34. Химия сернокислотного алкилирования изобутана олефинами.

Процесс протекает с выделением тепла. Расчетный тепловой эффект реакции алкилирования изобутана составляет 125—135 кДж/моль прореагировавших олефинов; фактический тепловой эффект (с учетом побочных реакций) равен 85—90 кДж/моль. В условиях процесса имеют место реакции алкилирования изобутана олефинами, олигомеризации олефинов, расщепления продуктов олигомеризации, перераспределения водорода, образования и разложения алкилсульфатов. В результате этих реакций, протекающих большей частью по карбкатионному механизму, в продуктах образуется пять основных групп углеводородов: триметилпентаны, диметилгексаны, легкая фракция (С4—С6), тяжелая фракция (С9 и выше), растворенные в кислоте высокомолекулярные углеводороды (полимеры).

Названные углеводороды получаются из общих для каждой группы одного или нескольких промежуточных веществ. Установлено, что в продуктах алкилирования содержится 17 изопарафиновых углеводородов С₅—С₈ и 18—20 изопарафиновых углеводородов С₉ и выше. Наиболее важные химические стадии процесса алкилирования изобутана бутиленами следующие.

1. Образование трет-бутилкарбкатионов:

Считается, что трет-бутилкарбкатион из бутена-1 образуется

аналогичным образом после предварительного превращения в бутен-2 путем изомеризации или образования и разложения втор-бутилсульфата.

2.Образование триметилпентанов:

Меньшее значение имеет образование триметилпентанов за счет отрыва гидрид-иона от изобутана:

3.Образование олигомерных катионов:

Сочетание реакции расщепления олигомерных ионов и присоединения гидрид-ионов обусловливает появление в продуктах диметилгексанов, легкой и тяжелой фракции. Растворимые в кислоте углеводороды также образуются из

олигомерных ионов в результате перераспределения водорода и циклизации. Они играют важную роль в механизме алкилирования, участвуя в переносе водорода от изобутана к карбкатионам и повышая растворимость изобутана в кислоте.

34. Технологическая схема установки сернокислотного алкилирования изобутана бутиленами. Условия процесса.

Рис. Принципиальная схема алкилирования изобутана бутиленами:

1 - реактор (контактор); 2 - отстойная емкость для кислоты; 3 - сушилки; 4 - колонна выделения изобутана; 5 - колонна выделения н-бутана; 6 - колонна выделения алкилата; 7 - компрессор; 8 -сепаратор; 9 - пропановая колонна; потоки: I - сырье; II - циркулирующий изобутан; III - кислота; IV - продукты реакции на охлаждение реактора; V – н-бутан; VI - авиаалкилат; VII –

мотоалкилат; VIII - пропан; IX - возврат изобутана.

Установка алкилирования изобутана бутиленами состоит из следующих блоков:

- блок подачи сырья, проходящего осушку от влаги;

- блок реактора 1, в котором циркулирует кислота, подается избыточный

изобутан и отводится избыточное тепло реакции

испаряющимися продуктами реакции;

- блок отстоя кислоты от продуктов реакции 2, которые после осушки по-

ступают на охлаждение реактора;

- блок вывода пропана из реактора путем откачки паров компрессором 7 и

ректификационного отделения пропана в колонне 9;

- блок выделения циркулирующего изобутана из продуктов реакции в колонне 4, который после осушки возвращается в реактор;- блок выделения авиаалкилата, состоящий из колонн

5 и 6, где вначале (в

колонне 5) отделяется н-бутан, а затем (в колонне 6)

разделяются авиаалкилат и мотоалкилат.

Режим процесса:

- температура в реакторе - 5-10 °С (может колебаться от 0 до

12 °С); при более низких температурах резко возрастает вязкость кислоты, а при более высоких - идет сильное окисление

олефинов;- частота вращения вала мешалки - 400-500 об/мин;

- продолжительность контакта сырья с серной кислотой - от 20

До 30 мин; - давление - 0,3-1,0 МПа, чтобы обеспечить жидкофазное состояние

сырья; - объемная скорость подачи сырья - 0,1-0,6 ч^-1, считая на всю загрузку кислоты (время пребывания продуктов реакции в реакторе - 20- 30 мин);

- соотношение кислота : углеводороды в зоне реакции равно 1:1;

- соотношение изобутан : олефины в зоне реакции равно (6⨫10):1.