离子液体催化合成异丙苯的研究

以氯化正丁基吡啶-三氯化铝（bpc—AlCl3）离子液体为催化剂。考察了离子液体催化荆的酸度、反应温度、苯与丙烯的摩尔比、反应时问等因素对苯与丙烯烷基化反应的影响。结果表明：酸性离子液体具有较高的催化活性与选择性,并且离子液体的活性与其酸度密切相关,酸度越大,离子液体的催化活性越好。在50％、常压、苯与丙烯的摩尔比为10、AlCl3与bpc的摩尔比为2时,丙烯转化率为100％,异丙苯选择性为97．56％,并且离子液体可以循环使用。     

FeCl_3-氯代丁基吡啶离子液体催化苯与丙烯烷基化

研究了FeC l3-氯代丁基吡啶(FeC l3-[bpc])离子液体催化苯与丙烯烷基化生产异丙苯。实验结果表明,FeC l3-[bpc]离子液体经HC l改性后,在温和的反应条件下,丙烯的转化率与异丙苯的选择性得到显著改善,在20℃、0.1M Pa、反应时间5m in、苯与丙烯的摩尔比为10∶1、FeC l3-[bpc]离子液体与苯的质量比为1∶100的条件下,丙烯的转化率由改性前的83.60%提高到100.00%,异丙苯的选择性由90.86%提高到98.47%。实验中还发现,若将该反应分为两个阶段进行,将会获得很好的反应效果。第一阶段主要是烷基化反应,在低温下得到较高的丙烯转化率;第二阶段主要是烷基转移反应,通过适当升高反应温度提高异丙苯的选择性。     

离子液体催化的苯与丙烯烷基化反应

以氯化正丁基吡啶一三氯化铝（bpc-AlCl3）离子液体为催化剂，考察了离子液体催化剂的酸度、反应温度、反应压力、苯与丙烯摩尔比、反应时间等因素对苯与丙烯烷基化反应的影响。结果表明，酸性离子液体具有较高的催化活性与选择性，并且离子液体的活性与其酸度密切相关，酸度越大，离子液体的催化活性越好。在50℃、常压、反应时间1h、苯与丙烯摩尔比为10、AlCl3与bpc摩尔比为2．00时，丙烯转化率为100％，异丙苯选择性为97．56％；离子液体可以循环使用，重复使用4次后，丙烯转化率和异丙苯选择性均无明显变化。     

阳离子结构对磺酸基离子液体酸强度的影响规律

采用UV-Hammett指示剂联用法,以对硝基苯胺为指示剂,考察了阴离子为硫酸氢根,阳离子分别为三乙胺、N-甲基咪唑、吡啶或己内酰胺上带有丙烷基磺酸或丁烷基磺酸的8种磺酸基功能化离子液体的酸强度。结果表明,同一种离子液体的浓度越大,其酸强度越大,但不同离子液体间的相对酸强度大小顺序与离子液体的浓度无关;含氮母体化合物不同的磺酸基离子液体按酸强度由大到小排列的顺序为己内酰胺类、吡啶类、咪唑类、三乙胺类,当含氮母体化合物相同时,磺酸基的烷基侧链越长,则酸强度越大;相比于侧链长短对酸强度的影响,含氮母体化合物种类的影响更为明显。N-(4-磺酸基)丁基-咪唑硫酸氢盐、N-(4-磺酸基)丁基-己内酰胺硫酸氢盐、N-(4-磺酸基)丁基-吡啶硫酸氢盐、N-(3-磺酸基)丙基-吡啶硫酸氢盐、N-(4-磺酸基)丁基-咪唑硫酸氢盐和N-(3-磺酸基)丙基-咪唑硫酸氢盐6种离子液体在甲醇中的酸强度均比浓硫酸的大;但在水中,只有前5种离子液体的酸强度大于同浓度硫酸的酸强度。     

含酯基功能化离子液体的合成表征及其性质

通过两步法合成了含酯基官能团的咪唑类离子液体1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐,采用核磁共振、红外光谱、元素分析对其进行了结构表征,证明了该合成方法的可靠性;对功能化离子液体的基本物化性质、黏温性、吸湿性、溶解性、熔点及热稳定性等进行了研究,并选择了含有相同烷基的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐的传统离子液体进行对比,发现官能团的引入,使传统烷基咪唑类离子液体呈现出不同的特性.该研究结果为进一步开展功能化离子液体的摩擦学研究打下了基础.     

离子液体中间体的合成及表征

用直接合成法通过季铵化反应合成了N-甲基-N′-乙基眯唑溴盐([emim]Br)、N-甲基-N′-丙基咪唑溴盐([pmim]Br)、N-甲基-N′-丁基咪唑溴盐([bmim]Br)、N-(2-羟乙基)-N′-甲基咪唑氯盐([C_2OHmim]Cl)、N-戊基吡啶溴盐([C_5py]Br)等5种阴离子为卤离子的咪唑类和吡啶类离子液体中间体。用~1H NMR和~(13)C NMR对产物进行了表征,证明了该合成方法的可靠性。     

吡啶基离子液体与噻吩类化合物相互作用的理论研究

采用密度泛函理论考察了N-丁基吡啶醋酸盐离子液体(［BPY］［Ac］)和噻吩(TS)、苯并噻吩(BT)、二苯并噻吩(DBT)、萘(NAP)的相互作用,并进行了NBO和AIM分析。［BPY］［Ac］离子对最稳定的结构表明,［Ac］阴离子的O原子优先与吡啶环上C2—H2发生氢键作用。在分子水平上,NBO和AIM分析证实了TS、BT、DBT、NAP和［BPY］［Ac］中的阴离子发生氢键作用、与吡啶环发生π…π相互作用,阴、阳离子均影响脱硫效果。但NAP与阴离子的氢键作用、与吡啶环π…π相互作用较弱,造成NAP与［BPY］［Ac］相互作用能小,而DBT则优先吸附在［BPY］［Ac］离子液体上。     

离子液体催化合成反丁烯二酸二乙酯

合成了氯化1-丁基吡啶/AlCl_3、碘化3-乙基-1-甲基咪唑/AlCl_3、[3-乙基-1-甲基咪唑][BF_4]等离子液体,并应用于催化合成反丁烯二酸二乙酯。其中以氯化1-丁基吡啶/AlCl_3为催化剂的酯化率可达66%以上。研究了氯化1-丁基吡啶/AlCl_3用量及其酸性对催化酯化的影响。结果表明,该催化剂用量为顺丁烯二酸酐的7.6%时比较适宜,当氯化1-丁基吡啶与AlCl_3的摩尔比为1：1.5时,催化剂呈酸性,催化性能较好,并以FT-IR表征了所合成的反丁烯二酸二乙酯。     

氯铝酸盐离子液体催化β-甲基萘歧化反应

对三氯化铝-氯代丁基甲基咪唑([Bmim]Cl-AlCl_3)、三氯化铝-氯代丁基吡啶(BPC-AlCl_3)、三氯化铝-四甲基氯化铵([Me_4N]Cl-AlCl_3)离子液体催化β-甲基萘(β-MN)歧化制备2,6-二甲基萘(2,6-DMN)进行了研究。通过正交实验,考察了3种不同阳离子型离子液体中反应温度、AlCl_3在离子液体中所占的摩尔分数及催化剂质量分数等反应条件对β-MN歧化反应的转化率和2,6-DMN选择性的影响,对比了3种阳离子型离子液体的催化反应性能。结果表明：[Bmim]Cl-AlCl_3酸性离子液体最适合催化β-MN歧化反应。在反应温度160℃、AlCl_3摩尔分数0．8、催化剂质量分数14%条件下,β-MN转化率可达42．9%,2,6-DMN的选择性达到40．6%。反应系统中微量水是使离子液体失活的主要原因。     

咪唑类功能化离子液体在燃油脱硫中的应用研究

利用合成的四种咪唑类功能化离子液体,1-丁基-3-甲基氯代咪唑(BMIm)Cl、1-丁基-3-甲基咪唑氟硼酸盐(BMIm)BF_4、1-丁基-3-甲基咪唑氟磷酸盐(BMIm)PF_6、1-丁基-3-甲基硝酸咪唑(BMIm)NO_3,进行了燃油萃取脱硫的应用研究。结果表明,四种离子液体对燃油均有不同程度的脱硫能力,且脱硫能力为:(BMIm)C1(BMIm)BF_4(BMIm)PF_6(BMIm)NO_3,其中(BMIm)Cl的最佳脱硫温度为50℃,使用过的离子液体通过真空加热或用四氯化碳反萃取再生,累积脱硫率达到76.8%。     

Extractive Desulfurization of Gasoline Using Ionic Liquid Based on CuCl

Abstract

CuCl-based ionic liquid ([HMim]Cl/CuCl) was synthesized by mixing 1-hydracid-3-methylimidazolium chloride ([HMim]Cl) with CuCl. Ionic liquid ([HMim]Cl/CuCl) was employed as an extractant remove sulfur from gasoline. It was found that [HMim]Cl/CuCl can remove sulfur-containing compounds from gasoline at room temperature. The extractive desulfurization mechanism of ionic liquid was proposed. The effects of extractive conditions on desulfurization of gasoline was investigated. The used ionic liquids can be regenerated by re-extraction using tetrachloromethane and reused five times.     

Synthesis of Chloroaluminate Ionic Liquids and Use for Olefin Reduction in FCC Gasoline

Room temperature ionic liquids (RTILs) are mainly referred to melting salt systems composed by organic cations and organic or inorganic anions that exhibit liquid-like behavior at or around room temperature. Chloroaluminate room temperature ionic liquid (chloroaluminate RTILs) is one kind of RTIL synthesized by chloride quaternary ammonium salts and anhydrous AlCl₃. Three kinds of chloroaluminate RTILs were synthesized using trimethylamine hydrochloride (TA), 1-butylpyrinium chloride (BPyC), or 1-methyl-3-alkylimidazolium (BMIC), respectively, with anhydrous AlCl₃ and their application in reducing the content of olefin in FCC gasoline from the Jinzhou Petrochemical Corporation was studied. The effects of chloroaluminate RTIL component and operation conditions on olefin reduction were investigated as well as the repeatability of chloroaluminate RTILs. The results show that at room temperature, when the ratio of anhydrous AlCl₃ to quaternary ammonium (mole/mole), the solvent-oil ratio (g/g), and the reaction time were 2/1, 20/100, and 1/2 h, respectively, the content of olefin in FCC gasoline was deduced more than 30%. The chloroaluminate RTILs could be used at least four times on the basis of keeping their activity.     

离子液体中正丁基苯基醚的绿色合成方法

制备了1-甲基-3-正丁基咪唑氟硼酸盐([bmim]BF_4)和N-正丁基吡啶氟硼酸盐([bpy]BF_4)两种离子液体,并作为溶剂和催化剂用于正丁基苯基醚的合成。考察了反应条件对正丁基苯基醚产率的影响,探讨了正丁基苯基醚的合成反应机理。在反应条件为65℃、2 h、氯代正丁烷与苯酚钠摩尔比为1∶1.2、离子液体与反应物的质量比为2∶1时,分别以[bmim]BF_4、[bpy]BF_4和混合离子液体([bmim]BF_4和[bpy]BF_4的摩尔比为1∶1)为溶剂和催化剂时,正丁基苯基醚的产率分别为80.2%、85.1%和96.9%。结果表明,混合离子液体因提高了与极性相异反应物的相溶性而明显提高了正丁基苯基醚的产率,并且具有良好的重复使用性能。     

Synthesis of Chloroaluminate Ionic Liquids and Use for Olefin Reduction in FCC Gasoline

Abstract

Room temperature ionic liquids (RTILs) are mainly referred to melting salt systems composed by organic cations and organic or inorganic anions that exhibit liquid-like behavior at or around room temperature. Chloroaluminate room temperature ionic liquid (chloroaluminate RTILs) is one kind of RTIL synthesized by chloride quaternary ammonium salts and anhydrous AlCl₃. Three kinds of chloroaluminate RTILs were synthesized using trimethylamine hydrochloride (TA), 1-butylpyrinium chloride (BPyC), or 1-methyl-3-alkylimidazolium (BMIC), respectively, with anhydrous AlCl₃ and their application in reducing the content of olefin in FCC gasoline from the Jinzhou Petrochemical Corporation was studied. The effects of chloroaluminate RTIL component and operation conditions on olefin reduction were investigated as well as the repeatability of chloroaluminate RTILs. The results show that at room temperature, when the ratio of anhydrous AlCl₃ to quaternary ammonium (mole/mole), the solvent-oil ratio (g/g), and the reaction time were 2/1, 20/100, and 1/2 h, respectively, the content of olefin in FCC gasoline was deduced more than 30%. The chloroaluminate RTILs could be used at least four times on the basis of keeping their activity.     

离子液体用于燃料油深度脱硫的研究进展

首先介绍了加氢催化脱硫和其他脱硫技术的特点,综述了近年来国内外利用离子液体在萃取脱硫、萃取脱硫与氧化脱硫耦合、萃取脱硫与生物脱硫耦合等方面的研究。认为离子液体萃取脱硫具有操作简便、可循环使用、无需氢气、环境友好、能深度脱硫等特点,是一项具有广阔发展前景的技术。若要实现该技术的工业化应用,还需进一步加强离子液体在合成工艺、脱硫选择性及回收再生等方面的研究。     

咪唑类离子液体分离回收焦化粗苯中的噻吩

采用金属氯化物(MCly)与1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐([BMIM]Cl)按不同摩尔比合成了一系列咪唑类离子液体,研究了离子液体用于分离回收焦化粗苯模拟液中噻吩的性能。实验结果表明,当MCly(AlCl3和FeCl3)与[BMIM]Cl的摩尔比为2时,合成的离子液体[BMIM]Cl-2AlCl3和[BMIM]Cl-2FeCl3的分离率最大,且这两种离子液体的分离效果明显优于其他离子液体;离子液体萃取分离的优化条件为:萃取时间40～60 min、萃取温度50～60℃、离子液体与苯馏分的体积比1∶20([BMIM].Cl-2AlCl3与苯馏分的体积比1∶30);[BMIM]Cl-2AlCl3和[BMIM]Cl-2FeCl3离子液体作为萃取剂可分别重复使用6次和5次,且它们具有深度萃取分离效果。[BMIM]Cl-2AlCl3和[BMIM]Cl-2FeCl3离子液体的萃取分离性能通过再生基本可以得到恢复,且通过减压蒸馏(0.05 MPa)再生可分别回收57.33%和53.21%的噻吩。     

Application of High Shear Agitation for Desulfurization of Gasoline Using Ionic Liquids

The high shear agitation device was first adopted for gasoline desulfurization by ionic liquids. The effect of benzylimidazol fluoborate in desulfurization of gasoline and the influence of moisture on deuslfurization rate were investigated. The experimental results showed that the ionic liquid could effectively decrease the sulfur content of gasoline and the optimal conditions were as follows: The reaction could be carried out at room temperature, a volumetric ratio between oil and the liquid of 2∶1, a volumetric ratio between water and ionic liquid of 0.04∶1, a rotational speed of 5 krad/s, and a reaction time of 1 minute. The desulfurization rate of gasoline reached 53.6%, and the gasoline yield was up to 97.3%. The ionic liquid could be recycled for repeated use, and the use of high shear agitation for gasoline would have good prospects.     

离子液体中纤维素催化转化制5-羟甲基糠醛

 采用1-丁基-3-甲基咪唑离子液体(BmimCl)为溶剂,以磺酸功能化离子液体N-(4-磺酸基)丁基三甲胺硫酸氢盐和CrCl₃氯化为催化剂,开展了纤维素一锅法催化转化制5-羟甲基糠醛(HMF）的研究。采用高效液相色谱分析了液体产物。分别考察了催化剂种类、用量、反应温度和时间对纤维素转化的影响。结果表明,使用离子液体为溶剂,磺酸功能化离子液体和CrCl₃协同作用,将纤维素转化为HMF。当反应在130℃下,磺酸功能化离子液体、CrCl₃和纤维素的摩尔比为5∶4.5∶100时,HMF 收率和产物总收率分别为41%和51%。     

1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体用作润滑剂的探讨

合成了含羧酸酯基官能团的功能化离子液体--1-乙酸乙酯基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EAMIM]BF4),考察了其物化性质、高低温下的摩擦学性能以及对传统润滑油添加剂的相溶性和感受性,并选择含有相同烷基的1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐传统离子液体([BMIM]BF4)作为对比。结果表明：两种离子液体具有较好的低温流动性、低的蒸发损失和高的热稳定性;能溶解部分具有强极性和杂环化合物的传统润滑油添加剂,但不能溶解大多数常用的油溶性添加剂,[EAMIM]BF4对添加剂的溶解性比[BMIM]BF4弱;在室温及高温条件下,[EAMIM]BF4由于粘度较大减摩性稍差,但抗磨性比[BMIM]BF4强;极压抗磨剂亚磷酸二正丁酯能提高[BMIM]BF4的抗磨作用,但与[EAMIM]BF4呈现出对抗效应,导致其润滑性能降低。     

离子液体的萃取脱硫性能研究

 采用不同性质的离子液体萃取脱除模拟油中的有机含硫化合物。以二苯并噻吩(DBT)和萘的正己烷溶液为模型柴油考察了离子液体的饱和萃取量和选择性。结果表明，离子液体萃取脱硫可以在10min内达到萃取平衡；随着离子液体与油相体积比增大脱硫效果明显改善；离子液体中的阳离子和阴离子对脱硫效果影响很大，疏水性离子液体BMIMPF6对硫化物的萃取量远远大于亲水性离子液体BMIMBF4的萃取量；离子液体与油相体积比为1：1时，BMIMPF6和BMIMBF4萃取柴油中的硫化物，硫含量可以从530ppm分别下降到290ppm和410ppm。