[其他]新型发动机燃料烷基化催化剂及其应用方法

说明书

本发明涉及一种用烯烃作用剂使异烷烃烷基化的新型催化剂。同时，本发明还涉及利用此新型催化剂的方法，以生产具有优良抗爆性能的烷基化油。因此，本发明特别适用于生产高辛烷值的烷基化油，以作发动机燃料的调合组分。

利用丙烯、丁烯和戊烯这类烯烃或其它如C₃-C₅烷基卤化物类的烯烃作用剂，并使用如氢氟酸的无机酸使诸如异丁烷和异戊烷这类异烷烃烷基化，是众所周知的以工业规模生产汽油沸程烃的重要方法。在异烷烃-烯烃的烷基化操作过程中，通常得到的C₅-C₁₀的烃称为“烷基化油”。烷基化油主要用作发动机燃料的调合组分油料。它具有足够高的发动机和研究法辛烷值，它可用于改良来自汽油库的汽油的总辛烷值，以提供符合现代汽车发动机要求的发动机燃料。当希望在汽油中避免使用烷基铅抗爆化合物时，高辛烷值烷基化油的调合组分对配制具有足够高辛烷值的发动机燃料是特别重要的。工艺上不断追求的目标是要提供一种廉价的、有吸引力的酸催化的烷基化方法，该方法得到的烷基化油产品与普通的烷基化方法相比，有较高的发动机和研究法辛烷值。这个目标对于按政府法规要求逐步淘汰采用烷基铅抗爆化合物作为汽油调合剂具有特殊的意义。

在使用酸催化剂的工业规模异烷烃烷基化操作中，通常以异丁烷作为异烷烃原料，并以丙烯、丁烯和戊烯或其混合物作为烯烃作用剂。典型的酸催化剂有氢氟酸。在常规操作中，首先让异烷烃、烯烃作用剂和氢氟酸催化剂在烷基化反应器中接触并充分混合，以形成反应混合物或乳状液。经较短的时间，烷基化反应便基本完成，反应混合物从烷基化反应器中排出，并在沉降器中靠重力澄清，以形成不溶混的烃相和催化剂相。分离出的氢氟酸催化剂重新返回到烷基化反应器中再度使用。在沉降操作中分离出的烃相要经进一步处理，如分馏，以回收烷基化产品，并分离出未耗尽的异烷烃，使其返回到烷基化反应器中再循环。回收的烷基化产品送往发动机燃料辛烷贮缸中用作调合组分。因此，希望烷基化产品具有尽可能高的研究法辛烷值。

所以，本发明的目的是为用烯烃作用剂使异烷烃烷基化，提供一种新型催化剂。另一个目的是在烷基化方法中应用新型催化剂，以生产具有高级抗爆特性的烷基化油。

因此，在本发明的一个实施例中，本发明是一种用烯烃作用剂使异烷烃烷基化的催化剂，该催化剂是含约50-99%（重量）无机酸和约1-50%（重量）醚的无水、无醇的混合物。

在另一实施例中，本发明是一种用烯烃作用剂使异烷烃烷基化的方法，它包括在催化剂存在的烷基化条件下，使异烷烃与烯烃作用剂相混合，该催化剂是一种含约50-99%（重量）无机酸和约1-50%（重量）醚的无水、无醇的混合物。

通过下面对先有技术和本发明的更详细的评述，将更清楚地理解上述的目的及其实施例。

先有技术已经认识到，在用烯烃使异烷烃烷基化的方法中改性的酸催化剂的应用。例如，美国专利3，761，540号公开了用氢氟酸催化剂和少量的BF₃可以使异烷烃和烯烃发生烷基化。据称BF₃改善了烷基化反应，使乙基氟化物的产生减至最小。该参考物表明，当反应区异烷烃与烯烃之比小于约4∶1时，用BF₃改善HF催化剂可以得到高辛烷值烷基化油，同时使烷基氟化物的产生减至最小。

美国专利3，531，546号公开了在有新型的氢氟酸-二氧化碳多元催化剂存在下有机化合物的烷基化方法。该方法利用氢氟酸-二氧化碳多元催化剂，可得到具有更高的研究法辛烷值的发动机燃料烷基化油。更高的辛烷值是由于改善了烷基化油中异构体的分配所致。

美国专利3，778，489号是特别重要的。这份参考物公开了一种有助催化剂存在下，采用包括氢氟酸在内的各种强酸使烯烃与烷烃发生烷基化的方法。在该参考物的第3段61行中介绍，较好的助催化剂或含有一个羟基，如醇类，或含有羟基母体，如醚类，这些醚在该发明的酸性条件下裂解成醇。公开表明最好的化合物是较低分子量的醇，如乙醇，或较低分子量的醚，如乙醚和水。这份参考物表明，在能促进醚裂解成醇的条件下，醚化合物可以用于烷烃和烯烃的烷基化。因此，这些醚不起催化剂的作用，它们不是惰性的，却能裂解成各种化合物，并耗尽于烷基化反应中。不同的是，本发明是应用醚化合物作为真正的催化剂，烷基化过程中的各种条件可防止并抑制醚裂解成醇。