9_Лекция. Лекция 9 Каталитические процессы вторичной переработки нефтяных фракций. Гетеролитические процессы
 Скачать 156.75 Kb.
|
1 2 Лекция 9 Каталитические процессы вторичной переработки нефтяных фракций. Гетеролитические процессы 1. Алкилирование. 2. Производство метилтретбутилового эфира (МТБЭ). 1 Алкилирование Теоретические и технологические основы процессов алкилирования изобутана алкенами Сжиженный газ каталитического крекинга состоит преимимущественно из углеводородов С3 - С4, представляющих собой смесь алкенов и алканов как нормального, так и изостроения. Выход их в зависимости от режима крекинга, качества сырья и катализатоpa составляет 12 – 25 % масс. Наиболее эффективное направление использования многотоннажных ресурсов этих газов - синтез высокооктановых компонентов бензинов. В результате достигаются дальнейшее углубление переработки нефтяного сырья, увеличение ресурсов бензинов, повышение качества товарных авиа- и автомобильных бензинов за счет производства алкелата и эфиров. Использование алкилата как высокооктанового изокомпонента позволяет выпускать товарные авиа- и автомобильные бензины не только с высокой детанационной стойкостью (ДС), но и с меньшим содержанием в них аренов. В последние годы на базе газов КК (каталитического крекинга) начато широкое внедрение в нефтепереработку нового перспективного каталитического процесса синтеза МТБЭ (метилтредбутиловый эфир) из изобутилена и метанола - более ценного и эффективного по сравнению с алкилатом октаноповышающего компонента автомобильных бензинов, особенно их головных фракций. Алкелироавние изоалканов алкенами в общем виде описывается уравнением СnН2n+2 + СmН2m ↔ Сn+mН2(n+m)+2 Реакции синтеза высокомолекулярных углеводородов алкелированием является обратными по отношению к крекингу алканов и потому имеют сходные механизмы реагирования и относятся к одному классу катализа - кислотному. Реакции алкелирования протекают с выделением 85 - 90 кДж/моль (20 - 22 ккал/моль) тепла в зависимости от вида алкена и образующегося изоалкана, поэтому термодинамически предпочтительны низкие температуры, причем уже при 100 0С и ниже ее можно считать практически необратимой. Именно в таких условиях осуществляют промышленные процессы каталитического алкилирования. Из алканов к алкилированию способны только изоалканы, имеющие третичный атом углерода. Алкены могут быть различными (даже этилен), но чаще всего применяют бутилены, алкилирующие изобутан с образованием изо-C8H18, по температурам кипения наиболее пригодных в качестве компонента бензинов. Алкелирование протекает, как и каталитический крекинг, по карбений - ионному цепному механизму. 1) Первой стадией процесса (возникновения цепи) является протонирование алкена: + - С – С = С – С + НА ↔ С – С – С – С + А- 2) При высоком отношении изобутан : бутен бутильный карбений - ион реагирует в основном с изобутаном с образованием третичного карбений - иона:  3) Образовавшийся по реакции (2) третичный бутильный карбениевый ион вступает в реакцию с бутеном:  4) Далее вторичный октильный карб - катион изомеризуется в более устойчивый третичный:  Изомеризованные октальные карб - катионы в результате обмена протоном с изоалканом образуют целевой продукт процесса - 2,2,4-, 2,3,3- и 2,3,4-триметилпентаны: + + изо-С8Н17 + изо-С4Н10 ↔ изо-С8Н18 + изо-С4Н9 Обрыв цепи происходит при передаче протона от карб - катиона к аниону кислоты: + изо-С8Н17 + А- ↔ изо-С8Н18 + НА Наряду с основными реакциями, в процессе протекают и побочные реакции, приводящие к образованию продуктов более легких или более тяжелых, чем целевой продукт, или к потере активности и увеличению расхода катализаторов. К таковым относят реакции деструктивного алкелирования, самоалкелирование изобутана, алкелирование с участием С3 и С5 алканов и алкенов, полимеризацию алкенов, сульфирование алкенов с образованием сложных эфиров, кислого шлама и др. 1 2 |