随着环保法规的日益严格,大规模烷基化技术生产高辛烷值无硫汽油势在必行,而正丁烷异构产生的异丁烷正是此工艺的主要原料。因此,开展正构烷烃异构化催化剂的研究具有重要的现实意义与应用价值。工业上常用的非均相异构化催化剂通常由脱氢活性组分与酸性位两部分组成。其中,以硫酸氧锆固体酸(SO42--ZrO2)为载体的催化剂具有较高的活性与热稳定性,所以本论文通过制备S042--Zr02,并掺杂了非贵金属Ga对固体酸进行改性,考察了不同制备条件对正丁烷异构化的影响。实验结果表明:等体积浸渍和共沉淀Ga均能抑制Zr02的相变,延缓了由四方相转化为低活性的单斜相。Ga的最佳掺杂量为3-5 wt.%,最佳焙烧温度为700℃,采用浸渍法的催化剂活性优于共沉淀法的催化剂,因为浸渍法掺杂的Ga不但稳定了四方晶相ZrO2,而且改变了催化剂表面的酸性质,产生了强B酸;然而对酸量的影响不明显。采用固定床反应器优化活性评价后发现,当TOS=10 h时,最佳反应温度为250℃,压力为1.5-2MPa,正丁烷空速为0.2-0.4 h-1,氢烃摩尔比为1.5-3。其中,温度对评价结果的影响最大。为了进一步提高Ga的催化性能,在原有基础上引入第二金属助剂,结果表明:相对于本征活性较高的Pt与Pd,Cu的引入均提高了正丁烷转化率与热稳定性,具有较好应用前景,主要在于Cu产生的氢溢流抑制了积碳的形成,延缓了结焦失活。优化制备与评价条件,发现Cu的最佳掺杂量为0.6 wt.%,焙烧温度为650-700℃。值得注意的是,评价前需要在反应器内用450℃的空气对新鲜的Cu/Ga203/SO42--Zr02催化剂预处理后,降温到250-350℃后再用氢气进行活化预处理。引入Cu后,最佳反应温度为230-250℃。当TOS=22h时,正丁烷转化率为～55%,异丁烷选择性≥80%。