[发明专利]一种金刚烷基离子液体助催化生产烷基化汽油的方法

说明书

本发明涉及一种烷基化汽油的生产方法，采用金刚烷基离子液体改性的强酸为催化剂，催化低碳烯烃和异丁烷或异戊烷直接加成生成的多支链异构烷烃的方法。其中金刚烷基离子液体的阳离子具有如下结构：其中，R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆为相同或不相同的C₁～C₃₀的烷基；n为0到8的整数；所述金刚烷基离子液体的阴离子为HSO₄^‑、CF₃SO₃^‑、NTf₂^‑、H₂PO₄^‑、PW₁₂O₄₀^3‑、p‑CH₃‑(C₆H₄)SO₃^‑、PMo₁₂O₄₀^3‑、H₂PW₁₂O₄₀^‑、PF₆^‑、SbF₆^‑、[B(HSO₄)₄]^‑中的至少一种。本发明所涉及的金刚烷基离子液体助催化烷基化的方法，可显著提高催化剂的使用寿命及提高了目标产物(三甲基戊烷)选择性和收率。而且方法条件简单，操作简便，易于工业化推广使用。

技术领域

本发明涉及一种生产烷基化汽油的方法，更具体地说涉及一种金刚烷基离子液体助催化生产烷基化汽油的方法。

背景技术

随着汽车工业的高速发展以及燃油规范的日趋严格，近年来世界各国对高品汽柴油的需求也急剧增加。使用高品质汽柴油，可提高燃油效率，降低SO₂、CO、烯烃等大气污染物的排放，是实现燃油工业节能减排、治理大气污染和雾霾的重要措施之一。在2013年国务院印发的《大气污染防治行动计划》中，明确了全国范围内加速油品质量升级表。向燃油中加入清洁的高品质、高辛烷值的汽油调和组分，能够提高油品整体的辛烷值和抗爆性能，并减低油品中的硫、芳烃的含量。在众多调和组分中，烷基化油具有巨大优势，其抗爆指数为94.5远高于C₅/C₆异构化油(87.5)和直馏轻汽油(68.0)。烷基化油因其低硫、低蒸汽压、无芳烃、高辛烷值而公认为综合性能最高的汽油调和组分，在炼油行业素有“黄金液体”的美称，因此作为高品汽油调和组分被广泛应用。例如，现阶段欧美发达国家的调和汽油组分中烷基化汽油占6％以上；汽油质量要求最严格的加州，其异辛烷汽油比例高达20％-25％。但是，目前我国烷基化汽油比例仅占为2％左右，因此扩大烷基化汽油的生产，提高在调和汽油组分中比例，是提高燃油品质的重要措施之一。

烷基化汽油是指异构烷烃(一般为异丁烷)和C₃-C₅烯烃(一般为丁烯)在强酸催化剂作用下通过加成反应生成的多支链烃类化合物。目前占商业主导地位的烷基化工艺主要采用浓硫酸或者氢氟酸作为催化剂。在我国浓硫酸烷基化工艺则占市场的84％。虽然硫酸法和氢氟酸法异辛烷技术比较成熟，但两种工艺存在环境及高能耗等各种各样的问题。如，氢氟酸剧毒，对人类健康和生态环境的潜在危害巨大，在许多国家已经禁止建造新的氢氟酸烷基化装置；浓硫酸工艺过程则存在废酸排放量大(80-130kg/t产品)、环境污染重且再生成本高等问题。固体酸催化烷基化工艺具有容易与液相反应体系分离、腐蚀轻微、环境污染减少、反应选择性高的特点，但是催化剂在催化过程中容易积碳失活且再生成本高，严重影响了该工艺的工业化进展。现阶段研发清洁高效的烷基化油生产技术对我国石化产业发展、油品升级、环境治理都具有重大意义。氯铝酸离子液体烷基化工艺距离全面市场推广还需克服各种各样的技术、市场和经济难关。因此立足于市场现状、对现有工业技术，如浓硫酸烷基化工艺进行革新，更容易实现工业化，能更快地在工业化生产中发挥效用。