離子液體?溶劑配合物，其制備方法及應(yīng)用與流程

本公開涉及有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域。尤其是，本公開涉及離子液體-溶劑配合物。

本公開還涉及離子液體-溶劑配合物的制備及其應(yīng)用，而不限于其在化學(xué)和生物反應(yīng)，蓄電池或電池，處理污染的水，凈化氣體和作為催化劑、溶劑等方面的應(yīng)用。并且，本公開還涉及使用所述離子液體-溶劑配合物生產(chǎn)線性烷基苯(LAB)。

背景技術(shù)：

鹽是由酸和堿的中和反應(yīng)產(chǎn)生的離子化合物。它們由相關(guān)數(shù)量的陽離子(帶正電荷的離子)和陰離子(帶負(fù)電荷的離子)組成，使得產(chǎn)物是電中性的(沒有凈電荷)。這些組分離子可以是無機(jī)的或有機(jī)的，并且鹽作為整體可以是單原子的或多原子的。鹽可以是固體形式或液體形式，并且液體狀態(tài)的鹽被稱為離子液體。

離子液體是完全由離子或陽離子和陰離子的組合組成的液體。所謂的“低溫”離子液體通常是具有小于100℃，通常甚至低于室溫的熔點(diǎn)的有機(jī)鹽。離子液體適合作為例如烷基化和聚合反應(yīng)以及二聚、低聚、乙酰化、復(fù)分解和共聚反應(yīng)中的催化劑和溶劑。

通常，這些反應(yīng)使用現(xiàn)有技術(shù)中可用的各種催化劑進(jìn)行。例如：作為用于制造洗滌劑的非常重要的原料的烷基苯是通過經(jīng)由苯與烯烴反應(yīng)產(chǎn)生烷基苯的方法的苯的烷基化制備的。烷基化條件包括在均相或非均相烷基化催化劑(如氯化鋁、三氟化硼、硫酸、氫氟酸、磷酸和沸石催化劑)的存在下和高溫。

用于這種烷基化反應(yīng)的大多數(shù)商業(yè)設(shè)備使用氟化氫(HF)作為酸催化劑。然而，基于HF的方法在安全性、毒性、揮發(fā)性、腐蝕性、廢物處理和麻煩的酸回收及其純化方面存在操作問題。最近已經(jīng)開發(fā)了例如UOP Detal的固體酸催化劑來代替HF。但是這種固體酸催化劑技術(shù)不能被改進(jìn)用于在基于HF的技術(shù)制造設(shè)備中。在現(xiàn)有技術(shù)中探索的用于制備線性烷基苯的HF的替代物是離子液體。

就組合物而言，所報(bào)道的一類離子液體是熔融鹽組合物，其在低溫下熔融并且可用作催化劑、溶劑和電解質(zhì)。這樣的組合物是在低于組分的個(gè)體熔點(diǎn)的溫度下為液體的組分的混合物。

離子液體可以定義為其組成完全包含作為陽離子和陰離子的組合的離子的液體。最常見的離子液體是由基于有機(jī)的陽離子和無機(jī)或有機(jī)陰離子制備的那些。最常見的有機(jī)陽離子是銨陽離子，但是也經(jīng)常使用鏻陽離子和锍陽離子。吡啶鎓和咪唑鎓的離子液體或許是最常用的陽離子。陰離子包括但不限于BF^4-、PF6-、鹵鋁酸鹽(如Al2Cl7-和Al2Br7—)、[(CF3SO2)2N)]-、烷基硫酸根(RSO3-)、羧酸根(RCO2-)和許多其它的。最具催化性的離子液體是源自鹵化銨和路易斯酸(例如AlCl₃、TiCl₄、SnCl₄、FeCl₃等)的那些。氯鋁酸鹽離子液體也許是最常用的離子液體催化劑體系。

WO/2011/064556公開了通過使1摩爾的AlX3(其中，X可以是Cl、Br、F)與1或2摩爾的R¹-C(O)-N(R²)(R³)(其中，R1至R3可以是烷基、芳基或取代的烷基和芳基)接觸而形成具有高達(dá)100℃的凝固點(diǎn)的混合物。該混合物可用于混合物的電還原以產(chǎn)生金屬鋁。它還公開了AlX3與3摩爾的酰胺形成固體。然而，其并不暗示該配合物與AlX3的進(jìn)一步反應(yīng)。并且，該混合物有時(shí)需要加熱以形成具有高達(dá)100℃的凝固點(diǎn)的良好混合物。

US 8,518,298公開了凝固點(diǎn)高達(dá)50℃的混合物的形成，其中，所述混合物通過以下物質(zhì)之間的反應(yīng)形成：(A)1摩爾當(dāng)量的式I(Mn+)(X-)n I的鹽或其水合物；和(B)1至8摩爾當(dāng)量的配合劑，其包含一種或多種不帶電荷的有機(jī)化合物，每種化合物具有(i)能夠與陰離子X-形成氫鍵的氫原子；和(ii)選自O(shè)、S、N和P中且能夠與金屬離子Mn+形成配位鍵的雜原子，其中，所述反應(yīng)在不存在外部溶劑下進(jìn)行。其中，M是選自Mg、Ca、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Ge、In、Sn、Ti、Pb、Cd、Hg和Y中的金屬元素，并且X是選自鹵離子、硝酸根和乙酸根中的一種或多種單價(jià)陰離子。A:B的比例在1:8內(nèi)變化。然而，沒有公開關(guān)于加合物與(Mn+)(X-)n的進(jìn)一步反應(yīng)。

由大的有機(jī)陽離子和可配位到金屬離子的陰離子形成的離子液體是本領(lǐng)域已知的。并且，通過加熱加入到路易斯堿中的路易斯酸以形成加合物/離子液體是本領(lǐng)域熟知的。

Xuewen等人,Chinese Journal of Chemical Engineering,2006,14,289-293描述了[bmim]Cl/[FeCl3]離子液體作為用于苯與1-十八碳烯烷基化的催化劑。類似地，ZHU等人,Bulletin of the Catalysis Society of India,2007,6,83-89公開了氯鋁酸鹽離子液體用于苯與烯烴和烷烴的混合物的烷基化的用途。

美國專利第7285698號公開了使用復(fù)合離子液體作為催化劑的異丁烷和C4烯烴烷基化的方法。所述離子液體包括：陽離子，其是含烷基的胺或吡啶的氫鹵化物，和陰離子，該陰離子是鹵化鋁和銅、鐵、鋅、鎳、鈷、鉬或鉑的鹵化物或硫酸鹽或硝酸鹽的混合物。

所有上述報(bào)道的離子液體和所述方法都具有所得離子液體具有高離子液體粘度的缺點(diǎn)。并且，通過僅將路易斯堿加入到金屬鹽中來制備一些離子液體需要加熱。最重要的是，需要大量的現(xiàn)有技術(shù)的離子液體用于進(jìn)行這樣的反應(yīng)。本公開通過公開離子液體-溶劑配合物克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，其中，離子液體在與離子液體形成配合物的溶劑的存在下合成，并且具有各種優(yōu)點(diǎn)，包括但不限于具有非常低的粘度，在該過程中不需要加熱，更長的存放期和確保最小化使用反應(yīng)所需的催化劑(離子液體)。

本公開還提供了用于用更安全的均相酸催化劑進(jìn)行苯的烷基化以生產(chǎn)改善的可生物降解的線性烷基苯的改進(jìn)方法，并且在最少的改變或沒有改變的情況下可以被改進(jìn)用于基于HF的制造設(shè)備中。在本方法中使用的離子液體降低了線性烷基苯的烷基化所需的成本以及時(shí)間。從而，使烷基化的過程更快并且更便宜。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問題

本公開涉及離子液體-溶劑配合物，并且所述配合物中的溶劑包括但不局限于有機(jī)溶劑。

在實(shí)施方式中，本公開所述的離子液體-溶劑配合物用于催化反應(yīng)，其中所述離子液體-溶劑配合物使進(jìn)行反應(yīng)需要的離子液體的量最小化。

在一些實(shí)施方式中，本公開涉及用于制備離子液體-溶劑配合物的方法，其中，所述在制備離子液體期間加入溶劑。在本公開的示例性實(shí)施方式中，當(dāng)制備離子液體時(shí)加入所述溶劑，并且因此，不需要加熱形成離子液體。如此制備的離子液體-溶劑配合物具有非常低的粘度，并且改善離子液體的傳輸性能從而克服了各種催化反應(yīng)過程中的阻力。

在本公開的一些實(shí)施方式中，離子液體-溶劑配合物適合于包括但不局限于，化學(xué)反應(yīng)和生物反應(yīng)，蓄電池或電池，處理污染的水，凈化氣體和作為催化劑、溶劑等的應(yīng)用。

附圖說明

為了可以容易地理解本公開，并實(shí)現(xiàn)實(shí)際效果，現(xiàn)在將參考如參考附圖所示的示例性實(shí)施方式。將附圖和下面的詳細(xì)描述一起并入說明書中并且形成說明書的一部分，并且用于根據(jù)本公開進(jìn)一步說明實(shí)施方式并解釋各種原理和優(yōu)點(diǎn)，其中：

圖1描述了表示在用苯與烯烴烷基化期間涉及的單元操作的順序的流程圖，其中：(M1)表示第一混合器；(M2)表示第二混合器；(S1)表示第一沉降器；(M3)表示第三混合器；(S2)表示第二沉降器；(PR)表示凈化器，其可以是攪拌容器或離心分離器或填充有氧化鋁以去除微量酸的填充柱；(S3)表示第三沉降器；(D1)表示第一分餾塔；(D2)表示第二分餾塔；(D3)表示第三分餾塔；(CRU)表示催化回收單元。

圖2描述了離子包合物形成的NMR研究，其在所述包合物形成后，顯示出苯的質(zhì)子向高場移動(dòng)(6.614至4.892ppm)。

具體實(shí)施方式

如在此使用的術(shù)語“離子液體”“基于脲的離子液體”和“催化劑”已經(jīng)在本公開中可互換使用，除非另有相反說明。

本公開涉及離子液體-溶劑配合物，其中所述離子液體包含含有有機(jī)溶劑配合物中的陽離子和陰離子。

在實(shí)施方式中，本公開涉及由式I表示的離子液體-溶劑配合物，

[UM_iX_j]S；

其中，

[UM_iX_j]表示所述離子液體，以及S表示有機(jī)溶劑；

其中，

U表示選自酰胺、膦和氧化膦中的陽離子；

[M_iX_j]表示陰離子，其中，M表示選自Al、Fe、Zn、Mn、Mg、Ge、Cu和Ni中的金屬；X表示選自F、Cl、Br和I中的鹵素；以及i和j表示1至6。

在本公開的示例性實(shí)施方式中，所述酰胺選自脲和二甲基甲酰胺。

在本公開優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述酰胺是脲。

在本公開的另一個(gè)示例性實(shí)施方式中，所述膦是三苯膦。

在本公開的實(shí)施方式中，所述溶劑選自苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醇、乙酸、丙酮、乙腈、丁醇、叔丁醇、四氯化碳、氯苯、氯仿、環(huán)己烷、1,2-二氯乙烷、庚烷、己烷、甲醇、二氯甲烷、硝基甲烷、戊烷、丙醇和二甲苯。

在本公開的另一個(gè)實(shí)施方式中，所述溶劑是選自苯、甲苯、氯苯、環(huán)己烷和二甲苯的芳族溶劑。

在本公開的示例性實(shí)施方式中，所述溶劑是苯或甲苯。

在本公開優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述溶劑是苯。

在本公開的非限制性實(shí)施方式中，所述溶劑與所述離子液體[UMiXj]形成包合物。

在本公開的優(yōu)選實(shí)施方式中，所述離子液體-溶劑配合物[UMiXj]S是[脲-AlCl₃]-苯。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，本公開所述的離子液體溶劑配合物使作為進(jìn)行反應(yīng)的催化劑所需的離子液體[UMiX]的量最小化。

本公開還涉及制備式I的離子液體-溶劑配合物的方法：

[UM_iX_j]S；

其中，

[UM_iX_j]表示所述離子液體，以及S表示有機(jī)溶劑；

其中，

U表示選自酰胺、膦、氧化膦和脲中的陽離子；

[M_iX_j]表示陰離子，其中，M表示選自Al、Fe、Zn、Mn、Mg、Ge、Cu和Ni中的金屬；X表示選自F、Cl、Br和I中的鹵素；以及i和j表示1至6。

在本公開的實(shí)施方式中，用于制備所述離子液體-溶劑配合物的方法包括以下步驟：

a.在氮?dú)夥障聦⒂袡C(jī)溶劑加入到裝滿陽離子的燒瓶中，并且攪拌反應(yīng)混合物大約10分鐘至50分鐘的時(shí)間段；

b.將所述燒瓶浸入在保持大約10-40℃溫度的水浴中，并且在緩慢攪拌所述反應(yīng)混合物大約10-50分鐘的時(shí)間段下加入陰離子；和

c.攪拌所述反應(yīng)混合物大約2至6小時(shí)以獲得所述離子液體-溶劑配合物。

在本公開的另一個(gè)實(shí)施方式中，步驟a)和b)的攪拌進(jìn)行大約30分鐘的時(shí)間段，并且步驟c)的攪拌進(jìn)行大約2至3小時(shí)的時(shí)間段，并且所述溫度優(yōu)選大約15-200℃。

在本公開的又一個(gè)實(shí)施方式中，所述溶劑與[UMiXj]形成包合物。

在非限制性實(shí)施方式中，所述溶劑是有機(jī)溶劑，其包括但不限于乙酸乙酯、苯、甲苯、乙醇、乙酸、丙酮、乙腈、丁醇、叔丁醇、四氯化碳、氯苯、氯仿、環(huán)己烷、1,2-二氯乙烷、庚烷、己烷、甲醇、二氯甲烷、硝基甲烷、戊烷、丙醇和二甲苯。

在本公開的示例性實(shí)施方式中，所述溶劑是選自苯、甲苯、氯苯、環(huán)己烷和二甲苯中的芳族溶劑。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述溶劑是苯或甲苯，優(yōu)選苯。

在本公開的非限制性實(shí)施方式中，在制備離子液體期間加入所述溶劑。

在本公開的非限制性實(shí)施方式中，當(dāng)制備離子液體時(shí)加入溶劑/苯具有不需加熱形成離子液體的優(yōu)點(diǎn)。

在本公開的非限制性實(shí)施方式中，當(dāng)制備離子液體時(shí)加入溶劑/苯在離子液體中容納更多的溶劑。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，在制備所述離子液體溶劑配合物中加入試劑的具體順序在使反應(yīng)需要的催化劑的量最小化中起重要作用。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，在制備所述離子液體溶劑配合物中加入試劑的具體順序在降低所述離子液體-溶劑配合物的粘度中起重要作用。

在本公開的另一個(gè)實(shí)施方式中，如果所述離子液體用0％苯(即不含苯)制成，然后用苯稀釋，則它只能吸收40重量％的苯。然而，當(dāng)在制備所述離子液體時(shí)使用苯時(shí)，所述離子液體首先可以吸收高達(dá)70％的苯。因此，制備本公開的離子液體溶劑配合物的方法需要在其制備期間而非之后加入溶劑，因?yàn)檫@影響離子液體在反應(yīng)期間將溶劑保持在其中的能力。

在本公開的非限制性實(shí)施方式中，所述離子液體-溶劑配合物由各種氯鋁酸鹽與溶劑的深度低共熔混合物組成。

在本公開的非限制性實(shí)施方式中，在有機(jī)溶劑的存在下陽離子與陰離子配合形成低共熔配合物[U-M_iX_j]^-有機(jī)溶劑。

在本公開的示例性實(shí)施方式中，在苯的存在下脲與AlCl₃配合形成低共熔配合物[U-AlCl₃]^-苯。同樣，在有機(jī)溶劑的存在下脲與各種金屬鹵化物配合產(chǎn)生深度低共熔溶劑。

在本公開的非限制性實(shí)施方式中，所述離子液體-溶劑配合物具有非常低的粘度。

在本公開的非限制性實(shí)施方式中，所述離子液體-溶劑配合物具有更長的存放期并且高度穩(wěn)定。

在本公開的非限制性實(shí)施方式中，所述離子液體-溶劑配合物可用于包括但不限于化學(xué)和生物反應(yīng)，蓄電池或電池，處理污染的水，凈化氣體和作為催化劑、溶劑等的用途。

在本公開的非限制性實(shí)施方式中，所述離子液體-溶劑配合物可用于催化化學(xué)反應(yīng)的用途，包括但不限于烷基化、烷基轉(zhuǎn)移、酰化、烷基磺化、聚合、二聚、低聚、異構(gòu)化、乙?；?fù)分解、第爾斯-阿爾德反應(yīng)、周環(huán)和共聚反應(yīng)。因此，所述離子液體-溶劑配合物用作各種反應(yīng)的催化劑。

在本公開的非限制性實(shí)施方式中，所述離子液體-溶劑配合物可用于催化化學(xué)反應(yīng)的用途，包括但不限于弗里德爾克拉夫特反應(yīng)。

本公開還涉及用于進(jìn)行反應(yīng)的方法，該方法包括在所述離子液體-溶劑配合物的存在下催化所述反應(yīng)的步驟。

在一個(gè)實(shí)施方式中，本公開涉及用于芳族化合物的烷基化的方法。

在一個(gè)實(shí)施方式中，被本公開的方法烷基化的芳族化合物是芳香烴或取代的芳香烴，例如但不限于苯或取代的苯，如甲苯、氯苯、乙苯、二甲苯、異丙基苯、其它單和多低級烷基苯或具有大約2-50個(gè)碳原子的聚芳族烴與具有大約2-50個(gè)碳原子的烯烴或烯烴的混合物。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，烷基化的芳族化合物是苯或苯的衍生物，優(yōu)選苯。

在一個(gè)實(shí)施方式中，用于芳族化合物的烷基化的催化劑(離子液體)是具有通式[UM_iX_i]的基于強(qiáng)路易斯酸的離子液體，其中，

U表示選自酰胺、膦和氧化膦中的陽離子；[M_iX_j]表示陰離子，其中，M表示選自Al、Fe、Zn、Mn、Mg、Ge、Cu和Ni中的金屬；X表示選自F、Cl、Br和I中的鹵素；并且i和j表示1至6。

本公開還涉及用于制造線性烷基苯(LAB)的方法，其中，所述方法包括以下步驟：

a.使苯與烯烴原料接觸以獲得預(yù)混合進(jìn)料或烴層；

b.將步驟a)中的所述預(yù)混合進(jìn)料或烴層與權(quán)利要求1所述的離子液體-溶劑配合物混合以獲得包含烴層和離子液體-溶劑配合物層的反應(yīng)混合物；和

c.處理步驟b)的反應(yīng)混合物以獲得所述線性烷基苯。

在本公開的實(shí)施方式中，所述烯烴原料包括烯烴或烯烴的混合物或烯烴和鏈烷烴的混合物。

在本公開的實(shí)施方式中，所述烯烴或鏈烷烴具有大約2至50，優(yōu)選大約8至15個(gè)碳原子。

在本公開的實(shí)施方式中，在大約5℃至150℃，優(yōu)選在大約30至80℃的溫度范圍下，并且在大約1-10個(gè)大氣壓，優(yōu)選大約1-5個(gè)大氣壓的環(huán)境壓力下進(jìn)行步驟b)的混合。

在本公開的實(shí)施方式中，所述苯和烯烴的摩爾比是大約1:1至15:1，優(yōu)選2:1至8:1。

在本公開的實(shí)施方式中，步驟c)的處理包括從所述離子液體-溶劑配合物層中分離所述烴層。

在本公開的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括使分離的烴層經(jīng)過脫酸作用并使所述離子液體-溶劑配合物層經(jīng)過重復(fù)使用或回收。

在本公開的實(shí)施方式中，所述方法包括分離的烴層經(jīng)過脫酸作用并使所述離子液體-溶劑配合物層經(jīng)過催化回收單元。

在本公開的實(shí)施方式中，所述方法進(jìn)一步包括使脫酸的烴層經(jīng)過分餾和蒸餾并獲得純的線性烷基苯(LAB)。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，在烷基化反應(yīng)中使用的烯烴具有2至50，優(yōu)選大約8至15個(gè)碳原子。所述烯烴是α烯烴、線性烯烴、直鏈烯烴或支鏈烯烴。所述烯烴原料是純烯烴或兩種或多種烯烴的混合物或烯烴和鏈烷烴的混合物。在該烯烴和鏈烷烴的混合物中，進(jìn)料為單一的烯烴與單一的鏈烷烴或單一的烯烴與兩種或多種鏈烷烴的混合物或兩種或更多種烯烴與單一的鏈烷烴的混合物或兩種或多種烯烴和兩種或多種鏈烷烴的混合物。所用的鏈烷烴具有大約2-50，優(yōu)選大約8-15個(gè)碳原子。

在本公開的另一個(gè)實(shí)施方式中，用作用于催化反應(yīng)的催化劑的離子液體是離子液體溶劑配合物的形式，其中，與離子液體形成配合物的溶劑是被烷基化的相同的溶劑/芳族化合物。

在本公開的實(shí)施方式中，制造方法具有：在大約5℃至150℃的溫度范圍和大約50個(gè)大氣壓的環(huán)境壓力下的攪拌反應(yīng)器中的含有芳族烴或取代的芳族烴(如苯)的工藝物料流，和含有催化劑流(其含有離子液體溶劑配合物)的含有碳原子范圍為大約2至50的烯烴與單一的鏈烷烴或單一的烯烴與兩種或多種鏈烷烴的混合物或兩種或多種烯烴的混合物與單一的鏈烷烴或兩種或多種烯烴的混合物和兩種或多種具有碳原子范圍大約2至50，優(yōu)選大約8至約15的鏈烷烴的混合物的工藝物料流工藝物料流。可以使用大約1:1至15:1，優(yōu)選2:1至8:1摩爾比的芳烴與烯烴。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，在反應(yīng)然后沉淀后獲得的烴層，經(jīng)通過水/NaOH洗滌或通過離心或氧化鋁處理或通過在凈化器(PR)中酸汽提進(jìn)行的脫酸。然后蒸餾出脫酸的層以去除烷基化產(chǎn)物。反應(yīng)后獲得的催化劑層(離子液體-溶劑配合物層)如此再循環(huán)或再生作用后再循環(huán)。

在本公開的實(shí)施方式中，混合和分離分別通過使用至少一個(gè)混合器/一個(gè)沉降器來進(jìn)行。

在本公開的實(shí)施方式中，混合和分離通過使用任選地或以任意組合排列的一系列混合器/沉降器來進(jìn)行。

在本公開的實(shí)施方式中，所述混合器選自攪拌容器、活塞流反應(yīng)器、靜態(tài)混合器、噴射混合器、泵混合器和它們的組合。

在本公開的實(shí)施方式中，所述沉降器是水平或垂直的重力沉降容器，并且沉降選自單步沉降或具有選自水平或垂直的一系列沉降器的多步驟沉降。

在實(shí)施方式中，存在一個(gè)混合器M1與一個(gè)沉降器或兩個(gè)混合器M1和M2與兩個(gè)沉降器或它們的任意組合。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，如需要可以在M1和M2之間任選地包括另一個(gè)沉降器。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，凈化器選自攪拌容器、離心分離器、填充有氧化鋁的填充柱及它們的組合以便除去微量的酸。

在本公開的實(shí)施方式中，LAB生產(chǎn)工藝需要較低量的催化劑，即，離子液體。

在實(shí)施方式中，液體包合物化合物通過芳族分子(即，苯)和離子液體(離子固體)離子之間的相互作用形成，其將陽離子-陰離子堆積(packing)相互作用分離到足夠的程度，使得形成局部籠形結(jié)構(gòu)。如果相互作用非常弱，則離子液體與芳族化合物完全可混溶/不可混溶，并且如果離子-離子相互作用非常高，則發(fā)生鹽/離子液體的結(jié)晶。因此，液體包合物的形成主要取決于有機(jī)鹽的物理性質(zhì)。這是離子液體吸收的溶劑量大小的原因，并且反過來影響作為催化過程設(shè)計(jì)的重要物理參數(shù)的離子液體的密度和粘度。

通過NMR研究(圖2)證明了液體包合物的形成，其顯示了在包合物形成后苯的質(zhì)子向高場移動(dòng)(從6.614到4.892ppm)。脲AlCl3-苯離子液體(IL)表示在離子液體制備期間通過使用苯形成的IL。這里，當(dāng)苯與離子液體形成包合物時(shí)，苯的質(zhì)子向高場位移。在這種情況下的相互作用非常強(qiáng)，并且因此所述位移幾乎為Δ1.9。苯-AlCl₃峰表示AlCl₃溶解在苯中，其中相互作用非常弱，并且所述位移非常小。取苯作為參考點(diǎn)。

由所述離子液體-溶劑配合物提供的優(yōu)點(diǎn)提供如下：

·離子液體-溶劑配合物對于所進(jìn)行的反應(yīng)提供了對催化劑/離子液體的較少要求。并且，離子液體-溶劑配合物粘度較低。因此，與本領(lǐng)域已知的那些相比，本公開所述的離子液體溶劑配合物提供更快和更便宜的催化劑。

·離子液體的形成不需要加熱，因?yàn)殡x子液體具有有機(jī)溶劑，如苯。

·離子液體的傳輸性能的改善是可能的，從而克服了各種催化反應(yīng)過程中的阻力(resistance)。

·由于催化劑/離子液體的粘度低，因此其在反應(yīng)中添加催化劑時(shí)非常容易泵送。

·由于離子液體的密度較小，在反應(yīng)時(shí)容易與反應(yīng)混合物混合(反應(yīng)混合物密度和IL密度差異較小)。

基于在此提供的描述，本公開的另外的實(shí)施方式和特征對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。在此的實(shí)施方式在說明書中提供了各種特征和有利的細(xì)節(jié)。省略了公知/常規(guī)方法和技術(shù)的描述，以免不必要地模糊在此的實(shí)施方式。在此提供的實(shí)施例僅旨在促進(jìn)理解可以實(shí)踐在此的實(shí)施方式的方法，并且進(jìn)一步使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`在此的實(shí)施方式。因此，以下實(shí)施例不應(yīng)被解釋為限制在此的實(shí)施方式的范圍。

實(shí)施例

實(shí)施例1：由脲、AlCl₃和苯來制備離子液體-溶劑配合物

將10g(0.166mol)的脲裝入保持在頂置式攪拌器下的100ml的RB燒瓶中。然后，加入12.5g的苯，并且整個(gè)組件保持在氮?dú)夥障虏嚢?0分鐘。將燒瓶浸入保持在15-20℃的水浴中。在攪拌下緩慢加入44.4g(0.333mol)的AlCl₃持續(xù)30分鐘。加入后，將整個(gè)物料攪拌2-3小時(shí)，引起脲-AlCl₃-苯配合物的形成。

實(shí)施例2：由二甲基甲酰胺(DMF)、AlCl₃和苯來制備離子液體-溶劑配合物

將12.13g(0.166mol)的DMF裝入保持在頂置式攪拌器下的100ml的RB燒瓶中。然后，加入12.5g的苯，并且整個(gè)組件保持在氮?dú)夥障虏嚢?0分鐘。將燒瓶浸入保持在15-20℃的水浴中。在攪拌下緩慢加入44.4g(0.333mol)的AlCl₃持續(xù)大約30分鐘。加入后，將整個(gè)物料攪拌約2-3小時(shí)，引起DMF-AlCl₃-苯配合物的形成。

實(shí)施例3：由三苯膦(TPP)、AlCl₃和苯來制備離子液體-溶劑配合物

將43.5g(0.166mol)的TPP裝入保持在頂置式攪拌器下的100ml的RB燒瓶中。然后，加入25g的苯，并且整個(gè)組件保持在氮?dú)夥障虏嚢?0分鐘。將燒瓶浸入保持在15-20℃的水浴中。在攪拌下緩慢加入44.4g(0.333mol)的AlCl₃持續(xù)大約30分鐘。加入后，將整個(gè)物料攪拌約2-3小時(shí)，引起TPP-AlCl₃-苯配合物的形成。

實(shí)施例4：通過實(shí)施例1中制備的脲-AlCl₃-苯配合物的低聚反應(yīng)

將100ml含有大約10％至大約13％的C₁₀-C₁₄烯烴和大約87％至大約90％的鏈烷烴的烴流裝入保持在頂置式攪拌器下的250ml的玻璃反應(yīng)器中，放置在加熱套中。在反應(yīng)器內(nèi)部確保N₂流。然后將反應(yīng)器加熱至大約45℃。一旦達(dá)到所述溫度，將約0.09g的根據(jù)實(shí)施例1制備的脲-AlCl₃-苯配合物加入到反應(yīng)器中并攪拌大約10分鐘。大約10分鐘后，使反應(yīng)物料沉降大約10分鐘。然后分離各層。然后分析上部烴層。分析烯烴的轉(zhuǎn)化率，并發(fā)現(xiàn)為大約96％。

實(shí)施例5：通過實(shí)施例1中制備的脲-AlCl₃-苯配合物的第爾斯-阿爾德反應(yīng)

將大約2.76g的異戊二烯和大約1.02g的乙酸乙烯酯加入保持在頂置式攪拌器下的100ml玻璃反應(yīng)器中，置于加熱套中。在反應(yīng)器內(nèi)部確保N₂流。然后將反應(yīng)器加熱至約60℃的溫度。一旦達(dá)到溫度，將約0.03g的根據(jù)實(shí)施例1制備的脲-AlCl₃-苯配合物加入到反應(yīng)器中并攪拌大約4小時(shí)。大約4小時(shí)后，反應(yīng)用10ml的乙酸乙酯處理。分析反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，發(fā)現(xiàn)為大約94％。

實(shí)施例6：通過實(shí)施例1中制備的脲-AlCl₃-苯配合物的?；磻?yīng)

將大約19.5g的苯和大約3.5g的乙酰氯加入保持在頂置式攪拌器下的100ml玻璃反應(yīng)器中，置于加熱套中。在反應(yīng)器內(nèi)部確保N₂流。然后將反應(yīng)器加熱至大約60℃的溫度。一旦達(dá)到溫度，將大約0.2g的根據(jù)實(shí)施例1制備的脲-AlCl3-苯配合物加入到反應(yīng)器中并攪拌大約2小時(shí)。大約2小時(shí)后，用約25ml的蒸餾水處理反應(yīng)。分析乙酰氯的轉(zhuǎn)化率，發(fā)現(xiàn)為大約95％。

實(shí)施例7：通過實(shí)施例1中制備的脲-AlCl₃-苯配合物的苯酚的烷基化

將約23.5g的苯酚和約2.2g的甲基叔丁基醚(MTBE)加入保持在頂置式攪拌器下的100ml玻璃反應(yīng)器中，置于加熱套中。在反應(yīng)器內(nèi)部確保N₂流。然后將反應(yīng)器加熱至約60℃的溫度。一旦達(dá)到溫度，將約0.24g的根據(jù)實(shí)施例1制備的脲-AlCl3-苯配合物加入到反應(yīng)器中并攪拌大約3小時(shí)。大約3小時(shí)后，用25ml的蒸餾水處理反應(yīng)。分析MTBE的轉(zhuǎn)化率，發(fā)現(xiàn)其為大約94％。

實(shí)施例8：通過實(shí)施例1中制備的脲-AlCl₃-苯配合物的苯的烷基化

在第一靜態(tài)混合器中將225升/小時(shí)(194kg/hr)的苯和3升/小時(shí)的在實(shí)施例-1中新制備的催化劑混合，然后將該混合物與425升/小時(shí)的含有10-15％的C10-C14烯烴和85-90％的C10-C14鏈烷烴的流在第二靜態(tài)混合器中混合。將來自第二靜態(tài)混合器的反應(yīng)混合物送入垂直的2級分離器后，從那里將頂部烴層送至脫酸塔，并最終儲存在大型儲存容器中。分析所述烴層的烯烴含量，并且獲得的烯烴的轉(zhuǎn)化率為99.7％。通過GC確認(rèn)線性烷基苯的形成。連續(xù)收集來自分離器的底部催化劑層，并儲存在高密度聚乙烯HDPE容器中。苯與烯烴的烷基化的工藝流程圖在圖1中顯示，并在下面簡要描述。

通過將分別來自管線1和2的苯和烯烴流(圖1)混合來制備反應(yīng)原料。然后將預(yù)混合的進(jìn)料送料至混合器M1，其中通過管線3加入新鮮的/再循環(huán)的/再生的催化劑。將M1中的溫度在1至5個(gè)大氣壓的壓力下保持在30至80℃之間。苯與烯烴的摩爾比在2:1至8:1的范圍內(nèi)。催化劑與烴進(jìn)料的體積比在0.1至1.5的范圍內(nèi)。反應(yīng)在M1中進(jìn)行。M1的出口直接進(jìn)料到第二混合器M2中，在那里發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)。M2中的溫度和壓力條件可以與M1相同或可以不同。任選地，在M1和M2之間可以有沉降器，其中來自M1的反應(yīng)混合物可以進(jìn)料到沉降器，并且在層分離之后，上部烴層與新鮮的催化劑一起轉(zhuǎn)移到M2，下部催化劑層可以直接或通過催化劑回收單元CRU再循環(huán)到混合器M1/M3。將來自M2的出口進(jìn)料到分離烴層和催化劑層的沉降器S1中。經(jīng)過管線4將來自S1的較重催化劑層直接或通過催化劑回收單元CRU再循環(huán)到混合器M1/M3。上層是烴層，其經(jīng)由管線5進(jìn)料到混合器M3，在M3中通過管線3加入新鮮的/再循環(huán)的/再生的催化劑。將M3的出口進(jìn)料到沉降器S2中，其中分離烴和催化劑層。任選地，可以只有一個(gè)混合器M1來代替M1，M2和M3，其中將M1的出口進(jìn)料到沉降器S2中，或者任選地，可以有兩個(gè)混合器M1和M2，其中將M2的出口進(jìn)料到沉降器S2中。通過管線6將來自S2較重催化劑層通過CRU再循環(huán)到混合器M1/M3。上部烴層通過管線7進(jìn)料到烴層凈化器PR，其中，烴層用通過管線8的水或堿溶液洗滌，或直接離心，而不加任何水或堿溶液，以除去烴層中的微量酸含量。水或堿溶液與烴層的體積比在0.2至1的范圍內(nèi)，并且在堿溶液中堿的濃度范圍可以為2-50％。該凈化器PR也可以是填充有氧化鋁以除去烴層中的微量酸的填充柱?；蛘?，脫酸部分可以是汽提塔，以便以HCl的形式去除一些苯以及酸。

并且，脫酸可以是汽提塔接著氧化鋁處理器的組合，或反之亦然。將來自PR的出口直接進(jìn)料到沉降器S3，在那里發(fā)生層分離。在水或堿洗滌的情況下，底層將是大量的水層，其通過管線9被發(fā)送以進(jìn)行廢水處理，而在離心或結(jié)晶的情況下，底層將是非常少量的催化劑層，其通過管線進(jìn)料9到CRU。將來自S3的上部烴層進(jìn)料至分餾塔D1，其中，苯被蒸餾出并通過管線11再循環(huán)至管線1。D1的殘余物通過管線12進(jìn)料至分餾塔D2以通過管線13除去并回收鏈烷烴。分餾塔D2的殘余物進(jìn)料到分餾塔D3以通過管線15分離線性烷基苯產(chǎn)物并通過管線16分離重的烷基化產(chǎn)物。蒸餾塔D1、D2和D3可在壓力或大氣壓下或在真空下操作。

蒸餾后，分離純的LAB，并且觀察到烯烴轉(zhuǎn)化為LAB的產(chǎn)率(即，轉(zhuǎn)化率)為大約99.7％。

實(shí)施例9：在烷基化過程中降低離子液體的粘度和數(shù)量

當(dāng)在芳族溶劑(如苯)的存在下制備離子液體(IL)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了含有0％至72％的溶劑的IL。如果使用該IL并且加入過量的溶劑，則該IL損失一定百分比的溶劑，并分離為含有39-44重量％的溶劑的IL。

這方面已通過取25mL(26.75g)的含有70％的苯的IL并緩慢加入75mL苯并混合該溶液來證實(shí)。當(dāng)使離子液體沉降時(shí)，分離出的IL層的量為大約11mL，并且苯層仍然保留在混合物中。因此，從IL層損失的苯的量為大約14mL，并且保留在IL中的苯的量為大約11ml(25-14＝11mL)。11ml的IL具有大約1.24的密度，因此其重量為大約13.64g(11×1.24)。該分離的IL層具有大約8.025g的純的IL(即純IL)和5.615g的苯(13.64-8.025＝5.615g)。因此，IL中的苯的百分比為41.16％(5.615/13.64＝41.16％)。由此清晰可見，在催化劑形成時(shí)使用的溶劑產(chǎn)生在催化劑中容納的溶劑量較多的優(yōu)點(diǎn)。這意味著，一定重量的催化劑具有較少的實(shí)際催化活性位點(diǎn)，其有助于在反應(yīng)混合物中分散催化劑。其第二個(gè)用途是，一旦催化劑在反應(yīng)混合物中分散，它損失一些溶劑(在這種情況下是苯)，使得其密度高，并且一旦反應(yīng)結(jié)束就有助于催化劑的沉降。

在催化劑中容納的較高量的溶劑是由于在離子液體的制備期間通過添加溶劑形成的液體包合物。通過NMR研究(圖2)證明液體包合物的形成，其顯示出在包合物形成后苯的質(zhì)子向高場移動(dòng)(從6.614到4.892ppm)。脲AlCl₃-苯離子液體(IL)表示在離子液體制備期間通過使用苯形成的IL。這里，隨著苯與離子液體形成包合物，苯的質(zhì)子向高場位移。在這種情況下的相互作用非常強(qiáng)，因此該位移幾乎為Δ1.9。苯-AlCl₃峰表示AlCl₃溶解在苯中，其中相互作用非常小，并且位移非常小。取苯作為參考點(diǎn)。

以上研究表明，在與所述離子液體形成配合物的苯的存在下形成的離子液體具有在反應(yīng)時(shí)具有較低粘度和較低密度離子液體(在反應(yīng)中引入催化劑)的優(yōu)點(diǎn)。然而，離子液體在反應(yīng)的后期變得更致密，其中它沉降并且損失一些部分的苯到反應(yīng)物料中，從而使催化劑沉降。

因此，清楚和明顯的是，通過使用含有70％苯(離子液體-溶劑配合物)的IL，烷基化反應(yīng)所需的催化劑的量被最小化或降低。

當(dāng)使用含有70％苯的IL進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，使用僅0.15％的催化劑完成反應(yīng)，其對于其它報(bào)道的IL是不可能的，其需要至少0.25％的催化劑以便進(jìn)行烷基化反應(yīng)。因此，顯然離子液體-溶劑復(fù)合物和其制備方法使作為進(jìn)行反應(yīng)的催化劑所需的IL的量最小化。

基于本文提供的描述，本公開的另外的實(shí)施方式和特征對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說將是顯而易見的。在此的實(shí)施方式在說明書中提供了各種特征和有利的細(xì)節(jié)。省略了公知/常規(guī)方法和技術(shù)的描述，以免不必要地模糊在此的實(shí)施方式。

具體實(shí)施方式的在先描述將充分揭示在此的實(shí)施方式的一般性質(zhì)，在不偏離總的理念的情況下，其他人可通過應(yīng)用當(dāng)前知識，容易地修改和/或適應(yīng)各種應(yīng)用這樣的具體實(shí)施方式，并且因此，這樣的適應(yīng)和修改應(yīng)當(dāng)并且旨在理解為在所公開的實(shí)施方式的等同物的含義和范圍內(nèi)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在此使用的措辭或術(shù)語是為了描述而不是限制的目的。因此，盡管已經(jīng)按照優(yōu)選的實(shí)施方式描述了本公開中的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到的是，在此的實(shí)施方式可以以如在此所述的實(shí)施方式的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)的修改實(shí)施。

在整個(gè)說明書中，詞語“包含”或其變體如“包含”或“含有”將被理解為暗示包括所述的元件、整數(shù)或步驟，或者元件、整數(shù)或步驟的組，但不排除任何其它元件、整數(shù)或步驟，或者元件、整數(shù)或步驟的組。

使用表述“至少”或“至少一個(gè)”表示使用一種或多種元件或成分或數(shù)量，因?yàn)樵诒竟_的實(shí)施方式中可以使用以實(shí)現(xiàn)一個(gè)或多個(gè)所需目標(biāo)或結(jié)果

已經(jīng)包括在本說明書中的文檔、行為、材料、設(shè)備、文章等的任何討論僅用于提供本公開的上下文的目的。不應(yīng)將其視為承認(rèn)任何或所有這些事項(xiàng)形成現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)的一部分或者是與本公開相關(guān)的領(lǐng)域中的公知常識，因?yàn)樗诒旧暾埖膬?yōu)先權(quán)日之前的任何地方存在。

雖然相當(dāng)多的重點(diǎn)在此已經(jīng)放在本公開的特定特征上，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本公開的原則的情況下，可以進(jìn)行各種修改，并且可以在優(yōu)選實(shí)施例中進(jìn)行許多改變。從本文的公開內(nèi)容，對本公開或優(yōu)選實(shí)施方式的性質(zhì)的這些和其他修改對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將是顯而易見的，由此應(yīng)當(dāng)清楚地理解的是，前述內(nèi)容僅被解釋為本公開的說明而不作為限制。