新型液體酸催化碳四烷基化過程研究.pdf

1、強(qiáng)酸催化的C4烷基化反應(yīng)是石油化工領(lǐng)域的重要過程，其產(chǎn)品烷基化油因具有低硫、低蒸氣壓、無(wú)芳烴、高辛烷值等特點(diǎn)，而成為理想的清潔汽油調(diào)和組分。傳統(tǒng)的烷基化工藝使用濃硫酸和氫氟酸作為催化劑，存在著諸多問題，如毒性、腐蝕性和環(huán)境污染等，限制了其推廣應(yīng)用。固體酸雖然得到了廣泛的研究，但迄今為止，并沒有經(jīng)濟(jì)有效的方法來(lái)解決催化劑失活快和再生困難的問題，因此迫切需要發(fā)展新型烷基化催化劑?；谕榛颊x子-鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)理，發(fā)展了兩類液體酸烷基化催化劑

2、。
　　通過氯磺酸對(duì)六氟異丙醇進(jìn)行磺化處理后，減壓蒸餾得到了一種新型的質(zhì)子酸hfipOSO3H，并且用ESI-MS和NMR對(duì)質(zhì)子酸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。該質(zhì)子酸的熔點(diǎn)為0℃，分解溫度為180℃。以異叉基丙酮為指示劑測(cè)定13C NMR來(lái)計(jì)算96％的濃硫酸的哈米特酸度值H0為-10.28，而hfipOSO3H的酸度值H0為-13.46，酸度高，更有利于發(fā)生烯烴的質(zhì)子化生成碳正離子。對(duì)hfipOSO3H和96%濃硫酸進(jìn)行密度和粘度的測(cè)定，發(fā)現(xiàn)

3、hfipOSO3H的密度比濃硫酸稍大，而粘度約為96%濃硫酸的一半，較小的粘度有利于傳質(zhì)、傳熱、節(jié)約能耗等。與C5-C8烷烴的界面張力結(jié)果顯示，hfipOSO3H與烷烴的界面張力比96%濃硫酸要小，意味著hfipOSO3H對(duì)烷基化反應(yīng)的乳化效果更好，有利于質(zhì)量傳遞生成高辛烷值的烷基化油。在異丁烷的溶解度實(shí)驗(yàn)中，可以得出hfipOSO3H對(duì)異丁烷的溶解度比96%濃硫酸稍大。
　　以hfipOSO3H催化C4烷基化反應(yīng)發(fā)現(xiàn)，停留時(shí)間1

4、 min時(shí)，烯烴的轉(zhuǎn)化率已達(dá)到100%；烷基化反應(yīng)對(duì)溫度較為敏感，低溫時(shí)生成的二甲基己烷（DMHs）較少，烷基化產(chǎn)物的品質(zhì)較高，優(yōu)化后的反應(yīng)溫度為3℃；傳統(tǒng)的濃硫酸工藝使用大量的的酸為連續(xù)相，酸烴比為1左右，而hfipOSO3H在酸烴比低至0.08時(shí)（烷烯比10:1），依然可以得到辛烷值為94.4的烷基化油，在酸烴比0.4時(shí)，烷基化產(chǎn)物的辛烷值為98.7；低的進(jìn)料速率有利于生成高品質(zhì)的烷基化油。最后對(duì)催化劑的循環(huán)壽命進(jìn)考察，發(fā)現(xiàn)hfip

5、OSO3H的活性、選擇性和循環(huán)使用性均高于濃硫酸，催化劑的流失和生成大量輕質(zhì)酸溶油是催化劑失活的根本原因。故而制備了兩種基于hfipOSO3H的酸性離子液體，但實(shí)驗(yàn)效果欠佳。
　　另外，制備了一類碳系離子液體，以乙腈為紅外探針測(cè)定紅外光譜發(fā)現(xiàn)碳系離子液體顯示較強(qiáng)的Lewis酸性，并采用三乙基氧膦為指示劑測(cè)定31P NMR的方法來(lái)測(cè)定和計(jì)算碳系離子液體中[C(CH3)3]＋[Al2Br7]－酸強(qiáng)度，以AN值表示為105.84，顯示出