[发明专利]一种在线再生离子液体催化剂生产烷基化油的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种生产烷基化油剂方法，特别是一种可在线连续再生离子液体催化剂生产烷基化油剂的方法。

背景技术：

随着汽车工业的飞速发展和人类对环境保护的日益重视，世界各国对无铅高辛烷值汽油的需求量不断增加，同时汽油中芳烃和烯烃含量也将受到限制。这种情况下，在汽油中调入烷基化油剂是维持汽油高辛烷值和低蒸汽压的一种有效方法。

众所周知，目前工业上烷烃和烯烃烷基化所采用的催化剂主要为浓硫酸或氢氟酸等液体强酸。但这些液体强酸具有腐蚀性强、生产操作困难、产物后处理麻烦及环境污染严重等问题。中国专利CN 1432627A，CN1500764A，CN1836780A以氯铝酸离子液体为主催化剂，添加助剂，催化异丁烷和烯烃烷基化反应，产品烷基化油的收率可以达到烯烃进料体积的170-180％，烷基化油中C8所占的比例可以达到60-80％，其突出的优点是C8组分中三甲基戊烷比例达到70％以上，RON(研究法辛烷值)可以达到93-98。

但氯铝酸离子液体在催化异丁烷和丁烯烷基化中面临的一个重要问题就是催化剂的失活。由于反应原料中不可避免的含有少量的水，会造成三氯化铝的水解，即其遇水后除生成氯化氢以外，还形成一些含氧物种，最可能的含氧物种是Al₃Cl₉OH^-和Al₂Cl₆OH^-，使得活性组分流失，反应活性逐渐下降，同时还会改变改性助剂在催化剂中的配比，影响目标产物的选择性。另一个可能造成AlCl₃流失的原因是，AlCl₃与体系中具有给电子能力的物质(如苯或烯烃)络合，被带入油相，虽然芳烃在离子液体中添加量很小，但这一因素在大规模生产中也是不可忽略的。无论是那种原因，离子液体失活的主要原因都是AlCl₃的流失，因此在反应过程中，对氯铝酸离子液体进行补铝再生非常重要。

补铝的方式可分为离线和在线两种。离线补铝为间歇性过程，操作复杂，过程中必然会接触空气，造成活性组分的进一步降解。在线原位补铝可以保证过程的连续性，在封闭的系统中，能够最大限度地减少活性组分的流失，能够得到比间歇操作更加高效和稳定的反应结果。目前，在生产烷基化油中采用离子液体催化剂进行在线连续再生的方法还未见报道。

发明内容：

本发明的主要目的在于提供一种采用在线连续再生氯铝酸盐型离子液体催化剂催化异丁烷和烯烃的烷基化，生产用于汽油调和的高辛烷值烷基化油的方法。

本发明的特征在于在连续反应装置上，对酸性离子液体催化剂进行在线再生，并用于催化异丁烷/丁烯烷基化反应，生产高辛烷值烷基化油。

本发明一种在线再生离子液体催化剂生产烷基化油的方法，以异丁烷和丁烯为原料，静态混合反应器为反应器，以离子液体为催化剂，采用双液相催化反应的连续工艺，循环物料和离子液体分别加入反应器进行烷基化反应，反应后的料液在相分离器中进行分离，分离出的离子液体与物料注回反应器再循环，其特征是：控制反应物与离子液体进入反应器的体积流量之比为1∶1～50∶1；在循环管路中，反应器的出口处并联一个装有离子液体再生器的支路，所说的离子液体再生器为一个放置铝源的填充管，催化剂需要再生时，关闭主路，开启旁路，停止反应物进料，体系中仅留离子液体催化剂进行流动循环再生，再生完成后，关闭支路，开启主路，恢复正常反应。

上述方法也可以采用整个反应过程中，反应物与离子液体的混合料液始终在支路进行流动循环反应，即始终经过离子液体再生器，以延长催化剂寿命。

上述两种方法均需控制催化剂离子液体再生器的温度为20～60℃。

上述方法中，烷基化反应的温度为-20～80℃，压力为0.3～1.5Mpa，原料的烷烯摩尔比为10∶1～200∶1，控制反应物与离子液体进入反应器的体积流量之比在1∶1～50∶1。

上述方法中，所说的离子液体为以含烷基的胺的氢卤化物或吡啶或咪唑的氢卤化物为阳离子，铝的卤化物为阴离子的酸性离子液体，并且离子液体中添加质量含量为1000～5000ppm的改性助剂，以提高催化异丁烷和丁烯烷基化的催化活性和C8选择性以及产品的收率。所说的改性助剂选自苯或苯的烷基衍生物。一种生产烷基化油的离子液体催化剂及其制备方法已在申请人申报的另外一项专利中公开，公开号为CN1836780A。

上述烷基化方法中所述的丁烯为2-丁烯、异丁烯、1-丁烯或它们两种或两种以上的混合物。