CN113680387B - 一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：将载体置于酸性离子液体中进行浸泡；待浸泡结束，去除未被吸附的酸性离子液体、干燥，即得所述用于合成异辛烷烷基化油的催化剂。本发明制备方法制得的催化剂能够重复利用并易于分离，使用寿命长；此外，该催化剂对设备无损害，而且催化合成的异辛烷烷基油的收率和辛烷值较高。

Description

一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂及其制备方法和应用。
背景技术
在石油炼制工业中，异丁烷与丁烯的烷基化(又称C4烷基化或异丁烷烷基化)是生产清洁高辛烷值汽油调和组分的重要工艺过程之一。已经知道烷基化反应中使用的催化剂可以包括氰氟酸、浓硫酸和离子液体，其中氢氟酸和浓硫酸是这一工艺的传统工业催化剂。尽管氢氟酸和浓硫酸在活性、选择性和催化剂寿命上都表现出了良好的性能，但生产过程中氢氟酸和浓硫酸所造成的环境污染、设备腐蚀和人身伤害等问题，使得C4烷基化工业应用受到了很大限制。
离子液体(Ionic Liquids)作为一类新型化合物体系具有环境友好、腐蚀性低、毒性小、酸性与物理化学性质可调整、易与产品分离、循环利用率高等特点。这使其可能成为一类理想的新型催化材料来替代氢氟酸和浓硫酸等液体强酸，用来催C4烷基化反应。
中国专利CN1500764A公开了以复合离子液体为催化剂，催化异丁烷与丁烯的烷基化反应，其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组分中三甲基戊烷的比例达到70％以上，RON(研究法辛烷值)为93-98；但是，离子液体在用于催化烷基化反应中存在辛烷值和收率较低的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂及其制备方法和应用，该催化剂能够重复利用并易于分离，使用寿命长；此外，该催化剂对设备无损害，而且催化异辛烷烷基油的收率和辛烷值较高。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明第一方面提供一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
将载体置于酸性离子液体中进行浸泡；
待浸泡结束，去除未被吸附的酸性离子液体、干燥，即得所述用于合成异辛烷烷基化油的催化剂。
优选地，所述载体为纳米多孔二氧化硅。
优选地，所述纳米多孔二氧化硅的粒径为200～300nm。
优选地，所述酸性离子液体选自[C4mim]HSO4、[C6mim]HSO4和[C8mim]HSO4中的至少一种。
优选地，所述浸泡时间不低于2h。
优选地，所述干燥温度为40～60℃，时间为15～30h。
本发明第二方面提供一种上述制备方法制得的用于合成异辛烷烷基化油的催化剂。
本发明第三方面提供一种上述用于合成异辛烷烷基化油的催化剂在异辛烷烷基化油合成中的应用。
本发明第四方面提供一种异辛烷烷基化油的合成方法，所述合成方法包括如下步骤：
(a)将异构烷烃和烯烃混合，得到混合物；
(b)将混合物与权利要求7所述的用于合成异辛烷烷基化油的催化剂接触发生烷基化反应，得到异辛烷烷基化油。
优选地，所述烷基化反应的温度1～5℃，反应时间为5～20min，用于合成异辛烷烷基化油的催化剂与混合物的质量比3％～5％。
优选地，所述异构烷烃选自正丁烷、异丁烷中的至少一种；所述烯烃选自1-丁烯、异丁烯中的至少一种，烷烯比为(8～10):1。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：
本发明制备方法制得的催化剂能够重复利用并易于分离，使用寿命长；此外，该催化剂对设备无损害，而且催化合成的异辛烷烷基油的收率和辛烷值较高。
本发明制备方法中通过对载体以及酸性离子液体的具体限定，能够制得制得的催化剂具有更加优异的催化效果。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。
以下各实施例采用的原料如下：
纳米多孔二氧化硅：粒径分别为200nm、250nm、300nm、400nm，来源于西安齐岳生物科技有限公司。
酸性离子液体：[C4mim]HSO4、[C6mim]HSO4和[C8mim]HSO4，来源于中国科学院过程工程研究所。
实施例1
本实施例为一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
将粒径为200nm纳米多孔二氧化硅置于酸性离子液体中进行浸泡12h，其中，酸性离子液体为[C4mim]HSO4；
待浸泡结束，用索氏抽提器洗涤除去多余未被吸附的离子液体，然后，在50℃下干燥24h，即得用于合成异辛烷烷基化油的催化剂。
实施例2
本实施例为一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
将粒径为300nm纳米多孔二氧化硅置于酸性离子液体中进行浸泡12h，其中，酸性离子液体为[C6mim]HSO4；
待浸泡结束，用索氏抽提器洗涤除去多余未被吸附的离子液体，然后，在50℃下干燥24h，即得用于合成异辛烷烷基化油的催化剂。
实施例3
本实施例为一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
将粒径为250nm纳米多孔二氧化硅置于酸性离子液体中进行浸泡12h，其中，酸性离子液体为[C8mim]HSO4；
待浸泡结束，用索氏抽提器洗涤除去多余未被吸附的离子液体，然后，在50℃下干燥24h，即得用于合成异辛烷烷基化油的催化剂。
实施例4
本实施例为一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂的制备方法，该制备方法与实施例3中的制备方法基本相同，区别仅在于纳米多孔二氧化硅的粒径为400nm。
实施例5
本实施例为一种用于合成异辛烷烷基化油的催化剂的制备方法，该制备方法与实施例3中的制备方法基本相同，区别仅在于酸性离子液体为[C4mim]HSO4。
实施例6
本实施例为一种异辛烷烷基化油的合成方法，所述合成方法包括如下步骤：
(a)按照异丁烷和丁烯的摩尔比为8:1，将异丁烷和丁烯混合，得到混合物；
(b)将混合物与实施例3的用于合成异辛烷烷基化油的催化剂接触发生烷基化反应，得到异辛烷烷基化油，其中，烷基化反应的温度3℃，反应时间为12min，催化剂与混合物的质量比为4％。
实施例7
本实施例为一种异辛烷烷基化油的合成方法，所述合成方法包括如下步骤：
(a)按照异丁烷和丁烯的摩尔比为10:1，将异丁烷和丁烯混合，得到混合物；
(b)将混合物与实施例2的用于合成异辛烷烷基化油的催化剂接触发生烷基化反应，得到异辛烷烷基化油，其中，烷基化反应的温度5℃，反应时间为8min，催化剂与混合物的质量比为3％。
实验例
分别按照实施例1～5的制备方法制得用于合成异辛烷烷基化油的催化剂；
将上述得到的用于合成异辛烷烷基化油的催化剂分别按照实施例6的合成方法制备异辛烷烷基化油；
按照研究法辛烷值(RON)的测定方法分别对不同催化剂制得的异辛烷烷基化油的辛烷值进行测试，测试结果如表1所示；
采用气相色谱法对获得的烷基油样品进行分析，定量异辛烷的含量即收率，计算结果如表1所示；
表1不同催化剂的性能
由表1可知：
本申请实施例制备得到的用于合成异辛烷烷基化油的催化剂能够有效促进异构烷烃和烯烃的烷基化，有效提高了产物的收率；此外，制得的产物具有较高的辛烷值。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (5)

1.用于合成异辛烷烷基化油的催化剂在异辛烷烷基化油合成中的应用，其特征在于，所述用于合成异辛烷烷基化油的催化剂的制备方法包括如下步骤：
将载体置于酸性离子液体中进行浸泡；
待浸泡结束，去除未被吸附的酸性离子液体、干燥，即得所述用于合成异辛烷烷基化油的催化剂；
所述载体为纳米多孔二氧化硅；所述纳米多孔二氧化硅的粒径为200～300nm；
所述酸性离子液体选自[C4mim]HSO4、[C6mim]HSO4和[C8mim]HSO4中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述浸泡时间不低于2h。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述干燥温度为40～60℃，时间为15～30h。
4.一种异辛烷烷基化油的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将异构烷烃和烯烃混合，得到混合物；
(b)将混合物与用于合成异辛烷烷基化油的催化剂接触发生烷基化反应，得到异辛烷烷基化油；
所述用于合成异辛烷烷基化油的催化剂的制备方法包括如下步骤：
将载体置于酸性离子液体中进行浸泡；
待浸泡结束，去除未被吸附的酸性离子液体、干燥，即得所述用于合成异辛烷烷基化油的催化剂；
所述载体为纳米多孔二氧化硅；所述纳米多孔二氧化硅的粒径为200～300nm；
所述酸性离子液体选自[C4mim]HSO4、[C6mim]HSO4和[C8mim]HSO4中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的合成方法，其特征在于，所述烷基化反应的温度1-5℃，反应时间为5～20min。
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GR01 Patent grant
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