Alkylace

Proces alkylace kombinuje lehké izoparafiny, nejčastěji izobutan, s olefiny C3-C4 za účelem získání směsi izoparafinů s vyšší molekulovou hmotností (tj. alkylátu) jako složky směsi benzinu s vysokým oktanovým číslem. Iso-butan a C3-C4 olefiny se vyrábějí jako vedlejší produkty z FCC a dalších katalytických a tepelných konverzních procesů v rafinérii. Alkylační proces byl vyvinut ve 30. a 40. letech 20. století původně k výrobě leteckého benzinu s vysokým oktanovým číslem, ale později se stal důležitým pro výrobu motorového benzinu, protože zážehové motory se staly výkonnějšími s vyššími kompresními poměry, které vyžadují palivo s vyšším oktanovým číslem. S nedávným omezením obsahu benzenu a celkových aromatických uhlovodíků v benzinu na základě předpisů o ochraně životního prostředí získala alkylace přednost před katalytickým reformingem jako metoda zvyšující oktanové číslo. Alkylát neobsahuje žádné olefinické ani aromatické uhlovodíky.

Alkylační reakce jsou katalyzovány silnými kyselinami (tj. kyselinou sírovou a fluorovodíkovou ), aby probíhaly selektivněji při nízkých teplotách 70°F pro H2SO4 a 100°F pro HF. Při pečlivém výběru provozních podmínek může vysoký podíl produktů spadat do oblasti varu benzínu s oktanovými čísly (MON) 88-94 a RON 94-99 . První komerční jednotky používaly H2SO4, ale v poslední době se v ropných rafineriích častěji používá alkylace HF. HF lze v alkylačním procesu snáze regenerovat než H2SO4 a alkylace HF je méně citlivá na teplotní výkyvy než alkylace H2SO4 . V obou procesech se objem použité kyseliny přibližně rovná objemu kapalného uhlovodíkového vstupu. Mezi důležité provozní proměnné patří síla kyseliny, reakční teplota, poměr isobutanu k olefinu a prostorová rychlost olefinů. Reakce probíhají při dostatečně vysokých tlacích, aby se uhlovodíky a kyselina udržely v kapalné fázi. Pro vysoké konverze je nezbytné dobré promíchání kyseliny s uhlovodíky.

Několik příkladů požadovaných alkylačních reakcí (kombinace iso-parafinů s olefiny) je uvedeno na obr. 8.6. Ty probíhají prostřednictvím iontových řetězových reakcí (obrázek 8.7) iniciovaných donací protonu z kyselého katalyzátoru na olefin za vzniku karbokacionu, který reaguje s iso-butanem za vzniku terc-butylového kationtu. Následné propagační reakce zahrnují reakce terc-butylového kationtu s olefiny za vzniku větších iso-parafinových kationtů, které vedou ke konečným produktům prostřednictvím reakcí s iso-butanem za vzniku nového terc-butylového kationtu, který udržuje řetězovou reakci. Alkylační reakce je vysoce exotermická, proto je důležité chladit obsah reaktoru během alkylace

.