Лекция 7. Изомеризация парафинов

============================================================

Изомеризация – дополнительный источник получения изобутана и изопентана, которые являются сырьем для производства мономеров СК – изобутилена и изопрена.

Эти реакции также играют важную роль в процессах каталитического крекинга и риформинга. Реакции обратимы:

С Н₃-СН₂-СН₂-СН₃ СН₃-СН-СН₃



СН₃

СН₃



С Н₃-СН₂-СН₂-СН₂-СН₃ СН₃-СН-СН₂-СН₃ Н₃С – С – СН₃

 

СН₃ СН₃

Рис. 7.1 Зависимость равновесного содержания: изобутана (1), изопентана (2),

неопентана (3), от температуры изомеризации.

Катализаторы: хлорид алюминия в присутствии водорода; металлы платиновой группы на носителях кислотного типа (оксид алюминия, алюмосиликат, цеолит).

Механизм изомеризации – ионный, через промежуточное образование карбокатионов.

Этапы процесса:

1. Образование олефина вследствии крекинга или дегидрирования;

2. Образование из олефина на активных центрах катализатора, играющих роль доноров протона, карбокатионов:

+

RCH = CH₂ + H – O – M  R CH – CH₃ + MO ^

+

RCH = CH₂ + HCl + AlCl₃  R CH – CH₃ + AlCl₃

Карбокатионы способны отрывать атомы Н в виде гидрид – ионов от других молекул углеводорода и изомеризоваться с перемещением атомов водорода или алкильных групп внутри молекулы. Побочные реакции: расщепление (крекинг);

полимеризация;

алкилирование.

Технология проведения процесса:

Катализатор – алюминий хлорид: процесс проводят при 90 120⁰С в реакторе с мешалкой, предварительно насыщая углеводород хлористым водородом (активатор). Углеводородный слой отделяют от катализатора, отгоняют пары соляной кислоты и нейтрализуют.

Катализатор – металлы платиновой группы, палладий на носителе (цеолит).

Процесс проводят при 350-450⁰С и 2-3 МПа в адиабатическом реакторе с избытком водорода для предотвращения дегидрирования и полимеризации олефинов. Продукты реакции после конденсации и отделения от циркулирующего водорода подвергают ректификации. Непревращенные углеводороды (бутан, пентан) возвращают в цикл.

Р ис.3.2 – Схема узла изомеризации бутана

1,4 - CМ – смесители; 2 - РК-ректификационная колонна;

3 - К-Д – конденсатор–дефлегматор; 5 - РТК – рекуперативный теплообменник;

6 - ТП – трубчатая печь; 7 – Р – реактор; 8 - С – сепаратор; 9 - (К)- компрессор.