专利名称：一种合成直链烷基二甲苯的方法
技术领域：
本发明属于石油化工技术领域，特别涉及一种离子液体催化合成直链烷基二甲苯的新方法。
背景技术：
直链烷基二甲苯是生产油田三次采油表面活性剂和润滑油添加剂的主要原料。直链烷基二甲苯是由二甲苯与烷基化剂(包括C16～C24烯烃及相应的卤化物)在催化剂作用下进行烷基化反应生成的。传统的生产工艺采用HF或AlCl3作催化剂，虽然传统工艺很成熟，但存在设备腐蚀、环境污染、产物分离和催化剂循环使用困难等缺点。而采用固体酸作催化剂虽然克服了传统工艺的不足，但固体酸催化剂存在容易失活、单程寿命短、需要反复再生和价格昂贵等缺点，制约了它们在工业上的应用。
离子液体是在室温或室温附近温度下呈液态的物质。它完全由离子构成，通常是由有机阳离子和无机阴离子组成。离子液体作为一种新型的环境友好溶剂和液体酸催化剂，具有其它有机、无机溶剂和传统催化剂所无法比拟的优点，其酸性可以超过固体超强酸，并且酸性可以根据需要进行调节；蒸气压很低，几乎为零；催化剂和产物容易分离，对环境友好；液体范围宽，可达300～400℃，远超过水的100℃或胺的44℃；且种类繁多，具有不可燃性，其物理化学性质在很大程度上取决于应用的阴阳离子种类，是真正意义上可设计的绿色溶剂和催化剂。目前，离子液体已经作为多种反应的催化剂，如环氧化、加氢、Suzuki交错偶合反应、Diels-Alder反应、酰基化、聚合、烷基化、异构化反应等，离子液体催化剂具有很好的活性。对于Friedel-Craft烷基化反应来说，具有L酸性的离子液体可以作为具有溶剂和催化剂双重功能的催化溶剂体系。
发明内容
本发明的目的是克服已有技术的不足，提供一种离子液体催化合成直链烷基二甲苯的新方法，具有烷基化反应活性高、环境友好、无设备腐蚀、产物容易分离、催化剂可循环使用、产物2位选择性高以及制得的表面活性剂容易生物降解等优点。
本发明提出的一种合成直链烷基二甲苯的方法，其特征在于，所述方法依次按如下步骤进行(1)将金属卤化物加入到含烷基取代的咪唑或铵盐类卤化物中，搅拌，获得离子液体催化剂，所述烷基取代的咪唑、铵盐类卤化物和金属卤化物的摩尔比1∶1～1∶3；(2)在反应温度0～150℃，反应压力0.1～0.3Mpa的条件下，将混合均匀的二甲苯、烷基化剂混合液加入到步骤1的离子液体催化剂中，搅拌，反应；(3)将步骤2的反应液静置分层，取出上层产品即为直链烷基二甲苯，下层催化剂直接循环使用。
在上述合成直链烷基二甲苯的方法中，步骤1所述金属卤化物的金属为铝、铁、铜和锌。
在上述合成直链烷基二甲苯的方法中，步骤1制备所述离子液体催化剂的反应温度0～100℃。
在上述合成直链烷基二甲苯的方法中，步骤1所述烷基取代的咪唑、铵盐类卤化物的烷基碳链长1～8个碳原子。
在上述合成直链烷基二甲苯的方法中，步骤1所述金属卤化物为三氯化铝。
在上述合成直链烷基二甲苯的方法中，步骤2所述二甲苯与烷基化剂摩尔比在20∶1～1∶1范围内，二甲苯/烷基化剂混合液与离子液体催化剂体积比在150∶1～1∶1范围内。
在上述合成直链烷基二甲苯的方法中，步骤2所述烷基化剂为C6～C30的长链α烯烃或卤代烷烃。
在上述合成直链烷基二甲苯的方法中，步骤1所述烷基取代的咪唑卤化物为1，3烷基咪唑卤化物，烷基取代的铵盐类卤化物含三个烷基。
在上述合成直链烷基二甲苯的方法中，步骤2所述反应温度为15～80℃。
本发明提出的一种合成直链烷基二甲苯的方法，具有如下优点1.采用离子液体作催化剂，基本无设备腐蚀和环境污染等问题，生产过程环境友好，同时降低了设备耐腐蚀要求，缩短了工艺流程，节省投资费用；2.反应条件温和，反应所需时间短，具有高的催化反应活性和2位选择性，产物中2位直链烷基二甲苯的选择性达40％以上，由其制得的表面活性剂容易生物降解；3.催化剂与产物容易分离，催化剂可循环使用，有利于降低生产成本。
4.在C16～C18烯烃与二甲苯的烷基化反应中，离子液体催化剂表现出很高的催化活性。在常温常压条件下，烯烃转化率100％，2位直链烷基二甲苯选择性达40％，具有良好的生物降解性能。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1将无水AlCl3缓慢加入到[Bmim]Cl(1-丁基3-甲基咪唑氯)中(摩尔比2∶1)，搅拌获得离子液体催化剂。在常温常压下，将混合均匀的二甲苯、C18α烯烃混合液(摩尔比5∶1)加入到离子液体中(原料与催化剂体积比40∶1)，搅拌，反应5分钟后停止搅拌，将反应液静置分层，取出上层产品。
实施例2
将无水AlCl3缓慢加入到盐酸三甲胺中(摩尔比1.5∶1)，搅拌获得透明的离子液体。在反应温度0℃、压力0.3MPa下，将混合均匀的二甲苯、C18α烯烃混合液(摩尔比20∶1)加入到离子液体中(原料与催化剂体积比2∶1)，搅拌，反应20分钟后停止搅拌，将反应液静置分层，取出上层产品。
实施例3将无水AlCl3缓慢加入到[Bmim]Cl(1-丁基3-甲基咪唑氯)中(摩尔比2∶1)，搅拌获得透明的离子液体。在反应温度150℃、压力0.1MPa下，将混合均匀的二甲苯、C18α氯代烷烃混合液(摩尔比1∶1)加入到离子液体中(原料与催化剂体积比100∶1)，搅拌，反应30分钟后停止搅拌，将反应液静置分层，取出上层产品。
实施例4将无水AlCl3缓慢加入到盐酸三甲胺中(摩尔比2∶1)，搅拌获得透明的离子液体。在常温常压下，将混合均匀的二甲苯、C18α氯代烷烃混合液(摩尔比10∶1)加入到离子液体中(原料与催化剂体积比150∶1)，搅拌，反应5分钟后停止搅拌，将反应液静置分层，取出上层产品。
实施例5将无水AlCl3缓慢加入到盐酸三乙胺中(摩尔比1.5∶1)，搅拌获得透明的离子液体。在反应温度60℃，压力常压条件下，将混合均匀的二甲苯、C16α烯烃混合液(摩尔比3∶1)加入到离子液体中(原料与催化剂体积比60∶1)，搅拌，反应5分钟后停止搅拌，将反应液静置分层，取出上层产品。
实施例6将无水AlCl3缓慢加入到盐酸三乙胺中(摩尔比1.5∶1)，搅拌获得透明的离子液体。在反应温度60℃，压力0.2MPa下，将混合均匀的二甲苯、C16α烯烃混合液加入到离子液体中(二甲苯与烯烃摩尔比3∶1，原料与催化剂体积比60∶1)，搅拌，反应5分钟后停止搅拌，将反应液静置分层，取出上层产品。
权利要求
1.一种合成直链烷基二甲苯的方法，其特征在于，所述方法依次按如下步骤进行(1)将金属卤化物加入到含烷基取代的咪唑或铵盐类卤化物中，搅拌，获得离子液体催化剂，所述烷基取代的咪唑、铵盐类卤化物和金属卤化物的摩尔比1∶1～1∶3；(2)在反应温度0～150℃，反应压力0.1～0.3Mpa的条件下，将混合均匀的二甲苯、烷基化剂混合液加入到步骤1的离子液体催化剂中，搅拌，反应；(3)将步骤2的反应液静置分层，取出上层产品即为直链烷基二甲苯，下层催化剂直接循环使用。
2.按照权利要求1所述的一种合成直链烷基二甲苯的方法，其特征在于，步骤1所述金属卤化物的金属为铝、铁、铜和锌。
3.按照权利要求1所述的一种合成直链烷基二甲苯的方法，其特征在于，步骤1制备所述离子液体催化剂的反应温度为0～100℃。
4.按照权利要求1所述的一种合成直链烷基二甲苯的方法，其特征在于，步骤1所述烷基取代的咪唑、铵盐类卤化物的烷基碳链长1～8个碳原子。
5.按照权利要求1所述的一种合成直链烷基二甲苯的方法，其特征在于，步骤1所述金属卤化物为三氯化铝。
6.按照权利要求1所述的一种合成直链烷基二甲苯的方法，其特征在于，步骤2所述二甲苯与烷基化剂摩尔比在20∶1～1∶1范围内，二甲苯/烷基化剂混合液与离子液体催化剂体积比在150∶1～1∶1范围内。
7.按照权利要求1所述的一种合成直链烷基二甲苯的方法，其特征在于，步骤2所述烷基化剂为C6～C30的长链α烯烃或卤代烷烃。
8.按照权利要求1所述的一种合成直链烷基二甲苯的方法，其特征在于，步骤1所述烷基取代的咪唑卤化物为1，3烷基咪唑卤化物，烷基取代的铵盐类卤化物含三个烷基。
9.按照权利要求1所述的一种合成直链烷基二甲苯的方法，其特征在于，步骤2所述反应温度为15～80℃。
全文摘要
本发明涉及一种合成直链烷基二甲苯的方法，属于石油化工技术领域。用离子液体催化剂代替三氯化铝、HF或固体酸催化剂，在反应温度0～150℃和反应压力0.1～0.3MPa条件下，二甲苯与烷基化剂摩尔比在20∶1～1∶1范围内，原料与催化剂体积比在150∶1～1∶1范围内，合成直链烷基二甲苯。采用离子液体催化剂合成直链烷基二甲苯，生产过程环境友好、无设备腐蚀、2位直链烷基二甲苯选择性达40％以上，由其制得的表面活性剂容易生物降解。另外，该方法还具有产物容易分离、催化剂可循环使用的优点。
文档编号C07C15/107GK1686978SQ20051001161
公开日2005年10月26日 申请日期2005年4月22日 优先权日2005年4月22日
发明者吴芹, 韩明汉, 董斌琦, 金涌 申请人:清华大学