轻烃异构化是一个重要的炼油工艺过程,由其生产的异构化汽油具有硫含量低、不含烯烃和芳香烃以及辛烷值高等优点,是高辛烷值清洁汽油的一个重要调和组分。轻烃异构化的工业催化剂是由贵金属Pt负载在氧化铝及分子筛等载体上组成的双功能催化剂。这类催化剂的活性不高,需要在较高的温度下使用,且需要临氢操作,生产过程的操作成本较高。酸性离子液体是一种新型、环境友好的催化剂和反应介质。通过改变阴阳离子的结构,可以对离子液体的酸性和烃类在其中的溶解度进行调控。酸性离子液体作为石油化工和有机化学反应的催化剂和反应介质得到了广泛关注和研究。本文将酸性离子液体用于催化正戊烷和正己烷的异构化反应,考察离子液体的催化性能和异构化反应规律,研究引发剂和抑制剂对正戊烷和正己烷异构化反应的影响,研究正戊烷异构化的消失反应动力学,探讨正己烷异构化的反应机理。　　研究了氯铝酸离子液体的物性、结构和酸性,考察了其对正戊烷异构化的催化性能,优选出离子液体2AlCl3/Et3NHCl。考察了反应温度、反应时间和剂油比对离子液体催化正戊烷异构化反应的影响。结果表明:适当提高反应温度、延长反应时间或加大剂油比可以提高正戊烷转化率,但温度过高、反应时间过长和剂油比过大时都易加剧歧化反应,致使液收和异构烷烃选择性下降。优选出较好的反应条件是:反应温度30℃、反应时间3 h、剂油比1∶1。在优化的反应条件下,正戊烷的转化率为44.61 wt%,液收为96.07 wt%,异构烷烃的选择性为90.52%,异构化油RON为73.10,异构化液体产物的RON为83.18。　　考察了2AlCl3/Et3NHCl离子液体催化正戊烷异构化的使用寿命,结果表明:离子液体每重复使用一次,正戊烷转化率约下降5wt%。考察了产物分布与正戊烷转化率的关系。随正戊烷转化率逐渐增大,异戊烷选择性、异构烷烃选择性和液收均呈现不同程度的下降趋势。在正戊烷转化率不高于75%时,30℃时的异戊烷选择性、异构烷烃选择性和液收均高于60℃时的相应值。　　建立了异构化油辛烷值的关联式,此关联式可以较好的预测异构化油辛烷值的增加量和异构化油辛烷值增加量与正戊烷转化率的比值。研究了氯铝酸离子液体催化正戊烷异构化的消失反应动力学,推导得出正戊烷异构化消失动力学模型的微分和积分表达式,并根据实验数据编程求取了30℃和60℃时的消失反应的速率常数,然后根据Arrhenius公式求取了指前因子和表观活化能。　　考察了多种引发剂对正戊烷异构化反应的影响,发现引入叔丁基氯能有效加快反应速率,但液收和异构烷烃选择性下降明显。考察了多种抑制剂对产物分布的调节作用。结果表明:环己烷能够有效地抑制歧化副反应,改善产物分布,显著提高液收和异构烷烃选择性,较优的环己烷加入量为0.5v%。在反应温度30℃、反应时间3h、剂油比1∶1的优化反应条件下,添加0.5 v%的环己烷,正戊烷的转化率为27.90 wt%,液收为98.44 wt%,异构烷烃的选择性为94.08%,异构化油的RON为69.86,异构化液体产物的RON为91.90。　　轻烃异构化反应需要较强酸性的离子液体。用CuCl2和CuCl对离子液体2AlCl3/Et3NHCl改性后,离子液体的阳离子结构没有发生改变,阴离子主要还是Al2Cl7-,表明添加CuCl2和CuCl并不能大幅度改变离子液体的催化性能。　　2AlCl3/Et3NHCl离子液体可用于催化正己烷发生异构化反应,但是所需的反应时间较长。考察了正丁醇、异丁烯、异丁烷和异戊烷作为引发剂对氯铝酸离子液体催化正己烷异构化反应的影响。发现异戊烷是较好的引发剂,添加30 v%的异戊烷后,达到相似反应结果时所需的反应时间由6 h减小到45 min。得到了较优的反应条件:以30v%异戊烷为引发剂,反应温度50℃,反应时间45 min,剂油比1∶1。在此优化的条件下,正己烷转化率为84.54%,异构C6选择性为31.35%,异构烷烃选择性为71.99%,液收为80.08%。　　探讨了氯铝酸离子液体催化正己烷异构化的反应机理,异构化反应是经高活性的正碳离子中间物而进行的。烷烃在离子液体的作用下脱出一个氢负离子形成正碳离子,正碳离子再进行氢转移和分子内重排发生异构化反应。反应过程中生成的叔戊基正碳离子易发生歧化反应产生大量的异丁烷和较大的烃类,因此如何抑制歧化反应是提高异构C8选择性、异构烷烃选择性和液收的关键。