- Ở Trung Quốc (Bảng 3.21):
a) Xúctác H2SO4:
Để alkyl hoá isobutan bằng olefin, quá trình dùng axit được sử dụng rộng rãi với H2SO4 94÷98% m, nồng độ axit đậm đặc hơn không mong muốn vì tính oxi hoá mạnh của nó và tính chất này làm phức tạp thêm quá trình như dễ tạo nhựa, dễ tạo SO2,SO3 và H2S, làm giảm hiệu suất alkylat. Khi nồng độ axit thấp, nó xúc tác cho quá trình polyme hoá, dễ tạo thành các alkyl sulfate tương ứng và khi đốt nóng chúng phân huỷ thành các hợp chất ăn mòn, làm loãng nhanh axit H2SO4.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 71
Quá trình Alkyl hoá dùng xúc tác H2SO4 tiến hành ở nhiệt độ thấp. Do đó việc lấy nhiệt ra khỏi vùng phản ứng dễ dàng hơn. Thông thường ta sử dụng một trong hai cách sau để tải nhiệt:
- Sử dụng tác nhân lạnh như: Metanol, NH3,....
- Cho một phần isobutan bay hơi trong vùng phản ứng.
Axit H2SO4 sau khi sử dụng thường được tái sinh bằng phương pháp phân huỷ ở nhiệt độ cao.
Nhược điểm của xúc tác H2SO4:
- Tiêu hao xúc tác lớn 40÷100 kg axit/m3 alkylat (chiếm 1/3 tổng chi phí cho cả quá trình Alkyl hoá ).
- Axit H2SO4 có độ nhớt cao và isobutan hoà tan rất ít trong nó nên công dùng cho khuấy trộn của quá trình lớn.
- Phản ứng tiến hành ở nhiệt độ thấp 4÷10 oC nên vấn đề làm lạnh khó khăn hơn quá trình dùng axit HF.
- Năng suất thiết bị bé hơn: 0,15÷0,4 m3 alkylat /m3 thiết bị.
- Tỷ lệ iso Butan /olefin trong quá trình lớn nên chi phí cho việc tái sinh isobutan lớn.
- Axit H2SO4 khó tái sinh sau khi sử dụng vì nó dễ lẫn tạp chất, đồng thời nó còn ảnh hưởng đến quá trình oxy hoá mạnh.
b) Xúc tác HF:
Để xúc tác cho quá trình Alkyl hoá, người ta thường dùng xúc tác HF với nồng độ ≥ 87%. Do sự có mặt của các sản phẩm nặng hình thành polyme hoá và nước mà axit HF bị giảm nồng độ. Độ hoạt tính tốt nhất đạt được khi trong xúc tác chứa lượng nhỏ hơn 1,5% H2O và 12% HC hoà tan. Khi nồng độ HF < 87% nó được đưa đi tái sinh. Quá trình alkyl hoá sử dụng xúc tác HF hoạt động ở nhiệt độ 20÷50oC. Do đó ta có thể sử dụng nước để làm nguội thiết bị phản ứng. Axit sau khi lắng được đưa qua tháp tách tách hydrocacbon và HF.
Ưu điểm của xúc tác HF:
- Tiêu tốn axit ít hơn nhiều so với khi dùng axit H2SO4: 1kg/m3 alkylat (chiếm 5 % chi phí của cả quá trình).
- Thời gian phản ứng ngắn 10÷20 phút.
SVTH: PHẠM VĂN PHÚ 72
- Ít tốn công khuấy trộn vì HF có khả năng hoà tan của iso-butan trong axit HF lớn hơn đồng thời HF có độ nhớt nhỏ hơn H2SO4.
- Xúc tác làm việc dễ tái sinh hơn.
- Năng suất thiết bị tính theo m3 alkylat/m3 thiết bị lớn hơn axit H2SO4
- Quá trình tiến hành ở nhiệt độ cao 20÷50oC, do đó quá trình có thể dùng nước làm lạnh thuận lợi hơn quá trình dùng H2SO4.
Nhược điểm của xúc tác HF:
- Các phản ứng oxy hoá xảy ra mạnh hơn.
- Dây chuyền cồng kềnh hơn do phải bố trí một thiết bị cách HF ra khỏi alkylat tăng.
- Một điều đặc biệt quan trọng là axit HF dễ bay hơi ở nhiệt độ thường (tsôi=19,4oC) quá trình thực hiện ở áp suất cao hơn do đó đòi hỏi thiết bị phải đảm bảo độ kín khít và chịu áp. HF lại rất độc đối với con người nên nếu rò rỉ ra ngoài thì hết sức nguy hiểm. Chính vì lý do này mà quá trình Alkyl hoá dùng xúc tác ít được sử dụng hơn quá trình dùng axit H2SO4.
Ngày nay, UOP đã cải tiến xúc tác HF chuyển nó sang dạng rắn. Khi đó xúc tác HF có những ưu điểm như:
- Thay thế được axít HF dạng lỏng có tính ăn mòn mạnh và độc hại do đó thao tác an toàn hơn và môi trường sạch hơn.
- Độ hoạt tính tương đương HF dạng lỏng. - Dễ tách alkylat vì đã dị thể hoá xúc tác.