在油品升级与环保要求的双重压力下,易再生的环境友好型固体酸催化剂是未来烷基化催化剂的主要发展方向。其中,酸性分子筛催化剂是最具有前景的替代选择之一,但迅速失活是其存在的关键问题。本文在此背景下,以自制的小晶粒HY分子筛为催化剂,考察了催化剂物化性能对烷基化反应性能及反应机理的影响,并在此基础上对HY分子筛催化剂进行改性。自制的小晶粒HY分子筛粒径为200~400 nm且相对结晶度较高。以小晶粒HY分子筛为催化剂、工业异丁烷与混合丁烯为原料进行烷基化实验发现,75℃、2.0 MPa、低空速、较高烷烯比条件下,该催化剂具有良好的烷基化活性与寿命,但再生性能并不理想,且烷烯比、空速对烷基化反应有较大影响。在催化剂成型过程中,通过调整粘结剂拟薄水铝石的用量来改变催化剂中B/L酸比例,分析烷基化结果认为B酸更有利于固体酸烷基化,L酸含量的增加会抑制催化剂的裂解性能和氢转移能力,促进丁烯低聚。通过浸渍硝酸镍使HY分子筛催化剂负载过渡金属Ni,Ni的计算负载量分别为5%、10%、15%、20%。随着镍负载量的增加,改性后的催化剂B酸密度及酸强度明显增加。实验表明负载镍不仅可以提高催化剂的烷基化活性、稳定性以及选择性,还有利于失活催化剂的临氢再生。烷基化过程中同时发生聚合、裂解、自烷基化等反应,根据反应机理推测副产物C5~C7源于C12+烃类的裂解,C9~C11来自更高级烃的裂解及C5~C7与丁烯的亲电加成;由于碳正离子的β键断裂反应,导致最终聚合物的碳数不只是四的倍数。丁烯聚合是导致催化剂失活的主要原因,越活泼越的丁烯更容易发生聚合反应,故虽异丁烯作烷基化原料具有较高的转化率,但其聚合产物较多,目标产物三甲基戊烷(TMP)的选择性较低,导致异丁烯不适用于烷基化反应。