- Giai đoạn tạo sảnphẩm alkylat.
d. Các phản ứng phụ xảy ra trong quá trình alkyl hóa
CH3-C CH2 CH2 CH3+ CH3-CH CH2 CH3 CH3 CH
CH3 CH3 - C - CH2 - CH - CH3 + CH3 - CH CH3 CH3 CH3 CH3 CH3
Nguyễn Hoàng Giang
Một lượng nhỏ trong phần còn lại của quá trình alkyl hóa ở nhiệt độ sôi cao, điều kiện thích hợp cho phản ứng alkyl hóa xảy ra. Một phân tử polyme bao gồm hai hoặc nhiều phân tử olefin cộng với một phân tử izo- butan, phản ứng xảy ra như sau:
2C4H8 + izo-C4H9+ izo-C12H25+ izo-C12H25+ + izo-C4H10 izo-C12H26 + izo-C4H9+
Phản ứng polyme hóa có thể giảm tới mức tối thiểu bởi duy trì một tỷ lệ cao giữa izo-butan/olefin, một tỷ lệ hydrocacbon/xúc tác cao, độ hoạt động xúc tác thích hợp, chuyển khối đều, và tỷ trọng của alkylat trong vùng phản ứng là nhỏ nhất.
+ Phản ứng phân bố lại (phản ứng dị ly):
Phản ứng phân bố lại đóng vai trò nhỏ trong quá trình alkyl hóa.Nó có thể giải thích về sự hình thành cả izo-pentan, izo-hexan và các izo- heptan.
Nguyễn Hoàng Giang
+ Phản ứng cracking:
Có thể có một lượng sản phẩm nặng được tạo thành đó là các polyme, oligome hoặc các phân tử có khối lượng lớn từ C16-C20.Các hợp chất này gọi là axit dầu tan (với xúc tác HF) hoặc gọi là dầu đỏ (với xúc tác H2SO4), cốc, cặn (với xúc tác axit rắn). Một lượng sản phẩm này lắng đọng trên xúc tác Zeolit làm ngộ độc xúc tác, bít mao quản xúc tác. Nếu có quá nhiều sẽ làm Zeolit không có khả năng hấp phụ.Những hợp chất này thường là hợp chất phức tạp của hydrocacbon không no hoặc vòng có thể chứa 2-4 vòng trung bình mỗi vòng 5-6 nguyên tử C. Số nối đôi trên mỗi polyme này khoảng 2-3.Trong điều kiện alkylat chúng bị cracking tạo ra các olefinmạch nhánh, trong khi đó buten-1, buten-2, propylen, n-amylen không được tạo thành.
izo-C12+ izo-C5+ + izo-C7= izo-C12+ izo-C6= + izo-C6+
izo-C16+ izo-C5+ + izo-C5= +izo-C6=
Các olefin nhanh chóng proton hóa tạo nên alkyl cation: izo-C5 + H+ izo-C5+
Nguyễn Hoàng Giang
Sản phẩm alkyl hoá thường chứa một lượng nhỏ hợp chất flo hay sunfua, phụ thuộc vào xúc tác sử dụng. Các hợp chất đó thường là sản phẩm của phản ứng este của HF hoặc H2SO4với olefin. Nói chung, phản ứng này xảy ra thường không quan trọng trong quá trình vì hàm lượng của chúng nhỏ và chúng lại dễ bị tách ra trong quá trình làm sạch sản phẩm.
+ Phản ứng oxy hoá:
Một lượng nhỏ các iso-parafin bị oxy hoá cùng với xúc tác, sản phẩm tạo thành sẽ làm giảm chất lượng sản phẩm alkylat và làm tăng sự tiêu thụ axit.
i-C4H10 + 4H2SO4t-C4H9+ + 2H3O+ + 3HSO-4 + SO2
Từ cơ sở hóa học của quá trình alkyl hóa izo-butan bằng buten, ta thấy rõ thực chất của quá trình là phải tạo ra ion izo-C4H9+ mà phản ứng chính đó là sự chuyển ion hydrit ở izo-C4H10.Chỉ có các axit mạnh mới có hoạt tính xúc tác thúc đẩy tốc độ vận chuyển ion hydrit. Do vậy xúc tác alkyl hóa trong công nghiệp thường là H2SO4. Tốc độ vận chuyển H+ giảm khi nồng độ axit giảm. Trong công nghiệp vẫn phổ biến các quá trình ứng với xúc tác trên.
Nguyễn Hoàng Giang