以醚类氯铝酸离子液体为催化剂制备烷基化油的方法
【专利摘要】本发明涉及石油化工领域中采用醚类氯铝酸离子液体为烷基化催化剂生产高辛烷值汽油的方法。该方法使用异丁烷和丁烯为反应物，酸性醚类氯铝酸离子液体为催化剂，在反应温度10～100℃，压力0.4～2.0MPa，时间10～90min范围内进行反应，得到品质好的高辛烷值烷基化油。相比传统的硫酸法烷基化，该工艺反应条件温和、C8选择性高、辛烷值高、酸耗低、腐蚀性低、环境污染小，是一种全新的烷基化油生产工艺。
【专利说明】以醚类氯铝酸离子液体为催化剂制备烷基化油的方法
【技术领域】：
[0001] 本发明属于石油化工领域，具体涉及一种以新型醚类氯铝酸离子液体为烷基化催 化剂制备高辛烷值烷基化汽油的方法。
【背景技术】：
[0002] 酸催化异丁烷与丁烯的烷基化工艺是石油化工领域生产清洁汽油的重要手段。烷 基化油因具有高辛烷值，低蒸汽压，不含硫和芳烃以及燃烧完全等优点，在炼油行业有"黄 金液体"的美称。近年来，汽车工业飞速发展，燃油规范日益严格，MTBE被禁用，高辛烷值油 品的需求量急剧增加，这些势必推动世界各国烷基化工艺的发展。
[0003] 目前，工业上异丁烷与丁烯的烷基化反应仍采用传统的烷基化工艺，即浓硫酸法 和氢氟酸法。这两种工艺技术都比较成熟，但同时也存在着许多难以解决的问题和隐患，如 严重的设备腐蚀和环境污染。此外，浓硫酸工艺还会造成大量酸耗，生成酸溶油，废酸也难 以再生和处理。而氢氟酸是易挥发的剧毒化学品，易形成氢氟酸气溶胶，一旦泄露，会对周 围的环境和生命安全造成极大的威胁和破坏。因此，开发新一代安全、无污染、效率高的烷 基化催化剂是石油化工领域一个亟待解决的重要课题。
[0004] 新型烷基化催化剂的研宄主要集中在液体酸烷基化催化剂和固体酸烷基化催化 剂。虽然固体酸催化剂应用于烷基化确实解决了一些问题，但迄今为止，并没实现大规模工 业化，其主要原因是难以经济有效的解决由碳沉积造成的催化剂的失活和再生难题。
[0005] 在对液体酸催化剂的研宄方面，国内外众多著名的石油石化公司及相关研宄机构 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。和传统的无机酸催化剂相比较，酸性离子液体催化 剂具有催化活性高、腐蚀性低、操作安全、环保等优势。此外，调节阴阳离子的种类和比例分 布，还能有效调节催化剂酸性，改善异丁烷溶解度，强化酸/烃分散特性。而且离子液体与 产物之间较大的密度差和低溶解性对产物和催化剂的分离操作是非常有利的。其中研宄最 多的是氯铝酸类离子液体催化异丁烷烷基化，但因为该体系异丁烷溶解度低以及对三甲基 戊烷（TMPs)选择性较低，想要获得高品质的烷基化油，反应时需要较高的烷烯比以及在催 化剂中添加助剂。Evering等在烷基化催化剂中添加混合醚类用来催化异丁烷烷基化，证明 了醚类能够提高异丁烷在催化体系中的溶解度，减少烷基化副反应和提高C8选择性，但是 该工艺使用了大量醚化物且需要不断补充HCl保持催化活性。
【发明内容】
：
[0006] 本发明为了解决醚化物易流失，浓硫酸、氢氟酸烷基化工艺污染大、能耗大，氯铝 酸烷基化工艺异丁烷溶解度小、选择性低等问题，提出合成一种异丁烷溶解度大、酸性强的 醚类氯铝酸离子液体催化剂，并以其催化异丁烷和丁烯烷基化反应制备高品质烷基化油。
[0007] 本发明提出的制备烷基化油的方法，以酸性醚类氯铝酸离子液体为催化剂，异丁 烷和丁烯为原料，产物主要成分为辛烷值较高的C8异构烷烃。反应在10?100°C范围内进 行，优选15?60°C。反应压力为0. 3?2. OMPa，优选0. 4?I. 2MPa。原料异丁烷与丁烯的 体积比为1:1?100:1，优选1:1?20:1。反应时间为10?90min，优选10?30min。反 应催化剂和反应物的体积比为1:4?2:1，优选1:4?1:1。反应在带有搅拌装置的高压反 应釜或工业上硫酸或氢氟酸工艺所使用的连续生产装置中进行。
[0008] 本发明所述催化剂为醚类氯铝酸离子液体，在0. 6?0. 75之 间（定义xAici3 = AlCl3的摩尔量/[AlCl^摩尔量+醚功能化离子液体的摩尔 量])。醚类氯铝酸离子液体为基于醚功能化的咪唑、吡啶、季铵盐、季磷盐的氯铝 酸离子液体。其中，醚功能化离子液体中的阳离子为以下结构式
【权利要求】
1. 一种醚类氯铝酸离子液体烷基化催化剂，其特征在于，醚类离子液体和AlCl 3配比一 般为Xa?=0.6~0. 75。
2. 根据权利要求1所述的烷基化催化剂，其特征在于所述醚类离子液体的阳离子为以
的一种或两种以上混合组成，其中R1-R11为Cl一 C4饱和烃基，n为1一 6 ;其阴离子为Cl' Br' N (SO2CF3) ^结构中的一种或两种以上混合组成。
3. -种制备烷基化油的方法，其特征在于，以异丁烷和丁烯为原料，以权利要求1或2 所述醚类氯铝酸离子液体为催化剂，将原料与催化剂在反应釜中进行反应，静置分离后得 到高辛烷值的烷基化油。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，丁烯原料为1- 丁烯、2- 丁烯、异丁烯或上 述丁烯的混合物。
5. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，反应温度在10?KKTC之间。
6. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，反应时间为10?90min。
7. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，原料异丁烷与丁烯的体积比为1:1? 100:1〇
8. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，反应催化剂和反应物的体积比为1:4? 2:1〇
9. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所使用的反应器为带搅拌装置的高压釜。
【文档编号】C10G50/00GK104498083SQ201410838175
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月29日 优先权日:2014年12月29日
【发明者】赵国英, 卢丹, 张锁江 申请人:中国科学院过程工程研究所