[发明专利]一种固体超强酸催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种固体超强酸催化剂，包括：载体和负载在所述载体上的ZrO₂和SO₄^2‑；其中，所述催化剂中，B酸总酸量为700μmol/g以上。该固体超强酸催化剂由于具有适宜的B酸总酸量，特别适宜应用于烷基转移反应中，具体表现在能够最终优化产品分布、降低反应温度以及降低副反应的发生。

技术领域

本发明涉及固体超强酸催化剂的制备与应用技术领域，具体涉及一种固体超强酸催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

Y型分子筛由于具有开阔的三维孔道、可调变酸量、良好的热以及水热稳定性而广泛应用于催化裂化、烷基化、烷基转移、气体的吸附分离等工业过程。Y型分子筛都是通过首先制备NaY型沸石，然后再通过NaY型沸石的后改性处理得到的。

我国Y沸石年消耗量约为5万吨左右，全世界NaY沸石年消耗量约为50～70万吨，是最大宗的分子筛催化材料。NaY沸石作为生产超稳Y沸石(USY分子筛)的主要原料，它的性能直接影响着USY分子筛的性能，进而影响着催化剂的性能。是当前用量最大的分子筛材料。因此，Y型分子筛制备技术的进步和性能的提高一直是备受业内人士高度关注。

在烷基转移反应过程中，分子筛的酸性质，包括酸强度、酸量及其分布是重要的参数，对其酸性质进行控制是改性USY分子筛性能的一个重要指标。

高铁男等[高铁南，贾同文，钱俊，等.芳烃在Hβ沸石上的烷基转移反应研究]认为催化剂强度的分布影响烷基转移反应进行的深度。较多的中强B酸可以提高反应的转化率和选择性。SO₄^2-修饰的金属氧化物由于具有超强酸特性，是一类理想的固体超强酸催化剂。Li等人分别用Ni²⁺和Sn²⁺修饰超强酸SO₄^2-/ZrO₂，并用于催化裂解胜利油田重油，结果显示胶质、沥青质，以及N、S等杂原子含量都明显降低。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种固体超强酸催化剂，该固体超强酸催化剂由于具有适宜的B酸总酸量，特别适宜应用于烷基转移反应中，具体表现在能够最终优化产品分布、降低反应温度以及降低副反应的发生。

本发明的目的之二在于提供一种固体超强酸催化剂的制备方法，以Y型分子筛为载体的组成部分，将SO₄^2-/ZrO₂超强酸通过水蒸气加热的方式引入到Y分子筛表面，制成高分散的固体超强酸分子筛催化剂，从而调变了酸性位，强B酸量比例增加，并将其应用于烷基转移反应中，最终优化产品分布，降低反应温度、降低副反应的发生。

本发明的目的之三在于提供一种与上述目的相对应的固体超强酸催化剂的应用。

为实现上述目的之一，本发明采取的技术方案如下：

一种固体超强酸催化剂，包括：载体和负载在所述载体上的ZrO₂和SO₄^2-；其中，所述催化剂中，B酸总酸量为700μmol/g以上，优选为700μmol/g～850μmol/g，更优选为700μmol/g～800μmol/g。

本申请的发明人在研究中发现，B酸总酸量在上述范围内的固体超强酸催化剂有利于烷基转移反应的进行。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述催化剂中，强B酸酸量为500μmol/g以上，优选为500μmol/g～650μmol/g，更优选为500μmol/g～600μmol/g。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述所述催化剂中，B酸总酸量与L酸总酸量的比值为1.5～3.0，优选为1.8～2.8。

在本发明的一些优选的实施方式中，所述催化剂的酸强度为-20～-12。