Alquilação

O processo de alquilação combina iso-parafinas leves, mais comumente isobutano, com olefinas C3-C4, para produzir uma mistura de iso-parafinas de maior peso molecular (ou seja, alquilato) como um componente de mistura de alto número de octanas para a reserva de gasolina. As olefinas isobutano e C3-C4 são produzidas como subprodutos da FCC e outros processos catalíticos e de conversão térmica em uma refinaria. O processo de alquilação foi desenvolvido nas décadas de 1930 e 1940 para produzir inicialmente gasolina de aviação de alto octano, mas mais tarde tornou-se importante para a produção de gasolina para motores porque os motores de ignição por centelha se tornaram mais potentes com taxas de compressão mais elevadas que requerem combustível com números de octanas mais elevados. Com as recentes restrições ao benzeno e aos teores totais de hidrocarbonetos aromáticos da gasolina pelas regulamentações ambientais, a alquilação ganhou o favor como um impulsionador do número de octanas em relação à reforma catalítica. O alquilato não contém hidrocarbonetos olefínicos ou aromáticos.

Reações de alquilação são catalisadas por ácidos fortes (ou seja, ácido sulfúrico e ácido fluorídrico) para ocorrer mais seletivamente a baixas temperaturas de 70°F para H2SO4 e 100°F para HF. Através da seleção cuidadosa das condições de operação, uma alta proporção de produtos pode cair na faixa de ebulição da gasolina com números de octanas de motor (MONs) de 88-94 e RONs de 94-99 . As primeiras unidades comerciais utilizavam H2SO4, mas mais recentemente, a alquilação HF tem sido utilizada mais comumente em refinarias de petróleo. HF pode ser mais facilmente regenerado do que H2SO4 no processo de alquilação e a alquilação de HF é menos sensível às flutuações de temperatura do que a alquilação de H2SO4 . Em ambos os processos, o volume de ácido utilizado é aproximadamente igual ao volume de alimentação de hidrocarbonetos líquidos. Variáveis operacionais importantes incluem força ácida, temperatura de reação, relação iso-butano/olefina e velocidade do espaço olefínico. As reações são executadas a pressões suficientemente altas para manter os hidrocarbonetos e o ácido na fase líquida. Uma boa mistura de ácido com hidrocarbonetos é essencial para altas conversões.

A figura 8.6 apresenta alguns exemplos de reações de alquilação desejadas (combinação de iso-parafinas com olefinas). Estas ocorrem através de reações em cadeia iônica (Figura 8.7) iniciadas pela doação de um próton do catalisador ácido a uma olefina para produzir uma carbocalização que reage com o iso-butano para formar um cátion terc-butil. Reações de propagação subseqüentes envolvem as reações de um cátion terc-butil com olefinas para formar cátions iso-parafínicos maiores que levam a produtos finais através de reações com iso-butano para formar um novo cátion terc-butil para sustentar a reação em cadeia . A reação de alquilação é altamente exotérmica; portanto, o resfriamento do conteúdo do reator durante a alquilação é importante.