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离子液体协同催化C4烷基化过程研究; Improved C4 Alkylation Reaction with Ionic Liquids Additives
黄倩
学位类型硕士
2015-07
学位授予单位中国科学院研究生院
学位专业化学工程
关键词异丁烷 烷基化 离子液体 浓硫酸 助剂
摘要C4烷基化在石油工业中有巨大的发展前景,该过程使用醚后碳四原料所生产的烷基化油是高效清洁的汽油组分。由于能源短缺的严峻形势和环保要求的提高,烷基化油产品的需求量有不断增长的趋势。针对C4烷基化工业中所应用的传统硫酸催化剂排污量大、催化剂消耗量大、催化剂失活的问题,本论文的工作基于传统工艺进行改进,研究烷基化反应的高效助催化剂,用以协同催化烷基化反应,改善传统催化剂硫酸存在的污染问题。本论文的研究目的是提高传统催化剂活性,减少生产过程的废酸排放量,实现烷基化油产品和生产过程的双绿色化。主要开展以下几方面研究: 在实验室搭建烷基化反应装置,进行浓硫酸催化异丁烷与丁烯的烷基化反应。研究了浓硫酸催化C4烷基化的特性、机理、反应条件和影响因素,最终确立实验室实验条件。并且为进一步优化浓硫酸烷基化提供对比数据和理论基础。 实验室合成了两类可能具有促进乳化性能的离子液体,同时购买其他几类离子液体作为助剂,考察其对烷基化反应的作用。Bmim类离子液体助剂具有明显提高主催化剂寿命的功能,适合作为烷基化助剂。通过深入研究助剂的协同催化机理,认为助剂的加入有利于促进更多的异丁烷参与反应,减少了副反应和酸溶油的生成,能够稳定体系的酸强度,延长了催化剂使用寿命。 选取了一种优良离子液体进行C4烷基化中试试验,获得了产品选择性、辛烷值等关键实验数据。结果表明,加入离子液体助剂后平均收率比原有方法高,催化剂消耗降低,油品检测符合标准。在传统工艺的基础上进行改进和创新取得了明显效果。 此外,实验室中成功合成了一系列金刚烷胺离子液体。这些离子液体作为助剂运用到烷基化反应中,进行间歇实验评价和寿命实验评价。其中链长最长的离子液体效果最好,加入金刚烷胺离子液体后催化剂寿命提高、产品质量提高。通过验证实验证明其氢转移功能,发现其能加快反应控制步骤。金刚烷胺离子液体能够协同催化C4烷基化,显著提高了催化效果,稳定性优良,能够作为异丁烷/丁烯烷基化反应的助剂。 关键词:异丁烷,烷基化,离子液体,浓硫酸,助剂
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/20300
专题研究所(批量导入)
推荐引用方式
GB/T 7714
黄倩. 离子液体协同催化C4烷基化过程研究, Improved C4 Alkylation Reaction with Ionic Liquids Additives[D]. 中国科学院研究生院,2015.
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