微-介孔Hβ沸石負載三氟甲烷磺酸催化異丁烷/2-丁烯的烷基化反應

張世忠,于鳳麗*,王志萍,解從霞

(青島科技大學a.化學與分子工程學院;b.化工學院,山東青島266042)

異丁烷與丁烯的烷基化反應在煉油行業中是一類重要的反應,通過該反應制備出的C8 飽和支鏈烷烴,即是烷基化汽油,它具有較高的辛烷值、低的蒸汽壓、不含硫、芳烴等,是一種優良的汽油調和組分[1-3]。迄今為止,工業上生產烷基化汽油的催化劑主要還是傳統的硫酸和氫氟酸。雖然生產技術已經相當成熟,但依然存在著許多缺陷,如都存在設備腐蝕問題,對于H2SO4催化烷基化反應酸消耗量比較大而且廢酸難處理,而用HF作催化劑毒性較大,生產條件比較苛刻。

最近幾年,研究工作者開始致力于用酸性離子液體和固體酸代替傳統的質子酸作為催化劑[4-6]。離子液體催化異丁烷/丁烯烷基化反應具有較高的催化活性和C8產物的選擇性,但催化劑不穩定且制備復雜[6]。固體酸催化劑包括分子篩、雜多酸、固體超強酸等[7-11],其作為非均相催化劑,除了產物易分離以外還不會產生酸溶性油,是被認為可以替代H2SO4和HF的更加綠色環保的催化劑,已經廣泛應用于催化裂化[12]。首個采用AlkyClean技術的中試規模的固體烷基化裝置已于2015年投入運行[13]。

到目前為止,各種各樣的固體酸催化劑已經被廣泛研究,尤其是沸石催化劑,如β沸石、Y 沸石等[14]。β沸石是一種具有較大孔徑的三維十二元環孔道的微孔材料[15-16],然而在異丁烷/丁烯烷基化反應中同其它沸石一樣依然會失活較快,主要原因在于烷基化反應中伴隨著齊聚反應的發生,生成的一些分子量較大的重組分C9＋由于受到孔徑的限制沒有及時的擴散出來,堵塞在孔口或覆蓋在活性位點[7-9]。……