1 ion olefin nhẹ hơnOlefin Hấp thụ protonvào liên kết đôi Ion
7.4. Phản ứng hóa học của q trình
i-C4H10 A(H+) i-+C4H9 i -+C8H17 -H2 i-C4H8 i-C4H10 i-+C4H9 + i-C8H18 + H2 H+ + i-C8H18 7.5. Xúc tác của q trình:
7.5.1. Xúc tác trên cơ sở clorua nhơm
Do có nhiều phản ứng phụ (polyme hóa và alkyl hóa phân hủy) và những nhược điểm (hút ẩm, ăn mòn thiết bị…) của clorua nhôm, đồng thời sản phẩm của phản ứng tương tác với HCl nên alkyl hóa bằng xt AlCl3 không được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp.
7.5.2. Xúc tác H2SO4, HF • H2SO4:
o Nồng độ axit 94-96% o Ảnh hưởng của nồng độ axit o Tái sinh xúc tác
• HF
o Nồng độ ≥87%
Vì sao trong cơng nghiệp người ta dùng xúc tác H2SO4, HF nồng độ cao?
Từ cơ sở hóa học của q trình alkyl hóa isobutan bằng butylen ta thấy thực chất của quá trình là phải tạo thành ion iso C4+H9 mà phản ứng chính là sự chuyển ion hydrit ở iso-C4H10. Chỉ có các axit mạnh mới có hoạt tính xt thúc đẩy tốc độ vận chuyển ion hydrit
So sánh giữa xúc tác HF và H2SO4
H2SO4 HF
Hoạt tính xúc tác Có hoạt tính tương tự nhau cho phản ứng alkyl hóa Nhiệt độ phản ứng Nhiệt độ thấp 0-10oC Nhiệt độ cao 10-40oC Lượng xt tiêu hao 40-100 kg/m3 alkylat 1 kg/1m3 alkylat Tác động môi trường Xử lý xúc tác đã sử dụng: đốt để
thu hồi tái sinh
Là hợp chất dễ bay hơi ở điều kiện bình thường và có tính độc hại cao
Độ hòa tan iso-butan 0,1% 0,3%
Nồng độ 94-96% ≥ 87%
Thời gian phản ứng (phút) 20-30 10-20
H2SO4 có độ nhớt lớn hơn nên thiết bị phản ứng phải có cơ cấu khuấy động (cánh khuấy), hoạt tính thấp hơn nên thời gian lưu dài hơn
7.5.3. Xúc tác HF dạng rắn
Ưu điểm:
• Thay thế được axit HF dạng lỏng có tính ăn mịn mạnh và độc hại do vậy thao tác an tồn hơn và mơi trường sạch hơn.
• Hoạt tính xúc tác tương đương với xúc tác HF lỏng • Dễ tách sản phẩm alkylat vì đã dị thể hóa xúc tác
7.1.1. Xúc tác chứa Zeolit Ưu điểm:
• Khắc phục được một số phản ứng phụ: phản ứng polime hóa, oxi hóa… • Dễ tách xúc tác
• Sản phẩm tạo thành tinh khiết hơn
Điểm hạn chế:
• Điều kiện áp suất và nhiệt độ phản ứng cao hơn so với xúc tác lỏng
7.6. Các yếu tố ảnh hưởng
7.6.1. Nhiệt độ
Liên quan đến độ nhớt và tốc độ phản ứng
Với xúc tác khác nhau, nhiệt độ phản ứng khác nhau
Nhiệt độ tăng cao:
• Thuận lợi cho việc khuấy trộn, các chất tiếp xúc và phản ứng tốt hơn
• Các phản ứng phụ (polyme hóa, oxi hóa) xảy ra với tốc độ nhanh ức chế q trình alkyl hóa do đó làm giảm đọ chọn lọc iso-octan (giảm trị số ON xăng) và tiêu hao xúc tác.
• H2SO4 bị oxi hóa cháy cả nguyên liệu, tạo muội
Nhiệt độ thấp:
• Tăng độ chọn lọc • Giảm tiêu hao xúc tác
• Tăng hiệu suất và chất lượng alkylat Tuy nhiên:
• Tăng độ nhớt các tác nhân phản ứng và axit • Tốn năng lượng khuấy trộn và chất tải nhiệt 7.6.2. Nồng độ axit
• Nếu nồng độ q đặc, tính oxi hóa cao
• Nếu q lỗng khó khăn cho q trình vận chuyển ion H+ → Giảm tốc độ phản ứng alkyl hóa → Dễ xảy ra các phản ứng phụ (polyme)
7.6.3. Thời gian phản ứng
• Đủ thời hịa tan (tạo nhũ tương) iso-butan vào axit
• Tốc độ phản ứng → Nhiệt độ tối ưu → Tốc độ giải nhiệt (Đồng thời nhiệt độ thay đổi sẽ tác động đến nhiều yếu tố khác: độ nhớt, phản ứng phụ…)