7. Procesy alkilowania
Alkilowanie i-butanu olefinami C3-C4, wykorzystanie produktu jako komponenta benzyn
Proces polega na wprowadzeniu rodnika alkilowego do cząsteczki związku organicznego. Izobutanem alkiluje się propylen, izobutylen, but-1-en oraz but-2-en. Produktem tej reakcji alkilowania są węglowodory rozgałęzione, wyżej wrzące, a także mające wyższą liczbę oktanową (nawet powyżej 100), co jest istotne przy wykorzystywaniu produktów reakcji jako komponentów benzyn. Proces można prowadzić bez katalizatora, wymaga on wtedy stosowania temperatury rzędu 500C i ciśnienia 20-40MPa. Przy zastosowaniu katalizatora (HF lub H2SO4) proces prowadzi się w T 2,3-dimetylopentan lub 2,4-dimetylopentan
izobutan + but-1-en - 2,3- lub 2,4-dimetyloheksan
izobutan + but-2-en - 2,2,4- lub 2,3,3- lub 2,3,4- lub 2,2,3-trimetylopentan
izobutan + izobutylen - 2,2,4-trimetylopentan
Alkilowanie benzenu α-olefinami (alkilowanie benzenu propylenem) propylobenzen (kumen)
Kumenowa metoda produkcji fenolu; utlenienie kumenu → rozkład wodoronadlenku kumenu do fenolu i acetonu.
Alkilowanie węglowodorów aromatycznych i ich pochodnych prowadzi się najczęściej w fazie ciekłej z zastosowaniem olefin lub chloro parafin jako czynników alkilujących. Jako katalizatory stosuje się kwasy (siarkowy, fosforowy, fluorowodorowy), oraz katalizatory Friedel-Craftsa (kwasy Lewisa posiadające zdolność tworzenia połączeń koordynacyjnych ze związkami zawierającymi pi elektrony lub mającymi niesparowane elektrony).
W procesie alkilowania powstają kationy alkilowe, wysoce aktywne, atakujące elektrofilowo pierścień aromatyczny. Prowadzi to do podstawienia atomu wodoru w pierścieniu grupą alkilową. Sumarycznie i skrótowo proces można przedstawić następująco:
CH3-CH=CH2 + H+ - CH3-CH+-CH3
Bądź: CH3-CHCl-CH3 +AlCl3 - CH3-CH+-CH3 + AlCl4- Karbokation atakuje elektrofilowo pierścień, potem następuje odłączenie atomu wodoru z pierścienia i dostajemy kumen (izopropylobenzen). W przypadku katalizatora F-C powstaje dodatkowo HCl.
Alkilowanie benzenu prowadzi się w fazie ciekłej (ściśle jest to zawiesina kompleksu katalizatora w benzenie i polialkilobenzenach) z intensywnym mieszaniem barbotującym propylenem. T=95-1200C, p=0.5MPa. Dla samego alkilowania wystarcza temperatura do 500C, ale zwiększa się ją dla zwiększenia szybkości reakcji trans alkilowania polialkilobenzenów w celu zwiększenia ilości wytwarzanego kumenu. Mieszanina poreakcyjna zawiera ok. 40% mas. kumenu.
(…)
… pod wpływem stężonego kwasu siarkowego (0.1%mas w stosunku do WNTK) rozkłada się do fenolu i acetonu. Reakcja egzotermiczna, mieszaninę poreakcyjną chłodzi się i rozdziela w kolumnach rektyfikacyjnych na poszczególne składniki. Alkilowanie benzenu α-olefinami (alkilowanie benzenu etylenem); etylobenzen
Wykorzystanie etylobenzenu (Odwodornienie etylobenzenu → styren )
Mechanizm alkilowania j/w.
Zastosowanie:
Etylobenzen -> styren + H2
Reakcja endotermiczna Tmax=630C (wyższa intensyfikuje reakcje uboczne) p=0.01MPa. Przereagowanie 70-80%. Reakcje uboczne:
Etylobenzen -> acetylen + benzen
Etylobenzen + wodór -> toluen + metan
Reakcję prowadzi się wprowadzając parę wodną podgrzaną do 720C do mieszaniny etylobenzenu świeżego i obiegowego. Katalizatorem jest Fe2O3, ponadto Cr2O3 i K2CO3 jako aktywatory (charakteryzują się odpornością na działanie pary wodnej). Po ochłodzeniu mieszaniny poreakcyjnej rozdziela się ją w separatorze, do styrenu dodaje się hydrochinonu w celu inhibicji reakcji polimeryzacji. Ciekły produkt zawiera styren, etylobenzen i niepożądaną pozostałość (polimery styrenu, benzen, toluen).
O-alkilowanie izobutylenu metanolem (zastosowanie MTBE)
Pozyskiwanie surowca: piroliza olefinowa bądź FCC…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)