Alchilare

Procesul de alchilare combină izoparafinele ușoare, cel mai frecvent izobutanul, cu olefine C3-C4, pentru a produce un amestec de izoparafine cu greutate moleculară mai mare (adică alchilat) ca o componentă de amestec cu cifră octanică ridicată pentru fondul de benzină. Izobutanul și olefinele C3-C4 sunt produse ca subproduse din FCC și din alte procese de conversie catalitică și termică într-o rafinărie. Procesul de alchilare a fost dezvoltat în anii 1930 și 1940 pentru a produce inițial benzină de aviație cu cifră octanică ridicată, dar ulterior a devenit important pentru producerea de benzină de motor, deoarece motoarele cu aprindere prin scânteie au devenit mai puternice, cu rapoarte de compresie mai mari, care necesită un combustibil cu cifră octanică mai mare. Odată cu recentele restricții impuse de reglementările de mediu asupra conținutului de benzen și a conținutului total de hidrocarburi aromatice din benzină, alchilarea a câștigat favoruri ca factor de creștere a cifrei octanice față de reformarea catalitică. Alchilatul nu conține hidrocarburi olefinice sau aromatice.

Reacțiile de alchilare sunt catalizate de acizi puternici (de exemplu, acidul sulfuric și acidul fluorhidric ) pentru a avea loc mai selectiv la temperaturi scăzute de 70°F pentru H2SO4 și 100°F pentru HF. Printr-o selecție atentă a condițiilor de operare, o proporție mare de produse se poate încadra în intervalul de fierbere a benzinei cu cifră octanică motor (MON) de 88-94 și RON de 94-99 . Primele unități comerciale foloseau H2SO4, dar, mai recent, alchilarea cu HF a fost folosită mai frecvent în rafinăriile de petrol. HF poate fi regenerat mai ușor decât H2SO4 în procesul de alchilare, iar alchilarea cu HF este mai puțin sensibilă la fluctuațiile de temperatură decât alchilarea cu H2SO4 . În ambele procese, volumul de acid utilizat este aproximativ egal cu volumul de hidrocarburi lichide de alimentare. Printre variabilele de operare importante se numără puterea acidului, temperatura de reacție, raportul izobutan/olefină și viteza spațială a olefinelor. Reacțiile se desfășoară la presiuni suficient de ridicate pentru a menține hidrocarburile și acidul în fază lichidă. O bună amestecare a acidului cu hidrocarburile este esențială pentru conversii ridicate.

Câteva exemple de reacții de alchilare dorite (combinație de izoparafine cu olefine) sunt prezentate în figura 8.6. Acestea au loc prin reacții ionice în lanț (figura 8.7) inițiate prin donarea unui proton de la catalizatorul acid la o olefină pentru a produce un carbocation care reacționează cu izobutanul pentru a forma un cation terț-butil. Reacțiile de propagare ulterioare implică reacții ale unui cation terț-butil cu olefine pentru a forma cationi izo-parafinici mai mari care conduc la produsele finale prin reacții cu izobutan pentru a forma un nou cation terț-butil pentru a susține reacția în lanț . Reacția de alchilare este foarte exotermă; prin urmare, este importantă răcirea conținutului reactorului în timpul alchilării.

.