У стандартних випадках алкілювання являє собою процес, при якому до молекули додається органічна сполука алкільного замісника. Для нафтової хімії реакція полягає в тому, що між собою взаємно діють бутилен і пропілен з ізобутаном. Це веде до появи ізометричних парафінів, що мають високе октанове число і є важливими сполуками.
Передумови і приклади реакцій
Нафтопереробники, що спеціалізуються на алкілюванні бензолу, звернули особливу увагу на легкі гази вуглеводню. Останні утворюються в результаті каталітичного типу крекінгу. Був створений процес, який допомагає перетворенню сполук в цінний продукт. Він, включаючи алкілювання толуолу, повинен підвищити октанове число палива при таких процесах, як карбоксилювання і полімеризація.
Основним механізмом алкілювання є приклади наступних реакцій:
- З ізометричного бутану і бутилену-1 утворюється ізооктан, він же 2,2,4-триметилпентан.
- Це ж з’єднання з бутиленом-2 дає алкан 2,3,3-триметилпентан.
- Ізобутан + ізобутилен перетворюються у 2,3,4-триметилпентан і кумол.
- І, нарешті, з’єднання з пропіленом утворює ізогептан.
Сировина та каталізатор
Для того, щоб можна було алюкілювати продукти для поліпшення бензину, необхідно дві речовини – це ізобутан і бутан-бутиленова або поєднана пропаном і пропіленом суміш. Її можна добути за допомогою установки для крекінгу.
Головна умова, що дозволяють виконати процес алкілювання, полягає в наявності високого тиску, в тому числі в кислих середовищах.
З технологічної точки зору, для цього необхідне дороге обладнання. Але є метод, що дозволяє здешевити каталіз ароматичних вуглеводнів.
Прискорення реакції отримання алкілатів можливо внаслідок використання каталізаторів в схемі оксіетилювання. Зазвичай ними виступають H2SO4 і HF. Найбільшу популярність серед агентів, які прискорюють процес каталізації, отримала сульфатна.
Особливості технологічного процесу
Процес алкілювання вельми складний. Його виробляють на технологічній установці, яка працює з хлорметаном, йодметаном та іншими елементами по Фріделю Крафтсу. Вона складається з наступних блоків:
- Апарат холодильного типу.
- Система, що складається з реакторів.
- Частина, де діє виділення кислоти.
- Відділення для промивання лугами та іншими способами, включаючи оксіетилювання.
- Колони ректифікації.
Найвища кількість продуктів від реакції алкілювання в присутності сульфатної кислоти відбувається при температурі +5 градусів за Цельсієм. Для цього сировина олефін, ізобутан та каталізатор надходять в охолоджувальний апарат зі збільшеним тиском. Це потрібно для того, щоб речовини перебували в рідкому агрегатному стані.
Отримана суміш потрапляє в систему, що складається з декількох реакторів, які для профілактики необхідно натерти етиловим спиртом. Там проходить ще одне перемішування, що забезпечує повноцінність реакції.
Температура має вплив, в основному, на в’язкість кислоти, тому її витримують на рівні +40 градусів, як у бутилового спирту. Якщо показник знижується, то кислота погано взаємодіє з сировиною, що знижує вихід реакції. Водночас збільшення цього параметра призведе до того, що можна отримати непотрібні алкени і арени, які погіршать якісний вихід алкілату.
Далі, продукти від реакції потрапляють в кислотний відстійник. Вуглеводні і залишок кислоти поділяються, останній йде на дно і рециркулюється в процес. Кислота перебивається водою і набирає певну кількість смол, пропіленів і анізола.
Там відбувається її перероблювання гідроксидом натрію. Після цього суміш передається на ректифікаційні колони. Там алкілат піддається відділенню від насичених газів.
Ізобутан, який не зумів прореагувати, знову переводять в процес, оскільки необхідний його надлишок для підвищення ефективності. Тоді алкілювання виходить ефективним і безпечним.
