«Алкилирование изобутана изобутиленом до 2,2,4-триметилпентана (изооктана)»

Изооктан, называемый по систематической номенклатуре 2,2,4-триметилпентан, СН3С(СН3)2СН2СН(СН3)СН3, структурная формула:

Изооктан – один из 9 изомеров октана. Октан относится к предельным (метановым) углеводородам (алканы, парафины). В переводе с латыни parum означает мало, а affinus – имеющий сродство. Название указывает на химическую инертность метановых углеводородов.

Предельными насыщенными углеводородами называют такие соединения углерода с водородом, в молекулах которых каждый атом углерода затрачивает на соединение с любым соседним углеродным атомом не более одной валентности, причем все свободные (не затраченные на соседние с углеродными атомами) его валентности насыщены водородом. Все атомы углерода находятся в sp3 – гибридном состоянии.

Технологическая схема алкилирования изобутана изобутиленом представлена на рисунке 1. В алкилатор 4 (в первую секцию слева) поступают жидкий изобутан, оборотная и свежая серная кислота; в каждую секцию подают жидкий изобутилен. За счет выделяющегося тепла часть избыточного изобутана испаряется; его пары попадают в емкость 2, служащую одновременно ресивером и сепаратором. Газ из этой емкости непрерывна забирается компрессором 1, сжимается до 0,6 МПа и при этом давлении конденсируется в водяном холодильнике 3. В дроссельном вентиле 5 снижают давление до рабочего (ок. 0,2 МПа), причем часть изобутана при дросселировании испаряется и разделяется в емкости 2.

Промышленный процесс алкилирования изобутана бутиленами для получения смеси изомерных октанов (рис. 2.3), проводимый в присутствии фтористого водорода, состоит в следующем. Исходную смесь изобутана и бутиленов (весовое соотношение 7:1), предварительно осушенную силикагелем или алюмогелем, направляют в контактные аппараты 1 в них же подают жидкий фтористый водород. Весовое соотношение фтористый водород: углеводород в реакционной зоне составляет 1,2:1. Процесс алкилироваиия проводят при перемешивании под давлением 10-11 ат. при 30 - 40°С. Для регулирования температурного режима в змеевики кон:тактных аппаратов подают охлажденную воду. Продолжительность контакта реагирующих веществ составляет около 15 мин. Из контактных аппаратов смесь углеводородов и жидкого фтористого водорода поступает в отстойник 2, где она расслаивается. Фтористый водород из нижней части отстойника перекачивают в аппарат 12 на регенерацию, а углеводороды поступают в колонну 3 (депропанизатор) для отгонки пропана, обычно содержащегося в исходном сырье. Углеводороды, вытекающие из нижней части колонны 3, проходят заполненные бокситом колонны 6 для удаления следов фтористого водорода, после чего поступают в колонну 7 (деизобутанизатор), где происходит отгонка непрореагировавшего изобутана. Сконденсировавшийся изобутан перетекает в сборник 8, откуда возвращается в контактные аппараты 1. Кубовый остаток из деизобутанизатора 7 направляют в колонну 9 (дебутанизатор) для отгонки н-бутана. Кубовый остаток из дебутанизатора, состоящий; из продуктов алкилирования (алкилат), подвергают ректификации в колонне 10. Дистиллят, отгоняемый из этой колонны в интервале, 84 - 188° С, является хорошим моторным топливом (октановое число 90). Кубовый остаток из колонны 10 перегоняется в пределах 213 - 324°С. Он также может быть использован как горючее для двигателей внутреннего сгорания.

1. Лебедев Н.Н. Химия и технология основного органического и нефтехимического синтеза. Изд. 2-е, пер. М., «Химия», 2005, 736 с.

2. Юкельсон И.И. Технология основного органического синтеза. М.: «Химия», 2008, 846 с.

3. Общая химическая технология / Под ред. А.Г.Амелина. М.: «Химия», 2007, 400 с.

4. Расчеты химико-технологических процессов / Под ред. И.П.Мухленова. Л.:Химия, 2009, 300 с.

5. С.И. Вольфкович Общая химическая технология. М.: Государственное научно-техническое издательство химической литературы. 2009, 633с.

6. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т. Органическая химия: Учебник для вузов.// Под ред. Стадничука М.Д. – 5-е изд. перераб. и доп. – СПб.: «Иван Федоров», 2002. – 624 с.

Чертеж схемы А4