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异丁烯叠合产物加氢生产的异辛烷,是高品质无铅航空汽油的理想调和组分。大孔磺酸型离子交换树脂Amberlyst15(A15)的酸量高、反应条件温和、性质稳定且无腐蚀性,是重要的异丁烯叠合固体酸催化剂之一。 本文以金属离子(钠、钾、镁、钙)交换Amberlyst15(A15)为催化剂,考察了钠、镁离子的交换率对A15上异丁烯叠合性能的影响,并考察了反应条件(反应温度、反应压力和液时空速)对Na/A15和Mg/A15上异丁烯叠合性能的影响。对催化剂上的酸量与其异丁烯叠合性能进行关联,探索异丁烯的叠合机理。另外,研究了C8烯烃在Na/A15上的吸附规律,为进一步提高C8烯烃的选择性提供依据。 实验结果表明:引入钠、钾、钙、镁等金属离子极大地提高了A15上C8烯烃的选择性;且随着钠、镁交换率的升高,异丁烯的转化率明显下降,C8烯烃的选择性显著提高,C8烯烃中2,4,4-三甲基戊烯的含量也显著上升。在47Na/A15和65Mg/A15上,C8烯烃的选择性可超过91%,C8烯烃中2,4,4-三甲基戊烯的含量可提高到99.9%。异丁烯转化率与催化剂总酸量呈线性关系,而C8烯烃选择性与催化剂总酸量呈非线性关系。对异丁烯叠合反应结果与催化剂上的酸量相关联,推断异丁烯在A15上的叠合反应遵循双中心聚合机理。提高反应温度,催化剂上异丁烯的转化率升高,C8烯烃的选择性降低,而当异丁烯在高离子交换率的树脂上叠合时,在30~50℃的温度范围内,C8烯烃的选择性均在91%以上;提高空速,催化剂上异丁烯转化率下降,C8烯烃选择性升高;反应压力对异丁烯二聚性能的影响很小。