[发明专利]从离子液体中除去AlCl3颗粒物的过滤方法和系统

说明书

技术领域

本文公开的方法和系统涉及过滤从离子液体沉淀出的金属卤化物以提供经过滤的离子液体。更具体地说，本文公开的方法和系统涉及过滤从再生的离子液体催化剂沉淀出的金属卤化物以提供经过滤的再生离子液体催化剂。

背景技术

美国专利No.7,432,408(“408专利”)中公开的烷基化方法涉及在离子液体催化剂存在下使异链烷烃(优选异戊烷)与烯烃(优选乙烯)接触以生产汽油调合组分。通过引用将′408专利的内容以其全文并入本文。

离子液体催化剂使该新烷基化方法区别于常规方法，常规方法使轻质链烷烃和轻质烯烃转化为更为获利的产物，例如使异链烷烃与烯烃烷基化和使烯烃聚合。例如，使异丁烷与C₃-C₅烯烃烷基化以制备具有高辛烷值的汽油馏分所使用的较为广泛的两种方法使用硫酸(H₂SO₄)和氢氟酸(HF)催化剂。

特别适用于′408专利中所公开的烷基化方法的离子液体催化剂公开于美国专利申请公开2006/0135839(“′839公布物”)，也通过引用将其全文并入本文。这类催化剂包括含有烃基取代的吡啶鎓卤化物和三氯化铝或者烃基取代的咪唑鎓卤化物和三氯化铝的氯铝酸盐液体催化剂。这类催化剂还包括含有烷基取代的吡啶鎓卤化物和三氯化铝或者烷基取代的咪唑鎓卤化物和三氯化铝的氯铝酸盐液体催化剂。优选的氯铝酸盐离子液体催化剂包括1-丁基-4-甲基-吡啶鎓氯铝酸盐(BMP)、1-丁基-吡啶鎓氯铝酸盐(BP)、1-丁基-3-甲基-咪唑鎓氯铝酸盐(BMIM)、1-H-吡啶鎓氯铝酸盐(HP)。

使用的结果是离子液体催化剂可变得失活，即丧失活性，并且可能最终需要更换。利用离子液体催化剂的烷基化方法可生成称作混合聚合物的副产物。这些混合聚合物通过与离子液体催化剂形成络合物而使离子液体催化剂失活。混合聚合物是高度不饱和分子并且可通过它们的双键络合离子液体的路易斯酸部分。例如，随着含三氯化铝的离子液体催化剂中的三氯化铝变得被混合聚合物络合，这些离子液体催化剂的活性变得受到削弱或至少受到危害。混合聚合物还可以变得被氯化并可以通过它们的氯基团与含三氯化铝的催化剂中的三氯化铝相互作用，且因此降低这些催化剂的总体活性或者减小它们作为催化剂用于其预期目的有效性。

混合聚合物所致的离子液体催化剂失活不仅对于烷基化化学反应具有问题，而且对使用离子液体的经济可行性具有影响，这是因为它们更换起来是昂贵的。因此，烷基化中的离子液体催化剂的商业开发除非它们可有效地得以再生和再循环才是经济上可行的。

美国专利申请序列No.12/003,578(“′578申请”)涉及使被混合聚合物失活的离子液体催化剂再生的方法。所述方法包括以下步骤：(a)提供离子液体催化剂，其中至少一部分所述离子液体催化剂与混合聚合物结合；(b)使所述离子液体催化剂与金属铝在搅拌反应器或固定床反应器中反应，以从所述离子液体催化剂中释放所述混合聚合物；和(c)通过在搅拌提取塔或填料提取塔中进行溶剂提取而从所述催化剂相中分离出所释放的混合聚合物。通过引用以其全文将′578申请的内容并入本文。

为了提供再生的离子液体催化剂，在′578申请的方法中，使废离子液体催化剂与金属铝反应。如果所述废离子液体催化剂是氯铝酸盐离子液体催化剂，例如′839公布物中公开的催化剂，则其产生作为副产物的三氯化铝(AlCl₃)。AlCl₃副产物可保持溶解在再生的催化剂中。因此，有必要使再生的催化剂与AlCl₃副产品分离使得再生的催化剂可再循环到烷基化步骤。

使再生的离子液体催化剂与AlCl₃副产品分离的一种方法公开在与本申请同时提交的题目为“A Process to Remove Dissolved AlCl₃ from Ionic Liquid”的美国专利申请中。通过引用将该申请以其全文并入本文。该申请涉及从离子液体中除去金属卤化物的方法，该方法包括使金属卤化物从离子液体沉淀出。沉淀可以由冷却产生，这形成金属卤化物晶种。沉淀还可以在具有或不具有冷却的情况下由金属卤化物晶种的提供来产生。