环烷酸是高酸原油中的主要酸性物质,其在原油加工过程中会造成设备及管线的严重腐蚀。在各种脱酸方法中,催化酯化法具有低成本、对环境无污染和反应条件温和等特点,该技术的关键是开发高效酯化脱酸催化剂。水滑石(LDHs)具有酸碱性,可用作原油酯化脱酸催化剂,但现有研究均利用LDHs层板金属的酸碱性作为催化中心,而未考虑层间阴离子的催化性能。完整Keggin结构12-磷钨酸(H3PW12O40,HPW)是酸性最强、结构最稳定的杂多酸,将其引入LDHs层间,可同时提高HPW稳定性和LDHs酸性,从而提高催化酯化活性。文中通过离子交换法,先后合成了 M/A1摩尔比为2的层板金属类型为MgA1、ZnAl和NiAl及层板Mg/Al摩尔比为3、4和5的HPW插层LDHs(MAl-x-PW),并通过 XRD、FT-IR、Raman、TG-DSC、31P MAS NMR、ICP-AES、Hammett指示剂-正丁胺滴定技术等手段对产物的物化性质进行了表征。进一步将HPW插层LDHs用于乙二醇和绥中原油的催化酯化脱酸反应,并研究了酯化活性与催化剂性质之间的关系。此外提出了原油在HPW插层LDHs催化下的反应历程。最后探讨了 HPW插层LDHs的层间距对酯化脱酸率的影响。通过上述研究,得到以下结论:1.HPW插层LDHs在8.4°处出现的、对应层间距为1.05 nm左右的特征XRD衍射峰,不属于大多数文献报道的杂多酸盐或多钨酸根插层LDHs,系统的实验和表征证明了该衍射峰属于HPW插层LDHs,层间阴离子以其C2轴垂直于主体层板且嫁接于层板空洞的方式排列。2.HPW插层LDHs对原油的酯化脱酸活性高于NO3型LDHs前体,因为前者具有更强的酸性和更大的层间距。在MAl-2-PW(M=Mg、Zn、Ni)中,MgAl-2-PW的总酸量最大,对原油的酯化脱酸率优于ZnAl-2-PW和NiAl-2-PW。在MgAl-2-PW催化下,进一步考察了酯化反应条件对脱酸率的影响,结果表明,在催化剂用量为原油质量的1.0%,外加1 ml乙二醇,反应温度220℃,反应时间2h下,脱酸率可达88.12%,原油酸值降至0.28 mg KOH.g-1。3.不同Mg/Al摩尔比的HPW插层LDHs均具有比NO3型LDHs更高的热稳定性、酸性和比表面积,且前者对原油的酯化活性优于后者。催化剂的酸性和比表面积对脱酸活性有重要影响。对于酸性较弱的NO3型LDHs,其活性主要由比表面积决定,Mg/Al摩尔比为4时,具有最大的比表面积和脱酸活性。而对于较强酸性的HPW插层LDHs,酯化活性主要受到总酸量的影响,Mg/Al摩尔比为2的HPW插层LDHs具有最高的酸量和脱酸活性。4.高温短接触时间有利于合成层间距为1.46 nm的HPW插层LDHs。在低温以及高温长时间接触下,所得HPW插层LDHs的层间距在1.05～1.13 nm之间。这归因于HPW在LDHs层间的不同定向形式。层间距小的LDHs更稳定,因为其层间的阴离子嫁接于类水镁石层板空洞上。由于活性中心HPW存在于LDHs层间,推测原油在HPW插层LDHs催化下发生层间催化酯化,即乙二醇和原油中的环烷酸进入LDHs层间与HPW接触发生反应,反应后不带电的产物酯扩散进入油相。层间限域空间可增强反应物之间的碰撞几率,加速反应。大的层间距有利于反应物分子扩散进入层间,从而提高原油脱酸率。