MTBE催化劑的使用壽命及失活的預(yù)防措施
近30年來,大孔強酸型離子交換樹脂由于其特有的孔結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的催化性能在國內(nèi)外以合成MTBE為代表的醚化領(lǐng)域作為催化劑,得到了廣泛的工業(yè)應(yīng)用,并同時還在不斷開發(fā)和改進(jìn). 樹脂催化劑在工業(yè)應(yīng)用中隨著時間的推移,會因各種原因失活或中毒,從而導(dǎo)致異丁烯轉(zhuǎn)化率下降及使用壽命縮短.生產(chǎn)管理人員,特別是生產(chǎn)廠家要有足夠認(rèn)識,以便正確的選擇催化劑和采取相應(yīng)的有效措施以延長催化劑使用壽命。
一、大孔強酸型樹脂催化劑的特點及發(fā)展
1、MTBE催化劑的特點
國內(nèi)外合成MTBE工藝所用的催化劑，基本上是大孔強酸性陽離子交換樹脂。這種樹脂催化劑是由苯乙烯和二乙烯苯在適量致孔劑作用下形成具有大孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再經(jīng)磺化后使之帶有磺酸基團的一種高分子聚合物。其中骨架有聚苯乙烯，二乙烯苯是交聯(lián)體，而苯環(huán)上的磺酸基團則是起催化作用的活性中心。商家通常以氫型供貨。
樹脂催化劑的理化性質(zhì)主要包括以下幾方面：
（1）水分含量——樹脂通常含水約50%左右，可以提供水分小的風(fēng)干品以利使用方便。
（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)。樹脂催化劑的交換容量是決定其所具催化活性的重要因素，因此它是催化劑出廠產(chǎn)品規(guī)格的關(guān)鍵指標(biāo)之一。
（3）孔結(jié)構(gòu)特性——主要是孔容、比表面積和平均孔徑，催化劑的無數(shù)網(wǎng)狀孔道是反應(yīng)物料到達(dá)活性中心的通路，孔容高、比表面大對醚化反應(yīng)是有利的，同時孔徑合適有利于反應(yīng)、也有利于防止二聚副產(chǎn)物的阻塞。
2、MTBE催化劑的改進(jìn)和發(fā)展
80年代以來，大孔強酸型離子交換樹脂催化劑在合成MTBE工藝中得到廣泛的工業(yè)應(yīng)用。由Pwrolite公司生產(chǎn)的A-15樹脂催化劑（A-15的交換容量≥4.7mmol/g）就是一種。90年代中后期該公司生產(chǎn)的A-35在歐美一些國家的MTBE裝置中得到應(yīng)用,在同樣條件下,A-35比A-15使異丁烯轉(zhuǎn)化率可提高2%-5%而液相空速提高10%以上。其主要原因是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有更高的催化活性。國內(nèi)90年代初的催化劑交換容量也達(dá)到了像A-15的4.7mmol/g，90年代未也開始達(dá)到A-35的5.2mmol/g。但相同的交換容量使用壽命卻相差很大，比如進(jìn)口的幾套裝置國產(chǎn)化后最明顯的就是使用壽命才是進(jìn)口的一半?？梢娍捉Y(jié)構(gòu)對使用壽命的影響很大，因此目前催化劑的發(fā)展方向是向合適的孔徑、合適的孔容和更大的比表面積方向發(fā)展。