Процеси алкілування вуглеводнів (стр. 3 из 3)
і т.д.Полімери мають невелику молекулярну масу та їх утворення придушується наявністю надлишку ароматичного вуглеводню при зниженні концентрації олефіна в рідкій фазі.
2.4 Кінетика процесу
Сама реакція алкілування з активним комплексом хлористого алюмінію йде дуже швидко, сильно прискорюється при механічному перемішуванні або інтенсивному барботируванні газоподібних олефінів через реакційну масу і протікає в дифузійній або близькій до неї області. Її швидкість підвищується при рості тиску, але мало залежить від температури, маючи нижчу енергію активації. При цьому зберігається звичайна залежність у реакційній здатності олефінів – більш сильна, чим розходження в їх розчинності. Очевидно, лімітуючою є стадія дифузії олефіна через прикордонну область каталітичного комплексу хлористого алюмінію, у якій протікає вся реакція. На відміну від цього переалкілування йде значно повільніше та істотно прискорюється при підвищенні температури, тому що має енергію активації приблизно рівну 63 кДж/моль.
Обидві реакції сповільнюються при поступовій дезактивації каталізатора, але особливо сильно падає швидкість переалкілування. У результаті в реакційній суміші буде накопичуватися значна кількість поліалкілбензолів, які не встигають вступати в оборотну реакцію переалкілування. Щоб уникнути цього приходиться обмежувати подачу реагентів, і, отже, можливість інтенсифікації процесу лімітується самою повільною реакцією переалкілування.
На дезактивацію каталізатора крім домішок реагентів впливає і нагромадження деяких побічних продуктів алкілування, здатних міцно зв'язувати хлористий алюміній або утворювати стабільні s-комплекси, ввіддаючих свій протон молекулі олефіну. Такими речовинами при низькій температурі, коли переалкілування йде повільно, є поліалкілбензоли, а при високій температурі – поліциклічні ароматичні з'єднання і смоли. У результаті виявляється, що оптимальна продуктивність і витрата каталізатора при одержанні етил- та ізопропілбензолу досягається при деякій середній температурі (»1000С), коли переалкілування протікає вже досить швидко, але поліциклічних речовин, які дезактивують каталізатор, виходить ще мало.
2.5 Технологія алкілівання ароматичних вуглеводнів
До найбільш важливих продуктів відносяться етил- та ізопропілбензол.
Етилбензол – застосовується для виробництва стиролу, є мономером для виробництва пластмас і синтетичного каучуку.
Діетилбензол – застосовується для виробництва дівинілбензолу, що є коштовним мономером для виробництва іонообмінних смол.
Ізопропілбензол (кумол) – застосовується для виробництва a-метилстиролу, що є мономером для виробництва синтетичного каучуку.
2.6 Вихідні речовини
Технічний бензол або інший ароматичний вуглеводень, застосовуваний для виробництва, потрібно попередньо осушувати. Для цього використовують відгін води у виді азеотропної суміші з ароматичним вуглеводнем (бензол, толуол). При такій азеотропної осушці вміст вологи знижується до 0,002-0,005 %. Фракції нижчих олефінів надходять з газорозподільних установок піролизу або крекінгу досить сухими, але нерідко містять різні домішки, що ведуть до підвищеної витрати реагентів і каталізатора, а також до утворення побічних речовин, від яких іноді буває важко очистити цільовий продукт (С2Н2 або його гомологи, бутадієн, або інші олефіны). Нерідко очищення фракцій від цих речовин не проводять, допускаючи наявність 2-3 % зазначених домішок, але значно кращі результати виходять, коли кількість цих домішок знижено в 10 разів. Більш тонке очищення фракцій від ненасичених речовин для алкілування не потрібно, що ще в більшому ступені відноситься до домішок парафінів. Очевидно, що оптимальний ступінь очищення фракцій повинен визначатися економічними розрахунками.
Хлорид алюмінію AlCl3 надходить на реакцію у виді рідкого каталітичного комплексу, що готують в апараті з мішалкою при невеликому нагріванні з технічного AlCl3, діетилбензолу або приблизно рівних кількостей бензолу і діалкілбензолу (тому що тільки з бензолу комплекс не виходить) з невеликою добавкою хлорпохідного (наприклад, C2Н5Сl) або іноді води. При наявності на підприємстві безводного HCl його також можна використовувати для одержання комплексу. Останнім часом рекомендовано готувати комплекс із відходів металевого алюмінію, ароматичних вуглеводнів і безводного HCl:
2Al + 6ArH + 7HCl ® (ArH)6×Al2Cl6×HCl
Література
алкілування каталізатор реакція хімія
1.Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Химия, 1988. С. 225-229.
2.Тимофеев В.С., Серафимов Л.А. Принципы технологии основного органического и нефтехимического синтеза. – М.: Высшая школа, 2003. С. 271-282.