本發(fā)明涉及化工催化技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種實用效果優(yōu)異的離子液體催化劑。
背景技術(shù)：
離子液體是由無機陰離子和有機陽離子構(gòu)成的在室溫下呈液態(tài)的離子體系,由于其具有穩(wěn)定性好、不揮發(fā)、酸堿性可調(diào)、產(chǎn)品容易分離和可循環(huán)使用等優(yōu)點，能有效避免傳統(tǒng)方法所帶來的環(huán)境污染等問題，在化學(xué)工業(yè)的諸多領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。近年來發(fā)展的一個熱點即是利用離子液體的溫和性、可調(diào)性、可回收性及環(huán)保性改進(jìn)或開發(fā)新型催化劑，取得了諸多重要的進(jìn)步。
有機酸的酯化反應(yīng)及烷烴烯烴的異構(gòu)化反應(yīng)均是十分常見和重要的有機化學(xué)和反應(yīng)，在化學(xué)工業(yè)及化工產(chǎn)品的制造中占據(jù)重要的地位。上述反應(yīng)在現(xiàn)有的制備工藝下，存在高污染、高腐蝕的特點，且產(chǎn)品收率較低，催化劑也難于回收，綜合成本，尤其是將環(huán)境成本考慮進(jìn)去之后。
因此依據(jù)離子液體在催化劑領(lǐng)域的特性開發(fā)一種應(yīng)用于有機酸酯化反應(yīng)及烷烴烯烴異構(gòu)化反應(yīng)的新型高效環(huán)保催化劑，具有重要的價值和意義。
與本發(fā)明的技術(shù)研究相關(guān)的參考文獻(xiàn)如下所列：
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技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種環(huán)境友好、高效能、多功用離子液體催化劑。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。
一種多功用高效均相催化酸性離子液體，所述離子液體由濃硫酸與三聚氰胺按摩爾配比組成，對有叔基的烷烴、烯烴異構(gòu)化反應(yīng)具有高效的均相催化效能，同時對酯化反應(yīng)亦具有廣泛高效的催化效能，并且具有優(yōu)異的循環(huán)催化特性。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在催化所述異構(gòu)化反應(yīng)及酯化反應(yīng)時，所述離子液體中濃硫酸與三聚氰胺的摩爾比為1:（2-4）。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在催化所述異構(gòu)化反應(yīng)時，離子液體中硫酸與三聚氰胺的摩爾比為1:3.3；在催化所述酯化反應(yīng)時，離子液體中硫酸與三聚氰胺的摩爾比為1:3。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，所述具有叔基的烷烴烯烴異構(gòu)化反應(yīng)至少包括異丁烷＋2-丁烯的異構(gòu)化反應(yīng)、異戊烷＋2-戊烯的異構(gòu)化反應(yīng)和異辛烷＋2-己烯的異構(gòu)化反應(yīng)；所述酯化反應(yīng)至少包括氯乙酸乙酯的制備、己二酸二乙酯的制備、丁二酸二乙酯的制備、乙酸乙酯的制備或乙酸丁酯的制備。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，利用所述離子液體作為均相催化劑催化異構(gòu)化反應(yīng)及酯化反應(yīng)時，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)體系能夠自然分層且快速高效的回收所述離子液體催化劑。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，在催化異構(gòu)化反應(yīng)時，所述離子液體能夠在不降低催化效率的前提下至少回收循環(huán)利用8次以上；在催化酯化反應(yīng)時，所述離子液體能夠在不降低催化效率的前提下至少回收循環(huán)利用8次以上。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，利用所述離子液體作為均相催化劑催化酯化反應(yīng)及異構(gòu)化反應(yīng)時，對容器設(shè)備溫和無腐蝕作用，且反應(yīng)結(jié)束后無大量酸性廢水排放。
上述離子液體的制備方法，將濃度98%的濃硫酸與三聚氰胺按摩爾配比混合加入反應(yīng)瓶中，升溫至60～100℃，攪拌0.5～1h，冷卻到室溫，即得。
上述離子液體的應(yīng)用方法為：
A、在催化異構(gòu)化反應(yīng)時，將烷、烯、離子液體混合加入到反應(yīng)瓶內(nèi)，150～200℃反應(yīng)2h停止，降溫至室溫，用分液漏斗分離出酸性離子液體并回收利用，上層液體經(jīng)過堿洗、萃取、濃縮三步工藝即得產(chǎn)品，收率不低于93％；
B、在催化酯化反應(yīng)時，將酸、乙醇、離子液體混合加入到反應(yīng)瓶內(nèi)，其中酸性離子液體與乙醇的摩爾比為（8-12）:1，回流反應(yīng)2h停止，降溫至室溫，用分液漏斗分離出酸性離子液體并回收利用；上層液體經(jīng)過堿洗、萃取、濃縮三步工藝即得酯化產(chǎn)品，收率不低于93％。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本研究開發(fā)的離子液體能夠同時催化有機酸的酯化反應(yīng)及烷烴、烯烴異構(gòu)化反應(yīng)，且具有高效的均相催化效能，兩反應(yīng)的產(chǎn)品收率均高于90％，與此同時，利用本發(fā)明的離子液體作為上述兩反應(yīng)的催化劑時，對容器設(shè)備溫和無腐蝕作用且無大量酸性廢水排放，反應(yīng)結(jié)束后反應(yīng)體系能夠自然分層且快速高效的回收離子液體催化劑，所回收的離子液體催化劑在酯化反應(yīng)中至少回收循環(huán)利用8次以上不減效、在催化異構(gòu)化反應(yīng)時至少回收循環(huán)利用8次以上不減效。本發(fā)明研發(fā)的離子液體催化劑具有環(huán)境友好、高效能、多功用的優(yōu)異特性。
具體實施方式
以下實施例詳細(xì)說明了本發(fā)明。本發(fā)明所使用的各種原料及各項設(shè)備均為常規(guī)市售產(chǎn)品，均能夠通過市場購買直接獲得。
實施例1、異構(gòu)化高效離子液體催化劑
將濃度98%的濃硫酸與三聚氰胺按1:3.3的摩爾配比混合加入反應(yīng)瓶中，升溫至60～100℃，攪拌0.5～1h，冷卻到室溫即得離子液體催化劑，對有叔基的烷烴、烯烴異構(gòu)化反應(yīng)亦具有高效的均相催化效能，這里的異構(gòu)化反應(yīng)至少包括包括異丁烷＋2-丁烯的異構(gòu)化反應(yīng)、異戊烷＋2-戊烯的異構(gòu)化反應(yīng)和異辛烷＋2-己烯的異構(gòu)化反應(yīng)。催化反應(yīng)的具體操作步驟為：將烷（異丁烷或異戊烷或異辛烷）、烯（2-丁烯或2-戊烯或2-己烯）、離子液體按摩爾比1:1:0.2混合加入到反應(yīng)瓶內(nèi)，其中150～200℃反應(yīng)2h停止，降溫至室溫，用分液漏斗分離出酸性離子液體并回收利用，上層液體經(jīng)過堿洗、萃取、濃縮三步工藝即得產(chǎn)品，收率不低于93％。
實施例2、酯化反應(yīng)高效離子液體催化劑
將濃度98%的濃硫酸與三聚氰胺按1:3的摩爾配比混合加入反應(yīng)瓶中，升溫至60～100℃，攪拌0.5～1h，冷卻到室溫即得離子液體催化劑，對酯化反應(yīng)具有廣泛高效的催化效能，這里的酯化反應(yīng)至少包括氯乙酸乙酯的制備、己二酸二乙酯的制備、丁二酸二乙酯的制備、乙酸乙酯的制備或乙酸丁酯的制備。催化反應(yīng)的具體操作步驟為：將酸（氯乙酸或己二酸或丁二酸或乙酸）、乙醇、離子液體混合加入到反應(yīng)瓶內(nèi)，其中離子液體與乙醇的摩爾比為（8-12）:1，回流反應(yīng)2h停止，降溫至室溫，用分液漏斗分離出酸性離子液體并回收利用；上層液體經(jīng)過堿洗、萃取、濃縮三步工藝即得酯化產(chǎn)品，收率不低于93％。
上述描述僅作為本發(fā)明可實施的技術(shù)方案提出，不作為對其技術(shù)方案本身的單一限制條件。