Комплекс ионная жидкость-растворитель, его приготовление и применения

Комплекс ионная жидкость-растворитель, его приготовление и применения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[1] Настоящее раскрытие относится к области органической химии. В частности, настоящее раскрытие относится к комплексу ионная жидкость - растворитель.

[2] Настоящее раскрытие также относится к приготовлению комплекса ионная жидкость - растворитель и к его применению, без ограничения его применения в химических и биологических реакциях, электрической батарее или элементах, к обработке загрязненной воды, очистке газов и в качестве катализатора, растворителя, и т.д. Также, настоящее раскрытие относится к производству линейных алкилбензолов (Linear alkyl benzenes, LAB), с использованием комплекса ионная жидкость - растворитель.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[3] Соли представляют собой ионные соединения, которые возникают из реакции нейтрализации кислоты и основания. Они образованы из соответствующих количеств катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов), вследствие чего продукт является электрически нейтральным (без полного заряда). Эти ионы компонента могут быть неорганическими или органическими, и соли как целое могут быть моноатомными или полиатомными. Соли могут присутствовать в твердой форме или в жидкой форме, и соли в жидком состоянии известны как ионные жидкости.

[4] Ионные жидкости представляют собой жидкости, которые полностью образованы из ионов или сочетания катионов и анионов. Так называемые «низкотемпературные» ионные жидкости, как правило, представляют собой органические соли с температурами плавления менее 100 градусов Цельсия, и часто даже ниже комнатной температуры. Ионные жидкости пригодны, например, в качестве катализаторов и растворителей в реакциях алкилирования и полимеризации, а также в реакциях димеризации, олигомеризации, ацетилирования, реакциях обмена и сополимеризации.

[5] Обычно такие реакции осуществляют с использованием различных катализаторов, доступных в соответствии с уровнем техники. Например: алкилбензолы, которые являются очень важным сырьем для изготовления моющих средств, изготавливают путем алкилирования бензолов с помощью процесса, в котором бензол реагирует с олефином, с образованием алкилбензола. Условия алкилирования включают в себя присутствие гомогенного или гетерогенного катализатора алкилирования, такого как хлорид алюминия, трифторид бора, серная кислота, фтороводородная кислота, фосфорная кислота и цеолитовые катализаторы, а также повышенную температуру.

[6] В большинстве промышленных установок для таких реакций алкилирования используется фтороводород (HF) в качестве кислотного катализатора. Однако способ на основе HF обеспечивает рабочие задачи с точки зрения безопасности, токсичности, летучести, коррозионной активности, удаления отходов и трудоемкости восстановления кислоты и ее очистки. В недавнее время, для замены HF были разработаны твердые кислотные катализаторы, такие как UOP Detal, но эту технологию твердых кислотных катализаторов невозможно модифицировать на производственных установках, с использованием технологии на основе HF. Альтернативой фтороводороду для получения линейных алкилбензолов, рассматриваемой в работах согласно уровню техники, являются ионные жидкости.

[7] С точки зрения состава, одним классом ионных жидкостей, о котором сообщалось, являются составы солевых расплавов, которые плавятся при низкой температуре, и которые применимы в качестве катализаторов, растворителей и электролитов. Такие составы представляют собой смеси компонентов, которые представляют собой жидкости при температурах ниже отдельных точек плавления компонентов.

[8] Ионные жидкости могут быть заданы как жидкости, состав которых полностью образован из ионов, представляющих собой сочетание катионов и анионов. Большинство обычных ионных жидкостей представляют собой жидкости, приготовленные из катионов на основе органических соединений и анионов на основе неорганических или органических соединений. Самыми распространенными органическими катионами являются катионы аммония, но также часто используются катионы фосфония и сульфония. В ионных жидкостях пиридиния и имидазола, возможно, как правило, используются катионы. Анионы включают в себя, но не ограничены BF₄^-, PF₆^-, галоалюминаты, такие как Al₂Cl₇^- и Al₂Br₇^-, [(CF₃SO₂)₂N)]^-, алкилсульфаты (RSO₃^-), карбоксилаты (RCO₂^-) и многие другие. Наиболее интересными с точки зрения катализа ионные жидкости являются те из них, которые выведены из галогенидов аммония и кислот Льюиса (таких как AlCl₃, TiCl₄, SnCl₄, FeCl₃, и т.п.). Возможно, наиболее вероятными системы катализаторов на основе ионных жидкостей являются хлоралюминатные ионные жидкости.

[9] В WO/2011/064556 раскрыто образование смеси, имеющей точку замерзания до 100°C, образованную путем приведения в контакт 1 моля AlX₃, где X может представлять собой Cl, Br, F с 1 или 2 молями R¹-C(O)-N(R²)(R³), где R¹-R³ могут представлять собой алкил, арил или замещенные алкил и арил. Эту смесь можно использовать для электровосстановления смеси, для получения металлического алюминия. В данной работе также раскрыто образование твердофазного AlX₃ с 3 молями амида. Однако, здесь не предполагается дополнительная реакция данного комплекса с AlX₃. Также, для этой смеси иногда требуется нагрев для образования хорошей смеси, обладающей точкой замерзания до 100°C.

[10] В US 8,518,298 раскрыто образование смеси, обладающей точкой замерзания до 50°C, причем смесь образуется за счет реакции между: (A) одним мольным эквивалентом соли по формуле I (Mn⁺)(X^-)_nI или ее гидратом; и (B) одного - восьми мольных эквивалентов комплексообразователя, содержащего один или более незаряженных органических соединений, где каждое из этих соединений имеет (i) атом водорода, способный к образованию водородной связи с анионом X^-; и (ii) гетероатом, выбранный из группы, состоящей из O, S, N и P, которые пригодны к образованию координационной связи с ионом металла Mn⁺, причем реакция выполняется в отсутствии внешнего растворителя. Если M представляют собой металлические элементы, выбранные из группы, состоящей из Mg, Ca, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Ge, In, Sn, Ti, Pb, Cd, Hg и Y, то X представляет собой один или более одновалентных анионов, выбранных из группы, состоящей из галогенида, нитрата и ацетата. Соотношение A:B изменяется от 1:8. Однако нет никаких сведений о дополнительной реакции аддукта с (Mn⁺)(X^-)_n.

[11] Образование ионной жидкости из крупного органического катиона и аниона, который может иметь координационную связь с ионом металла, известно из уровня техники. Также, из уровня техники известно добавление кислоты Льюиса к основанию Льюиса, для образования комплекса аддукт/ионная жидкость, путем нагрева.

[12] В работе Xuewen et al., Chinese Journal of Chemical Engineering, 2006, 14, 289-293 описана ионная жидкость [bmim]Cl/[FeCl₃] в качестве катализатора для алкилирования бензола с 1-октадеканом. Аналогично, работе ZHU et al., Bulletin of Catalysis Society of India, 2007, 6, 83-89 раскрыто использование хлоралюминатной ионной жидкости для алкилирования бензола смесью алкенов и алканов

[13] В Патенте США № 7285698 раскрыт способ для алкилирования изобутаном и C4-олефином, с использованием в качестве катализатора композитной ионной жидкости. Упомянутая ионная жидкость содержит катионы, которые представляют собой гидрогалогенид алкилсодержащего амина или пиридина, и анионы, которые представляют собой смесь галогенида алюминия и галогенидов или сульфатов или нитратов меди, железа, цинка, никеля, кобальта, молибдена или платины.

[14] Все вышеописанные упомянутые ионные жидкости и процессы страдают от недостатка, связанного с тем, что полученные ионные жидкости обладают высокой вязкостью. Также, приготовление некоторых ионных жидкостей лишь путем добавления основания Льюиса к солям металлов, требует нагрева. Наиболее важно, что для осуществления таких реакций в больших количествах требуются ионные жидкости согласно уровню техники. Настоящее раскрытие преодолевает ограничение согласно уровню техники за счет раскрытия комплекса ионная жикость-растворитель, в котором ионная жидкость синтезируется в присутствии растворителя, образующего комплекс с ней и обладающего различными преимуществами, включающии в себя, но не ограниченными, обладающего очень низкой вязкостью, без необходимости в нагреве в ходе процесса, более длительным сроком годности, и обеспечивает минимальное использование катализатора (ионной жидкости), требуемого для реакции.

[15] Настоящее раскрытие также предусматривает усовершенствованный способ для выполнения алкилирования бензола для получения линейных алкилбензолов с повышенной способностью к микробиологическому разрушению, более безопасными, гомогенными кислотными катализаторами, и он может быть усовершенствован с помощью производственной установке, работающей на основе HF, с минимальными модификациями или вообще без таковых. Ионная жидкость, используемая в настоящем способе, снижает затраты, а также время, требуемое для алкилирования линейных алкилбензолов, что, таким образом, делает способ алкилирования более быстрым и дешевым.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[16] Настоящее раскрытие относится к комплексу ионная жидкость - растворитель, а растворитель в комплексе включает в себя, но не ограничен, органический растворитель.

[17] В варианте воплощения комплекс ионная жидкость - растворитель согласно настоящему раскрытию используют для катализирования реакций, причем комплекс ионная жидкость - растворитель минимизирует количество ионно-жидкого катализатора, требуемого для осуществления реакции.

[18] в некоторых вариантах воплощения настоящее раскрытие относится к способу для приготовления комплекса ионная жидкость - растворитель, в котором растворитель добавляют в ходе приготовления ионной жидкости. В примерном варианте воплощения настоящего раскрытия растворитель добавляют при приготовлении ионной жидкости, и следовательно, для образования ионной жидкости никакого нагрева не требуется. Комплекс ионной жидкость - растворитель, приготовленный указанным образом, обладает очень низкой вязкостью и повышает свойствами переноса ионной жидкости, с преодолением, таким образом, сопротивлений в ходе различных каталитических процессов реакции.

[19] В некоторых вариантах воплощения настоящего раскрытия, комплекс ионная жидкость - растворитель пригоден для применения, включающего в себя, но не ограниченного, химические и биологические реакции, электрические батареи или элементы, обработку загрязненной воды, очистку газов, и в качестве катализатора, растворителя, и т.д.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ПРИЛАГАЕМЫХ ФИГУР

[20] Для того, чтобы раскрытие можно было бы легко понять и привести его к практическому эффекту, далее будет сделана ссылка на примерные варианты воплощения, как проиллюстрировано применительно к прилагаемым Фигурам. Фигуры, наряду с подробным описанием, приведенным ниже, включены и образуют часть спецификации, и служат для дополнительной иллюстрации вариантов воплощения и разъясняют различные принципы и преимущества, в соответствии с настоящим раскрытием, где:

На Фигуре 1 изображена схема последовательности операций, отображающая последовательность единичны операций, задействованных в ходе алкилирования бензола олефинами, на которой: (M1) представляет собой первый смеситель; (M2) представляет собой второй смеситель; (S1) представляет собой первый отстойный резервуар; (M3) представляет собой третий смеситель; (S2) представляет собой второй отстойный резервуар, (PR) представляет собой очиститель, который может представлять собой резервуар с мешалкой или центрифужный сепаратор или насадочную колонну, наполненную глиноземом, для удаления остатков кислоты; (S3) представляет собой третий отстойный резервуар; (D1) представляет собой первую фракционирующую колонну; (D2) представляет собой вторую фракционирующую колонну; (D3) представляет собой третью фракционирующую колонну; (CRU) представляет собой блок регенерации катализатора.

На Фигуре 2 изображено ЯМР-исследование образования жидкого клатрата, которое показывает сигналы протонов бензола, смещающиеся в сторону более сильного поля (6,614-4,892 м.д.) после образования клатрата.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ РАСКРЫТИЯ

[21] В целях настоящей работы, термины «ионная жидкость», «ионная жидкость на основе мочевины» и «катализатор» в настоящем изобретении были использованы взаимозаменяемо, если не было указано иное или противоположное.

[22] Настоящее раскрытие относится к комплексу ионная жидкость - растворитель, в котором ионная жидкость содержит катион и анион в комплексе с органическим растворителем.

В варианте воплощения настоящее раскрытие относится к комплексу ионная жидкость - растворитель, представленному формулой I,

[UM_iX_j]S;

в котором,

[UM_iX_j] представляет собой ионную жидкость, а S представляет собой органический растворитель;

в котором,

U представляет собой катион, выбранный из группы, содержащей амид, фосфин и окись фосфина;

[M_iX_j] представляет собой анион;

в котором M представляет собой металл, выбранный из группы, содержащей Al, Fe, Zn, Mn, Mg, Ge, Cu и Ni;

X представляет собой галоген, выбранный из группы, содержащей F, Cl, Br и I;

а i и j представляет собой значения от 1 до 6.

[23] В примерном варианте воплощения настоящего раскрытия амид выбран из группы, содержащей мочевину и диметилформамид.

[24] В предпочтительном варианте воплощения настоящего раскрытия, амид представляет собой мочевину.

[25] В другом предпочтительном варианте воплощения настоящего раскрытия, фосфин представляет собобй трифенилфосфин.

[26] В варианте воплощения настоящего раскрытия растворитель выбран из группы, содержащей бензол, толуол, этилацетат, этанол, уксусную кислоту, ацетон, ацетонитрил, бутанол, трет-бутиловый спирт, четыреххлористый углерод, хлорбензол, хлороформ, циклогексан, 1,2-дихлорэтан, гептан, гексан, метанол, метиленхлорид, нитрометан, метан, пропанол и ксилол.

[27] В другом варианте воплощения настоящего раскрытия растворитель представляет собой ароматический растворитель, выбранный из группы, содержащей бензол, толуол, хлорбензол, циклогексан и ксилол.

[28] В примерном варианте воплощения настоящего раскрытия растворитель представляет собой бензол или толуол.

[29] В предпочтительном варианте воплощения настоящего раскрытия растворитель представляет собой бензол.

[30] В не ограничивающем варианте воплощения настоящего раскрытия растворитель образует клатрат с ионной жидкостью [UMiXj].

[31] В предпочтительном варианте воплощения настоящего раскрытия комплекс ионная жидкость - растворитель [UMiXj]S представляет собой комплекс [мочевина-AlCl₃]-бензол.

[32] В другом варианте воплощения комплекс ионная жидкость - растворитель по настоящему раскрытию минимизирует количество ионной жидкости [UM_iX_j], требуемое в качестве катализатора для осуществления реакций.

[33] Настоящее раскрытие также относится к способу приготовления комплекса ионная жидкость - растворитель по формуле I:

[UM_iX_j]S;

в котором:

[UM_iX_j] представляет собой ионную жидкость, а S представляет собой органический растворитель;

в котором,

U представляет собой катион, выбранный из группы, содержащей амид, фосфин, окись фосфина и мочевину;

[M_iX_j] представляет собой анион;

в котором M представляет собой металл, выбранный из группы, содержащей Al, Fe, Zn, Mn, Mg, Ge, Cu и Ni;

X представляет собой галоген, выбранный из группы, содержащей F, Cl, Br и I;

а i и j представляют собой значения от 1 до 6.

[34] В варианте воплощения настоящего раскрытия способ для приготовления комплекса ионная жидкость - растворитель содержит действия:

a) добавление органического растворителя к колбе, загруженной катионами, под атмосферой азота и взбалтывание реакционной смеси в течение периода времени в диапазоне примерно 10-50 минут;

b) погружение колбы в водяную баню, выдерживаемую при температуре в диапазоне примерно 10-40°C, и добавление аниона при медленном взбалтывании реакционной смеси в течение периода времени в диапазоне примерно 10-50 минут; и

c) взбалтывание реакционной смеси в течение примерно 2-6 часов, для получения комплекса ионная жидкость - растворитель.

[35] В другом варианте воплощения настоящего раскрытия взбалтывание по этапам (a) и (b) осуществляют в течение периода времени примерно 30 минут, взбалтывание по этапу c) осуществляют в течение периода времени в диапазоне примерно 2-3 часов, и является предпочтительным, чтобы температура находилась в диапазоне примерно 15-200°C.

[36] В еще одном варианте воплощения настоящего раскрытия растворитель образует клатрат с [UM_iX_j].

[37] В не ограничивающем варианте воплощения растворитель представляет собой органический растворитель, включающий в себя, но не ограниченный, этилацетат, бензол, толуол, этанол, уксусную кислоту, ацетон, ацетонитрил, бутанол, трет-бутиловый спирт, четыреххлористый углерод, хлорбензол, хлороформ, циклогексан, 1,2-дихлорэтан, гептан, гексан, метанол, метиленхлорид, нитрометан, метан, пропанол и ксилол.

[38] В примерном варианте воплощения настоящего раскрытия растворитель представляет собой ароматический растворитель, выбранный из группы, содержащей бензол, толуол, хлорбензол, циклогексан и ксилол.

[39] В предпочтительном варианте воплощения растворитель представляет собой бензол или толуол, предпочтительно, бензол.

[40] В не ограничивающем варианте воплощения настоящего раскрытия растворитель добавляют в ходе приготовления ионной жидкости.

[41] В не ограничивающем варианте воплощения настоящего раскрытия, добавление растворитель/бензол, при приготовлении ионной жидкости, обладает преимуществом, состоящем в том, что для образования ионной жидкости никакого нагрева не требуется.

[42] В не ограничивающем варианте воплощения настоящего раскрытия добавление растворителя/бензола при приготовлении ионной жидкости адаптировано к большему количеству растворителя в ионной жидкости.

[43] В другом варианте воплощения определенная последовательность добавления реагентов при приготовлении комплекса ионная жидкость - растворитель играет важную роль в минимизации количества катализатора, требуемого для реакции.

[44] В другом варианте воплощения определенная последовательность добавления реагентов при приготовлении комплекса ионная жидкость - растворитель играет важную роль в снижении вязкости комплекса ионная жидкость - растворитель.

[45] В другом варианте воплощения настоящего раскрытия, если ионная жидкость изготовлена с 0% бензола (т.е., без бензола), а затем разбавлена бензолом, она может содержать только 40 мас.% бензола. Однако, при использовании бензола при приготовлении ионной жидкости, ионная жидкость сначала может содержать до 70% бензола. Поэтому, способ приготовления комплекса ионная жидкость - растворитель согласно настоящему раскрытию требует добавления растворителя в ходе, а не после его приготовления, поскольку это ослабляет способность ионной жидкости удерживать растворитель в себе в ходе реакции.

[46] В не ограничивающем варианте воплощения настоящего раскрытия комплекс ионная жидкость - растворитель содержит глубокую эвтектическую смесь различных хлоралюминатов с растворителями.

В не ограничивающем варианте воплощения настоящего раскрытия катионы образуют комплексы с анионами в присутствии органического растворителя, с образованием эвтектического комплекса [U-M_iX_j] - органический растворитель.

[47] В примерном варианте воплощения мочевина образует комплекс с AlCl₃ в присутствии бензола, с образованием эвтектического комплекса [U-AlCl₃] - бензол. Аналогично, мочевина образует комплекс с различными галогенидами металлов, с получением глубокой эвтектики с растворителем, в присутствии органического растворителя.

[48] В не ограничивающем варианте воплощения настоящего раскрытия комплекс ионная жидкость - растворитель обладает очень низкой вязкостью.

[49] В не ограничивающем варианте воплощения настоящего раскрытия комплекс ионная жидкость - растворитель обладает повышенным сроком хранения и очень стабилен.

[50] В не ограничивающем варианте воплощения настоящего раскрытия комплекс ионная жидкость - растворитель находит свое применение в областях, включающих в себя, но не ограниченных, химические и биологические реакции, электрические батареи или элементы, обработку загрязненной воды, очистку газов, и в качестве катализатора, растворителя, и т.д.

[51] В не ограничивающем варианте воплощения настоящего раскрытия комплекс ионная жидкость - растворитель находит свое применение в катализировании химических реакций, включающих в себя, но не ограниченных, алкилирование, трнас-алкилирование, ацилирование, алкилсульфонирование, полимеризацию, димеризацию, олигомеризацию, изомеризацию, ацетилирование, реакции обмена, реакцию Дильса-Альдера, реакции перициклирования и сополимеризации. Таким образом, комплекс ионная жидкость - растворитель используют в качестве катализатора в различных реакциях.

[52] В не ограничивающем варианте воплощения настоящего раскрытия комплекс ионная жидкость - растворитель находит свое применение в катализировании химических реакций, включающих в себя, но не ограниченных, реакции Фриделя-Крафтса.

[53] Настоящее раскрытие также относится к способу для осуществления реакций, причем упомянутый способ содержит этап катализирования реакций в присутствии комплекса ионная жидкость - растворитель.

[54] В варианте воплощения, настоящее раскрытие относится к способу для алкилирования ароматического соединения.

[55] В варианте воплощения ароматическое соединение, алкилируемое способом по настоящему раскрытию, представляет собой ароматический углеводород или замещенный ароматический углеводород, такой как, но не ограниченный, бензол или замещенные бензолы, такие как толуол, хлорбензол, этилбензол, ксилолы, кумол, другие низшие моно- и поли-алкилбензолы или поли-ароматические углеводороды, имеющие атомы углерода в диапазоне примерно 2-50, с олефином, имеющим атомы углерода в диапазоне примерно 2-50 или, смесью олефинов.

В другом варианте воплощения алкилируемое ароматическое соединение представляет собой бензол или производные бензола, предпочтительно, бензол.

[56] В варианте воплощения катализатор (ионная жидкость) для алкилирования ароматических соединений представляет собой ионную жидкость на основе сильной кислоты Льюиса, обладающую общей формулой [UM_iX_i], в которой:

U представляет собой катион, выбранный из группы, содержащей амид, фосфин и окись фосфина;

[M_iX_j] представляет собой анион;

в котором M представляет собой металл, выбранный из группы, содержащей Al, Fe, Zn, Mn, Mg, Ge, Cu и Ni;

X представляет собой галоген, выбранный из группы, содержащей F, Cl, Br и I;

а i и j представляют собой значения от 1 до 6.

[57] Настоящее раскрытие также относится к способу для изготовления линейного алкилбензола (LAB), в котором способ содержит действия:

a) приведения в контакт бензола с олефиновой шихтой, для получения предварительно перемешанного сырья или углеводородного слоя;

b) смешивания предварительно перемешанного сырья или углеводородного слоя по этапу a) с комплексом ионная жидкость - растворитель по п. 1, для получения реакционной смеси, содержащей углеводородный слой и слой комплекса ионная жидкость - растворитель; и

c) обработку реакционной смеси по этапу b), для получения линейного алкилбензола.

[58] В варианте воплощения настоящего раскрытия олефиновая шихта содержит олефин или смесь олефинов или смесь олефинов и парафинов.

[59] В варианте воплощения настоящего раскрытия олефин или парафин содержит атомы углерода в диапазоне примерно 2-50, предпочтительно, примерно 8-15.

[60] В варианте воплощения настоящего раскрытия смешивание по этапу b) возникает при температуре в диапазоне примерно 5-150°C, предпочтительно, примерно при 30-800°C и давлении, соответствующем давлению окружающей среды, примерно 1-10 атмосфер, предпочтительно, примерно 1-5 атмосфер.

[61] В варианте воплощения настоящего раскрытия мольное отношение бензола к олефину составляет примерно 1:1-15:1, предпочтительно, 2:1-8:1.

[62] В варианте воплощения настоящего раскрытия обработка по этапу c) содержит отделение углеводородного слоя от слоя комплекса ионная жидкость - растворитель.

[63] В варианте воплощения настоящего раскрытия способ дополнительно содержит обработку отделенного углеводородного слоя нейтрализацией кислоты и слой комплекса ионная жидкость - растворитель, для повторного использования или восстановления.

[64] В варианте воплощения настоящего раскрытия способ содержит обработку отделенного углеводородного слоя путем нейтрализации кислоты и слоя комплекса ионная жидкость - растворитель, для блока каталитического восстановления.

[65] В варианте воплощения настоящего раскрытия способ дополнительно содержит воздействие на нейтрализованный углеводородный слой фракционированием и дистилляцией и получение чистого линейного алкилбензола (LAB).

[66] В другом варианте воплощения олефины, используемые в реакции алкилирования, имеют атомы углерода в диапазоне 2-50, предпочтительно, примерно 8-15. Олефины представляют собой альфа-, олефины с линейной, прямой или разветвленной цепью. Олефиновая шихта представляет собой либо собственно олефин, либо смесь из двух или более олефинов или смесь олефинов и парафинов. В упомянутой смеси олефинов и парафинов сырье представляет собой смесь одиночного олефина с одиночным парафином, либо смесь одиночного олефина с двумя или более парафинами, либо смесь двух или более олефинов с одиночным парафином, или смесь из двух или более олефинов и двух или более парафинов. Используемые парафины имеют атомы углерода в диапазоне примерно 2-50, предпочтительно, примерно 8-15.

[67] В другом варианте воплощения настоящего раскрытия ионная жидкость, используемая в качестве катализатора для катализирования реакций, присутствует в форме комплекса ионная жидкость - растворитель, в котором растворитель, образующий комплекс с ионной жидкостью, представляет собой тот же растворитель/ароматическое соединение, который подвергается алкилированию.

[68] В варианте воплощения настоящего раскрытия способ изготовления имеет технологический поток, который содержит ароматический углеводород или замещенный ароматический углеводород, такой как бензол, и технологический поток, содержащий олефины, имеющие атомы углерода в диапазоне примерно 2-50, с одиночным парафином или одиночным олефином, со смесью из двух или более парафинов или смесью из двух или более олефинов с одиночным парафином или смесью из двух или более олефинов и двух или более парафинов, имеющих атомы углерода в диапазоне примерно 2-50, предпочтительно, примерно 8-15, с потоком катализатора, содержащим комплекс ионная жидкость - растворитель, во взбалтываемом реакторе, при температуре в диапазоне примерно 5-150°C и давлении, соответствующем давлению окружающей среды примерно 50 атмосфер. Может быть использовано мольное отношение ароматического соединения к олефину примерно 1:1-15:1, предпочтительно, 2:1-8:1.

[69] В другом варианте воплощения углеводородный слой, полученный после реакции с последующим оседанием, подвергают нейтрализации кислоты, осуществляемой путем промывки в воде/NaOH или путем центрифугирования или с помощью адсорбера алюминиевой очистки, или устройства для очистки от кислоты в очистителе (PR). Слой, подвергнутый нейтрализации, затем подвергают дистилляции, для удаления алкилированного продукта. Слой катализатора (слой комплекса ионная жидкость - растворитель), полученный после реакции либо как таковой подвергают рециркуляции, либо подвергают рециркуляции после восстановления.

[70] В варианте воплощения настоящего раскрытия смешивание и отделение осуществляют путем использования, соответственно, по меньшей мере, одного смесителя/одного отстойного резервуара.

[71] В варианте воплощения настоящего раскрытия смешивание и отделение осуществляют путем использования серии смесителей/отстойных резервуаров, установленных поочередно или в любом сочетании.

[72] В варианте воплощения настоящего раскрытия смеситель выбран из группы, содержащей резервуар с мешалкой, реактор идеального вытеснения, статический смеситель, струйный смеситель, насосный смеситель и их сочетание.

[73] В другом варианте воплощения настоящего раскрытия отстойный резервуар представляет собой сосуд для гравитационного осаждения, - горизонтальный, либо вертикальный, и осаждение выбрано из группы, содержащей одиночный этап осаждения или многоэтапное осаждение с последовательностью отстойных резервуаров, которые выбраны из группы, содержащей горизонтальные или вертикальные резервуары.

[74] В другом варианте воплощения существует один смеситель M1 с одним отстойным резервуаром или с двумя смесителями M1 и M2, с двумя отстойными резервуарами, или любое их сочетание.

[75] В другом варианте воплощения между M1 и M2, если это необходимо, может быть включен (не обязательно) другой отстойный резервуар.

[76] В другом варианте воплощения очиститель выбран из группы, содержащей резервуар с мешалкой, центрифужный сепаратор, насадочную колонну, наполненную глиноземом, или их сочетание, для удаления остатков кислоты.

[77] В варианте воплощения настоящего раскрытия способ получения LAB требует более низкого количества катализатора, т.е., ионной жидкости.

[78] В варианте воплощения жидкие клатратные соединения образуются за счет взаимодействий между ароматическими молекулами, т.е., бензолом, и ионами ионной жидкости (ионного твердого тела), в которых выделяются взаимодействия в катион-анионной упаковке, до достижения существенного уровня, такого, при котором образуются локализованные структуры клетки. Если взаимодействие очень слабое, то ионная жидкость является полностью смешиваемой/несмешиваемой с ароматическими соединениями, и если межионные взаимодействия очень высоки, то возникает кристаллизация соли/ионной жидкости. Таким образом, образование жидкого клатрата зависит в первую очередь от физических свойств органических солей. Они отвечают за количество растворителя, требуемого для ионной жидкости, и, в свою очередь, отвечают за плотность и вязкость ионной жидкости, что является очень важными физическими параметрами для проектирования процесса катализа.

[79] Образование жидкого клатрата подтверждается ЯМР-исследованиями (Фигура 2), которые показывают сигналы протонов бензола, смещающиеся в сторону более сильного поля (от 6,614 до 4,892 м.д.) после образования клатрата. Ионная жидкость (Ionic Liquid, IL) мочевина-AlCl₃-бензол представляет собой IL, образованную с использованием бензола в ходе приготовления ионной жидкости. Здесь, поскольку бензол образует клатрат с ионной жидкостью, сигналы протонов бензола смещаются в сторону более сильного поля. Взаимодействие в этом случае бывает очень сильным, и следовательно, смещение будет близко к Δ=1,9. Пик на диаграмме бензол-AlCl₃ указывает на наличие AlCl₃, растворенного в бензоле, где имеется очень слабое взаимодействие, и сдвиг очень мал. Бензол берут в качестве базовой точки.

[80] Преимущества, предоставляемые комплексом ионная жидкость - растворитель, обеспечиваются, как указано ниже.

Комплекс ионная жидкость - растворитель предусматривает мало требований для катализатора/ионной жидкости для осуществляемой реакции. Также, комплекс ионная жидкость - растворитель является менее вязким. Поэтому, комплекс ионная жидкость - растворитель по настоящему раскрытию предусматривает наличие более быстродействующего и дешевого катализатора, по сравнению катализаторами, известными из уровня техники.

Для образования ионной жидкости в качестве ионной жидкости, обладающей таким органическим растворителем, как бензол, нет никаких особых требований по нагреву.

Возможно достижение улучшения свойств переноса ионной жидкости, что, таким образом, позволяет преодолеть сопротивления в ходе различных процессов каталитических реакций.

Поскольку вязкость катализатора/ионных жидкостей низка, это становится очень удобным для их откачивания во время добавления катализатора в ходе реакции.

Поскольку плотность ионной жидкости мала, это становится удобным для ее смешивания с реакционной смесью во время проведения реакции (разность плотностей между реакционной смесью и IL мала).

[81] Дополнительные варианты воплощения и признаки настоящего раскрытия должны быть ясны обычному специалисту в данной области техники, исходя из описания, приведенного в настоящей работе. Варианты воплощения, приведенные в настоящей работе, обеспечивают различные признаки и их выгодные детали. Описания хорошо известных/стандартных способов и технологий можно опустить, во избежание избыточного загромождения вариантов воплощения, приведенных настоящей работе. Примеры, обеспеченные в настоящей работе, предназначены лишь для облегчения понимания способов, с помощью которых варианты воплощения, приведенные в настоящей работе, могут быть реализованы, и для дополнительного обеспечения специалистам в данной области техники возможности реализации приведенных в настоящей работе вариантов воплощения. Следовательно, следующие примеры не следует рассматривать как ограничивающие объем приведенных в настоящей работе вариантов воплощения.

ПРИМЕРЫ

Пример 1: Приготовление комплекса ионная жидкость - растворитель из мочевины, AlCl₃ и бензола

[82] 10 г (0,166 моль) мочевины загружают в RB-колбу на 100 мл, поддерживаемую в перегретой мешалке. Затем, добавляют 12,5 г и весь комплект поддерживают под атмосферой азота и взбалтывают в течение 30 мин. Колбу погружают в водяную баню, выдерживаемую при 15-20°C. Медленно, при взбалтывании, добавляют 44,4 г (0,333 моль) AlCl₃ в течение 30 минут. После добавления, всю массу взбалтывают в течение 2-3 ч, что приводит к образованию комплекса мочевина-AlCl₃-бензол.

Пример 2: Приготовление комплекса ионная жидкость - растворитель из диметилформамида (DMF), AlCl₃ и бензола

[83] 12,13 г (0,166 моль) DMF загружают в RB-колбу на 100 мл, поддерживаемую в перегретой мешалке. Затем, добавляют 12,5 г бензола, и весь комплект поддерживают под атмосферой азота и взбалтывают в течение примерно 30 минут. Колбу погружают в водяную баню, выдерживаемую при 15-20°C. Медленно, при взбалтывании, добавляют 44,4 г (0,333 моль) AlCl₃, в течение примерно 30 минут. После добавления, всю массу взбалтывают в течение примерно 2-3 часов, что приводит к образованию комплекса DMF-AlCl₃-бензол.

Пример 3: Приготовление комплекса ионная жидкость - растворитель из трифенилфосфина (TPP), AlCl₃ и бензола

[84] 43,5 г (0,166 моль) TPP загружают в RB-колбу на 100 мл, поддерживаемую в перегретой мешалке. Затем, добавляют 25 г бензола, и весь комплект поддерживают под атмосферой азота и взбалтывают в течение примерно 30 минут. Колбу погружают в водяную баню, выдерживаемую при 15-20°C. Медленно, при взбалтывании добавляют 44,4 г (0,333 моль) AlCl₃, в течение 30 минут. После добавления, всю массу взбалтывают в течение примерно 2-3 часов, что приводит к образованию комплекса TPP-AlCl₃-бензол.

Пример 4: Реакция олигомеризации, осуществляемая с использованием комплекса мочевина-AlCl₃-бензол, приготовленного в Примере 1

[85] Примерно 100 мл потока углеводородов, содержащего примерно 10-13% олефинов C₁₀-C₁₄ и примерно 87-90% парафинов, загружают в стеклянный реактор на 250 мл, поддерживаемый в перегретой мешалке, помещенной в колбонагреватель. Внутри реактора обеспечивают поток N₂. Затем реактор нагревают примерно до 45°C. Сразу после достижения требуемой температуры, в реактор добавляют примерно 0,09 г комплекса мочевина-AlCl₃-бензол, приготовленного как и в Примере 1, и взбалтывают в течение примерно 10 минут. После истечения примерно 10 минут, реакционную массу оставляют оседать в течение примерно 10 минут. Слои затем разделяют. Затем анализируют верхний углеводородный слой. Конв