Процесът на назначаване на сярна киселина алкилиране на изопарафини с олефини

Този метод за синтез на високооктанов компоненти на авиацията и автомобилни бензини. При алкилиране на изобутан с изобутилен реакция може да бъде представена както следва:

Реакцията на алкилиране на сярна киселина с изопарафини олефини протича селективно. Най-лесно е да се подложи на алкилиране на изобутан и изопентан, т.е. изопарафинови въглеводороди с третичен въглероден атом в молекулата. Парафинови въглеводороди с кватернерен въглероден атом в молекулата на тип 2,2-диметилбутан алкилирани значително по-трудно и по-строги условия. С права или разклонена верига, парафини, съдържащи както третичен кватернерен въглероден атом не е по същество алкилира в присъствието на сярна киселина.

Олефини за алкилиране могат да се предприемат различни. Въпреки това, най-малко ефективна етилена алкилиращ агент. Алкилиране на пропилей и п-бутен дава добри резултати при алкилирането на изоамилени започват да се формира в голямо количество разрушителни продукти на алкилиране и по-високи олефини в алкилирането на тези реакции започват да преобладават.

Обикновено, изобутан се алкилира с н-бутени, защото където образува изомерен въглеводороди C8H18 (trimethylpentanes) при температурата на кипене на най-подходящи като компонент на моторни горива. Въглеводороди C8H18, но друг вид (диметил) се получават в алкилирането на изопентан с пропилей, в допълнение, изопентан е ценна суровина за производство на изопрен, така че се използва за алкилиране рядко (понякога се добавя към изобутан).

Структурата на продуктите, образувани по време на каталитично алкилиране на изопарафини с олефини, обикновено не е в съответствие с очакваната структура на изходните материали. В реакцията на N-бутени с изобутан, смес от 2,2,4-, 2,3,4 и 2,3,3-триметилпентан.

Причината за несъответствие на структурата на продуктите е в характеристиките на механизма за реакция, сложния процес на изомеризация. Механизмът на алкилиране карбониев йон верига:

малки количества от олефин (бутен-2) взаимодействат с протонна киселина;

срещащи вторичен carbocation образуван от п-бутен, по-малко стабилен от третичен, при което има бърз обмен на хидрид йон с изобутан;

трет-butilkation образува допълнителни реагира с изходния олефин carbocation да се образува по-високо молекулно тегло;

Получената carbocation податливи на вътрешномолекулни пренареждане, придружени от миграцията на водородни и метилови групи;

Тези карбокатиони реагират с изобутан, чрез което се произвежда въглеводород C8H18 tretbutilkation и осигурява поток от процес йон верига

1. Условията на реакцията алкилиране в част карбокатиони, образувани от изопарафини в присъствието на катализатор губи протон за да се образува съответния олефин, който взаимодейства с новия carbocation по обичайния начин и образува наситен въглеводород, т.е. avtoalkilirovanie изопарафини появява.

2. В случай на липса олефин avtoalkilirovanie води до прекомерна консумация на изопарафин.

3. Izooktilkation също способен на взаимодействие с олефини. Така се случи серия паралелна реакция на алкилиране, и за потискане на образуването на висши въглеводороди, изисква излишък на изопарафин по отношение на олефина.

4. Реакция avtoalkilirovaniya сложни, освен това, че унищожаването на част от въглеводородите формира, като по този начин производство на продукти ниско молекулно тегло. Тази реакция допринася за повишаването на температурата.

5. Друга страна реакция - катионна полимеризация олефини, които се получават при ниско молекулно тегло ненаситени полимери, някои влошаване качеството на алкилиране и да доведе до повишена консумация на катализатор.

6. Част от олефини взаимодейства с концентрирана сярна киселина с освобождаването на две молекули вода.

Обосновка на условия на алкилиране сярна киселина на изобутан с бутени:

Реакцията на алкилиране на изопарафин с олефини е екзотермична. При температури под 1000 ° С, равновесието се измества надясно, реакцията е практически необратими. Температурата на алкилиране се избира така, че максималната потиска странични реакции и разграждане на полимеризацията, но остава достатъчно висока скорост процес. В този случай, температурата се поддържа 5-130S.

Налягането няма значителен ефект върху процеса на течна фаза при ниска температура. Той е избран за технологични причини малко по-големи от налягането на обработваните въглеводороди при температура в реактора, за да се осигури поддържането им в течна фаза. При отстраняване на реакционната топлина чрез изпаряване на част от увеличението на въглеводород налягане не е практично, защото затруднява изпаряване. При алкилиране на изобутан с бутени поддържат при налягане от 0.35-0.4 МРа.

Концентрацията на киселина трябва да бъде най-малко 88-86%. в процеса да се разреди с високо молекулно съединения (естери на сярна киселина, VM въглеводороди) и вода, идващи от суровината и освободени в резултат на някои странични реакции. Следователно, киселината трябва да бъдат засилени.

Съотношението на киселина. въглеводороди подкрепят от 1. 1 до 2. 1.

Съотношението на изобутан. олефин вземат от 1 до 10. 4. 1. Колкото по-висока концентрация на изобутан в суровината, на по-благоприятни условия за поява на реакция на алкилиране първичен и потискане на полимеризацията и други странични реакции.

Технологични особености на процеса:

Трябва да се създаде стабилна емулсия киселина - въглеводороди - необходимо интензивно смесване;

реакцията протича при ниски температури и екзотермичната - изисква интензивно пренос на топлина и поддържа режима на изотермични;

Използването на голям излишък на изобутан води до голямо множество циркулация на реакционната маса и необходимостта да се разделят и да се възстанови нереагирал изобутан;

в разреждане сярна киселина - трябва да се премахне част от него да се засили и да добавите пресни.

трябва да се твърди, сярна киселина и да се измие неговите останки от реакционната маса.

Етапите, които правят процеса на алкилиране сярна киселина:

подготовка суровина - почистване на примеси от въглеводородни потоци (сероводород, меркаптани, вода) - алкална и воден пране, сушене от вода чрез използване на адсорбенти.

обработка на въглеводородна смес, излизаща от реакторите - защитата на киселина неутрализиране на остатъчна киселина с алкален, промиване гореща вода

фракциониране продукти - първо в първата колона се разделят изобутан и пропан от други стоки, и след това се отделят от изобутан с пропан, п-бутан е повече отделени от алкилиране.

се използват реактори алкилиране на различни видове:

Капацитивен използвайки дистанционно циркулационни помпи за реакционната смес (на дъното на плаките или прегради подредени за интензивно смесване на компонентите);

Контактор с вътрешни циркулационни устройства и охлаждащите елементи (вертикална и хоризонтална - отличителна черта на последния - охлаждане с поток продукт изходящ от реактора, и изходна суровина инжектиране и се прилага киселина);