[发明专利]使用酸催化剂的烃转化方法、该催化剂的制备方法和该酸催化剂的组合物

说明书

本申请涉及共同提交的题为“具有高的铝与氮摩尔比的离子液体催化剂(An Ionic Liquid Catalyst Having a High Molar Ratio of Aluminum to Nitrogen)”和“制备具有高的铝与氮摩尔比的液体催化剂的方法(Process to Make a Liquid Catalyst Having a High Molar Ratio of Aluminum to Nitrogen)”的专利申请，通过引用将它们以其全文并入本文。

发明领域

本发明涉及使用具有高重量百分数(wt％)混合聚合物的酸催化剂的烃转化方法；制备有效用于催化反应的具有大于15重量％混合聚合物的催化剂的方法；以及酸催化剂组合物。

发明详述

在一个实施方案中，提供了一种烃转化方法，该方法包括：使烃与含有大于15重量％混合聚合物的酸催化剂接触；其中所述酸催化剂具有大于2.0的Al与杂原子摩尔比，所述杂原子选自N、P、O、S和它们的组合；并且其中在所述接触期间使所述烃转化。

在另一个实施方案中，提供了一种制备催化剂的方法，该方法包括：在烃溶剂存在下将氯化铝与有机氯化物和可选的离子液体混合；由此所得酸性离子液体催化剂具有大于15重量％混合聚合物且具有大于2.0的Al与杂原子摩尔比，所述杂原子选自N、P、O、S和它们的组合。所得离子液体催化剂有效用于催化反应。

另外，提供了一种酸催化剂组合物，该组合物包含大于15重量％混合聚合物且具有大于2.0的Al与杂原子摩尔比，所述杂原子选自N、P、O、S和它们的组合。该催化剂有效用于烃的转化。

此外，提供了一种加氢转化酸催化剂，该催化剂包含大于15重量％含卤化物的混合聚合物和路易斯酸；其中当该催化剂在25℃以下保持3小时或更长时小于0.1重量％的固体从该催化剂沉淀出。

定义：

术语“包含”是指包括该术语后所确定的要素或步骤，但是任何这些要素或步骤并非是穷举的，并且实施方案可以包括其它要素或步骤。

术语“有效用于催化反应”是指通过反应使工业上足够量的烃转化。术语“有效用于烃的转化”也是指使工业上足够量的烃转化。例如，在异链烷烃/烯烃烷基化中，其可以是大于75重量％的烯烃转化率，大于85重量％的烯烃转化率，大于95重量％的烯烃转化率，或高达100重量％的烯烃转化率。工业意义的量可取决于进行转化的烃和所产生的转化产物的价值而变化很大。

术语混合聚合物首先由Pines和Ipatieff用来将这些聚合的分子和典型的聚合物区分开。与典型的聚合物(其是通过受控或半受控聚合由较小分子的重复单元形成的化合物)不同，“混合聚合物”是通过并发的酸催化转化(包括聚合反应、烷基化反应、环化反应、加成反应、消去反应、氢负离子转移反应)由两个或更多个反应单元不对称形成的“假拟聚合(pseudo-polymeric)”化合物。因此，所生成的“假拟聚合物”可以包括具有不同结构和取代模式的很多化合物。因此，“混合聚合物”的骨架结构是从非常简单的线性分子到非常复杂的多特征分子。

Miron等(Journal of chemical and Engineering Data，1963)和Pines(Chem.Tech，1982)报导了混合聚合物中可能的聚合物质的一些实例。混合聚合物在炼油工业中还一般称作“红油”，这是因为它们略带红色的琥珀色，或者称作“酸溶性的油”，这是因为它们在催化剂相中的高吸收度而其中链烷属产物和具有低烯属性(olefinicity)和低官能团的烃在催化剂相中通常是不混溶的。在本申请中，术语“混合聚合物”还包括ASO(酸溶性的油)、红油和C12+聚烷基化物。

在一个实施方案中，酸催化剂为固体。固体酸催化剂的实例为负载型催化剂、负载型路易斯酸催化剂、H型沸石、本体(mass)硫酸盐化的氧化锆催化剂、氧化锆催化剂、固体磷酸催化剂、结晶氧化锡、负载型磺酸和杂多酸。

在一个实施方案中，酸催化剂为液体。液体催化剂的实例为硫酸或氢氟酸。在另一个实施方案中，液体酸催化剂为离子液体催化剂。

离子液体催化剂：

“离子液体”是这样的液体，该液体的组成由作为阳离子和阴离子的组合的离子构成。最常见的离子液体是由有机基阳离子和无机或有机阴离子制备的那些。离子液体催化剂用于包括Friedel-Crafts反应在内的许多反应。