Đồ án quá trình alkyl hóa izo butan bằng buten sử dụng xúc tác H2SO4

Đồ án quá trình alkyl hóa izo butan bằng buten sử dụng xúc tác H2SO4

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNCN GVHD: TS. ĐÀO QUỐC TÙY PHẦN I TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA I. Cơ sở lý thuyết chung về quá trình alkyl hóa Quá trình alkyl hóa là một quá trình quan trọng trong nhà máy lọc dầu nhằm chế biến các olefin nhẹ và izo-butan thành cấu tử xăng có trị số octan cao nhất đó là izo-parafin mà chủ yếu là izo-octan. Sản phẩm của quá trình nhận được là các cấu tử tốt nhất để pha trộn tạo xăng cao cấp cho nhà máy lọc dầu vì nó có trị số octan cao và độ nhạy nhỏ(RON ≥ 96, MON ≥ 94 ), áp suất hơi thấp điều đó cho phép chế tạo được xăng theo bất kỳ công thức pha trộn nào. Ngoài ra, khi alkyl hóa benzen bằng olefin nhẹ ta cũng sẽ thu được alkyl benzen có trị số octan cao dùng để pha chế xăng. [1-244] I.1. Phân loại về các phản ứng alkyl hóa. [6-255] Phản ứng alkyl hóa có thể phân loại theo dạng liên kết tạo thành hoặc nhóm alkyl đưa vào phân tử hợp chất. I.1.1. Phân loại theo dạng liên kết tạo thành giữa nguyên tử C với nguyên tử của các nguyên tố khác • Alkyl hóa theo nguyên tử C. Còn gọi là quá trình C - alkyl hoá, đây là quá trình thế nguyên tử H gắn với C bằng các nhóm alkyl. Cả parafin và hydrocacbon thơm đều có thể tham gia phản ứng này. C n H 2n+2 + C m H 2m → C n+m H 2(n+m)+ 2 ArH + RCl → ArR + HCl • Alkyl hóa theo nguyên tử O và S. Còn gọi là quá trình O - alkyl hoá và S - alkyl hoá.Đây là các phản ứng dẫn đến tạo thành liên kết giữa nhóm alkyl và nguyên tử O hoặc S. SVTH: LƯU BÁ MẠNH - CN HÓA DẦU - K55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNCN GVHD: TS. ĐÀO QUỐC TÙY ArOH + RCl + NaOH → ArOR + NaCl + H2O NaSH + RCl → RSH + NaCl • Alkyl hóa theo nguyên tử N Còn gọi là quá trình N - alkyl hoá, đây là quá trình thế các nguyên tử H trong amoniac hoặc trong amin bằng các nhóm alkyl. ROH + NH 3 → RNH 2 + H 2 O • Alkyl hóa theo các nguyên tử khác Các quá trình Si -, Pb -, Al - alkyl hoá đây là những con đường quan trọng để tổng hợpcác hợp chất cơ nguyên tố hoặc cơ kim. 2RCl + Si → R 2 SiCl 2 (xúc tác là Cu) 4C 3 H 7 Cl + 4NaPb → Pb(C 3 H 7 ) 4 + 4NaCl + 3Pb 3C 2 H 4 + Al + 3/2 H 2 → Al(C 2 H 5 ) 3 I.1.2. Phân loại dựa trên cấu tạo khác nhau của nhóm alkyl đưa vào phân tử hợp chất • Alkyl hóa mạch thẳng Nhóm alkyl hóa là mạch thẳng C 6 H 6 + C 2 H 5 Cl → C 6 H 5 C 2 H 5 + HCl • Alkyl hóa mạch vòng Nhóm alkyl mạch vòng, ví dụ xyclohexyl hóa C 6 H 6 + C 6 H 11 Cl → C 6 H 5 C 6 H 11 + HCl • Aryl hóa Đưa nhóm phenyl hay nói chung là aryl vào phân tử hợp chất, hình thành liên kết trực tiếp với nguyên tử C của vòng thơm. C 6 H 5 Cl+ NH 3 → C 6 H 5 NH 2 + HCl • Vinyl hóa ROH + C 2 H 2 → HO- ROCH=CH 2 SVTH: LƯU BÁ MẠNH - CN HÓA DẦU - K55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNCN GVHD: TS. ĐÀO QUỐC TÙY CH 3 -COOH + C 2 H 2 → Zn2+ CH 3 -COO-CH=CH 2 • β-oxy alkyl hóa Nhóm alkyl chứa nhóm oxyt, ví dụ phản ứng của etylen oxyt với rượu CH 2 -CH 2 O → +ROH ROCH-CH 2 OH CH 2 -CH 2 O → NH3 HOCH 2 -CH 2 NH 2 I.2. Tác nhân alkyl hóa. [6-257] Các tác nhân sử dụng cho alkyl hóa cũng rất đa dạng, và quan trọng nhất là những loại dễ tạo thành cacbocation. Theo liên kết bị đứt trong quá trình alkyl hóa, người ta phân loại các tác nhân alkyl hóa thành : • Các hợp chất không no (olefin, axetylen) với liên kết bị đứt là π • Các dẫn xuất halogen có liên kết bị đứt là C-X (X là halogen). • Các hợp chất chứa oxy như rượu, ete, oxit olefin có liên kết bị đứt là C-O. Trong 3 loại tác nhân này, các hợp chất không no, đặc biệt là olefin có giá thành thấp hơn cả và thường được sử dụng cho quá trình C-alkyl hóa. Do giá thành cao nên tác nhân thứ hai (dẫn xuất của halogen) chỉ sử dụng khi không có olefin. Loại tác nhân thứ ba (hợp chất chứa oxy) rất thích hợp cho quá trình alkyl hóa theo nguyên tử C,N,O và S. I.2.1. Tác nhân là olefin Trong các loại tác nhân thì tác nhân olefin có giá thành khá rẻ, vì vậy người ta luôn cố gắng sử dụng chúng trong mọi trường hợp có thể. Các olefin(etylen, propylen, buten và các olefin cao phân tử) chủ yếu được sử dụng để C - alkyl hoá các parafin và các hợp chất thơm. Xúc tác sử dụng trong trường hợp này là axit proton (Bronsted) hoặc axit phi proton (Lewis) SVTH: LƯU BÁ MẠNH - CN HÓA DẦU - K55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNCN GVHD: TS. ĐÀO QUỐC TÙY Cơ chế của quá trình chủ yếu xảy ra theo cơ chế ion qua giai đoạn trung gian hình thành cacbocation. Khả năng phản ứng của các olefin được đánh giá bằng mức độ tạo ra cacbocation: RCH=CH 2 + H + ↔RC + H-CH 3 Khả năng tạo cacbocation tăng theochiều dài mạch và độ phân nhánhcủa olefin: CH 2 =CH 2 < CH 3 -CH=CH 2 < CH 3 -CH 2 -CH=CH 2 < (CH 3 ) 2 C=CH 2 Ngoài ra trong rất nhiều trường hợp, quá trình alkyl hoá bằng olefin có thể xảy ra dưới tác dụng của các chất khơi mào phản ứng chuỗi gốc, hoặc tác dụng của ánh sáng hoặc tác dụng của nhiệt độ cao. Khi đó các phần tử trung gian là các gốc tự do và trong trường hợp này khả năng phản ứng của các olefin có cấu tạo khác nhau cũng không khác nhau nhiều. I.2.2. Tác nhân là alkyl halogen hóa Các dẫn xuất clo được xem là các tác nhân alkyl hoá tương đối thông dụng nhất trong các trường hợp O -, S -, N - alkyl hoá và để tổng hợp phần lớn cáchợp chất cơ kim, cơ nguyên tố; ngoài ra nó còn được sử dụng trong trường hợp C - alkyl hóa. • C - alkyl hoá xảy ra theo cơ chế ái điện tử dưới tác dụng của chất xúc tác là cácaxit phi proton (FeCl 3 , AlCl 3 ) qua giai đoạn trung gian hình thànhcacbocation: RCl + AlCl 3 ↔R δ+ →Cl → δ+ AlCl 3 ↔R + + AlCl 4 - Khả năng phản ứng của các alkyl clorua phụ thuộc vào độ phân cực của liên kết C-Cl hoặc vào độ bền cacbocation và sẽ tăng khi chiều dài và mức độ Phân nhánh của nhóm alkyl tăng: CH 3 CH 2 Cl < (CH 3 ) 2 CHCl < (CH 3 )CCl 3 • -, S-, N - alkyl hóa: xảy ra theo cơ chế ai nhân và không cần xúc tác. RCl + :NH 3 → RN + H 3 + Cl - ↔ RNH 2 + HCl SVTH: LƯU BÁ MẠNH - CN HÓA DẦU - K55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNCN GVHD: TS. ĐÀO QUỐC TÙY Khả năng phản ứng của các dẫn xuất clo được sắp xếp theo dãy: ArCH 2 Cl > CH 2 =CH-CH 2 Cl > AlkCl > ArCl và AlkCl bậc I > AlkCl bậc II > AlkCl bậc II Trong tổng hợp cơ kim và cơ nguyên tố, quá trình xảy ra theo cơ chế gốc tự do dưới tác dụng của kim loại 4NaPb + 4C 2 H 5 Cl →4Pb + NaCl + 4C 2 H 5 → 4 NaCl + Pb(C 2 H 5 ) 4 + 3Pb Tuy nhiên các alkyl halogen không được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp do phần lớn các phản ứng có mặt chúng đều hình thành axit (HCl) ây ăn mòn mạnh. I.2.3. Tác nhân là rượu, ete Là một tác nhân alkyl hóa, nhưng rượu không được sử dụng nhiều như các olefin, có thể bởi vì chúng kém hoạt động hơn trong quá trình hình thành cacbocation trung gian. Etanol đã được thử nghiệm trong quá trình alkyl hóa với benzen để sản suất alkyl benzene, metanol cũng được sử dụng để alkyl hóa toluen trong quá trình sản suất chọn lọc p-xylen. Ngoài ra, rượu, đặc biệt là etanol, còn là tác nhân alkyl hóa cho các quá trình sản xuất các metylphenol, metylamin nhờ quá trình alkyl hóa phenol hay amin tương ứng. Rượu và ete có khả năng sử dụng cho quá trình alkyl hóa theo C-, O-, S- . Thực tế, các ete được sử dụng chính là các dạng oxit olefin. Rượu được sử dụng khi giá thành của chúng thấp hơn và dễ tìm hơn dẫn xuất của clo. Các xúc tác sử dụng trong quá trình alkyl hóa với tác nhân rượu thường là axit Bronsted hoặc axit Lewis để làm đứt lien kết giữa nhóm alkyl và oxy. ROH + H + ↔ R - + OH 2 ↔ R + + H 2 O Gần đây, các xúc tác dị thể cũng đã được thử nghiệm để sản xuất một số alkylat quan trọng. những nghiên cứu mới đây về quá trình alkyl hóa tokuen với metanol người ta sử dụng zeolit HY và ZMS-5 ở nhiệt độ khoảng 300-700 đã cho SVTH: LƯU BÁ MẠNH - CN HÓA DẦU - K55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNCN GVHD: TS. ĐÀO QUỐC TÙY thấy độ chọn lọc p-xylen đạt hơn 90%. Nếu quá trình này được chứng minh là có thể thực hiện được trong thực tế thì alkyl hóa loluen trên xúc tác zeolit chọn lọc hình dáng có thể ứng dụng vào sản xuất công nghiệp trong tương lai. I.3. Xúc tác cho quá trình alkyl hóa. [6-259] Xúc tác cho quá trình alkyl hóa thường là các axit I.3.1. Xúc tác đồng thể Xúc tác thường có dạng axit Bronsted như HF, H 2 SO 4 . Khi sử dụng tác nhân alkyl hóa là alken, axit sẽ chuyển proton sang cho gốc hydrocacbon theo phản ứng: CH 2 =CH 2 + H + ↔ -CH-C + - Trong trường hợp xúc tác là các axit Lewis như AlCl 3 thì một lượng nhỏ H+ thường được thêm vào như chất đồng xúc tác để thúc đẩy quá trình hình thành cacbocation. CH 2 =CH 2 + HCl + AlCl 3 ↔ -CH-C + - + AlCl 4 - Nếu rượu được sử dụng làm tác nhân alkyl hóa với sự có mặt của axit Bronsted, chúng sẽ được proton hóa và tạo nên hơp chất trung gian cacbocation. ROH + H + ↔ [RO + H] ↔ R + + H 2 O H Còn trong trường hợp xúc tác dạng axit Lewis như AlCl 3 3, trước hết chúng sẽ tạo phức với rượu và tách ra HCl. Chính phức này sẽ phân hủy tạo cacbocation. ROH + AlCl 3 ↔ ROAlCl 2 + HCl ROAlCl 2 ↔ R + + - OAlCl 2 Hiện nay trong các nhà máy alkyl hóa trên thế giới sử dụng phổ biến hai loại xúc tác lỏng là H 2 SO 4 và HF. Ngoài ra, chất xúc tác AlCl 3 được sử dụng trong quá trình alkyl hóa hợp chất vòng thơm. Nhược điểm của các phản ứng pha lỏng này bản chất gây ăn mòn rất mạnh của xúc tác đòi hỏi vật liệu làm thiết bị phản ứng phải là loại đặc biệt, chịu ăn mòn. Thêm vào đó, sản phẩm alkyl hóa cần tiếp tục xử lý bằng rửa kiềm và nước để loại bỏ vết AlCl 3 hoặc BF 3 SVTH: LƯU BÁ MẠNH - CN HÓA DẦU - K55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNCN GVHD: TS. ĐÀO QUỐC TÙY I.3.2.Với xúc tác dị thể Các xúc tác dị thể thường được sử dụng trong quá trình alkyl hóa là Al 2 O 3 , Al 2 O 3 /SiO 2 và các zeolit. Ưu điểm của loại xúc tác này là dị thể hóa hệ phản ứng, dễ tách sản phẩm, dễ tái sinh xúc tác, giảm độc hại và giảm ăn mòn thiết bị. Đối với xúc tác zeolit còn cho độ chọn lọc cao. Nhưng xúc tác rắn chưa được ứng dụng phổ biến trong các quá trình alkyl hóa công công nghiệp cũng như trên thị trường thế giới. Khi alkyl hóa izo-butan bằng buten sử dụng xúc tác H 2 SO 4 thu được sản phẩm alkylat có chất lượng cao hơn khi dùng xúc tác HF. II. CƠ SƠ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA IZO-BUTAN BẰNG BUTEN VỚI XÚC TÁC H 2 SO 4 II.1 Ngyên liệu của quá trình. [1-227] Nguyên liệu alkyl hóa công nghiệp là phân đoạn butan, butylen nhận được từ quá trình hấp phụ, phân chia khí của khí crăcking xúc tác là chủ yếu. Phân đoạn này chứa 80 ÷ 85% C 4 , phần còn lại là C 3 ,C 5 . Propan và n-butan chứa trong nguyên liệu mặc dù không tham gia vào phản ứng nhưng nó lại ảnh hưởng đến quá trình bởi vì chúng chiếm thể tích vùng phản ứng và làm giảm nồng độ izo-butan, làm giảm nồng độ xúc tác. Để cải thiện điều kiện alkyl hóa cần thiết phải tách sâu hơn các n-parafin nhờ các cột tinh cất propan và n-butan. Trong nguyên liệu cũng cần chứa ít etylen và nhất là butadien, vì khi tiếp xúc với axit (đặc biệt là H 2 SO 4 ) chúng sẽ tạo thành các polyme hòa tan trong axit và làm giảm nồng độ axit. Ngoài ra, các hơi của oxi, nitơ, lưu huỳnh trong nguyên liệu cũng dễ tác dụng với axit và tăng tiêu hao axit. Hàm lượng và thành phần của olefin trong nguyên liệu có ảnh hưởng quyết định chất lượng sản phẩm. khi alkyl hóa izo-butan bằng olefin, sự ảnh hưởng của cúng đến các chỉ tiêu của quá trình được trình bày ở bảng I.1 SVTH: LƯU BÁ MẠNH - CN HÓA DẦU - K55 CH3 CH CH3 CH3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNCN GVHD: TS. ĐÀO QUỐC TÙY Bảng I.1 Ảnh hưởng của nguyên liệu đến hiệu suất sản phẩm Chỉ tiêu C 3 H 6 C 3 H 6 (40%) C 4 H 8 (80%) C 4 H 8 C 5 H 10 Hiệu suất alkylat so với olefin %V 178 174 172 160 Tiêu hao Izo-butan,%V 127 117 111 96 RON( alkylat sạch) 89÷92 92÷95 94 ÷97 90 ÷93 RON(+ 0,8 ml TEP/l) 101,5 ÷103 103,5 ÷105 104,2 ÷106,3 103÷103,6 MON 87 ÷90 90 ÷93 92 ÷94 90 ÷92 II.1.1 Tính chất hóa lý, phương pháp điều chế của nguyên liệu . a) izo-butan: Công thức phân tử : C 4 H 10 Công thức cấu tạo : - Một số tính chất chất vật lý của izo-butan. + Nhiệt độ nóng chảy: – 145,0 o C + Nhiệt độ sôi – 11,72 o C + Tỷ khối 20 4 d : – 0,6030 + Nhiệt độ tới hạn: 134,5 o C + Áp suất tới hạn: 3,58 MPa + Giới hạn nồng độ hỗn hợp nổ với không khí (%): Giới hạn trên: 8,4% Giới hạn dưới: 1,8% + Trị số octan: RON = 100 ; MON = 99 Ở nhiệt độ thường izo-butan là chất khí, trong suốt không màu, không mùi, tỷ trọng nhỏ hơn nước. izo-Butan không có tính chất hydrophyl, nghĩa là không trộn SVTH: LƯU BÁ MẠNH - CN HÓA DẦU - K55 CH2 C CH3 CH3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNCN GVHD: TS. ĐÀO QUỐC TÙY lẫn được với nước. Mặt khác do hòa tan dể dàng các chất mỡ và tan được trong đo số các chất lipophyl điển hình. izo-Butan dể bị hấp thụ bởi những hydrocacbon khác và những chất hấp phụ rắn (than hoạt tính). Người ta dùng tính chất này để tách C 4 bằng phương pháp hấp thụ và hấp phụ. Sự độc hại của izo-butan lớn hơn so với hợp chất hữu cơ khác, việc hít thở khí và hơi của chúng gây hiện tượng mê man và có tác hại lâu dài về sau. - Tính chất hóa học của izo-butan. Tính chất hóa học của izo-butan được xác định bởi các đặc điểm cấu trúc dưới đây: Trong izo-butan chỉ chứa các liên kết σ i Phân tử izo-butan chỉ chứa các liên kết C – C và C – H là loại liên kết không phân cực hoặc rất ít phân cực. Vì vậy ở izo-butan phản ứng xảy ra chủ yếu qua con đường phân cắt liên kết theo kiểu đồng li, nghĩa là qua hình thành các gốc tự do. Trong các phản ứng ở izo-butan chất phản ứng có thể tấn công vào liên kết C – H (phản ứng thế) hoặc vào liên kết C – C (cắt mạnh cacbon). - Ứng dụng: Izo-butan được dùng làm nguyên liệu sản xuất xăng alkylat và cao su tổng hợp b) Buten. - Công thức cấu tạo phân tử: C 4 H 8 - Công thức cấu tạo: + Buten 1 : CH 2 = CH – CH 2 – CH 3 + Buten 2 : CH 3 – CH = CH – CH 3 + izo-buten : SVTH: LƯU BÁ MẠNH - CN HÓA DẦU - K55 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNCN GVHD: TS. ĐÀO QUỐC TÙY Bảng I.2. Một số tính chất hóa lý của olefin Olefin Nhiệt độ nóng chảy( o C) Nhiệt độ sôi( o C) Nhiệt độ tới hạn( o C) Áp suất tới hạn(MPa) Giới hạn nổ vớ không khí(%V) Buten-1 -130,0 -5,0 146,2 3,89 1,6 ÷ 9,4 cis-Buten-2 -139,0 +3,5 151,0 4,02 1,6 ÷ 9,4 Trans-Buten-2 -105,0 +1,0 - - 1,6 ÷ 9,4 izo-Buten -140,0 -6,0 144,7 3,85 1,8 ÷ 9,6 Ở nhiệt độ thường buten là chất khí, không tan trong nước mà chỉ tan trong các dung môi hữu cơ và cũng độc hại. - Tính chất hóa học của buten. + Bản chất đặc điểm của liên kết đôi C = C . Liên kết đôi C = C được tạo nên bởi 2 nguyên tử cacbon ở trạng thái lai tạo sp 2 tức là kiểu lai tạo tam giác. Trong liên kết đôi có một liên kết σ do sự xen phủ trục của 2 electron lai tạo và một liên kết π do sự xen phủ bên của 2 electron p. Liên kết đôi có độ dài liên kết bằng 1,34 o A ngắn hơn so với liên kết đơn (1,54 o A ). Năng lượng liên kết đôi C = C bằng 145,8 kcal/mol, trong khi đó năng lượng liên kết đơn C – C bằng 82,6 kcal/mol; giả thiết năng lượng liên kết σ lớn hơn năng lượng liên kết π bằng 145,8 – 82,6 = 63,2 kcal/mol. Như vậy liên kết σ lớn hơn năng lượng liên kết π, độ chênh lệch vào khoảng 20 kcal/mol, điều này giải thích tính kém bền của liên kết π và khả năng phản ứng cao của liên kết đôi. Thực vậy, so với alkan, alken có khả năng phản ứng cao hơn nhiều. Các phản ứng của SVTH: LƯU BÁ MẠNH - CN HÓA DẦU - K55 [...]... p dng trong cụng nghip alkyl húa izo- butan bng buten, ta cú cỏc phn ng xy ra theo c ch cacbocation nh sau: C4H8 izo- C4H8 + H+ + izo- +C4H9 + + + C4H9* C4H9* n-C4H10 C4H8 (1) izo- +C8H17 izo- +C8H17 + izo- C4H10 + izo- +C4H9 izo- C8H18 + izo- +C4H9 (2) (3) (4) izo- +C4H9 li tip tc tham gia phn ng (3), trong ú ion izo- +C4H9* l loi cú cu trỳc bt k V c bn phn ng alkyl húa izo- butan bng buten s dng xuc tỏc H 2SO4... GVHD: TS O QUC TY Rt nhiu izo- butan v C5 phõn nhỏnh c to ra thụng qua quỏ trỡnh cracking to nờn cacbocation cú phõn t thp hn cng vi phõn t olefin, trong khi ú buten- 1, butan- 2, propylen v amylen thỡ khụng cú Trong trng hp izo- buten, s phõn on li quan trng hn trong quỏ trỡnh alkyl húa H2SO4: izo- C12H26 izo- C5 + izo- C7= izo- C12H26 izo- C6 + izo- C6= izo- C16H34 izo- C5 + izo- C5= + izo- C6= Cỏc olefin nhanh... izo- butan (5) cựng vi mt phn izo- butan mi c ct Phn ct nh thỏp (5) giu izo- butan c a tr li phn ng (1) Phn ỏy c a n thit b tỏch butan (6) ly ra phn ỏy l sn phm alkylat Phn nh ca thỏp (6) l sn phm butan SVTH: LU B MNH - CN HểA DU - K55 Nguyên liệu olefin Cu trỳc lũ phn ng: SVTH: LU B MNH - CN HểA DU - K55 Axit tuần hoàn 1 4 Thiết bị phân ly 5 Tháp tách izo - butan 6 Tháp tách butan 7 Máy nén 2 4 3 Izo. .. 39,1T G < 0 khi T 196oC Alkyl húa izo- butan bng buten l mt quỏ trỡnh ta nhit cú kốm theo gim s lng phõn t Do vy, khi gim nhit v tng ỏp sut s thun li cho quỏ trỡnh, ngha l quỏ trỡnh chuyn dch v phớa to thnh sn phm Theo s liu thc nghim ta thy, nhit ca phn ng nh sau: Vi buten: 175 kcal/kg alkylat II.3.2 C s ca quỏ trỡnh alkyl húa izo- butan bng butylen [1-225] Alkyl húa izo- butan bng butylen, phn ng... ng di 10oC + Yờu cu khuy trn vựng phn ng + Yờu cu khuy trn vựng phn ng thp hn vỡ HF hũa tan izo- butan cao cao hn vỡ H2SO4 hũa tan izo- butan thp hn (khong 0,3% izo- butan trong axit) hn HF (0,1%) + Tiờu th izo- butan cao hn + Tiờu th izo- butan thp hn + n mũn mnh + n mũn kộm hn HF + cỏc iu kin phn ng HF húa hi + H2SO4 cng rt c, nhng iu SVTH: LU B MNH - CN HểA DU - K55 N TT NGHIP CNCN GVHD: TS O QUC TY... olefin: Mt lng nh trong phn cũn li ca quỏ trỡnh alkyl húa nhit sụi cao, iu kin thớch hp cho phn ng alkyl húa xy ra Mt phõn t polyme bao gm hai hoc nhiu phõn t olefin cng vi mt phõn t izo- butan, phn ng xy ra nh sau: 2C4H8 + izo- C4H9+ izo- C12H25+ izo- C12H25+ + izo- C4H10 izo- C12H26 + izo- C4H9+ Phn ng polyme húa cú th gim ti mc ti thiu bi duy trỡ mt t l gia izo- butan vi olefin cao, mt t l hydrocacbon vi xỳc... trong quỏ trỡnh alkyl húa izo- butan bng nbuten, s thu c hn hp 2,2,4; 2,3,4 v 2,3,3-trimetyl pentan, õy l cht ch tiờu dựng trong thang do ch s octan ca nhiờn liu II.3 C s húa lý ca quỏ trỡnh II.3.1.c trng nhit ng hoc ca phn ng [1-224] Alkyl húa izo- butan bng nguyờn liu olefin nh khi cú mt xỳc tỏc axit mnh, t ú to thnh izo- octan Cỏc phn ng c bn gm: izo- C4H10 (khớ) + C4H8 izo- C8H18 (izo- otan) (khớ)... bng axit mi Dựng xỳc tỏc H2SO4 trong quỏ trỡnh alkyl húa thỡ khụng cn quan tõm c bit n an ton v mụi trng IV.2 Cỏc quỏ trỡnh cụng ngh alkyl húa izo- butan bng olefin IV.2.1 Cụng ngh alkyl húa izo- butan bng olefin nh dựng xỳc tỏc H2SO4 S khi gm cỏc b phn chớnh: SVTH: LU B MNH - CN HểA DU - K55 N TT NGHIP CNCN GVHD: TS O QUC TY Hỡnh I.3: S khi ca quỏ trỡnh alkyl húa dựng xỳc tỏc H2SO4 Nguyờn liu olefin... Cỏc olefin nhanh chúng proton húa to nờn alkyl cation: izo- C5 + H+ izo- C5+ T c s húa hc ca quỏ trỡnh alkyl húa izo- butan bng buten, ta thy rừ thc cht ca quỏ trỡnh l phi to ra ion izo- C 4H9+ m phn ng chớnh ú l s chuyn ion hydrit izo- C4H10 Ch cú cỏc axit mnh mi cú hot tớnh xỳc tỏc thỳc y tc vn chuyn ion hydrit Do vy xỳc tỏc alkyl húa trong cụng nghip thng l H2SO4 Tc vn chuyn H- gim khi nng axit gim... Thiết bị phân ly 5 Tháp tách izo - butan 6 Tháp tách butan 7 Máy nén 2 4 3 Izo - butan mới cất đựơc 5 Izo - butan tuần hoàn Hình II.9 : Sơ đồ công nghệ alkyl hoá dùng xúc tác H 2SO 4 của hãng Kellogg 1 Thiết bị alkyl hoá 2 Thiết bị làm lạnh 3 Tháp tách propan Chất làm lạnh 7 Sản phẩm propan Sản phẩm alkylate 6 Sản phẩm butan N TT NGHIP CNCN GVHD: TS O QUC TY N TT NGHIP CNCN GVHD: TS O QUC TY Reactor . thì alkyl hóa loluen trên xúc tác zeolit chọn lọc hình dáng có thể ứng dụng vào sản xuất công nghiệp trong tương lai. I.3. Xúc tác cho quá trình alkyl hóa. [6-259] Xúc tác cho quá trình alkyl hóa. ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CNCN GVHD: TS. ĐÀO QUỐC TÙY PHẦN I TỔNG QUAN QUÁ TRÌNH ALKYL HÓA I. Cơ sở lý thuyết chung về quá trình alkyl hóa Quá trình alkyl hóa là một quá trình quan trọng. được ứng dụng phổ biến trong các quá trình alkyl hóa công công nghiệp cũng như trên thị trường thế giới. Khi alkyl hóa izo-butan bằng buten sử dụng xúc tác H 2 SO 4 thu được sản phẩm alkylat