Алкилирование - один из типичных примеров реакций, основанных на механизме карбениевого иона. Эти реакции состоят из стадий инициирования, развития, а также (в ряде случаев) изомеризации. Кроме того, есть возможность протекания стадий полимеризации и крекинга, являющихся нежелательными побочными реакциями.
Механизм реакции HF-алкилирования на стадии инициирования
На стадии инициирования происходит образование третичных бутилкатионов, продолжающих затем реакцию алкилирования.
Механизм реакции HF-алкилирования на стадии развития
Реакции развития затрагивают третичные бутилкатионы, которые вступают в реакцию с олефином с формированием большего по размеру карбениевого иона, отнимающего затем гидрид у молекулы изобутана. При отрыве гидрида формируется изопарафин и новый третичный бутилкатион, который продолжает реакционную цепь.
Механизм реакции HF-алкилирования на стадии изомеризации
Изомеризация играет значимую роль для достижения высокого октанового числа из сырья богатого бутеном-1. Изомеризации бутена-1 благоприятствует достижению термодинамического равновесия. Изомеризация бутена-1 до бутена-2 понижает процент выхода диметилгексанов (октановое число исследовательским методом от 55 до 76) и повышает долю выхода триметилпентанов. Большое количество современных установок HF-алкилирования, особенно перерабатывающих только бутилены, имеют в своём составе секции (блоки) предварительной изомеризации бутена-1 до бутена-2.
Уравнения ниже являются примером вариативного множества реакций, которые участвуют в изомеризации карбениевых ионов.
Механизм других реакции HF-алкилирования
Реакция полимеризации приводит к формированию высококипящих за счёт правильного подбора параметров процесса.
Крупные полимерные катионы склонны к реакциям крекинга или диспропорционирования, в результате которых образуются фрагменты с разной молекулярной массой. Эти фрагменты подлежат дальнейшему алкилированию.
Реакция переноса водорода имеет самый выраженный характер при реакции с пропиленовым сырьём. Реакция имеет продолжение также через механизм карбениевого иона. Первоначально пропилен вступает в реакцию с изобутаном, образуя бутилен и пропан. Далее бутилен вступает в реакцию с изобутаном с получением триметилпентана.
Суммарная реакция демонстрируемая уравнением (г) является желательной, если рассматривать вопрос с точки зрения октанового числа, поскольку триметилпентан характеризуется более высоким октановым числом, чем диметилпентан, который обычно образуется из пропилена. Но для получения молекулы триметилпентана необходимы две молекулы изобутана, поэтому с точки зрения экономики эта реакция является нежелательной, так как снижает выработку целевого продукта.
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.