Catalizatori de Alchilare

ALCHILAREA iC4/C4’. Generalitǎţi

Alchilarea înseamnǎ procesul de conversie catalitică a olefinelor uşoare C3 şi C4 prin combinarea acestora cu izobutanul, obţinându-se un component lichid, cu cifră octanică de cca 100 unităţi octanice. Produsul obţinut – alchilatul - nu conţine hidrocarburi aromatice sau olefinice şi nici sulf, componenţi ce ar necesita măsuri suplimentare de tratare impuse de restricţiile de mediu.

Materii prime. S-a precizat cǎ alchilarea urmăreşte, în principal, combinarea izobutanului cu butena rezultând, ca produs major, izooctanul cu cifra octanică 100. Includerea în procesul de alchilare şi a etenei, propenei şi a amilenei permite formarea şi a altor componenţi valoroşi, cu cifre octanice cuprinse între 90 şi 100 [9].

Produse obţinute. Prin cifra octanică ridicată, volatilitatea relativ scăzută, caracteristicile de ardere superioare şi lipsa aromatelor, a compuşilor cu azot şi sulf, alchilatul se prezintă ca un component de excepţie pentru benzina reformulată [6]. Proprietăţile unui asemenea produs final rezultat dintr-o instalaţie tipică de alchilare sunt prezentate în tabelul 2.5.

Variabilele principale ale procesului de alchilare sunt: temperatura, compoziţia alimentării, raportul iC4/olefină, raportul catalizator/olefine, timpul de reacţie, tipul şi activitatea catalizatorului, concentraţia diluantului inert în alimentarea cu materie primă, intensitatea agitării [6, 9, 16].

Catalizatorii de alchilare sunt AlCl3, catalizatori acizi de tipul HF, H2SO4, H3PO4; catalizatori complecşi – săruri ale acizilor HF, H2SO4, H3PO4, catalizatori de tip schimbatori de ioni şi catalizatori zeolitici. Catalizatorii industriali consacraţi sunt acidul sulfuric şi acidul fluorhidric.

Tabelul 1 Proprietăţile alchilatului

Densitatea relativă,

Temperatura finală

198

Realizarea industrială. Alegerea procedeului industrial şi a sistemului catalitic este datǎ de disponibilul şi calitatea olefinelor, costul utilităţilor, costul şi disponibilitatea catalizatorilor acizi şi a izobutanului [6].

În prezent, procesele existente de alchilare, cu utilizarea catalizatorilor de tipul acizilor fluorhidric şi sulfuric, sunt puternic corozive şi periculoase fiind astfel necesară înlocuirea catalizatorilor lichizi acizi agresivi cu catalizatori acizi solizi mai “prietenoşi” din punctul de vedere al protecţiei mediului.

Publicaţii recente evidenţiazǎ sistemele catalitice de tip CF3SO3H/SiO2, BF3/Al2O3, SbF3/SiO2 sau zeoliţi [6]. Dintre zeoliţi au fost testaţi HZSM5 şi HZSM11. Alchilarea catalizată de H2SO4 se realizează în reactoare orizontale multitubulare  Stratco sau, în reactoare cascadă -firma Kellog- (fig. 2.10.).

Fig. 1. Schema tehnologică simplificatǎ a unei instalatii de alchilare, în cascadă cu autofrefigerare, cu catalizator H2SO4

1 – reactor; 2 – uscător; 3 – coloană de depropanare; 4 – vas de tratare a alchilatului; 5 – coloană de deizobutanare

La ora actualǎ procesele de alchilare cu HF şi H2SO4 folosiţi drept catalizatori, sunt folosite în rafinãrii pentru obţinera alchilatului din izobutan şi butene.

În timp ce alchilatul este cel mai valoros component al benzinei, procesele existente pentru obţinerea alchilatului sunt mai puţin satisfǎcǎtoare, din punctul de vedere al agesivitǎţii catalizatorilor utilizaţi.

Înlocuirea catalizatorilor lichizi cu catalizatori solizi, reprezintǎ o necesitate a cercetãrilor moderne. În untimii 20 ani, un numǎr mare de catalizatori solizi au fost foarte minuţios cercetaţi, iar ultimile cercetǎri au fost studiate, în special, pe instalaţii pilot. Alchilarea este procesul în care butanul obţinut ca produs secundar la cracarea cataliticã este transformat în comus cu cifrã octaniã ridicatã. De fapt, butanul reactioneazǎ cu un amestec de butene. În alchilare se foloseşte un exces de izobutan, iar izobutanul rãmas dupã alchilare este recirculat în reactor