1. Khái niệmLà quá trình biến đổi các hydrocacbon mạch thẳng thành các hydrocacbon mạch nhánh2. Ứng dụng:Để tăng trị số octan của xăng.Là phương pháp tạo ra các cấu tử cao octan, để pha vao xăng nhằm nâng cao chất lượng xăng. Ví dụ: izome hóa nbutan tạo izobuten là cấu tử để tổng hợp MTBE (metyl tertbutyl ete) làm phụ gia tái tạo lại xăng:
Q Q TRÌNH TRÌNH IZOME IZOME HĨA, HĨA, Q Q TRÌNH TRÌNH ALKYL ALKYL HĨA HĨA GVHD: TS.Lê Thanh Thanh Sinh Viên: Nguyễn Thị Thùy Linh Nguyễn Văn Quốc Vũ Thị Lan Anh Lê Phạm Huynh Trần Minh Thưởng Mai Hoàng Thịnh Đỗ Kiều Oanh Phạm Ngọc Anh Thư QUÁ TRÌNH IZOME HĨA 11/1/17 I Khái niệm II Ngun liệu sản phẩm III Xúc tác trình IV Cơ chế phản ứng Hóa học dầu mỏ I Khái niệm Khái niệm Là trình biến đổi hydrocacbon mạch thẳng thành hydrocacbon mạch nhánh Ứng dụng: Để tăng trị số octan xăng Là phương pháp tạo cấu tử cao octan, để pha vao xăng nhằm nâng cao chất lượng xăng Ví dụ: izome hóa n-butan tạo izobuten cấu tử để tổng hợp MTBE (metyl tertbutyl ete) làm phụ gia tái tạo lại xăng: 11/1/17 Hóa học dầu mỏ II Nguyên liệu sản phẩm Nguyên liệu q trình isome hố Isome hố thường dùng nguyên liệu phân đoạn C5 C6 Đặc trưng nguyên liệu định chế độ công nghệ chất lượng sản phẩm Sản phẩm trình isome hóa Đặc trưng sản phẩm q trình isome hoá iso-parafin cấu tử cao octan, thích hợp cho việc sản xuất xăng chất lượng cao Sản phẩm thu từ trình isome hố có tri số octan đạt tới 88-99 (theo RON) 11/1/17 Hóa học dầu mỏ III Xúc tác trình Xúc tác cho trình izome hóa thuộc loại xúc tác thúc đẩy phản ứng tạo thành ion cacboni, nên xúc tác có tính axit Gồm loại: Xúc tác pha lỏng Gồm AlCl3, AlBr3, hợp AlCl3 SbCl3 Trong AlBr3, hợp AlCl3 SbCl3 có hoạt tính cao, 93oC đa chuyển hóa hồn tồn parafin C5-C6 thành izoparafin Nhưng nhanh hoạt tính, độ chọn lọc thấp dê tự phân hủy Tính axit mạnh gây ăn mòn thiết bị 11/1/17 Hóa học dầu mỏ III Xúc tác trình Xúc tác axit rắn Là oxit kim loại hợp oxit Ví dụ: Al2O3 - Cr2O3, Al2O3-Fe2O3, zeolit Xúc tác lưỡng chức Tương tự xúc tác: Pt/Al2O3, tạo ion cacboni R+ 50oC (topư< 150oC) Để tăng tính axit xúc tác: clo hóa xúc tác băng CCl4 (Pt/Al2O3 có 7% clo) Sự khác giưa xúc tác q trình reforming q tình izome hóa 11/1/17 Hóa học dầu mỏ III Xúc tác trình Reforming Izome hóa − xúc tác Pt/Al2O3 clo − xúc tác Pt/Al2O3 nhiều clo − Chỉ có liên kết Al-Cl => lực axit yếu − Chỉ có liên kết Cl- Al-Cl => lực axit mạnh Q trình izome hóa thực ở: • • o Pha lỏng: xúc tác Friedel-Craft (AlCl3) nhiệt độ 80-100 C: sử dụng Pha hơi: xúc tác oxyt, axit rắn xúc tác lương chức nhiệt độ cao: phổ biến => xét chế trình izome hóa pha 11/1/17 Hóa học dầu mỏ IV Cơ chế phản ứng Izome hóa n-parafin Q trình izome hóa gồm phản ứng: chuyển n-parafin thành izo-parafin izo-olefin Cơ chế phản ứng izome hóa n-butan: Với xúc tác lương chức: 11/1/17 Hóa học dầu mỏ IV Cơ chế phản ứng Izome hóa hydrocacbon thơm Ứng dụng: Chủ yếu chuyển hóa m-xylen thành p-xylen, o-xylen a Phản ứng đồng phân hóa: 11/1/17 Hóa học dầu mỏ IV Cơ chế phản ứng Tốc độ tạo hai đồng phân Cơ chế: 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 10 I Khái niệm Alkyl hóa theo ngun tử O S: gọi q trình O - alkyl hóa S - alkyl hóa O - alkyl hóa S - alkyl hóa phản ứng dẫn đến tạo thành liên kết nhóm alkyl nguyên tử O S ArOH + RCl + NaOH ArOR + NaCl + H2O NaSH + RCl RSH + NaCl Alkyl hóa theo ngun tử N: gọi q trình N - alkyl hóa N - alkyl hóa nguyên tử H amoniac amin nhóm alkyl Đây phương pháp quan trọng để tổng hợp amin ROH + NH3 RNH2 + H2O 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 15 I Khái niệm Alkyl hóa theo nguyên tử khác: Các trình Si -, Pb -, Al - alkyl hóa đường quan trọng để tổng hợp hợp chất nguyên tố kim RCl + Si R2SiCl2 (xúc tác Cu) C3HyCl + NaPb Pb(C3Hy)4 + NaCl + Pb C2H4 + Al + 3/2 H2 Al(C2H5)3 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 16 I Khái niệm Các tác nhân alkyl hóa Các tác nhân alkyl hóa chia làm nhóm: Các hợp chất khơng no (olefin acetylen), phá vỡ liên kết n nguyên tử C Dẫn xuất Cl với nguyên tử Cl linh động có khả ảnh hưởng tác nhân khác Rượu, ete, este, oxyt olefin tác nhân mà q trình alkyl hóa liên kết C - O bị phá vỡ 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 17 II Alkyl hóa alcan Alkyl hóa alcan • Đặc điểm: Chỉ có izo-ankan tham gia phản ứng Tác nhân alkyl hóa: olefin (chính, rẻ) rượu Để phản ứng có độ chọn lọc cao lấy: Tỉ lệ izo-parafin/olefin > 5:1 Nhiệt độ phản ứng: 15-45oc (đa số phản ứng alkyl hóa phản ứng tỏa nhiệt) Khuấy trộn mạnh 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 18 II Alkyl hóa alcan Xét phản ứng: Phản ứng xảy theo chế ion cacboni, qua giai đoạn sau: 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 19 II Alkyl hóa alcan Các loại xúc tác dùng cho trình alkyl hóa a Xúc tác H2SO4, HF Trong cơng nghiệp thường dùng H2SO4 từ 90-99% HF Lưu ý: tỉ lệ olefin/izo-butan=1/5 vì: + olefin hòa tan tốt H2SO4 => dễ xảy phản ứng trùng hợp + izo-butan khơng hòa tan H 2SO4, HF => phải khuấy trộn mạnh để nông độ izo-butan khối phản ứng đạt max b Xúc tác AlCl3 + HCl o cho phép phản ứng thực nhiệt độ thấp (-15 đên 25 C), dê chế tạo, cho sản phẩm có nhánh phụ 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 20 II Alkyl hóa alcan c Xúc tác BF3 + HF Phản ứng xúc tác thường thực nhiệt độ cao (40-45oC) tạo nhiều sản phẩm phụ q trình izome hóa d Các zeoIit có mao quản rộng, tỷ lệ Si/Al cao như: zeoIit USY Chất lượng xăng alkyl hóa Xăng thu từ q trình alkyl hóa (còn gọi alkylat) có chất lượng cao: Trị số octan 95 Chứa olefin hydrocacbon thơm, thành phần chứa chủ yế izo- alcan (izo-octan) Thường dùng alkylat để pha vào loại xăng khác nhằm nâng cao chất lượng 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 21 III Alkyl hóa benzen aren khác Alkyl hóa benzen aren khác Tác nhân alkyl hóa: rượu etylen Sản phẩm: alkyl benzen, nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu a Alkyl hóa C2H4: 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 22 III Alkyl hóa benzen aren khác Sản phẩm thu chủ yếu đồng phân octo para Có thể xảy alkyl hóa tiếp tục: 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 23 III Alkyl hóa benzen aren khác b Alkyl hóa bằngpropylen: xảy trường hợp: - Tạo cumen: - Tạo sản phẩm đóng vòng 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 24 III Alkyl hóa benzen aren khác c Alkyl hóa rượu Xúc tác cho phản ứng alkyl hóa hydrocacbon thơm: Các axit lỏng H2SO4, HF - AlCl3 22Một số oxyt SiO2, Al2O3 oxit hược sunfua hóa như: SO4 /ZrO2; SO4 /TiO2 Zeolit Xúc tác chứa zeolit =>Trong xúc tác xúc tác rắn có ưu hơn, độ chọn lọc sản phẩm alkyl hóa C8 khoảng 98%, tách sản phẩm dê dàng, hạn chế tạo thành hydrocacbon nặng 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 25 IV Các yếu tố ảnh hưởng Ánh hưởng xúc tác Đây ảnh hưởng Với xúc tác axit rắn, có ảnh hưởng của: độ xốp, kích thước lơ xốp, phù hợp kích thước phân tử sản phẩm đường kính lơ xốp xúc tác Với xúc tác lỏng có yếu tố ảnh hưởng: + Nhiệt độ phản ứng: Nếu tăng nhiệt độ, độ nhớt tác nhân xúc tác giảm, tạo điều kiện khuấy trộn tốt Song nhiệt độ cao, phản ứng phụ loại polyme hóa oxi hóa lại tăng tốc độ phản ứng mạnh alkyl hóa Vì độ chọn lọc q trình giảm xuống, phải tiến hành nhiệt độ thấp 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 26 III Các yếu tố ảnh hưởng + Nồng độ axit: H2SO4 dùng để alkyl hóa phân đoạn C4 có nồng độ 88-98% Trị số octan alkyl hóa đạt cực đại nồng độ H2S04 đạt 95-96% Nếu dùng H2S04 đặc, xúc tác có tính oxy hóa cao, dùng H2S04 q lỗng, q trình vận chuyển + H bị khó khăn dân đến giảm tốc độ phản ứng 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 27 III Các yếu tố ảnh hưởng => cơng nghiệp, để alkyl hóa izo-alcan, thường dùng H2SO4 98%, HF+AlCl3; để alkyl hóa benzen đồng đẳng dùng zeolit xúc tác chứa zeolit, ZSM-5 dùng phổ biens Nồng độ chất tham gia phản ứng Dùng thừa tác nhân alkyl hóa làm tăng hiệu suất phản ứng Nhiệt độ Đa số phản ứng alkyl hóa phản ứng tỏa nhiệt nên nhiệt độ phản ứng tăng tốc độ phản ứng tăng 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 28 Thank You ! ... HCl 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 14 I Khái niệm Alkyl hóa theo nguyên tử O S: gọi q trình O - alkyl hóa S - alkyl hóa O - alkyl hóa S - alkyl hóa phản ứng dẫn đến tạo thành liên kết nhóm alkyl nguyên... lượng 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 21 III Alkyl hóa benzen aren khác Alkyl hóa benzen aren khác Tác nhân alkyl hóa: rượu etylen Sản phẩm: alkyl benzen, nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu a Alkyl hóa C2H4:... tác nhân mà q trình alkyl hóa liên kết C - O bị phá vỡ 11/1/17 Hóa học dầu mỏ 17 II Alkyl hóa alcan Alkyl hóa alcan • Đặc điểm: Chỉ có izo-ankan tham gia phản ứng Tác nhân alkyl hóa: olefin