catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2015-3-20-28catal-275Research ArticleКАТАЛИЗ В ХИМИЧЕСКОЙ И НЕФТЕХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИCATALYSIS IN CHEMICAL AND PETROCHEMICAL INDUSTRYЭффективные гомогенные и нанесенные катализаторы на основе ионных жидкостей для получения линейных алкилбензоловEfficient Homogeneous and Supported Ionic Liquid Catalysts for Production of Linear AlkylbenzenesКумарР.KumarRakeshrkumar@rgipt.ac.inКумарА.KumarAnilanilk@iitk.ac.inХаннаА.KhannaAshokakhanna@iitk.ac.inИнститут нефтехимических технологий им. Р. Ганди, Рай-БарелиИндияIndian Institute of Technology. KanpurIndiaИндийский технологический институт, КанпурИндияRajiv Gandhi Institute of Petroleum Technology, KanpurIndiaИндийский технологический институт, КанпурИндияIndian Institute of Technology. KanpurIndia2015250120161532028Copyright © LLC "KALVIS", 20162016LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/275

Приготовлены, изучены и опробованы в качестве катализаторов алкилирования бензола 1-додеценом гомогенные ионные жидкости на основе AlCl3, такие как 1-бутил-3-метил-имидазол-хлоралюминат ([BMIm]+Al2Cl7–), 1-бутил-3-метил-пиридин-хлоралюминат ([BMPy]+Al2Cl7–) и триэтиламин-гидрохлорид-хлороалюминат (Et3NHCl–AlCl3). Все они продемонстрировали более высокую селективность (~ 40 %) по целевому продукту – 2-LAB (2-линейному алкилбензолу), чем обычный AlCl3-катализатор (~ 32 %). Помимо гомогенных катализаторов, на основе ионной жидкости был синтезирован нанесенный (SG–N+(C2H5)3–Al2Cl7–), селективность которого по 2-LAB оказалась еще выше (~ 45 %). Более того, по возможности повторного использования он существенно превосходит гомогенные катализаторы. Нанесенный катализатор был охарактеризован методами ИК-Фурье-спектроскопии, MAS-ЯМР и СЭМ. Кислотность нанесенного ионно-жидкого катализатора характеризовали функцией Гаммета (Ho). ИК-спектр адсорбированного на катализаторе (SG–N+(C2H5)3–Al2Cl7–) пиридина показал наличие обычных кислотных центров Брёнстеда и Льюиса. В спектре 27Al MAS-ЯМР наблюдалась полоса при ~ 6,987 ppm, характерная для шестикоординированных частиц Al. С использованием MATLAB 7.4.0 был разработан нелинейный алгоритм оптимизации с целью определения кинетических параметров для реакции алкилирования бензола 1-додеценом в присутствии катализатора (SG–N+(C2H5)3–Al2Cl7–). Концентрации продуктов, рассчитанные по данной модели, хорошо согласуются с экспериментальными значениями (относительная погрешность ~ 1,5 %).

AlCl3 based homogeneous ionic liquids such as 1-butyl 3-methyl imidazolium chloroaluminate ([BMIm]+Al2Cl7–), 1-butyl 3-methylpyridinum chloroaluminate ([BMPy]+Al2Cl7–) and triethylamine hydrochloride chloroaluminate (Et3NHCl-AlCl3) were prepared to study the benzene alkylation with 1-dodecene. All homogeneous ionic liquid catalysts have shown higher selectivity (~ 40 %) for desired 2-LAB (2-linear alkylbenzene), than the conventional AlCl3 catalyst (~ 32 %). Apart from the homogeneous catalysts, one supported ionic liquid catalyst (SG-N+(C2H5)3-Al2Cl7–), was also synthesized. The supported ionic liquid catalyst showed further increased selectivity of the 2-LAB (~ 45 %). Moreover, the reusability of SG-N+(C2H5)3-Al2Cl7– catalyst was much higher than the homogeneous ionic liquid catalysts. The supported ionic liquid catalyst was characterized by various techniques such as FT-IR, MAS-NMR and Scanning Electron Microscopy (SEM). Hammett acidity function (Ho) was used to determine the acidity of supported ionic liquid catalyst. The pyridine adsorbed FT-IR spectra of (SG-N+(C2H5)3-Al2Cl7–) catalyst showed presence of common Brönsted-Lewis acidic sites. The 27Al MAS-NMR of (SG-N+(C2H5)3-Al2Cl7–) catalyst showed a band at ~ 6,987 ppm, which is attributed to 6-coordinated Al species. A nonlinear optimization algorithm was developed in MATLAB 7.4.0 to determine the kinetic parameters of the benzene alkylation with 1-dodecene in presence of (SG-N+(C2H5)3-Al2Cl7–) catalyst. The concentrations of the products predicted by model were found in good agreement with experiments (relative error ~ 1,5 %).

гомогенный катализатор на основе ионной жидкостинанесенный катализатор на основе ионной жидкостиполучение линейных алкилбензоловкинетика алкилирования бензола 1-додеценомhomogeneous ionic liquid catalystsupported ionic liquid catalystproduction of linear alkylbenzeneskinetic of the benzene alkylation with 1-dodeceneReferencesSharrah M.L., Feighner G.C. // Industr. Eng. Chem. 1954. Vol. 46, № 2. P. 248-254.Sharrah M.L., Feighner G.C. // Industr. Eng. Chem. 1954. Vol. 46, № 2. P. 248-254.Olson A.C. // Industr. Eng. Chem. 1960. Vol. 52, № 10. P. 833-836.Olson A.C. // Industr. Eng. Chem. 1960. Vol. 52, № 10. P. 833-836.Alul H.R., McEwan G.J. // J. Org. Chem. 1967. Vol. 32, № 11. P. 3365-3369.Alul H.R., McEwan G.J. // J. Org. Chem. 1967. Vol. 32, № 11. P. 3365-3369.Alul H.R. // J. Org. Chem. 1968, Vol. 33, № 4. P. 1522-1527.Alul H.R. // J. Org. Chem. 1968, Vol. 33, № 4. P. 1522-1527.Almeida J.L.G., Dufaux M., Taarit Y.B., Naccache C. // Appl. Catal. A: Gen. 1994. Vol. 114, № 1. 141-159.Almeida J.L.G., Dufaux M., Taarit Y.B., Naccache C. // Appl. Catal. A: Gen. 1994. Vol. 114, № 1. 141-159.Sivasanker S., Thangaraj A. // J. Catal. 1992. Vol. 138, № 1. 386-390.Sivasanker S., Thangaraj A. // J. Catal. 1992. Vol. 138, № 1. 386-390.Liang W., Jin Y., Yu Z., Wang Z., Han B., He M., Min E. // Zeolites. 1996. Vol. 17, № 3. P. 297-303.Liang W., Jin Y., Yu Z., Wang Z., Han B., He M., Min E. // Zeolites. 1996. Vol. 17, № 3. P. 297-303.Cao Y., Kessas R., Naccache C., Taarit Y.B. // Appl. Catal. A: Gen. 1999. Vol. 184, № 2. P. 231-238.Cao Y., Kessas R., Naccache C., Taarit Y.B. // Appl. Catal. A: Gen. 1999. Vol. 184, № 2. P. 231-238.Wang B., Lee C.W., Cai T.-X, Park S.-E. // Catal. Lett. 2001. Vol. 76, № 1-2. P. 99-103.Wang B., Lee C.W., Cai T.-X, Park S.-E. // Catal. Lett. 2001. Vol. 76, № 1-2. P. 99-103.Bordoloi A., Devassy B.M., Niphadkar P.S., Joshi P.N., Halligudi S.B. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2006. Vol. 253, № 1-2. P. 239-244.Bordoloi A., Devassy B.M., Niphadkar P.S., Joshi P.N., Halligudi S.B. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2006. Vol. 253, № 1-2. P. 239-244.Sebulsky R.T., Henke A.M. // Ind. Eng. Chem. Process. Des. Dev. 1971. Vol. 10, № 2. P. 272-279.Sebulsky R.T., Henke A.M. // Ind. Eng. Chem. Process. Des. Dev. 1971. Vol. 10, № 2. P. 272-279.Zhang J., Chen B., Li C., Zhu Z., Wen L., Min E. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. Vol. 249, № 1. P. 27-34.Zhang J., Chen B., Li C., Zhu Z., Wen L., Min E. // Appl. Catal. A: Gen. 2003. Vol. 249, № 1. P. 27-34.Luong B.X., Petre A.L., Hoelderich W.F., Commarieu A., Laffitte J.-A., Espeillac M., Souchet J.-C. // J. Catal. 2004. Vol. 226, № 2. P. 301-307.Luong B.X., Petre A.L., Hoelderich W.F., Commarieu A., Laffitte J.-A., Espeillac M., Souchet J.-C. // J. Catal. 2004. Vol. 226, № 2. P. 301-307.Wang J., Zhu H.-O. // Catal. Lett. 2004. Vol. 93, № 3−4. P. 209-212.Wang J., Zhu H.-O. // Catal. Lett. 2004. Vol. 93, № 3−4. P. 209-212.Yadav G.D., Doshi N.S. // Org. Proc. Res. Dev. 2002. Vol. 6, № 3. 263-272.Yadav G.D., Doshi N.S. // Org. Proc. Res. Dev. 2002. Vol. 6, № 3. 263-272.Yadav G.D., Siddiqui M.I.N.I. // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. Vol. 48. P. 10803−10809.Yadav G.D., Siddiqui M.I.N.I. // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. Vol. 48. P. 10803−10809.Drago R.S., Getty, E.E. // J. Amer. Chem. Soc. 1988, Vol. 110, № 10. P. 3311−3312.Drago R.S., Getty, E.E. // J. Amer. Chem. Soc. 1988, Vol. 110, № 10. P. 3311−3312.Getty E.E., Drago R.S. // Inorg. Chem. 1990. Vol. 29, № 6. P. 1186−1192.Getty E.E., Drago R.S. // Inorg. Chem. 1990. Vol. 29, № 6. P. 1186−1192.Drago R.S., Petrosius S.C., Kaufman P.B. // J. Mol. Catal. A: Chem. 1994. Vol. 89, № 3. P. 317−328.Drago R.S., Petrosius S.C., Kaufman P.B. // J. Mol. Catal. A: Chem. 1994. Vol. 89, № 3. P. 317−328.Clark J.H., Martin K., Teasdale A.J., Barlow S.J. // J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995. № 19. P. 2037−2040.Clark J.H., Martin K., Teasdale A.J., Barlow S.J. // J. Chem. Soc., Chem. Commun. 1995. № 19. P. 2037−2040.Clark J.H., Macquarrie D.J. // Chem. Commun. 1998. № 8. P. 853−860.Clark J.H., Macquarrie D.J. // Chem. Commun. 1998. № 8. P. 853−860.Hu X., Foo M.L., Chuah G.K., Jaenicke S. // J. Catal. 2000. Vol. 195, № 2. P. 412−415.Hu X., Foo M.L., Chuah G.K., Jaenicke S. // J. Catal. 2000. Vol. 195, № 2. P. 412−415.Dubé D., Royer S., On D.T., Béland F., Kaliaguine S. // Microporous and Mesoporous Materials. 2005. Vol. 79, № 1−3. P. 137−144.Dubé D., Royer S., On D.T., Béland F., Kaliaguine S. // Microporous and Mesoporous Materials. 2005. Vol. 79, № 1−3. P. 137−144.Krzywicki A., Marczewski M., Malinowski S. // React. Kinet. Catal. Lett. 1978. Vol. 8, № 1. P. 25−28.Krzywicki A., Marczewski M., Malinowski S. // React. Kinet. Catal. Lett. 1978. Vol. 8, № 1. P. 25−28.Krzywicki A., Marczewski M., Modzelewski R., Pelszik K., Malinowski S. // React. Kinet. Catal. Lett. 1980. Vol. 13, № 1. P. 1−6.Krzywicki A., Marczewski M., Modzelewski R., Pelszik K., Malinowski S. // React. Kinet. Catal. Lett. 1980. Vol. 13, № 1. P. 1−6.Fuentes G.A., Boegel J.V., Gates B.C. // J. Catal. 1982. Vol. 78, № 2. P. 436−444.Fuentes G.A., Boegel J.V., Gates B.C. // J. Catal. 1982. Vol. 78, № 2. P. 436−444.Sato S., Maciel G.E. // J. Mol. Catal. A: Chem. 1995. Vol. 101, № 2. P. 153−161.Sato S., Maciel G.E. // J. Mol. Catal. A: Chem. 1995. Vol. 101, № 2. P. 153−161.Sato S., Nozaki F., Zhang S.-J., Cheng P. // Appl Catal A: Gen. 1996. Vol. 143, № 2. P. 271−281.Sato S., Nozaki F., Zhang S.-J., Cheng P. // Appl Catal A: Gen. 1996. Vol. 143, № 2. P. 271−281.Pat. 5824832 USA. Linear alxylbenzene formation using low temperature ionic liquid / F.G. Sherif, L.-J. Shyu, C.C. Greco; Akzo Nobel NV. Publ. Oct. 20, 1998.Pat. 5824832 USA. Linear alxylbenzene formation using low temperature ionic liquid / F.G. Sherif, L.-J. Shyu, C.C. Greco; Akzo Nobel NV. Publ. Oct. 20, 1998.DeCastro C., Sauvage E., Valkenberg M.H., Hölderich W.F. // J. Catal. 2000. Vol. 196, № 1. P. 86−94.DeCastro C., Sauvage E., Valkenberg M.H., Hölderich W.F. // J. Catal. 2000. Vol. 196, № 1. P. 86−94.Valkenberg M.H., DeCastro C., Hölderich W.F. // Topics in Catal. 2001. Vol. 14, № 1−4. P. 139−144.Valkenberg M.H., DeCastro C., Hölderich W.F. // Topics in Catal. 2001. Vol. 14, № 1−4. P. 139−144.Qiao K., Deng Y. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2001. Vol. 171, № 1−2. P. 81−84.Qiao K., Deng Y. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2001. Vol. 171, № 1−2. P. 81−84.Xin H., Wu Q., Han M., Wang D., Jin Y. // Appl. Catal. A: Gen. 2005. Vol. 292, № 1−2. P. 354−361.Xin H., Wu Q., Han M., Wang D., Jin Y. // Appl. Catal. A: Gen. 2005. Vol. 292, № 1−2. P. 354−361.Pat. 6969693 USA. Forming, in the absence of the ionic liquid, a functionalised support material containing, a first compound bonded to the support and having a free anion or cation group which is reacted with ionic liquid containing other anion or cation / Sauvage E., Valkenberg M.H., DeCastro C., Hölderich W.F.; Johnson Matthey Plc. Publ. Nov. 29, 2005.Pat. 6969693 USA. Forming, in the absence of the ionic liquid, a functionalised support material containing, a first compound bonded to the support and having a free anion or cation group which is reacted with ionic liquid containing other anion or cation / Sauvage E., Valkenberg M.H., DeCastro C., Hölderich W.F.; Johnson Matthey Plc. Publ. Nov. 29, 2005.Deng Y., Shi F., Beng J., Qiao K. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2001. Vol. 165, № 1−2. P. 33−36.Deng Y., Shi F., Beng J., Qiao K. // J. Mol. Catal. A: Chem. 2001. Vol. 165, № 1−2. P. 33−36.Wu Q., Chen Q., Cai X., Wang J., Zhang J. // Mat. Lett. 2007. Vol. 61, №3. P. 663−665.Wu Q., Chen Q., Cai X., Wang J., Zhang J. // Mat. Lett. 2007. Vol. 61, №3. P. 663−665.Tatsumisago M., Kishida K., Minami T. // Solid State Ionics. 1993. Vol. 59, № 3−4. P. 171−174.Tatsumisago M., Kishida K., Minami T. // Solid State Ionics. 1993. Vol. 59, № 3−4. P. 171−174.Drago R.S., Petrosius S.C., Chronister C.W. // Inorg. Chem. 1994. Vol. 33, № 2. P. 367−372.Drago R.S., Petrosius S.C., Chronister C.W. // Inorg. Chem. 1994. Vol. 33, № 2. P. 367−372.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.