CN107530694A - 制备复合离子液体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种制备复合离子液体的方法，该方法至少包括步骤：(a)将铵盐与固体铝盐混合，以得到第一混合物；(b)加热并同时搅拌步骤(a)的第一混合物；(c)向步骤(b)的第一混合物添加一种或多种固体金属盐，以得到第二混合物，其中金属盐选自铝、镓、铜、铁、锌、镍、钴、钼和铂的卤化物、硫酸盐或硝酸盐；(d)加热并同时搅拌步骤(c)的第二混合物；(e)向步骤(d)的第二混合物添加烃，以得到第三混合物；(f)加热并同时搅拌步骤(e)的第三混合物，直至步骤(a)中铝盐固体以及步骤(c)中金属盐固体消失，且混合物转化为复合离子液体；以及(g)冷却步骤(f)的复合离子液体。
Description
技术领域
本发明提供一种制备复合离子液体的方法以及通过该方法可得到的复合离子液体。本发明进一步提供一种使用所述复合离子液体制备烷基化物的方法。
背景技术
人们对烷基化物燃料混合原料的需求日益增加。作为燃料混合组分，烷基化物具有低蒸气压力、不含硫、烯烃或芳香烃以及高辛烷值的特性。烷基化物中最期望的组分为三甲基戊烷(TMP)，其研究辛烷值(research octane numbers)(RON)高于100。这种烷基化物组分可通过使异丁烷与丁烯或丁烯混合物在适当的酸催化剂例如HF或硫酸存在的情况下反应而产生，虽然其他催化剂，如固体酸催化剂已有所报道。最近，有人提出使用酸性离子液体催化剂使异构烷烃与烯烃进行烷基化，作为HF和硫酸催化的烷基化方法的替代方案。
例如，US7285698公开了生产烷基化物油的方法，其使用复合离子液体催化剂使异丁烷与丁烯反应。
在US7285698的方法中，向反应器供应异丁烷和丁烯，通过使反应物与复合离子液体在烷基化条件下接触形成烷基化物。分离反应器的流出物(effluent)，并将离子液相回流(recycled)至反应器，同时处理烃相以取得(retrieve)烷基化物。复合离子液体中的氯化亚铜(I)(CuCl)或氯化银(I)(AgCl)的含量导致烷基化具有较好的选择性。
但是，复合离子液体中CuCl或AgCl的存在导致该液体烷基化方法的操作期间产生固体。随着反应进行，这些固体在回流的离子液相中逐渐积累，导致通道和/或阀门阻塞。复合离子液体中CuCl的存在与复合离子液体催化的异丁烯烷基化期间的固体的形成之间的关系，例如在Energy Fuels，2014，28(8)，pp 5389-5395中有所描述。
在WO2011/015639中，描述了去除离子液体烷基化过程中形成的固体的方法。根据该方法，将包含烃和酸性离子液体的包含固体(solids-comprising)的流出物从反应区取出，至少对一部分该包含固体的流出物进行处理，以去除至少一部分固体，以得到去除固体的流出物。但人们发现，根据WO2011/015639的方法，由于离子液体粘度较高，固体去除较为困难。因此，对包含固体的流出物进行离心非常复杂，同时能耗较高。而由于过滤耗时长，所需压力高，该方案也不现实。最后，沉淀因耗时更长也不可取。
发明内容
本发明的一个目的是解决或最小化至少一个上述问题。进一步的目的是提供一种更有效的制备烷基化物而不形成或最小化形成固体的方法。本发明的另一目的是，在催化剂制备中最小化或避免使用CuCl或AgCl。
通过提供一种制备复合离子液体的方法，可实现本发明所述的上述一个目的或其他目的，该方法至少包括步骤：
(a)将铵盐与固体铝盐混合，得到第一混合物；
(b)加热并同时搅拌步骤(a)的第一混合物；
(c)向步骤(b)的第一混合物添加一种或多种固体金属盐，以得到第二混合物，其中金属化合物选自铝、镓、铜、铁、锌、镍、钴、钼和铂的卤化物、硫酸盐或硝酸盐；
(d)加热并同时搅拌步骤(c)的第二混合物；
(e)向步骤(d)的第二混合物添加烃，以得到第三混合物；
(f)加热并同时搅拌步骤(e)的第三混合物，直至步骤(a)中铝化合物的固体以及步骤(c)中金属化合物的固体消失，且混合物转化为复合离子液体；以及
(g)冷却步骤(f)的复合液体。
根据本发明，意外发现：通过在制备复合离子液体期间将烃添加到反应混合物中，可减少CuCl或AgCl的量，而不会以牺牲烷基化反应的选择性为代价。
本发明的另一个优点是减少、甚至避免烷基化过程中的固体的形成。
本发明进一步提供通过所述方法可得到的复合离子液体。
使用该复合离子液体的优点是：减少烷基化过程中的固体的形成，同时还实现了对三甲基戊烷和二甲基戊烷产物的高选择性。
在根据本发明的方法的步骤(a)中，将铵盐和固体铝盐混合以得到第一混合物。
根据本发明制备的复合离子液体包括阳离子和阴离子。步骤(a)中铵盐的阳离子为复合离子液体的阳离子。
适当地，所述阳离子来源于烷基胺(alkyl-containing amine)、咪唑或吡啶的氢卤化物或烷基化卤盐。
优选地，阳离子包括铵盐的阳离子，例如氮原子，其使用四个取代基来饱和，所述取代基中至少有一个烷基。更优选的，烷基取代基为至少一个选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基的基团。
优选的铵盐阳离子的示例包括三乙基氢化铵(NEt3H+)阳离子和甲基二乙基氢化铵阳离子(MeNEt2H+)，其中氮是环状结构(例如，哌啶，吡咯烷和1-烷基咪唑)的一部分或
的一部分。
通常，取决于它们的结构，铵盐为固体或液体。
优选地，步骤(a)中的铵盐为烷基胺的氢卤化物，优选三乙基氢氯化铵(triethylammonium hydrogenchloride)(Et3NHCl)。
固体铝盐为复合离子液体的阴离子。复合离子液体的阴离子优选来自铝基路易斯酸，特别是卤化铝。
优选地，步骤(a)中的铝盐为卤化铝，更优选氯化铝(III)。
复合离子液体中铝盐与铵盐的摩尔比优选1.2至2.2，更优选1.6至2.0，更优选1.7至1.9，该摩尔比最优选1.8。
适当地，复合离子液体中氯化铝(III)与Et3NHCl的摩尔比为1.2至2.2，更优选1.6至2.0，更优选1.7至1.9，该摩尔比最优选1.8。
根据本发明，在方法的步骤(b)中，对步骤(a)的第一混合物加热的同时搅拌。
第一混合物优选在低于100℃，更优选低于80℃但优选高于50℃的温度下混合。恰当地，对该混合物进行搅拌直至全部固体都转化为液相。
根据本发明，在方法的步骤(c)中，将一种或多种固体金属盐添加到步骤(c)的第一混合物中，以得到第二混合物，其中金属盐选自铝、镓、铜、铁、锌、镍、钴、钼和铂的卤化物、硫酸盐或硝酸盐。
优选将卤化铝与第二种或更多固体金属盐，优选金属卤化物、硫酸盐或硝酸盐组合。通过使用包括铝和另一金属的协同阴离子，可得到改善的烷基化物产物。
恰当地，进一步金属卤化物、硫酸盐或硝酸盐可选自金属的卤化物、硫酸盐或硝酸盐，该金属从由周期表第IB族元素、周期表第IIB族元素以及周期表过渡元素组成的组中挑选。优选金属包括铜、铁、锌、镍、钴、钼、银或铂。
通常，金属卤化物、硫酸盐或硝酸盐主要是金属盐。
优选地，金属卤化物、硫酸盐或硝酸盐为金属卤化物，更优选氯化物或溴化物，如氯化亚铜(I)、氯化铜(II)、氯化镍(II)、氯化亚铁(II)。
进一步，步骤(c)中添加到第一混合物的固体金属盐优选铝和铜的卤化物。
步骤(c)中优选将氯化铝(III)和氯化亚铜(I)添加到第一混合物中。
通常，复合离子液体中步骤(c)的金属卤化物与步骤(a)的铵盐的摩尔比为0.1至0.5，优选0.1至0.4，最优选0.1至0.3。
恰当地，复合离子液体中氯化亚铜(I)与Et3NHCl的摩尔比为0.1至0.5，优选0.1至0.4，更优选0.1至0.3。
根据本发明，方法的步骤(d)中，加热的同时搅拌步骤(c)的第二混合物。优选在100～175℃，更优选125～150℃，最优选140～150℃混合第二混合物。恰当地，搅拌混合物直至固体全部转化为液相。
本发明另一实施例涉及一种制备复合离子液体的方法，该方法中(首先)将两种或多种金属化合物，优选金属卤化物，例如按照份数(portion-wise)与铵盐形式的铵盐阳离子混合，(随后)将混合物维持在120至170℃的温度下，并同时搅拌，直至固体全部转化为液相。
本文所述的“按照份数”指的是“至少两份”。相应地，在按照份数添加的模式下，至少(全部)两份的两种或多种金属卤化物(例如，AlCl3和CuCl)分至少(全部)两个步骤添加到铵盐中，并彼此混合。金属卤化物与铵盐的反应是快速的和放热的。选择各份金属卤化物的量使得升温得到控制。第一份金属卤化物的添加与随后份数的金属卤化物的添加之间的混合时间取决于金属卤化物的添加的放热效应的本质。
将一份金属卤化物添加并混合到铵盐或铵盐混合物后的温度应优选保持在给定温度下，以使反应器压力高于卤化铝的蒸气压力，其中所述铵盐混合物包括铵盐和分成一份或多份的两种或多种金属卤化物。因此在大气压力下并使用氯化铝作为卤化铝时，该温度应当保持在低于180℃，优选低于160℃，以防止氯化铝损失。
注意，此处该方法中混合两种或多种金属盐并不局限于所述按份添加的模式。任何以控制产热的方式添加金属盐的方法都可恰当使用。因此，可使用现有技术中已知的任何用于可控连续按份添加固体的技术方案。
根据本发明，在方法的步骤(e)中，将烃添加到步骤(d)的第二混合物中，以得到第三混合物。
恰当地，添加到第二混合物的烃为饱和烃、不饱和烃及其混合物。
优选的饱和烃为链烷烃(paraffins)和环烷烃。
恰当地，不饱和烃为烯烃、环烯烃以及芳香烃。通常，本发明步骤(e)中添加的烯烃为十二烯。同样，环戊烯和环己烯为优选的环烯烃。进一步，甲苯为合适的芳香族甲苯。
饱和烃和不饱和烃的混合物优选为焦化汽油和FCC汽油。
添加到本发明步骤(e)中的更优选的烃为焦化汽油和甲苯。
优选地，步骤(e)中添加到第二混合物的烃的量为0.5至10mL/1mol铵盐，更优选1至7mL/1mol铵盐，最优选1至5mL/1mol铵盐。
优选地，步骤(e)中添加到第二混合物的烃的量为0.5至10mL/1mol Et3NHCl，更优选1至7mL/1mol Et3NHCl，最优选1至5mL/1mol Et3NHCl。
进一步，步骤(e)中添加到第二混合物的烃优选甲苯或焦化汽油。
根据本发明，在方法的步骤(f)中，加热并同时搅拌步骤(e)的第三混合物，直至步骤(a)的铝盐固体和步骤(c)的金属盐固体完全消失，且该混合物转化为复合离子液体。
步骤(f)中应优选维持搅拌第三混合物时的温度，使得在既定温度下，反应器压力高于卤化铝的蒸气压力。因此在大气压力下并使用氯化铝作为卤化铝时，温度应当低于180℃，优选低于160℃，更优选120至160℃，以防止氯化铝损失。同样，优选维持温度使得既定温度下，反应器压力高于步骤(e)中添加的烃的蒸气压力。
步骤(f)中存在的固体为步骤(a)和(c)中添加的盐。
根据本发明，在方法的步骤(g)中，将步骤(f)的复合离子液体冷却以得到冷却的复合离子液体。
步骤(g)中冷却液体的温度为环境温度。
本发明进一步的方面提供一种根据本发明的方法可得到的复合离子液体。
本发明的另一方面提供一种制备烷基化物产物的方法，该方法至少包括步骤：
(aa)提供包括至少异构烷烃和烯烃的烃类混合物；
(bb)使步骤(aa)的混合物发生烷基化反应，其中根据本发明，烃混合物与复合离子液体反应，以得到包括至少烷基化物产物的流出物；
(cc)分离步骤(bb)的所述流出物，从而得到富烃相和富复合离子液体相；
(dd)对步骤(cc)的富烃相进行分馏，从而得到至少所述烷基化物产物和包含异构烷烃的流体；以及
(ee)将步骤(cc)的富复合离子液体相回流至步骤(bb)。
根据本发明，在烷基化方法的步骤(aa)中，提供包括至少异构烷烃和烯烃的烃混合物。
优选地，烃混合物包括至少异丁烷，可选地，还包括异戊烷，或其混合物，作为异构烷烃。烃混合物优选包括至少包括2至8个碳原子、更优选3至6个碳原子、甚至更优选4或5个碳原子的烯烃。合适的烯烃的示例包括丙烯、1-丁烯、2-丁烯、异丁烯、1-戊烯、2-戊烯、2-甲基-1-丁烯、3-甲基-1-丁烯、2-甲基-2-丁烯。
该方法中，以优选为1或更高，通常为1∶1至40∶1，更优选1∶1至20∶1的摩尔比供应异构烷烃和烯烃。连续过程中，可回收过量的异构烷烃，再次用于烃混合物。
根据本发明，在方法的步骤(bb)中，使步骤(aa)的混合物发生烷基化反应，其中根据本发明，烃混合物与复合离子液体反应，以得到包括至少烷基化物产物的流出物。
相应地，烃混合物在反应区与复合离子液体混合，以形成反应混合物，以在烷基化条件下反应。
烃混合物和复合离子液体的混合可通过任何合适的手段，包括动态和静态混合器进行，以混合两种或多种液体。随着反应的进行，反应混合物除了包括烃反应物(异构烷烃和烯烃)和复合离子液体外，还将包括烷基化物。
对于此类烷基化方法而言，烷基化条件(或方法条件)是本领域已知的。实际操作方法条件取决于，例如烃混合物和复合离子液体的精确组成等。
烷基化反应器内的温度优选为-20至100℃，更优选0至50℃。任意情况下，该温度均需足够高，以确保复合离子液体为液态。
为了抑制反应器内形成蒸气，该方法可在一定压力下进行；优选反应器内的压力为0.1至1.6MPa。
优选地，烷基化反应区中富复合离子液体相与富烃相的体积比为至少0.5，优选0.9，更优选至少为1。优选地，反应区中富复合离子液体相与富烃相的体积比为1至10。
在任何恰当的烷基化反应器中，烃混合物可与复合离子液体接触。烃混合物可在间歇过程、半连续过程或连续过程中与复合离子液体接触。可使用液体酸催化的烷基化中使用的反应器(参见L.F.Albright，Ind.Eng.Res.48(2009)1409和A.Corma andA.Martinez，Catal.Rev.35(1993)483)；可替代地，该反应器为环流反应器，可选地具有多个烃进料注入点，可选地设置有静态搅拌器，以确保烃混合物与复合离子液体之间良好接触，可选地在注入点进行冷却，可选地通过使挥发性烃组分部分汽化进行冷却(参见Catal.Rev.35(1993)483)，可选地在反应区外具有出口(参见WO2011/015636)。现有技术中的烷基化方法可参见其示意图，例如，US7285698，Oil&气体J.，vol 104(40)(2006)p 52-56和Catal.Rev.35(1993)483，并恰当地应用于本发明的方法。
可选地，步骤(bb)的流出物被部分回流到反应区。
根据本发明，在方法的步骤(cc)中，分离步骤(bb)的流出物，以得到富烃相和富复合离子液体相。
本文的富烃相指的是基于烃和复合离子液体的总摩尔数，含烃高于90wt.％的相。
本文的富复合离子液体相指的是基于烃和复合离子液体的总摩尔数，含复合离子液体高于90wt.％的相。
由于离子液体对于烃具有较低的亲和性，以及烃和复合离子液体之间的密度差，使用已知的沉降器装置等对两相进行恰当分离，其中烃和复合离子液体分离为主要为烃的上层相和主要是复合离子液体的下层相，或通过使用任何其他恰当的液体/液体分离器进行分离。对于本领域的技术人员而言，此类液体/液体分离器是已知的，并包括旋风分离器和离心分离器。
可选地，步骤(cc)的部分富烃相被回流至步骤(aa)。
根据本发明，方法的步骤(dd)中，步骤(cc)的富烃相被分馏，以得到至少烷基化物和包括异构烷烃的流体。
恰当地，对富烃相进行处理和/或分馏(例如，通过精馏)，以取得烷基化物，并可选地得到烃相中的其他组分，比如未反应的异构烷烃或正烷烃。优选地，至少部分地重复利用此种异构烷烃，以形成一部分向方法提供的异构烷烃进料。这可通过回收至少部分异构烷烃、或回收从富烃相的分馏得到的包括异构烷烃的流体，并将其与方法中的异构烷烃进料组合而实现。
通常，根据本发明，方法的步骤(dd)得到的烷基化物包括碳原子数为C5至C12的烷烃，包括二甲基戊烷和三甲基戊烷。
优选地，基于步骤(dd)的烷基化物的总量，步骤(dd)的烷基化物包括50至85wt.％的三甲基戊烷，更优选62至84wt.％，最优选78至84wt.％的三甲基戊烷。
恰当地，步骤(dd)的烷基化物的研究辛烷值高于85，优选高于90，更优选高于95，最优选高于98。
根据本发明，在方法的步骤(ee)中，步骤(cc)的富复合离子液体相回流至步骤(bb)。
步骤(cc)的富复合离子液体相通常回流至反应器。
根据本发明，在制备烷基化物的方法中，可能形成固体。
本文所述的固体指的是不溶性固体颗粒。该固体主要由金属、金属化合物和/或最初包含在原复合离子液体催化剂中的金属盐组成。
通常，固体包括至少10wt％金属，即基于固体总重量，包含至少10wt％以金属、共价键结合或离子形式的金属，其中金属是作为酸性离子液体催化剂的一部分被引入到本方法中的金属。固体还可包括污染物组分，其作为烃混合物或复合离子液体中的污染物而被引入到反应混合物中。
可替代地，(部分)固体可为化学反应的产物，其中该化学反应包含任何上述提到的化合物，例如，聚合物。
固体可具有任何尺寸，但通常该固体的平均尺寸为0.1至1μm。特别是，基于固体颗粒总数，至少50％的固体颗粒尺寸小于5μm，更特别地，80％的固体颗粒尺寸小于5um。
使用本发明制备烷基化物得到的复合离子液体的优点是减少了烷基化期间形成的固体。
具体实施方式
通过下列非限制性示例，对本发明进行说明。
示例1.1：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.5CuCl(IL-1)
Et3NHCl和AlCl3从Aladdin Industrial Inc处购买。
在N2气氛下，将137.65g Et3NHCl(1mol)放入500mL烧瓶。随后，将133.34g AlCl3(1mol)加入该烧瓶。反应开始，搅拌该混合物，由于放热反应温度升高至100℃。通过冷却到空气(cooling to the atmosphere)使温度下降至低于60℃后，将50g CuCl(0.5mol)添加到IL混合物中。温度一开始下降，便对IL混合物进行加热，从而通过外部加热将温度维持在120℃至少2h。之后将另一份106.67g的AlCl3(0.8mol)加入烧瓶。IL的温度升高至150℃。使用外部加热将混合物的温度保持在150℃至少4h，其后使复合物IL(417g)冷却至室温。
示例1.2：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.4CuCl(IL-2)
使用40g CuCl(0.4mol)而非50g CuCl(0.5mol)重复示例1的过程，得到1.417gIL-2。
示例1.3：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.3CuCl(IL-3)
使用30g CuCl(0.3mol)而非50g CuCl(0.5mol)重复示例1的过程，得到407g IL-3。
示例1.4：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.2CuCl(IL-3)
使用20g C uCl(0.2mol)而非50g CuCl(0.5mol)重复示例1的过程，得到397g IL-4。
示例2：添加烃焦化汽油
示例2.1制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.4CuCl(IL-5)
焦化汽油购自中国石化北京燕山公司(SINOPEC Beijing Yanshan Company)。
在N2气氛下，将137.65g Et3NHCl(1mol)放入500mL烧瓶。随后将133.34g AlCl3(1mol)加入该烧瓶。反应开始，搅拌混合物，由于放热反应温度升高至100℃。通过冷却到空气使温度下降至低于60℃后，将40g CuCl(0.4mol)添加到IL混合物中。温度一开始下降，便对IL混合物进行加热，从而通过外部加热将温度维持在120℃至少2h。之后将另一份106.67g的AlCl3(0.8mol)加入烧瓶。IL的温度升高至150℃。使用外部加热将混合物的温度保持在150℃至少4h。
之后将5mL焦化汽油加入烧瓶。温度一开始下降，便对IL混合物进行加热，从而通过外部加热将温度维持在150℃至少1h，其后将复合IL(418g)冷却至室温。
示例2.2：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.3CuCl(IL-6)
使用30g CuCl(0.3mol)而非40g CuCl(0.4mol)重复示例2.1的过程，得到408gIL-6。
示例2.3：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.2CuCl(IL-7)
使用20g CuCl(0.2mol)而非40g CuCl(0.4mol)重复示例2.1的过程，得到398gIL-7。
示例3：添加烃甲苯
示例3.1：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.4CuCl(IL-8)
甲苯商业购自Aladdin Industrial Inc。
在N2气氛下，将137.65g Et3NHCl(1mol)放入500mL烧瓶。随后将133.34g AlCl3(1mol)加入该烧瓶。反应开始，搅拌混合物，由于放热反应温度升高至100℃。通过冷却到空气使温度下降至低于60℃后，将40g CuCl(0.4mol)添加到IL混合物中。温度一开始下降，便对IL混合物进行加热，从而通过外部加热将温度维持在120℃至少2h。之后将另一份106.67g的AlCl3(0.8mol)加入烧瓶。IL的温度升高至150℃。使用外部加热将混合物的温度保持在150℃至少2h。
之后将1g(1.15mL)甲苯加入烧瓶。
温度一开始下降，便对IL混合物进行加热，从而通过外部加热将温度维持在150℃至少2h，其后将复合IL(417g)冷却至室温。
示例3.2：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.4CuCl(IL-9)
使用3g(3.45mL)甲苯而非1g(1.15mL)甲苯重复示例3.1的过程，得到418g IL-9。
示例3.3：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.3CuCl(IL-10)
使用30g CuCl(0.3mol)而非40g CuCl(0.4mol)重复示例3.1的过程，得到407gIL-10。
示例3.4：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.3CuCl(IL-11)
使用2g(2.3mL)甲苯而非1g(1.15mL)甲苯重复示例3.3的过程，得到408g IL-11。
示例3.5：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.2CuCl(IL-12)
使用20g CuCl(0.2mol)而非40g CuCl(0.4mol)重复示例3.1的过程，得到397gIL-12。
示例3.6：制备Et3NHCl复合IL I.8AlCl3-0.2CuCl(IL-13)
使用2g(2.3mL)甲苯而非1g(1.15mL)甲苯重复示例3.5的过程，得到398g IL-13。
示例4：对IL-1-IL-13进行烷基化测试
将200g复合IL-10置于500mL高压釜。关闭高压釜，启动搅拌器，将高压釜内的温度控制在20℃。具有20mol/mol的I/O比例(异丁烷/2-丁烯)的C4进料被泵送通过过滤器和干燥器，其后进入高压釜。通过柱塞泵将进料速率控制在700mL/h。高压釜内的压力保持在0.6MPa，以将反应物和产物保持在液相中。
在反应和装填高压釜的过程中，由于密度差异，反应系统分成两个相。高压釜中反应混合物的上部为未反应的进料和产物，而下部由离子液体和烃的混合物组成。当高压釜被完全填满时，从高压釜的溢出中取出样品。
对进料的IL-1-IL-13烃组成的烷基化测试的进料和产物进行分析：
使用安捷伦炼厂气分析仪(具有化学状态软件的安捷伦6890气体色谱仪)对C4进料(气体样品)进行分析，以确定各组分的体积百分比。使用理想气体的状态方程将数据转化为质量百分比。使用Karl Fisher分析仪测定C4进料中的水分含量。
烷基化物产物的烃组成：
使用配置有火焰电离检测器(FID)的GC SP3420分析烷基化物产物。使用50m PONA毛细管柱(ID 0.25mm，膜厚0.25μm)分离产物中的组分。注射器和检测器的温度分别为250℃和300℃。温度程序如下所示：在40℃保持2min，以2℃/min的速率升高至60℃，以1℃/min的速率升高至120℃，以2℃/min的速率升高至180℃，最后在180℃保持13min。使用停留时间鉴定烃，并使用其标准化区域进行量化分析。
根据方程(1)计算烷基化物的RON：
该方程中，i为烷基化物的组分，Ci为烷基化物的组分i的相关含量(/wt％)，RONi为组分i的RON。
烷基化测试的结果
表1使用IL-1至IL-13催化的烷基化物组成
讨论
表1示出了与使用含有较高量的CulCl的Et3NHCl复合液体(参见表1，IL-1)相比，Et3NHCl复合离子液体中使用较少CuCl(参见表1，IL-2-IL-4)导致对烷基化物的TMP和RON的选择性较低。
表1的结果还显示，当使用烃焦化汽油(参见表1的IL-5-IL8)和甲苯(参见表1，IL-9-IL-11)部分代替复合离子液体合成方法中的CuCl时，通过含有烃的Et3NHCl复合离子液体——其部分代替离子液体中的CuCl——制备的烷基化物的TMP和RON的选择性高于制备方法中不使用这些烃而制备的复合离子液体(参见IL-1至IL-4)的选择性。
与含有较高含量CuCl的Et3NHCl复合离子液体相比，添加烃焦化汽油和甲苯制备的复合离子液体对烷基化物的TMP和RON的选择性更高(参见表1，IL-5和IL-9与IL-1对比)。
Claims (16)
1.制备复合离子液体的方法，所述方法至少包括步骤：
(a)将铵盐与固体铝盐混合，以得到第一混合物；
(b)加热并同时搅拌步骤(a)的所述第一混合物；
(c)向步骤(b)的所述第一混合物添加一种或多种固体金属盐，以得到第二混合物，其中所述金属盐选自铝、镓、铜、铁、锌、镍、钴、钼和铂的卤化物、硫酸盐或硝酸盐；
(d)加热并同时搅拌步骤(c)的所述第二混合物；
(e)向步骤(d)的所述第二混合物添加烃，以得到第三混合物；
(f)加热并同时搅拌步骤(e)的所述第三混合物，直至步骤(a)中的所述铝盐的固体以及步骤(c)中的所述金属盐的固体消失，且所述混合物转化为复合离子液体；以及
(g)冷却步骤(f)的所述复合离子液体。
2.根据权利要求1所述的方法，其中步骤(a)中的所述铵盐为烷基胺的氢卤化物，优选三乙基氢氯化铵(Et3NHCl)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中步骤(a)中的所述铝盐为卤化铝，优选氯化铝(III)。
4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其中所述复合离子液体中所述铝盐与所述铵盐的摩尔比为1.2至2.2，优选1.6至2.0，更优选1.7至1.9，所述摩尔比最优选为1.8。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其中所述复合离子液体中所述氯化铝(III)与Et3NHCl的摩尔比为1.2至2.2，优选1.6至2.0，更优选1.7至1.9，所述摩尔比最优选1.8。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其中步骤(c)中向所述第一混合物添加的所述固体金属盐为铝和铜的卤化物。
7.根据权利要求6所述的方法，其中向步骤(c)中所述第一混合物添加的是氯化铝(III)和氯化亚铜(I)。
8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其中所述复合离子液体中步骤(c)的所述金属卤化物与步骤(a)的所述铵盐的摩尔比为0.1至0.5，优选0.1至0.4，最优选0.1至0.3。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其中所述复合离子液体中的所述氯化亚铜(I)与所述Et3NHCl的摩尔比为0.1至0.5，优选0.1至0.4，最优选0.1至0.3。
10.根据权利要求1至9任一项所述的方法，其中步骤(e)中向所述第二混合物添加的烃的量为0.5至10mL/1mol铵盐，更优选1至7mL/1mol铵盐，最优选为1至5mL/1mol铵盐。
11.根据权利要求1至10任一项所述的方法，其中步骤(e)中向所述第二混合物添加的烃的量为0.5至10mL/1mol Et3NHCl，更优选1至7mL/1mol Et3NHCl，最优选为1至5mL/1molEt3NHCl。
12.根据权利要求1至11任一项所述的方法，其中步骤(e)中向所述第二混合物添加的所述烃为甲苯或焦化汽油。
13.一种根据权利要求1至12中的任一项得到的复合离子液体。
14.制备烷基化物产物的方法，所述方法至少包括步骤：
(aa)提供包括至少异构烷烃和烯烃的烃混合物；
(bb)使步骤(aa)的所述混合物的所述异构烷烃与所述烯烃之间发生烷基化反应，其中所述烃混合物与权利要求13的复合离子液体反应，以得到包括至少烷基化物产物的流出物；
(cc)分离步骤(bb)的所述流出物，从而得到富烃相和富复合离子液体相；
(dd)对步骤(cc)的所述富烃相进行分馏，从而得到至少所述烷基化物产物和包括异构烷烃的流体；以及
(ee)将步骤(cc)的所述富复合离子液体相回流至步骤(bb)。
15.根据权利要求14所述的方法，其中基于步骤(dd)的烷基化物的总量，步骤(dd)的所述烷基化物包括50至85wt.％，优选62至84wt.％，更优选78至84wt.％的三甲基戊烷。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其中步骤(dd)的所述烷基化物的研究辛烷值高于85，优选高于90，更优选高于95，最优选高于98。
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