化学工艺学：烷基化.pptx

第三节烷基化

（1） 定义

利用取代加成反应，在有机化合物分子中的N，O，C，金属或非金属Si，S等原子上引入烷基R-或者芳烃基[如苄基(C6H5CH2—)]的反应。引入的烷基主要有：甲基、乙基、丙基、戊基、己基、十二烷基、十八烷基、丙烯基及十八烯基等。

常用的烷基化剂有：卤代烷烃、卤代芳烃（如一氯苯、苯氯甲烷）、硫酸烷酯（如硫酸二甲酯）和饱和醇（如甲醇和乙醇）等。

（2）用途

烷基化反应的生成物品种甚多，用途广泛，最典型的是烷基化汽油和汽油添加剂甲基叔丁基醚等。

;一、 由异丁烷和烯烃合成烷基化汽油

1.化学反应原理

;2.催化剂

a.硫酸

b.氢氟酸

c.其他

3.工艺条件的选择

硫酸法

a.酸烃分散状况

b.烷烯比工业上一般n（烷）：n（烯）=（5～20）：1（称外比），

因有大量异丁烷循环。在反应器内n（烷）：n（烯）=（300～

1000）：1（称内比）。

c.反应温度一般在2～18℃。

d.硫酸浓度应控制在w（H2SO4）=86%～96%。

e.反应停留时间与反应条件和反应器内件有关，一般需要5min。

氢氟酸法操作参数的分析同硫酸法。

.;4. 生产过程和工艺流程

大多采用卧式斯特拉科（stratco）反应器和利用反应流出物制冷的工艺流程。

卧式斯特拉科（stratco）反应器见图5-3-03，流出物制冷工艺流程见图5-3-02。;图5-3-02流出物制冷工艺流程图;5.废液的处理典型的废酸回收流程图见下;

二、 甲基叔丁基醚的合成

引言

甲基叔丁基醚（简称MTBE）主要用作汽油添加剂，也用来制取高纯度异丁烯。

汽油中添加了甲基叔丁基醚后，不仅能够提高汽油的辛烷值，而且能降低排气中CO的含量。

甲基叔丁基醚因为会污染地下水源，在美国和欧洲某些国家有被禁用的可能，国内因添加量很小，仅占汽油量的1%~2%（允许添加量11%），因此要求停产的呼声还不是很足，还在继续扩大生产能力以满足生产标号汽油的需要。;1.反应原理

（1）化学反应

;（2） 反应机理;2.合成技术分类

反应中甲醇是烷基化原料，异丁烯是烷基化剂。

按照异丁烯在MTBE装量中达到的转???率及下游配套工艺的不同，可分为三种类型，见表5-3-02。

表5-3-02MTBE技术的三种类型;3.工艺条件的讨论

（1）配比不仅影响转化率，而且对生成MTBE的选择性也有影响。工业上采用n（醇）：n（烯）=（1.05~1.2）:1。

（2）异丁烯浓度实际生产中常用C4混合烃作烷基化剂，异丁烯浓度不同，反应速率也不同，异丁烯浓度与转化率的关系见图5-3-05。;（3）反应温度反应温度影响反应速率、转化率、选择性和催化剂寿命。适宜温度范围为40~80℃，较佳反应温度范围为60~70℃。

（4）空速工业上选取的空速范围为3~15h-1。

（5）反应压力操作压力应调整至0.7MPa。;4.生产过程和工艺流程

（1）标准转化型（炼油型）生产过程和工艺流程，见下图：

图5-3-06MTBE装置工艺流程图

a.原料的净化和反应原料净化的目的是除去原料中的金属阳离子。

b.产品分离1)前水洗流程；2)后水洗流程;（2）超高转化型生产过程和工艺流程流程示于图5-3-07。;本工艺的特点：

采用上流筒式膨胀床反应器，与列管式固定床反应器相比，造价低，装卸催化剂容易，催化剂不易黏结，床层不易黏住，床层阻力降低，反应温度均匀，催化剂寿命长。

设立补充反应器，当一个反应器内催化剂失活时，可切换到另一个反应器。

异丁烯转化率高，操作容易、灵活，可选用不同异丁烯含量的C4馏分。;

（3）催化蒸馏MTBE工艺

该工艺把反应器和蒸馏塔组合在一起，实现反应和蒸馏在同一设备内进行。选用n（甲醇）：n（异丁烯）1时，称为MTBE工艺流程，流程如图5-3-08所示;当n（甲醇）：n（异丁烯）1时，称为MTBE-Plus工艺流程，见图5-3-09。;催化蒸馏工艺特点有：

将反应与精馏相结合。

催化剂采用特殊的“捆包“和支撑，不和设备直接接触。

只需一个反应器，省去了一个反应器和中间脱C4馏分塔，投资省。

（4）混相反应蒸馏工艺由国内开发成功，具有国际先进水平，分炼油型和化工型两种。;甲基叔丁基醚装置;

三、乙苯的合成

1.乙苯合成的化学反应

（1）主反应：