Alkilezés

Az alkilezési eljárás könnyű izo-paraffinokat, leggyakrabban izobutánt, C3-C4 olefinekkel kombinál, hogy nagyobb molekulatömegű izo-paraffinok keverékét (azaz alkilátot) állítson elő, amely a benzinkészlet magas oktánszámú keverékkomponense. Az izobután és a C3-C4 olefinek az FCC és más katalitikus és termikus átalakítási folyamatok melléktermékeként keletkeznek a finomítóban. Az alkilezési eljárást az 1930-as és 1940-es években fejlesztették ki, kezdetben magas oktánszámú repülőgépbenzin előállítására, később azonban a motorbenzin előállítása szempontjából is fontossá vált, mivel a szikragyújtású motorok nagyobb sűrítési aránnyal erősebbek lettek, amelyek magasabb oktánszámú üzemanyagot igényelnek. A benzol és a benzin összes aromás szénhidrogéntartalmának a környezetvédelmi előírások által a közelmúltban bevezetett korlátozásával az alkilezés oktánszám-növelő hatásúvá vált a katalitikus reformálással szemben. Az alkilát nem tartalmaz olefin vagy aromás szénhidrogéneket.

Az alkilezési reakciókat erős savak (pl. kénsav és fluorsav ) katalizálják, hogy szelektívebben játszódjanak le alacsony hőmérsékleten, a H2SO4 esetében 70 °F-on, a HF esetében 100 °F-on. Az üzemi körülmények gondos megválasztásával a termékek nagy része a benzin forráspont-tartományába eshet, 88-94-es motoroktánszámmal (MON) és 94-99-es RON-számmal. A korai kereskedelmi egységek H2SO4-et használtak, de újabban a HF-alkilezést használják gyakrabban a kőolaj-finomítókban. A HF könnyebben regenerálható, mint a H2SO4 az alkilezési folyamatban, és a HF-alkilezés kevésbé érzékeny a hőmérséklet-ingadozásokra, mint a H2SO4-alkilezés. Mindkét eljárásnál a felhasznált sav térfogata megközelítőleg megegyezik a folyékony szénhidrogén betáplálási mennyiségével. A fontos működési változók közé tartozik a sav erőssége, a reakcióhőmérséklet, az izobután/olefin arány és az olefin térsebessége. A reakciókat kellően magas nyomáson végzik, hogy a szénhidrogének és a sav folyékony fázisban maradjanak. A sav és a szénhidrogének jó keveredése elengedhetetlen a magas konverzió eléréséhez.

A 8.6. ábrán néhány példa látható a kívánt alkilezési reakciókra (izo-paraffinok és olefinek kombinációja). Ezek ionos láncreakciókon keresztül történnek (8.7. ábra), amelyeket a savkatalizátorból egy proton adományozása indít el egy olefinre, hogy karbokationt hozzon létre, amely izobutánnal reagálva terc-butil-kationt képez. Az ezt követő továbbterjedési reakciókban a tert-butil-kation reakciói olefinekkel nagyobb izo-paraffin kationokat képeznek, amelyek izo-butánnal való reakciókon keresztül vezetnek a végtermékekhez, hogy egy új tert-butil-kationt képezzenek a láncreakció fenntartása érdekében . Az alkilezési reakció erősen exoterm; ezért az alkilezés során fontos a reaktortartalom hűtése.