натяг сірчаної кислоти набагато ускладнюють створення високої поверхні розділу між фазами кислота - вуглеводні порівняно зі фтороводень. Особливо важливою відмінністю фтороводорода є значно більша (приблизно на порядок) розчинність в ньому ізобутану. Швидкість розчинення алкенів в кислотах набагато більше, ніж ізобутану.
У результаті великих швидкості розчинення і розчинності ізобутану під фтороводород співвідношення ізобутан: алкен в реакційній зоні (у плівці кислоти, в якій іде реакція) значно вища, ніж у випадку сірчаної кислоти. Тому роль побічних реакцій при застосуванні в якості каталізатора фтороводорода менше, ніж при каталізі сірчаною кислотою. У результаті вихід основних продуктів реакції при фтороводородной алкилірованії значно вище, ніж при сернокислотном. Значно менша роль побічних реакцій при фтороводородной алкилірованії дозволяє проводити процес без штучного охолодження.
У міру використання кислот їх концентрація знижується внаслідок розведення водою, міститься в сировині, і продуктами взаємодії з вуглеводнями. Розбавлення кислот водою знижує їх протонодонорную активність дуже сильно, розбавлення вуглеводневими продуктами - в значно меншому ступені. Тому для характеристики активності каталізатора важлива не стільки концентрація кислоти, скільки вміст у ній води. Сірчана кислота розбавляється водою не тільки міститься в сировині, а й утворюється в результаті окислення вуглеводнів по реакції:
З n Н 2 n + Н 2 SО 4 в†’ З n Н 2 n -2 + 2Н 2 O + SО 2
За міру використання сірчаної кислоти в ній накопичуються, крім води, продукти окислення і сульфірованія ненасичених вуглеводнів. 88-90% кислоту виводять з процесу. Ця межа розбавлення використовуваної сірчаної кислоти визначається наступним. По-перше, у міру накопичення в кислоті води погіршується розчинність в ній ізобутану. По-друге, розбавлення кислоти викликає небезпека корозії обладнання. Нарешті, знижується протонодонорная активність кислоти. Всі ці причини виникають, в першу чергу, в результаті розбавлення кислоти водою, і якщо частка води в кислотній фазі мала, то концентрація використовуваної кислоти може бути і трохи нижче зазначеної. Верхня межа вмісту сірчаної кислоти становить 98% і визначається тим, що кислота більш концентрована має високу температуру кристалізації і підвищену активність щодо окислення і сульфірованія вуглеводнів.
У свіжої сірчаної кислоті ізобутан розчиняється гірше, ніж в кислоті, розведеної невеликою кількістю продуктів сульфірованія та окислення ненасичених вуглеводнів, що утворюються в результаті побічних реакцій і розчиняються в кислоті. Тому результати алкілування в перші години роботи свіжої кислоти поступово поліпшуються і досягають максимальних при 95-96% кислоті. Розчинність ізобутану в кислоті підвищується, і результати алкілування поліпшуються при додаванні до свіжої кислоті органічних продуктів, виділених з відпрацьованої кислоти. Застосовують також спеціально синтезовані добавки до кислоті, що підвищують розчинність в ній ізобутану. Витрата сірчаної кислоти в Залежно від параметрів процесу становить 60 - 250 кг/м 3 алкілату.
Фтороводород при взаємодії з алкенами і особливо диенами дає фториди, частково розчинні в ньому. Алкілфторіди розкладаються при нагріванні до 215 В° С, від води і неразлагающихся фторидів фтороводород легко відділяється перегонкою. Використовувана в процесі кислота містить 80 - 90% НF і менше 1% води. Витрата фтороводорода складає всього приблизно 0,7 кг/м 3 алкілату і обумовлений в основному неповної регенерацією при перегонці з вуглеводневих потоків і виділенням з них при защелачивании.
Незважаючи на ряд істотних переваг фтороводорода перед сірчаною кислотою як каталізатора алкілування висока токсичність обмежує застосування фтороводородной алкілування.
1.2 Механізм алкілування ізобутану бутиленов.
Процес алкілування ізобутану алкенами застосовується в нафтопереробній промисловості з метою отримання високооктанового компонента товарного бензину.
Алкілування алканів алкенами є рівноважним екзотермічним процесом, зворотним крекингу вуглеводнів:
RH + CH 2 = CHR '↔ RR' - CH - CH 3 + Q (Q = 75-96 кДж/моль)
Реакція зміщується вправо при зниженні температури, при температурі 300 В° К процес можна вважати незворотним.
Каталізаторами алкілування можуть служити ті ж речовини кислотного типу, що і для алкілування ароматичних вуглеводнів: AlCl 3 , HF (безводна), H 2 SO 4 .
З алканів до каталитическому алкілування здатні тільки ізоалкани, мають третинний атом вуглецю. Алкени можуть бути різними, але частіше використовують н-бутилен, алкилирующие ізобутан з утворенням З 8 <...
