專利名稱：一種合成直鏈烷基二甲苯的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于石油化工技術領域，特別涉及一種離子液體催化合成直鏈烷基二甲苯的新方法。
背景技術：
直鏈烷基二甲苯是生產(chǎn)油田三次采油表面活性劑和潤滑油添加劑的主要原料。直鏈烷基二甲苯是由二甲苯與烷基化劑(包括C16～C24烯烴及相應的鹵化物)在催化劑作用下進行烷基化反應生成的。傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝采用HF或AlCl3作催化劑，雖然傳統(tǒng)工藝很成熟，但存在設備腐蝕、環(huán)境污染、產(chǎn)物分離和催化劑循環(huán)使用困難等缺點。而采用固體酸作催化劑雖然克服了傳統(tǒng)工藝的不足，但固體酸催化劑存在容易失活、單程壽命短、需要反復再生和價格昂貴等缺點，制約了它們在工業(yè)上的應用。
離子液體是在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)的物質(zhì)。它完全由離子構(gòu)成，通常是由有機陽離子和無機陰離子組成。離子液體作為一種新型的環(huán)境友好溶劑和液體酸催化劑，具有其它有機、無機溶劑和傳統(tǒng)催化劑所無法比擬的優(yōu)點，其酸性可以超過固體超強酸，并且酸性可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)；蒸氣壓很低，幾乎為零；催化劑和產(chǎn)物容易分離，對環(huán)境友好；液體范圍寬，可達300～400℃，遠超過水的100℃或胺的44℃；且種類繁多，具有不可燃性，其物理化學性質(zhì)在很大程度上取決于應用的陰陽離子種類，是真正意義上可設計的綠色溶劑和催化劑。目前，離子液體已經(jīng)作為多種反應的催化劑，如環(huán)氧化、加氫、Suzuki交錯偶合反應、Diels-Alder反應、?；⒕酆?、烷基化、異構(gòu)化反應等，離子液體催化劑具有很好的活性。對于Friedel-Craft烷基化反應來說，具有L酸性的離子液體可以作為具有溶劑和催化劑雙重功能的催化溶劑體系。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服已有技術的不足，提供一種離子液體催化合成直鏈烷基二甲苯的新方法，具有烷基化反應活性高、環(huán)境友好、無設備腐蝕、產(chǎn)物容易分離、催化劑可循環(huán)使用、產(chǎn)物2位選擇性高以及制得的表面活性劑容易生物降解等優(yōu)點。
本發(fā)明提出的一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，其特征在于，所述方法依次按如下步驟進行(1)將金屬鹵化物加入到含烷基取代的咪唑或銨鹽類鹵化物中，攪拌，獲得離子液體催化劑，所述烷基取代的咪唑、銨鹽類鹵化物和金屬鹵化物的摩爾比1∶1～1∶3；(2)在反應溫度0～150℃，反應壓力0.1～0.3Mpa的條件下，將混合均勻的二甲苯、烷基化劑混合液加入到步驟1的離子液體催化劑中，攪拌，反應；(3)將步驟2的反應液靜置分層，取出上層產(chǎn)品即為直鏈烷基二甲苯，下層催化劑直接循環(huán)使用。
在上述合成直鏈烷基二甲苯的方法中，步驟1所述金屬鹵化物的金屬為鋁、鐵、銅和鋅。
在上述合成直鏈烷基二甲苯的方法中，步驟1制備所述離子液體催化劑的反應溫度0～100℃。
在上述合成直鏈烷基二甲苯的方法中，步驟1所述烷基取代的咪唑、銨鹽類鹵化物的烷基碳鏈長1～8個碳原子。
在上述合成直鏈烷基二甲苯的方法中，步驟1所述金屬鹵化物為三氯化鋁。
在上述合成直鏈烷基二甲苯的方法中，步驟2所述二甲苯與烷基化劑摩爾比在20∶1～1∶1范圍內(nèi)，二甲苯/烷基化劑混合液與離子液體催化劑體積比在150∶1～1∶1范圍內(nèi)。
在上述合成直鏈烷基二甲苯的方法中，步驟2所述烷基化劑為C6～C30的長鏈α烯烴或鹵代烷烴。
在上述合成直鏈烷基二甲苯的方法中，步驟1所述烷基取代的咪唑鹵化物為1，3烷基咪唑鹵化物，烷基取代的銨鹽類鹵化物含三個烷基。
在上述合成直鏈烷基二甲苯的方法中，步驟2所述反應溫度為15～80℃。
本發(fā)明提出的一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，具有如下優(yōu)點1.采用離子液體作催化劑，基本無設備腐蝕和環(huán)境污染等問題，生產(chǎn)過程環(huán)境友好，同時降低了設備耐腐蝕要求，縮短了工藝流程，節(jié)省投資費用；2.反應條件溫和，反應所需時間短，具有高的催化反應活性和2位選擇性，產(chǎn)物中2位直鏈烷基二甲苯的選擇性達40％以上，由其制得的表面活性劑容易生物降解；3.催化劑與產(chǎn)物容易分離，催化劑可循環(huán)使用，有利于降低生產(chǎn)成本。
4.在C16～C18烯烴與二甲苯的烷基化反應中，離子液體催化劑表現(xiàn)出很高的催化活性。在常溫常壓條件下，烯烴轉(zhuǎn)化率100％，2位直鏈烷基二甲苯選擇性達40％，具有良好的生物降解性能。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
實施例1將無水AlCl3緩慢加入到[Bmim]Cl(1-丁基3-甲基咪唑氯)中(摩爾比2∶1)，攪拌獲得離子液體催化劑。在常溫常壓下，將混合均勻的二甲苯、C18α烯烴混合液(摩爾比5∶1)加入到離子液體中(原料與催化劑體積比40∶1)，攪拌，反應5分鐘后停止攪拌，將反應液靜置分層，取出上層產(chǎn)品。
實施例2
將無水AlCl3緩慢加入到鹽酸三甲胺中(摩爾比1.5∶1)，攪拌獲得透明的離子液體。在反應溫度0℃、壓力0.3MPa下，將混合均勻的二甲苯、C18α烯烴混合液(摩爾比20∶1)加入到離子液體中(原料與催化劑體積比2∶1)，攪拌，反應20分鐘后停止攪拌，將反應液靜置分層，取出上層產(chǎn)品。
實施例3將無水AlCl3緩慢加入到[Bmim]Cl(1-丁基3-甲基咪唑氯)中(摩爾比2∶1)，攪拌獲得透明的離子液體。在反應溫度150℃、壓力0.1MPa下，將混合均勻的二甲苯、C18α氯代烷烴混合液(摩爾比1∶1)加入到離子液體中(原料與催化劑體積比100∶1)，攪拌，反應30分鐘后停止攪拌，將反應液靜置分層，取出上層產(chǎn)品。
實施例4將無水AlCl3緩慢加入到鹽酸三甲胺中(摩爾比2∶1)，攪拌獲得透明的離子液體。在常溫常壓下，將混合均勻的二甲苯、C18α氯代烷烴混合液(摩爾比10∶1)加入到離子液體中(原料與催化劑體積比150∶1)，攪拌，反應5分鐘后停止攪拌，將反應液靜置分層，取出上層產(chǎn)品。
實施例5將無水AlCl3緩慢加入到鹽酸三乙胺中(摩爾比1.5∶1)，攪拌獲得透明的離子液體。在反應溫度60℃，壓力常壓條件下，將混合均勻的二甲苯、C16α烯烴混合液(摩爾比3∶1)加入到離子液體中(原料與催化劑體積比60∶1)，攪拌，反應5分鐘后停止攪拌，將反應液靜置分層，取出上層產(chǎn)品。
實施例6將無水AlCl3緩慢加入到鹽酸三乙胺中(摩爾比1.5∶1)，攪拌獲得透明的離子液體。在反應溫度60℃，壓力0.2MPa下，將混合均勻的二甲苯、C16α烯烴混合液加入到離子液體中(二甲苯與烯烴摩爾比3∶1，原料與催化劑體積比60∶1)，攪拌，反應5分鐘后停止攪拌，將反應液靜置分層，取出上層產(chǎn)品。
權利要求
1.一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，其特征在于，所述方法依次按如下步驟進行(1)將金屬鹵化物加入到含烷基取代的咪唑或銨鹽類鹵化物中，攪拌，獲得離子液體催化劑，所述烷基取代的咪唑、銨鹽類鹵化物和金屬鹵化物的摩爾比1∶1～1∶3；(2)在反應溫度0～150℃，反應壓力0.1～0.3Mpa的條件下，將混合均勻的二甲苯、烷基化劑混合液加入到步驟1的離子液體催化劑中，攪拌，反應；(3)將步驟2的反應液靜置分層，取出上層產(chǎn)品即為直鏈烷基二甲苯，下層催化劑直接循環(huán)使用。
2.按照權利要求1所述的一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，其特征在于，步驟1所述金屬鹵化物的金屬為鋁、鐵、銅和鋅。
3.按照權利要求1所述的一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，其特征在于，步驟1制備所述離子液體催化劑的反應溫度為0～100℃。
4.按照權利要求1所述的一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，其特征在于，步驟1所述烷基取代的咪唑、銨鹽類鹵化物的烷基碳鏈長1～8個碳原子。
5.按照權利要求1所述的一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，其特征在于，步驟1所述金屬鹵化物為三氯化鋁。
6.按照權利要求1所述的一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，其特征在于，步驟2所述二甲苯與烷基化劑摩爾比在20∶1～1∶1范圍內(nèi)，二甲苯/烷基化劑混合液與離子液體催化劑體積比在150∶1～1∶1范圍內(nèi)。
7.按照權利要求1所述的一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，其特征在于，步驟2所述烷基化劑為C6～C30的長鏈α烯烴或鹵代烷烴。
8.按照權利要求1所述的一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，其特征在于，步驟1所述烷基取代的咪唑鹵化物為1，3烷基咪唑鹵化物，烷基取代的銨鹽類鹵化物含三個烷基。
9.按照權利要求1所述的一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，其特征在于，步驟2所述反應溫度為15～80℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成直鏈烷基二甲苯的方法，屬于石油化工技術領域。用離子液體催化劑代替三氯化鋁、HF或固體酸催化劑，在反應溫度0～150℃和反應壓力0.1～0.3MPa條件下，二甲苯與烷基化劑摩爾比在20∶1～1∶1范圍內(nèi)，原料與催化劑體積比在150∶1～1∶1范圍內(nèi)，合成直鏈烷基二甲苯。采用離子液體催化劑合成直鏈烷基二甲苯，生產(chǎn)過程環(huán)境友好、無設備腐蝕、2位直鏈烷基二甲苯選擇性達40％以上，由其制得的表面活性劑容易生物降解。另外，該方法還具有產(chǎn)物容易分離、催化劑可循環(huán)使用的優(yōu)點。
文檔編號C07C15/107GK1686978SQ20051001161
公開日2005年10月26日 申請日期2005年4月22日 優(yōu)先權日2005年4月22日
發(fā)明者吳芹, 韓明漢, 董斌琦, 金涌 申請人:清華大學