[发明专利]使用*基离子液体的烷基化方法

说明书

优先权声明

本申请要求美国临时申请第61/664,385、61/664,405和61/664,430号的优先权；这些申请均于2012年6月26日提交。

发明领域

本发明涉及烷基化链烷烃的方法。特别地，离子液体在烯烃-链烷烃烷基化中的用途。

发明背景

将链烷烃与烯烃烷基化来制备用于汽油的烷基化物可使用多种催化剂。根据生产者想要的最终产物来选择催化剂。离子液体为可用于许多催化反应(包括将链烷烃与烯烃烷基化)的催化剂。离子液体主要为在室温以下可溶解的盐的混合物，且在低于成分的个别熔点的温度下会形成液体组合物。

离子液体基本上为呈液态的盐，且描述于US4,764,440、US5,104,840和US5,824,832中。不同离子液体的性质广泛地不同，离子液体的用途取决于给定离子液体的性质。取决于离子液体的有机阳离子和阴离子，离子液体可具有非常不同的性质。不同温度范围的行为显著不同，优选寻找不要求在较极端条件如冷冻下操作的离子液体。

发明内容

本发明包括将链烷烃与烯烃烷基化的方法。链烷烃包括具有2至10个碳原子的链烷烃和异链烷烃的料流，优选包括具有4至8个碳原子的异链烷烃的料流。烯烃流包括具有2至10个碳原子的烯烃，优选包括具有3至8个碳原子的烯烃的料流。本方法包括输送链烷烃和烯烃至在反应条件下操作的烷基化反应器以生成烷基化物。

烷基化反应器包括离子液体催化剂，其为季卤铝酸盐。离子液体包括结构PR1R2R3R4-Al₂X₇，其中P为基，R1、R2、R3和R4为附接至基的烷基。烷基R1、R2和R3为相同的烷基，R4为具有更大数目碳原子的烷基。包括R1、R2和R3的烷基具有1至8个碳原子，包括R4的烷基具有4至12个碳原子。离子液体的阴离子部分包括Al₂X₇，其中X表示卤离子，选自组F、Cl、Br、或I。

在一个实施方案中，本发明烷基包括具有比基团R1多至少1个碳原子的R4烷基，且R2和R3烷基与基团R1相同。

在另一个实施方案中，选择基团R1和R4使得当基团R1和R4为链烷烃时，或HR₁和HR₄，则基于在大气压下具有比HR₁的沸点高至少30℃的沸点来选择HR₄。

本领域技术人员由以下详述和附图可了解本发明的其他目的、优点和应用。

附图说明

图1显示不对称侧链长度对-氯铝酸盐离子液体的烷基化性能的影响；

图2显示对称侧链长度对-氯铝酸盐离子液体的烷基化性能的影响；

图3显示基和氮基离子液体的烷基化性能的比较；和

图4显示温度对P-基相对于N-基氯铝酸盐离子液体的产物选择性的影响。

发明详述

文献和专利案中已经提出了离子液体。离子液体可用于许多催化反应且尤其关注于将离子液体用于烷基化反应中。如下文使用的离子液体是指混合物的配合物，其中离子液体包括有机阳离子和阴离子化合物，其中阴离子化合物通常是无机阴离子。虽然这些催化剂可极具活性，但是以烷基化反应而言，要求在低温(通常为-10℃至0℃)下进行反应，以使烷基化物质量最优化。这需要使反应器和反应器进料冷却，从而增加为在烷基化方法中使用离子液体而以额外设备和能量形式的大量成本。用于烷基化应用的最常见离子液体催化剂前体包括结合氯铝酸阴离子(Al₂Cl₇^-)的咪唑或吡啶基阳离子。