Procese de alchilare

Procese de alchilare

Prin alchilare se inteleg reactiile de aditie la dubla legatura a hidrocarburilor olefinice, a moleculelor izoparafine sau aromate.

Procesele de alchilare prezinta o importanta deosebita in industria chimica intrucat permit sintetizarea unor produse valoroase. Astfel prin alchilarea etilenei cu benzen se obtine etilbenzen. Reactia de alchilare a izobutilenei cu izobutan la temperatura de 20sC si 3,5 at duce la formarea izooctanului, component pentru ridicarea cifrei octanice a benzinelor.

Prin alchilarea izododecenei cu benzen se obtine izododecilbenzen, prin sulfonarea caruia, se obtin detergenti alchilaril-sulfonici. De asemenea prin alchilarea propilenei cu benzen se obtine intermediar izopropilbenzen care este supus apoi oxidarii si descompunerii in vederea fabricarii fenolului si acetonei.

Procesele de alchilare au loc in prezenta catalizatorilor (acid sulfuric, acid fluorhidric, acid fosforic sau clorura de aluminiu). Reactia are loc cu degajare de caldura.

In procesul de alchilare in prezenta de clorura de aluminiu, reactantul si catalizatorul formeaza doua faze lichide distincte, avand o solubilitate reciproca redusa. Amestecul intim al reactantilor cu catalizatorul se realizeaza in reactoare cu umplutura si sicane. Conditiile de reactie sunt: temperatura 80 - 90sC si presiunea atmosferica. Caldura de reactie se preia prin evaporarea partiala a componentilor mai volatili ai amestecului de reactie, care dupa condensare se recircula, sau partial cu ajutorul unor agenti de racire. Drept initiator de reactie se utilizeaza acidul clorhidric.

Procesul de alichilare in prezenta acidului fosforic are loc in faza de vapori intr-un reactor cu pat fix de catalizator - acid fosforic pe suport de kieselgur. Conditiile de reactie sunt: temperatura de 200 - 300sC si presiunea de 60 - 65 at.

Materiile prime folosite in procesele de alchilare - hidrocarburi gazoase (etilena, propilena, izo-butilena etc.) si fractiuni lichide (benzen, toluen etc.) sunt substante ce prezinta si produsele de alchilare. Un pericol asemanator il prezinta si produsele de alchilare. Astfel, etilbenzenul are temperatura de inflamabilitate egala cu 7sC, iar vaporii formeaza cu aerul amestecuri explozive in limitele de 1 - 6%.

La pericolul de inflamabilitate al substantelor prelucrate, in cazul folosirii clorurii de aluminiu, se adauga actiunea coroziva a catalizatorului si masei de reactie. Corodarea aparaturii poate inlesni degajarea in atmosfera inconjuratoare a hidrocarburilor inflamabile sua patrunderea in spatiul de reactoare si la aparatura destinata prepararii catalizatorului si separarii gazelor din masa de reactie. Din aceasta cauza reactoarele de alchilare se construiesc din otel plumbuit, oteluri antiacide sau oteluri captusite cu caramizi antiacide.

Un pericol deosebit il prezinta infundarea conductelor si pompelor datorita acumularii catalizatorului. In scopul maririi fluiditatii complexului catalitic si micsorarii efectului de coroziune totodata, ca initiator de reactie, se utilizeaza clorurile de etil sau dicloretan, care se descompun la temperatura de lucru cu formare de acid clorhidric.

In cazul folosirii acidului flourhidric drept catalizator se utilizeaza aparatura din fonta speciala, oteluri aliate cu crom, Hastelloy. La temperaturi mai mari de 65sC se recomanda aliaje Monel.

In procesul de alichilare in faza gazoasa pe catalizator de acid fosforic se elimina o parte din pericolul datorat coroziunii chimice, mediul fiind necoroziv. In schimb procesul avand loc in conditii severe de temperatura si presiune pericolul scaparilor de gaze si vapori inflamabili este mai ridicat. De asemenea, acumularea caldurii de reactie, in cazul unei raciri necorespunzatoare sau unor supraincalziri locale, poate duce la cresterea temperaturii peste cea de autoaprindere a reactantilor si produselor de alchilare.

In numeroasele cazuri distilarea produselor alchilarii se conduce sub vid pentru a evita temperaturile ridicate la care s-ar produce degradarea lor. Astfel, separarea etilbenzenului de polialchilbenzeni si reziduuri mai grele se face la un vid de 40 - 200 mm Hg. Patrunderea aerului in sistem prin neetanseitati permite formarea de amestecuri explozive. Acelasi pericol il prezinta patrunderea aerului in cilindrii compresoarelor de gaze.