[发明专利]在离子液体催化的烷基化反应中原料的加氢异构化和选择性加氢

说明书

发明领域

本发明涉及使用包括离子液体的催化剂用烯烃对轻质异链烷烃进行烷基化的方法。

发明背景

通常，将轻质链烷烃和轻质烯烃转化为更有价值的馏分对炼油工业是非常有利的。这已经通过用烯烃对链烷烃进行烷基化或对烯烃进行聚合实现了。该领域中最广泛使用的方法之一是使用硫酸和氢氟酸用C₃-C₅烯烃对异丁烷进行烷基化以制备具有高辛烷值的汽油馏分。该工艺从二十世纪四十年代就已经被炼油工业开始使用了。该工艺受到对高品质且清洁燃烧的高辛烷值汽油的渐增需求的驱动。

烷基化物汽油是有效燃烧的汽油，其占总汽油量的约14%。烷基化物汽油通常是通过用低级烯烃（主要是丁烯）对异丁烷进行烷基化而制备的。目前，烷基化物是通过使用HF和H₂SO₄作为催化剂制备的。尽管这些催化剂已经成功用于经济地制备最好品质的烷基化物，但是对更安全且更环境友好的催化剂体系的需求已经成为相关工业的焦点。

对用于代替目前对环境不友好的催化剂的替代催化剂的需求已经成为学术和工业机构中多个研究团体的研究主题。不幸的是，迄今为止，尚未有对目前工艺的可行替代方式在商业炼厂投入实施。

离子液体是全部由离子组成的液体。所谓的“低温”离子液体通常是熔点在100℃以下（通常甚至低于室温）的有机盐。离子液体例如可以适于在烷基化和聚合反应以及二聚、低聚、乙酰化、复分解和共聚反应中用作催化剂和溶剂。

一类离子液体是熔盐组合物，其在低温下熔化，且可用作催化剂、溶剂和电解液。这种组合物是多种组分的混合物，其在低于各组分各自熔点的温度下是液体。

离子液体能够定义为其组成全部由作为阳离子和阴离子的组合的离子构成的液体。最常见的离子液体是由有机基阳离子和无机或有机基阴离子制成的那些。最常见的有机阳离子是铵阳离子，但鏻和锍阳离子也是常用的。吡啶鎓和咪唑鎓的离子液体可能是最常用的阳离子。阴离子包括但不局限于：BF₄^-、PF₆^-、卤铝酸根（例如Al₂Cl₇^-和Al₂Br₇^-）、[(CF₃SO₂)₂N)]^-、烷基硫酸根（RSO₃^-）、羧酸根（RCO₂^-）和很多其他的。在催化方面最受关注的用于酸催化剂的离子液体是衍生自铵卤化物和路易斯酸（例如AlCl₃、TiCl₄、SnCl₄、FeCl₃等）的那些。氯铝酸盐离子液体也许是用于酸催化的反应的最常用的离子液体催化剂体系。

此类低温离子液体或熔盐的实例是氯铝酸盐。能够将烷基咪唑鎓或吡啶鎓氯化物与三氯化铝（AlCl₃）混合以形成氯铝酸盐熔盐。在美国专利号4,122,245中讨论了将1-烷基吡啶氯化物和三氯化铝的熔盐用作电解液。讨论了三氯化铝和烷基咪唑鎓卤化物的熔盐用作电解液的其他专利是美国专利号4,463,071和4,463,072。

美国专利号5,104,840描述了包括至少一种二卤化烷基铝和至少一种季铵卤化物和/或至少一种季铵鏻卤化物的离子液体及其在催化反应中作为溶剂的用途。

美国专利号6,096,680描述了可在Friedel-Crafts反应中用作可重复使用的铝催化剂的液体包合物组合物。在一种实施方案中，该液体包合物组合物是由包括以下的组分形成的：（i）至少一种三卤化铝；（ii）选自以下的至少一种盐：碱金属卤化物、碱土金属卤化物、碱金属类卤化物、季铵盐、季鏻盐或叔锍盐或前述任意两种或多种的混合物；和（iii）至少一种芳香烃化合物。