НЕФТЕПЕРЕРАБОТКА

Общие сведения об алкилировании ALKYLENE

Процесс Alkylene компании UOP является конкурирующей и промышленно доступную альтернативой процессу жидкокислотного алкилирования изобутана легкими олефинами.

Алкилат - один из значимых высокооктановых компонентов автомобильного бензина, состоящий преимущественно из разветвленных алкановых углеводородов и имеющий низкие значения:

• упругости паров;
• летучести;
• содержания серы.

Законодательно устанавливаемые изменения технических условий на автомобильный бензин повышают значимость алкилатов, делая их компонентом для приготовления «идеально чистых» топлив.

Используемые на момент времени технологии жидкокислотного алкилирования, отличаются доказанной надежностью, являются объектом увеличивающегося политического и законодательного влияния ввиду требований по сокращению воздействия на окружающую среду и обеспечение безопасности населения посредством усиления контроля и предупредительных мероприятий.

Привлекательной альтернативой технологиям с использование жидкой кислоты являются процессы алкилирования на твердом катализаторе, такие как процесс Alkylene.

Процесс Alkylene был разработан UOP в конце 1990-х гг., став ответом на потребность производства в альтернативе технологиям жидкокислотного алкилирования. Первые испытания продемонстрировали:

• удовлетворительные показатели вырабатываемого алкилата:
• продолжительность службы катализаторов составляла всего несколько часов;
• регенерация катализаторов была проблематичной и требовала выжигания углерода.

Были опробованы, но не получили промышленного внедрения катализаторы в виде пористой матрицы, которая была пропитана кислотой. UOP был изобретен стойкий селективный катализатор HAL-100 с высокой активностью, который легко регенерировался и не требовал выжига углерода при высокой температуре. Получаемый продукт был сопоставим по качеству с продукцией жидкокислотных процессов.

Механизм процесса алкилирования Alkylene

Олефины вступают в реакцию с изобутаном на поверхности катализатора HAL-100, в результате чего образуется сложная смесь изоалканов - алкилат. Основными компонентами алкилата являются три-метилпентаны, которые имеют высокое октановое число смешения - около 100 пунктов. Диметил-гексаны (ДМГ) имеют более низкое значение октанового числа смешения и имеются в алкилате в разных концентрациях.

Алкилирование происходит по карбений-ионному механизму:

• сложные пути реакции включают в себя этапы:
• инициации;
• распространения;
• переноса водорода.
• вторичными являются реакции:
• полимеризации;
• изомеризации;
• крекинга с получением других изоалканов, включая те, число атомов углерода в которых не кратно четырем.
• продукты первичной реакции получаются в результате реагирования изобутана с такими олефинами, как:
• пропилен;
• бутены;
• амилены.
• ключевой этап реакции - протонирование легкого олефина на поверхности твердого катализатора с последующим присоединением олефина к карбкатиону С₄ и образованием карбкатиона C₈;
• при переносе водорода от другой молекулы изобутана формируется парафин C₈;
• во вторичных реакциях производятся менее желательные продукты как легче, так и тяжелее высокооктановых продуктов С₈.

В жидкокислотных процессах, в отличие от технологии Alkylene, происходит полимеризация до кислоторастворимого масла, повышающая расход кислоты и снижающая выход целевого продукта. Технология Alkylene характеризуется наименьшей полимеризацией, а вырабатываемый алкилат получается более легким, чем алкилат фтористоводородных или сернокислотных процессов.

Условия процесса алкилирования Alkylene

К условиям алкилирования, которые способствуют образованию высокооктанового триметилпентана, относятся:

• низкая температура процесса;
• высокие локализованные изобутан-олефиновые пропорции;
• короткое время взаимодействия между реагентом и катализатором.

В процессе Alkylene:

• происходит быстрый и тесный контакт молекул углеводорода и катализатора с получением целевого продукта;
• наблюдается высокий выход и эффективное отделение алкилата от катализатора при минимальных побочных вторичных реакциях;
• алкилат по качеству сопоставим с алкилатом жидкокислотных процессов, но выгодно отличается от него тем, что тяжелые растворимые в кислоте масла не образуются;
• катализатор эквивалентен прочим катализаторам гидропроцессов, используемым на НПЗ;
• процесс происходит при умеренных условиях и не нуждается в оборудовании из дорогостоящих или специальных материалов;
• процесс происходит при умеренных условиях и не нуждается в оборудовании из дорогостоящих или специальных материалов.

Параметры процесса алкилирования Alkylene

Рабочие параметры:

• температура в реакторе;
• время контакта;
• соотношение изобутаны/олефины;
• соотношение катализатор/олефины.

Сырьё, направляемое на установку Alkylene, подвергается осушке и обработке для удаления примесей:

• диолефинов;
• оксигенатов;
• азота;
• серы.

В жидкокислотных процессах эти примеси являются причиной:

• повышенного расход кислоты;
• снижения крепости кислоты;
• образования кислоторастворимого масла.

Технология селективного гидрирования компании Huel (лицензия — UOP), насыщает диолефины до моноолефина соответствующей структуры и изомеризует бутен-1 до бутена-2. 2,2,3-Триметилпентаны в алкилате, получающиеся в результате взаимодействия изобутана с бутеном-2, более предпочтительны, чем 2,2-ДМГ - результат алкилирования изобутана бутен-1ом.