QUÁ TRÌNH ALKYL hóa

CHƯƠNG 7
Q TRÌNH ALKYL HĨA


Q TRÌNH ALKYL HĨA
1.
2.
3.
4.
5.

Ngun liệu, tác nhân và sản phẩm
Xúc tác
Các phản ứng hóa học
Các yếu tố ảnh hưởng
Sơ đồ công nghệ


Ngun liệu, tác nhân và sản
phẩm
Ngun liệu:
C4, Ngồi ra cịn C3, C5.
BỎ PROPAN, BUTAN, BUTADIEN
Tác nhân: H2SO4.
H.C KO NO, RCl, RƯỢU, ETE, ESTE, OXIT ETYLEN
Sản phẩm: iso-parafin


XÚC TÁC
H2SO4, HF, ZEOLIT, Al2O3

1.
H2SO4:
Phổ biến,
Khi nồng độ thấp: polime hóa tạo ankylsunfat
Khi đốt nóng, phân hủy ăn mịn
Nồng độ lỗng phải thay
Nồng độ cao tinh chế khó
Nồng độ cao, tính oxi hóa mạnh, tạo nhựa
Sp xăng có RON cao
T0 cao tạo nhựa
HF: (87%), rắn, lỏng
Hoạt tính cao, dễ phân tách SP
Ko xảy ra pư phụ
Độc tính cao
AlCl3,
Xảy ra pư phụ
Hs thu hồi alkylat cao, hầu như ko có sp phụ, hoạt tính ổn định
Zeolit:
Dùng trong các pư phức tạp
Sp xăng có RON cao
Thực hiện pư ở nhiệt độ cao, Pcao
khắc phục nhược điểm của 2 loại trên


olefin
• C4
RON cao, pư phụ ít xảy ra
C3
RON ko cao, pư phụ xảy ra
Tốn propylen, axit (toàn)

C5
Tạo thành hỗn hợp SP
pư phụ xảy ra nhiều nhất


Iso-butan
• Cao thì pư alkyl hóa tăng


Nhiệt độ
• Tăng, RON thấp
• Pư sinh ra nhiều (polime, oligome hóa, oxihóa,
cracking)


Khuấy
• Nhiều, pư alkyl hóa xra nhiều


1. Mục đích của q trình
•

Nhằm nhận xăng (alkylat)
có ON cao (RON 93 – 95)
•

Thành phần có iso–parafin với độ
phân nhánh cao

2. Nguyên liệu và sản phẩm
•

•

Nguyên liệu là phân đoạn butanbutylen
ã

cú 80 ữ 85% l C4

ã

t cỏc cm phõn on khí của các nhà máy

Ngun liệu cho alkyl hóa khơng
được chứa etylen và butadien
•
•

tạo thành sulphat etyl, butyl và polymer từ olefin
hịa tan trong axit và làm lỗng axit


2. Ngun liệu và sản phẩm

Sản phẩm
•
•
•

khí (propan)
phân đoạn butan-butadien
Sản phẩm lỏng (alkylat)


3. Hóa học của q trình Alkyl
hóa
3.1 Cơ chế phản ứng Alkyl hóa
CnH2n+2 + CmH2m → Cn+mH(n+m)+2

Cơ chế của Smerling


3. Hóa học của q trình Alkyl
hóa


3. Hóa học của q trình Alkyl
hóa
3.1 Cơ chế phản ứng Alkyl hóa


3. Hóa học của q trình Alkyl
hóa
3.1 Cơ chế phản ứng Alkyl hóa


3. Hóa học của q trình Alkyl
hóa
3.1 Cơ chế phản ứng Alkyl hóa

3. Hóa học của q trình Alkyl
hóa
3.2 Các phản ứng mong muốn

Các olefin như propylene, pentylen đều có thể sử dụng,
nhưng butylen là tốt nhất vì nó tạo ra sản phẩm alkylat có chỉ
số octan cao và lượng chất phản ứng tiêu thụ thấp


3. Hóa học của q trình Alkyl
hóa
3.3 Các phản ứng không mong muốn


3. Hóa học của q trình Alkyl
hóa
3.3 Các phản ứng không mong muốn


4. Xúc tác cho q trình Alkyl
hóa
4.1 Xúc tác trên cơ sở clorua nhơm

- Hoạt tính thấp
- Có nhiều phản ứng phụ
(polymer hóa và alkyl hóa phân
hủy)

xúc tác AlCl3 khơng
được ứng dụng
rộng rãi


4. Xúc tác cho q trình Alkyl
hóa
4.2 Xúc tác H2SO4
- phản ứng ở nhiệt độ thấp (thường 5 ÷ 10oC)
- SP có trị số octan cao hơn trong trường hợp sử dụng axit HF

- axit sử dụng có nồng độ 98% , khi nồng độ của
axit giảm xuống đến 85% thì thay mới


4. Xúc tác cho q trình Alkyl
hóa
4.3 Xúc tác HF
- phản ứng ở nhiệt độ thấp (thường 20 ÷ 40oC )
- không kèm theo phản ứng phụ ngay ở nhiệt độ cao
- dễ bay hơi và độc tính cao


4. Xúc tác cho q trình Alkyl
hóa
4.4 Xúc tác Zeolite
Xúc tác hiệu quả nhất được coi là hợp chất phức BF+
H3PO4 và BF3.H2O.HF.
- khơng địi hỏi thiết bị phức tạp
- hiệu suất alkylat cao

- khơng có sản phẩm phụ


5. Các yếu tố ảnh hưởng
5.1 Loại olefin
- butylen là tốt nhất cho quá trình
RON = 93-95
lượng butylen tiêu thụ thấp
hạn chế được các phản ứng phụ

- propylene
chỉ số octan khơng cao (RON = 89-92)
tiêu thụ nhiều propylene và axít

- penten
các phản ứng phụ là rất cao


5. Các yếu tố ảnh hưởng
5.2
Nồng
isobutan

độ

của

Do khả năng hòa tan iso-butan trong pha axit rất nhỏ
nên muốn tăng tốc độ phản ứng:
Thì nồng độ iso-butan phải cực đại trong vùng phản ứng

Độ hòa tan phụ thuộc vào cường độ khuấy trộn
nên người ta thường thiết kế bộ phận khuấy trộn đặc biệt trong
reactor
Olefin hòa tan tức thời trong pha axit:
Nên lượng olefin đưa vào cần phải được chia nhỏ để hạn chế phản
ứng phụ