[发明专利]离子液体-固体超强酸催化轻烃异构化方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及一种采用离子液体和固体超强酸协同作用，催化直链烷烃进行异构化的方法领域。

背景技术

随着我国汽车工业的发展和环保的日益重视，人们对汽油质量提出了更高的要求，不仅要求辛烷值高，而且对环境也要友好。但是，在现有技术中，为了提高汽油的辛烷值（RON），大都采用芳烃作为汽油辛烷值调和组分，对环境不利。另一方面，我国现有炼油企业中大量的常、减压蒸馏组分均为烷烃，这部分组分含硫、含氮低，不含烯烃和芳烃，属于高清洁燃料，但辛烷值低，尤其使汽油的前端馏分的辛烷值上不去。如，C₅和C₆低碳正构烷烃的辛烷值相当低，但是将其转化成相应的异构烷烃，则其辛烷值大幅度提升，可成为重要的汽油辛烷值调和组分，因此，及早将C₅/C₆烷烃异构化技术应用于工业生产，将对改变我国汽油组成结构，提高汽油质量产生具大的推动作用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种离子液体-固体超强酸催化轻烃异构化方法。采用本发明的方法，可以使直链烷烃进行异构化，成为辛烷值高的支链烷烃。

本发明采用的技术方案是：离子液体-固体超强酸催化轻烃异构化方法，步骤如下：

1）一次异构化：于容器中，加入直链烷烃和离子液体，在温度为20～50℃，搅拌下，反应5～8小时，静置，分层，取上层液体；所述的直链烷烃与离子液体的摩尔比为3～4:1；

2）二次异构化：将步骤1）得到的上层液体，加入另一容器中，然后加入固体超强酸，加热回流反应3～6小时，反应完后静置，分层、分离；所述的固体超强酸的加入量为上层液体总重量的3%～5%。

上述的离子液体-固体超强酸催化轻烃异构化方法：所述的直链烷烃为C₄～C₁₀的直链烷烃；所述的离子液体为三乙胺氯铝酸盐离子液体、[Bmim]BF₄离子液体、或1-甲基-3-乙酸基六氟磷酸离子液体（[Acmim]PF₆）；所述的固体超强酸是SO₄^2-/TiO₂/La³⁺、WO₃/ZrO₂、或WO₃/CeO₂/ZrO₂。

本发明的工作原理是：第一段工艺为温度在20℃～50℃，压力为常压，在酸性离子液体催化下，进行直链烷烃的部分异构化，完成分离后，第二段工艺为采用固体超强酸催化剂，进行深度异构化，形成高度异构、高辛烷值的异构烃类。

本发明的有益效果是：① 本发明选取我国炼油工业中数量巨大的石脑油切割的前馏分80～130℃或轻烃作为原料，生产具有辛烷值高的异构化烃类，对于能源行业和环保方面意义深远。② 异构化烃的产率高，体积收率可达100%。③ 依靠异构烷烃而非芳烃提高汽油辛烷值，有利于保护环境。④ 催化重整汽油，主要改善正构烷烃馏分的辛烷值，从而改善汽油的辛烷值。⑤ 本发明以酸性离子液体和固体超强酸组成催化体系，可将石油炼制过程的馏分油中的正构烷烃转化成异构烷烃，为生产高辛烷值、高清洁汽油提供了有效的方法。

附图说明

图1是三乙胺氯铝酸盐离子液体的红外光谱。

图2是[Bmim]BF₄离子液体的红外光谱。

图3是[Acmim]PF₆离子液体的红外光谱图。

图4是固体超强酸SO₄^2-/TiO₂/La³⁺的电镜形貌。

图5是固体超强酸WO₃/ZrO₂的电镜形貌。

图6是固体超强酸WO₃/CeO₂/ZrO₂的电镜形貌。

图7是实施例3中正庚烷的红外谱图。

图8是实施例3中离子液体催化异构化后的红外谱图。

图9是实施例3中固体超强酸催化异构化后的红外谱图。

图10是实例6中正癸烷的红外谱图。

图11是实施例6中离子液体催化异构化后的红外谱图。

图12是实施例6中固体超强酸催化异构化后的红外谱图。

具体实施方式

实施例1   离子液体的制备