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室温离子液体是近年来兴起的一类极具应用前景的环境友好型催化剂,可以根据需要设计并制备不同的离子液体。通过改变阴阳离子的结构,可以得到不同酸性的离子液体。本论文将酸性离子液体应用于轻烃异构化过程,研究其催化正己烷异构化反应的过程。
本文首先合成了一系列不同阴、阳离子结构的离子液体,从中优选出2AlCl<,3>/Et<,3>NHCl基础离子液体为异构化反应较优的催化剂。通过对离子液体的结构和酸性研究表明:离子液体的酸碱性由阴离子的性质决定,2AlCl<,3>/Et<,3>NHCI离子液体存在着Al<,2>Cl<,7><->和Al<,3>Cl<,10><->等阴离子,离子液体表现为强酸性,因此表现出了较好的催化性能。
考察发现,2AlCl<,3>/Et<,3>NHCI离子液体虽然对正己烷异构化有较好的催化性能,但反应速度较慢。因此考察了多种引发剂对离子液体催化正己烷异构化的促进效果。结果表明:在体系中加入30 v%异戊烷能够明显提高反应速度。
考察了反应时间、反应温度和剂油体积比等操作条件对离子液体催化正己烷异构化反应的影响,结果表明:短反应时间、低反应温度的情况下能提高正己烷的转化率和异构烷烃的选择性。确定了正己烷异构化的最佳反应条件:反应温度为50℃,反应时间为45 min,剂油体积比为1:1,搅拌器转速为1500 r/min。
本论文对离子液体催化正己烷异构化的机理进行了初步研究,结果表明,反应是经高活性的正碳离子中间物进行的。
研究表明,2AlCl<,3>/Et<,3>NHCl离子液体能够催化正己烷异构化反应,与传统的双功能催化剂相比具有反应温度更低、转化率高、催化剂成本低、不结焦等优点,并且在反应过程中不需要通入H<,2>,大大降低了操作成本。因此,离子液体催化轻烃异构化反应具有很好的研究前景。