功能性离子液体催化正己烷异构化的反应行为【开题报告】

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1、毕业设计开题报告化学工程与工艺功能性离子液体催化正己烷异构化的反应行为一、综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1前言炼油厂和石油化工厂副产大量的的烷烃。目前烷烃的利用率还很低，因此大量过剩、低价值的烷烃的化工利用已经成为石化企业急需解决的问题之一。在诸多烷烃利用方案中，正己烷的异构反应及其工艺过程越来越受到重视。高效、稳定的催化剂在正己烷异构化反应过程中起到了关键的作用。因此，催化剂的开发和优化一直是异正己烷异构化反应研究的核心内容。近年来，功能化离子液体已经成为研究中的热点。当离子液体的阳离子引入一种烷基磺酸基团时，离子液体就

2、成为酸性离子液体。酸性离子液体同时拥有液体酸的高密度反应活性和固体酸的不挥发性，加之其结构和酸性的可调变性，具有取代传统工业酸催化材料的潜力。而近年来，绿色化学与环境友好化学逐渐成为人们关心的热点，它要求从源头上防止和控制污染的产生。绿色化学的核心问题是研究新反应体系，寻找新的化学原料，探索新反应条件等。室温离子液体作为一种相对环境友好的溶剂和催化剂在化学反应中发挥了独特的作用。本论文的目的在于以吡啶、对甲苯磺酸、浓硫酸、环己烷、甲醇、乙醚等原料合成几种SO3H—型功能化离子液体。然后用此类离子液体催化正己烷异构化反应，观察其反应效果，为

3、将来进一步研究作准备。2主题2.1常规催化剂2.1.1分子筛分子筛是一类具有分子大小孔径的硅铝酸盐体系，在烷烃异构化反应中以质子酸形式发生作用，其典型特点之一是他独特的孔道结构，沸石分子筛催化剂活性高，具有择形催化作用，并且催化剂无腐蚀、无污染、抗毒化能力强。因此该系列催化剂一经出现立即引起了研究者们的关注。张宏宇采用固定床反应器，研究了NaY和β分子筛在离子交换前后，对烷烃异构化反应的影响。实验结果表明，NaY和β分子筛只有在200℃以上才显示活性，而NaY分子筛经过HCL和NH4NO3溶液离子交换后，在80℃就显现出较高的活性。2.1

4、.2固体酸催化剂热稳定性良好的负载硫酸盐是一种用途较广泛的的固体酸，许多金属硫酸盐经焙烧后可产生相当数量的中等强度的酸中心。特别是负载型Ni基催化剂，异构化反应活性和异构化产物的选择性均较高，产物支链度较低。近期，苏德香等一混合C4为原料，采用固定床板反应器，在液固反应系统中考察了负载金属硫酸盐催化剂的制备条件和反应条件对烷烃异构化反应的影响。实验结果表明，金属硫酸盐的负载量、载体的预处理、反应温度和空速条件均可影响异丁烯的转化率和二聚体的选择性。在优秀的反应条件下，二聚体的选择性可达90%以上，同时其它烯烃的转化率控制在1%以下，该负载

5、金属硫酸盐催化剂在混合烷烃异构化反应中显示出良好的催化性能。2.1.3离子交换树脂催化剂在常压气液相反系统中，Amberlyest-15强酸性阳离子交换树脂催化剂表现出较高的烷烃异构化活性。Yoon等采用固定床反应器，研究了异丁烯在阳离子交换树脂催化下的液相异构化反应。实验结果表明，低空速、低浓度的烷烃和高酸量的催化剂有利于三聚体的生成。综合上述可知，烷烃异构化的方法众多，而且都有了很大的进步和发展。烷烃异构化反应是一个典型的酸催化反应，为使工艺更加完善，需要建立催化剂的酸性性质与目标产物选择性的对应关系，延长催化剂的使用寿命，寻求简便的

6、再生方法。而功能性离子液体作为一种新型的反应介质，将其利用到烷烃异构化反应中，不但能够对离子液体催化烷烃异构化工艺有所突破，而且对离子液体体系中化学反应特性和异构化过程有更加深入地理解。离子液体作为一种相对环境友好的溶剂和催化剂，具有许多独特的性质。近几年来，离子液体作为一种绿色溶剂和催化剂的载体在催化和有机反应过程中发挥了独特的作用。而功能性离子液体的研究更成为新的热点，其中以无水三氯化铁为主要阴离子源，与咪唑、吡啶或烷基胺等有机阳离子源相配合的三氯化铁离子液体催化剂，已用于异丁烯齐聚反应并取得了很好的成效，但仍有许多不尽人意之处。2.

7、2离子液体的发展离子液体是由有机阳离子和无机阴离子构成的、在室温下以液体存在的一种盐。离子液体的阴阳离子在数目上相等，所以呈电中性，又被称为室温离子液体、有机离子液体、室温熔融盐。最早关于离子液体的研究可以追溯到1914年，Walden发现了第一个在室温下呈液态的有机盐——硝基乙胺，其熔点只有12℃。但是因为在空气中很不稳定，而且它容易发生爆炸，所以人们在随后的开发和应用中遇到了困难，使之不了了之。20实际40年代末，美国的Hurley和Wier等人在研究室温条件下电解Al2O3的方法时，N-乙基吡啶和Alcl3这两种固体混合物自发地反应

8、，生成了澄清透明的液体，这就是离子液体。他们利用这种离子液体进行了金属的电沉积等反应，结果发现其作用电镀铝的电解液具有特殊的特点。直至1992年，Wilkes领导的研究小组合成了一系列由咪唑阳