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异辛烷原料纯度的高低对产品质量的影响

2022/9/1 16:47:37

制备异辛烷的原料中通常可能含有的杂质组分为乙烯、丁二烯、硫化物、水分以及二甲醚和甲醛等含氧化合物。杂质组分除了对烷基化反应本身产生影响之外,更多的是通过影响烷基化反应的催化剂硫酸而对烷基化反应间接产生影…

   制备异辛烷的原料中通常可能含有的杂质组分为乙烯、丁二烯、硫化物、水分以及二甲醚和甲醛等含氧化合物。杂质组分除了对烷基化反应本身产生影响之外,更多的是通过影响烷基化反应的催化剂硫酸而对烷基化反应间接产生影响。杂质组分的存在将导致原料利用率从降低,产品质量降低,发生副反应从而产生工业废弃物,这将直接导致生态环境的破坏。

      异辛烷储存用储罐存放,原理火种及热源地,也要与氧化剂分开存放,禁止一切易产生火花的机械设备和工具。另外,储存区应备有泄漏应急处理设备和合适的收容材料。在作业时要避免与身体接触,做好一切防护,避免吸入或食入。异辛烷的禁忌物品有强氧化剂,强酸,强碱,卤素。

    异辛烷在色谱分析和有机合成中广泛应用,这也就对高纯异辛烷的需求大量增加,目前有异辛烷有两种生产工艺,一种是异丁烯进行二聚加氢,另一种是异丁烷和丁烯反应。在异辛烷生产制备中的原料杂质成分对产品质量的影响有多大呢?

异辛烷原料纯度的高低对产品质量的影响

乙烯的影响

      乙烯是简单的烯烃,虽然与丁烯相似,同样具有不饱和双键,但是它们对于烷基化反应的影响却大不相同。当乙烯进人到烷基化反应容器中时,与丁烯不同的是,丁烯与烷烃发生烷基化反应;乙烯与烷基化反应中的催化剂硫酸反应,其产物为硫酸氢乙酯。反应生成的硫酸氢乙酯将继续与烷基化反应容器中的硫酸反应,进一步将硫酸浓度降低,对硫酸产生很大的稀释作用。原料中的乙烯对烷基化的影响还具有累积性,因此即使原料中乙烯的含量很少,也将在合成反应过程中逐渐累积,产生大量废酸。

丁二烯的影响

      烷基化是指的烷烃与烯烃发生加成反应,烯烃中的不饱和双键断裂,生成烷烃的过程,这也是一种碳链的加长过程。原料是石油催化裂化中的碳四组分中的异丁烷和丁烯以及异丁烯。在异辛烷的制备过程中,实际也是链增长的过程。原料中的丁二烯不与异丁烷发生烷基化反应,虽然具有预定系的相似结构。丁二烯与硫酸反应生成溶于酸的酯类化合物,另外一种反应方向是生成重质酸溶性叠合物。重质酸溶性叠合物是一种重质油,其粘稠度较高,它的存在将造成产品异辛烷的干点升高,产品的辛烷值和收率都将严重下降。如要分离其中的重质酸溶性叠合物,将要损失一部分酸,将造成原料的极大浪费。

二甲醚、甲醇等含氧化合物的影响

      大部分烷基化的原料均来自于C4,而世界上的C4烃大部分来自于石油工业中的催化裂化过程。我国炼油厂副产丰富的C4资源凹,在上世纪八十年代以前,大部分的丁二烯被用作工业或者民用燃料。近年来,由于分离技术的迅速发展,化工行业对C4烃的利用获得了很大的发展。烷基化反应是在酸性催化剂的参与下,烷烃与烯烃的加成反应,在反应过程中烷烃分子的活泼氢原子倍烯烃所取代。从氢原子活泼性的角度分析,异构烷烃中的叔碳原子上的氢原子比正构烷烃伯碳原子上的氢原子活泼,更容易在烷基化反应中被取代。因此参与烷基化反应的烃多为异构烷烃。通常烷基化的异构烷烃为异丁烷,烯烃一般为含碳数为3--6的烯烃。目前所使用的烷基化催化剂主要是硫酸和氢氟酸。在烷基化过程中,反应容器中的二甲醚和甲醇等杂质也将消耗大量的酸,并且会降低烷基化油的辛烷值。

硫化物的影响

      在原料进人烷基化反应容器之前,为脱除部分含硫杂质,保证原料纯度以及产品质量,一般都要进行液化气脱硫和脱硫醇阶段。通过脱硫,是原料中的硫化物含量降低至10ug/g以下。硫化物对烷基化反应的影响,主要是通过影响酸的作用,硫化物对硫酸具有非常大的稀释作用。原料中每含有一吨硫化物,将造成15- -60吨的硫酸的损失。

如果原料中的硫化物是以甲基硫醇的形式存在,每吨硫醇可使其重量5倍的硫酸的浓度降低十个百分点。原料中硫化物的存在除了增加硫酸的消耗之外,还能使得硫酸的催化作用倾向于聚合反应以及一些其他的副反应,这将直接导致产品纯度的降低,含杂大幅上升。

水的影响

      原料中含有水分,最直接的影响就是能降低酸浓度。硫酸被稀释后,不仅将对烷基化反应的催化作用产生巨大影响,而且被稀释后的硫酸将对烷基化反应容器产生腐蚀。液化气中的水分呈饱和状态的时候大约在500ug/g左右,更为严重的是,C4馏分所携带的自由水,这部分水是超过饱和状态的,这部分水的含量一般是气体饱和水分的几倍之多,这将更加加剧硫酸的稀释。


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