[發明專利]一種烷基化反應催化體系及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710706949.7
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN109395776A
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 孫偉振;趙玲;謝文秀
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;C07D233/60
• 代理公司: 上海弼興律師事務所 31283
• 代理人: 薛琦;徐婕超

本發明公開了一種烷基化反應催化體系及其制備方法和應用。所述的烷基化反應催化體系包含如式Ⅰ所示的磺酸功能化咪唑類離子液體和硫酸，所述磺酸功能化咪唑類離子液體的含量為1?30wt％，R為C₁?C₂₀烷基。所述的制備方法包括以下步驟：將烷基取代咪唑和1,3?丙磺酸內酯反應生成內鎓鹽，并使用濃硫酸進行酸化，之后與濃硫酸混合，即得所述的烷基化反應催化體系。本發明的烷基化反應催化體系不使用硝酸，并且可多次循環使用，極大降低了企業生產成本，減少對環境的污染。此外，本發明制備的烷基化汽油辛烷值能達到96，TMP/DMH的比值有較大提高，明顯優于現有的烷基化汽油的制備方法，具有較好的應用前景。

技術領域

本發明屬于石油化工領域，具體地，涉及一種烷基化反應催化體系及其制備方法和應用。

背景技術

烷基化汽油是異丁烷和小分子烯烴在強酸的催化作用下反應生成的C8組分，相對于催化裂化烷基化汽油(FCC烷基化汽油)和重整烷基化汽油而言，它的辛烷值較高，而且幾乎不含烯烴、芳烴，硫含量和蒸氣壓低，因此可作為清潔汽油的調和組分。在異丁烷烷基化生產烷基化汽油的反應中，常用的催化劑主要有傳統液體酸催化劑(濃硫酸、氫氟酸)、固體酸催化劑和離子液體催化劑。H₂SO₄和HF在烷基化汽油的工業生產中應用最為廣泛、技術也最為成熟，但是存在著一些不容忽視的問題，如造成嚴重的環境污染、酸耗大、廢酸難以回收利用以及設備腐蝕等，特別是HF的易揮發性存在著不安全因素。隨后發展了固體酸催化技術，這些固體酸催化劑又可以分為分子篩型以及非分子篩催化劑，但是固體酸催化劑的容易失活和難以再生問題限制了它的應用。離子液體作為新的研究方向得到了越來越多的關注，而且也表現出了很好的催化效果，成為異丁烷烷基化催化劑研究的發展方向。

中國專利CN106010636A公開了一種利用離子液體和硝酸的混酸體系催化合成烷基化汽油的方法，但是使用該方法生產的烷基化汽油辛烷值并沒有較大的提升，且需要使用硝酸和硫酸。

此外山東德陽化工有限公司采用復合離子液體作為催化劑生產出了高辛烷值的烷基化汽油，但是其采用的復合離子液體屬于路易斯酸，對空氣和水較為敏感，反應并不穩定，且對催化劑的使用壽命不利。

因此，本領域亟需一種能生產高辛烷值的烷基化汽油的催化體系。

發明內容

本發明的目的是要解決本領域存在的缺少一種能生產高辛烷值烷基化汽油的催化體系的問題，進而提供了一種烷基化反應催化體系。所述的烷基化反應催化體系包含磺酸功能化咪唑類離子液體和硫酸，且不使用硝酸，并且可多次循環使用，極大降低了企業生產成本，減少對環境的污染；此外，使用本發明的技術方案制得的烷基化汽油辛烷值能達到96，TMP/DMH的比值有較大提高，明顯優于現有的烷基化汽油的制備方法，具有較好的工業應用前景。

本發明通過以下技術方案來解決上述技術問題。

本發明提供了一種烷基化反應催化體系，其中，所述烷基化反應催化體系包含如式Ⅰ所示的磺酸功能化咪唑類離子液體和硫酸，

所述磺酸功能化咪唑類離子液體的含量為1-30wt％；

R為C₁-C₂₀烷基；

所述的烷基化反應催化體系，其由式Ⅰ所示的磺酸功能化咪唑類離子液體和硫酸組成。

所述的烷基化反應催化體系，其中，

所述磺酸功能化咪唑類離子液體的含量優選8-15wt％，更優選10wt％。

R較佳地為C₁-C₁₀烷基，更佳地為甲基、乙基、正丁基、正己基或正辛基。

所述磺酸功能化咪唑類離子液體可為