再生失活的離子液體催化劑的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種再生失活的離子液體催化劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]不含分子溶劑的離子液體首先被Hurley和Wier在一系列US專利(24446331，2446339，2446350)中公開。一般來說，離子液體是鹽，鹽的混合物，或產(chǎn)生一種或多種鹽的組分的混合物，它在低于室溫或稍高于室溫的溫度下熔化。(這里使用的術(shù)語“鹽”是指完全由陽離子和陰離子物質(zhì)組成的物質(zhì))。離子液體可以定義為這樣的液體，該液體的組成完全由作為陽離子和陰離子的結(jié)合的離子組成。最常見的離子液體是由有機基的陽離子和無機或有機陰離子制備的那些。最常見的有機陽離子是銨陽離子，但也經(jīng)常使用磷鑰陽離子和锍陽離子。吡啶鑰和咪唑鑰的離子液體也許是最常用的陽離子。陰離子包括，但不限于，BF4' PF6'鹵鋁酸根例如Al2Cl7-和Al 2Br7_、[ (CF3SO2)2N]'烷基硫酸根(RSO3O、羧酸根(RCO2-)和許多其它陰離子。催化上最讓人感興趣的離子液體是衍生自鹵化銨和路易斯酸(例如AlCl3、TiCl4、SnCl4、FeCl3...等)的那些。氯鋁酸鹽離子液體也許是最常用的離子液體催化劑體系。
[0003]使用的結(jié)果是離子液體催化劑失活了，即喪失活性，且可能最終需要更換。使用離子液體催化劑的烷基化過程形成稱作混合聚合物的副產(chǎn)物。這些混合聚合物通過與離子液體催化劑形成絡(luò)合物而使離子液體催化劑失活?；旌暇酆衔锸歉叨炔伙柡偷姆肿硬⑶铱梢酝ㄟ^它們的雙鍵網(wǎng)絡(luò)體系與離子液體催化劑的路易斯酸部分絡(luò)合。隨著三氯化鋁變得與混合聚合物絡(luò)合，這些離子液體催化劑的活性受損或者至少打了折扣?；旌暇酆衔镞€可以被氯化并且通過它們的氯基團與三氯化鋁相互作用，從而降低這些催化劑的整體活性或降低它們作為催化劑用于預(yù)計目的例如烷基化反應(yīng)的有效性?；旌暇酆衔镌斐傻碾x子液體催化劑失活不僅對于烷基化化學(xué)是個問題，而且極大地影響使用離子液體的經(jīng)濟性，因為它們是昂貴的催化體系且它們的頻繁更換是耗成本的。因此，在烷基化反應(yīng)中工業(yè)應(yīng)用離子液體催化劑是不可能的，除非它們能夠被有效的再生并回收。
[0004]美國專利N0.7，432,408(?408專利”)中公開的烷基化方法涉及在離子液體催化劑存在下使異鏈烷烴(優(yōu)選異戊烷)與烯烴(優(yōu)選乙烯)接觸以生產(chǎn)汽油調(diào)合組分。離子液體催化劑使該新烷基化方法區(qū)別于常規(guī)方法，常規(guī)方法使輕質(zhì)鏈烷烴和輕質(zhì)烯烴轉(zhuǎn)化為更為獲利的產(chǎn)物，例如使異鏈烷烴與烯烴烷基化和使烯烴聚合。例如，使異丁烷與C3-C5-烴烷基化以制備具有高辛烷值的汽油餾分所使用的較為廣泛的兩種方法使用硫酸(H2SO4)和氫氟酸(HF)催化劑。
[0005]涉及使混合聚合物加氫的再生方法描述于美國專利申請公開N0.2007/0142218( “ ' 218 公布物 ”)、2007/0142217 ( “ ' 217 公布物”)、2007/0142215( “ ' 215 公布物 ”)、2007/0142214 ( “ ' 214 公布物”)和2007/0142213(?213公布物”)中。'218公布物涉及一種將使用過的酸性離子液體催化劑再生的方法，該方法包括如下步驟:在加氫條件下將使用過的離子液體催化劑和氫氣與均相加氫催化劑在反應(yīng)區(qū)內(nèi)接觸足以使使用過的催化劑的活性提高的時間。'217公布物涉及一種將已經(jīng)被混合聚合物失活的使用過的酸性離子液體催化劑再生的方法，該方法包括:在加氫條件下將所述使用過的催化劑、金屬和充當氫源的布朗斯臺德酸在反應(yīng)區(qū)內(nèi)混合足以使至少部分所述混合聚合物加氫的時間。'215公布物涉及一種將使用過的酸性離子液體催化劑再生的方法，該方法包括如下步驟:在加氫條件下將使用過的離子液體催化劑和氫氣與包含在載體上的加氫組分的負載型加氫催化劑在反應(yīng)區(qū)內(nèi)接觸足以使所述使用過的催化劑的活性提高的時間。'214公布物涉及一種將使用過的已失活的酸性離子液體催化劑再生的方法，該方法包括如下步驟:在加氫條件下將使用過的氯鋁酸鹽離子液體催化劑和氫氣與金屬加氫催化劑在反應(yīng)區(qū)內(nèi)接觸足以使所述離子液體催化劑的活性提高的時間。'213公布物涉及一種通過除去混合聚合物使已經(jīng)被所述混合聚合物失活的使用過的酸性催化劑再生以提高所述催化劑活性的方法。'213公布物論述了加氫作為除去混合聚合物的一種方法。
[0006]美國專利6，096, 680描述了液體包合物組合物，其在傅-克反應(yīng)中用作可重復(fù)使用的鋁催化劑。在一個實施方案中，該液體包合物組合物由以下組分生成，所述組分包括⑴至少一種三鹵化鋁，(ii)至少一種鹽，所述鹽選自堿金屬鹵化物、堿土金屬鹵化物、堿金屬擬齒化物、季銨鹽、季磷鑰鹽、或三元锍鹽、或上述任意兩種或更多種的混合物，和(iii)至少一種芳烴化合物。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的在于提出一種再生失活的離子液體催化劑的方法。特別適用于與混合聚合物形成絡(luò)合物的失活離子液體催化劑的再生。所述混合聚合物是高度不飽和的分子并且可以通過它們的雙鍵網(wǎng)絡(luò)體系與離子液體催化劑的路易斯酸部分絡(luò)合。
[0008]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0009]再生失活的離子液體催化劑的方法，包括:
[0010](a)提供離子液體催化劑，其中至少一部分所述離子液體催化劑與混合聚合物結(jié)合；(b)將一部分金屬鋁和溶劑混合，溶劑與金屬鋁的質(zhì)量比為1:10-10-1，(C)使所述離子液體催化劑與金屬鋁和溶劑的混合物在攪拌反應(yīng)器中反應(yīng)，在反應(yīng)過程中伴隨加入另一部分金屬鋁，混合物中金屬鋁與反應(yīng)過程中加入金屬鋁的質(zhì)量比為1:10-10:1，以從所述離子液體催化劑中釋放所述混合聚合物；和(d)通過在攪拌萃取塔或填料萃取塔中進行溶劑萃取而從所述離子液體催化劑中分離出所述混合聚合物；在萃取過程中加入新鮮離子液體催化劑，新鮮離子液體催化劑與再生離子液體催化劑的質(zhì)量比為1:10-10:1。
[0011]所述溶劑選自戊烷、己烷、庚烷、辛烷、癸烷、正丁烷、異丁烷、異戊烷和它們的混合物。
[0012]此再生方法通過在反應(yīng)前加入溶劑以及在反應(yīng)中伴隨加入金屬鋁使得反應(yīng)更為溫和，并且有利于提高后續(xù)萃取分離的效果，在萃取過程中加入新鮮離子液體催化劑有利于萃取過程中更好的分相，提高離子液體催化劑的萃取收率。
【具體實施方式】
[0013]實施例1
[0014]提供離子液體催化劑，其中至少一部分所述離子液體催化劑與混合聚合物結(jié)合；將一部分金屬鋁和溶劑混合，溶劑與金屬鋁的質(zhì)量比為1:5，使所述離子液體催化劑與金屬鋁和溶劑的混合物在攪拌反應(yīng)器中反應(yīng)，在反應(yīng)過程中伴隨加入另一部分金屬鋁，混合物中金屬鋁與反應(yīng)過程中加入金屬鋁的質(zhì)量比為1:4，以從所述離子液體催化劑中釋放所述混合聚合物；和通過在攪拌萃取塔或填料萃取塔中進行溶劑萃取而從所述離子液體催化劑中分離出所述混合聚合物；在萃取過程中加入新鮮離子液體催化劑，新鮮離子液體催化劑與再生離子液體催化劑的質(zhì)量比為1:2。
[0015]實施例2
[0016]提供離子液體催化劑，其中至少一部分所述離子液體催化劑與混合聚合物結(jié)合；將一部分金屬鋁和溶劑混合，溶劑與金屬鋁的質(zhì)量比為1:5，使所述離子液體催化劑與金屬鋁和溶劑的混合物在攪拌反應(yīng)器中反應(yīng)，在反應(yīng)過程中伴隨加入另一部分金屬鋁，混合物中金屬鋁與反應(yīng)過程中加入金屬鋁的質(zhì)量比為1:4，以從所述離子液體催化劑中釋放所述混合聚合物；和通過在攪拌萃取塔或填料萃取塔中進行溶劑萃取而從所述離子液體催化劑中分離出所述混合聚合物；在萃取過程中加入新鮮離子液體催化劑，新鮮離子液體催化劑與再生離子液體催化劑的質(zhì)量比為1:2。
[0017]實施例3
[0018]提供離子液體催化劑，其中至少一部分所述離子液體催化劑與混合聚合物結(jié)合；將一部分金屬鋁和溶劑混合，溶劑與金屬鋁的質(zhì)量比為1:8，使所述離子液體催化劑與金屬鋁和溶劑的混合物在攪拌反應(yīng)器中反應(yīng)，在反應(yīng)過程中伴隨加入另一部分金屬鋁，混合物中金屬鋁與反應(yīng)過程中加入金屬鋁的質(zhì)量比為1:3，以從所述離子液體催化劑中釋放所述混合聚合物；和通過在攪拌萃取塔或填料萃取塔中進行溶劑萃取而從所述離子液體催化劑中分離出所述混合聚合物；在萃取過程中加入新鮮離子液體催化劑，新鮮離子液體催化劑與再生離子液體催化劑的質(zhì)量比為1:1。
[0019]實施例4
[0020]提供離子液體催化劑，其中至少一部分所述離子液體催化劑與混合聚合物結(jié)合；將一部分金屬鋁和溶劑混合，溶劑與金屬鋁的質(zhì)量比為2:1，使所述離子液體催化劑與金屬鋁和溶劑的混合物在攪拌反應(yīng)器中反應(yīng)，在反應(yīng)過程中伴隨加入另一部分金屬鋁，混合物中金屬鋁與反應(yīng)過程中加入金屬鋁的質(zhì)量比為3:2，以從所述離子液體催化劑中釋放所述混合聚合物；和通過在攪拌萃取塔或填料萃取塔中進行溶劑萃取而從所述離子液體催化劑中分離出所述混合聚合物；在萃取過程中加入新鮮離子液體催化劑，新鮮離子液體催化劑與再生離子液體催化劑的質(zhì)量比為2:1。
[0021]實施例5
[0022]提供離子液體催化劑，其中至少一部分所述離子液體催化劑與混合聚合物結(jié)合；將一部分金屬鋁和溶劑混合，溶劑與金屬鋁的質(zhì)量比為3:1，使所述離子液體催化劑與金屬鋁和溶劑的混合物在攪拌反應(yīng)器中反應(yīng)，在反應(yīng)過程中伴隨加入另一部分金屬鋁，混合物中金屬鋁與反應(yīng)過程中加入金屬鋁的質(zhì)量比為1:2，以從所述離子液體催化劑中釋放所述混合聚合物；和通過在攪拌萃取塔或填料萃取塔中進行溶劑萃取而從所述離子液體催化劑中分離出所述混合聚合物；在萃取過程中加入新鮮離子液體催化劑，新鮮離子液體催化劑與再生離子液體催化劑的質(zhì)量比為3:1。
【主權(quán)項】
1.再生失活的離子液體催化劑的方法，其特征在于包括: (a)提供離子液體催化劑，其中至少一部分所述離子液體催化劑與混合聚合物結(jié)合； (b)將一部分金屬鋁和溶劑混合，溶劑與金屬鋁的質(zhì)量比為1:10-10-1， (c)使所述離子液體催化劑與金屬鋁和溶劑的混合物在攪拌反應(yīng)器中反應(yīng)，在反應(yīng)過程中伴隨加入另一部分金屬鋁，混合物中金屬鋁與反應(yīng)過程中加入金屬鋁的質(zhì)量比為1:10-10:1，以從所述離子液體催化劑中釋放所述混合聚合物；和 (d)通過在攪拌萃取塔或填料萃取塔中進行溶劑萃取而從所述離子液體催化劑中分離出所述混合聚合物；在萃取過程中加入新鮮離子液體催化劑，新鮮離子液體催化劑與再生離子液體催化劑的質(zhì)量比為1:10-10:1。
【專利摘要】本發(fā)明公開了再生失活的離子液體催化劑的方法，包括：(a)提供離子液體催化劑，其中至少一部分所述離子液體催化劑與混合聚合物結(jié)合；(b)將一部分金屬鋁和溶劑混合，(c)使所述離子液體催化劑與金屬鋁和溶劑的混合物在攪拌反應(yīng)器中反應(yīng)，在反應(yīng)過程中伴隨加入另一部分金屬鋁，以從所述離子液體催化劑中釋放所述混合聚合物；和(d)通過在攪拌萃取塔或填料萃取塔中進行溶劑萃取而從所述離子液體催化劑中分離出所述混合聚合物；在萃取過程中加入新鮮離子液體催化劑。此再生方法反應(yīng)更為溫和，有利于提高后續(xù)萃取分離的效果，在萃取過程中加入新鮮離子液體催化劑有利于萃取過程中更好的分相，提高離子液體催化劑的萃取收率。
【IPC分類】B01J38-56
【公開號】CN104549570
【申請?zhí)枴緾N201410617856
【發(fā)明人】朱忠良
【申請人】朱忠良
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年11月5日