一种硫酸催化复合物及在生产烷基化汽油中的应用
【专利摘要】本发明属于化学催化技术领域，具体涉及一种硫酸催化复合物及在生产烷基化汽油中的应用。使用酰胺类物质作为添加剂加入到浓硫酸中，得到所述硫酸催化复合物，其中添加剂的含量为0.5wt％?10wt％。本发明以酰胺类物质作为添加剂，价格低廉；烷基化油产物中碳八组分的选择性高，副产物生成量少；催化体系可以循环使用，降低了酸耗；反应体系对设备腐蚀性低。
【专利说明】
一种硫酸催化复合物及在生产烷基化汽油中的应用
技术领域
[0001] 本发明属于化学催化技术领域，具体涉及一种硫酸催化复合物及在生产烷基化汽 油中的应用。
【背景技术】
[0002] 烷基化过程是烷烃和烯烃在酸性催化剂的作用下，烷烃中活泼氢原子的位置由烯 烃取代的化学反应。烷基化广泛应用于工业过程，其中烷基化油的生产就是典型的烷基化 过程，烷基化油具有无芳烃、烯烃、低硫、低雷德蒸汽压以及高辛烷值的特点，是汽油调和剂 的理想组成成分。由于具有以上诸多优良性质，烷基化油生产工艺迅速发展，成为一种高品 质汽油生产的重要过程。
[0003] 目前，浓硫酸和氢氟酸是工业上生产烷基化油的催化剂。虽然氢氟酸的催化效果 好，产品质量高，但由于其危险性太高，近年来新建的烷基化装置多以硫酸法为主。硫酸法 的不足在于产生废酸较多，后处理困难，因此如何改进硫酸烷基化工艺，降低酸耗，一直是 石油工业关注的重点。
[0004] 针对硫酸烷基化存在的问题，目前的改进主要有强化酸烃混合和使用添加剂两个 方面。目前报道的添加剂主要包括环丁砜、有机季铵盐、2-萘磺酸和表面活性剂等，这些添 加剂不仅分子结构复杂，而且价格昂贵。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的不足，本发明提供了一种硫酸催化复合物及在生产烷基化汽油中 的应用，具体技术方案为：
[0006] -种硫酸催化复合物:使用酰胺类物质作为添加剂加入到浓硫酸中，得到所述硫 酸催化复合物。所述添加剂通过调控酸的强度和提高异丁烷在硫酸中的溶解度，提升了烷 基化油中碳八组分的选择性，提高了辛烷值。
[0007] 所述添加剂为己内酰胺、甲基己内酰胺和乙基己内酰胺中的一种或一种以上。
[0008] 所述硫酸催化复合物中，添加剂含量为0.5wt%_10wt%。
[0009]如上所述的硫酸催化体系在生产烷基化汽油中的应用：以异丁烷和丁烯为原料， 在硫酸催化复合物的催化下，反应生成烷基化油，其中硫酸催化复合物与原料的酸烃比为 1-3;反应温度为5-20°C，反应时间为l-15min;原料的烷烯比为10-150。
[0010] 具体过程为:通过栗在搅拌釜中加入硫酸催化复合物，通入氮气排空，并控制反应 釜在0.3MPa的压力下，开启搅拌，转速为1000r/min;待达到反应温度后，通过栗加入异丁烷 和丁烯进行反应，反应结束后停止搅拌，打开放空阀，开启搅拌釜，加入萃取剂，取样，色谱 分析产物中各组分的含量。
[0011] 本发明的有益效果为：（1)酰胺类物质是一种重要的有机化工原料，本发明以酰胺 类物质作为添加剂，价格低廉；（2)使用己内酰胺等物质作为添加剂，一方面可以提高异丁 烷在硫酸中的溶解度，另一方面可以调控酸性强度，己内酰胺和硫酸可以形成己内酰胺硫 酸盐，该盐性质稳定;烷基化油产物中碳八组分的选择性高，副产物生成量少；（2)催化体系 可以循环使用，降低了酸耗;（3)反应体系对设备腐蚀性低。
【具体实施方式】
[0012] 下面通过具体实例对本发明进行进一步说明，但并不因此而限制本发明的内容。
[0013] 实施例中，反应产物采用GC7890A安捷伦气相色谱仪进行定量分析，FID检测器，色 谱柱为毛细管柱。
[0014] 对比例：
[0015] 首先通过栗在不锈钢搅拌釜中加入150mL硫酸，通入氮气排空，并控制反应釜在 0.3MPa的压力下，开启搅拌，转速为1000r/min。待反应釜的温度为12°C时，通过栗加入烷烯 比为100:1的异丁烷和丁烯的混合物料1 OOmL。反应10.5min后，停止搅拌，打开放空阀，开启 搅拌釜，加入一定量萃取剂，取样，色谱分析产物中各组分的含量。
[0016] 实施例1:
[0017] 首先通过栗在不锈钢搅拌釜中加入150mL含有0.5wt %己内酰胺的硫酸，通入氮气 排空，并控制反应釜在〇.3MPa的压力下，开启搅拌，转速为1000r/min。待反应釜的温度为12 °(：时，通过栗加入烷烯比为100:1的异丁烷和丁烯（1-丁烯、2-丁烯或异丁烯）的混合物料 100mL。反应10.5min后，停止搅拌，打开放空阀，开启搅拌釜，加入一定量萃取剂，取样，色谱 分析产物中各组分的含量。
[0018] 实施例2:
[0019] 首先通过栗在不锈钢搅拌釜中加入150mL含有10.Owt%己内酰胺的硫酸，通入氮 气排空，并控制反应釜在〇.3MPa的压力下，开启搅拌，转速为1000r/min。待反应釜的温度为 12°C时，通过栗加入烷烯比为50:1的异丁烷和丁烯的混合物料100mL。反应10.5min后，停止 搅拌，打开放空阀，开启搅拌釜，加入一定量萃取剂，取样，色谱分析产物中各组分的含量。
[0020] 实施例3:
[0021] 首先通过栗在不锈钢搅拌釜中加入150mL含有l.Owt%己内酰胺的硫酸，通入氮气 排空，并控制反应釜在0.3MPa的压力下，开启搅拌，转速为1000r/min。待反应釜的温度为5 °(：时，通过栗加入烷烯比为10:1的异丁烷和丁烯的混合物料100mL。反应10.5min后，停止搅 拌，打开放空阀，开启搅拌釜，加入一定量萃取剂，取样，色谱分析产物中各组分的含量。 [0022] 实施例4:
[0023] 首先通过栗在不锈钢搅拌釜中加入150mL含有2.Owt%己内酰胺的硫酸，通入氮气 排空，并控制反应釜在〇.3MPa的压力下，开启搅拌，转速为1000r/min。待反应釜的温度为12 °(：时，通过栗加入烷烯比为150:1的异丁烷和丁烯的混合物料100mL。反应10.5min后，停止 搅拌，打开放空阀，开启搅拌釜，加入一定量萃取剂，取样，色谱分析产物中各组分的含量。 [0024] 实施例5:
[0025] 首先通过栗在不锈钢搅拌釜中加入150mL含有l.Owt%己内酰胺的硫酸，通入氮气 排空，并控制反应釜在〇.3MPa的压力下，开启搅拌，转速为1000r/min。待反应釜的温度为12 °(：时，通过栗加入烷烯比为100:1的异丁烷和丁烯的混合物料50mL。反应l.Omin后，停止搅 拌，打开放空阀，开启搅拌釜，加入一定量萃取剂，取样，色谱分析产物中各组分的含量。 [0026] 实施例6:
[0027] 首先通过栗在不锈钢搅拌釜中加入150mL含有l.Owt%己内酰胺的硫酸，通入氮气 排空，并控制反应釜在〇.3MPa的压力下，开启搅拌，转速为1000r/min。待反应釜的温度为20 °(：时，通过栗加入烷烯比为100:1的异丁烷和丁烯的混合物料150mL。反应10.5min后，停止 搅拌，打开放空开启搅拌釜，加入一定量萃取剂，取样，色谱分析产物中各组分的含量。 [0028] 实施例7:
[0029] 首先通过栗在不锈钢搅拌釜中加入150mL含有l.Owt%甲基己内酰胺的硫酸，通入 氮气排空，并控制反应釜在〇. 3MPa的压力下，开启搅拌，转速为1000r/min。待反应釜的温度 为12°C时，通过栗加入烷烯比为100:1的异丁烷和丁烯的混合物料100mL。反应10.5min后， 停止搅拌，打开放空阀，开启搅拌釜，加入一定量萃取剂，取样，色谱分析产物中各组分的含 量。
[0030] 实施例8:
[0031] 首先通过栗在不锈钢搅拌釜中加入150mL含有l.Owt%乙基己内酰胺的硫酸，通入 氮气排空，并控制反应釜在〇. 3MPa的压力下，开启搅拌，转速为1000r/min。待反应釜的温度 为12 °C时，通过栗加入烷烯比为100:1的异丁烷和丁烯的混合物料100mL。反应15min后，停 止搅拌，打开放空阀，开启搅拌釜，加入一定量萃取剂，取样，色谱分析产物中各组分的含 量。
[0032]对比例和实施例1-8按照上述步骤进行，其中所使用的添加剂、添加剂质量分数、 烷烯比、酸烃比、反应温度、搅拌速度、反应时间以及反应后碳八组分的含量列于表1。从表1 可以看出，相比于对比例，实施例1-8的烷基化油产物中碳八组分的选择性显著提高。
[0033]表1催化体系催化异丁烷/ 丁烯烷基化反应结果
【主权项】
1. 一种硫酸催化复合物，其特征在于，使用酰胺类物质作为添加剂加入到浓硫酸中，得 到所述硫酸催化复合物。2. 根据权利要求1所述的硫酸催化复合物，其特征在于，所述添加剂为己内酰胺、甲基 己内酰胺和乙基己内酰胺中的一种或一种以上。3. 根据权利要求1所述的硫酸催化复合物，其特征在于，所述硫酸催化复合物中，添加 剂含量为〇 · 5wt % -10wt %。4. 权利要求1-3任一项所述的硫酸催化体系在生产烷基化汽油中的应用，其特征在于， 以异丁烷和丁烯为原料，在硫酸催化复合物的催化下，反应生成烷基化油，其中硫酸催化复 合物与原料的酸烃比为1 -3。5. 根据权利要求4所述的应用，其特征在于，具体过程为:通过栗在搅拌釜中加入硫酸 催化复合物，通入氮气排空，并控制反应釜在〇.3MPa的压力下，开启搅拌，转速为lOOOr/ min;待达到反应温度后，通过栗加入异丁烷和丁烯进行反应，反应结束后停止搅拌，打开放 空阀，开启搅拌釜，加入萃取剂，取样，色谱分析产物中各组分的含量。6. 根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于，反应温度为5-20Γ，反应时间为1-15min〇7. 根据权利要求4或5所述的应用，其特征在于，烷烯比为10-150。
【文档编号】B01J31/02GK106076411SQ201610533932
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】骆广生, 李莲棠, 张吉松, 王凯
【申请人】清华大学