В стандартных случаях алкилирование представляет собой процесс, при котором к молекуле добавляется органическое соединение алкильного заместителя. Для нефтяной химии реакция заключается в том, что между собой взаимно действуют бутилен и пропилен с изобутаном. Это ведет к появлению изометрических парафинов, имеющих высокое октановое число и являющихся важными соединениями.
Предпосылки и примеры реакций
Нефтепереработчики, специализирующиеся на алкилировании бензола, обратили особое внимание на легковесные газы углеводорода. Последние получаются в результате каталитического типа крекинга. Был создан процесс, который помогает превращению соединений в ценный продукт. Он, включая алкилирование толуола, должен повысить октановое число топлива при таких процессах, как карбоксилирование и полимеризация.
Потому реакция алкилирования создана для перехода простых и не особенно ценных продуктов крекинга, среди которых метанол, этанол, фенилэтан, анилин и пиперидин, в важные компоненты бензина. Среди них алкилбензол, этанол, бензальдегид и другие.
Основным механизмом являются примеры следующих реакций:
Смесь продуктов, получающихся из таких соединений, называют алкилатом. Он имеет высокий показатель октанового числа. Также алкены, входящие в соединение, характеризуются небольшим давлением у насыщенного типа паров. В этом также заключается его биологическая роль
Сырье и катализатор
Для того чтобы можно было алкилировать продукты для улучшения бензина, необходимо два вещества. Это изобутан и бутан-бутиленовая либо соединенная пропаном и пропиленом смесь. Ее можно добыть с помощью установки для крекинга.
Главное условие, позволяющие выполнить процесс алкилирования, заключается в наличии высокого давления, в том числе в кислых средах. С технологической точки зрения, для этого необходимо дорогое по стоимости оборудование. Но есть метод, позволяющий удешевить катализ ароматических углеводородов.
Ускорение реакции получения алкилатов возможно за счет использования катализаторов в схеме оксиэтилирования. Обычно ими выступают H2SO4 и HF. Наибольшую популярность в качестве агента, который ускоряет процесс катализации, приобрела серная кислота.
Особенности технологического процесса
Процесс алкилирования весьма сложный. Его производят на технологической установке, которая работает с хлорметаном, иодметаном и прочими элементами по Фриделю Крафтсу. Она состоит из следующих блоков:
Наивысшее количество продуктов от реакции алкилирования в присутствии серной кислоты происходит при температуре +5 градусов по Цельсию. Для этого сырье олефина, изобутан и катализатор поступают в охлаждающий аппарат с увеличенным давлением. Это нужно для того, чтобы вещества пребывали в жидком агрегатном состоянии.
Получившаяся смесь попадает в систему, состоящую из нескольких реакторов, которые для профилактики необходимо натереть этиловым спиртом. Там идет еще одно перемешивание, обеспечивающее полноценность протекающей реакции. Так как алкилирование обладает медленным действием, как и деалкилирование, смесь находится в емкостях от 15 до 20 минут. От этого зависит качество выходного алкилата.
Температура имеет влияние в основном на вязкость кислоты, поэтому ее выдерживают на уровне +40 градусов, как у бутилового спирта. Если показатель снижается, то кислота не очень хорошо взаимодействует с сырьем, что снижает выход реакции. В то же время увеличение этого параметра приведет к тому, что можно получить ненужные алкены и арены, что ухудшит качественный выход алкилата.
Далее, продукты от реакции попадают в кислотный отстойник. Углеводороды и остаток кислоты разделяются, последний уходит на дно и рециркулируется в процесс. Кислота перебивается водой и набирает определенное число смол, пропиленов и анизола.
Но так как в отстойнике нет возможности полноценного отделения кислоты от алкила и других элементов, смесь переправляется в узел промывки. Там происходит ее переработка гидроксидом натрия. И после этого смесь передается на ректификационные колонны. Там алкилат подвергается отделению от насыщенных газов.
Не сумевший прореагировать изобутан переводят в процесс, так как необходим избыток для повышения эффективности. Тогда алкилирование получается эффективным и безопасным.
