Из различных известных кислотных катализаторов олигомеризации олефинов в промышленных процессах применяют в основном фосфорнокислотные катализаторы — фосфорную кислоту на кизельгуре, пирофосфат меди, фосфорную кислоту на активном угле и на кварцевом щебне, а также «жидкую» фосфорную кислоту без носителя.
Фосфорные кислоты представляют собой, как известно, продукты взаимодействия фосфорного ангидрида с водой. Известны орто-фосфорная кислота — Н3РО4 и конденсированные фосфорные кислоты — полифосфорные и метафосфорные. Полифосфорные кислоты общей формулы Нn+2РnО3n+1 построены из тетраэдров, соединенных в цепи —РО3—О—РО3—. Дифосфорная (или пирофосфорная) кислота Н4Р2О7 — единственная из полифосфорных кислот, выделенная в кристаллическом виде. Пирофосфорная кислота является более сильной, чем ортофосфорная. В водных растворах она гид-ролизуется до ортофосфорной кислоты. Метафосфорные кислоты имеют общий состав НnРnО3n (где n=3÷8). В расплаве и в водных растворах метафосфорные кислоты находятся в виде полимеров, имеющих кольцевую структуру.
В водных растворах метафосфорные кислоты постепенно расщепляются до цепных полифосфорных кислот. Орто-, пиро- и метафосфорные кислоты иногда обозначают формулами (Р2О5∙ЗН2О), (Р2О5∙2Н2О) и (Р2О5∙Н2О). Эти формулы передают лишь данные о степени гидратированности фосфорного ангидрида в различных фосфорных кислотах и их валовый состав.
Каталитически активной в реакции олигомеризации является смесь орто- и пирофосфорной кислот [183, с. 242]. Метафосфорная кислота неактивна в реакции олигомеризации. Условное содержа-ние фосфорного ангидрида в ортофосфорной кислоте составляет 72,5, в пирофосфорной кислоте — 80, а в метафосфорной кислоте— 89%- Состав смесей фосфорных кислот принято выражать условно через концентрацию ортофосфорной кислоты, как отношение массового содержания фосфорного ангидрида в смеси кислот к его массовому содержанию в ортофосфорной кислоте. Таким образом принято, например, считать, что пирофосфорная кислота представляет собой 110% ортофосфорную кислоту.
Жидкая фосфорная кислота не нашла широкого промышленного применения в качестве катализатора олигомеризации низко-молекулярных олефинов в основном потому, что высокая коррозионная активность жидкой кислоты создает значительные трудности при аппаратурном оформлении процесса [195]. Поэтому; несмотря на определенные технологические преимущества использования жидкой кислоты, в промышленности ее используют, предварительно пропитав ею носитель. Исследования показали, что лучше всего использовать носитель кислотного типа. Применение нейтральных носителей, например активного угля или кварца приводит, как правило, к образованию алкилфосфатов, которые легко улетучиваются. Поэтому в основном используют кислые носители — кизельгур и асбест. При взаимодействии фосфорной кислоты с кислыми носителями образуются кремнефосфаты, которые практически нелетучи [183, с. 242, 195].