[发明专利]一种用于异构化反应的固体酸催化剂以及正丁烷-异丁烷异构化方法

说明书

本发明涉及一种用于异构化反应的固体酸催化剂以及正丁烷‑异丁烷异构化方法，属于烷基异构化技术领域。本发明利用模板法制备得到的纳米棒状AlOOH作为催化剂载体，其具有比表面积大、活性中心负载量大的优点，在其表面负载活性Pb和W作为催化活性中心，具有烷基异构化反应转化率高、选择性好、催化剂使用寿命长势优点。

技术领域

本发明涉及一种用于异构化反应的固体酸催化剂以及正丁烷-异丁烷异构化方法，属于烷基异构化技术领域。

背景技术

我国的直馏汽油和催化裂化汽油所占比例较大，而适合环保需要的清洁汽油组分所占比例很小。这使得我国成品汽油的普遍存在苯、烯烃和芳烃等含量超标现象，因此发展环境友好汽油组分的生产已成为必然。异辛烷通常是作为汽油辛烷值的改进剂，其通过异丁烷与异丁烯在酸性催化剂的烷基化反应得到；异丁烷主要存在于石油炼化得到的混合碳四中，混合碳四通常含有正丁烷、异丁烷、丁烯 -1、顺 -2- 丁烯、反 -2- 丁烯，还有少量的丙烯、丙烷、丁二烯 和戊烷等组分；碳四分离尤其是从混合碳四中分离异丁烷普遍采用传统的精馏工艺；但是由于混合碳四来源不同，造成其中组分含量不一，对于正丁烷含量较高而异丁烷含量相对较低的原料时，该传统工艺存在着能耗高、异丁烷分离不彻底、得到的异丁烷产品纯度低等缺点，影响烷基化反应的效果。

在国外异构化工艺已得到广泛应用，异构化加工能力，全球均呈上升趋势，其中在北美应用最广泛,而且仍在迅速发展。目前行业内对于正丁烷异构化反应得到异丁烷已经有部分研究；目前, 工业上正丁烷异构化反应主要使用 Pt/Cl-Al₂O₃ 类催化剂，在此类催化剂上, 反应所需温度 (400～460 K) 较低，但催化剂易中毒, 对水和芳烃敏感，而且在使用过程中需不断加入含氯化合物以保持反应所需的酸强度，存在一定的腐蚀和环境污染问题。

Hino等[1]首次报道了WO₃/ZrO₂具有超强酸性,该催化剂由金属氧化物组成,热稳定性较好,在高温及氧化还原气氛中不会发生组分流失，是一种具有应用潜力的催化材料，有关该催化材料的研究已有不少报道[2～5]。与SO₂^4-/M_xO_y型固体超强酸相比较，WO₃/ZrO₂对烷烃异构化反应的催化活性不高。提高WO₃/ZrO₂型固体超强酸的催化活性和稳定性是相关研究中的重要问题.在SO₂^4-/ZrO₂固体超强酸体系中添加适量的Al₂O₃可大大提高其对正丁烷异构化的催化活性和稳定性[6～8]。Hua等[9]报道了在Pt/WO₃/ZrO2中掺杂少量Al₂O₃可提高催化剂对正庚烷异构化反应的催化活性。然而上述的催化剂在异构化反应过程中，仍然存在着反应活性不高、催化剂易失活的问题。

[1] HinoM,ArataK. ApplCatalA . 1998

[2] WilsonRD,BartonDG,BaertschCD,IglesiaE. Journal of Catalysis .2000

[3] Sun W D, Zhao Zh B, Guo Ch , Ye X K , Wu Y.Ind Eng Chem , Res ,2000, 39(10):3717

[4] 孙闻东,赵振波,吴越.WO₃/ZrO₂固体强酸催化剂上异丁烷/丁烯的烷基化反应Ⅱ.过渡金属的助催化作用[J].催化学报. 2000(03)

[5] DeRossiS,FerrarisG,ValigiM,GazzoliD. ApplCatalA . 2002