Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Теоретични основи




Катализатор С-алкилиране на изобутан с олефини

Назначаване процес - производство на високооктанов бензин isocomponent C-алкилиране на изобутан с бутилен и пропилен. Задача процес продукт - алкилиране, състояща се почти изцяло на изопарафините има редица високо октаново число (90 -95 по метода на двигателя). Номерът на октановото число на алкилиране основният компонент - изооктан (2,2,4-триметилпентан) - стана известна 100.

През 1932 г. VN Ipatyev показа възможността за взаимодействие, което бе счетено преди инертен изобутан с олефини. Катализаторът се използва първоначално А1С13, след сярна и флуороводородна киселина. Първият търговски инсталирането на сярна киселина C-алкилиране е пусната в експлоатация в Съединените щати през 1938 г., и водороден флуорид - през 1942 г. Целевата продукт беше първоначално само компонент на авиационно гориво, и само след войната въз основа на каталитичен крекинг газ алкилиране е използван за подобряване на моторни качества стоков бензин. Първият вътрешен монтаж на алкилиране сярна киселина е въведена през 1942 г. в Грозни петролна рафинерия.

С-алкилиране на изоалкани с олефини като цяло описани от уравнение.

Терминът се използва в органичната химия за означаване на въвеждането на алкидна група в молекулата на органична материя от въглерод-въглерод двойна връзка.

Реакциите на синтез на високомолекулни въглеводороди, Alka-мент са обратно по отношение на крекинг на алкани и следователно имат сходни механизми за реагиране и принадлежат към един клас на катализа - киселина. Реакция С-алкилиране настъпва с освобождаване на 85-90 кДж / мол (20-22 ккал / мол) на топлина в зависимост от вида на олефина и получената изопарафин следователно термодинамично предпочитат по-ниски температури, и дори при 100 ° С и по-долу може да се счита практически необратимо , Това е в такива условия носят промишлени процеси алкилиране катализатор. Поради каталитично алкилиране на парафини са само способни изопарафини с третичен въглероден атом. Олефините могат да бъдат различни (дори етилен), но най-често се използват бутилен, алкилиращи изобутан да образуват изо-С 8 Н 18, при температура на кипене най-подходящи като бензинови компоненти.

постъпления C-алкилиране като каталитичен крекинг, в механизъм карбениевият йонна верига. Нека разгледаме механизма на реакцията C-алкилиране на пример изобутан с бутен-2.

1. Първият етап от процеса (поява на верига) е про-тонизиращо олефин:

2.При високо съотношение изобутан: бутен бутил карбениевият йон реагира предимно с изобутан, за да образуват третична карбениевият йон:



2а. Възможно е също така изомеризация на първични избори на третичен-бутил-ването без обмен на протони:

3.Obrazovavshiysya за реакции 2 и 2а-третичен-бутил карбениевият йон реагира с бутен:

4. На следващо място, вторичен carbocation октил изомеризира до по-стабилна терциера:

5. изомеризираните осмична carbocations в резултат на обмен на протонната с isoalkane получава желания продукт на процеса - 2,2,4 -, 2,3,3- и 2,3,4-trimethylpentanes:

Реакциите на 2,3,4 и 5 са ​​брънка във веригата, която води до повторение на веригата на процеса.

Open верига среща в прехвърлянето на протон от киселината с анион carbocation:

Катализатори C-алкилиране.

От всички възможни катализатори киселинните за процеси промишлени алкилиране заявления, получени само сярна и флуороводородна киселина.

Най-важните киселини за катализа на течната фаза са параметрите на разтворимост него изобутан и олефини. Разтворимост в H 2 изобутан SO 4 е малък и около 30 пъти по-ниска от HF. Олефини тези киселини се разтварят достатъчно добре и бързо. В тази връзка, изобутан концентрацията на интерфейса (въглеводород емулсия в киселина) е много по-малко от концентрацията на олефини, в резултат на по-голяма вероятност от реакциите на полимеризация на олефини. Това обстоятелство, както и високи стойности на плътност, вискозитет и повърхностно напрежение киселини, особено Н 2 SO4, поток причинява реакции C-алкилиране за ограничаване етап с масов трансфер на реагенти към интерфейса на дифузия. За да се ускори химичните реакции в C-алкилиране среда H2SO 4 и HF е необходимо да се засили процесите на смесване и разпръскване на реакционната маса, за да се увеличи взаимодействието между фазите на киселини и въглеводороди.

Въпреки това, повечето от нестабилността и високата токсичност ftorovodoro га граница неговото по-широко приложение в процесите на C-алкилиране. В рафиниране процесите на сярната киселина вътрешни използва само С-алкилиране. В американските рафинерии около половината от общия брой инсталации силови отчетени флуороводородна C-алкилиране.

Raw.

C-алкилира в рафиниране често се подлага на изобутан и изопентан много по-малко (последната е ценен компонент на това бензин ochima = 93). Значително влияние върху изпълнението на процеса от състава на алкени. Етилен почти алкилиране на изобутан, но сулфатирани и полимеризация. Пропилей лесно реагира с изобутан, но октановото число е по-малко от алкилирането на бутилен. По-високи алкени (С5 и по-горе), са по-склонни да деструктивни реакции на алкилиране да образуват продукти на ниско молекулно тегло и ниско октаново число.

Най суровина за C-алкилиране на изобутан са бутил. Рафинирането суровини обикновено се използва алкен бутан-бутилен фракция се смесва с пропилен-пропан със съдържание на пропилен-малко от 50% от алкени.

Алкани нормалната структура на С 3 - С 5 в алкилиране не реагират и са инертни примеси.

Диени, съдържащ се в суров вид сложни реакции със сярна киселина и са в киселина фаза, разреждане на киселината, която се увеличава консумацията му. Следователно диенови въглеводороди не трябва да се съдържат в суровината. Чрез С-алкилиране суровина и налага високи изисквания по отношение на съдържанието на серни съединения и влага. Ако каталитичен крекинг суровина се подлага на предварителна хидротретиране, като бутан-бутилен фракция крекинг - S-алкилиране суровина обикновено пречиства от серни съединения.

Основи на контрола на процеса по алкилиране сярна киселина.

Важни оперативни параметри, влияещи върху качеството на материалния баланс и на продуктите за C-алкилиране са: налягане, температура, обемна скорост на суровината, концентрацията на киселината, съотношението на изобутан: олефин киселина: суровини и суровини интензивност на смесване с катализатора.

Налягане. Когато киселина течна фаза сярна C-алкилиране на промяната на налягането няма значителен ефект върху процеса.

Температура. Когато температурата намалява вискозитета и въглеводород киселина и създава по-благоприятни условия за тяхното смесване и разпръскване. Това води до по-голям процент киселина сорбция на въглеводороди и следователно по-голяма скорост от всички реакции. Това намалява енергийните разходи за смесване суровини и катализатор, който подобрява икономиката на процеса. Въпреки това, повишаване на температурата над 15 ° С засилва разрушителни странични реакции на алкилиране, полимеризация и сулфонирането на въглеводороди в по-голяма степен, отколкото желаната реакция. Това увеличава съдържанието на ниско разклонен алкани селективност намалява реакции C-алкилиране, киселина консумация и увеличава алкилиране на качеството се влошава. Понижаването на температурата до известна степен има благоприятен ефект върху селективността на реакцията, на добива и качеството на алкилиране. Ограничаващ фактор, когато температурата на реакцията е увеличение на вискозитета на киселина, която пречи на създаването на емулсии висока повърхностна интерфейс.

На практика, оптималната температура диапазон за C-алкилиране на изобутан с бутени е 5-13 ° С Флуороводородна киселина С-алкилиране на най-икономично да се извърши отстраняване на реакционната топлина чрез охлаждане на вода, което съответства на температурния диапазон 25-40 ° С

Съотношението на изобутан с олефин е един от най-важните параметри S-алкилиране. Превишение на целевата изобутан усилва потиска нежелани реакции и C-алкилиране. Прекомерното увеличаване на това съотношение се увеличава капиталовите и оперативните разходи, така че я държи над 10: 1 не е печеливша.

Концентрацията на киселина. За C-бутан-бутилен алкилиране на въглеводороди, които обикновено се използват сярна киселина, 88-98%. Намаляването на концентрацията му в процеса се дължи на натрупването на високо молекулно тегло полимерни съединения и водата, които влизат в системата в киселина заедно с суровините. Ако концентрацията на киселина е под 88%, увеличаване на странични реакции, водещи до влошаване на качеството на алкилиране. Разреждане на H 2 SO 4 вода по-бързо намалява активността на катализатора от високомолекулни съединения. Във връзка с това се препоръчва да се отцеди добре суровини и въглеводороди, които се движат в системата.

Съотношението на сярна киселина: Raw характеризиращ суровината и концентрацията на катализатора в реакционната смес. Съотношението на катализатор: суровината трябва да бъде в оптималния диапазон, при което максималният добив постига високо качество на алкилиране. Оптималната стойност на това съотношение (обем) е около 1.5.

Степента на обемна скорост на подаване на суровини изразена обем предоставена за единица време на обема на катализатор в реактора. Влиянието на този параметър на резултатите от С-алкилиране до голяма степен зависи от конструкцията на реактора, и тъй като процеса на дифузия на ефективността на разбъркване устройство. Ако смесването не е достатъчно ефективна, тя може да бъде, че не всички от масата на киселина се свързва с въглеводородната суровина. Тя е създадена експериментално, че оптималните стойности на всички други оперативни параметри на времето за суровина пребиваване в реактора е 200-1200 с

Промишлени инсталации на сярна киселина C-алкилиране.

На вътрешните инсталации на сярна киселина C - реактори алкилиране се използват два вида се различават по начина на отвеждане на топлината е еволюирал - охлаждане на хладилния агент (амоняк или пропан) през повърхността на топлообмен и се охлажда чрез изпаряване на излишната изобутан. В първия случай, контактор alkylator вертикален или хоризонтален тип, оборудван с мощен бъркалка, охлаждане тръби са там, където студенина агент се изпарява, което чифт след това се изпраща на хладилен агрегат, където те се превръщат отново в течност.

В съвременните инсталации с висока мощност-алкилиране прилагат по-ефективни реактори от втория вид - хоризонтална каскада, в която охлаждане на реакционната смес се извършва чрез частично изпарение на изобутан, което улеснява регулирането на темперни обиколки.

Реакторът е (ris.8.13) куха хоризонтален цилиндър, обикновено се разделя с прегради на 5 секции (етапи) с бъркалки, киселина осигурява интензивен контакт с суровината. Butylene подава отделно във всяка секция, при което концентрацията на олефин в секциите е много малък, че е възможно да се спре странични реакции. Сярната киселина и изобутан в първата част и емулсията преминава през вертикалната преграда от една секция към друга. Предпоследният част служи като сепаратор, в който киселината е отделена от въглеводородите. Тя протича през продукт P-алкилиране последната преграда за храна на фракциониране. Реакционната топлина се отстранява чрез частично изпаряване и рециклиране изобутан пълно изпаряване на пропан, съдържащи се в суровината. Изпарения газ се аспирира от компресора, след охлаждане и кондензация и се връща към реакционната зона.

Прилагане на каскадни реактори, работещи на принципа на "авто-хладилно", опростява и намалява разходите за монтаж на C-алкилиране, като го елиминира на охлаждащата течност.

Схематична диаграма на сярна киселина С-алкилиране на потока е показана на Фиг. 8.14.

въглеводородната смес след отстраняване на серни съединения и дехидратация охлажда изпаряване изо-бутан в хладилника и отива до пет паралелни потоци в смесване на секцията, R; alkylator реактор; са въведени в първата част и циркулира свеж течен сярна киселина и изобутан. От уреждане раздел alkylator продукти изход алкилиране, които, след неутрализация с алкални и вода измиване колона насочено към K-2, за да се отдели разпространен изобутан. В определен излишък от суровината се осигурява чрез създаване своята продукция. Изпарява в изобутан на реактора и пропан чрез сепаратор P Приемници компресора през кондензатор подава към колона-depropaniza-цветно легло K-1 в. Продуктът от дъното на тази колона - изобутан - чрез обменника на вторичен изпарител и се присъедини към циркулиращия поток на изобутан К-2. Долна колона К-2 продукт влиза в графата debutanizer K-3 и K-3 остатъкът - K в колона 4 за дестилация общо алкилиране. От началото на тази колона се избира желания продукт - светлина алкилиране, и от дъното - тежък алкилат, използвани обикновено като компонент на дизелово гориво.

Материал C-алкилиране баланс определя от състава на суровината. По-долу е материалния баланс на С - алкилиране на смес от бутан и пропан-бутилен-пропилен фракция вой:





; Дата: 03.01.2014; ; Прегледи: 600; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:


Вижте също:



zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва! Най-новото допълнение , Al IP: 66.102.9.26
Page генерирана за: 0.048 сек.