Технология фтористоводородного алкилирования изобутана легкими олефинами от компании UOP разработана для получения моторного топлива, имеющего в своём составе преимущественно алканы с разветвленными углеводородными цепями. Реакция алкилирования происходит в присутствии плавиковой кислоты (HF) при параметрах, специально приспособленных для получения наибольшего из возможных выхода и качества товарного алкилата. Вследствие высокой концентрации сильно разветвленных алканов вырабатываемый алкилат имеет превосходные антидетонационные показатели и высокое октановое число.
Вырабатываемый продукт является компонентом бензина, который:
- полностью сгорает;
- имеет низкий показатель содержания серы;
- характеризуется низкой упругостью паров по Рейду;
- не содержит олефиновые и ароматические соединения.
История фтористоводородного алкилирования
- технология HF-алкилирования был создана в лабораториях UOP в конце 1930-х - начале 40-х гг. и предназначалась для получения высокооктановых авиационных бензинов из бутиленов и изобутана;
- в середине 1950-х гг. появление в эксплуатации сложных и мощных двигателей для автомобилей поставило перед нефтеперерабатывающей промышленностью задачу повышения объемов выпуска бензина с параллельным улучшением его качественных показателей;
- благодаря появлению платформинга компании UOP, появилась возможность для производства высококачественных бензинов. Но моторное топливо, получаемое из риформата, включало преимущественно ароматические углеводороды и характеризовалось высокой чувствительностью (то есть разницей между исследовательским и моторным октановыми числами);
- характеристики автомобильных агрегатов сильнее зависят от дорожного октанового числа (это примерно половина от суммы исследовательского и моторного октановых чисел), поэтому потребовалось производить компоненты бензина с низкой чувствительностью;
- естественной реакцией на потребность бизнеса стало распространение процессов алкилирования;
- нефтепереработчики стали расширять спектр олефинового сырья как на эксплуатируемых, так и на вновь вводимых в работу установках алкилирования, добавляя в него пропилен, а в ряде случаев амилены и бутилены;
- к началу 1960-х гг. процесс фтористоводородного алкилирования почти заместил установки полимеризации для выработки компонентов моторного топлива, а нефтепереработчики стали поэтапно останавливать работу эксплуатировавшихся установок полимеризации;
- в первом десятилетии 21-го века значимость процесса фтористоводородного алкилирования возросла в ещё большей степени вследствие ожидаемого отказа от МТБЭ, а также по причине возросшего внимания к малосернистым бензинам.
Сегодня процесс алкилирования занимает важную нишу в производстве компонентов для качественных моторных топлив и даёт нефтепереработчикам инструмент, позволяющий повышать экономичность и эффективность, который в перспективе поможет им сохранить и даже укрепить свои позиции в выпуске и реализации бензинов.
Реакции при HF-алкилировании
В процессе HF-алкилирования фтористоводородная кислота выступает в качестве катализатора, который стимулирует взаимодействие между изопарафинами и олефинами. В этом процессе с олефиновыми углеводородами вступают в реакцию только изопарафины с третичными атомами углерода, например, изобутан или изопентан. На практике востребован только изобутан, потому что изопентан имеет высокое октановое число и давление паров, что всегда позволяло компаундировать его напрямую с конечными бензинами. Однако в случае, когда экологические нормы ограничивают допустимое давление упругости бензиновых паров, изопентан приходится исключать из состава бензина, замещая его продуктами алкилирования изопентана легкими олефинами, в особенности пропиленом.
Фактические реакции, которые протекают в реакторе алкилирования, многочисленны и достаточно сложны. Уравнения на рисунке ниже демонстрируют продукты первичных реакций, которые следует ожидать для ряда чистых олефинов.
На практике первичный продукт реакции одинарного олефина является лишь частью алкилата из-за возможной вариативности побочных реакций. В таблице ниже приведён состав продуктов опытных установок, выработанных из чистого олефинового сырья при параметрах процесса, позволяющих на максимизировать октановое число.
Если статья была вам интересной и полезной, ставьте лайк, а если хотите ежедневно получать новые статьи и узнавать больше о нефтепереработке, то подписывайтесь на канал.