催化制备烷基化汽油的研究进展

在酸催化下将异丁烷和丁烯进行烷基化反应是制备高辛烷值烷基化汽油的重要途径。介绍了传统无机酸催化烷基化工艺;综述了近年来催化制备高辛烷值烷基化汽油的研究进展,包括离子液体和固体酸催化剂,重点分析了酸性离子液体在催化制备高辛烷值烷基化汽油中的应用,评价了不同催化剂的优缺点;对未来用于制备高辛烷值烷基化汽油的催化剂进行了展望。     

功能化的酸性离子液体

围绕着功能化酸性离子液体这一主题,对新型Lewis,Bronsted酸性离子液体、离子液体的酸性测定以及酸性离子液体在异丁烷/丁烯烷基化反应中的应用进行了介绍和评述;提出了由新型酸性离子液体的合成、其酸性的表征及其催化性能的评价3方面有机地构成了研发酸性离子液体参与的工艺技术的良性过程;明确了“功能化”的涵义;展望了酸性离子液体巨大的工业应用前景。     

用Et3NHCl-AlCl3离子液体催化异丁烷/丁烯的烷基化反应

用盐酸三乙基胺和无水AlCl3构成的离子液体催化异丁烷与丁烯的烷基化反应。结果表明，该室温离子液体有着较好的催化活性，当参与合成的无水AlCl3摩尔分数为0.67，烷基化反应温度为65℃时，丁烯转化率达100％，烷基化油收率达到转化的丁烯体积的160％以上，对C8的选择性为50％以上，并且离子液体可以重复使用。     

复合离子液体C_4烷基化催化性能的红外光谱判据研究

采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)对[(C_2H_5)_3NH]Cl/xAlCl_3-yCuCl 复合离子液体进行了表征,着重比较了 CuCl 含量不同的复合离子液体的 FFIR 谱图;在288 K、搅拌转速1 500 r/min、异丁烷与2-丁烯摩尔比为10:1的条件下,考察了复合离子液体催化剂对异丁烷/2-丁烯烷基化反应的催化性能。实验结果表明,当复合离子液体的 FTIR 谱图在1636～1685 cm~(-1)区域内仅在1 636 cm~(-1)处出现吸收峰时,烷基化产物中三甲基戊烷(TMP)的质量分数小于40%,而当1636～1685 cm~(-1)区域内出现分裂峰(1 636,1 685 cm~(-1)处)时,产物中 TMP 的质量分数大于80%。根据复合离子液体的 FTIR 谱图在1636～1685 cm~(-1)区域内的变化,可以判断复合离子液体中是否存在大量 Al-Cu 配位离子,并可作为评价复合离子液体催化剂烷基化性能的判据。     

催化合成生物柴油的离子液体催化剂的研究进展

近几年来,离子液体作为环境友好的绿色催化剂,广泛用于催化合成生物柴油中。综述了在催化合成生物柴油中离子液体催化剂的分类,即B酸性离子液体(磺酸基功能化B酸性离子液体和基于酸性阴离子的B酸性离子液体)、L酸性离子液体和新型B碱性离子液体,以及离子液体催化剂的合成方法和表征方法,同时阐述了离子液体催化剂在制备生物柴油过程中的应用及其反应机理,并对离子液体催化剂的发展进行了展望。     

杂多酸复配型离子液体降烯烃催化反应

研究了[Bmim]Cl-AlCl3离子液体催化体系的FCC汽油降烯烃性能。结果表明，在40℃、20min和剂／油体积比为1：10的反应条件下．FCC汽油的烯烃体积分数下降了14．70％，辛烷值基本不变，并且离子液体可重复使用。由于杂多酸复配型离子液体具有超强酸性，因此可同时催化FCC汽油中的低碳烯烃与异构烷烃的烷基化、与芳烃的烷基化以及自身的二聚反应，达到降烯烃的目的。FCC汽油中的含氮组分是导致该离子液体催化剂失活的主要原因，含硫组分的影响不大。     

分子筛对异丁烷、丁烯烷基化反应催化性能的影响

考察了几种分子筛催化剂对异丁烷、丁烯烷基化反应的催化性能.选取一种结合纳米材料和BETA分子筛二者优势的纳米BETA/介孔基质复合材料为催化剂,通过与不同硅铝比的BETA分子筛催化性能的对比,分析讨论固体酸的粒径及酸性对烷基化反应的影响.结果表明,在所选的几种分子筛催化剂中,纳米BETA/介孔基质复合材料的催化性能最优.     

离子液体催化邻甲酚与叔丁醇烷基化反应

 以烷基胺、吡啶、咪唑等为原料合成了SO₃H-功能化的离子液体（ILs）。采用 NMR、TG DTG 对离子液体的结构及物性进行了表征,并考察其在邻甲酚（o-Cresol）和叔丁醇（TBA）烷基化反应中的催化性能。考察了反应条件对离子液体催化邻甲酚烷基化反应的影响,以及离子液体的重复使用性,比较了离子液体与常规酸催化剂在邻甲酚叔丁醇烷基化反应中的催化性能。结果表明,以N-（4-磺酸基）丁基三乙胺硫酸氢盐离子液体（IL2）为催化剂,在优化条件（θ=80℃,t=6 h,n(o-Cresol)∶n(TBA)∶n(IL2)=1∶1∶0.2）下,邻甲酚的转化率、6-叔丁基邻甲酚（6-TBC）的选择性可分别达到80.9%和44.1%,优于液体酸和固体酸的催化效果。     

离子液体溶解性能对C4烃类烷基化的影响

对离子液体溶解性能的测定表明:离子液体催化C4烃类烷基化反应发生在相界面,且应采用大体积的有机阳离子的三氯化铝离子液体催化烷基化反应,使烷基化反应的选择性进一步提高。离子液体对烷烃溶解度小将有利于烷基化油与离子液体的分离,进而简化反应工艺。     

烷基化装置复合离子液体催化剂失活原因及对策

中国石油化工股份有限公司九江分公司300 kt/a烷基化装置采用了中国石油大学(北京)开发的新型复合离子液体烷基化技术,在装置试运行期间,复合离子液体催化剂因各种原因多次出现失活现象,导致装置连续运行不足一个月时间。经过不断摸索,研究分析催化剂失活前后系统反应温升、循环异丁烷中烯烃含量以及烷基化油产品干点和氯含量等关键指标变化,提出针对原料杂质类别及含量控制、合适反应烷烯比、酸烃比、叔丁基氯和活性剂加入量等导致催化剂失活因素的对策,从而大幅减少了离子液体催化剂失活现象,装置在后半年基本实现了低负荷稳定运行,为复合离子液体烷基化工艺技术发展提供了宝贵生产经验。     

Brφnsted酸性离子液体[HMIPS]OTs的合成及其在酯化反应中的应用

实验以六亚甲基亚胺、1,3-丙烷磺酸内酯、N-甲基咪唑等为原料,合成一种新型Brφnsted酸性离子液体催化剂1-(3-磺丙基)六亚甲基亚胺对甲苯磺酸盐([HMIPS]OTs).以1H NMR、FT-IR、TG和DTG等方法对其结构、热稳定性和酸性进行了表征.分别考察了[HMIPS]OTs对乙酸和环己醇及甲基丙烯酸和甲...     

酸性离子液体在乙醇脱水反应中的应用

以浓硫酸和几种酸性离子液体为催化剂,对乙醇脱水制乙烯反应进行了研究。探讨了催化剂类型、反应温度、乙醇流量等因素对反应的影响。实验结果表明,180℃时,以酸性离子液体1-丁磺酸基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HSO3-BMIM]HSO4)为催化剂,乙醇的转化率(73.8%)及乙烯的选择性(86.6%)与浓硫酸为催化剂时相似,而酸性较弱的离子液体催化乙醇脱水反应的效果较差。在120～220℃范围内,[HSO3-BMIM]HSO4催化乙醇脱水反应时乙醇转化率及乙烯选择性随反应温度的升高而增加;在一定的乙醇流量范围(1.0～8.0mL/h)内,反应温度为180℃时乙醇转化率及乙烯选择性随乙醇流量的增大而降低,而在220℃时,乙醇转化率及乙烯选择性则变化不大,反应200h内乙醇转化率及乙烯选择性都保持在96%以上。     

吡咯烷酮酸性离子液体高效催化纤维素水解制葡萄糖

合成并表征了一系列咪唑类和吡咯烷酮类酸性离子液体,并以这些离子液体作催化剂,采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐([Bmim]Cl)为溶剂,开展了纤维素催化水解制葡萄糖的研究。先以纤维二糖为模型化合物,考察了纤维二糖-葡萄糖体系的稳定性,后续又分别考察了加水量、加水时间、催化剂种类及用量、反应温度和时间等因素对纤维素水解制葡萄糖反应的影响。结果表明,与咪唑类酸性离子液体相比较,吡咯烷酮类酸性离子液体是更优良的促进纤维素水解的催化剂。采用1-甲基-2-吡咯烷酮甲基磺酸盐(［Hnmp］CH₃SO₃)酸性离子液体为催化剂时,在110℃下,当催化剂、纤维素中包含的葡萄糖单元、水三者的摩尔比为1∶3∶210,加水方式为40 min内每隔10 min加1次,分5次加完时,反应2 h,葡萄糖的收率为68%。     

新型哌啶基对甲苯磺酸叔铵盐离子液体的制备及其催化合成柠檬酸三丁酯

以高哌啶为主要原料,采用两步法制备了对甲苯磺酸叔铵盐离子液体1-(丙酸基)高哌啶对甲苯磺酸盐[HMILS]OTs和双-(1-高哌啶)亚丁基双对甲苯磺酸盐HMIBL[OTs]2,用FT-IR、1 H NMR、元素分析和热分析等方法对合成的两种离子液体进行了表征,并用于催化柠檬酸和正丁醇的酯化反应。结果表明:合成的HMIBL[OTs]2其催化活性高于[HMILS]OTs和H2SO4,在n(正丁醇)∶n(柠檬酸)∶n(HMIBL[OTs]2)=5∶1∶0.07、120℃、反应时间3.5h的条件下,HMIBL[OTs]2对柠檬酸的转化率和檬酸三丁酯的选择性分别为98.2%和98.6%,合成的离子液体催化剂使用后可以回收,且重复使用8次后催化活性无明显降低。     

The Deep Oxidative Desulfurization of Fuels Catalyzed by Surfactant-type Octamolybdate in Acidic Ionic Liquids

Four surfactant-type octamolybdates were synthesized, characterized, and then used as effective catalysts associated with H₂O₂ as oxidant in the acidic ionic liquid, which has been found suitable for deep removal of organic sulfur in fuels. Under the favorable conditions, the sulfur removal could reach almost 100%, which was much better than desulfurization performance by the simple extraction with acidic ionic liquid. Moreover, this acidic ionic liquid can be recycled six times by distillation without obviously decrease in activity. Meanwhile, the mechanism of oxidation desulfurization was also elaborated.     

The Deep Oxidative Desulfurization of Fuels Using Na2WO4.2H2O in Acidic Ionic Liquids

The catalytic oxidation desulfurization system is composed of Na₂WO₄.2H₂O, H₂O₂, acidic ionic liquid, and phase transfer catalyst has been found suitable for deep removal of organic sulfur in fuels. Under the optimal conditions, the desulfurization efficiency is virtually 100%. Moreover, this acidic ionic liquid can be recycled five times without obviously decrease in activity. Meanwhile, the mechanism of oxidation desulfurization was also elaborated.     

[HSO3-b-N(CH3)3]HSO4/SiO2催化剂上苯基羟胺Bamberg重排制备对氨基苯酚

在硝基苯加氢合成对氨基苯酚过程的Bamberg重排反应中,采用酸性离子液体来替代硫酸催化剂。设计并合成出了一种新型的含有-SO3H基团的季铵型酸性离子液体N,N,N-三甲基-N-磺丁基硫酸氢铵([HSO3-b-N(CH3)3]HSO4),并与另3种离子液体1-磺丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HSO3-bmim]HSO4)、N,N-二乙基硫酸氢铵([(CH3CH2)2NH2]HSO4)及N,N,N-三甲基硫酸氢铵([(CH3)3NH]HSO4)的酸性质进行了对比,考察了这些离子液体在苯基羟胺Bamberg重排制备对氨基苯酚反应中的催化性能。为了减少离子液体的用量和便于回收催化剂,采用溶胶-凝胶法制备出负载型离子液体催化剂[HSO3-b-N(CH3)3]HSO4/SiO2,并对其催化性能进行了研究。结果表明,该催化剂在苯基羟胺Bamberg重排制备对氨基苯酚反应中具有较高的催化活性,在离子液体与苯基羟胺摩尔比为0.5、反应温度85℃、反应时间30 min的条件下,苯基羟胺转化率100%,对氨基苯酚选择性60.5%。     

聚乙二醇型酸性离子液体催化合成2-(氨基苯)六氟异丙醇

合成了聚乙二醇型酸性离子液体,考察了其催化合成2-(氨基苯)六氟异丙醇的影响因素。结果表明,当芳环上连有吸电子基时不利于反应的进行,连有推电子基则利于反应;当取代基处于对位时,则阻碍反应的进行。在六氟丙酮三水合物用量为60 mmol、芳香胺用量为30 mmol、PEG型酸性离子液体为催化剂(用量3.5 g)时,104℃反应6.5～40 h,得到了12种2-(氨基苯)六氟异丙醇,收率43.8%～97.8%。该离子液体催化剂可重复使用多次。     

于离子液体的高酸原油脱酸效果研究

利用咪唑和环烷酸反应生成与原油极性差异大、易于分离的离子液体，脱除原油中的环烷酸。考察了咪唑含量、剂油比、反应时间、反应温度和搅拌速率对高酸原油一级脱酸效果的影响，并在所选的一级脱酸反应条件下，进一步考察了三级逆流萃取的脱酸效果。结果表明，在咪唑质量分数为30%、剂油质量比为0.4、反应时间5 min、反应温度30 ℃、搅拌速率300 r/min的条件下，北疆原油的一级脱酸率可达61.5%，酸值较低的蓬莱原油的一级脱酸率可达68.6%，酸值更低的1号和2号调和油一级脱酸率分别达到了70.6%和72.2%。试验所用的四种原油在剂油质量比为0.4时，三级逆流萃取的脱酸率可以提高到75%左右；当剂油质量比增大到0.6时，三级逆流萃取的脱酸率可达到84%以上。