(57)【要約】【課題】  本発明は、複合イオン液体を触媒としたアルキレートの製造方法、及びアルキル化反応を実施できる静的混合器反応装置を提供する。【解決手段】  イソブタンとＣ４アルケンの混合物を原料とし複合イオン液体を触媒としてアルキル化反応は行われる。反応原料におけるアルカンとアルケンの比率は１対１よりも大きい。また、前記複合イオン液体触媒の組成において、陽イオンはアルキル基を有するアミンの水素ハロゲン化物或いはピリディンの水素ハロゲン化物からなり、陰イオンは２種類又は２種類以上の金属化合物により得られる複合配位の陰イオンからなる。一種の金属化合物はアルミ金属化合物であり、その他の金属化合物は元素周期表におけるIB族、IIB 族及び遷移金属元素の化合物である。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合イオン液体を触媒としたアルキレートの製造方法であって、イソブタンとＣ４アルケンの混合物を原料とし複合イオン液体を触媒としてアルキル化反応が行なわれ、反応原料におけるアルカンとアルケンの比率が１対１よりも大きく、複合イオン液体触媒の組成において、陽イオンはアルキル基を有するアミンの水素ハロゲン化物或いはピリディンの水素ハロゲン化物からなり、陰イオンは２種類又は２種類以上の金属化合物より得られる複合配位の陰イオンからなり、一種の金属化合物はアルミ金属化合物であり、その他の金属化合物は元素周期表におけるIB族、IIB 族及び遷移金属元素の化合物であることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のアルキレートの製造方法において、前記アルキル基を有するアミンの水素ハロゲン化物或いはピリディンの水素ハロゲン化物における窒素原子は４つの置換基により飽和されており、且つその４つの置換基の中には少なくとも１つの水素原子と１つのアルキル置換基とが含まれることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のアルキレートの製造方法において、前記アルミ金属化合物はアルミのハロゲン化物であり、その他の金属化合物は銅、鉄、亜鉛、ニッケル、コバルト、モリブデン、プラチナのハロゲン化物或いは硫酸塩或いは硝酸塩からなり、アルミ金属化合物とその他の金属化合物のモル比はそれぞれ１対１００〜１００対１であることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のアルキレートの製造方法において、アルミ金属化合物とその他の金属化合物のモル比はそれぞれ１対１〜１００対１であることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項５】
請求項２に記載のアルキレートの製造方法において、前記アルキル置換基は、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基及びヘキシル基の少なくともいずれか１つであることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項６】
請求項２に記載のアルキレートの製造方法において、前記アルミ金属化合物は塩化アルミニウムであることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載のアルキレートの製造方法において、反応原料におけるＣ４アルケンは２−ブテン、イソブテン、１−ブテンの中の１種或いは２種或いは２種以上の混合物であることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載のアルキレートの製造方法において、アルキル化反応の反応温度は−２０〜１００℃であり、反応原料が液体状態に維持されるよう反応圧力を制御することを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載のアルキレートの製造方法において、反応圧力は０．１〜１．６ＭＰａで有り、反応時間はおよそ２秒間〜３０分間であることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載のアルキレートの製造方法において、アルキル化反応の反応温度は０〜５０℃であることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアルキレートの製造方法において、陰イオンを用いるアルミ金属のイオン液体を原料とし、非酸化環境にて、前記その他の一種或いは一種以上の金属化合物と共に添加される金属化合物の固体が液体になるよう完全に溶けるまで攪拌する複合イオン液体触媒の製造を備えていることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のアルキレートの製造方法において、前記アルミ金属のイオン液体としての陰イオンの製造方法では、非酸化環境にて、アルミ金属化合物とアルキル基を有するアミンの水素ハロゲン化物或いはピリディンの水素ハロゲン化物がモル比１対１〜２．５対１の比率にて混合して加熱され、アルミ金属化合物の固体が液体になるよう完全に溶けるまで攪拌されるようになっていることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載のアルキレートの製造方法において、イオン液体を形成する反応は、飽和アルカン溶剤の中又はアルキレートとしての溶剤の中で行われ、反応温度はおよそ８０〜１００℃であり、攪拌時間はおよそ１〜３時間であることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載のアルキレートの製造方法において、非酸化環境にて、アルミ金属化合物と、その他の一種或いは一種以上の金属化合物と、アルキル基を有するアミンの水素ハロゲン化物或いはピリディンの水素ハロゲン化物とが混合され、金属化合物の総添加量と水素ハロゲン化物の添加量とのモル比は１対１〜２．５対１であり、常温条件で金属化合物の固体が液体になるよう完全に溶けるまで攪拌反応が行われる複合イオン液体触媒の製造方法を備えていることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項１５】
請求項１に記載のアルキレートの製造方法において、アルキル化反応は、高圧反応釜の中で行われ、間欠反応過程或いは連続反応過程であることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項１６】
請求項１に記載のアルキレートの製造方法に用いられる静的混合器反応装置であって、
アルキル化反応させることに用いる静的混合器と、
反応済みの物質を収納し、沈降分離させることに用いる沈降器と、
その上部の分留を原料混合器に送り返すことに用いる分留装置と
を少なくとも備えることを特徴とする静的混合器反応装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の反応装置において、前記静的混合器は、
反応原料の混合に用いられる第１静的混合器と、
一部の循環イソブタンと複合イオン液体との混合に用いられる第２静的混合器と、
第１、第２の静的混合器からの混合原料をアルキル化反応させることに用いられる第３静的混合器と
を備えることを特徴とする静的混合器反応装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の反応装置において、沈降器と分留装置との間にはフラッシュタンクが設けられ、その上部側の出口を通して反応過量のイソブタンが原料混合器に戻るよう循環され、その下部側出口を通して反応産物が分留装置に送り込まれることを特徴とする静的混合器反応装置。
【請求項１９】
請求項１６に記載の反応装置において、沈降器には１つの原料入り口と３つの出口が設けられ、そのうちの１つの出口は下部に設けられ、また、複合イオン液体再生器も設置されていることを特徴とする静的混合器反応装置。
【請求項２０】
請求項１６，１７，１８又は１９に記載の反応装置において、各静的混合器は、それぞれ一段の静的混合器を用いて構成されているか、或いは数段の静的混合器が直列又は並列するよう構成されていることを特徴とする静的混合器反応装置。
【請求項２１】
請求項１６又は１７に記載の反応装置において、静的混合器は連続的なアルキル化反応を維持するための１つの充填塔或いは１つの空塔と連設されていることを特徴とする静的混合器反応装置。
【請求項２２】
複合イオン液体を触媒としたアルキレートの製造方法であって、請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の反応装置にて実現される連続的なアルキル化反応過程が用いられ、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法にて反応原料と触媒が確定され、且つ反応原料としてのイソブタンと複合イオン液体触媒は部分的に循環可能であることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載のアルキレートの製造方法において、
反応原料と複合イオン液体とを静的混合器に入れて十分に混ぜ合わせ、アルキル化反応を発生させる工程と、
反応後の原料を沈降器に入れて沈降分離する工程と、
反応産物を分留処理した後にアルキレート完成品を収集する工程と
を備えることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項２４】
請求項２３に記載のアルキレートの製造方法において、３つの静的混合器を用いて予め混合及びアルキル化反応が行われ、
反応原料のイソブタンとＣ４アルケンの混合物とを一部の循環イソブタンと共に第１静的混合器に入れて十分に混合するステップと、
補充された複合イオン液体を第２静的混合器を通して循環複合イオン液体及び一部の循環イソブタンと十分に混ぜ合わせるステップと、
第１静的混合器からの原料及び第２静的混合器からの原料の双方を第３静的混合器に入れて十分に混合しながらアルキル化反応を発生させるステップと
を備えることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載のアルキレートの製造方法において、反応後の原料は沈降器で沈降分離され、その上層が過量のイソブタンとアルキレートとなり、この部分の原料がフラッシュタンクでフラッシュ蒸発され或いは直接に分留塔に入り、中下部にある複合イオン液体は、第２静的混合器に戻るよう循環され、一番下層部分の複合イオン液体は、再生器に入り再生されることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載のアルキレートの製造方法において、沈降器の上部側出口から出された過量のイソブタンとアルキレートとの混合物はフラッシュ蒸発され、フラッシュタンク上部側の出口にあるものは過量のイソブタンであって第１静的混合器と第２静的混合に戻るよう循環され、その下部にあるものは主にアルキレート剤と一部のイソブタンであって分留塔に入り分留されることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【請求項２７】
請求項２５に記載のアルキレートの製造方法において、原料は分留塔に入り分留され、中上部にあるものはイソブタンであって第１静的混合器と第２静的混合器に戻るよう循環され、中下部にあるものは軽質アルキレートであり、下部にあるものは重質アルキレートであることを特徴とするアルキレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油化学工業の分野に属し、アルキレートの製造方法に係わり、特に複合イオン液体を触媒としたアルキレートの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車産業の高度成長と人類が環境保護を益々重視するようになることにつれ、無鉛かつ高オクタン価ガソリンに対する世界各国の需要が増えつつあると共に、ガソリンにおける芳香族炭化水素とアルケンの含有量も規制されている。このような状況の中に、ガソリンにアルキレートを加えることは、ガソリンの高オクタン価と低蒸気圧を維持する１つの有効な方法となっている。
【０００３】
アルキレートは、一種の燃料オイル製品であり、Ｃ４アルケンとアルカンが酸性触媒で反応して得られた液体製品を指し、一種の特定的なアルキル化産物でもある。その中のＣ８含有量とＴＭＰ／ＤＭＨ（トリメチロール・プロパン／ジメチルヒドラジン）の比率は、アルキレート製品の品質を示す重要な指標である。現在、産業に広く採用されている製造方法としては、硫酸法とフッ化水素酸法（ＨＦ法）などがある。即ち、濃硫酸とフッ化水素酸を触媒とし、アルカンとアルケンのアルキル化反応を実施する。しかし、これらの液体強酸には、腐食性が強く、生産と操作が難しく、産物の後始末が面倒であり、環境汚染が深刻であるなどの問題点がある。現在、世界における人類の生存環境に対する保護が極めて重視され、持続可能な発展を求める流れの中で、次世代のアルキル化触媒と反応プロセス、特にアルキレートの製造プロセスを開発することは、既に石油化学工業の触媒と反応工程分野における１つの重要かつ早急に解決すべく研究課題となっている。
【０００４】
近年、国内外におけるアルキル化プロセスに対する研究の多くは、固体酸触媒及びそれに関連するプロセスに集中し、硫酸法とフッ化水素酸法（ＨＦ法）によりもたらされた汚染と設備の腐食問題を解決しようとしている。前記アルキル化反応に用いられている様々な新型固体触媒が多く報道されているが、１つの共通な欠点が存在している。即ち、触媒の初期活性が非常に優れているが、通常の条件では失活の速度が非常に速く、数時間、ひいては数十分間でアルケンの転化率が１００％から非常に低いレベルに落ちてしまう。触媒失活の主な原因としては、固体酸触媒の酸性条件での配位にあり、原料中のアルケン自身と反応過程で生成されたアルケン或いは炭素陽イオンとの重合、環化など副反応が発生する。そして、それによって生成されたＣ９−３６の高分子量の炭化水素類化合物は、触媒の活性中心を覆うだけでなく、触媒の穴を塞くこともありえる。そのため、研究者たちは超臨界流体の優れた溶解能力を利用することを思い付き、超臨界条件でのアルキル化反応システムを開発した。ところが、前記触媒の活性中心が主に触媒の微孔に集中しており、その微孔における超臨界流体の溶解能力は大幅に低下している。そのため、超臨界条件において触媒の活性サイクルを延長させることができるが、超臨界が触媒のコークス化と失活などの問題点を完全に解決できないことはいままでの研究結果により示されている。また、超臨界反応には高い温度と圧力が要求され、反応時間の延長につれアルキル化反応の選択性が低下するという問題点もある。
【０００５】
固体酸触媒がアルキル化に用いられる成功例としては、中国石油科学院の超臨界反応システムとアメリカＵＯＰ社のAlkyleneプロセスがある。しかし、前記２種類のプロセスにおいてもいくつかの欠陥が存在する。例えば、超臨界反応は設備に対する要求が高く、前述したような反応時間の延長に伴う選択性の低下という問題も存在する。Alkyleneプロセスでは、触媒がリサイクルできるが、大量の溶剤を要し、これらの溶剤のリサイクルにも多くの問題が存在している。また、前記２種類のプロセスは、新たな製造装置を作る必要があり、巨額な投資を必要とするようになる。
【０００６】
イオン液体は、液体状態で室温に存在する１種の塩であり、多くの特性を持っている。例えば、その飽和蒸気圧がゼロに近いほど非常に低く、多くの有機物と無機物を溶解でき、腐食性もなく、その陰イオンと陽イオンの種類と量を制御することによって様々な酸性を有するイオン液体を製造できる。現在、イオン液体の製造と応用に関する研究は盛んに行われており、製造したイオン液体の種類とそれに関連する応用分野も増えつつある。
【０００７】
イオン液体を触媒或いは溶剤としてアルキル化反応を実施する特許は多く公開されているが、その大部分（例えば特許文献１〜３など）は、ベンゼン及びその誘導体とアルケンとのアルキル化プロセスに関するものである。特許文献４は、イミダゾール型或いは四置換アミン型イオン液体を構造異性体のアルカンとアルケンとの触媒としたが、当該特許の反応産物には構造異性体のＣ６或いはＣ７がメインであり、その反応産物にはＣ８アルカンの含有量が非常に低く、アルキレートとしての応用価値が殆どない。また、イミダゾール型イオン液体は、その合成の難しさ及び価格問題のため、うまく利用・普及していない。
【０００８】
特許文献５及び６では、共に安価かつ取得しやすい室温イオン液体の製造方法が提供される。即ち、アルキル基を含有するアミンのハロゲン化水素と金属ハロゲン化合物の反応を利用してイオン液体を製造するようになっている。当該産物は室温において液体状態を呈し、その陰イオン部分には一種の金属しか含まれていない。前記特許では、このイオン液体をベンゼンとアルケンがアルキル化するときの触媒とした応用も開示したが、構造異性体のアルカンとアルケンとのアルキル化反応、つまり当技術分野において公認されているアルキレートの製造に関するものでない。
【０００９】
当該技術分野の研究者がわかるように、高品質のアルキレートを製造するポイントの１つとしてはアルキル化反応の選択性を向上させることである。上述のような先に開示されたアルキル化の反応方法はその要求を満たしていないことも分かる。
【００１０】
前記工業硫酸法にてアルキレートを製造する過程においてよく用いられるStratoc 反応器は、構造が複雑で、設備保守も難しく、設備投資も高い。フッ化水素酸法に用いられる反応器は、構造がより簡単であるが、フッ化水素酸の漏洩を防ぐ様々な補助施設を採用しているため、設備構造とプロセスが複雑である。また、この２種類の液体酸は腐食性が強いため、設備の材質に対する要求も高い。更に、硫酸法とフッ化水素酸法によるアルキル化プロセスは、反応器内におけるアルカンとアルケンとの比率が数百、ひいては千以上に達しないと製品の高品質を保証できない。それによって、大量のイソブタンを循環させることが求められ、分留塔の稼動負荷が大いに増え、コストアップをもたらす。あるいは、一部の製品を循環させることにより、高いアルカンとアルケンとの比率を維持し、イソブタンの循環量を低減できるが、アルキレート製品と触媒との接触時間が増加し、アルキレートの分解及び／又は重合が増加することにより、アルキレート製品の選択性が低下してしまう。
【特許文献１】米国特許第５９９４６０２号明細書
【特許文献２】米国特許第５８２４８３２号明細書
【特許文献３】国際公開第９９／０３１６３号パンフレット
【特許文献４】仏国特許第２６２６５７２号明細書
【特許文献５】米国特許第５７３１１０１号明細書
【特許文献６】国際公開第００／４１８０９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
概して、アルキレート製品を製造又は生産する従来技術においては多くの欠点があり、それを克服、改良する必要があった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複合イオン液体を触媒としたアルキレートの製造方法を提供し、触媒を改良することによって、アルキル化反応の選択性を向上させることができる。現有技術に比べ、アルキル化反応により得られる産物としてのアルキレートは高いオクタン価を有すると共に、Ｃ８の含有量も高く、製品の歩留まりを更に向上させることができる。
【００１３】
本発明の方法は、イソブタンとＣ４アルケンの混合物を原料とし、複合イオン液体を触媒とし、アルキル化反応を行い、反応原料におけるアルカンとアルケンの比率が１対１より大きい。また、前記複合イオン液体触媒の組成において、陽イオンはアルキル基を有するアミンの水素ハロゲン化物或いはピリディンの水素ハロゲン化物からなり、陰イオンは２種類又は２種類以上の金属化合物により作られた複合配位の陰イオンからなり、一種の金属化合物はアルミ金属化合物であり、その他の金属化合物は元素の周期表におけるIB族、IIB 族及び遷移金属元素の化合物である。
【００１４】
本発明の方法は、アルキル化反応において複合イオン液体を触媒とし、当該複合イオン液体の陰イオン部分には、２種類又は２種類以上の金属化合物が含まれている。本発明のアルキル化反応の産物は前記アルキレートであり、得られたアルキル化産物には明らかに従来技術より高いＣ８含有量とＴＭＰ／ＤＭＨ比率を有することが試験結果により証明されている。また、本発明の方法では、複合イオン液体触媒は良好な再生性と長時間の触媒活性及び安定性を有している。
【００１５】
本発明は、更に前記複合イオン液体触媒を製造する最適な方法も提供している。
本発明では、当該アルキル化反応（連続過程と間欠過程を含む）は当該技術分野によく利用されている高圧反応釜にて実施できる。更に、本発明は、前記アルキル化反応を実施できる静的混合反応器を提供する。それには、少なくとも１つの静的混合器及び沈降器、分留塔などの装置が含まれ、静的混合器（反応器ともされる）の中でアルキル化反応を行い、反応中で過剰となった一部のイソブタンと複合イオン液体触媒を制御し、製造過程で循環させることによって、利用率を向上し、設備投資を低減し、操作を簡単にすることができる。
【００１６】
本発明は、前記静的混合反応器を利用し、アルキレートを有效に製造するプロセス方法も提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明のアルキル化反応プロセスは、イソブタンとＣ４アルケンの混合物を原料とし、複合イオン液体を触媒とし、アルキル化反応を発生させる。前記複合イオン液体触媒の組成では、陽イオンがアルキル基を有するアミンの水素ハロゲン化物或いはピリディンの水素ハロゲン化物からなり、陰イオンが２種類或いは２種類以上の金属化合物より作られた複合配位の陰イオンからなる。一種の金属化合物はアルミ金属化合物であり、その他の金属化合物は元素周期表のIB族、IIB 族及び遷移金属元素の化合物である。
【００１８】
当該アルキレートの製造方法は、前記複合イオン液体を触媒とし、その組成における陽イオン部分には前記アルキル基を有するアミンの水素ハロゲン化物或いはピリディンの水素ハロゲン化物における窒素原子が４つの置換基により飽和され、且つその中には少なくとも１つの水素原子と１つのアルキル置換基を有する。更に、前記アルキル置換基は、少なくともメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、アミル基及びヘキシル基のいずれか１つであり、例えば、NEt3H+ 、CH3NEt2H+、
【化１】
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などである。
【００１９】
本発明を従来技術と比較して分かるように、本発明に利用される複合イオン液体触媒の陽イオン部分が基本的に同じく、相違点といえば、本発明における複合イオン液体の陰イオン部分は、２種類或いは２種類以上の金属化合物からなることである。また、そのアルミ金属化合物は、例えば、塩化アルミニウムのようなアルミのハロゲン化物が優先的に選択されている。その他の金属化合物は銅、鉄、亜鉛、ニッケル、コバルト、モリブデン、プラチナのハロゲン化物或いは硫酸塩或いは硝酸塩から優先的に選択されている。なお、当該金属化合物がハロゲン化物である場合は、例えば、塩化第１銅、塩化銅、塩化ニッケル、硫酸銅、塩化第１鉄、硝酸亜鉛のような塩化物或いは臭化物が優先的に選択されている。
【００２０】
本発明の最適な実施形態では、当該陰イオン部分において、アルミ金属化合物とその他の金属化合物のモル比を１対１００〜１００対１にコントロールし、優先的には１対１〜１００対１にコントロールし、最適には５対１〜５０対１にコントロールする。
【００２１】
本発明の方法では、反応原料は基本的にイソブタンとＣ４アルケンとの混合物であり、Ｃ４アルケンには各種のノーマル構造のアルケンと構造異性体のアルケンが含まれ、２−ブテン、イソブテン、１−ブテンなどの一種或いはその２種ないし２種以上の混合物でもよい。実際の生産に利用される原料には少量のプロピレンが含まれてもよい。製造過程においては通常、過量のイソブタンを必要とする（少量のプロパン、ペンタンなどその他の炭素数を有するアルカンを含有しても構わない）。即ち、反応原料の中、アルカンとアルケンとの比率は１より大きくなければならず、通常、１対１〜４０対１である。それによって、アルキル化反応の選択性と製品の歩留まりを向上する目的を達成でき、連続反応プロセスの場合は、過量部分のイソブタンをリサイクルできる。
【００２２】
本発明のアルキレートの製造方法では、アルキル化反応の温度はできるだけ低いほうが合理的であるが、温度が低すぎると操業コストが上昇する。そのため、総合的に配慮した上で、反応温度を−２０〜１００℃に設定でき、最適な温度範囲は０〜５０℃である。反応終点の確定は、通常のアルキル化反応の操作によって行われ、反応の具体的な状況と操作条件によって異なるが、技術者にとって容易に確定できる。一般の状況において、反応時間は２秒間〜６０分間でもよく、２秒間〜３０分間は最適であり、１〜２０分間は最も適切とされている。
【００２３】
本発明を実施するポイントとしては、複合イオン液体を触媒とすることである。そのため、反応過程においては、例えば、適切な圧力をコントロールするように、反応物が液体状態であるよう反応条件をコントロールしなければならない。本発明におけるアルキル化反応の中では一定の圧力を加えている。その反応圧力の設定は、所定反応条件において反応原料が液体状態を維持できることを下限とする必要があり、通常０．１〜１．６ＭＰａに設定されている。
【００２４】
本発明に対する前記説明によれば、当技術分野における普通の技術者は、如何なる実行可能な方法で具体的な複合イオン液体触媒を獲得できる。本発明は、次のような最適な製造方法を提供する。
【００２５】
まず、第１の製造方法を説明する。陰イオンを用いるアルミ金属のイオン液体を原料とし、非酸化環境において、前記その他の一種或いは一種以上の金属化合物と共に、添加した金属化合物の固体が液体になるよう完全に溶けるまで攪拌し、複合イオン液体を得る。
【００２６】
なお、前記陰イオンはアルミ金属のイオン液体であり、市場から直接に購入でき、開示されている従来技術の方法にて製造してもよい。例えば、非酸化環境において、アルミ金属化合物と、アルキル基を有するアミンの水素ハロゲン化物或いはピリディンの水素ハロゲン化物とを混合し、そして加熱し、アルミ金属化合物の固体が液体になるよう完全に溶けるまで攪拌することによって、陰イオンのアルミ金属を含有するイオン液体が得られる。アルミ金属化合物とアルキル基を有するアミンの水素ハロゲン化物或いはピリディンの水素ハロゲン化物は、モル比１対１〜２．５対１の比率にて混合できる。
【００２７】
上記反応は、飽和アルカン溶剤の中で行われてもよい。また、溶剤を使わなくてもよい。飽和炭化水素溶剤は、Ｃ４−Ｃ９の飽和アルカンでもよい。例えば、ヘプタン、ヘキサン、ペンタン等を用いてもよい。直接にアルキレートを溶剤として利用して前記反応を行ってもよい。
【００２８】
なお、当該製造反応の温度は８０〜１００℃であり、攪拌反応の時間は１〜３時間である。
次に、第２の製造方法を説明する。非酸化環境において、アルミ金属化合物をその他の一種或いは一種以上の金属化合物とアルキル基を有するアミンの水素ハロゲン化物或いはピリディンの水素ハロゲン化物に混合させる。金属化合物の総添加量と水素ハロゲン化物の添加量とのモル比は１対１〜２．５対１である。常温条件で攪拌反応を起こし、次第に液体が生成し、金属化合物の固体が液体になるよう完全に溶けるまで連続的に攪拌し、複合イオン液体が生成される。
【００２９】
上述２種類の複合イオン液体の製造方法は、非酸化環境の下で実現することが一番理想的である。例えば、不活性気体或いは窒素ガス、或いは乾燥空気或いは精錬工場の乾燥ガスの保護ガス雰囲気中で行われる。
【００３０】
本発明のアルキル化反応は、通常の反応装置を利用してもよい。例えば、間欠反応釜或いは連続反応釜を含む攪拌装置付きの高圧釜、或いは工業生産中において硫酸法或いはフッ化水素酸法によるアルキル化反応に利用されている連続生産装置を利用する。本発明に対する説明に基づいて、当技術分野の技術者は容易に実施できる。
【００３１】
また、本発明は、本発明の前記製造方法にてアルキレートを連続的に生産できる静的混合器反応装置を提供する。アルキル化原料と触媒との混合効率が向上され、アルキル化反応の選択性が有効に改善され、アルキル化製品に高オクタン価をもたらし、製品の歩留まりが向上される。それと同時に、アルキル化反応の操作プロセスが大いに簡素化され、設備投資が低減され、アルキル化反応の安全性が向上される。
【００３２】
更に、本発明は、当該静的混合器反応装置にて本発明を実現させる製造方法とアルキレートを製造するプロセスを提供する。
本発明で提供する静的混合器反応装置は、少なくとも原料をアルキル化反応させることに用いる静的混合器と、反応済みの物質を収納し、沈降分離させることに用いる沈降器と、その上部の分留を原料混合器に送り返せることに用いる分留装置とを含んでいる。
【００３３】
前記反応装置における静的混合器は、静的反応器とも言い、１ユニットに設計されてもよいし、それぞれ原料の予混合と反応に用いられる。例えば、次のような第１〜第３静的混合器が含まれてもよい。
【００３４】
第１静的混合器は、反応原料の混合に用いられる。つまり、反応原料のイソブタンとＣ４アルケンの混合物を一部の循環イソブタンと共に第１静的混合器の中で十分に混合させる。
【００３５】
第２静的混合器は、一部の循環イソブタンと複合イオン液体の混合に用いられる。具体的に言えば、複合イオン液体と、循環複合イオン液体と一部の循環イソブタンを補充し、第２静的混合器の中で十分に混合させる。
【００３６】
第３静的混合器は、第１、第２の静的混合器の混合原料がアルキル化反応することに用いられる。具体的に言えば、第１静的混合器からの原料と第２静的混合器からの原料が共に第３静的混合器に入り、十分に混合し、アルキル化反応が発生する。
【００３７】
この際、分留装置の上部にあるものが第１、第２静的混合器に送り返され、下部において分留後のアルキレートが得られる。具体的に言えば、分留塔で分留した後、中上部の分留物はイソブタンとなり、第１静的混合器と第２静的混合器へ戻るよう循環される。また、中部の分留物は正ブタンとなり、中下部の分留物は軽質アルキレートとなり、下部の分留物は重質アルキレートとなる。
【００３８】
沈降器には、１つの原料入り口と３つの出口が設けられ、その１つの出口は下部に設けられ、また、複合イオン液体再生器も設置されている。沈降器と分留装置の間にはフラッシュタンクが設けられてもよい。反応後の原料は沈降器で沈降分離され、その上層が過量のイソブタンとアルキレートとなる。この部分の原料がフラッシュタンクでフラッシュ蒸発され、或いは直接に分留塔に入る。中下部にある複合イオン液体は、触媒回収装置又は第２静的混合器に戻るよう循環される。一番下層部分の複合イオン液体は、再生器に入り再生される。前記フラッシュタンクは、その上部側出口を通して反応過量のイソブタンが予め混合器或いは第１、第２静的混合器に戻るよう循環され、その下部側出口を通して主にアルキレートと一部のイソブタンからなる反応産物が分留装置に送り込まれて分留されるように設置されている。
【００３９】
各静的混合器は、それぞれ一段の静的混合器を用いてもよいし、或いは数段の静的混合器が直列又は並列するよう構成されてもよい。また、アルキル化反応を実現する混合器（例えば、第３静的混合器）は、１つの充填塔或いは空塔と連設されて連続的なアルキル化反応を維持するための反応器として構成されてもよい。
【００４０】
本発明のもう１つの目的は、複合イオン液体を触媒とし、静的混合器反応装置の中でアルキレートを製造する方法を提供することにある。当該方法は次のような工程がある。
まず、反応原料と複合イオン液体が静的混合器に入り、十分に混ぜ合わされ、アルキル化反応が発生する。
【００４１】
そして、反応後の原料が沈降器に入り、沈降分離される。
最後に、反応産物が分留処理されてから、アルキレート完成品が収集される。
前記アルキレートの製造方法では、３つの静的混合器を用いて予め混合とアルキル化反応を行うことができる。当該方法の最適な過程には、次のようなステップが含まれている。
【００４２】
反応原料のイソブタンとＣ４アルケンの混合物は、一部の循環イソブタンと共に第１静的混合器に入り、十分に混合する（反応原料としてのイソブタンと複合イオン液体触媒は、部分的に循環されてもよい）。原料には少量のプロピレン或いは低級アルカンが含有されてもよい。原料におけるアルカンとアルケンとの比率は１対１より大きく、１対１〜４０対１でもよい。Ｃ４アルケンは優先的に２−ブテン、イソブテン、１−ブテンの中の一種或いは２種或いは２種以上の混合物から選ばれる。
【００４３】
複合イオン液体と循環複合イオン液体及び一部の循環イソブタンが補充され、第２静的混合器を通して十分に混ぜ合わされる。
第１静的混合器からの原料と第２静的混合器からの原料は、共に第３静的混合器に入り、十分に混合されながらアルキル化反応が発生する。静的反応器の中で行われるアルキル化反応は、常圧で行われてもよい。反応温度は−２０〜１００℃であり、０〜５０℃が最適である。
【００４４】
反応後の原料は、沈降器で沈降分離されてから、上層の分留物は過量のイソブタンとアルキレートとなる。この部分の原料はフラッシュタンクに入りフラッシュ蒸発され、或いは直接に分留塔に入る。中下部の複合イオン液体は第２静的混合器に戻るよう循環される。一番下層部分の複合イオン液体は再生器に入り再生される。
【００４５】
原料は分留塔を通して分留され、上部の分留物はプロパンとなり（原料にプロピレンが含有されている場合）、中上部の分留物はイソブタンとなり（第１静的混合器と第２静的混合器に戻るよう循環される）、中部の分留物は正ブタンとなり、中下部の分留物は軽質アルキレートとなり、下部の分留物は重質アルキレートとなる。
【００４６】
概して、本発明は従来技術に比べ、次のような顕著な特徴を有している。
（１）本発明の方法では、普通のイオン液体の代わりに複合イオン液体を触媒とし、連続４８時間以上使用してもその触媒活性が低減しない。そして、１つの工程で生産したアルキレートの体積は、複合イオン液体触媒使用量の２５倍以上にも達する。即ち、複合イオン液体触媒の使用寿命が長くなり、アルキレート触媒の消耗量を非常に低いレベルに制御でき、生産コストの低減にも有利である。
【００４７】
（２）本発明の方法で採用した複合イオン液体触媒は、Ｃ８構造異性体アルカンにおけるトリメチロール・プロパン（ＴＭＰ）の選択性を十分に向上することができる。そのため、アルキル化製品にもっと高いオクタン価をもたらし、アルキル化製品の歩留まりが更に向上される。構造異性体アルカンに対する複合イオン触媒の溶解度が高いため、当該反応が低いアルカンとアルケンとの比率においても高品質のアルキレートを製造できる。
【００４８】
（３）本発明の方法における複合イオン液体は、普通のイオン液体と同様に腐食性が非常に低く、簡単に分離してその触媒活性を回復させることできる。そのプロセス（過程）においては廃棄溶剤、廃水など汚染物が発生しないため、本発明の方法は環境保護に強いプロセス（過程）でもある。
【００４９】
（４）本発明の方法は、設備の材質に対する要求が低く、使用される複合イオン液体触媒の設備に対する腐食性が殆どなく、複合イオン液体が揮発することもなく、アルキレートとは容易に分離される。従って、操作を更に簡単にし、設備投資と生産コストを低減することができるだけでなく、プロセス全体の潜在的な漏洩個所が大幅に減らされ、アルキル化生産過程が更に安全となる。
【００５０】
（５）本発明の方法は静的混合器反応装置が使用され、複合イオン液体触媒が静的混合器の中で反応原料と十分に混合反応できる。反応原料と触媒は一回接触して反応器を通過し、反応後に乳化界面が形成されないため、沈降器で容易に沈降分離し、且つ連続的に再生、リサイクルできる。具体的に言えば、本発明の方法は、原料全体のバックミキシング（back mixing ）或いは原料と製品のリサイクルにより重質アルキレートが生成される副反応などの発生をなくし、アルキレートの品質を向上することができる。
【００５１】
（６）測定結果では次のようなことを示している。本発明の方法で製造したアルキレートは、その成分が全て構造異性体アルカンであり、高分子量のアルケンと芳香族炭化水素が生成せず、その歩留まりがアルケン原料体積の１７０〜１８０％又はそれ以上に達することができる。アルキレートにおけるＣ８の割合は６０〜８０％以上に達している。最も優れた点としては、Ｃ８組成におけるトリメチロール・プロパンの割合が７０％以上に達したことであり、得られたアルキレートのＲＯＮオクタン価が９３以上にも達している。
【００５２】
次に、本発明の技術内容と特徴をよりよく理解させるために、具体的な実施例を踏まえ本発明を詳しく説明する。この説明は、実施範囲に対し如何なる制限にもならない。
（１）複合イオン液体の製造について
実施例１
0.56モル（74.98 グラム）のAlCl3 をゆっくりと0.282 モル（39.76 グラム）のトリエチルアミン塩酸塩（Triethylamine hydrochloride ）に加える。正ヘプタンを溶剤とし、窒素ガスを保護雰囲気ガスとし、室温条件で３０分間攪拌してから、８０℃になるまで加熱し、反応が終了するまで（即ち、固体が完全に液体になるよう溶けるまで）引き続き２時間攪拌する。冷却後、反応物が二相に分かれ、上層はヘプタンとなり、下層は[NEt3H+][Al2Cl7-] の組成をもつイオン液体となる。
【００５３】
窒素ガスの保護の下で、合成した[NEt3H+][Al2Cl7-] イオン液体に0.056 モル（5.54グラム）のCuClを加え、１００℃になるまで加熱し、CuClが完全に反応するまで（即ち、固体が完全に液体になるよう溶けるまで）攪拌し、複合イオン液体が得られる。
【００５４】
実施例２
乾燥空気の中において、0.56モル（72.6グラム）のNiCl2 と0.056 モル（7.50グラム）のAlCl3 をゆっくりと0.282 モル（39.76 グラム）のトリエチルアミン塩酸塩に加え、攪拌して反応させる。反応過程で熱が発生し、浅いとび色の液体が生成する。反応温度を８０℃にコントロールする。反応が終了するまで（即ち、固体が完全に液体になるよう溶けるまで）引き続き２時間攪拌し、複合イオン液体が得られる。
【００５５】
実施例３
0.56モル（74.98 グラム）のAlCl3 をゆっくりと0.282 モル（39.76 グラム）のトリエチルアミン塩酸塩に加え、アルキレートを溶剤とし、不活性混合気体を保護雰囲気ガスとし、室温条件で３０分間攪拌してから、８０℃になるまで加熱し、反応が終了するまで引き続き２時間攪拌する。不活性混合気体の保護の下で、0.056 モル（5.54グラム）のCuClと0.056 モル（7.26グラム）のNiCl2 を加え、１００℃になるまで加熱し、CuClとNiCl2 が完全に反応するまで（即ち、固体が完全に液体になるよう溶けるまで）攪拌し、複合イオン液体が得られる。
【００５６】
実施例４
実施例１と同じ条件でイオン液体を製造する。使用されるアンモニウム塩は塩酸ピリディンであり、一種の金属化合物はAlCl3 であり、もう一種の金属化合物はCu(NO3)2である。
【００５７】
実施例５
実施例２と同じ条件でイオン液体を製造する。使用されるアンモニウム塩は塩酸トリメチロール・アンモニウムであり、一種の金属化合物はAlCl3 であり、もう一種の金属化合物はCuSO4 である。
【００５８】
（２）高圧釜における間欠反応にてアルキレートを製造する
アルキレートは、燃料オイルの中間製品であり、Ｃ４アルケンとアルカンを酸性触媒で反応させて製造した液体製品である。アルキレートにおいて、Ｃ８の含有量が高く、ＴＭＰ／ＤＭＨ（トリメチロール・プロパン／ジメチルヒドラジン）の比率も高いことは、アルキレートの品質が良いことの重要な指標である。
【００５９】
実施例６
前記実施例１で製造した複合イオン液体２００ｍＬを攪拌装置付きの高圧釜に入れ、窒素ガスで０．５ＭＰａに加圧し、激しく攪拌する。高圧ポンプにてイソブタンと２−ブテン或いは１−ブテン或いはイソブテン或いはこの３種類のブテンの混合体の混合原料１２００ｍＬを入れ、１０℃で２０分間反応させる。なお、原料におけるアルカンとアルケンとの比率は１０対１である。そして、反応が終わってから、反応していないイソブタンを排出し、分液漏斗に静置させた後、産物が二層に分かれる。下層はイオン液体となり、上層はアルキレートとなり、分離された後にアルキレートが得られる。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１５６％となり、アルケンの転化率は９６％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は５４ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは４．８である。
【００６０】
実施例７
前記実施例１で製造した複合イオン液体２００ｍＬを攪拌装置付きの高圧釜に入れ、窒素ガスで０．５ＭＰａに加圧し、激しく攪拌する。高圧ポンプにてイソブタンとブテン（２−ブテン、１−ブテンとイソブテンを含む）の混合原料１２００ｍＬを入れ、０℃で２０分間反応させる。なお、原料におけるアルカンとアルケンとの比率は２０対１である。そして、反応が終わってから、反応していないイソブタンを排出し、分液漏斗に静置させた後、産物が二層に分かれる。下層はイオン液体となり、上層はアルキレートとなり、分離された後にアルキレートが得られる。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１６８％となり、アルケンの転化率は９８％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は４９ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは５．２である。
【００６１】
実施例８
前記実施例２で製造した複合イオン液体２００ｍＬを攪拌装置付きの高圧釜に入れ、不活性混合気体で  ０．８ＭＰａに加圧し、激しく攪拌する。高圧ポンプでイソブタンとブテン（２−ブテン、１−ブテンとイソブテンを含む）の混合原料４００ｍＬを入れ、２５℃で２０分間反応させる。なお、原料におけるアルカンとアルケンとの比率は２０対１である。そして、反応が終わってから、反応していないイソブタンを排出し、分液漏斗に静置させた後、産物が二層に分かれる。下層はイオン液体となり、上層はアルキレートとなり、分離された後にアルキレートが得られる。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１７６％となり、アルケンの転化率は９９％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は６１ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは４．９である。
【００６２】
実施例９
前記実施例３で製造した複合イオン液体２００ｍＬを攪拌装置付きの高圧釜に入れ、窒素ガスで１．５ＭＰａにし、激しく攪拌する。高圧ポンプでイソブタンとブテン（２−ブテン、１−ブテンとイソブテン）の混合原料２００ｍＬを入れ、６５℃で１５分間反応させる。なお、原料におけるアルカンとアルケンとの比率は２０対１である。そして、反応が終わってから、反応していないイソブタンを排出し、分液漏斗に静置させた後、産物が二層に分かれる。下層はイオン液体となり、上層はアルキレートとなり、分離された後にアルキレートが得られる。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１７０％となり、アルケンの転化率は９８％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は５５ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは４．９である。
【００６３】
実施例１０
前記実施例４で製造したイオン液体２００ｍＬを攪拌装置付きの高圧釜に入れ、窒素ガスで１．０ＭＰａに加圧し、激しく攪拌する。高圧ポンプでイソブタンとブテン（２−ブテン、１−ブテンとイソブテンを含む）の混合原料１００ｍＬを入れ、５０℃で１５分間反応させる。なお、原料におけるアルカンとアルケンとの比率は３０対１である。そして、反応が終わってから、反応していないイソブタンを排出し、分液漏斗に静置させた後、産物が二層に分かれる。下層はイオン液体となり、上層はアルキレートとなり、分離された後にアルキレートが得られる。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１６４％となり、アルケンの転化率は９７％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は６２ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは５．１である。
【００６４】
（３）高圧釜における連続反応にてアルキレートを製造する
イオン液体の密度は、反応原料とアルキレート製品よりはるかに高いため、イオン液体はずっと高圧釜の中下部に維持できれば、反応産物を高圧釜の頂上から連続的に抽出できる。反応していない過量のイソブタンを気化分離することによって、アルキレート製品が得られる。
【００６５】
実施例１１
前記実施例５で製造した複合イオン液体２００ｍＬを攪拌装置付きの高圧釜に入れ、窒素ガスで０．１ＭＰａに加圧し、激しく攪拌する。高圧ポンプでイソブタンと２−ブテン或いは１−ブテン或いはイソブテン或いはこの３種類のブテンの混合体の混合原料１２００ｍＬを入れ、−１０℃で反応させる。なお、原料におけるアルカンとアルケンとの比率は１０対１である。そして、高圧釜の頂上から連続的に過量のアルカンとアルキレート製品の混合物を排出し、分離された後にアルキレート製品が得られる。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１７２％となり、アルケン転化率は１００％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は７２ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは５．６である。
【００６６】
実施例１２
前記実施例１で製造したイオン液体２００ｍＬを攪拌装置付きの高圧釜に入れ、乾燥空気で１．６ＭＰａに加圧し、激しく攪拌する。高圧ポンプでイソブタン、２−ブテンとイソブテンの混合原料２０００ｍＬを入れ、８０℃で反応させる。なお、原料におけるアルカンとアルケンとの比率は２００対１である。そして、高圧釜の頂上から連続的に過量のアルカンとアルキレート製品の混合物を排出し、分離された後にアルキレート製品が得られる。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１６５％となり、アルケン転化率は９９％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は７４ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは４．３である。
【００６７】
実施例１３
前記実施例１で製造したイオン液体２００ｍＬを攪拌装置付きの高圧釜に入れ、不活性混合気体で１．０ＭＰａに加圧し、激しく攪拌する。高圧ポンプでイソブタンと１−ブテンの混合原料６００ｍＬを入れ、１０℃で反応させる。なお、原料におけるアルカンとアルケンとの比率は１００対１である。そして、高圧釜の頂上から連続的に過量のアルカンとアルキレート製品の混合物を排出し、分離された後にアルキレート製品が得られる。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１７４％となり、アルケン転化率は９９％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は７８ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは６．８である。
【００６８】
実施例１４
前記実施例１で製造したイオン液体２００ｍＬを攪拌装置付きの高圧釜に入れ、窒素ガスで０．５ＭＰａに加圧し、激しく攪拌する。高圧ポンプでイソブタンと２−ブテン或いは１−ブテン或いはイソブテン或いはこの３種類のブテン混合体の混合原料４０００ｍＬを入れ、０℃で反応させる。なお、原料におけるアルカンとアルケンとの比率は１５０対１である。そして、高圧釜の頂上から連続的に過量のアルカンとアルキレート製品の混合物を排出し、分離された後にアルキレート製品が得られる。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１８２％となり、アルケン転化率は９９％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は８０ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは６．９である。
【００６９】
（４）静的混合器反応装置にて連続的にアルキレートを製造する
実施例１５
図１は、本発明の方法で使用される静的混合器反応装置のプロセス・フローチャートを示している。図１において、１は第１静的混合器、２は第２静的混合器、３は第３静的混合器、４は沈降器、５はフラッシュタンク、６は分留塔、７は循環イソブタン、８はプロパン、９は正ブタン、１０は軽質アルキレート、１１は重質アルキレート、１２は再生待ちのイオン液体触媒、１３は循環イオン液体触媒、１４は補充イオン液体触媒、１５は反応原料である。
【００７０】
反応原料１５、即ちイソブタンとブテンは、一定の比率（２対１）にて一部の循環イソブタン７と混合し、第１静的混合器１を通して十分に混合される。そして、静的混合器１で十分に混合された補充複合イオン液体１４と、循環複合イオン液体１３と一部の循環イソブタン７との混合原料は、一緒に第３静的混合器３に入り、十分に混合され、アルキル化反応が発生する。反応温度は３０℃であり、圧力は１．０ＭＰａであり、反応器内における総アルカンとアルケンとの比率を１０対１に維持する。反応後の原料は沈降器４で沈降分離され、最も低い層部分のイオン液体１２は再生器に入り再生され、中下部のイオン液体１３は、第２静的混合器２に戻るよう循環される。上層における過量のイソブタンとアルキレートは、フラッシュタンク５に入りフラッシュ蒸発される。フラッシュタンク５上部側の出口にあるものは過量のイソブタン７であり、第１静的混合器１と第２静的混合器２に戻るよう循環される。フラッシュタンク５の下部にあるものは主にアルキレート剤と一部のイソブタン７であり、分留塔６に入り分留される。分留塔の中上部にあるものはイソブタン７であり、冷却後に第１静的混合器１と第２静的混合器２に戻るよう循環され、低い反応温度を確保する。分留塔６の中部にあるものは正ブタン９であり、中下部にあるものは軽質アルキレート１０であり、下部にあるものは重質アルキレート１１である。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１７６％となり、アルケン転化率は９８％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は７６ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは６．７である。
【００７１】
実施例１６
図２は、反応プロセスを示している。実施例１５と比べ、図に示されるように静的混合器と充填塔が共同構造の形で新型反応器を構成している。それは、図１における第３静的混合器に当たり、フラッシュタンク５を利用していない。図２において、１６は充填塔であり、静的混合器３と一緒に反応器を構成する。
【００７２】
反応原料１５、即ち、イソブタンと少量のプロピレンを含有するブテンは、一定の比率（５対１）にて一部の循環イソブタンと混合し、第１静的混合器１を通して十分に混合される。そして、静的混合器１で十分に混合された補充複合イオン液体１４、循環複合イオン液体１３と一部の循環イソブタン７の混合原料と一緒に第３静的混合器３に入り、十分に混合されてから、充填塔１６に入り、原料は連続的にアルキル化反応が発生することを維持する。反応温度は５℃であり、圧力は０．６ＭＰａであり、反応器内における総アルカンとアルケンとの比率を３０対１に維持する。反応後の原料は、沈降器４で沈降分離され、最も低い層部分のイオン液体１２は再生器に入り再生され、中下部のイオン液体１３は第２静的混合器２に戻るよう循環され、上層における過量のイソブタン７とアルキレートは分留塔６に入り分留される。分留塔６の頂上にあるものはプロパン８となり、中上部にあるものはイソブタン７となり、冷却後に第１静的混合器１と第２静的混合器２に戻るよう循環され、低い反応温度を確保する。中部にあるものは正ブタン９となり、中下部にあるものは軽質アルキレート１０となり、下部にあるものは重質アルキレート１１となる。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１８２％となり、アルケン転化率は９９％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は８２ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは８．２である。
【００７３】
実施例１７
図３は、反応プロセスを示している。実施例１６の反応プロセスと比べ、フラッシュタンクの応用を追加し、充填塔１６を空塔１７に替えた。空塔１７は静的混合器３と共に反応器を構成する。反応原料１５、即ち、イソブタンとブテンは、一定の比率（１対１）にて一部の循環イソブタン７と混合し、第１静的混合器１で十分に混合されてから、静的混合器で十分に混合された補充複合イオン液体１４と、循環複合イオン液体１３と一部の循環イソブタン７との混合原料と共に第３静的混合器３に入り、十分に混合される。そして、原料は空塔１７に入り、アルキル化反応が継続的に行われる状態を保つ。第３静的混合器３と空塔１７には、熱取り装置が設けられており、反応で発生した熱を移転させる。反応温度は６０℃であり、圧力は１．２ＭＰａであり、反応器内における総アルカンとアルケンとの比率は８０対１である。反応後の原料は沈降器４で沈降分離され、最も低い層部分のイオン液体１２は再生器に入り再生され、中下部の複合イオン液体１３は第２静的混合器２に戻るよう循環され、上層における過量のイソブタンとアルキレートはフラッシュタンク５に入りフラッシュ蒸発される。フラッシュタンク５頂上の出口にあるものは過量のイソブタン７となり、第１静的混合器１と第２静的混合器２に戻るよう循環される。フラッシュタンク５下部にあるものは主にアルキレート剤と一部のイソブタン７となり、分留塔６に入り分留される。分留塔６の中上部にあるものはイソブタン７となり、第１静的混合器１と第２静的混合器２に戻るよう循環され、分留塔６の中部にあるものは正ブタン９となり、中下部にあるものは軽質アルキレート１０となり、下部にあるものは重質アルキレート１１となる。反応により得られるアルキレートの歩留まりは、アルケン原料体積の１７６％となり、アルケン転化率は９９％となり、アルキレートにおけるＣ８組成の割合は７６ｗｔ％となる。また、ＴＭＰ／ＤＭＨは６．４である。
【００７４】
（５）イオン液体を触媒とした安定性に関する実験
実施例１８
実施例１３と同じ条件で、反応アルケン原料を連続的にフィードし、産物を連続的に反応釜から排出させ、１時間ごとに排気ガスにおけるアルケンの含有量とアルキレートの組成を測定する。４８時間の連続反応でも排気ガスからＣ４アルケンを検知していないという結果が得られ、アルケンが全部転化されたことが証明された。それと同時に、各時間ごとにサンプリングしたアルキレートに対するクロマトグラフィー測定により、４８時間の連続反応過程において、アルキレートの組成には変化がなく、Ｃ８組成の割合が７８％であり、Ｃ８組成におけるトリメチロール・プロパンの割合が７４％であることが分かった。本実施例では、複合イオン液体が長時間の触媒安定性を持っていることが証明された。
【００７５】
最後に以下のことを説明しておきたい。以上の実施例は、単に本発明を説明するものであって制限するものではない。好適な実施例を参照して本発明を詳しく説明したが、本発明のアイデアと範囲内において本発明を修正すること或いは均等に変換することが本発明の権利範囲内にあることは当業者には理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】静的混合器反応装置のフローチャート図。
【図２】充填塔付きの静的混合器反応装置のフローチャート図。
【図３】空塔付きの静的混合器反応装置のフローチャート図。
【図１】
2004161763.tif 000004
【図２】
2004161763.tif 000005
【図３】
2004161763.tif 000006