- Giai đoạn tạo sảnphẩm alkylat.
2.1.3.Nồng độ axit[8]
d. Các phản ứng phụ xảy ra trong quá trình alkyl hóa
2.1.3.Nồng độ axit[8]
Để alkyl hóa phân đoạn C4, người ta thường dùng axit H2SO4 có nồng độ từ 90 ÷ 98,5%. Nâng cao nồng độ của axit trong giới hạn này sẽ tạo điều kiện hoàn thiện tính chất của alkylat mà trước hết là tính chất chống kích nổ của nó.
Hình 2.4. Sự phụ thuộc thuộc giữa nồng độ axit và chất lượng alkylat
Nguyễn Hoàng Giang
Đường cong phụ thuộc giữa trị số octan của alkylat vào nồng độ của axit chuyển qua cực đại rất rõ ràng ở nồng độ axit 95 ÷ 96%.
Người ta giải thích điều đó có thể do ở nồng độ này sẽ thuận lợi cho quá trình vừa alkyl hóa vừa đồng phân hóa để cho nhiều 2,2,4-trimetyl pentan là cấu tử có trị số octan cao. Và như trên chúng ta đã thấy axit đặc tạo điều kiện vận chuyển ion hydrit nên nồng độ của axit phải đảm bảo yêu cầu.
Để alkyl hóa izo-butan bằng buten, quá trình dùng xúc tác rộng rãi với H2SO4 có nồng độ 96 ÷ 98% khối lượng.Nồng độ axit lớn hơn không mong muốn vì tính chất oxy hóa mạnh của nó, tính chất này làm phức tạp thêm quá trình như dể tạo nhựa, dễ tạo SO2, SO3, H2S và giảm hiệu suất alkylat. Khi nồng độ axit thấp sẽ làm giảm độc chọn lọc của quá trình, và nếu nhỏ hơn 85% thì hoạt tính xúc tác sẽ giảm mạnh làm cho quá trình polyme hóa xảy ra nhiềulàm loãng nhanh axit H2SO4 dẫn đến khó điều chỉnh thiết bị.
Trong quá trình làm việc nồng độ axit giảm xuống do hai nguyên nhân chính sau:
- Do tích lũy trong axit các hợp chất cao phân tử (este phức tạp của H2SO4, hydrocacbon cao phân tử...)
Nguyễn Hoàng Giang
- Do pha loãng bởi nước được tạo ra từ các phản ứng phụ hay có sẵn trong nguyên liệu tích lũy lại. Chẳng hạn một phân tử olefin có thể tác dụng với H2SO4 đặc tạo ra một lượng nước theo phương trình:
CnH2n + H2SO4 CnH2n – 2 + 2H2O + SO2
Do đó một phần xúc tác phải lấy ra khỏi hỗn hợp phản ứng và bù vào đó một lượng mới có nồng độ cao. Lượng axit tiêu hao là 5 ÷ 7 kg / 100 lít alkyl.[4]
Trong thiết bị phản ứng, tỷ lệ thể tích giữa axit và hydrocacbon vào khoảng 1 : 1, thậm chí có thể đến 70% (thể tích) axit. Lượng xúc tác dư sẽ được tách ra trong thiết bị tách và đưa trở lại thiết bị phản ứng.
Hỗn hợp phản ứng là hệ hai pha phân tán vào nhau nhờ cánh khuấy hay hệ thống bơm phân tán cũng gây ảnh hưởng đến nồng độ axit, vì nếu các bộ phận này không đủ khả năng cho phép nhận nhũ tương tốt sẽ tạo điều kiện tiến hành các phản ứng phụ không mong muốn và như vậy sẽ làm giảm nồng độ axit cũng như hiệu suất và chất lượng alkylat. [4]
Bảng 2.1. Độ hòa tan của izo-butan trong axit
Axit Nồng độ axit Độ hòa tan(% khối lượng)
H2SO4 99,5
cân bằng
0,1 0,4