近30年來，國(guó)內(nèi)外以MTBE合成為代表的大孔強(qiáng)酸離子交換樹脂因其獨(dú)特的孔結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的催化性能，在工業(yè)上作為醚化領(lǐng)域的催化劑得到了廣泛的應(yīng)用。MTBE催化劑同時(shí)還在不斷的發(fā)展和完善中。隨著工業(yè)應(yīng)用時(shí)間的推移，樹脂催化劑會(huì)因各種原因而失活或中毒，導(dǎo)致異丁烯轉(zhuǎn)化率下降，使用壽命縮短。生產(chǎn)管理者，尤其是制造商，應(yīng)具備足夠的知識(shí)，以便正確選擇催化劑并采取相應(yīng)的有效措施。

1.大孔強(qiáng)酸樹脂催化劑的特點(diǎn)及發(fā)展

1.樹脂催化劑的特性

國(guó)內(nèi)外合成MTBE所用的催化劑基本上都是大孔強(qiáng)酸性陽(yáng)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的聚合物，再用磺酸基進(jìn)行磺化。其中聚苯乙烯是骨架，二乙烯苯是交聯(lián)體，苯環(huán)上的磺酸基團(tuán)是起催化作用的活性中心。商人們通常以氫的形式供應(yīng)。催化劑的物理和化學(xué)性質(zhì)主要包括以下幾個(gè)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(chǎn)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(dāng)量數(shù)。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(chǎn)品規(guī)格的關(guān)鍵指標(biāo)之一。

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

2.樹脂催化劑的改進(jìn)和發(fā)展

自20世紀(jì)80年代以來，大孔強(qiáng)酸離子交換樹脂催化劑在MTBE合成中得到了廣泛應(yīng)用。Pwrolite公司生產(chǎn)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(chǎn)的A-35在歐美一些國(guó)家的MTBE裝置中得到應(yīng)用。相同條件下，A-35與A-15相比，異丁烯轉(zhuǎn)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(guó)產(chǎn)催化劑的交換容量也像A-15一樣達(dá)到4.7mmol/g，90年代開始像A-35一樣達(dá)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(tái)進(jìn)口設(shè)備國(guó)產(chǎn)化后，最明顯的就是使用壽命只有進(jìn)口設(shè)備的一半。可見孔結(jié)構(gòu)對(duì)使用壽命影響很大，所以目前催化劑的發(fā)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(fā)展。