[发明专利]一种硫酸和离子液体复合催化剂催化生产烷基化汽油的方法

说明书

本发明涉及石油化工催化领域，提供一种硫酸和离子液体复合催化剂催化生产烷基化汽油的方法，即在烷基化反应条件下，使异丁烷和C4烯烃在硫酸和[Bmim][PF₆]存在下进行接触反应，获得烷基化汽油，其中，所述[Bmim][PF₆]为硫酸质量的0.1％‑5％，所述[Bmim][PF₆]的结构为本发明中硫酸和离子液体复合催化剂催化生产烷基化汽油的方法，无特殊生产设备要求，避免大量昂贵离子液体的使用，又可以提高效率，延长催化剂寿命，有利于工业化生产和应用。

技术领域

本发明属于石油化工催化领域，具体涉及一种硫酸和离子液体复合催化剂催化生产烷基化汽油的方法。

背景技术

异丁烷与丁烯烷基化是指在酸催化剂的作用下，烷烃分子与烯烃分子的化学加成反应，在反应过程中烷烃分子中活泼氢原子的位置被烯烃取代，生成的烷烃混合物称之为烷基化油。

烷基化油与含有大量烯烃的催化汽油和大量芳烃的重整汽油相比，具有辛烷值高、敏感度好、蒸气压低、沸点范围宽，且不含芳烃、硫和烯烃等优点，同时烷基化油还具有研究法辛烷值和马达辛烷值差值小、挥发性好，燃烧后清洁等特点，是理想的高辛烷值清洁汽油组分。烷基化汽油常常成为航空汽油、无铅优质汽油的必要组分。

浓硫酸和HF法两种技术在异辛烷工业化生产中占据主导地位，且基本分布于全球市场。虽然目前诸多研究者尝试开发固体酸催化C4烷基化工艺，但迄今为止尚未有工业化的成功范例，原因是催化剂活性失活速度太快，甚至几十分钟转化率就降到很低的水平，失活的主要原因是烯烃在固体表面发生大量聚合，并产生大分子烃类化合物，不仅覆盖了催化剂活性中心，而且造成了孔道阻塞。难以经济有效地解决固体酸催化剂的失活和再生难题，限制了固体酸烷基化工艺开发的进程。虽然硫酸法和氢氟酸法烷基化技术比较成熟，但两种工艺仍然存在一些问题，限制了其大范围地推广应用。如氢氟酸剧毒，对人类健康和生态环境的危害巨大，在许多国家已经禁止建造新的氢氟酸烷基化装置。因此研究开发具有自主知识产权、新型绿色环保、低腐蚀性的催化剂替代现有催化剂已成为烷基化行业中一个亟待解决的难题。

离子液体是一类完全由阴阳离子组成的环境友好的新型材料，具有独特的结构和性质，它的出现极大地改变了化学界的认知，为开创清洁新工艺提供了新的思路和机遇，并已在众多领域凸显优势，成为了化学化工、过程工艺变革的一个崭新平台。酸性离子液体具有液体酸和固体酸的双重优势，如活性高、挥发性低、环境友好等，更重要的是具有离子协同性和离子可设计性，按照需要可以将离子设计或重组，调控其微观结构和宏观物理化学性能，如酸性、溶解度、界面特性、氢负离子转移速度等。在酸催化行业中备受关注，离子液体的种类和应用领域也越来越多。近些年来，以离子液体作为催化剂或者添加剂进行烷基化反应的专利很多，如CN 1203032C,CN102108306A主要是以氯铝酸离子体复合多种氯化物金属盐为催化剂进行烷基化反应，并且得到很好地效果，但此类离子液体对水敏感且产物中氯对环境不友好，限制了其工业推广。在传统酸中添加有机物质形成复合催化剂，其中研究较多的是在强酸中添加离子液体，既可以避免大量昂贵离子液体的使用，又可以提高效率，但是效果提升不够明显，循环使用效率不高，不适宜工业化应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种硫酸和离子液体复合催化剂催化生产烷基化汽油的方法，即在烷基化反应条件下使异丁烷和C4烯烃在硫酸和[Bmim][PF₆]存在下进行接触反应，获得烷基化汽油，其中，所述[Bmim][PF₆]为硫酸质量的0.1％-5％。