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《异丁烷与C_4烯烃烷基化反应机理的研究及进展》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、12石油与天然气化工 2004X异丁烷与C4烯烃烷基化反应机理的研究及进展刘 鹰 刘植昌 黄崇品 徐春明(石油大学(北京)重质油加工国家重点实验室) 摘 要 论述了异丁烷与C4烯烃进行烷基化反应的主要机理;对离子液体等新型催化剂在进行烷基化反应时的反应机理的研究进展进行了综述;分析了烷基化反应中所遵从的一般规律。关键词 异丁烷与烯烃 烷基化 反应机理 发展趋势[1]Ipatieff和Pines发现异构烷烃与烯烃在酸性催的形成过程)会夺取助剂HCl的质子而形成正碳离子。化剂作用下发生烷基化反应已是几十年前的事
2、情了。+-H2CCH2+HCl+AlCl3CH3CH2+AlCl4(2)由于C4烯烃和异丁烷生产烷基化汽油有着巨大的商尽管水会使AlCl3分解,但在AlCl3催化过程中微业价值,所以对其反应机理及催化剂的研究一直在持量的水却承担了助剂作用,进而促成了烯烃上正碳离续着。经过诸多学者的不断努力,烷基化反应的基本子的形成。AlCl3与H2O中间形成的中间物H2O∶AlCl3脉络已经清晰,反应机理也日渐成熟。从应用角度看,可以分解产生HCl,为烯烃提供质子。提高烷基化油中TMP(三甲基戊烷)的比例,多生产理AlCl+-(3)3+H2OH2OØAlCl3H[
3、HOAlCl3]想组分,尽量减少DMH(二甲基己烷)等非理想组分,H2OØAlCl3HCl+HOAlCl2(4)是目前烷基化生产中迫切需要理论指导的问题。本文当生成了正碳离子之后,Schemling继而认为在异讨论了具有典型意义的数种烷基化反应机理,对目前丁烷与1-丁烯及2-丁烯反应时,产物中TMP与正在研究的离子液体烷基化反应作了介绍与探讨,综DMH含量的差异可以很容易地通过正碳离子的异构述了烷基化反应中较为普遍的规律及其研究趋势。化进行解释:1 烷基化反应机理[2]在总结了众多烃反应之后,Schemling提出用[3]Whitemore正碳离子
4、-链式反应机理解释烷基化过程的想法。该机理认为几乎所有的酸型催化剂上的烷基化反应都涉及以下一种或数种正碳离子反应,即:(1)通过不饱和键(π键),在大分子烃上形成正碳离子;(2)正碳离子分解生成小分子的正碳离子或质子,以(5)及不饱和组分;(3)通过氢转移等,使正碳离子异构化;(4)含有正碳离子的烃在生成产物时由于消耗掉自身的质子或正碳离子而消失,或者,通过夺取其它分-子上的H或阴离子使正碳离子消失,生成产物。利用正碳离子机理可以比较合理地解释异丁烷烷基化过程。首先,在酸性催化剂作用下,烯烃的双键(π键)通过夺取酸上的质子形成正碳离子。++--(1
5、)H2CCCH3+HOSO3HH3CCCH3+OSO3H(6)CH3CH32 工业烷基化催化剂及其反应机理对于AlCl3催化剂来说,当HCl作为助剂时,烯烃(为了说明方便,Schemling利用乙烯来解释正碳离子2.1HF酸烷基化反应X项目来源:国家自然科学基金资助项目(No.2020618)。©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.第33卷 第1期 异丁烷与C4烯烃烷基化反应机理的研究及进展13Hutson[4]对氢氟酸烷基化的反应机理作了较全面
6、CCCC+的描述+,HF酸烷基化反应可以看成是利用正碳离子-CCCCC+CCCCCCC+CC链式反应机理解释烷基化反应的样板。经过催化,烯CCCCCC+烃在得到氢质子H形成正碳离子后,与异丁烷反应(14)生成烷基化油。在酸性环境中,叔丁基上的正碳离子为了清晰起见,式(15)～(19)给出了整个氢转移+(t-C4H9)主要承担烷基化反应,整个过程可以归纳过程的反应简式,其中参与氢转移反应的烯烃主要为为以下反应:正构丁烯:++CCC4H8+HC4H9(15)++CC+H+CC+(7)C4H9+iC4H10C4H10+iC4H9(16)++iC4H9iC
7、4H8+H(17)CC++iC4H8+iC4H9iC8H17(18)CCCC+H+CCCC(8)+iC++(19)8H17+iC4H10iC8H18+iC4H9CC同其它酸性催化剂一样,HF酸烷基化油中除了CCCC+CCHCCCC+CC++2,2,4-三甲基戊烷以外,也存在二甲基己烷等非理想[6]CC组分。Hutson认为二甲基己烷的形成是1-丁烯与(9)异丁烯造成的,除了通过(11)式形成DMH外,还包括:反应式(7)～(9)为链的引发,反应物中叔丁基正(1)1-丁烯与异丁烯的共二聚反应;(2)1-丁烯的二[5]14聚;(3)异丁烯的二聚;(4)
8、DMH+的异构等反应。而C碳离子的主要来源是异丁烯。Hofmann等人利用C7标记烯烃时发现,异丁烯/异丁烷的烷基化反应并
