[发明专利]一种复合离子液体催化剂、其制备方法及用途

说明书

本发明涉及一种复合离子液体催化剂的制备方法及其制备的催化剂及用途，所述方法包括如下步骤：1)在干燥惰性气体的保护下，将金属卤化物分批次缓慢地加入烷基卤化胺中，在室温条件下搅拌10‑50min，当部分固体转化为流动性比较强的液体后升温到50‑100℃，持续搅拌反应至所有固体完全转化为均一的液体A；2)向所述液体A中加入硝酸盐，继续搅拌反应6‑12h得到所述复合离子液体催化剂。本发明制备得到的催化剂体系，能够极大减少现有技术中离子液体催化剂对于CO的敏感性，在不对混合烯烃进行分离的情况直接进行烷基化反应，目的产物乙苯和/或异丙苯和/或叔丁基苯的总量占产物总摩尔量可达95％以上，副产物较低，原料利用率高，整体经济效益大幅提升。

技术领域

本发明涉及化学化工及催化剂领域，尤其涉及一种复合离子液体催化剂、其制备方法及用途，特别是应用于直接通过混合烯烃与苯进行的烷基化反应。

背景技术

乙苯、异丙苯以及叔丁基苯都是应用十分广泛的化工原料。乙苯工业上主要用来生产苯乙烯，而苯乙烯可用来生产塑料，合成橡胶，合成树脂等需求量十分巨大的下游产品，因此国内外对乙苯的需求量都十分巨大。异丙苯主要用途是合成苯酚和丙酮，叔丁基苯广泛应用于精细化工产品及其中同体的合成中，是重要的医药、香料和农药等精细化工中间体。

目前工业上主要通过苯与烯烃在催化剂的作用下发生烷基化反应生产乙苯和异丙苯，苯与烯烃烷基化反应都遵循碳正离子机理，因此两者烷基化反应催化剂都经历了类似的发展。都经历了AlCl₃液相法，分子筛液相法和分子筛气相法。传统的AlCl₃液相法，因为AlCl₃催化剂腐蚀性强，污染严重，逐渐被淘汰。分子筛液相法和分子筛气相法各有优缺点，分子筛液相法反应条件相对较缓和，转化率高，腐蚀性和污染都比较小，但催化剂用量大；分子筛气相法催化剂用量少，但能耗较高，两者共同的缺点是催化剂寿命较短，易失活，需要频繁再生。

离子液体也被应用于苯与烯烃烷基化反应中。离子液体是一种完全由离子组成在室温下呈液态的物质，组成离子液体的阴、阳离子复杂多变，酸性可以根据需要调节，在苯与烯烃的烷基化反应中表现出了优异的催化性能。

目前，关于苯与单烯烃烷基化的文献和专利有很多，但是苯与混合烯烃烷基化反应的文献和专利比较少。

CN106694033A公开一种苯和丙烯的烷基化反应催化剂，催化剂由H-β、ZSM-5、硫酸氧钒和粘合剂制成，异丙苯收率可以达到96％，但是制备工艺复杂，不易工业化。

CN105665004A发明一种具有MFI拓扑结构的分子筛，用于解决现有稀乙烯与苯烷基化技术中所用的分子筛存在的二甲苯含量高、选择性差的问题，使用这种分子筛乙基选择性能达到99％以上，但是其并没有公开乙烯的转化率。

CN105983439A将β-MCM-49按一定比例利用化学方法复合，制备出既有MCM-49分子筛的孔道结构，又有β分子筛强酸性的β-MCM-41复合型分子筛，将该分子筛应用于苯与乙烯/丙烯烷基化反应中，乙烯和丙烯的转化率都为99％以上，乙苯和异丙苯选择性为90％以上，但在反应中催化剂使用量非常大，操作条件复杂，反应压力高。

常州瑞华化工工程技术有限公司的专利CN106278794A公开一种乙烯丙烯共同液相烷基化生产乙苯及异丙苯的方法，将苯从底部送入烃化反应器，与乙烯和丙烯进行烷基化反应；将苯与分离出来的多乙苯及多异丙苯进行烷基化反应，然后送入后续的分离精制工序。该方法乙烯及丙烯转化率大于99.9％，乙苯相对于乙烯选择性大于86％，异丙苯相对于丙烯选择性大于80％。这种方法烷基化转移反应需要分离再进行，大大增加了能耗，且乙苯，异丙苯选择性并不高。

CN102924221A报道一种利用离子液体生产异丙苯的方法，该方法烷基化和烷基化转移反应同时进行。CN1785941也提供一种离子液体催化苯与丙烯烷基化反应生产异丙苯的方法，该方法把反应分为两段进行，在低温下进行烷基化反应，在高温下进行烷基化转移反应。