[发明专利]一种用于汽油生产的催化剂

说明书

一种用于汽油生产的催化剂，该催化剂为负载型双核多酸离子液体，该汽油以异丁烷与1‑丁烯为原料，在温度70℃、反应压力2.0MPa、质量空速3h^‑1的固定床反应器中反应，异丁烷与1‑丁烯的摩尔比为20:1；所述催化剂的制备方法步骤如下：1)MnFe₂O₄的制备；2)MnFe₂O₄的表面TiO₂包覆；3)离子液体的负载。

技术领域

本发明属于石油化工技术领域，特别是涉及一种用于汽油生产的催化剂。

背景技术

随着我国加工原油质量的劣化、产品汽油质量的不断升级，传统的汽油生产方式以及生产的汽油产品正在面临巨大的挑战。以丁烯与异丁烷为原料，通过烷基化反应生产的无芳烃、烯烃、不含硫的高辛烷值、低蒸气压烷基化汽油，是一种可以代替MTBE和乙醇的环境友好型高辛烷值汽油调和组分。工业上应用的烷基化催化剂以浓硫酸和氢氟酸为主，但其存在耗酸量大、设备腐蚀和环境污染严重以及催化剂不易循环利用等缺陷。固体酸催化剂应用于催化剂制备烷基化汽油，在一定程度上解决了液体酸催化剂存在的缺陷，但是由于其也存在烯烃聚合反应趋势较大，生成的聚烯烃又会导致固体酸催化剂结焦失活，固体酸多相催化剂存在分离时易流失、重复和再生使用困难，传质和扩散阻力较大，酸中心数量相对较少及分布不均等缺陷，从而限制了其工业化应用。

离子液体催化制备烷基化汽油在催化活性、选择性和重复使用等方面均显示出明显的优势。酸强度对异丁烷和丁烯烷基化反应有显著的影响，并且目前应用于生产烷基化汽油的离子液体都属于单核离子液体，但是其反应稳定性和热稳定性都需要进一步强化，并且不易回收利用。负载型双核多酸性离子液体与传统离子液体相比具有酸密度高、结构稳定性强、反应稳定性高、易于回收利用等优点，目前还没有将双核离子液体应用于制备烷基化汽油的相关报道。

发明内容

为了克服现有技术中存在的技术缺陷，本发明公开了一种用于汽油生产的催化剂，该催化剂为负载型双核多酸离子液体，该汽油以异丁烷与1-丁烯为原料，在温度70℃、反应压力2.0MPa、质量空速3h^-1的固定床反应器中反应，异丁烷与1-丁烯的摩尔比为20:1；

其中，所述催化剂的制备方法步骤如下：

1)MnFe₂O₄的制备

将FeCl₃·6H₂O和Mn(Ac)2·4H₂O溶于乙二醇溶液中，然后向其中加入醋酸钠和P123，超声处理30min得到混合物；然后将混合物在180～220℃的水浴条件下反应24～48h得到悬浊液，将悬浊液自然冷却至室温后，经离心、洗涤、干燥后得到MnFe₂O₄磁性纳米晶；

2)MnFe₂O₄的表面TiO₂包覆

将步骤1)中得到的MnFe₂O₄磁性纳米晶分散在由乙二醇和去离子水混合而成的分散相中，然后添加氨水并超声20min，然后在剧烈搅拌的条件下滴加钛酸四丁酯，继续在室温下搅拌1h后进行离心分离，离心分离后的固体产物在105℃处理12h，再于300℃焙烧处理4h得到MnFe₂O₄@TiO₂载体；

3)离子液体的负载

将MnFe₂O₄@TiO₂载体置于水溶液中，然后向其中加入离子液体N在150w～350w的超声条件下分散处理30min～2h，然后将其置于70℃真空干燥箱中处理12h得到负载型双核多酸离子液体；

其中，离子液体N的结构式如下所示：