本發明涉及石油產品加工領域，尤其涉及一種堿性液體用于催化壬烯和苯酚合成壬基酚的方法。
背景技術：
：壬基酚(np)，也稱為壬基苯酚，是石油化學工業和有機合成工業中的重要原料和中間體，外觀在常溫下為無色或淡黃色液體，略帶苯酚氣味，不溶于水，溶于丙酮。世界70％以上的壬基酚用于生產表面活性劑，其余用于生產樹脂和橡膠穩定劑、樹脂改性劑等。在表面活性劑方面，60％以上用于紡織工業，其它用于清洗劑和農藥乳化劑。壬基酚的合成路線主要有兩條：苯酚與取代壬烷反應法和苯酚與烯烴直接縮合反應法。后者在工業上廣泛應用。苯酚與烯烴直接縮合反應法的反應中，壬基主要進入鄰、對位，但在活潑酸性催化劑作用下，鄰位轉換成對位。因此，產物中主要為對位壬基酚。資料報道，壬基的取代位置與壬烯的結構有關，以支鏈烯烴為原料時得到82％的對位壬基酚；以直鏈烯烴為原料時，得到62％的鄰位壬基酚。目前主要采用活性白土法、三氟化硼法、對甲苯磺酸法和離子交換樹脂法等方法制備壬基酚，其中有的使用強酸作為催化劑。這些方法存在催化劑用量大，選擇性低，產品質量差，對設備腐蝕大，環境污染重等問題，并且催化的溫度在100-130℃，產品色澤較差，表現為黃棕色，產品后處理困難，因此亟待采用一種新型的催化劑，用于降低催化劑的用量、提高產品的選擇性及質量、降低催化溫度以節約能源，改善環境污染，提高壬基酚制備工業的整體水平。技術實現要素：本發明要解決的技術問題是：為了解決目前催化制備壬基酚存在的問題，本發明提供一種堿性離子液體用于催化壬烯和苯酚合成壬基酚的方法。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種堿性離子液體用于催化壬烯和苯酚合成壬基酚的方法，具體操作步驟包括：在三口燒瓶中加入苯酚和堿性離子液體催化劑，攪拌加熱至70～100℃后滴加壬烯，滴加用時為2-6小時，滴加完畢后恒溫攪拌繼續反應1-3小時，冷卻至室溫以下后堿性離子液體凝固，最終分離產品與堿性離子液體，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。作為優選，所述的堿性離子液體催化劑為1-丁基-3-甲基嗎啉鹽，采用現有技術制備堿性離子液體(左同梅等，新型堿性離子液體催化酯交換合成生物柴油.[j]燃料化學學報.2014，42(2)：1～7.)，分子結構如下：作為優選，所述的苯酚、壬烯和堿性離子液體催化劑的質量比為0.5～2.5：1：0.005～0.03。作為優選，攪拌反應溫度為45-85℃。本發明的有益效果是，本方法具有轉化率高，壬基酚選擇性好，壬烯轉化率可達91％，壬基酚收率可達87％。理論上，苯酚與烯烴烷基化酸性催化劑的效果比較好，但是本發明的堿性離子液體催化效果更好，反應溫度更低。本發明在70℃以下有較好的催化效果，反應溫度越低，能耗越低，產品色澤越好。本發明在眾多相似的堿性離子液體中找到適用于催化制備壬基酚的催化劑，相對于傳統制備方法，具有環保、對設備無腐蝕、催化劑用量小、反應速度快、產品質量高、產品與離子液體催化劑分離方便、反應溫度更低等優點。具體實施方式本發明下面將通過參考實施例進行更詳細的描述，但本發明的保護范圍并不受限于這些實施例。實施例1：取苯酚100g，壬烯50g，1-丁基-3-甲基嗎啉鹽1g，先將苯酚和離子液體加入燒瓶中，攪拌升溫至80℃，開始滴加壬烯，4h滴加完畢，在45℃條件下繼續反應1h，靜置冷卻到室溫以下離子液體凝固，分離產品與離子液體，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。性能測試：采用色譜儀對壬基酚混合物成分進行分析，其中壬烯的質量百分比為3％，壬基酚的質量百分比為50.62％，壬基酚混合物總重為150g，那么反應后的壬烯質量為4.5g，實際生成的壬基酚質量為75.93g。理論上生成的壬基酚質量＝壬烯摩爾質量*壬基酚分子量＝0.4*220.35g＝87.27g壬烯轉化率＝(反應前壬烯質量-反應后壬烯質量)*100％/反應前壬烯質量＝(50-4.5)*100％/50＝91％壬基酚選擇性＝實際生成的壬基酚質量*100％/理論上生成的壬基酚質量＝75.93*100％/87.27＝87％將實施例1的離子液體再重復使用4次，反應條件不變，試驗結果見表1。實施例2：取苯酚100g，壬烯50g，1-丁基-3-甲基嗎啉鹽1g，先將苯酚和離子液體加入燒瓶中，攪拌升溫至80℃，開始滴加壬烯，4h滴加完畢，在65℃條件下繼續反應1h，靜置冷卻到室溫以下離子液體凝固，分離產品與離子液體，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。按照實施例1性能測試的方法，得到本反應中壬烯轉化率為88％，壬基酚選擇性為85％。實施例3：取苯酚95g，壬烯50g，1-丁基-3-甲基嗎啉鹽1g，先將苯酚和離子液體加入燒瓶中，攪拌升溫至70℃，開始滴加壬烯，4h滴加完畢，在65℃條件下繼續反應2h，靜置冷卻到室溫以下離子液體凝固，分離產品與離子液體，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。按照實施例1性能測試的方法，得到本反應中壬烯轉化率為91％，壬基酚選擇性為86.5％。實施例4：取苯酚100g，壬烯50g，1-丁基-3-甲基嗎啉鹽1g，先將苯酚和離子液體加入燒瓶中，攪拌升溫至100℃，開始滴加壬烯，4h滴加完畢，在85℃條件下繼續反應1.5h，靜置冷卻到室溫以下離子液體凝固，分離產品與離子液體，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。按照實施例1性能測試的方法，得到本反應中壬烯轉化率為90％，壬基酚選擇性為86％。實施例5：取苯酚110g，壬烯50g，1-丁基-3-甲基嗎啉鹽0.5g，先將苯酚和離子液體加入燒瓶中，攪拌升溫至90℃，開始滴加壬烯，4h滴加完畢，在65℃條件下繼續反應2h，靜置冷卻后取樣檢靜置冷卻到室溫以下離子液體凝固，分離產品與離子液體，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。按照實施例1性能測試的方法，得到本反應中壬烯轉化率為89.5％，壬基酚選擇性為85％。實施例6：取苯酚105g，壬烯50g，1-丁基-3-甲基嗎啉鹽1.5g，先將苯酚和離子液體加入燒瓶中，攪拌升溫至100℃，開始滴加壬烯，5h滴加完畢，在65℃條件下繼續反應1h，靜置冷卻到室溫以下離子液體凝固，分離產品與離子液體，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。按照實施例1性能測試的方法，得到本反應中壬烯轉化率為91％，壬基酚選擇性為86％。對比例1取苯酚100g，壬烯50g，1-乙基-3-甲基嗎啉鹽1g，先將苯酚和離子液體加入燒瓶中，攪拌升溫至80℃，開始滴加壬烯，4h滴加完畢，在45℃條件下繼續反應1h，靜置冷卻到室溫以下離子液體凝固，分離產品與離子液體，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。按照實施例1性能測試的方法，得到本反應中壬烯轉化率為9％，壬基酚選擇性為6％。實施例2：取苯酚100g，壬烯50g，n-甲基吡咯烷酮磷酸二氫鈉1g，先將苯酚和離子液體加入燒瓶中，攪拌升溫至80℃，開始滴加壬烯，4h滴加完畢，在45℃條件下繼續反應1h，靜置冷卻到室溫以下離子液體凝固，分離產品與離子液體，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。按照實施例1性能測試的方法，得到本反應中壬烯轉化率為11％，壬基酚選擇性為8％。對比例3：取苯酚100g，壬烯50g，濃硫酸1g，先將苯酚和濃硫酸加入燒瓶中，攪拌升溫至80℃，開始滴加壬烯，4h滴加完畢，在45℃條件下繼續反應1h，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。按照實施例1性能測試的方法，得到本反應中壬烯轉化率為5％，壬基酚選擇性為2％。對比例4：取苯酚100g，壬烯50g，濃硫酸1g，先將苯酚和濃硫酸加入燒瓶中，攪拌升溫至120℃，開始滴加壬烯，4h滴加完畢，在120℃條件下繼續反應1h，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。按照實施例1性能測試的方法，得到本反應中壬烯轉化率為80％，壬基酚選擇性為72％。對比例5：取苯酚100g，壬烯50g，濃硫酸2g，先將苯酚和濃硫酸加入燒瓶中，攪拌升溫至120℃，開始滴加壬烯，4h滴加完畢，在120℃條件下繼續反應1h，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。按照實施例1性能測試的方法，得到本反應中壬烯轉化率為88％，壬基酚選擇性為80％。對比例6：取苯酚100g，壬烯50g，濃硫酸2g，先將苯酚和濃硫酸加入燒瓶中，攪拌升溫至120℃，開始滴加壬烯，4h滴加完畢，在120℃條件下繼續反應2h，制得壬基酚混合物，從混合物中預分離出多余苯酚，再精餾，制得壬基酚。按照實施例1性能測試的方法，得到本反應中壬烯轉化率為93％，壬基酚選擇性為90％。表1離子液體催化劑重復利用實驗結果重復次數壬烯轉化率/％壬基酚選擇性/％191.087.0290.586.0390.086.5489.085.5589.586.0由表1可以看出，重復使用5次，離子液體催化劑的催化效果略有浮動，但壬烯轉化率和壬基酚的選擇性都保持了較高的水平，因此，利用離子液體催化制備壬基酚的方法具有可行性。以上述依據本發明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發明技術思想的范圍內，進行多樣的變更以及修改。本項發明的技術性范圍并不局限于說明書上的內容，必須要根據權利要求范圍來確定其技術性范圍。當前第1頁12