Význam a základy alkylace

Při termickém a zejména katalytickém krakování vysokovroucích ropných frakcí vznikají vedle kapalných produktů také plynné nasycené a nenasycené uhlovodíky, jejichž množství se v závislosti na použitém procesu a pohybuje se mezi 5 - 20 % hm. Tyto plynné uhlovodíky obsahují izobutan, propen a buteny, které lze pomocí alkylace přeměnit na kapalné produkty s velkým oktanovým číslem, které se přidávají do automobilových i leteckých benzinů. Izobutan lze také vyrábět izomerací n-butanu. Benziny prodává rafinérie za vyšší cenu než C3 a C4 uhlovodíky (LPG). Alkylací izobutenu propenem vznikají různě rozvětvené C7 izoalkeny, alkylací izobutenu buteny pak vznikají různě rozvětvené C8 izoalkeny.



Alkylace našla větší uplatnění než polymerace, protože kromě alkenů přeměňuje na benzin i izobutan, čímž zvětšuje množství plynných složek přeměněných na dražší benzinové složky, alkylát má navíc lepší kvalitu, protože obsahuje nasycené uhlovodíky, na rozdíl od alkenů obsažených v polymerátu.

Alkylace je exotermní reakce. Při výrobě benzinových složek alkylací se jako katalyzátor používá kyselina fluorovodíková nebo kyselina sírová. Procesy využívající kyselinu sírovou jsou citlivější na teplotu, reakce se provádí při teplotě pod 21 °C, aby se minimalizovaly oxidační reakce vedoucí k tvorbě dehtů a oxidu siřičitého. Při katalýze kyselinou fluorovodíkovou se alkylace provádí obvykle při teplotě pod 38 °C. Při obou typech procesů je objem kyseliny používaný pro katalýzu reakce prakticky stejný jako objem reagujících surovin. Instalovaná světová kapacita alkylací katalyzovaných kyselinou fluorovodíkovou byla v roce 1994 cca 35 Mt alkylátů, procesů katalyzovaných kyselinou sírovou cca 24 Mt. Výroba alkylátů stále roste v souvislosti s rozvojem štěpných procesů, které poskytují suroviny pro alkylaci. Výroba alkylátů pomáhá řešit legislativní tlak na snižování obsahu aromátů v automobilových benzinech.

Alkylace se provádí při takovém reakčním tlaku, aby se reagující uhlovodíky udržely v kapalném stavu (cca 1 MPa). Reakční doba je 10 - 40 minut, je nutno provádět intenzivní míchání, aby se zajistil dobrý kontakt mezi kyselinovou a uhlovodíkovou fází.

Při nižší teplotě se získává produkt s větším oktanovým číslem (izomerace je mírně exotermní). Při alkylaci katalyzované kyselinou fluorovodíkovou dojde při zvýšení reakční teploty z 16 na 52 °C ke snížení oktanového čísla asi o tři jednotky. Chlazení na nižší teploty ale zvyšuje energetické náklady procesu.

Při alkylaci katalyzované kyselinou sírovou dochází při nižších teplotách k nárůstu viskozity kyselinové vrstvy, takže se zhoršuje promíchávání vrstev a následná separace emulze. Při teplotách nad 21 °C se více uplatňují polymerační reakce a klesá výtěžek alkylátu. Proto se teplota při alkylaci s kyselinou sírovou udržuje obvykle v rozmezí 5 - 10 °C. Chlazení reagující směsi se provádí odpařováním části C3 a C4 uhlovodíků ze suroviny přímo v reaktoru.

Čím nižší je koncentrace kyseliny, tím nižší je její katalytická aktivita. Při nižší koncentraci kyseliny probíhají větší měrou nežádoucí polymerační reakce. Koncentrace kyseliny sírové se udržuje v rozmezí 93 - 95 % hm., 1 - 2 % hm. tvoří voda a zbytek uhlovodíky. Koncentrace kyseliny fluorovodíkové je obvykle mezi 83 a 92 % hm., obsah vody je menší než 1 % hm., zbytek tvoří uhlovodíky.

Alkylace se provádí v přebytku izoalkanů, aby se zmenšila možnost polymerace alkenů, ke které nicméně v omezené míře dochází. Poměr izoalkan/alken se udržuje většinou od 5 : 1 do 15 : 1. Při větších hodnotách tohoto poměru se dosahuje většího oktanového čísla a většího výtěžku žádaného produktu a snižují se vedlejší polymerační reakce. Na druhou stranu je ale nutno cirkulovat více izoalkanu, čímž klesá výrobní kapacita jednotky.

Kontakty


fiogf49gjkf0d
Vysoká škola
chemicko-technologická
Technická 5
166 28 Praha 6 - Dejvice

Ústav technologie ropy a alternativních paliv
Ing. Daniel Maxa, Ph.D.
daniel.maxa@vscht.cz
Odborný garant

fiogf49gjkf0d
Odborným garantem tohoto portálu je Česká národní rada světové rady pro ropu (WPC). Česká národní rada reprezentuje Českou republiku ve Světové radě pro ropu.

WPC


Světová rada pro ropu (World Petroleum Council – WPC) je mezinárodní nevládní organizace, jejíž cílem je prosazování využití vědeckého pokroku, přenosu technologií a posuzování ekonomických, finančních, environmentálních a sociálních vlivů na využívání ropy. Více informací...

Odběr novinek


Přihlásit k odběru novinek
Partner projektu

PARAMO, a.s.

PARAMO, a.s.

fiogf49gjkf0d
PARAMO, a.s., Pardubice je tradiční výrobce paliv, automobilových olejů, obráběcích, technologických a konzervačních prostředků, plastických maziv, asfaltových izolačních výrobků a silničních asfaltů. Fúzí s KORAMO Kolín, společnost Paramo posílila svou pozici na domácím i zahraničních trzích. Paramo realizuje obchodní činnost v rámci skupiny Unipetrol. Více informací...