Alkylering

Alkyleringsprocessen kombinerer lette iso-paraffiner, oftest isobutan, med C3-C4-olefiner for at fremstille en blanding af iso-paraffiner med højere molekylvægt (dvs. alkylat) som en blandingskomponent med højt oktantal til benzinpuljen. Iso-butan og C3-C4-olefiner fremstilles som biprodukter fra FCC og andre katalytiske og termiske omdannelsesprocesser i et raffinaderi. Alkyleringsprocessen blev udviklet i 1930’erne og 1940’erne for oprindeligt at fremstille flybenzin med højt oktantal, men senere blev den vigtig for fremstilling af motorbenzin, fordi gnisttændingsmotorer er blevet kraftigere med højere kompressionsforhold, der kræver brændstof med højere oktantal. Med de nylige restriktioner på benzinens indhold af benzen og det samlede indhold af aromatiske kulbrinter som følge af miljøreglerne har alkylering vundet indpas som en forbedring af oktantallet i forhold til katalytisk reforming. Alkylat indeholder ingen olefiniske eller aromatiske kulbrinter.

Alkyleringsreaktioner katalyseres af stærke syrer (dvs. svovlsyre og flussyre ) for at foregå mere selektivt ved lave temperaturer på 70°F for H2SO4 og 100°F for HF. Ved omhyggelig udvælgelse af driftsbetingelserne kan en stor andel af produkterne falde i benzinens kogeområde med motoroktantal (MON) på 88-94 og RON på 94-99 . De første kommercielle enheder anvendte H2SO4, men i nyere tid er HF-alkylering blevet mere almindeligt anvendt i olieraffinaderier. HF kan lettere regenereres end H2SO4 i alkyleringsprocessen, og HF-alkylering er mindre følsom over for temperatursvingninger end H2SO4-alkylering . I begge processer er den anvendte mængde syre omtrent lig med mængden af flydende kulbrinte. Vigtige driftsvariabler omfatter syrestyrke, reaktionstemperatur, isobutan/olefin-forholdet og olefinrumshastighed. Reaktionerne foregår ved tilstrækkeligt højt tryk til at holde kulbrinterne og syren i den flydende fase. God opblanding af syre og kulbrinter er afgørende for høje omdannelser.

Nogle eksempler på ønskede alkyleringsreaktioner (kombination af iso-paraffiner med olefiner) er vist i figur 8.6. Disse sker gennem ioniske kædereaktioner (figur 8.7), der initieres ved donation af en proton fra den sure katalysator til en olefin for at producere en karbokation, der reagerer med iso-butan for at danne en tert-butyl-kation. Efterfølgende spredningsreaktioner omfatter reaktioner af et tert-butylkation med olefiner for at danne større iso-paraffinkationer, der fører til slutprodukter gennem reaktioner med iso-butan for at danne et nyt tert-butylkation til at opretholde kædereaktionen . Alkyleringsreaktionen er stærkt eksotermisk; derfor er det vigtigt at køle reaktorindholdet under alkyleringen.