MTBE催化剂特点及发展

近30年来，国内外以MTBE合成为代表的大孔强酸离子交换树脂因其独特的孔结构和优异的催化性能，在工业上作为醚化领域的催化剂得到了广泛的应用。MTBE催化剂同时还在不断的发展和完善中。随着工业应用时间的推移，树脂催化剂会因各种原因而失活或中毒，导致异丁烯转化率下降，使用寿命缩短。生产管理者，尤其是制造商，应具备足够的知识，以便正确选择催化剂并采取相应的有效措施。

1.大孔强酸树脂催化剂的特点及发展

1.树脂催化剂的特性

国内外合成MTBE所用的催化剂基本上都是大孔强酸性阳离子交换树脂。这类树脂催化剂是由苯乙烯和二乙烯苯在适量的致孔剂作用下形成的具有大孔网络结构的聚合物，再用磺酸基进行磺化。其中聚苯乙烯是骨架，二乙烯苯是交联体，苯环上的磺酸基团是起催化作用的活性中心。商人们通常以氢的形式供应。催化剂的物理和化学性质主要包括以下几个方面:

(1)含水量——树脂通常含有50%左右的水分，可以提供低含水量的气干产品，方便使用。

(2)体积交换容量——每毫升干树脂中氢离子的毫克当量数。催化剂的交换容量是决定其催化活性的重要因素，因此是催化剂产品规格的关键指标之一。

(3)孔结构特征——主要是孔容、比表面积和平均孔径。催化剂无数的网状孔道是反应物到达活性中心的通道。高孔容和大比表面积有利于醚化反应，合适的孔径也有利于反应和防止二聚副产物的堵塞。

2.树脂催化剂的改进和发展

自20世纪80年代以来，大孔强酸离子交换树脂催化剂在MTBE合成中得到了广泛应用。Pwrolite公司生产的A-15树脂催化剂(A-15交换容量≥4.7mmol/g)就是其中之一。90年代中后期，该公司生产的A-35在欧美一些国家的MTBE装置中得到应用。相同条件下，A-35与A-15相比，异丁烯转化率可提高2%-5%，液空速可提高10%以上。主要原因是A-35比A-15具有更高的交换容量(A-35的交换容量≥5.2mmol/g)，即A-35比A-15具有更高的催化活性。90年代初，国产催化剂的交换容量也像A-15一样达到4.7mmol/g，90年代开始像A-35一样达到5.2mmol/g。但是，同样的交换容量，使用寿命却大相径庭。比如几台进口设备国产化后，最明显的就是使用寿命只有进口设备的一半。可见孔结构对使用寿命影响很大，所以目前催化剂的发展方向是向合适的孔径、合适的孔容、更大的比表面积方向发展。