[发明专利]一种化学固载化Brφsted酸性离子液体催化低碳烯烃转化成异辛烯的方法

说明书

本发明提供了一种化学固载化酸性离子液体催化低碳烯烃转化成异辛烯的方法。所述化学固载化酸性离子液体以含卤素X＝I、Br或Cl的0.50～2000μm范围内的微米级树脂颗粒作载体材料，经N杂环化合物化学修饰后，通过共价键链接磺酸酯类功能基团，形成N杂环改性的磺酸酯两性盐树脂颗粒，最后经硫酸或磷酸溶液质子化，制得化学固载化酸性离子液体，应用于催化低碳烯烃异丁烯高选择性合成二聚产物异辛烯产品，化学固载化酸性离子液体用量占异丁烯质量的1.0～15wt％，反应温度70～120℃，反应时间缩短到50min以内，异丁烯的转化率最高达99％，生成二聚产物的选择性最高85％，可循环5次基本保持活性和选择性不变。

技术领域

本发明属于能源催化技术领域，涉及一种化学固载化酸性离子液体催化低碳烯烃合成中高碳链烯烃产品的方法。

背景技术

低碳烯烃经催化齐聚后能生成市场利用价值较高的中等碳链烯烃产品包括C₈^＝、C₁₂^＝以及C₁₆^＝等，其中C₈^＝是一种可以作为汽油调和剂且可使油品达到高辛烷值或高燃烧率，产生较高的附加值产品。除此之外，还能应用于合成辛基酚，制备非离子表面活性剂、酚醛树脂、油墨以及防锈漆等精细化学品；其他烯烃产物，也可用于食品添加剂、表面活性剂等领域。目前，该技术已被欧美国家等广泛用于替代污染环境较严重的传统MTBE工艺，这有利于形成并发展环境友好型化工技术，构筑良好的社会经济效益和市场前景。

传统异丁烯齐聚工艺普遍选用浓H₂SO₄、HF等液体强酸作催化剂，二聚C₈^＝产物的选择性不高，且存在设备腐蚀、污染环境等问题，需经蒸馏或溶剂萃取等工序实现催化剂与产物的分离，设备投资成本较高，限制了其应用和推广。通过浸渍法，将液体酸负载在SiO₂[金照生，徐菁，袁梅卿，金萍.用于异丁烯选择性二聚的催化剂.中国发明专利，2005，CN1810373 A.]、Al₂O₃/X-无定型硅酸铝的复合体[洪庆尧，孙禾，王国良.丁烯齐聚制备碳八烯和碳十二烯的催化剂和工艺.中国发明专利，CN 1137420 A.]、MCM-56分子筛[宋伟红，金照生，周海春，顾志华，黄祖娟.用于丁烯齐聚制备碳八烯烃的方法.中国发明专利，CN1721375A.]、ZSM-5[Garwood W E,Caesar P D,Brennan J A.Light olefinprocessing.US 4150062.]或ZSM-35 [李云龙，吕建刚，金照生，金萍，周海春，黄祖娟，孙兰萍.碳四烯烃齐聚制汽油组分的方法.中国发明专利，CN 107286983.]等无机载体上，获得的固体磷酸SPA催化活性中心，扩散至异丁烯反应体系中，容易导致酸催化剂流失、活性不稳定。将金属硫酸盐负载在SiO₂、γ-Al₂O₃或SiO₂-Al₂O₃的无机载体上，可在20～70℃的较低反应温度下催化异丁烯齐聚反应，异丁烯转化率最高达91％，对应二聚产物的选择性为47％[田福平，蔡天喜，贺民，苏德香，纪敏，张有家.中国发明专利，一种对混合C₄中的异丁烯具有选择性齐聚作用的负载型固体酸催化剂.中国发明专利，CN 101332432 A.]。此外，聚苯乙烯磺酸树脂包覆的金属和金属硫酸盐催化剂，特别是包覆过渡金属镍催化剂，催化异丁烯齐聚反应，异丁烯转化率41～69％，生成二聚产物的选择性均在90％以上[袁帅，黄少峰，何岩，黎源，王中华，吕艳红，宋伟锋，董龙跃，刘振峰，于学丽.一种聚苯乙烯磺酸树脂催化剂及其制备方法和应用.中国发明专利，CN 107457001.]。