Curs 16 Alchilare

Principalii factori de proces

Descrierea schemelor tehnologice

Teoria 1 Context

Procedură de numire - producția de benzină cu cifră octanică ridicată isocomponent alchilarea izobutanului de butene și pro-ferăstrău. Sarcina produsului proces - alchilat compus integral practic-ically din izoparafine au un număr mare octanică (metoda motorie 90-95).

În 1932 VN Ipatyev dovedit a interacționa izobutanului cu olefine. In stve cali-catalizator au fost utilizate inițial A1C13. apoi Ser-evaluate și acid fluorhidric. Prima instalare comercială a unei alchilarea cu acid sulfuric a fost introdus în serviciu tatsiyu în Statele Unite în 1938 și acid fluorhidric - în 1942 prima instalație internă de alchilare cu acid sulfuric a fost introdusă în 1942 în rafinărie Gros nenskom

Alchilarea este în general descrisă de ecuația

Reacțiile de alchilare continua cu evoluția de 85 - 90 de temperaturi mai mici kJ / mol de căldură preferați așa termodinamic

Alchilarea are loc ca cracare catalitică, pentru mecanismul cu lanț de ioni carbeniu. Luați în considerare exemplul mecanismului reacției de alchilare a izobutanului cu butena-2.

1. Primul pas proces este protonarea unei olefine:

2. La izobutan raport mare: butenă butii carbeniu ion reacționează în principal cu izobutanul pentru a forma terț-TION carbeniu ion:

2a. Este de asemenea posibil izomerizarea butii primar ka-tiona tertiar fără a schimba protoni:

3. format conform reacțiilor 2 și 2a terțiar butii ion carbeniu reacționează cu butenă:

Mai mult, secundar bo octil carbocationului izomerizat niveluri terțiare de susținută-:

5. izomerizate carbocationilor octil care rezultă într-un proton-obme cu izoalcan pentru a forma produsul dorit al procesului - 2,2,4 -, 2,3,3- și 2,3,4-trimetilpentanii:

Reacțiile 2,3,4 și 5 reprezintă o legătură cu lanț, repetiție cerned-Koto conduce la un proces în lanț.

6. Circuitul deschis apare în transferul de protoni din acid la un carbocationului anion:

1. Colapsul reacției carboniu ion. Pentru a preveni aceste reacții - controlul temperaturii, pentru a preveni creșterea în reactoare.

2. Oligomerizarea. Căderile stabilitate chimică a benzinelor, butilenă depășire. Prevenirea acestor reacții - izobutan diluare.

2 factori principali ai procesului:

sulfuric utilizat și acid fluorhidric. Sol-rimost izobutan H2 SO4 este mic și aproximativ 30 de ori mai mic decât HF. Olefinele în acești acizi se dizolvă suficient de horo-Sho și rapid. În acest sens, concentrația izobutan la interfață este mult mai mică decât concentrația olefinelor, care provoacă mare probabilitate reacțiile de polimerizare a olefinelor. Prin urmare, procesul trebuie efectuată la agitare constantă.

Din combinarea proprietăților catalitice ale unei telen care preferă HF decât H2 SO4. procesele de alchilare HF sunt caracterizate prin următoarele avantaje principale Com-pared cu acid sulfuric:

- randament mai mic de produse secundare;

- randamentul crescut de alchilat și calitatea acesteia este mai mare;

- un consum mic de acid;

- Temperatura de proces mai mare (25-40 ° C), în loc de 7-10 ° C, etc.

Cu toate acestea, cea mai mare toxicitate ridicată și volatilitatea acidului fluorhidric limitează utilizarea sa largă în procesele de alchilare.

Zeoliții - acizi solizi sunt de asemenea folosite. Ele sunt mai promițătoare.

Procesul de alchilare de temperatură scăzută, temperatura optimă pentru alchilarea cu acid sulfuric a 10 0 C. reduce temperatura, cu atât mai mare viteza reacțiilor principale. Cu toate acestea, este limitată prin aceea că acidul povyshetsya viscozitate joasă temperatură. Cu cât temperatura, cu atât este mai mare viteza reacțiilor secundare. Este necesar să se organizeze o îndepărtare intensivă a căldurii. În instalațiile moderne, temperatura este menținută prin evaporarea parțială a fluxului de reacție. La utilizarea zeoliților temperatura optima 90..100 0 C.

Într-o presiune în fază lichidă de alchilare nu are un efect semnificativ asupra pro-proceselor. In alchilarea izobutanului cu presiune butenele se menține 0.35-.42 MPa. În cazul în care furajele co-deține fracțiunea propan propilenă, presiunea în reactor, mult mai crescut.

5.Sootnoshenie izobutan: olefină. Excesul de izobutan este intensificată-țintă și suprimă o alchilare reacție secundară. creștere excesivă acest raport crește costurile CAPI-tal si de exploatare, prin urmare, se păstrează peste 10: 1 neeconomică.

6. Catalizatorul pentru a alimenta raportul

Raportul dintre catalizator: materie primă ar trebui să fie în intervalul optim, care este atins atunci când randamentul maxim de alchilat de înaltă calitate. Valoarea optimă a acestui al doilea raport este de aproximativ 1,5.

Descrierea schemei tehnologice

Materii prime (BBF) pompa 1 este răcit în prealabil în reincalzitor 2 prin evaporare care circulă fluxul de izobutan și paralel intră în zona de reacție a reactorului 3. reactorul de alchilare cu filet are 3-6 zone de reacție (secțiuni). În unele instalații, se utilizează reactorul 2. În prima zonă a izobutan reactorului 3 și hrănite acid sulfuric, acid și secvențial emulsie izobutan care circulă prin zonele de reacție și astfel create în fiecare zonă de multiplicitate mare de izobutan. Acid și butene. materii prime. Presiunea din reactorul 3 este controlat prin evaporarea izobutan.

După ce amestecul de reacție intră în zona zonei de sedimentare a reactorului. Din zona de sedimentare acid sulfuric este deviat să curgă în prima zonă a reactorului 3 sau evacuate, iar amestecul de hidrocarburi trece neutralizarea cu alcalii și spălare cu apă până la 4. Atunci când concentrația de acid este mai mică de 88% este înlocuit cu unul proaspăt. Amestecul de hidrocarburi, după spălare trece la unitatea de fracționare, în care succesiv alocate dintr-un amestec de izobutan în coloana 5, n-butan, în coloana 6 și o lumină și un alchilat greu în coloana 7. izobutanului din coloana 5 este returnat în prima zonă a reactorului 3. La un anumit exces de izobutan materie primă prevăzută eliminarea acestuia. Produsele gazoase ale reactorului 3 intră în separatorul de picături 11 este comprimat în compresor 8 și, după răcire în condensator răcitor intră în coloana propanoic 9 unde izobutan este separat de propan și gazele mai ușoare sunt metan și etan produsă în reactor datorită secundare reacții.

La instalațiile moderne C-alchilarea o capacitate mare este folosit reactoare cu mai eficiente doilea tip - cascadă orizontală, în care răcirea amestecului de reacție se realizează prin evaporarea parțială a izobutan, care facilitează controlul temperaturii. Reactorul este un cilindru orizontal tubular, de obicei, împărțită prin pereți despărțitori în cinci secțiuni (etape) cu agitatoare care asigură un contact intensiv cu materia primă acidă. Butilenă alimentate separat pentru fiecare secțiune, în care concentrația de olefină în secțiunile este foarte mică, este posibil de a suprima reacțiile secundare. Acidul sulfuric și izobutan este alimentat în prima secțiune și emulsia curge prin șicane verticale de la un compartiment la altul. Secțiunea Penultima servește ca un separator, în care acidul este separat de hidrogenilor carbon. Prin ultima barieră curge produsele C-alchilare furnizate fracționare. căldura de reacție se îndepărtează prin evaporare parțială circulant evaporare izobutan și completă propan conținute în materia primă. Gazul vaporizat este aspirat de compresor, după răcire și condensare și este recirculat în zona de reacție.

Figura - Schema kaskadnogoreaktora orizontală:

secțiunea 1-5 reactor; 6, 7 - zona de sedimentare; 8 - agitator; 9 - ceparator.

Aproximativă bilanțul material al sulfuric BBF alchilare acidă și PPF