/sub> Н 18 , найбільш придатним як компонент моторного палива: В
Цільовий продукт алкілування - ізооктан - містить суміш ізомерів - 2,2,4; 2,2,4 -, 2,3,4 -, 2,3,3-триметилпентана. Причина лежить в особливостях механізму реакції, ускладненою процесами ізомеризації. Загальноприйнято, що каталітичне алкілування ізоалканов йде через проміжні утворення іонів карбону.
В
Вторинний іон карбонія менш стійкий, ніж третинний, внаслідок чого відбувається швидкий обмін гідрид-іоном з ізопарафінов:
В
Утворений третинний карбоний-катіон реагує з вихідним олефіном:
В
Одержаний іон карбонія схильний до внутрішньомолекулярним перегрупувань, що супроводжується міграцією водню і метильних групп.
В
Іони карбонія взаємодіють з ізобутані, в результаті чого виходить З 8 Н 18 і третинний бутил-катіон:
В
Склад ізомерів залежить як від стабільності проміжних карбоний-іонів, так і від обмінної швидкості з ізобутані.
Побічні реакції:
1)
2) і т.д.
У результаті побічних реакцій виходять ненасичені полімери, що погіршують якість алкілату і ведуть до підвищеного витраті каталізатора.
Застосування надлишку ізоалканов пригнічує всі побічні реакції, позитивно впливає на вихід і якість алкілату, підвищує його октанове число, знижує витрату каталізатора, оптимальним є ставлення ізоалкан: алкен рівне (4:6): 1. З використанням сірчаної кислоти як каталізатор температура процесу дорівнює 5-15 В° С, фтороводородной кислоти - 20-30 В° С. Витрата сірчаної та фтороводородной кислот становить 250кг і 0,7 кг на тонну алкілату.
Розглянемо процеси сірчанокислотного алкілування і фтористоводнева алкілування.
Сірчанокислотне алкілювання. Важливими характеристиками для технологічного оформлення процесів жидкофазного алкілування ізобутану олефінами в присутності H2SO4 є взаємні розчинності ізобутану і H 2 SO 4 . Розчинність ізобутану в H 2 SO 4 невелика і помітно знижується із зменшенням концентрації кислоти, (табл.1).
Таблиця 1. Розчинність ізобутану в H 2 SO 4 . br/>
Концентрація H 2 SO 4 % (мас.)
99,5
98,7
96,5
Розчинність ізобутану в H 2 SO 4 при температурі 13,3 Лљ С% (Мас)
0,10
0,07
0,04
Розчинність сірчаної кислоти в ізобутані має більш низькі значення, внаслідок чого необхідно застосовувати інтенсивне перемішування реакційної суміші. При цьому октанові характеристики сірчанокислотного алкілату перебувають у прямій пропорційній залежності від ступеня диспергування. Найкращі за якістю алкілат утворюються при використанні 98 - 99%-ної H 2 SO 4 .
Хімічні властивості домішок в сировині роблять різний вплив на ступінь розведення H 2 SO 4 в ході реакції алкілування. Більш низькі температури проведення реакції алкілування і високі співвідношення ізобутан/олефін сприятливо позначаються на виході і складів алкілат і витраті H 2 SO 4 .
Збільшення часу контакту в інтервалі 0,6 - 6,0 хв сприяє підвищенню виходу алкілату і змісту фракції в алкілат при одночасному зростанні октанового числа. p> фтористоводнева алкілювання. Переваги фтористоводнева алкілування по порівнянь з сернокислотним:
1) легка регенеріруемой каталізатора, що забезпечує менший його витрата (в 100 з гаком разів);
2) можливість застосування простих реакторних пристроїв без рухомих і труться частин, обумовлена ​​підвищеної взаємної розчинністю ізобутану і HF;
3) можливість застосування більш високих температур в реакторі з звичайним водяним охолодженням, обумовлена ​​меншим впливом температури на протікання вторинних реакцій і зниження якості алкілату;
4) невелика металоємність вузла алкілування (необхідний питомий об'єм реактора становить 0,0059 - 0,0107 обсягу на одне обсяг алкілату на добу, що приблизно в 10 - 15 разів менше, ніж у сірчанокислотного контактора, і в 25 - 35 разів менше, ніж у каскадного реактора.
Для області температур 0 - 60 В° С взаємні розчинності ізобутану і HF наведені в таблиці 2.
Таблиця 2. Взаємні розчинності ізобутану і HF. br/>
Температура, Лљ С
Розчинність,% (мас.)
Температура, Лљ С
Розчинність,% (мас.)
Ізобутан в HF
HF в ізобутані
Ізобутан в HF
HF в ізобутані
0
2,4
0,40
20
...
