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近年来,酸性离子液体作为一种环境友好型催化剂被广泛研究。通过改变阴阳离子的结构,可以得到不同酸性的离子液体。酸性离子液体可用于催化C5~C8链烷烃骨架异构化反应。轻烃异构化是生产高辛烷值清洁汽油组分的重要工艺过程之一。因此,本文将酸性离子液体用于催化正戊烷异构化反应,考察其催化性能和反应规律。
优选出2AlCl3/Et3NHCl离子液体作为正戊烷异构化反应的催化剂。考察了反应温度、反应时间和剂油比对离子液体催化正戊烷异构化反应的影响。结果表明:相对低反应温度、较短反应时间和较小剂油比有利于提高液收和异构烷烃选择性。确定了最佳的操作条件:反应温度30℃、反应时间3 h、剂油比1:1。在此优化的反应条件下,正戊烷的转化率为44.61 wt%,液收为96.07 wt%,异构烷烃的选择性为90.52 wt%,异构化油的RON为73.10,产品的异构化油RON为83.18。
建立了异构化油辛烷值的关联式,利用此关联式可以较好地预测异构化油辛烷值的增加量和异构化油辛烷值的增加量与正戊烷转化率的比值。考察了2AlCl3/Et3NHCl离子液体催化正戊烷异构化的使用寿命,结果表明:离子液体每重复使用一次,正戊烷转化率约下降5 wt%。
研究了多种引发剂对反应的促进效果。结果表明:引入叔丁基氯能有效加快反应速率,但液收和异构烷烃选择性下降明显,因此为保证较高的液收和异构烷烃选择性,该反应中不考虑加入引发剂。考察了多种抑制剂对产物分布的调节作用。结果表明:添加环己烷可以有效提高液收和异构烷烃选择性。在反应温度30℃、反应时间3 h、剂油比1:1的优化反应条件下,添加0.5 v%的环己烷,正戊烷转化率为27.90 wt%,液收为98.44 wt%,异构烷烃的选择性为94.08 wt%,异构化油的RON为68.86,产品的异构化油RON为91.90。