ALKYL hóa xúc tác XUC TAC PHAN UNG

1 TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Mục đích trình alkyl hóa [3] Alkyl hóa q trình đưa nhóm alkyl vào phân tử chất hữu vơ Trong thực tế q trình alkyl hóa olefin nhẹ paraffin (iso-butan) thành cấu tử tốt cho xăng, alkyl hóa benzen đồng đẳng tạo alkyl benzen đồng đẳng dùng để pha chế xăng làm nguyên liệu tổng hợp hữu hóa dầu Ngồi ra, người ta đưa nhóm alkyl vào hợp chất mercaptan, sunfit, amin, hợp chất chứa liên kết ete q trình alkyl hóa giai đoạn trung gian sản xuất monome chất tẩy rửa 1.2 Nguyên liệu trình alkyl hóa [1] Ngun liệu alkyl hóa cơng nghiệp phân đoạn butan, butylen nhận từ trình hấp phụ, phân chia khí khí cracking xúc tác chủ yếu Phân đoạn chứa 80 85% C4, phần lại C3 ,C5 Propan n-butan chứa nguyên liệu không tham gia vào phản ứng lại ảnh hưởng đến q trình chúng chiếm thể tích vùng phản ứng làm giảm nồng độ izo-butan, làm giảm nồng độ xúc tác Để cải thiện điều kiện alkyl hóa cần thiết phải tách sâu n-parafin nhờ cột tinh cất propan n-butan Trong nguyên liệu cần chứa etylen butadien, tiếp xúc với axit (đặc biệt H2SO4) chúng tạo thành polyme hòa tan axit làm giảm nồng độ axit Ngoài ra, oxi, nitơ, lưu huỳnh nguyên liệu dễ tác dụng với axit tăng tiêu hao axit Hàm lượng thành phần olefin nguyên liệu có ảnh hưởng định tới chất lượng sản phẩm Mặc dù tất isoparafin tham gia phản ứng alkyl hóa isobutan paraffin thường sử dụng làm nguyên liệu công nghiệp Ngồi nguồn khí cracking xúc tác, isobutan thu hồi từ q trình khai thác dầu thơ, nhiều công đoạn chế biến dầu mỏ khác Một số lượng ngày tăng iso-butan sản xuất cách đồng phân hóa n-butan Butylen nguồn nguyên liệu olefin tham gia q trình alkyl hóa sản xuất sản phẩm cao cấp trimethyl pentane Trị số octan sản phẩm thường phạm vi 9498, phụ thuộc vào thành phần đồng phân olefin C 4, chất xúc tác điều kiện hoạt động trình Chỉ số octan cao từ nguyên liệu 2-buten thấp từ nguyên liệu 1buten, isobutylene trung gian Thực tế sản phẩm từ ngun liệu 1-buten trimethyl pentan, ngồi có sản phẩm khơng mong muốn dimethylhexan Điều có q trình đồng phân hóa lượng đáng kể 1-buten xảy trước alkyl hóa Thực tế cho thấy phản ứng đồng phân hóa từ 1-buten thành 2-buten xảy nhiều sử dụng xúc tác HF 1.3 Sản phẩm q trình alkyl hóa [5] Sản phẩm thu gồm: - Alkylat nhẹ dùng làm hợp phần pha chế xăng có chất lượng cao - Alkylat nặng (ts = 170 - 300oC) dùng làm nhiên liệu diezen - Hỗn hợp khí hydrocacbon no dùng làm nhiên liệu Sản phẩm q trình izo-octan chiếm 75 ÷ 80% thể tích sản phẩm Thơng thường người ta dùng n-buten để alkyl hóa izo-butan tạo thành hydrocacbon C8H18 sản phẩm có nhiệt độ sơi thích hợp sử dụng làm thành phần nhiên liệu động Chất lượng xăng alkyl hóa Xăng thu từ q trình alkyl hóa có chất lượng cao: trị số octan 95, chứa olefin hydrocacbon thơm, thành phần chứa chủ yếu izo-octan Thường sử dụng alkylat để pha vào loại xăng để nâng cao chất lượng Trong alkylat thu có mặt parafin thấp cao phân tử với số nguyên tử cacbon không bội số so với số nguyên tử cacbon nguyên liệu ban đầu Ví dụ, alkyl hóa izo-butan buten alkylat chứa - 10% hydrocabon C - C7 10% hydrocacbon C8 cao Những sản phẩm sinh trình phân hủy, tăng nhiệt độ, đồng thời có lượng nhỏ olefin aromatic Bảng 1.1 Trị số octan số sản phẩm q trình alkyl hóa izo-butan buten [5] Izo-butan RON MON Izo-buten 2,2,4-trimetyl pentan 100 100 Buten-2 2,3,4-trimetyl pentan 103 96 2,2,4-trimetyl pentan 100 100 2,3,3-trimetyl pentan 106 99 2,3-dimetyl hexan 71 79 2,4-dimetyl hexan 65 70 Buten-1 Bảng 1.2 Trị số octan sản phẩm trình alkyl hóa dùng H2SO4 [5] Xúc tác Phương pháp xác định Buten-1 Buten-2 Izo-buten H2SO4 RON 98,5 98,5 90,5 MON 94,5 94,5 88,5 1.4 Phân loại phản ứng [3] 1.4.1 Dựa liên kết hình thành Alkyl hóa theo ngun tử Cacbon (C-alkyl hóa): Còn gọi q trình C - alkyl hố, q trình ngun tử H gắn với C nhóm alkyl Các parafin hydrocacbon thơm tham gia phản ứng Alkyl hóa theo nguyên tử Oxy lưu huỳnh (O, S - alkyk hóa): Còn gọi q trình O - alkyl hoá S - alkyl hoá Đây phản ứng dẫn đến tạo thành liên kết nhóm alkyl nguyên tử O S Alkyl hóa theo ngun tử Nitơ: Còn gọi q trình N - alkyl hoá Phản ứng nguyên tử H amoniac amin nhóm alkyl, phương pháp tổng hợp amin Ngồi có q trình alkyl hóa theo ngun tử khác (Si, Pb, Al - alkyl hóa) 1.4.2 Dựa sản phẩm tạo thành Alkyl hóa mạch thẳng Alkyl hóa mạch nhánh Alkyl hóa mạch vòng Một phân loại khác dựa khác biệt cấu tạo nhóm alkyl sau đưa vào phân tử hữu vô Nổi bật phần trình đưa nhóm vinyl vào với tác nhân chủ yếu axetylen 1.5 Đặc tính lượng phản ứng alkyl hóa [3] Các đặc tính lượng phụ thuộc vào tác nhân alkyl hóa dạng liên kết bị phá vỡ chất alkyl hóa Một số thơng số lượng q trình alkyl hóa trình bày bảng 1.3 Bảng 1.3 Đặc tính lượng phản ứng alkyl hóa [3] Tác nhân alkyl hóa RCH = CH2 Liên kết bị phá vỡ -∆Ho298 , kJ/mol Cα - H 84 ÷ 100 Car - H 96 ÷ 104 O-H 50 ÷ 63 Car - H 34 ÷ 42 O-H RCl N-H ÷ 25 O-H ÷ 21 N-H 21 ÷ 42 ∕ O-H 88 ÷ 104 CH O-H 100 ÷ 117 ROH CH2- CH2 \ O CH So sánh số liệu thấy, sử dụng loại tác nhân alkyl hóa, hiệu ứng nhiệt alkyl hóa theo nguyên tử khác giảm theo dãy Car > Cά > N > O - Đối với tác nhân alkyl hóa thay đổi theo dãy sau: RCl < ROH < RCH=CH2 < Oxit etylen ≤ Acetylen Hiệu ứng nhiệt đặc biệt lớn có tham gia etylen oxit acetylen, xuất phát từ sức căng nội vòng cạnh hấp thu nhiệt cao hợp chất với liên k ết ba 1.6 Các yếu tố ảnh hưởng đến q trình alkyl hóa [4] Hiệu suất chất lượng alkylat xác định không không tính chất nguyên liệu xúc tác mà ảnh hưởng điều kiện cơng nghệ q trình alkyl hóa thơng số sau: * Nhiệt độ phản ứng: Nhiệt độ thích hợp xúc tác sau: - Xúc tác axit H2SO4 nhiệt độ khoảng từ – 10oC - Xúc tác axit HF nhiệt độ khoảng từ 20 – 35oC - Xúc tác axit axit rắn nhiệt độ cao xúc tác axit lỏng Giá trị cụ thể nhiệt độ phản ứng chọn cần phân tích đến ảnh hưởng thông số khác tiêu kinh tế trình, cho đảm bảo tiêu chất lượng hiệu suất alkylat Ví dụ theo thời gian phản ứng, nồng độ xúc tác giảm, hoạt tính xúc tác giảm người ta tăng nhiệt độ lên - oC khoảng cho phép để bù lại hoạt tính xúc tác nhằm trì hiệu suất khơng đổi alkylat Nhiệt độ thơng số quan trọng q trình alkyl hóa, có ảnh hưởng phức tạp đến trình Khi nhiệt độ tăng, độ nhớt tác nhân giảm xuống, điều cho phép tăng cường khuấy trộn làm cho tác nhân phản ứng tiếp xúc với tốt hơn, nhờ giảm lượng khuấy trộn Song tăng nhiệt độ, phản ứng phụ polyme hố, oligome hố oxi hóa lại tăng lên có tốc độ mạnh tương đương với tốc độ phản ứng alkyl hóa Vì độ chọn lọc trình giảm xuống, giảm nồng độ axit tăng tiêu hao axit, làm giảm chất lượng alkylat (trị số octan giảm, độ ổn định thấp) * Thời gian phản ứng: Thời gian phản ứng trình alkyl hóa xác định hai yếu tố bản: + Tốc độ lấy nhiệt khỏi vùng phản ứng đủ để điều chỉnh nhiệt độ phản ứng + Thời gian cần thiết đủ để izo-butan hòa tan vào pha axit tạo nhũ tương Nhờ đảm bảo tiến hành mong muốn hạn chế phản ứng phụ Do thiết bị hoạt động liên tục, để khống chế thời gian phản ứng người ta khống chế qua tỷ lệ axit hydrocacbon vùng phản ứng Thông thường tỷ số chọn 1:1 đến 2:1, chất lượng alkylat tốt Trong thực tế, để đạt hiệu suất cực đại, thời gian tiếp xúc phản ứng với xúc tác H2SO4 thường từ 20 đến 30 phút * Nồng độ axit Để alkyl hóa phân đoạn C4, người ta dùng axit H2SO4 có nồng độ từ 90-98,5% Tăng nồng độ axit giới hạn tạo điều kiện hồn thiện tính chất alkylat mà trước hết tính chất chống kích nổ Hình 1.1 Sự phụ thuộc thuộc nồng độ axit chất lượng alkylat [4] Đường cong phụ thuộc trị số octan alkylat vào nồng độ axit chuyển qua cực đại rõ ràng nồng độ axit 95 - 96% Người ta giải thích điều đo nồng độ thuận lợi cho trình vừa alkyl hóa vừa đồng phân hóa nhiều 2,2,4-trimetyl pentan cấu tử có trị số octan cao Và thấy axit đặc tạo điều kiện vận chuyển ion hydrit nên nồng độ axit phải đảm bảo yêu cầu Để alkyl hóa izo-butan buten, trình dùng xúc tác rộng rãi với H 2SO4 có nồng độ 96 - 98% khối lượng Nồng độ axit lớn khơng mong muốn tính chất oxy hóa mạnh nó, tính chất làm phức tạp thêm trình dể tạo nhựa, dễ tạo SO 2, SO3, H2S giảm hiệu suất alkylat Khi nồng độ axit thấp làm giảm độc chọn lọc trình, nhỏ 85% hoạt tính xúc tác giảm mạnh làm cho q trình polyme hóa xảy nhiều làm lỗng nhanh axit H2SO4 dẫn đến khó điều chỉnh thiết bị * Tốc độ thể tích olefin Tốc độ thể tích olefin định nghĩa thể tích olefin bơm vào thể tích trung bình axít sulfuric thiết bị phản ứng Thông thường giá trị vào khoảng 0,25/h - 0,5/h Tốc độ thể tích olefin cao làm tăng tiêu hao axít, tăng nhiệt độ thiết bị phản ứng tạo điều kiện cho phản ứng phụ polime hoá làm xấu chất lượng sản phẩm Hơn nhiệt độ phản ứng tăng gây nhiều khó khăn việc làm mát điều khiển thiết bị Do tốc độ thể tích olefin nên giữ mức thấp * Khuấy trộn Trong q trình alkyl hố xúc tác lỏng, mức độ khuấy trộn có ảnh hưởng trực tiếp đến trình chất lượng sản phẩm Khi thực q trình alkyl hố để phản ứng diễn tốt pha hydrocacbon pha axít phải phân tán tốt vào để tạo điều kiện tiếp xúc cho phản ứng xảy Đặc biệt với phản ứng alkyl hoá dùng xúc tác H 2SO4, xúc tác isobutan không tan lẫn vào nên việc khuấy trộn quan trọng Khi khuấy trộn tốt hydrocacbon axít tạo thành huyền phù tăng cường tiếp xúc hai pha làm tăng độ chọn lọc nâng cao chất lượng sản phẩm * Những yếu tố khác: • Chất pha lỗng Những chất pha lỗng tiêu biểu propan, n-butan, n-pentan Những chất không tham gia phản ứng chiếm thể tích thiết bị phản ứng làm loãng nồng độ isobutan thiết bị phản ứng làm giảm chất lượng alkylat • Nước axít Lượng nước chứa axít thường vào khoảng - 5% Lượng nước chủ yếu dòng hydrocacbon mang vào q trình phản ứng Nước có axít gây giảm nồng độ hoạt tính xúc tác làm giảm chất lượng alkylat Để hạn chế lượng nước q trình alkyl hố có thiết bị tách nước cho nguyên liệu trước đưa vào thiết bị phản ứng • Dầu hồ tan axít Do phản ứng polyme hố, phân tử hydrocacbon mạch dài tạo thành tan axít làm lỗng nồng độ axít làm giảm chất lượng sản phẩm • Tạp chất nguyên liệu Một số tạp chất có ngun liệu gây ảnh hưởng đến chất lượng alkylat làm tăng lượng axít tiêu thụ cho q trình CÁC TÁC NHÂN ALKYL HÓA [3] Tác nhân thể chia làm nhóm sau: - Các hợp chất khơng no (olefin, acetylene); - Dẫn suất Clo; - Rượu, ete, este, oxyt etylen 2.1 Tác nhân olefin Các olefin (etylen, propylene, buten olefin cao phân tử) chủ yếu sử dụng để C – alkyl hóa paraffin hợp chất thơm Xúc tác: Acid proton (Acid Bronsted) acid phi proton (Acid Lewis) Cơ chế: chủ yếu xảy theo chế ion qua giai đoạn trung gian hình thành cacbocation Khả phản ứng olefin đánh giá mức độ tạo cacbocation: RCH=CH2 + H+ ↔ RC+H – CH3 Quá trình chịu ảnh hưởng tăng chiều dài mạch, độ phân nhánh olefin: CH2=CH2 < CH3 – CH=CH2 < CH3-CH2-CH=CH2 < (CH3)2C=CH2 Tác nhân olefin có mạch dài, phân nhánh khả phản ứng lớn 2.2 Tác nhân dẫn xuất Clo Các tác nhân dẫn xuất Clo xem tác nhân alkyl hóa thơng dụng trường hợp O - , S - , N - alkyl hóa để tổng hợp phần lớn hợp chất kim, nguyên tố C – alkyl hóa C – alkyl hóa: xảy theo chế điện tử tác dụng chất xúc tác acid phi proton (FeCl3, AlCl3) qua giai đoạn trung gian hình thành cacbocation: RCl + AlCl3 ↔ Rδ+ → Cl → δ- AlCl3 ↔ R+ AlCl4- Khả phản ứng phụ thuộc vào độ phân cực liên kết C-Cl độ bền cacbocation tăng chiều dài mức độ phân nhánh nhóm alkyl tăng: CH3CH2Cl < (CH3)2CHCl < (CH3)CCl3 O - , S - , N – alkyl hóa: xảy theo chế nhân không cần xúc tác RCl + :NH3 → RN+H3 + Cl- ↔ RNH2 + HCl Khả phản ứng dẫn xuất clo xếp theo dãy: ArCH2Cl > CH2 = CH – CH2Cl > RCl > ArCl Và RCl bậc I > RCl bậc II > RCl bậc III 2.3 Tác nhân hợp chất có chứa O Các tác nhân alkyl hóa có chứa O ete, este, oxyt olefin dùng trình C - , O - , N – S – alkyl hóa Q trình xảy theo chế cacbocation tác dụng xúc tác acid proton để làm đứt liên kết nhóm alkyl oxy: ROH + H+ ↔ R - +OH2 ↔ R + + H2O ALKYL HÓA ISO – BUTAN BẰNG BUTEN 3.1 Đặc trưng nhiệt động học Alkyl hóa Alkyl hóa izo-butan nguyên liệu olefin nhẹ thường sử dụng nguyên liệu phân đoạn C2 – C4 trình chế biến khác khu lọc dầu có mặt xúc tác axit mạnh, từ tạo thành izo-octan 10 Các phản ứng gồm: Izo-C4H10 + C2H4 2,2- 2,3-dimetyl butan Izo-C4H10 + C3H6 2,3- 2,4-dimetyl pentan Izo-C4H10 + C4H8 izo-C8H18 (izo-octan) (khí) (khí) (lỏng) ∆G = -27100 + 63,2T ∆G < T ≤ 156oC Izo-C4H10 + (khí) C4H8 izo-C8H18 (izo-octan) (khí) (khí) ∆G = -18350 + 39,1T ∆G < T ≤ 196oC Alkyl hóa izo-butan buten q trình tỏa nhiệt có kèm theo giảm số lượng phân tử Do vậy, giảm nhiệt độ tăng áp suất thuận lợi cho trình, nghĩa q trình chuyển dịch phía tạo thành sản phẩm Theo số liệu thực nghiệm ta thấy, nhiệt phản ứng sau: Với propen : 195 kcal/kg alkylat Với buten : 175 kcal/kg alkylat Với penten : 140 kcal/kg alkylat 3.2 Cơ sở trình alkyl hóa izo-butan buten [1] Alkyl hóa izo-butan buten, phản ứng xảy theo chế ion qua giai đoạn trung gian hình thành cacbocation xúc tác axit proton Khả phản ứng olefin trường hợp đánh giá mức độ tạo cacbocation Với tăng chiều dài mạch, độ phân nhánh dãy hydrocacbon buten dẫn đến tăng khả phản ứng với q trình alkyl hóa: CH3 - CH2 - CH = CH2 < CH3 - CH = CH - CH3 < (CH3)2C = CH2 11 Cơ chế điện tử đặc trưng chủ yếu cho alkyl hóa theo nguyên tử cacbon Thời gian tồn cacbocation dao động khoảng thời gian định, phụ thuộc vào cấu trúc, hiệu ứng riêng khả solvat hóa Sự tạo thành cacbocation tuân theo quy tắc định Khi tác dụng H + với n-buten ưu tiên tạo thành cacbocation bậc bậc 1, ví dụ: CH3 - CH2 - CH = CH2 + H+ CH3 - CH2 - +CH - CH3 (bậc 2) CH3 - CH2 - CH = CH2 + H+ CH3 - CH2- CH2 - +CH2 (bậc 1) Nếu buten có cấu trúc nhánh với liên đơi trí β cho cacbocation bậc nhiều bậc 1: (bậc 3) (bậc 1) Điều chứng minh số liệu nhiệt tạo thành cacbocation, ∆H(kJ/mol) bảng sau Độ bền cacbocation xếp theo thứ tự giảm dần sau: Ion bậc > ion bậc > ion bậc Bảng 4.1 Nhiệt tạo thành cacbocation [1] ∆H, kJ/mol Cacbocation 12 .+CH4 1100 CH3 - +CH2 941 CH3 - CH2 - +CH2 907 CH3 - +CH - CH2 798 CH3 - CH2 - CH2 - +CH2 869 CH3- CH2 - +CH2 - CH2 760 (CH3)3C+ 697 Áp dụng cơng nghiệp alkyl hóa izo-butan buten, ta có phản ứng xảy theo chế cacbocation sau: C4H8 + izo-C4 + H+ + + C4H9* C4H9* (giai đoạn tạo cacbocation) (1) n-C4H10 + izo-+C4H9 izo-+C4H9 + C4H8 izo-+C8H17 izo-+C8H17 + izo-C4H10 izo-C8H18 + izo-+C4H9 (2) (3) (4) izo-+C4H9 lại tiếp tục tham gia phản ứng (3) Về phản ứng alkyl hóa izo-butan buten sử dụng xúc tác H 2SO4 bao gồm ba giai đoạn: - Giai đoạn hình thành cacbocation - Giai đoạn phát triển mạch - Giai đoạn tạo sản phẩm alkylat XÚC TÁC SỬ DỤNG TRONG QUÁ TRÌNH ALKYL HĨA [2] 4.1 Tổng quan xúc tác Các chất xúc tác sử dụng cho phản ứng alkyl hóa thường axit Xúc tác H2SO4 13 Nếu nồng độ cao, tính oxy hóa mạnh, tạo nhựa, SO 2, SO3 nước giảm hiệu suất ankyllat, nồng độ axit thấp, xúc tiến cho q trình polyme hóa, dễ tạo thành ankyl sunfit tương ứng đốt nóng chúng dễ phân rã tạo thành hợp chất gây ăn mòn thiết bị, làm lỗng nhanh axit sunfuric Axit sau phản ứng tái sinh cách phân hủy nhiệt cho thêm chất kích hoạt đặc biệt Xúc tác HF Xúc tác thường hạn chế trình sinh phản ứng polyme hóa nước làm giảm nồng độ HF, nhiên mức độ tiêu hao HF H2SO4 HF rắn dị thể hóa, thao tác an tồn môi trường dễ tách sản phẩm alkylat dị thể hóa xúc tác Xúc tác AlCl3 Chất xúc tác AlCl3 sử dụng trình alkyl hóa hợp chất vòng thơm Nhược điểm phản ứng pha lỏng chất gây ăn mòn mạnh xúc tác đòi hỏi vật liệu làm thiết bị phản ứng phải loại đặc biệt, chịu ăn mòn Thêm vào đó, sản phẩm alkyl hóa cần tiếp tục xử lý rửa kiềm nước để loại bỏ vết AlCl BF3 * Với xúc tác đồng thể: Xúc tác thường có dạng axit Bronsted HF, H 2SO4 Khi sử dụng tác nhân alkyl hóa alken, axit chuyển proton sang cho gốc hydrocacbon theo phản ứng: CH2=CH2 + H+ ↔ -CH3-CH2+- Trong trường hợp xúc tác axit Lewis AlCl lượng nhỏ H+ thường thêm vào chất đồng xúc tác để thúc đẩy trình hình thành cacbocation CH2=CH2 + HCl + AlCl3 ↔ -CH3-CH2+- + AlCl4Nếu rượu sử dụng làm tác nhân alkyl hóa với có mặt axit Bronsted, chúng proton hóa tạo nên hơp chất trung gian cacbocation ROH + H+ ↔ [RO+H] ↔ R+ + H2O Còn trường hợp xúc tác dạng axit Lewis AlCl 3, trước hết chúng tạo phức với rượu tách HCl Chính phức phân hủy tạo cacbocation 14 ROH + AlCl3 ↔ ROAlCl2 + HCl ROAlCl2 ↔ R+ + -OAlCl2 Hiện nhà máy alkyl hóa giới sử dụng phổ biến hai loại xúc tác lỏng H2SO4 HF * Với xúc tác dị thể: Các xúc tác dị thể thường sử dụng q trình alkyl hóa Al 2O3, Al2O3/SiO2 zeolit Ưu điểm loại xúc tác dị thể hóa hệ phản ứng, dễ tách sản phẩm, dễ tái sinh xúc tác, giảm độc hại giảm ăn mòn thiết bị Đối với xúc tác zeolit cho độ chọn lọc cao Khi dùng xúc tác này, điều kiện công nghệ cao (P,T) sản phẩm phụ, dễ tách xúc tác sản phẩm Zeolit có nhiều ưu điểm thúc đẩy trình nghiên cứu ứng dụng xúc tác zeolit tương lai cho q trình alkyl hóa Nhưng xúc tác rắn chưa ứng dụng phổ biến q trình alkyl hóa cơng nghiệp thị trường giới Khi alkyl hóa izo-butan buten sử dụng xúc tác H 2SO4 thu sản phẩm alkylat có chất lượng cao dùng xúc tác HF Bảng 3.2 Trị số octan cho loại xúc tác olefin nguyên liệu Nguyên liệu olefin HF H2SO4 1-Buten 92 ÷ 94 95 ÷ 97 2-Buten 94 ÷ 96 95 ÷ 97 izo-Buten 91 ÷ 93 88 ÷ 90 Buten (trung bình) 92 ÷ 94 93 ÷ 95 4.2 So sánh q trình alkyl hóa sử dụng xúc tác HF H2SO4 15 Bảng 3.2 So sánh q trình alkyl hóa sử dụng xúc tác HF H2SO4 HF H2SO4 + Chất xúc tác tái sinh chưng + Quá trình tái sinh xúc tác đòi hỏi phân đoạn phân xưởng xử lý riêng + Vùng phản ứng hoạt động + Vùng phản ứng hoạt động nhiệt độ khoảng nhiệt độ 30 - 45oC thiết bị phản thấp khoảng - 10oC, cần phải làm lạnh ứng làm lạnh nước lạnh thiết bị phản ứng nhiệt độ phản ứng 10oC + Yêu cầu khuấy trộn vùng phản ứng thấp + Yêu cầu khuấy trộn vùng phản ứng cao hơn, HF hòa tan izo- butan cao hơn H2SO4 hòa tan izo-butan thấp (khoảng 0.3% izo-butan axit) so với HF (0,1%) + Q trình đồng phân hóa 1-buten thành + Q trình đồng phân hóa 1-buten thành 2-buten xảy triệt để 2-buten xảy triệt để + Trị số octan alkylat thu với + Trị số octan alkylat thu với nguyên liệu buten cao 93 - 95 nguyên liệu buten trung bình 92 - 94 + Tiêu thụ izo-butan cao + Tiêu thụ izo-butan thấp + HF có xu hướng ăn mòn mạnh +H2SO4 có xu hướng ăn mòn + Ở điều kiện phản ứng HF hóa khơng HF có tính độc hại cao, gây nguy hiểm cho + H2SO4 độc, điều kiện thường thể lỏng việc xử lý an toàn người dể dàng nhiều Với tác động đến môi trường nồng độ H2SO4 sử dụng cao (90%) nên phương pháp tinh chế khó, phương pháp xử lý chủ yếu lượng xúc tác qua sử dụng đem đốt để thu hồi tái sinh Còn HF hợp chất dễ bay điều kiện thơng thường có tính độc hại cao (2–10ppm gây mù mắt, lớn 20ppm gây nguy hiểm đến tính mạng) 16 Như vậy, hai axit H2SO4 thường sử dụng HF tác động đến môi trường xem yếu tố hàng đầu cho việc chọn lựa xúc tác 17 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Hiếu, Công nghệ chế biến dầu mỏ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, năm 2000 [2] Trần Thị Hồng, Giáo trình Tổng hợp Hữu – Hóa Dầu, Nhà xuất Thành phố Hồ Chí Minh, năm 2006 [3] Phạm Thanh Huyền – Nguyễn Hồng Liên, Công nghệ Tổng hợp Hữu – Hóa Dầu, Nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật, năm 2006 [4] Tập thể tác giả, Cơng nghệ chế biến dầu mỏ khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, năm 1983 [5] Võ Thị Liên, Công nghệ chế biến dầu mỏ khí, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, năm 1980 18 ... nhà máy alkyl hóa giới sử dụng phổ biến hai loại xúc tác lỏng H2SO4 HF * Với xúc tác dị thể: Các xúc tác dị thể thường sử dụng q trình alkyl hóa Al 2O3, Al2O3/SiO2 zeolit Ưu điểm loại xúc tác dị... So sánh q trình alkyl hóa sử dụng xúc tác HF H2SO4 15 Bảng 3.2 So sánh trình alkyl hóa sử dụng xúc tác HF H2SO4 HF H2SO4 + Chất xúc tác tái sinh chưng + Quá trình tái sinh xúc tác đòi hỏi phân... sản phẩm alkylat dị thể hóa xúc tác Xúc tác AlCl3 Chất xúc tác AlCl3 sử dụng q trình alkyl hóa hợp chất vòng thơm Nhược điểm phản ứng pha lỏng chất gây ăn mòn mạnh xúc tác đòi hỏi vật liệu làm