14 Расскажите, используя схему о процессе сернокислотного алкилирования изобутана олефинами
Цель: получение высокооктановых добавок к авто, авиаБ. Целевой продукт – алкилат, ОЧ ̴ 90-98, высокое сод-е парафинов.
Химизм: iC4H10+C4H8= iC8H18 (изооктан). Алкилирование протекает по карбонио-ионному цепному механизму и ускоряется в присутствии кислотных катализаторов.
Побочные реакции:
1) Реакция распада карбоний-иона, приводящая к образованию УВ-дов С5 – С7. Для предотвращения реакции не допускают превышение т-ры в реакторе.
2) Олигомеризация. Реакция дает продукты большей молекулярной массы, чем С8. При этом падает хим. стабильность бензинов и происходит перерасход бутилена.
3) Самоалкилирование. Происходит при большом избытке изобутана. Нежелательна, так как образуется н-бутан малоценный и повышенный расход изобутана.
В результате побочных реакций получаются ненасыщенные полимеры, ухудшающие качество алкилата и ведущие к повышенному расходу катализатора.
Для предотвращения реакции необходимо поддерживать избыток изобутана.
Обычно i-бутан алкилируют бутиленом или пропиленом.
В сырье ограничивают содержание Н2S и меркаптанов. При алкилировании изобутана бутеном ограничивают сод-е легких сумм С3 и тяжелых сумм С5, т.к. легкая фракция приводит к увеличению давления в реакторе, а сумма С5 – к перерасходу кислоты. Диены образуют сложные продукты взаимодействия с килостой, остаются в кислой фазе, разбавляя кислоту, что приводит к ее перерасходу. Обычно в качестве сырья используют ББФ газов КК, иногда ТК, коксования и даже пиролиза, но в них много бутадиена.
Каt - мин.кислоты: H2SO4 и фосфорная HF; тв. кислоты: цеолиты (перспективные), алюмосиликаты. Фтороводородное алкилирование более предпочтительнее, чем сернокислотная (1 - значительный меньший выход побочных продуктов, то есть выс селективность; 2 – более выс качество и выход продуктов; 3 – значительно меньший расход кислоты – на 1т сырья 0,7 кг HF или 100-120 кг H2SO4).
Процесс низкоt-й, tоптим при сернокислотном алкилировании ≈ 100С. С понижением т-ры увеличиваетсяскорость основной реакции, но чрезмерное понижение т-ры приводит к увеличению вязкости кислоты. Основные реакции сопровождаются выделением теплоты, поэтому необходимо организовывать съем тепла(1 – ч/з стенку (верт реакторы) за счет испарения хладогента; 2 – за счет частичного испарения реакционной смеси). При использовании цеолитов оптим.t=90-1000С. Роль Р сводится к переводу газа в жидкую фазу. При tопт100С Р=1МПа. Соотношение каt:сырьё=(1…1,2):1. Соотношение изобутан:олефин - избыток изобутана интенсифицирует целевую реакцию и подавляет побочную, но чрезмерное повышение соотношение приводит к повышению капит и эксплуат затрат, поэтому превышать 10:1 не рентабельно. Если концентрация кислоты становится ниже 88%, то усиливаются побочные реакции и ухудшается качество алкилата.
Описание: Сырьё (бутан-бутиленовая фракция) насосом 1 предварительно охлаждается в ребойлере 2 за счёт испарения циркулирующего изобутана и параллельными потоками поступает в реакционные зоны реактора 3. Каскадный реактор алкилирования, имеет 3-6 реакционных зон (секции). На некоторых установках используется 2 реактора. В первую зону реактора 3 подаются циркулирующий изобутан и серная кислота, эмульсия кислоты и изобутана последовательно проходит реакционные зоны и таким образом создается в каждой зоне большая кратность изобутан : бутилены и кислота : сырье. Давление в реакторе 3 регулируется за счет испарения изобутана.
После реакционной зоны смесь поступает в отстойную зону реактора. Из отстойной зоны серная кислота отводится на циркуляцию в первую зону реактора 3 или сбрасывается, а углеводородная смесь проходит нейтрализацию щелочью и промывку водой в 4. При уменьшении концентрации кислоты меньше 88% она меняется на свежую. Углеводородная смесь после промывки идёт на блок фракционирования, где последовательно из смеси выделяется изобутан в колонне 5, н-бутан в колонне 6 и лёгкий и тяжёлый алкилат в колонне 7. Изобутан из колонны 5 возвращается в первую зону реактора 3. При некотором избытке изобутана в исходном сырье предусмотрено его удаление. Газообразные продукты после реактора 3 поступают в каплеотбойник 11, компримируются в компрессоре 8 и после охлаждения в конденсаторе-холодильнике поступают в пропановую колонну 9, где от изобутана отделяется пропан и легкие газы метан и этан, образующиеся в реакторе вследствие побочных реакций.
Примерный материальный баланс сернокислотного алкилирования ББФ и ППФ
|
Взято, % |
Получено, % |
Пропан Пропилен Изобутан Бутилены Н-Бутан Легкий алкилат Тяжелый алкилат Потери |
6,8 19,7 49,5 19,8 4,2 - - - |
6,3 0 2,1 0 4,5 83,1 3 1 |
