一种复合离子液体及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种复合离子液体及其制备方法和应用。本发明专利技术第一方面提供一种复合离子液体的制备方法，按照铵盐和第一金属盐、第二金属盐、第三金属盐的顺序，依次加入到反应器中，在不同条件下进行反应，反应结束后制备得到所述复合离子液体。通过该方法制备得到的复合离子液体可以作为催化剂，催化异构烷烃与C4烯烃的烷基化反应，得到烷基化油，具有催化活性高、催化寿命长、消耗量低、所得烷基化油分布更优等优点，用于催化碳四烷基化反应可显著降低生产成本，提高烷基化油的质量，具有良好的社会效益和经济效益，有利于实际工业化应用。有利于实际工业化应用。

【技术实现步骤摘要】
一种复合离子液体及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种复合离子液体及其制备方法和应用，涉及石油化工


技术介绍

[0002]随着汽车行业的飞速发展以及人类环保意识的逐渐增强，市场对低芳烃、低烯烃、低蒸汽压和高辛烷值的低碳高性能清洁汽油的需求不断提高，而烷基化油具有辛烷值高、不含硫、烯烃和芳烃等优点，是清洁汽油的理想调合组分。
[0003]烷基化油是指以烷烃和烯烃为原料，经催化剂催化得到的以异辛烷烃为主的液体产品，催化剂通常为浓硫酸或氢氟酸等液体强酸，但这些液体强酸具有极强的腐蚀性，研发绿色环保的催化剂成为新的研究课题。
[0004]离子液体作为一种绿色催化剂在烷基化反应催化剂中得到了广泛的应用和研究，其中，氯铝酸盐离子液体由于其成本优势得到了一定程度的应用，授权公告号为CN 1184284C的中国专利公开了以酸性离子液体为催化剂，催化丁烯和异丁烷为原料制备烷基化油剂的方法，烷基化油中C8组分所占比例可以达到60～80％。在氯铝酸盐离子液体中引入弱Lewis酸性过渡金属卤化物，可以合成兼具两种金属配位中心结构的复合离子液体，例如，授权公告号为CN1203032C的中国专利公开了以复合离子液体为催化剂，催化异丁烷与丁烯的烷基化反应，烷基化油中C8所占的比例可达60～80％，C8中高辛烷值组分三甲基戊烷TMPs的比例达到70％以上，研究法辛烷值RON可达93～98。
[0005]尽管复合离子液体在催化C4原料方面已经较为成熟且被广泛应用，但是复合离子液体催化的烷基化反应过程中仍然存在以中间过渡态碳正离子主导的裂化、齐聚等副反应，并由此产生影响烷基化油质量和离子液体活性的酸溶油，因此，如何抑制酸溶油的生成，提高烷基化油的质量和离子液体的催化活性成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术提供一种复合离子液体及其制备方法，用于抑制酸溶油的生成，提高烷基化油的质量和离子液体的催化活性。
[0007]本专利技术还提供上述复合离子液体在催化烷基化反应中的应用。
[0008]本专利技术还提供一种烷基化油的制备方法，其使用上述复合离子液体为催化剂。
[0009]本专利技术第一方面提供一种复合离子液体的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0010]在惰性气体氛围下，将铵盐加入至反应釜中，控制温度保持在50～80℃下加入第一金属盐，待温度稳定后，提高温度至80～120℃，反应至少2小时后，得到第一混合物，所述铵盐为含烷基的胺、咪唑或吡啶的氢卤化物，所述第一金属盐为卤化铝；
[0011]控制温度保持在120～170℃下向所述第一混合物中加入第二金属盐，待反应体系中固体相消失后，得到第二混合物，所述第二金属盐为第二金属的卤化物、硫酸盐或硝酸盐，所述第二金属为铜、铁、锌、镓、镍、钴、铂中的一种；
[0012]控制温度保持在120～170℃下向所述第二混合物中加入第三金属盐，待反应体系中固体相消失后，得到所述复合离子液体，所述第三金属盐为第三金属的卤化物或硝酸盐，所述第三金属为稀土金属。
[0013]本专利技术提供一种复合离子液体的制备方法，以铵盐、第一金属盐、第二金属盐和第三金属盐为原料，依次反应后得到复合离子液体，其中，第三金属盐为稀土金属盐，通过稀土金属溶解在复合离子液体中形成了具有更高活性和稳定性的铝
‑
第二金属
‑
稀土金属的多金属复合位点，有助于提高复合离子液体催化剂的氢转移活性，加快异构烷烃与中间态碳正离子通过氢转移反应生成高辛烷值C8烷烃的反应速率，促进了烷基化主反应的进行，有效抑制了烯烃聚合和环化等副反应的发生，降低了酸溶油的生成量，提高了烷基化油的质量；此外，复合离子液体催化剂还具备较好的稳定性和较长的使用寿命，在保持烯烃完全转化的高催化活性下，其单位质量催化剂(1kg)的原料处理量可以达到120kg以上，因此，本专利技术制备方法制备得到的复合离子液体具有催化活性高、催化寿命长、消耗量低、所得烷基化产物分布更优等特点，能够用于催化烷基化反应，并提高烷基化油的质量，降低生产成本。
[0014]在一种具体实施方式中，所述制备方法具体包括如下步骤：
[0015]步骤1、选择铵盐和第一金属盐为原料进行第一步反应，所述铵盐为含烷基的胺、咪唑或吡啶的氢卤化物，进一步地，所述铵盐为含烷基的胺的氢卤化物，含烷基的胺是指分子结构中至少包括一个氮原子，且氮原子被四个取代基饱和，至少一个取代基为烷基或苄基，进一步地，所述烷基为C1～6的烷基，例如为甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基中的一种或多种，更进一步地，烷基为乙基，铵盐为三乙基氯化铵(Et3NHCl)；
[0016]所述第一金属盐为卤化铝，进一步地，所述第一金属盐为氯化铝(AlCl3)；
[0017]所述铵盐与所述第一金属盐的摩尔比为1∶(1～2.5)，进一步地，所述铵盐与所述第一金属盐的摩尔比为1∶(1.2～2.2)，更进一步地，所述铵盐与所述第一金属盐的摩尔比为1∶(1.6～1.8)。
[0018]反应过程中，在惰性气体氛围下，将干燥的铵盐加入至反应釜中，由于固体金属盐与铵盐的反应是快速且放热的，为了防止升温效应导致固体金属盐升华，第一金属盐加入过程中反应体系的温度应当保持在一定范围内，即控制温度保持在50～80℃下加入第一金属盐，具体地，可以将第一金属盐分至少两批次加入到铵盐中，可以理解，本专利技术并不局限于分批添加的模式，任何以控制产热升温为目的添加金属盐的方法都可恰当使用。
[0019]待全部第一金属盐加入至反应釜中后，将反应体系温度提高至80～120℃，持续搅拌反应至少2小时后，全部固相都转化为均一的液相，得到第一混合物。
[0020]步骤2、选择第二金属盐为原料，进行第一混合物和第二金属盐的第二步反应，具体地，所述第二金属盐为第二金属的卤化物、硫酸盐或硝酸盐，所述第二金属为铜、铁、锌、镓、镍、钴、铂中的一种，例如，铜的卤化物、铜的硝酸盐、锌的硝酸盐、铜和锌的硝酸盐等，进一步地，第二金属盐为第二金属的卤化物，例如，氯化亚铜、氯化铜、氯化亚铁等，更进一步地，第二金属盐为氯化亚铜，通过加入第二金属盐，可以形成包括铝和第二金属的二配位中心协同阴离子。
[0021]所述铵盐与所述第二金属盐的摩尔比为1∶(0.1～2)，进一步地，所述铵盐与所述第二金属盐的摩尔比为1∶(0.1～1)，更进一步地，所述铵盐与所述第二金属盐的摩尔比为1
∶(0.2～0.6)。
[0022]反应过程中，第二金属盐同样采取分批次添加的模式，以防止反应温度升高过快导致金属升华，具体地，控制反应温度在120～170℃下向所述第一混合物中加入第二金属盐，进一步地，控制反应温度为125～160℃，更进一步地，控制反应温度为140～150℃，在该温度下，第一金属盐不易升华，从而不会影响离子液体的配比；而且该温度有助于提高第二金属盐的溶解度，待反应体系中固体相消失后，得到第二混合物，反应温度可以根据第二金属盐的种类进行合理调整。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合离子液体的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：在惰性气体氛围下，将铵盐加入至反应釜中，控制温度保持在50～80℃下加入第一金属盐，待温度稳定后，提高温度至80～120℃，反应至少2小时后，得到第一混合物，所述铵盐为含烷基的胺、咪唑或吡啶的氢卤化物，所述第一金属盐为卤化铝；控制温度保持在120～170℃下，向所述第一混合物中加入第二金属盐，待反应体系中固体相消失后，得到第二混合物，所述第二金属盐为第二金属的卤化物、硫酸盐或硝酸盐，所述第二金属为铜、铁、锌、镓、镍、钴、铂中的一种；控制温度保持在120～170℃下，向所述第二混合物中加入第三金属盐，待反应体系中固体相消失后，得到所述复合离子液体，所述第三金属盐为第三金属的卤化物或硝酸盐，所述第三金属为稀土金属。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铵盐与所述第一金属盐的摩尔比为1：(1～2.5)；所述铵盐与所述第二金属盐的摩尔比为1：(0.1～2)；所述铵盐与所述第三金属盐的摩尔比为1：(0.01～2)。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑涛，张睿，刘植昌，刘海燕，孟祥海，徐春明，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：