MTBE催化劑特點及發展

近30年來，國內外以MTBE合成為代表的大孔強酸離子交換樹脂因其獨特的孔結構和優異的催化性能，在工業上作為醚化領域的催化劑得到了廣泛的應用。MTBE催化劑同時還在不斷的發展和完善中。隨著工業應用時間的推移，樹脂催化劑會因各種原因而失活或中毒，導致異丁烯轉化率下降，使用壽命縮短。生產管理者，尤其是制造商，應具備足夠的知識，以便正確選擇催化劑并采取相應的有效措施。

1.大孔強酸樹脂催化劑的特點及發展

1.樹脂催化劑的特性

國內外合成MTBE所用的催化劑基本上都是大孔強酸性陽離子交換樹脂。這類樹脂催化劑是由苯乙烯和二乙烯苯在適量的致孔劑作用下形成的具有大孔網絡結構的聚合物，再用磺酸基進行磺化。其中聚苯乙烯是骨架，二乙烯苯是交聯體，苯環上的磺酸基團是起催化作用的活性中心。商人們通常以氫的形式供應。催化劑的物理和化學性質主要包括以下幾個方面:

(1)含水量——樹脂通常含有50%左右的水分，可以提供低含水量的氣干產品，方便使用。

(2)體積交換容量——每毫升干樹脂中氫離子的毫克當量數。催化劑的交換容量是決定其催化活性的重要因素，因此是催化劑產品規格的關鍵指標之一。

(3)孔結構特征——主要是孔容、比表面積和平均孔徑。催化劑無數的網狀孔道是反應物到達活性中心的通道。高孔容和大比表面積有利于醚化反應，合適的孔徑也有利于反應和防止二聚副產物的堵塞。

2.樹脂催化劑的改進和發展

自20世紀80年代以來，大孔強酸離子交換樹脂催化劑在MTBE合成中得到了廣泛應用。Pwrolite公司生產的A-15樹脂催化劑(A-15交換容量≥4.7mmol/g)就是其中之一。90年代中后期，該公司生產的A-35在歐美一些國家的MTBE裝置中得到應用。相同條件下，A-35與A-15相比，異丁烯轉化率可提高2%-5%，液空速可提高10%以上。主要原因是A-35比A-15具有更高的交換容量(A-35的交換容量≥5.2mmol/g)，即A-35比A-15具有更高的催化活性。90年代初，國產催化劑的交換容量也像A-15一樣達到4.7mmol/g，90年代開始像A-35一樣達到5.2mmol/g。但是，同樣的交換容量，使用壽命卻大相徑庭。比如幾臺進口設備國產化后，最明顯的就是使用壽命只有進口設備的一半。可見孔結構對使用壽命影響很大，所以目前催化劑的發展方向是向合適的孔徑、合適的孔容、更大的比表面積方向發展。