[发明专利]烷基化方法

说明书

本发明涉及用离子型液体作催化剂烷基化芳烃的方法。

芳族化合物的烷基化反应是本领域公知的，并且通常通过在路易斯酸催化剂例如氢氟酸、三氟化硼、浓硫酸、沸石及其组合物的存在下，使烷基卤化物与芳烃反应来进行。最近，酸性催化剂例如卤化铝和卤化烷基铝是优选的，并任选与助催化剂例如烷基卤混合。例如，苯乙烯是通过乙基苯的催化脱氢作用来制得的，而乙基苯本身又是通过在这种催化剂存在下用乙烯直接烷基化苯衍生出的。所述烷基化方法详细描述于例如Olah；G.A.，ed.Friedel-Craftsand Related Reactions，Interscience Publishers，J.Wiley &Sons，New York(1964)和Streitweiser，A and Reif，L.，J AmChem Soc 82，5003(1960)中。这些方法使用两种反应器，其中一种是所谓的“初级烷基化器(alkylator)”而另一种是所谓的“烷基转移作用器或脱烷基化器”。这两种反应器是从耐酸材料例如Has-talloy^B或衬有呋喃的耐火硅(在316 SS壳体中)构建成的。将乙烯和苯以0.1∶0.9的摩尔比进料到初级烷基化器中。催化剂复合物的配制例如通过在乙基氯(它的掺入代表促进剂和催化剂)和少量多乙基苯类化合物的存在下向苯中加入铝粉来进行的。如此制得了“红油”催化剂复合物，然后将其以占初级烷基化器中全部反应物＜10％ w/w的量进料到初级烷基化器中。将“红油”进料到初级烷基化器中，以使其完全溶解于苯/乙烯体系中。对所得混合物控制反应条件，以使初级烷基化器中的排出物含有未反应的苯、乙基苯(所需产物)、以及包括二乙基苯和多乙基苯的副产物的混合物。将该排出物流与再循环的多乙基苯在烷基转移器(transalkyl-ator)中混合。烷基转移器中的内含物是液体，其组成依催化剂活性的不同，可以是也可以不是热力学控制的。经常地，烷基转移器中的排出物在组成上与初级烷基化器中的排出物不同，因为它含有较少的苯和较多的所需的乙基苯。烷基转移器中的排出物用水和碱例如氢氧化钠或氨洗涤，以破坏催化剂。这意味着催化剂不能弥补地损失了，因此不能再循环或再用。所需的乙基苯、用于再循环的二乙基苯和三乙基苯以及剩余的重物质例如四乙基苯、五乙基苯和六乙基苯和杂质被回收，并用作“沥青稀释油”。回收乙基苯，并将其放于适当的贮存设备例如罐中，直至被脱氢化阶段需要用于制备苯乙烯为止。

这种催化剂具有下述缺点：某些所用的酸例如氢氟酸太强、具腐蚀性和挥发性，因此不论对于所用设备还是对于参与操作的人员来讲都需要相当大程度的安全措施；其它酸例如浓硫酸相对地不活泼，需要较大的反应体积和昂贵的再浓缩设备；而沸石太弱，因此需要使用相当高的反应温度。在使用卤化铝的场合下，通常它们是可与反应剂烃类混溶的，必须将其破坏掉，以便回收所需的烷基化产物，因此阻止了催化剂的再循环，并因此而增加了所述过程的成本。

由链烯烃类烷基化异链烷烃类也在FR-A-2626572中报道过，该过程是在包含离子型液体的催化剂的存在下进行的。然而，该文献并未描述用链烯烃类烷基化芳族化合物。异链烷烃类的烷基化方法不同于芳族化合物的烷基化方法，因为令人惊奇的是，这些用于异链烷烃类的烷基化的催化剂—在该烷基化过程中需要相对严格的反应条件，以便得到具有高辛烷额定值的所需物质—也可催化芳族化合物的烷基化，并具有所需的转化率和选择性。

离子型液体主要是在低于室温下熔化的盐类。所述盐混合物包括卤化铝，以及与之混合的一种或多种卤化咪唑鎓、卤化吡啶鎓或卤化鏻，后者优选是被取代的，后者的实例包括一种或多种卤化1-甲基-3-丁基咪唑鎓、卤化1-丁基吡啶鎓和卤化四丁基鏻。

现已发现，芳香烃可以直接用链烯烃类烷基化，而不用烷基卤源作为烷基化剂，同时减轻了由于使用强酸、昂贵的设备或不能再循环上述使用的催化剂而产生的问题。

因此，本发明涉及通过在一种离子型液体存在下使芳烃与链烯烃反应而烷基化芳族化合物的方法，所述离子型液体包括：

(a)一种式RnMX_3-n化合物，其中R为C₁-C₆烷基，M为铝或镓，X为

   卤原子，且n为0、1或2，和

(b)一种被烃基取代的卤化咪唑鎓，一种被烃基取代的卤化吡

   啶鎓或其混合物，其中至少一种在卤代咪唑鎓中的所述的烃基取代基为具有1-18个碳原子的烷基。