CN109852444B - 一种汽油辛烷值提升剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种使用成本较低和无灰、不含禁用物质、效果较好的汽油辛烷值提升剂的制备方法，包含丁酮、碳七至碳十的芳烃的原料，通过Pt/HZSM‑5分子筛催化剂、Pt/Hβ分子筛催化剂进行反应，所得液体产物直接用作汽油辛烷值提升剂，或经分离除去原料成分和/或中间成分后作为汽油辛烷值提升剂使用；有效成分包括二(烷基苯基)丁烷。
Description
技术领域
本发明属汽油添加剂技术领域，具体涉及一种汽油辛烷值提升剂的制备方法。
背景技术
强制性国家标准GB17930-2016规定国Ⅴ、国ⅥA、国ⅥB车用汽油中，所使用的添加剂应无公认的有害作用，并按推荐的适宜用量使用，不得人为加入甲缩醛、苯胺类以及含卤素、磷、硅等化合物，不得人为加入含铅、含铁和含锰的添加剂。
GB18351-2017车用乙醇汽油(E10)的强制性部分即第5章要求和试验方法中规定，国Ⅴ、国ⅥA、国ⅥB车用乙醇汽油(E10)中所使用的添加剂应无公认的有害作用，并按推荐的适宜用量使用，不得人为加入甲缩醛、苯胺类以及含卤素、磷、硅等化合物；乙醇以外的有机含氧化合物含量(质量分数)不大于0.5%，不得人为加入含铅、含铁和含锰的添加剂。根据2017年9月国家发展改革委、国家能源局等十五部门联合印发《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》的要求，2020年在全国范围内推广使用车用乙醇汽油，基本实现全覆盖。
结合所述GB17930-2016、GB18351-2017标准和《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》的要求，四乙基铅、甲基环戊二烯三羰基锰、二茂铁、N-甲基苯胺等抗爆剂已被禁用于车用汽油或车用乙醇汽油(E10)中，MTBE、碳酸二甲酯(DMC)等可提升辛烷值的含氧有机物调和组分将2020年被禁用于车用汽油或车用乙醇汽油(E10)中。
近年，也有符合上述要求的无灰汽油抗爆剂或辛烷值提升剂开发出来，但通常存在效果较差或使用成本较高的问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种使用成本较低和无灰、不含禁用物质、效果较好的汽油辛烷值提升剂的制备方法，包括如下步骤：
A.将丁酮，和碳七至碳十的芳烃总量的30-100%，在Pt/HZSM-5分子筛催化剂和温度60-90℃液相条件下反应10-100h，至丁酮的转化率≥80%，生成2-(烷基苯基)-2-丁醇的选择性≥50%；所述丁酮，和碳七至碳十的芳烃总量，其物质的量比例为100：300-1000；
B.步骤A所得反应料液控温至80-130℃，反应2-30h，主反应为2-(烷基苯基)-2-丁醇脱水生成2-(烷基苯基)-2-丁烯；反应后进行固液分离，得液体产物L；
C.所述液体产物L，和所述芳烃总量的剩余部分，在Pt/Hβ分子筛催化剂和温度50-80℃液相条件下反应5-80h，主产物为二(烷基苯基)丁烷；
D.进行固液分离，得含所述二(烷基苯基)丁烷的液体产物N；
E.所述液体产物N直接用作汽油辛烷值提升剂，或经分离除去原料成分和/或中间成分后作为汽油辛烷值提升剂；
其中，步骤A所述Pt/HZSM-5分子筛催化剂的HZSM-5分子筛、步骤C所述Pt/Hβ分子筛催化剂的Hβ分子筛，都是晶体而非微晶聚集体，相对结晶度都高于95%，外形尺寸0.8-5μm的晶粒个数占晶粒总个数的95%以上、0.5μm以下的晶粒个数少于1%；所述Pt通过阳离子交换法负载到HZSM-5分子筛、Hβ分子筛的晶粒内孔道中。
本发明方法所制备的的汽油辛烷值提升剂，其主要有效成分包括二(烷基苯基)丁烷；所述二(烷基苯基)丁烷包括2-(烷基苯基)1-3-(烷基苯基)2-丁烷、2-(烷基苯基)1-2-(烷基苯基)2-丁烷。
优选地，所述芳烃包括甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、邻甲乙苯、间甲乙苯、邻二乙苯、间二乙苯、1-丙基苯、异丙苯、邻（1-丙基）甲苯、间（1-丙基）甲苯、邻异丙基甲苯、间异丙基甲苯、1-丁基苯、2-丁基苯、异丁苯商品中的一种或多种，或者是包含甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、邻甲乙苯、间甲乙苯、邻二乙苯、间二乙苯、1-丙基苯、异丙苯、邻（1-丙基）甲苯、间（1-丙基）甲苯、邻异丙基甲苯、间异丙基甲苯、1-丁基苯、2-丁基苯、异丁苯中的一种或多种的混合芳烃。其中，所述芳烃的配比400-600时效果较好；芳烃配料量较少时，所述二(烷基苯基)丁烷的生成量较少或生成速率较慢；芳烃配料量较多时，所述二(烷基苯基)丁烷的浓度较低或者分离过程的能耗较高。
优选地，所述芳烃包括甲苯、间二甲苯、间二乙苯、异丙苯、异丁苯商品中的一种或多种，或者是包含甲苯、间二甲苯、异丙苯、异丁苯中的一种或多种的混合芳烃。所述(烷基苯基)1、(烷基苯基)2可以相同，也可以不同。
将步骤A、B、C反应过程中所取反应液样品，液体产物L、N进行精馏试验的轻组分进行气相色谱分析和对比；将液体产物L、N进行精馏，和混合原料的精馏进行对比；将液体产物L、N分离反应原料、轻组分后的重组分，通过红外、质谱等方法的进行检测对比。
综合分析试验数据和检测结果，可判断得出步骤A的反应情况，主要是丁酮和芳烃反应生成一种2-(烷基苯基)-2-丁醇的中间产物。认为该过程中的主要反应，是所述丁酮的羰基碳，与芳烃苯环上受HZSM-5分子筛晶粒内孔道尺寸限制条件下的较活泼的氢所连的碳反应，使苯环直接与羰基碳键合，羰基氧与苯环上所述较活泼的氢形成羟基，生成所述2-(烷基1-苯基)-2-丁醇中间产物。如用丁酮和甲苯反应，主要生成2-(对甲基苯基)-2-丁醇；用丁酮和间二甲苯反应，间二甲苯的5位碳最容易反应，主要生成2-[5-(1,3-二甲基)-苯基]-2-丁醇；用丁酮和邻二甲苯反应，主要生成2-[4-(1,2-二甲基)-苯基]-2-丁醇；用丁酮和乙苯反应，主要生成2-(对乙基苯基)-2-丁醇；用丁酮和异丙苯反应，主要生成2-(对异丙苯基)-2-丁醇；用丁酮和异丁苯反应，主要生成2-(对异丁苯基)-2-丁醇。受HZSM-5分子筛晶粒内孔道尺寸的限制，该步骤A中基本上只有相同物质的量的丁酮与芳烃反应。反应原料中的丁酮转化率，容易达到80%，可以达到90%。所述2-(烷基苯基)1-2-丁醇中的(烷基苯基)1，为步骤A加入芳烃所引入。
判断得出步骤B的反应情况，主要是2-(烷基苯基)-2-丁醇发生脱水反应，生成2-(烷基苯基)-2-丁烯及少部分2-(烷基苯基)-1-丁烯；同时丁酮和芳烃继续反应，丁酮可以全转化，达到100%的转化率。该步骤B中，虽然反应温度较高，但所生成2-(烷基苯基)-2-丁烯及2-(烷基苯基)-1-丁烯较少进一步与所述芳烃反应，其原因是受所述Pt/HZSM-5分子筛催化剂晶粒内孔道尺寸较小的限制、HZSM-5分子筛晶粒内孔道面积远高于晶粒外表面积、负载的金属铂分布于分子筛晶粒内孔道中。
判断得出步骤C的反应情况，主要生成所述可简称为二(烷基苯基)丁烷的产物，主要是2-(烷基苯基)1-3-(烷基苯基)2-丁烷，和少部分2-(烷基苯基)1-2-(烷基苯基)2-丁烷。认为该过程中的的主要反应，是步骤B中生成的2-(烷基苯基)1-2-丁烯的3位碳，2-(烷基苯基)1-1-丁烯的2位碳，与芳烃苯环上最活泼的氢所连的碳反应，使苯环直接与2-(烷基苯基)1-2-丁烯的3位碳键合，生成可简称为2-(烷基苯基)1-3-(烷基苯基)2-丁烷、2-(烷基苯基)1-2-(烷基苯基)2-丁烷的产物，其中前者较多的原因，可能是所述丁烷2位碳连接两个芳烃苯环的位阻较大，也可能是反应过程中发生了芳烃苯环位置的重排，使生成物结构上更为稳定。受Hβ分子筛晶粒内孔道尺寸的限制，该步骤C中所述2-(烷基苯基)1-2-丁烯、2-(烷基苯基)1-1-丁烯基本上只与相同物质的量的芳烃反应，且原料丁酮的碳四链基本上只反应到连接两个芳烃苯环。所述2-(烷基苯基)1-3-(烷基苯基)2-丁烷、2-(烷基苯基)1-2-(烷基苯基)2-丁烷中的(烷基苯基)2，可由步骤A加入芳烃所引入，也可由步骤C加入芳烃所引入，可以与(烷基苯基)1相同或不同。所述二(烷基苯基)丁烷的收率，按丁酮投料及其物质的量计，一般50%以上，可以达到60%左右。
步骤B中反应所产水分，可通过固态脱水剂去除。所述脱水剂包括无水硫酸钠、无水硫酸镁、分子筛如3A或4A分子筛，其中分子筛可以是成型的分子筛。可先将步骤C反应浆液通过沉降、过滤等方法分离催化剂，将分离催化剂后的反应液不经降温或降温，再经无水硫酸钠、无水硫酸镁、分子筛等脱水剂通过间歇或连续处理脱水，脱水后反应液返回含催化剂浆液继续反应。所述无水硫酸钠、无水硫酸镁、3A或4A分子筛可组合或分步使用，比如反应液先用无水硫酸钠进行粗脱水处理，再用无水硫酸镁或分子筛进行精脱水处理。
步骤B中反应所产水分，还可通过与环己烷、苯、甲苯等共沸脱水剂蒸馏去除；其中环己烷、苯可以是专门或另行加入，也可以包含在所述芳烃的原料中；甲苯可以包含在所述芳烃的原料中，也可以是专门或另行加入。所述环己烷、苯、甲苯等共沸脱水剂，可在常压反应条件下使用，也可在负压反应条件下使用，根据反应温度的情况和要求而定。其中常压下，苯-水共沸点为69.5℃，共沸组成为苯90%、水10%；环己烷-水共沸点为68.9℃，共沸组成为环己烷91.6%、水8.4%；甲苯-水共沸点为84.1℃，共沸组成为甲苯80.4%、水19.6%。所述环己烷、苯、甲苯等共沸脱水剂蒸发时将反应生成水携带出来，冷凝后分离为油水两相，水相在下层，上层的油相包含脱水剂和反应原料芳烃，回流到含催化剂浆液中继续反应。所述上层油相，可经无水硫酸钠、无水硫酸镁、成型的分子筛如3A或4A分子筛等进行深度脱水处理后，再回流到含催化剂浆液中继续反应。
还发现，步骤B反应初期控制80-100℃，后期控制100-130℃，效果较好。原因可能在于两个反应阶段醇含量的不同对反应速率的影响，及对反应生成水由分子筛晶粒内孔道向晶粒外的传质所造成的影响。反应初期醇含量较高，反应容易进行，并能抑制反应生成水在催化剂反应活性位和分子筛晶粒内孔道壁的吸附，反应生成水可由分子筛晶粒内孔道扩散至分子筛晶粒外，因而反应容易进行，控制反应初期较低温度的好处是副反应少一些。随反应的进行醇含量逐渐降低，反应生成水在催化剂反应活性位和分子筛晶粒内孔道壁的吸附，在低温条件下成为影响反应的主要因素，通过适当提高反应温度控制反应生成水在催化剂反应活性位和分子筛晶粒内孔道壁的吸附，使反应继续进行；另一方面，通过适当提高反应温度，可更好地控制或降低反应体系中的含水量，并提高催化剂的活性。
步骤A中，若采用步骤C所用Pt/Hβ分子筛催化剂，发现液体产物N直接用作汽油辛烷值提升剂时，或经分离除去原料成分和/或中间成分后作为汽油辛烷值提升剂时，效果都变差。其原因之一可能是Hβ分子筛晶粒内孔道尺寸大一些，酸性强一些，发生的副反应较多，最终所得在所述常压250℃或相应减压和温度条件下的蒸余物或塔底液的收率较低，添加于汽油中时辛烷值提升较小。
在步骤A、步骤C的反应中，所述Pt/HZSM-5分子筛催化剂、Pt/Hβ分子筛催化剂中的Pt，对芳烃苯环碳氢键的低温活化起到了关键作用，这是本发明方法能够采用较低反应温度的重要原因；采用较低的反应温度和较长的反应时间，是为减少副反应。芳烃苯环碳氢键的在HZSM-5分子筛、Pt/Hβ分子筛中的活化温度通常高于200℃。
优选地，步骤A所述Pt/HZSM-5分子筛催化剂的HZSM-5分子筛、步骤C所述Pt/Hβ分子筛催化剂的Hβ分子筛，其中0.8-5μm的晶粒个数占晶粒总数的98%以上、0.5μm以下的少于0.1%时，反应效果更好。所述HZSM-5分子筛、Hβ分子筛，在相应步骤的反应中，同时起到催化反应作用和择形作用，其中催化反应主要通过分子筛晶粒内孔道内壁和外表面的酸性位起作用，择形主要通过分子筛晶粒的内孔道起作用。本发明采用较大尺寸晶粒和限定分子筛晶粒尺寸的目的，是获得尽可能大的晶粒内孔道内壁和孔道中所沉积活性成分的比表面积和晶粒外表面的比值，使反应尽可能多的发生在晶粒内孔道内壁和孔道中所沉积活性成分的活性位，而减少分子筛晶粒外表面及所沉积活性成分的活性位，从而起到择形作用。
本发明所述HZSM-5分子筛、Hβ分子筛的晶粒尺寸，是指通过如其扫描电镜照片中的形貌和尺寸得出，主要是0.8μm以上尺寸的晶体，而非由更细微的纳米、亚纳米微晶结合形成的0.8μm以上的微晶聚集体。通过压汞法测定分子筛的如直径10nm以上孔的分布，所计算出的比表面积，可作为分子筛晶粒外表面的比表面积参考数据，应在0.3-5m2/g，其中0.5-2m2/g时更好。晶粒尺寸大于5μm如10μm以上时，或通过压汞法测定的分子筛晶粒外表面积小于0.3m2/g表明晶粒尺寸过大时，晶粒内孔道中的传质变慢，副反应容易增多。HZSM-5分子筛的晶粒内孔道内壁的比表面积通常在300m2/g以上；Hβ分子筛的晶粒内孔道内壁通常在500m2/g以上；分子筛的晶粒内孔道中所沉积活性成分，只要是一般含量如低于5m%，通常只造成比表面积的略微下降。
所述HZSM-5分子筛，其晶粒具有0.53*0.56和0.51*0.55nm尺寸的孔道，硅铝（SiO2:Al2O3,mol）比60-120时较好；所述Hβ分子筛，其晶粒具有0.56-0.75nm尺寸的主孔道，硅铝比40-100时较好。
所述Pt/HZSM-5分子筛催化剂、Pt/Hβ分子筛催化剂，是未经成型或微球化制备的粉状催化剂，可通过如下方法制备：
(1)将所需Na型分子筛原粉，用如1mol/L的NH4NO3溶液，在如80-90℃交换4-5次，水洗，干燥，450-500℃焙烧，转为H型分子筛；
(2)称取步骤(1)制备H型分子筛，加入所需浓度和体积的硝酸四氨合铂(Ⅱ)或醋酸四氨合铂(Ⅱ)溶液，浸渍2-4h，固液分离，加水洗涤2-4次，干燥，得载铂分子筛；
(3)将步骤(2)制备载铂分子筛，气相吸附水合肼，室温放置或升温处理，再干燥、200-300℃焙烧，得所需负载金属态铂的分子筛催化剂。
催化剂制备过程中，所述硝酸四氨合铂(Ⅱ)水溶液或醋酸四氨合铂(Ⅱ)水溶液，通过四氨合铂(Ⅱ)阳离子Pt(NH3)4 2+与分子筛的H+交换，95%以上进入分子筛晶粒的内孔道并键合于晶粒内孔道的内壁；载铂分子筛晶粒内孔道吸附水合肼后，在室温放置或升温处理过程中将铂(Ⅱ)还原为金属态铂，200-300℃焙烧是为分解剩余水合肼、硝酸铵、醋酸铵及除掉吸附水。所制备的Pt/HZSM-5分子筛催化剂、Pt/Hβ分子筛催化剂，Pt含量都是0.05-0.1m%，其中的Pt基本分散分子筛晶粒的内孔道中且分散度很高，分散在分子筛晶粒外表面的铂很少，可实现分子筛晶粒内孔道中铂活化芳烃苯环和择形的目的。由于所用HZSM-5分子筛、Hβ分子筛对四氨合铂(Ⅱ)阳离子Pt(NH3)4 2+的交换能力都较大，只需采用较低浓度的硝酸四氨合铂(Ⅱ)水溶液或醋酸四氨合铂(Ⅱ)水溶液，水溶液体积能浸没分子筛粉料，铂可绝大部分交换进入分子筛，水溶液中的铂残余比例可低于10%。水溶液中铂的浓度可通过在0.2mol/L氯化亚锡-1.0 mol/L盐酸显色和在分光光度计400nm比色进行测定。
所述液体产物N可直接用作汽油辛烷值提升剂。液体产物N的组成，除了所含具有提升汽油辛烷值效果的重组分，包括所述二(烷基苯基)丁烷，其余主要是末反应的芳烃原料，都是可用的汽油添加组分，所述芳烃原料对提高汽油辛烷值也不无益处；直接用作辛烷值提升剂时，所述液体产物N在汽油中的添加量也只需1-5m‰或1-5v‰。GB17930-2016车用汽油中芳烃含量的允许上限为35v%。
所述液体产物N经分离除去原料成分和/或中间成分后，以含所述二(烷基苯基)丁烷较多的重组分作为汽油辛烷值提升剂，则可降低储存、运输成本；所述重组分可以是常压250℃或相应减压和温度条件下的蒸余物或塔底液，其中所述二(烷基苯基)丁烷的含量通常可达到50m%以上，乃至70m%以上。若所述分离所得重组分粘度过高、流动性不好或低温易析出结晶物，也可加入1-3倍体积或质量的苯、甲苯、本发明所用芳烃原料、步骤D分离出的如常压180℃温度以下或相应减压和温度条件下的轻组分中的一种或多种作为稀释剂，控制产品的粘度、流动性或低温析出，其中苯、甲苯价格便宜，成本较低，步骤D分离出的如常压180℃温度以下或相应减压和温度条件下的轻组分，则可能是所述轻组分的一个合适去向，因其反应能力较差；GB17930-2016车用汽油中苯含量的允许上限为0.8v%。
本发明方法所制备的汽油辛烷值提升剂，在汽油中添加量为1-5m‰或1-5v‰，在基本不改变汽油组成和其它技术指标的前提下显著提高汽油的辛烷值，降低汽油在燃烧过程中形成的过氧化物浓度，延缓汽油燃烧的诱导期，促进汽油的燃烧尤其是所含芳烃组分的燃烧更充分，同时汽油的热值和动力性能不降低；有助于排除汽缸中的燃烧积碳，延长发动机的使用寿命，尾气中污染物的排放量更低；添加所述辛烷值提升剂后的汽油可符合GB17930-2016车用汽油的技术要求，通过GB/T33648-2017车用汽油中典型非常规添加物的识别与测定红外光谱法也检测不出所列举的苯胺类化合物、甲缩醛、酯类化合物或不增加其含量。
以所述常压250℃或相应减压和温度条件下的蒸余物或塔底液的重组分计，汽油中添加1m‰后，汽油辛烷值可提高如2-10个单位，具体如：
辛烷值76的直馏汽油，添加后辛烷值可提升至82-86；
辛烷值90的重整汽油，添加后辛烷值可提升至92。
以所述常压250℃或相应减压和温度条件下的蒸余物或塔底液的重组分计，汽油中添加1m‰以上，如1.2-5m‰后，汽油辛烷值提升幅度更大，如辛烷值93的未添加铅、锰、铁等其它抗爆成分的调和汽油，添加后辛烷值通常可提升至95号。
本发明所述汽油辛烷值为研究法辛烷值RON，以GB/T5487-2015汽油辛烷值的测定研究法测定结果为准，也可通过ERASPEC汽油辛烷值测定仪、RASX-100K辛烷值十六烷值测定仪等设备进行快速辅助测定。其中，ERASPEC汽油辛烷值测定仪是符合GB/T33648-2017车用汽油中典型非常规添加物的识别与测定红外光谱法的仪器。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行具体说明，但不构成对本发明的限制。
实施例1
用硅铝（SiO2:Al2O3,mol）比60的NaZSM-5原粉X制备粉状HZSM-5分子筛，并通过如下方法制备粉状的Pt/HZSM-5分子筛催化剂：
(1)将所述Na型分子筛原粉X，用1mol/L的NH4NO3溶液，在80℃交换5次，水洗，干燥，450℃焙烧，转为H型分子筛；
(2)称取步骤(1)制备H型分子筛50g，加入含铂163mg/L的硝酸四氨合铂(Ⅱ)-2m%氨水溶液200ml，浸渍8h，浸渍前2h每10min搅拌一次，之后每1h搅拌一次，抽滤，在漏斗中每次加水80ml并浸泡5min再抽滤，共洗涤4次；所收集滤液、洗涤液合并共计310ml；将滤饼在玻璃表面皿摊薄，置于120℃烘箱干燥5h，得载铂分子筛；
(3)将步骤(2)制备的载铂分子筛连同表面皿置于可抽真空、密封良好的玻璃干燥器（内容积约2L），抽空到10Pa（绝对压力）并维持该真空度1h，再向表面皿下方的烧杯中注入30ml 85m%水合肼，室温放置15h后取出，置于120℃烘箱干燥5h，干燥料装入不锈钢料盒置于管式炉，在200℃和流动的干燥氮气流中处理3h后取出，置于装有蓝色硅胶的玻璃干燥器中冷却和保存，为所需负载金属态铂的分子筛催化剂。
步骤(1)所制备粉状HZSM-5分子筛，测硅铝（SiO2:Al2O3,mol）比60未变；SEM照片显示其晶粒为条形，结晶完整，外形尺寸1-3μm，无微晶聚集体，SEM统计软件测得其中0.8-5μm的晶粒个数占晶粒总数的98.4%、0.5μm以下的少于0.6%；XRD测结晶度96%；低温氮气吸附法比表面积380m2/g；通过压汞法测定的直径10nm以上孔的比表面积0.85m2/g，作为分子筛晶粒外表面的比表面积。
步骤(1)硝酸四氨合铂(Ⅱ)-2m%氨水溶液和步骤(2)滤液、洗涤液合并液的铂浓度，通过与0.2mol/L氯化亚锡-1.0 mol/L盐酸显色和在分光光度计400nm比色，测定时通过取用含铂溶液的体积，将显色溶液的吸光度控制在线性范围内。结果表明，步骤(2)催化剂制备过程中的铂交换率95%，计算所制备粉状的Pt/HZSM-5分子筛催化剂的铂含量0.062m%。
实施例2
基本重复实施例1的步骤(2)-(3)，制备负载金属态铂的Pt/HZSM-5分子筛催化剂，区别在于步骤(2)所加硝酸四氨合铂(Ⅱ)-2m%氨水溶液含铂260mg/L，浸渍时间12h，步骤(3)在300℃和流动的干燥氮气流中进行处理。
步骤(2)催化剂制备过程中的铂交换率93%，计算所制备粉状的Pt/HZSM-5分子筛催化剂的铂含量0.096m%。
实施例3
基本重复实施例1的步骤(2)-(3)，制备负载金属态铂的Pt/HZSM-5分子筛催化剂，区别在于直接采用粉状HZSM-5分子筛Y作原料，硅铝（SiO2:Al2O3,mol）比120；SEM照片显示其晶粒为条形，结晶完整，外形尺寸1-3μm，无微晶聚集体，SEM统计软件测得其中0.8-5μm的晶粒个数占晶粒总数的98.1%、0.5μm以下的少于0.5%；XRD测结晶度95%；低温氮气吸附法比表面积360m2/g；通过压汞法测定的直径10nm以上孔的比表面积0.77m2/g，作为分子筛晶粒外表面的比表面积。
步骤(2)所加硝酸四氨合铂(Ⅱ)-2m%氨水溶液含铂163mg/L，浸渍时间10h，步骤(3)在250℃和流动的干燥氮气流中进行处理。
步骤(2)催化剂制备过程中的铂交换率96%，计算所制备粉状的Pt/HZSM-5分子筛催化剂的铂含量0.063m%。
实施例4
基本重复实施例3的步骤(2)-(3)，制备负载金属态铂的Pt/HZSM-5分子筛催化剂，区别在于步骤(2)所加硝酸四氨合铂(Ⅱ)-2m%氨水溶液含铂260mg/L，浸渍时间12h，步骤(3)在300℃和流动的干燥氮气流中进行处理。
步骤(2)催化剂制备过程中的铂交换率94%，计算所制备粉状的Pt/HZSM-5分子筛催化剂的铂含量0.098m%。
实施例5
基本重复实施例3的步骤(2)-(3)，制备负载金属态铂的Pt/Hβ分子筛催化剂，区别在于直接采用粉状Hβ分子筛M作原料，硅铝（SiO2:Al2O3,mol）比40；SEM照片显示其晶粒结晶完整，外形尺寸1-3μm，无微晶聚集体，SEM统计软件测得其中0.8-5μm的晶粒个数占晶粒总数的97.4%、0.5μm以下的少于0.6%；XRD测结晶度95%；低温氮气吸附法比表面积563m2/g；通过压汞法测定的直径10nm以上孔的比表面积0.95m2/g，作为分子筛晶粒外表面的比表面积。
步骤(2)所加硝酸四氨合铂(Ⅱ)-2m%氨水溶液含铂163mg/L，浸渍时间6h，步骤(3)在250℃和流动的干燥氮气流中进行处理。
步骤(2)催化剂制备过程中的铂交换率96%，计算所制备粉状的Pt/Hβ分子筛催化剂的铂含量0.063m%。
实施例6
基本重复实施例5的步骤(2)-(3)，制备负载金属态铂的Pt/Hβ分子筛催化剂，区别在于步骤(2)所加硝酸四氨合铂(Ⅱ)-2m%氨水溶液含铂260mg/L，浸渍时间12h，步骤(3)在300℃和流动的干燥氮气流中进行处理。
步骤(2)催化剂制备过程中的铂交换率95%，计算所制备粉状的Pt/Hβ分子筛催化剂的铂含量0.099m%。
实施例7
基本重复实施例5的步骤(2)-(3)，制备负载金属态铂的Pt/Hβ分子筛催化剂，区别在于直接采用粉状Hβ分子筛N作原料，硅铝（SiO2:Al2O3,mol）比80；SEM照片显示其晶粒结晶完整，外形尺寸1-3μm，无微晶聚集体，SEM统计软件测得其中0.8-5μm的晶粒个数占晶粒总数的96.1%、0.5μm以下的少于0.6%；XRD检测结晶度97%；低温氮气吸附法比表面积590m2/g；通过压汞法测定的直径10nm以上孔的比表面积1.0 m2/g，作为分子筛晶粒外表面的比表面积。
步骤(2)所加硝酸四氨合铂(Ⅱ)-2m%氨水溶液含铂163mg/L，浸渍时间8h，步骤(3)在250℃和流动的干燥氮气流中进行处理。
步骤(2)催化剂制备过程中的铂交换率98%，计算所制备粉状的Pt/Hβ分子筛催化剂的铂含量0.065m%。
实施例8
基本重复实施例7的步骤(2)-(3)，制备负载金属态铂的Pt/Hβ分子筛催化剂，区别在于步骤(2)所加硝酸四氨合铂(Ⅱ)-2m%氨水溶液含铂260mg/L，浸渍时间12h，步骤(3)在300℃和流动的干燥氮气流中进行处理。
步骤(2)催化剂制备过程中的铂交换率97%，计算所制备粉状的Pt/Hβ分子筛催化剂的铂含量0.10m%。
对比例1
用实施例1步骤(1)所制备粉状HZSM-5分子筛，通过如下方法制备粉状的Pt/HZSM-5分子筛催化剂：
(1)取吡啶15g，溶于50ml水中，搅拌中滴加含铂36mg的硝酸铂(Ⅱ)溶液，加热到70℃反应10min，加水稀释到200ml，制得硝酸四吡啶合铂(Ⅱ)溶液；
(2)取步骤(1)制备H型分子筛50g，加入步骤(1)制备含铂36mg的硝酸四吡啶合铂(Ⅱ)溶液200ml中，浸渍8h，浸渍前2h每10min搅拌一次，之后每1h搅拌一次，抽滤，在漏斗中每次加水80ml并浸泡5min再抽滤，共洗涤4次；所收集滤液、洗涤液合并共计310ml；将滤饼在玻璃表面皿摊薄，置于120℃烘箱干燥5h，得载铂分子筛；
(3)向步骤(2)制备的载铂分子筛中加入30ml 85m%水合肼，室温密闭放置15h后置于120℃烘箱干燥5h，干燥料装入不锈钢料盒置于管式炉，在250℃和流动的干燥氮气流中处理3h后取出，置于装有蓝色硅胶的玻璃干燥器中冷却和保存，为所需负载金属态铂的分子筛催化剂。
测催化剂制备过程中的铂交换率约95%，计算所制备粉状的Pt/HZSM-5分子筛催化剂的铂含量0.062m%左右。
对比例2
用实施例5所用的Hβ分子筛M替换对比例1所用的HZSM-5分子筛，通过与对比例1相同的方法制备粉状的Pt/Hβ分子筛催化剂。测催化剂制备过程中的铂交换率约95%，计算所制备粉状的Pt/HZSM-5分子筛催化剂的铂含量0.062m%左右。
对比例3
基本重复实施例1的步骤(2)-(3)，制备负载金属态铂的Pt/HZSM-5分子筛催化剂，区别在于所用另一种粉状的HZSM-5分子筛，其硅铝（SiO2:Al2O3,mol）比60；SEM照片显示其晶粒外形尺寸1-3μm，但为微晶聚集体，SEM统计软件测得其中0.8-5μm的晶粒个数占晶粒总数的98%左右、0.5μm以下的少于0.6%；XRD测结晶度96%；低温氮气吸附法比表面积393m2/g；通过压汞法测定的直径10nm以上孔的比表面积4.2m2/g，作为分子筛晶粒外表面的比表面积。
测催化剂制备过程中的铂交换率约95%，计算所制备粉状的Pt/HZSM-5分子筛催化剂的铂含量0.062m%左右。
对比例4
基本重复实施例5的步骤(2)-(3)，制备负载金属态铂的Pt/Hβ分子筛催化剂，区别在于所用另一种粉状的Hβ分子筛，其硅铝（SiO2:Al2O3,mol）比40；SEM照片显示其晶粒外形尺寸1-3μm，但为微晶聚集体，SEM统计软件测得其中0.8-5μm的晶粒个数占晶粒总数的98%左右、0.5μm以下的少于0.6%；XRD测结晶度95%；低温氮气吸附法比表面积600m2/g；通过压汞法测定的直径10nm以上孔的比表面积5.6m2/g，作为分子筛晶粒外表面的比表面积。
对比例5
按实施例1的步骤(2)制备载铂分子筛，步骤(3)改用标准的300℃x3h氢气还原，负载金属态铂的Pt/HZSM-5分子筛催化剂，同时分解去除催化剂中的硝酸铵（氨）和吸附水。
对比例6
按实施例6的步骤(2)制备载铂分子筛，步骤(3)改用标准的300℃x3h氢气还原，负载金属态铂的Pt/Hβ分子筛催化剂，同时分解去除催化剂中的硝酸铵（氨）和吸附水。
通过本领域的技术常识可知，以上实施例1-8、对比例3-4制备催化剂所负载金属态铂主要分布于分子筛晶粒的内孔道中，但对比例1-2制备催化剂所负载金属态铂主要分布于分子筛晶粒的外表面。将实施例2、8催化剂取样进行电镜分析，从其透射电镜图像及照片仅能发现极个别的nm级尺寸铂颗粒；而对比例1-2催化剂取样进行电镜分析，从其透射电镜图像及照片可发现很多nm级尺寸铂颗粒。
实施例1-8所用分子筛晶粒的外表面积都不超过1.0 m2/g；而对比例3-4所用分子筛晶粒的外表面积都超过4.0 m2/g；虽然相对于分子筛300 m2/g以上或500 m2/g以上的比表面积都很小，但对比例3-4催化剂中分子筛晶粒外表面及晶粒外表面负载的铂所起的作用大得多。
实施例9
按如下步骤进行操作：
A.在1000ml三口烧瓶中，加入丁酮144.2g（2mol），甲苯368.4g（4mol），加实施例1制备铂含量0.062m%的粉状Pt/HZSM-5分子筛催化剂20g，放搅拌子、装好温控和冷凝回流，控制浆液温度60℃反应80h；反应过程中每隔5h取样检测一次，取样前停搅拌沉降催化剂，每次取样不多于30μl，用气相色谱检测；结果是反应65h时丁酮转化率80%；反应80h时丁酮转化率83%，丁酮生成2-(对甲基苯基)-2-丁醇的选择性76%，甲苯剩余量61%即2.44mol；
B.步骤A反应后，冷凝回流换成冷凝回流分水器，控制浆液温度90℃反应25h；反应过程中每隔2h取样检测一次，取样前停搅拌沉降催化剂，每次取样不多于30μl，用气相色谱检测；结果包括：冷凝回流分水器逐渐有水相集聚形成，反应6h时2-(对甲基苯基)-2-丁醇含量开始降低，反应8h时检测不到丁酮即丁酮已反应完全；反应20h时2-(对甲基苯基)-2-丁醇基本无剩余，生成较多2-(对甲基苯基)-2-丁烯，分水器最终收集水相27ml，分水器收集油相返回烧瓶浆液中，浆液沉降，取上清液100ml萃取处理所述水相，油相返回烧瓶浆液中，萃余水相24ml；继续反应至25h基本检测不到2-(对甲基苯基)-2-丁醇；浆液降温，沉降，抽取上清液250g，即本实施例的液体产物L，编号L901，用于步骤C反应；
C.在1000ml三口烧瓶中，加入所述250g液体产物L，加入甲苯184.2g（2mol），加实施例6制备铂含量0.099m%的粉状Pt/Hβ分子筛催化剂20g，放搅拌子、装好温控、冷凝回流，控制浆液温度70℃反应35h；反应过程中每隔2h取样检测一次，取样前停搅拌沉降催化剂，每次取样不多于30μl，用气相色谱检测；结果包括：反应32h时2-(对甲基苯基)-2-丁烯基本无剩余；
D.步骤C反应后浆液沉降、降温，抽取上清液312g，作为本实施例的液体产物N；
E.从所述液体产物N中抽取100g存放备用，编号N901；所述液体产物N的其余212g通过精馏分割为常温-150℃87g（编号N902）、150-250℃46g（编号N903）、其余作为250℃78g塔底蒸余物，编号N904。
将液体产物L901、N901、N902、N903，通过气相色谱进行组分及含量分析，结合步骤A、B反应过程中的分析结果变化情况，与2-(对甲基苯基)-2-丁醇试剂溶液的分析结果进行对比，确认步骤A反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁醇，步骤B反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁烯。
将液体产物L901、N901、N902、N903、N904，通过红外、气相色谱-质谱联用进行含量及组分分析，与2-(对甲基苯基)-2-丁醇试剂溶液、2-(对甲基苯基)-2-丁烯溶液的分析结果进行对比，确认步骤A反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁醇，步骤B反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁烯，步骤C反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-3- (对甲基苯基)-丁烷和少部分2,2-二(对甲基苯基)-丁烷。
所述2-(对甲基苯基)-2-丁醇，以化学试剂为对照；所述2-(对甲基苯基)-2-丁烯，以通过有机合成所制得含2-(对甲基苯基)-2-丁烯75-80%的溶液为对照。
实施例10
基本按实施例9的步骤进行操作，区别在于步骤B中的冷凝回流分水器改为冷凝器+分子筛脱水器，控制浆液温度90℃反应21h，冷凝收集的液体经脱水器所装300ml4A分子筛进行脱水处理后再连续回流返回烧瓶；脱水器为Ø40x280mm的玻璃管，内装预先经过400℃焙烧的Ø3mm的4A分子筛，脱水器使用前装满甲苯约270ml，反应过程中使脱水器中无气体进入即满液状态和温度低于30℃。
结果步骤B反应4h时2-(对甲基苯基)-2-丁醇含量开始降低，反应6h时检测不到丁酮，反应16h时2-(对甲基苯基)-2-丁醇基本无剩余，生成较多2-(对甲基苯基)-2-丁烯；继续反应至20h检测不到2-(对甲基苯基)-2-丁醇；浆液降温，冷凝回流分水器收集油相返回烧瓶浆液中，浆液沉降，抽取上清液250g，即本实施例的液体产物L1001，用于步骤C反应。
步骤C相同，控制浆液温度70℃反应35h；结果包括：反应32h时2-(对甲基苯基)-2-丁烯基本无剩余。
步骤C反应后浆液沉降、降温，抽取上清液312g，作为本实施例的液体产物N，抽取100g存放备用，编号N1001；其余212g通过精馏分割为常温-150℃85g（编号N1002）、150-250℃19g（编号N1003）、其余作为250℃107g塔底蒸余物（编号N1004）。
将液体产物N1001、N1002、N1003，通过气相色谱进行组分及含量分析，结合步骤A、B反应过程中的分析结果变化情况，与2-(对甲基苯基)-2-丁醇试剂溶液、2-(对甲基苯基)-2-丁烯溶液的分析结果进行对比，确认步骤A反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁醇，步骤B反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁烯。
将液体产物N1001、N1002、N1003、N1004，通过红外、气相色谱-质谱联用进行含量及组分分析，与2-(对甲基苯基)-2-丁醇试剂溶液、2-(对甲基苯基)-2-丁烯溶液的分析结果进行对比，确认步骤A反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁醇，步骤B反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁烯，步骤C反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-3- (对甲基苯基)-丁烷和少部分2,2-二(对甲基苯基)-丁烷。
实施例11
基本按实施例10的步骤进行操作，区别在于步骤A加实施例2制备铂含量0.096m%的粉状Pt/HZSM-5分子筛催化剂20g，控制浆液温度80℃反应；结果主要区别是步骤A反应15h时丁酮转化率80%；反应20h时丁酮转化率84%，丁酮生成2-(对甲基苯基)-2-丁醇的选择性65%。
步骤B液体产物L留样100ml，编号L1101。
步骤C相同，控制浆液温度70℃反应35h；结果包括：反应32h时2-(对甲基苯基)-2-丁烯基本无剩余。
步骤C反应后浆液沉降、降温，抽取上清液312g，作为本实施例的液体产物N，抽取100g存放备用，编号N1101；其余212g通过精馏分割为常温-150℃90g（编号N1102）、150-250℃25g（编号N1103）、其余作为250℃96g塔底蒸余物，编号N1104。
将液体产物L1101、N1101、N1102、N1103，通过气相色谱进行组分及含量分析，结合步骤A、B反应过程中的分析结果变化情况，与2-(对甲基苯基)-2-丁醇试剂溶液、2-(对甲基苯基)-2-丁烯溶液的分析结果进行对比，确认步骤A反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁醇，步骤B反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁烯。
将液体产物N1101、N1102、N1103、N1104，通过红外、气相色谱-质谱联用进行含量及组分分析，确认步骤A反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁醇，步骤B反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁烯，步骤C反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-3- (对甲基苯基)-丁烷和少部分2,2-二(对甲基苯基)-丁烷。
实施例12
基本按实施例10的步骤进行操作，区别在于步骤A加实施例3制备铂含量0.063m%的粉状Pt/HZSM-5分子筛催化剂20g，控制浆液温度60℃反应；结果是反应55h时丁酮转化率80%；反应70h时丁酮转化率84%，丁酮生成2-(对甲基苯基)-2-丁醇的选择性70%。
步骤B先控制浆液温度80℃反应20h，再控制浆液温度130℃反应4h时，浆液沉降后检测不到丁酮和2-(对甲基苯基)-2-丁醇，生成较多2-(对甲基苯基)-2-丁烯。
步骤B液体产物L留样100ml，编号L1201。
步骤C反应后浆液沉降、降温，抽取上清液312g，作为本实施例的液体产物N，抽取100g存放备用，编号N1201；其余212g通过精馏分割为常温-150℃80g（编号N1202）、150-250℃18g（编号N1203）、其余作为250℃113g塔底蒸余物，编号N1204。
将液体产物N1201、N1202、N1203，通过气相色谱进行组分及含量分析， 结合步骤A、B反应过程中的分析结果变化情况，与2-(对甲基苯基)-2-丁醇试剂溶液、2-(对甲基苯基)-2-丁烯溶液的分析结果进行对比，确认步骤A反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁醇，步骤B反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁烯。
将液体产物L1201、N1201、N1202、N1203、N1204，通过红外、气相色谱-质谱联用进行含量及组分分析，确认步骤A反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁醇，步骤B反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-2-丁烯，步骤C反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-3- (对甲基苯基)-丁烷和少部分2,2-二(对甲基苯基)-丁烷。
实施例13
基本按实施例10的步骤进行操作，区别在于步骤A、C中分别将甲苯替换物质的量相同的异丙苯作为反应原料，步骤B加入苯作为带水剂，步骤A采用略高的反应温度，具体过程如下：
A.在1000ml三口烧瓶中，加入丁酮144.2g（2mol），异丙苯480.8g（4mol），加实施例1制备铂含量0.062m%的粉状Pt/HZSM-5分子筛催化剂20g，放搅拌子、装好温控和冷凝回流，控制浆液温度70℃反应60h；反应过程中每隔5h取样检测一次，取样前停搅拌沉降催化剂，每次取样不多于30μl，用气相色谱检测；结果是反应50h时丁酮转化率77%；反应60h时丁酮转化率81%，丁酮生成2-(对异丙基苯基)-2-丁醇的选择性75%，异丙苯剩余量53%即2.1mol；4A分子筛；
B.步骤A反应后，冷凝回流改用冷凝器+分子筛脱水器，冷凝收集的液体经脱水器所装300ml4A分子筛进行脱水处理后再连续回流返回烧瓶；脱水器为所述Ø40x280mm的玻璃管，内装预先经过400℃焙烧的Ø3mm的4A分子筛，脱水器使用前装满苯约270ml，反应过程中使分子筛脱水器中无气体进入即满液状态和温度低于30℃。控制浆液温度80℃反应。结果反应3h时2-(对异丙基苯基)-2-丁醇含量开始降低，反应5h时检测不到丁酮，反应15h时2-(对异丙基苯基)-2-丁醇基本无剩余；继续反应至19h检测不到2-(对异丙基苯基)-2-丁醇，生成较多2-(对异丙基苯基)-2-丁烯；浆液降温，沉降，抽取上清液297g，即本实施例的液体产物L1301，用于步骤C反应；反应初期每隔1h取样检测一次，之后每隔2h取样检测一次，取样前停搅拌沉降催化剂，每次取样不多于30μl，用气相色谱检测；
C.在1000ml三口烧瓶中，加入所述297g液体产物L1301[含2-(对异丙基苯基)-2-丁烯，异丙苯略少于1mol，对应于步骤A原料丁酮72.1g（1mol），异丙苯240.4g（2mol）]，加入异丙苯240.4g（2mol），加实施例6制备铂含量0.099m%的粉状Pt/Hβ分子筛催化剂20g，放搅拌子、装好温控、冷凝回流，控制浆液温度75℃反应25h；反应初期每隔2h取样检测一次，之后每隔4h取样检测一次取样前停搅拌沉降催化剂，每次取样不多于30μl，用气相色谱检测；结果包括：反应24h时2-(对异丙基苯基)-2-丁烯基本无剩余；
D.步骤C反应后浆液沉降、降温，抽取上清液350g，作为本实施例的液体产物N；
E.从所述液体产物N中抽取100g存放备用，编号N1301；所述液体产物N的其余250g通过精馏分割为常温-100℃36g（色谱检测含苯98%），100-170℃64g（编号N1302）、170-260℃35g（编号N1303）、其余作为260℃塔底蒸余物112g，编号N1304。
将液体产物L1301、N1301、N1302、N1303，通过气相色谱进行组分及含量分析，结合步骤A、B、C反应过程中的分析结果变化情况，确认步骤A反应的主要产物为2-(对异丙基苯基)-2-丁醇、步骤B反应的主要产物为2-(对异丙基苯基)-2-丁烯。
将液体产物L1301、N1301、N1302、N1303、N1304，通过红外、气相色谱-质谱联用进行含量及组分分析，确认步骤A反应的主要产物为2-(对异丙基苯基)-2-丁醇，步骤B反应的主要产物为2-(对异丙基苯基)-2-丁烯，步骤C反应的主要产物为2-(对异丙基苯基)-3-(对异丙基苯基)-丁烷和2,2-二(对异丙基苯基)-丁烷。
所述2-(对异丙基苯基)-2-丁醇，2-(对异丙基苯基)-2-丁烯，分别以通过有机合成所制得含量50%以上的溶液为对照。
实施例14
基本按实施例10的步骤进行操作，区别在于步骤C中将甲苯替换异丙苯作为反应原料，步骤C采用略高的反应温度：
C.在1000ml三口烧瓶中，加入所述250g液体产物L1001[含2-(对甲基苯基)-2-丁烯，甲苯略少于1mol，对应于步骤A原料丁酮72.1g（1mol），甲苯184.2g（2mol）]，加入异丙苯240.4g（2mol），加实施例8制备铂含量0.10m%的粉状Pt/Hβ分子筛催化剂20g，放搅拌子、装好温控、冷凝回流，控制浆液温度80℃反应20h，至2-(对甲基苯基)-2-丁烯基本检测不到；
D.步骤C反应后浆液沉降、降温，抽取上清液350g，作为本实施例的液体产物N；
E.从所述液体产物N中抽取100g存放备用，编号N1401；所述液体产物N的其余250g通过精馏分割为常温-170℃80g（编号N1401）、170-260℃35g（编号N1402）、其余作为260℃塔底蒸余物134g，编号N1403。
将液体产物N1401、N1402、N1403，通过红外、气相色谱-质谱联用进行含量及组分分析，确认步骤C反应的主要产物为2-(对甲基苯基)-3- (对异丙基苯基)-丁烷和2-(对甲基苯基)-2-(对异丙基苯基)-丁烷。
对比例7
基本按实施例10的步骤进行操作，区别在于步骤B反应后不分离催化剂，直接加入甲苯、装好冷凝回流进一步反应，步骤C烧瓶中继续采用实施例1制备铂含量0.062m%的粉状Pt/HZSM-5分子筛催化剂20g，而不加实施例6制备铂含量0.099m%的粉状Pt/Hβ分子筛催化剂，即步骤A、B、C中都采用Pt/HZSM-5分子筛催化剂。
步骤C反应后浆液沉降、降温，抽取上清液312g，作为本实施例的液体产物N，抽取100g存放备用；其余212g通过精馏，250℃塔底蒸余物仅有33g。
对比例8
基本按实施例10的步骤进行操作，区别在于步骤A烧瓶中不加实施例1制备铂含量0.062m%的粉状Pt/HZSM-5分子筛催化剂，而加实施例6制备铂含量0.099m%的粉状Pt/Hβ分子筛催化剂20g，即步骤A、B、C中都采用Pt/Hβ分子筛催化剂；步骤B反应后不分离催化剂，直接加入甲苯、装好冷凝回流进一步反应。
步骤C反应后浆液沉降、降温，抽取上清液312g，作为本实施例的液体产物N，抽取100g存放备用；其余212g通过精馏，250℃塔底蒸余物110g。
对比例9
基本按实施例9的步骤A进行操作，区别在于采用对比例1制备铂含量0.062m%的粉状Pt/HZSM-5分子筛催化剂，其所负载金属态铂主要分布于分子筛晶粒的外表面。结果反应80h时丁酮转化率仅30%。
对比例10
基本按实施例10的步骤A-C进行操作，区别在于步骤C采用对比例2制备铂含量0.062m%的粉状Pt/Hβ分子筛催化剂，其所负载金属态铂主要分布于分子筛晶粒的外表面。结果步骤C 70℃反应25h后，取上清液212g通过精馏分割，250℃塔底蒸余物62g。
对比例11
基本按实施例9的步骤A进行操作，区别在于采用对比例3制备铂含量0.062m%的粉状Pt/HZSM-5微晶分子筛催化剂。结果反应80h时2-(对甲基苯基)-2-丁醇的选择性25%。
对比例12
基本按实施例9的步骤A进行操作，区别在于采用对比例5采用氢气还原法制备的粉状Pt/HZSM-5分子筛催化剂。结果反应80h时时丁酮转化率仅45%。
对比例13
基本按实施例10的步骤A-D进行操作，区别在于步骤C采用对比例6采用氢气还原法制备的粉状Pt/Hβ分子筛催化剂。结果步骤C70℃反应25h后，取上清液212g通过精馏分割，250℃塔底蒸余物34g。
对比例14
基本按实施例10的步骤A-D进行操作，区别在于步骤C采用对比例4制备的微晶Pt/Hβ分子筛催化剂。结果步骤C70℃反应25h后，取上清液212g通过精馏分割，250℃塔底蒸余物48g。
实施例9-14、对比例7-14步骤A原料使用前经过4A分子筛进行深度脱水；同一种催化剂在使用一次后，在玻璃干燥器中干燥后存放或继续用于其它实施例、对比例，并发现重复使用多次的催化剂反应性能基本不下降或变化。
从实施例9-14所进行气相色谱分析结果情况、气相色谱-质谱联用分析结果情况，进行综合判断，所述二(烷基苯基)丁烷的收率，按丁酮原料及其物质的量计，都应在50%以上，有的可达到60%左右。
实施例15
将实施例9-14的液体产物N、液体产物N精馏所得塔底蒸余物，和对比例8、12所得塔底蒸余物，各取1.0ml，分别加至999ml辛烷值76的直馏汽油中，混匀，所得汽油分别通过ERASPEC汽油辛烷值测定仪测定辛烷值。其中添加实施例9-14液体产物N精馏所得塔底蒸余物的汽油，其辛烷值增至84-86；添加实施例9-14液体产物N的汽油，其辛烷值增至80-83；添加对比例8、12所得塔底蒸余物的汽油，其辛烷值增至78-81。
将实施例9-14的液体产物N、液体产物N的精馏所得塔底蒸余物，各取3.0ml，分别加至997ml辛烷值76的直馏汽油中，混匀，所得汽油分别通过ERASPEC汽油辛烷值测定仪测定辛烷值。其中添加实施例9-14液体产物N精馏所得塔底蒸余物的汽油，其辛烷值增至86-89；添加实施例9-14液体产物N的汽油，其辛烷值增至83-87。
将实施例9-14的液体产物N、液体产物N的精馏所得塔底蒸余物，各取1.0ml，分别加至999ml辛烷值90.0的重整汽油中，混匀，所得汽油分别通过ERASPEC汽油辛烷值测定仪测定辛烷值。其中添加实施例9-14液体产物N精馏所得塔底蒸余物的汽油，其辛烷值增至91.8-92.5；添加实施例9-14液体产物N的汽油，其辛烷值增至90.9-91.7。
将实施例9-14的液体产物N、液体产物N的精馏所得塔底蒸余物，各取3.0ml，分别加至997ml辛烷值90.0的重整汽油中，混匀，所得汽油分别通过ERASPEC汽油辛烷值测定仪测定辛烷值。其中添加实施例9-14液体产物N精馏所得塔底蒸余物的汽油，其辛烷值增至93.9-94.5；添加实施例9-14液体产物N的汽油，其辛烷值增至92-93。
将实施例10、13的液体产物N的精馏所得塔底蒸余物，各取10.0ml，分别加辛烷值90的重整汽油至5000ml，混匀，所得汽油取样，分别在符合GB/ T5487-2015汽油辛烷值的测定研究法规范的发动机，按所需方法，测定其辛烷值为93.0、92.8，测定对照所用重整汽油的辛烷值为89.8。将测试过程所排尾气检测一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物都比对照所用重整汽油测试所排尾气降低35%以上。
将实施例9-14的液体产物N、液体产物N的精馏所得塔底蒸余物，各取3.0ml，分别用环己烷稀释至200ml，通过ERASPEC汽油辛烷值测定仪测定其物质组成情况，都不含GB17930-2016车用汽油所禁用的甲缩醛、苯胺类以及含卤素、磷、硅等化合物，也不含GB/T33648-2017车用汽油中典型非常规添加物的识别与测定红外光谱法所列举的苯胺及苯胺类化合物、甲缩醛、酯类化合物如脂肪酸单酯和碳酸二甲酯(DMC)。
Claims (8)
1.一种汽油辛烷值提升剂的制备方法，包括如下步骤：
A.将丁酮，和碳七至碳十的芳烃总量的30-100%，在Pt/HZSM-5分子筛催化剂和温度60-90℃液相条件下反应10-100h，至丁酮的转化率≥80%，生成2-(烷基苯基)-2-丁醇的选择性≥50%；所述丁酮，和碳七至碳十的芳烃总量，其物质的量比例为100：300-1000；
B.步骤A所得反应料液控温至80-130℃，反应2-30h，主反应为2-(烷基苯基)-2-丁醇脱水生成2-(烷基苯基)-2-丁烯，生成水通过固态脱水剂和/或带水剂去除；反应后进行固液分离，得含的液体产物L；
C.所述液体产物L，和所述芳烃总量的剩余部分，在Pt/Hβ分子筛催化剂和温度50-80℃液相条件下反应5-80h，主产物为二(烷基苯基)丁烷；
D.进行固液分离，得含所述二(烷基苯基)丁烷的液体产物N；
E.所述液体产物N直接用作汽油辛烷值提升剂，或经分离除去原料成分和/或中间成分后作为汽油辛烷值提升剂；
其中，步骤A所述Pt/HZSM-5分子筛催化剂的HZSM-5分子筛、步骤C所述Pt/Hβ分子筛催化剂的Hβ分子筛，都是晶体而非微晶聚集体，相对结晶度都高于95%，外形尺寸0.8-5μm的晶粒个数占晶粒总个数的95%以上、0.5μm以下的晶粒个数少于1%；所述Pt通过阳离子交换法负载到HZSM-5分子筛、Hβ分子筛的晶粒内孔道中。
2.如权利要求1所述汽油辛烷值提升剂的制备方法，其特征在于，所述芳烃包括甲苯、乙苯、邻二甲苯、间二甲苯、邻甲乙苯、间甲乙苯、邻二乙苯、间二乙苯、1-丙基苯、异丙苯、邻（1-丙基）-甲苯、间（1-丙基）-甲苯、邻异丙基甲苯、间异丙基甲苯、1-丁基苯、2-丁基苯、异丁苯商品中的一种或多种。
3.如权利要求1所述汽油辛烷值提升剂的制备方法，其特征在于，所述二(烷基苯基)丁烷包括2-(对甲基苯基)-3- (对甲基苯基)-丁烷、2,2-二(对甲基苯基)-丁烷、2-(对甲基苯基)-3-(对异丙基苯基)-丁烷、2-(对甲基苯基)-2-(对异丙基苯基)-丁烷、2-(对异丙基苯基)-3-(对异丙基苯基)-丁烷、2,2-二(对异丙基苯基)-丁烷。
4.如权利要求1所述汽油辛烷值提升剂的制备方法，其特征在于，步骤B中反应生成水，经无水硫酸钠、无水硫酸镁或分子筛脱除；或通过与环己烷、苯或甲苯共沸蒸馏并冷凝分离水相去除；或通过与环己烷、苯或甲苯共沸蒸馏并冷凝分离水相，油相再经固态脱水剂脱水。
5.如权利要求1所述汽油辛烷值提升剂的制备方法，其特征在于，步骤B反应初期控制80-100℃，后期控制100-130℃。
6.如权利要求1所述汽油辛烷值提升剂的制备方法，其特征在于，所述Pt/HZSM-5分子筛催化剂的HZSM-5分子筛，其硅铝比60-120；Pt/Hβ分子筛催化剂的Hβ分子筛，其硅铝比40-100；所述Pt/HZSM-5分子筛催化剂、Pt/Hβ分子筛催化剂的Pt含量都是0.05-0.1m%。
7.如权利要求1所述汽油辛烷值提升剂的制备方法，其特征在于，所述Pt/HZSM-5分子筛催化剂、Pt/Hβ分子筛催化剂，通过如下方法制备：
(1)将所需Na型分子筛原粉，用NH4NO3溶液，在80-90℃交换4-5次，水洗，干燥，450-500℃焙烧，转为H型分子筛；
(2)称取步骤(1)制备H型分子筛，加入所需浓度和体积的硝酸四氨合铂(Ⅱ)或醋酸四氨合铂(Ⅱ)溶液，浸渍6-12h，固液分离，水洗，干燥，得载铂分子筛；
(3)将步骤(2)制备载铂分子筛，气相吸附水合肼，室温放置或升温处理，再干燥、200-300℃焙烧，得所需负载金属态铂的分子筛催化剂。
8.如权利要求1所述汽油辛烷值提升剂的制备方法，其特征在于，将步骤E所述液体产物N分离所得原料成分用作步骤A或步骤C的芳烃原料；和/或将所述液体产物N分离所得中间成分返回步骤C继续反应。
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