Алкилирование

Алкилирование — введение алкильного заместителя в молекулу органического соединения. Типичными алкилирующими агентами являются алкилгалогениды, алкены, эпоксисоединения, спирты, реже альдегиды, кетоны, эфиры, сульфиды, диазоалканы. Катализаторами алкилирования являются минеральные кислоты, кислоты Льюиса ,а также цеолиты.

Алкилирование широко применяется в химической и нефтехимической промышленности.

Алкилирование в нефтепереработке

Процесс алкилирования направлен на получение высокооктановых компонентов автомобильного бензина из непредельных углеводородных газов. В основе процесса лежит реакция соединения алкена и алкана с получением алкана с числом атомов углерода, равным сумме атомов углерода в исходном алкене и алкане. Поскольку наибольшим октановым числом обладают молекулы алканов с изо-строением, то молекулы исходного сырья тоже должны иметь изо-строение. В нефтепереработке наибольшее распространение получило сырье алкилирования бутан-бутиленовая фракция (ББФ), которая получается в процессе каталитического крекинга.

Типовой состав ББФ с установки FCC.

Компонент	Содержание, % масс.
пропилен	0,5
пропан	1,5
n-бутан	10
i-бутан	35
i-бутилен	16
n-бутен	12
t-бутен	14
z-бутен	10
пентен	0,3
i-пентан	0,6
n-пентан	0,1

Основные реакции:

изо-бутан + 1-бутилен = изо-октан (2,2,4-триметилпентан) (Октановое число — 100 ед.)
изо-бутан + бутилен-2 = изо-октан (2,3,3-триметилпентан) (ОЧМ < 100)
изо-бутан + изо-бутилен = изо-октан (2,3,4-триметилпентан) (ОЧМ<100)

Побочные реакции из-за примесей пропилена и нормального бутилена

изо-бутан + пропилен = изо-гептан (2,2-диметилпентан) (ОЧМ<<100)

Режим работы реактора

Параметр	Значение
Температура, °C	38
Давление, МПа	0,6 — 1,0
Мольное соотношение изобутан:бутилены	6 — 12
Катализатор	Плавиковая кислота (HF)
Объемное соотношение между у/в и фторводородной кислотой	0,7 — 1,5
Время контакта сырья с катализатором, мин.	20 −30

Октановое число смеси продуктов реакции (алкилат) около 95, следует отметить важную особенность равенства октановых чисел по моторному методу и исследовательскому. Так, например, продукт каталитического риформинга (риформат) имеет исследовательское октановое число 95 и моторное 85, в то время как алкилат 95 и 92 соответственно. Это обстоятельство делает его наиболее ценным компонентом товарных бензинов. Однако его себестоимость так же очень велика. К тому же есть конкурирующий процесс использования ББФ — производство МТБЭ.

Подготовка сырья алкилирования

Сырье алкилирования — бутан-бутиленовую фракцию (ББФ) необходимо очищать от сернистых соединений, которые в основном представлены меркаптанами. Метод очистки ББФ от меркаптанов заключается в щелочной экстракции меркаптанов из углеводородной фракции и последующей регенерации щелочи в присутствии гомогенных или гетерогенных катализаторов кислородом воздуха с выделением дисульфидного масла. Данный процесс называется Merox.

См. также