專利名稱：異丁烷與丁烯烷基化固體雜多酸鹽催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于異丁烷與丁烯烷基化的固體雜多酸鹽催化劑。
隨著現(xiàn)代交通事業(yè)的發(fā)展，對(duì)內(nèi)燃機(jī)燃料的需求量及燃料的質(zhì)量要求越來越高。全世界汽油及其添加劑的產(chǎn)量是所有化學(xué)品中最高的，以異丁烷與丁烯烷基化方法合成得到的是具有優(yōu)良抗震性的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。這種汽油辛烷值高，敏感性低，無芳烴組份，烯烴含量很低，燃燒后對(duì)環(huán)境的污染小。本世紀(jì)40年代先后發(fā)明了硫酸和氫氟酸為催化劑催化異丁烷與丁烯烷基化合成汽油的方法。其中硫酸法裝置世界上已有70多套，氫氟酸法已有100多套，總計(jì)生產(chǎn)烷基化汽油2000多萬噸硫酸法以98％的濃硫酸為催化劑，氫氟酸法以90％的HF為催化劑。這兩種酸都是具有強(qiáng)腐蝕性，易造成對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染，危害人類健康的物質(zhì)，因而幾十年來，各國(guó)科學(xué)家都在探索新的催化劑以取代這兩種催化劑，使用了分子篩，超強(qiáng)酸(SO4/ZrO2)，離子交換樹酯，附載的BF3等物質(zhì)為催化劑，但這些探索性的研究并沒有成功。催化劑失活的問題沒有解決，這是固體酸催化劑共有的問題，A.Corma，A，Martinez，Catal.Rev.-Sci.Eng.35(4)483-570(1993)已作公開的報(bào)導(dǎo)，因?yàn)橛裳趸锝M成的固體酸催化劑一般都需要在較高的反應(yīng)溫度下才有足夠的活性，這時(shí)就會(huì)招致烯烴疊合，產(chǎn)生高分子產(chǎn)物使催化劑結(jié)炭并失活，因此尋找新的合成烷基化汽油的催化劑已被視為世界性的難題及催化領(lǐng)域內(nèi)幾個(gè)急待解決的問題之一。
雜多酸優(yōu)異的催化性能已在許多有機(jī)反應(yīng)中表現(xiàn)出來，是許多已工業(yè)化的有機(jī)酸催化工業(yè)中十分有效的催化劑，科學(xué)通報(bào)39(15)1392(1994)徐征，吳越等人公開了一種在固相附載條件下試驗(yàn)過異丁炕與丁烯的烷基化反應(yīng)，然而和其地固體酸催化劑一樣，結(jié)果也有疊合反應(yīng)發(fā)生，只有很少的烷基化活性。
本發(fā)明的目的是以固體雜多酸鹽為催化劑催化異丁烷與丁烯烷基化制取烷基化汽油。
本發(fā)明提供了一種新的合成烷基化油的催化劑。是由磷鎢，磷鉬，硅鎢，硅鉬四種雜多酸合成的堿金屬(Cs，K)和銨(NH4+，N(C2H5)4+)鹽作為催化劑，堿金屬和銨離子含量的變動(dòng)范圍(克分子比)磷系列為0.5-3.0，硅系列為0.5-4.0.催化異丁烷和丁烯的烷基化的反應(yīng)溫度為30℃，烷烯比為15∶1，烷基化油中烷烴組份占95％以上，以烯烴重量計(jì)的最佳油收率大于150％。
本發(fā)明得到的烷基化汽油其成份分析優(yōu)于用硫酸法得到的烷基化汽油成份，無＞C9～C12的產(chǎn)物生成，對(duì)烷基化油中高辛烷值成份的三甲基戊烷的生成選擇性更高，催化劑在反應(yīng)中不失活，可以使用多次，不溶于烴相，易于和產(chǎn)物分離，烴相可不經(jīng)堿洗，水洗直接經(jīng)蒸餾即可得到主要成分為三甲基戊烷的烷基化汽油，分離出來的未反應(yīng)原料可循環(huán)使用，由于它沒有硫酸和氫氟酸的強(qiáng)腐蝕性及毒害性又有高于這兩種酸的催化性能，可望取代以硫酸或氫氟酸為烷基化反應(yīng)的催化劑。本發(fā)明提供的實(shí)施例如下實(shí)施例1.
精確稱取0.5克Cs2.5H0.5PW12至反應(yīng)器中，加入烷烯比為15的烷烴和烯烴，其中烯烴重0.4378克，30℃反應(yīng)2小時(shí)，得烷基化油0.8118克，以烯烴(重量)計(jì)油收率185.4％，C8烷烴選擇性100％.催化劑分離后100℃烘干2小時(shí)后再次使用，反應(yīng)條件同上，得到油收率為138.4％，第三次使用油收率為136.6％，C8烷烴選擇性均為100％。實(shí)施例2.
精確稱取0.5克K0.5H2.5PW12至反應(yīng)器中，加入烷烯比為15的烷烴和烯烴，其中烯烴重0.4378克，30℃反應(yīng)2小時(shí)，得烷基化油0.5856克，油收率133.7％，C8烷烴選擇性100％，催化劑分離后100℃烘干2小時(shí)后再次使用，反應(yīng)條件同上，得到油收率為129.1％，第三次使用油收率為120.1％，C8烷烴選擇性均為100％。實(shí)施例3.
精確稱取0.5克(NH4)1.0H2.0PW12至反應(yīng)器中，加入烷烯比為15的烷烴和烯烴，其中烯烴重0.4378克，30℃反應(yīng)2小時(shí)，得烷基化油0.6556克，以烯烴(重量)計(jì)油收率149.7％，C8烷烴選擇性100％。催化劑分離后100℃烘干2小時(shí)后再次使用，反應(yīng)條件同上，得到油收率為114.0％，第三次使用油收率為112.1％，C8烷烴選擇性均為100％。實(shí)施例4.
精確稱取0.5克Cs1.5H1.5PW12至反應(yīng)器中，加入烷烯比為15的烷烴和烯烴，其中烯烴重0.4378克，25℃反應(yīng)2小時(shí)，得烷基化油0.3876克，以烯烴(重量)計(jì)油收率88.5，C8烷烴選擇性100％。實(shí)施例5.
精確稱取0.5克Cs1.5H1.5PW12至反應(yīng)器中，加入烷烯比為8的烷烴和烯烴，其中烯烴重0.4378克，30℃反應(yīng)2小時(shí)，得烷基化油0.3062克，以烯烴(重量)計(jì)油收率69.9％，C8烷烴選擇性100％。
權(quán)利要求
1.一種異丁烷與丁烯烷基化固體雜多酸鹽催化劑，其特征在于采用由磷鎢，磷鉬，硅鎢，硅鉬四種雜多酸合成的堿金屬(Cs，K)和銨(NH4+，N(C2H5)4+)鹽作為催化劑，堿金屬和銨離子含量的變動(dòng)范圍(克分子比)磷系列為0.5-3.0，硅系列為0.5-4.0，催化異丁烷和丁烯的烷基化的反應(yīng)溫度為30℃，烷烯比為15∶1，烷基化油中烷烴組份占95％以上，以烯烴重量計(jì)的最佳油收率大于150％。
全文摘要
本發(fā)明屬于異丁烷與丁烯烷基化的固體雜多酸鹽催化劑。本發(fā)明選擇由磷鎢，磷鉬，硅鎢，硅鉬四種雜多酸合成的堿金屬(Cs，K)和銨(NH
文檔編號(hào)B01J27/24GK1125640SQ9412002
公開日1996年7月3日 申請(qǐng)日期1994年12月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月28日
發(fā)明者吳越, 葉興凱, 謝文華, 楊向光 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工總公司, 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所