[发明专利]一种双功能催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种双功能催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。本发明公开了一种双功能催化剂的制备方法，包括以下步骤：将分子筛A加入水中得到均匀浆液；将金属盐溶液M1加入浆液中；将制得的浆液过滤、洗涤，干燥，焙烧得到催化剂半成品I；将分子筛B加入水中得到均匀浆液；将金属盐溶液M2加入浆液中；将制得的浆液过滤、洗涤，干燥，焙烧得到催化剂半成品II；催化剂半成品I和催化剂半成品II加入水中，过滤、干燥，再捏合后成型得到双功能催化剂。本发明还公开了一种由上述制备方法所制得双功能催化剂以及其用于同时催化丁烯齐聚和异丁烷‑丁烯烷基化制备汽油调和组分的应用。本发明的制备过程简单易操作，简化了工艺流程。

技术领域

本发明涉及一种双功能催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂技术领域。

背景技术

混合碳四中丁烯齐聚和异丁烷-丁烯烷基化生产高辛烷值汽油调和组分一直以来是碳四轻烃高值化利用的重要途径。

丁烯齐聚的反应机理如下：

Step 1：催化剂上的氢质子在丁烯双键上加成，生成叔丁基正碳离子

Step 2：叔丁基正碳离子在另一个丁烯双键上加成，生成碳八正碳离子

C₄H₉⁺+C₄H₈→C₈H₁₇⁺

Step 3：碳八正碳离子失去氢质子给质子受体，生成齐聚产物

异丁烷-丁烯烷基化的反应机理如下：

Step 1：催化剂上的氢质子在丁烯双键上加成，生成叔丁基正碳离子

Step 2：叔丁基正碳离子在另一个丁烯双键上加成，生成碳八正碳离子

C₄H₉⁺+C₄H₈→C₈H₁₇⁺

Step 3：碳八正碳离子从异丁烷叔碳原子上得到氢负离子，生成烷基化产物

H-C₄H₉+C₈H₁₇⁺→C₈H₁₈+C₄H₉⁺

对上述丁烯齐聚和异丁烷-丁烯烷基化两个反应机理深入分析，可以获悉两反应具有下述共同特点：(1)丁烯齐聚和异丁烷-丁烯烷基化目的产物基本一致，丁烯齐聚的产物辛烯和异丁烷-丁烯烷基化的产物辛烷均是汽油中高辛烷值调和组分，还可以对辛烯进一步加氢得到辛烷；(2)两者均是酸催化反应，且对催化剂酸性的要求基本相当，即中等强度的酸，若酸性过高易发生裂化反应；(3)反应机理均遵循正碳离子理论，即链引发反应相同，均首先生成了叔丁基正碳离子，随后正碳离子在丁烯双键上加成生成了碳八正碳离子这一中间产物；(4)两者所需反应条件基本一致(若均采用分子筛催化剂，反应温度均可控制在80-100℃，压力1.5-2.5MPa)。两者的不同主要在于反应的最后一步，即在丁烯齐聚反应中，碳八正碳离子上的氢质子转移至催化剂或另一个烯烃双键上，从而生成辛烯；而异丁烷-丁烯烷基化反应中，碳八正碳离子可以从异丁烷叔碳原子上得到一个氢负离子便生成了辛烷。由此看来，通过合理设计和优化催化剂配方，可达到调控齐聚与烷基化两反应同步进行的目的，从而实现简化工艺流程，降低操作复杂程度与能耗。

发明内容