磷鹽的氯鋁 酸離子液體。其中，醚功能化離子液體中的陽(yáng)離子為以下結(jié)構(gòu)式

【權(quán)利要求】
1. 一種醚類氯鋁酸離子液體烷基化催化劑，其特征在于，醚類離子液體和AlCl 3配比一 般為Xa?=0.6~0. 75。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的烷基化催化劑，其特征在于所述醚類離子液體的陽(yáng)離子為以
的一種或兩種以上混合組成，其中R1-R11為Cl一 C4飽和烴基，n為1一 6 ;其陰離子為Cl' Br' N (SO2CF3) ^結(jié)構(gòu)中的一種或兩種以上混合組成。
3. -種制備烷基化油的方法，其特征在于，以異丁烷和丁烯為原料，以權(quán)利要求1或2 所述醚類氯鋁酸離子液體為催化劑，將原料與催化劑在反應(yīng)釜中進(jìn)行反應(yīng)，靜置分離后得 到高辛烷值的烷基化油。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，丁烯原料為1- 丁烯、2- 丁烯、異丁烯或上 述丁烯的混合物。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，反應(yīng)溫度在10?KKTC之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，反應(yīng)時(shí)間為10?90min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，原料異丁烷與丁烯的體積比為1:1? 100:1〇
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，反應(yīng)催化劑和反應(yīng)物的體積比為1:4? 2:1〇
9. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所使用的反應(yīng)器為帶攪拌裝置的高壓釜。
【文檔編號(hào)】C10G50/00GK104498083SQ201410838175
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月29日
【發(fā)明者】趙國(guó)英, 盧丹, 張鎖江 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所