[发明专利]一种烷基化反应催化体系及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种烷基化反应催化体系及其制备方法和应用。所述的烷基化反应催化体系包含如式Ⅰ所示的磺酸功能化咪唑类离子液体和硫酸，所述磺酸功能化咪唑类离子液体的含量为1‑30wt％，R为C₁‑C₂₀烷基。所述的制备方法包括以下步骤：将烷基取代咪唑和1,3‑丙磺酸内酯反应生成内鎓盐，并使用浓硫酸进行酸化，之后与浓硫酸混合，即得所述的烷基化反应催化体系。本发明的烷基化反应催化体系不使用硝酸，并且可多次循环使用，极大降低了企业生产成本，减少对环境的污染。此外，本发明制备的烷基化汽油辛烷值能达到96，TMP/DMH的比值有较大提高，明显优于现有的烷基化汽油的制备方法，具有较好的应用前景。

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体地，涉及一种烷基化反应催化体系及其制备方法和应用。

背景技术

烷基化汽油是异丁烷和小分子烯烃在强酸的催化作用下反应生成的C8组分，相对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，它的辛烷值较高，而且几乎不含烯烃、芳烃，硫含量和蒸气压低，因此可作为清洁汽油的调和组分。在异丁烷烷基化生产烷基化汽油的反应中，常用的催化剂主要有传统液体酸催化剂(浓硫酸、氢氟酸)、固体酸催化剂和离子液体催化剂。H₂SO₄和HF在烷基化汽油的工业生产中应用最为广泛、技术也最为成熟，但是存在着一些不容忽视的问题，如造成严重的环境污染、酸耗大、废酸难以回收利用以及设备腐蚀等，特别是HF的易挥发性存在着不安全因素。随后发展了固体酸催化技术，这些固体酸催化剂又可以分为分子筛型以及非分子筛催化剂，但是固体酸催化剂的容易失活和难以再生问题限制了它的应用。离子液体作为新的研究方向得到了越来越多的关注，而且也表现出了很好的催化效果，成为异丁烷烷基化催化剂研究的发展方向。

中国专利CN106010636A公开了一种利用离子液体和硝酸的混酸体系催化合成烷基化汽油的方法，但是使用该方法生产的烷基化汽油辛烷值并没有较大的提升，且需要使用硝酸和硫酸。

此外山东德阳化工有限公司采用复合离子液体作为催化剂生产出了高辛烷值的烷基化汽油，但是其采用的复合离子液体属于路易斯酸，对空气和水较为敏感，反应并不稳定，且对催化剂的使用寿命不利。

因此，本领域亟需一种能生产高辛烷值的烷基化汽油的催化体系。

发明内容

本发明的目的是要解决本领域存在的缺少一种能生产高辛烷值烷基化汽油的催化体系的问题，进而提供了一种烷基化反应催化体系。所述的烷基化反应催化体系包含磺酸功能化咪唑类离子液体和硫酸，且不使用硝酸，并且可多次循环使用，极大降低了企业生产成本，减少对环境的污染；此外，使用本发明的技术方案制得的烷基化汽油辛烷值能达到96，TMP/DMH的比值有较大提高，明显优于现有的烷基化汽油的制备方法，具有较好的工业应用前景。

本发明通过以下技术方案来解决上述技术问题。

本发明提供了一种烷基化反应催化体系，其中，所述烷基化反应催化体系包含如式Ⅰ所示的磺酸功能化咪唑类离子液体和硫酸，

所述磺酸功能化咪唑类离子液体的含量为1-30wt％；

R为C₁-C₂₀烷基；

所述的烷基化反应催化体系，其由式Ⅰ所示的磺酸功能化咪唑类离子液体和硫酸组成。

所述的烷基化反应催化体系，其中，

所述磺酸功能化咪唑类离子液体的含量优选8-15wt％，更优选10wt％。

R较佳地为C₁-C₁₀烷基，更佳地为甲基、乙基、正丁基、正己基或正辛基。

所述磺酸功能化咪唑类离子液体可为