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中国石油大学(北京)重质油国家重点实验室开发了复合离子液体催化C4烷基化工艺，并进行了中试试验，结果表明该工艺具有良好的催化反应性能，烷基化油的辛烷值可以达到工业烷基化水平。但是有关该工艺过程的基础研究还不完善，没有可用于实际设计和生产指导的动力学模型。鉴于此，本论文首先设计搭建了一套可用于快速反应的小型实验装置，用此考察了C4烷基化的短时间反应规律，优化反应条件，并进一步建立C4烷基化动力学模型。
实验研究了搅拌转速、酸烃比、反应温度和反应时间对烷基化产物收率和分布的影响，发现油品辛烷值随着搅拌转速的增加、酸烃比的增加、反应温度的降低而上升。找到了C4烃烷基化最佳的实验室操作条件：反应温度0℃、酸烃比1:1、搅拌转速1500 r/min、反应时间20 s。在此条件下，所得油品辛烷值能达到90以上。
对复合离子液体催化C4烷基化进行了反应历程的分析，在此基础上将反应体系组分划分为丁烯、异丁烷、TMP、DMH、非C8五个集总，建立了C4烃催化五集总动力学模型。用实验室开发的集总模型参数求解程序求得了10℃、25℃和40℃时的反应速率常数，并根据Arrhenius公式求取了反应的指前因子和活化能。检验结果表明所建集总模型的计算准确度较高。