Научная статья на тему 'Скелетная изомеризация н-пентана и н-гексана при комнатной температуре в присутствии каталитических систем на основе галогенидов алюминия, обладающих суперкислотными свойствами'

Скелетная изомеризация н-пентана и н-гексана при комнатной температуре в присутствии каталитических систем на основе галогенидов алюминия, обладающих суперкислотными свойствами Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
1727
313
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
СКЕЛЕТНАЯ ИЗОМЕРИЗАЦИЯ / Н-ПАРАФИНЫ / ИЗОПАРАФИНЫ / СУПЕРКИСЛОТЫ / ГАЛАГЕНИДЫ АЛЮМИНИЯ / SKELETAL ISOMERIZATION / NORMAL PARAFFINS / ISOPARAFFINS / SUPERACIDS / HALIDES OF ALUMINUM

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Зиннуров Р. Р., Зинуров Д. Р., Ахмедьянова Р. А., Лиакумович А. Г.

Показано, что в присутствии суперкислотных комплексов на основе галогенидов алюминия и полигалогенметанов при температуре 20оС эффективно протекает процесс изомеризации н-пентана и н-гексана, конверсия которых достигает 98 и 85%, соответственно, при селективности образования изопарафинов до 90%. Установлено, что с увеличением мольного соотношения [CH2Br2]:[АlHal3] (Hal Cl, Br) растет степень превращения исходного углеводорода. Определено оптимальное соотношение компонентов [CCl4] : [AlHal3] каталитического комплекса, при котором достигаются наибольшие выходы целевых изопарафинов. Подобрана оптимальная скорость перемешивания, при которой реакция протекает в кинетической области.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Зиннуров Р. Р., Зинуров Д. Р., Ахмедьянова Р. А., Лиакумович А. Г.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

It was shown that n-pentane and n-hexane isomerization effectively proceeds in the presence of superacidic complexes based on aluminum halides and polyhalogenmethanes at a temperature of 20°С: the conversion reaches 98 and 70%, respectively, at a 90% selectivity for isoparaffins. It has been found that the conversion of initial hydrocarbon increases with an increase in the [CH2Br2]:[АlHal3] (Hal Cl, Br) molar ratio. The optimum ratio of the catalyst complex components [CCl4] : [AlHal3] at the highest yields of the desired isoparaffins attained has been determined. The optimum stirring speed at which the reaction proceeds in the kinetic field has been chosen.

Текст научной работы на тему «Скелетная изомеризация н-пентана и н-гексана при комнатной температуре в присутствии каталитических систем на основе галогенидов алюминия, обладающих суперкислотными свойствами»

УДК 66.095.21.097:665.656.2

Р. Р. Зиннуров, Д. Р. Зинуров, Р. А. Ахмедьянова,

А. Г. Лиакумович

СКЕЛЕТНАЯ ИЗОМЕРИЗАЦИЯ Н-ПЕНТАНА И Н-ГЕКСАНА ПРИ КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ В ПРИСУТСТВИИ КАТАЛИТИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ГАЛОГЕНИДОВ АЛЮМИНИЯ,

ОБЛАДАЮЩИХ СУПЕРКИСЛОТНЫМИ СВОЙСТВАМИ

Ключевые слова: скелетная изомеризация, н-парафины, изопарафины, суперкислоты, галагениды алюминия.

Показано, что в присутствии суперкислотных комплексов на основе галогенидов алюминия и полигалогенметанов при температуре 20°С эффективно протекает процесс изомеризации н-пентана и н-гексана, конверсия которых достигает 98 и 85%, соответственно, при селективности образования изопарафинов до 90%. Установлено, что с увеличением мольного соотношения [CfyBrMAlHalal (Hal — Cl, Br) растет степень превращения исходного углеводорода. Определено оптимальное соотношение компонентов [CCl4l: [AlHals] каталитического комплекса, при котором достигаются наибольшие выходы целевых изопарафинов. Подобрана оптимальная скорость перемешивания, при которой реакция протекает в кинетической области.

Key words: skeletal isomerization, normal paraffins, isoparaffins, superacids, halides of aluminum.

It was shown that n-pentane and n-hexane isomerization effectively proceeds in the presence of su-peracidic complexes based on aluminum halides and polyhalogenmethanes at a temperature of 20°С: the conversion reaches 98 and 70%, respectively, at a 90% selectivity for isoparaffins. It has been found that the conversion of initial hydrocarbon increases with an increase in the [CH2Br2]:[AlHal3l (Hal — Cl, Br) molar ratio. The optimum ratio of the catalyst complex components [CCl4] : [AlHal3J at the highest yields of the desired isoparaffins attained has been determined. The optimum stirring speed at which the reaction proceeds in the kinetic field has been chosen.

Введение

В настоящее время нефтехимическая промышленность испытывает острый дефицит в низших изопарафинах таких, как изобутан и изопентан, которые используют для получения изопрена и изобутилена. Эти мономеры имеют огромное значение, поскольку являются исходным сырьем для синтеза таких каучуков как изопреновый, полиизобутиленовый, бутилкаучук, спрос на которые постоянно растёт.

Кроме того изомеризация входит в число пяти каталитических процессов (гидроочистка, риформинг, крекинг, гидрокрекинг, изомеризация) нефтеперерабатывающей промышленности. Изомеризация легких бензиновых фракций с образованием из нормальных парафинов многоразветвленных изомеров приобретает все большее значение в производстве моторных топлив и становится стратегическим «бензиновым» процессом, обеспечивающим значительный рост октанового числа во фракциях С5 — Сб, и, соответственно, в целом в бензиновых фондах нефтеперерабатывающих заводов. Практика последних лет мировой нефтеперерабатывающей промышленности показала необходимость внедрения процессов изомеризации в традиционную технологическую схему нефтепереработки (первичная перегонка - каталитический риформинг). Это связано в первую очередь с ужесточенными экологическими требованиями к качеству автомобильных бензинов, включающими ограничения по содержанию бензола и других ароматических соединений [1-2].

Каталитическую активность в отношении изомеризации парафиновых углеводородов проявляет чрезвычайно большое число веществ. В состав часто описываемых катализаторов входит более 50 элементов из всех групп и периодов таблицы Менделеева. Тем не менее, про-

мышленные катализаторы изомеризации парафиновых углеводородов являются в основном гетерогенными бифункциональными и представляют каталитические системы металл - носитель. В настоящее время в промышленном процессе изомеризации н-парафинов в качестве носителя часто применяют галогенированный оксид алюминия [3]. Высокотемпературные алю-моплатиновые катализаторы, промотированные фтором (ИП-62, ИП-62М, ИП-82 — разработки Н.Р.Бурсиан [4]), позволяют осуществлять реакцию при Т= 360 - 420°С, а металлоцео-литные среднетемпературные (ИПМ-82) - при Т = 260 - 400°С в зависимости от типа используемого цеолита (У или морденит). На алюмоплатиновых низкотемпературных катализаторах, промотированных хлором, температура процесса изомеризации составляет 100 - 200°С [5].

Все промышленные процессы изомеризации н-парафинов требуют применения высоких давлений (2-4 МПа), присутствия водорода, высоких температур. Однако, реакция изомеризации н-парафинов протекает с небольшим выделением тепла (6 - 8 кДж/моль) и с ростом температуры константы равновесия реакции н-парафин - изопарафин уменьшаются, т.е. в этом случае термодинамически выгодны низкие температуры [3]. Степень изомеризации максимальна при температурах, близких к комнатной. Однако этот процесс предполагает использование сильных кислот (суперкислот) поскольку в реакции изомеризации парафиновых углеводородов наиболее медленной стадией является перегруппировка промежуточных соединений на кислотных центрах катализатора, что влечет за собой необходимость придания ему сильных кислотных свойств [4]. Преимуществом суперкислотных катализаторов является возможность ее осуществления при низких температурах (20 - 70° С), что значительно ниже температурных условий, в которых работают в настоящее время традиционные гетерогенные катализаторы изомеризации парафиновых углеводородов. Эта особенность суперкислотных катализаторов обусловливает увеличение выхода целевых продуктов.

Активные в реакциях с парафинами суперкислоты долгое время были представлены исключительно фторсодержащими системами, вызывающими серьезные технологические затруднения из-за их невысокой стабильности, а также токсичности, коррозионной активности и сложности регенерации. Также в реакциях изомеризации проявили активность и сильные кислоты на основе галогенидов алюминия.

При использовании каталитической системы А1С1з+НС1 в реакции изомеризации н-пентана при температуре 1250С селективность по изопентану составляет 11%, при конверсии исходного углеводорода 70% [3]. Высокая конверсия при низких значениях селективности объясняется протеканием конкурирующего процесса - крекинга. Доля побочного процесса прямопропорционально зависит от температуры и соотношения углеводород: каталитическая система. Однако, при понижении температуры до 500С, подавляется не только крекинг, но и целевая реакция [3].

Поиск новых каталитических систем для осуществления энергосберегающего процесса изомеризации при низких температурах остается актуальной задачей.

Авторами работ [6, 7] в процессе создания новых суперкислотных комплексов и их применения в одностадийной функционализации (ацилирование, карбонилирование, ионное монобромирование, сульфуризация и др.) н-парафинов была установлена возможность алки-лирования, крекинга, и изомеризации н-парафинов при низких температурах (20 - 500С). Однако подробные исследования этих реакций не проводились.

Цель данной работы - исследование закономерностей протекания реакции скелетной изомеризации н-пентана и н-гексана при комнатной температуре в присутствии каталитических систем на основе галогенидов алюминия, обладающих суперкислотными свойствами.

Экспериментальная часть

В настоящей работе использовались следующие соединения:

- н-пентан, ТУ 0272-029-00151638-99, без дополнительной очистки;

- н-гексан квалификации «Ч», ТУ 2631-025-44493179-98, без дополнительной очистки;

- алюминия бромид квалификации «Ч» с содержанием основного вещества не менее 97% (масс);

52

- алюминия хлорид квалификации «Ч» производства «Каустик» (г. Стерлитамак) с содержанием

основного вещества не менее 97% (масс);

- метилен бромистый квалификации «Ч» с содержанием основного вещества не менее 99%

(масс);

- четыреххлористый углерод квалификации «ХЧ» с содержанием основного вещества не менее

99% (масс).

Для приготовления каталитической системы рассчитанные количества компонентов (галогенид алюминия, метилен хлористый/бромистый, четыреххлористый углерод) смешиваем в колбе в инертной атмосфере без подвода тепла.

Реакцию изомеризации проводим в колбе, снабженной мешалкой, термометром и обратным холодильником, соединённым с отводом, конец которого помещен в сосуд с нормальным гексаном для улавливания выделяющегося в процессе реакции газа (изобутан, изопентан и др.). Температура реакции 200С, атмосфера инертная.

Жидкие пробы через заданные промежутки времени отбираем в охлажденные приемники (0 -50С) и анализируем. Анализ реакционной массы проводим методом газовой хроматографии на хроматографе «Кристаллюкс-4000», снабженном капиллярной колонкой.

Обсуждение результатов

Систематические исследования реакции скелетной изомеризации н-пентана и н-гексана проводили в присутствии каталитической системы на основе галогенидов алюминия.

В качестве галогенидов алюминия использовались хлорид (АЮЬ) и бромид (А1ВГ3) алюминия. Ионизация CCЦ под действием АЮЬ известна давно. В частности, в работе [8], было показано, что CCЦ обменивается ионами с АЮЬ при 20 0С, а в работе [9] обнаружены су-перкислотные свойства подобной системы в реакциях с н-парафинами.

Используемая нами каталитическая система имеет состав:

[ССЦ]:[А1На1]:[СН2Иа12], где На1 - С1 или Вг.

Используемый растворитель СН2На12 (где На1 — С1 или Вг) выполняет функцию среды, обеспечивающей более интенсивный обмен ионами между компонентами каталитической системы с образованием димерного аниона АЬНа1-7, определяющего ее суперкислотные свойства:

СНаЦ + А1На1з ^ А1На14-СНа13+ А1На14-СНа13+ + А1На1з ^ А12На17-СНа13+ ^ А12На17- + СНа13+

В ходе проведения экспериментов обнаружено, что не только присутствие растворителя, но и его количество оказывает влияние на степень превращения исходного углеводорода.

С увеличением соотношения СН2ВГ2:А1С13 (мольн.) растет степень превращения исходного углеводорода с 58% до 96%. Однако выше мольного отношения СН2ВГ2:А1С13 = 3 суммарный выход изопарафинов практически не изменяется (табл. 1).

Таблица 1- Показатели процесса скелетной изомеризации н-пентана в присутствии Д!С!з. [Д!С!з] = 0,7 моль/л, растворитель СН2Вг2, [ССЦ]:[Д!С!3] = 1:2 (мольн.), т= 6 часов, Т = 200С

[СН2Вг2]:[А!С!з] (мольн) Конверсия, % Селективность по изопарафинам, % Выход, % (мас.)

X изо-С4-С12 изо-С4 изо-С5 ХизоСб-С12

1,5 58 98 57 32 14 11

3 94 95 90 80 5 5

6 96 93 89 79 5 5

Уменьшение выходов и селективности по изопентану объясняется усилением конкурирующих процессов крекинга и диспропорционирования, причем основным продуктом крекинга является изобутан, а основным продуктом диспропорционирования - изомеры Сб — С12-Данный факт объясняется механизмом изомеризации н-парафинов. В присутствии кислотных катализаторов изомеризация протекает по цепному карбкатионному механизму [10]. Рассмотрим механизм реакции изомеризации на примере н-пентана в присутствии суперкислоты на основе хлорида алюминия.

В присутствии растворителя компоненты каталитической системы претерпевают превращения:

СС14 +Д!С!з ^ А1СЦ"СС1з+ А1С14-СС13+ + Д!С!3 ^ СС!3+Д!2С!7" ^ СС!3+ + Д!2С!7-

Ключевой стадией в реакции изомеризации н-парафинов, в частности н-пентана, по-видимому, является перенос гидрид-иона от н-парафина к катиону каталитической системы с образованием вторичного карбениевого иона (структура с одним положительно заряженным углеродным атомом, образующаяся только в присутствии катализаторов кислотного типа):

* СС!3+ ^ ^\/ + СНС|3 +

Вторичный ион карбения находится в равновесии с более устойчивой третичной формой:

В свою очередь третичный карбениевый ион может участвовать в дальнейших превращениях по следующим механизмам:

I. отщепление гидрид-иона с образованием изопентана и вторичного карбениевого иона, переходящего в более устойчивую третичную форму и снова участвующего в отщеп-

лении гидрид иона от парафина

II. элиминирование протона с образованием сопряженного олефина

В более мягких условиях сравнительно легко образуются карбений-ионы из олефинов и из парафинов с третичным углеродным атомом:

Термодинамически вероятна такая перегруппировка карбениевого иона, которая повышает его стабильность. Среда суперкислот обеспечивает высокую стабильность карбениевых ионов. Более стабилен, как правило, сильнее замещенный карбениевый ион, поэтому структурные изменения могут протекать по следующей схеме:

Мы полагаем, что имеет место дальнейшее взаимодействие образующегося олефина в результате разрыва карбениий-иона с парафином с третичным атомом углерода. В результате подобных взаимодействий образуются высокоразветвленные парафины Сб — С12, что подтверждается данными анализов реакционной массы.

Скелетная изомеризация н-пентана и н-гексана в присутствии суперкислот протекает в двухфазной системе и лимитирующей стадией процесса, по-видимому, является скорость диффузии реагентов. Поэтому была подобрана такая скорость перемешивания, при которой реакция протекает в кинетической области.

Как видно из данных рисунка 1, оптимальной скоростью перемешивания является 800 об/мин, поскольку дальнейшее увеличение скорости не приводит к значительному росту конверсии н-пентана.

100

400 600 S00 1000

Скорость перемешивания, об мш

Рис. 1 - Скелетная изомеризация н-пентана в присутствии суперкислотной системы на основе хлорида алюминия. Т = 20 0С, т = 6 ч., [ССЦ]:[А1С1з]:[СН2Вг2] = 1:2:6, мольн

Каталитическая система на основе бромида алюминия оказалась активнее аналогичной системы на основе хлорида алюминия.

Даже при концентрации А!ВГ3 в два раза меньшей концентрации АЮЬ практически весь н-пентан (98%) подвергается превращению, основными продуктами которого являются изобутан, изопентан, изогексаны, изо-С7 — С12 (табл. 2). Селективности по изопарафинам при использовании каталитических систем с А!ВГ3 и с Д!С!3 в целом близки: 93% и 95% соответственно, однако выходы по индивидуальным продуктам различны. При использовании бромидов алюминия преимущественно протекает конкурирующая реакция крекинга с образованием изобутана (77%), тогда как при использовании хлоридов алюминия доли крекинга и изомеризации н-пентана в изопентан близки (выход изобутана - 20 %, выход изопентана - 20%, табл. 2). Необходимо также отметить, что имеет место и второй конкурирующий процесс - диспро-порционирование. В этом случае образуются изопарафины с количеством атомов в углеродной цепи, превосходящим исходный парафин. Аналогичным превращениям подвергается и н-гексан. Однако эти превращения протекают более медленно, нежели у н-пентана (конверсия н-гексана 76% и 26% при использовании А!ВГ3 и Д!С!3 соответственно).

В зависимости от необходимого нам продукта (изобутан, соответствующий изопарафин, или же сумма изопарафинов) можно управлять процессом, варьируя составом каталитической системы и исходным сырьём. Например, для получения изобутана в качестве катализатора необходима система на основе бромида алюминия, а в качестве сырья - н-пентан.

Использование бромидов алюминия в качестве компонента каталитической системы ограничивается его доступностью, трудностями приготовления каталитической системы, и низкой селективностью по отношению к изомеризации. По этой причине дальнейшие исследования проводились с системами на основе хлорида алюминия.

Таблица 2 - Показатели процесса изомеризации н-пентана и н-гексана в присутствии суперкислот на основе бромида и хлорида алюминия ([СС!4]:[Д!На!з]=1:2 мольн.)

Углеводород Условия проведения Показатели процесса

Галогенид алюминия Время, мин. Концентрация [А!На!3], моль/л Температура, 0С Конверсия, % Селективность по изопарафинам, % Выход, % (мас.)

СЧ О 1 о 1 о з и н О 1 О з и Ю О - о з и СО О о СО и Н СЧ О 1 Г-- о о з и н

АІВгз 0,35 98 93 92 77 4 7 4

н-Пентан 180 20

АІСІз 0,7 54 95 51 20 20 8 3

АІВгз 0,35 76 87 65 20 14 20 11

н-Гексан 180 20

АІСІз 0,7 26 93 24 8 5 9 2

В ходе проведения экспериментов мы выяснили, что на активность каталитической системы влияет мольное соотношение ее компонентов ООЦ : А1С1з.

Наибольшей активностью обладает каталитическая система с мольным соотношением ССЦ:А1С1з = 1:2, как в превращении н-пентана, так и в превращении н-гексана (рис.2).

Рис. 2 - Показатели процесса изомеризации н-пентана и н-гексана в присутствии каталитической системы на основе хлорида алюминия с различным соотношением [ССЦ] : [Д!С!з]. Т = 20 0С, 1 = 6 ч., [Д!С!з] = 0 ,7 моль/л

Конверсия н-пентана и н-гексана в присутствии каталитической системы на основе А1С1з меньше (95 и 85%, соответственно), чем в присутствии аналогичной системы на основе бромида алюминия, а времени для ее достижения требуется гораздо больше (табл.2,3,4), не-

смотря на двукратное превосходство в концентрации хлорида алюминия ([А1С1з] = 0,7 моль/л, [А!Вг3] = 0,35 моль/л).

В процессе изомеризации н-пентана после достижения максимального значения выхода целевого продукта изопентана дальнейшее его увеличение прекращается, и в некоторых случаях уменьшается (табл.3). Предположительно, это объясняется тем, что образующийся изо-пентан вступает в побочные процессы крекинга и диспропорционирования. Поэтому в случае необходимости получения максимального выхода изопентана в присутствии суперкислотной системы на основе хлорида алюминия ([А!С!з] = 0,7 моль/л) есть смысл уменьшить время реакции до четырех часов. Тогда вклад реакции крекинга в состав реакционной массы будет не столь значительным, а селективность по изопентану окажется гораздо выше, чем при использовании бромида алюминия. Это говорит о том, что данная каталитическая система, как и предполагалось, более селективная в отношении изомеризации.

Таблица 3- Показатели процесса изомеризации н-пентана с различным соотношением компонентов каталитической системы (Т = 200С, т = 6 ч., |Д!С!з| = 0,7 моль/л)

Соотношение ССЦ : Д!С!з, мольн. Время, ч Конверсия, % Селект-ть изо-Сб/ Хизо-С4-С12, % Выход, % (мас.)

изо-С.4/ н-С4 изо-С5 !изо- Сб/ н-Сб сч 1 ^ к 1

1 2 3 4 5 6 7 8

1 2 3 4 5 6 7 8

2 15 50 / 97 4 / - 7 2 / - 0,5

1 : 1 4 38 30 / 94 17 / - 11 5 / 0,2 2

6 68 22 / 92 37 / - 15 8 / 0,5 4

2 38 30 / 94 17 / - 11 5 / 0,2 2

1 : 1,5 4 69 21 / 93 37 / - 15 9 / 0,5 5

6 91 10 / 89 52 / - 9 12 / 0,8 7

2 38 43 / 97 13 / - 16 6 / 0,2 2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1 : 2 4 70 26 / 93 32 / - 18 12 / 0,9 8

6 95 5 / 95 80 / - 4 4 / 0,2 4

2 33 35 / 97 16 / - 12 4 / 0,1 1

1 : 2,5 4 65 23 / 95 36 / - 15 8 / 0,4 3

6 86 12 / 92 55 / - 10 9 / 0,5 5

При изомеризации н-гексана выход продуктов как целевой, так и конкурирующих реакций в течение 6 часов увеличивается и соизмерим с выходами при изомеризации н-гексана в течение трех часов с использованием в качестве компонента каталитической системы бромида алюминия (табл.2, 4). Поэтому, в случае необходимости уменьшения времени реакции, процесс изомеризации н-гексана целесообразнее проводить в присутствии суперкислот на основе бромида алюминия, либо использовать системы с А!С!з, но с увеличением концентрации последнего.

Анализ литературных данных свидетельствует о том, что в последние годы всё больший интерес в скелетной изомеризации нормальных парафиновых углеводородов представляют каталитические системы, обеспечивающие протекание процесса при низких температу-

рах. К таким системам относятся, например, суперкислотные комплексы на основе галогени-дов алюминия и полигалогенметанов, а также расплавы органических солей, известные как ионные жидкости [11].

Таблица 4 - Показатели процесса изомеризации н-гексана с различным соотношением компонентов каталитической системы (Т = 200С, т = 6 ч., [AICI3] = 0,7 моль/л)

Соотношение CCI4 : AICI3, мольн. Время, ч Конверсия, % Селект-ть !изо-Се/ £изо-С4-С12, % Выход, % (мас)

изо-С4/ н-С4 изо- С5/ н-С5 !изо-Са CN 1 £ — 1

2 10 39 / 91 3 / - 1 / - 4 1

1:1 4 28 33 / 93 9 / - 6 / 0,3 9 2

6 63 24 / 82 13 / - 12 / 0,9 15 11

2 16 38 / 95 5 / - 3 / 0,8 6 1

1:1,5 4 41 32 / 88 9 / - 8 / 1,0 13 5

6 78 16 / 77 15 / - 14 / 2,0 15 13

2 14 43 / 98 5 / - 2 / 0,2 6 1

1:2 4 51 31 / 92 15 / - 11 / 1,2 16 9

6 85 26 / 84 17 / - 16 / 2,4 22 13

1:2,5 2 4 6 15 48 85 39 / 98 31 / 95 26 / 78 6 / -16 / -15 / - 2 / 0,1 10 / 1,0 15 / 2,0 6 15 21 1 9 14

В ходе проведенных исследований было установлено, что протекание скелетной изомеризации н-пентана и н-гексана возможно при низкой температуре (20 0С) в присутствии каталитических систем на основе галогенидов алюминия, обладающих суперкислотными свойствами. Наиболее реакционоспособными оказались системы на основе А1ВГз, обеспечивающие конверсию н-парафина до 98% при селективности по изопарафинам до 90%. Однако использование бромида алюминия ограничивается его доступностью, трудностями при приготовлении каталитической системы, низкой селективностью по отношению к изомеризации. При использовании бромидов алюминия преимущественно протекает конкурирующая реакция крекинга с образованием изобутана (77% при изомеризации н-пентана). Более селективными по отношению к изомеризации нормальных парафиновых углеводородов оказались системы на основе А1С1з, в присутствии которых конверсия исходного углеводорода достигает 85% при селективности по изопарафинам 84% (н-гексан), причём основным продуктом реакции является целевой с выходом 22% (изогексаны).

В зависимости от преследуемых целей в процессе изомеризации нормальных парафинов, будь то получение целевого изопарафина, либо суммы всех изопарафинов, можно управлять процессом, варьируя составом каталитической системы и исходным сырьём.

Таким образом, процесс изомеризации нормальных парафинов с использованием су-перкислотных каталитических систем на основе галогенидов алюминия протекает в мягких условиях, при низких температурах (20° С), что значительно ниже температурных условий, в которых работают промышленные бифункциональные катализаторы изомеризации парафиновых углеводородов, при атмосферном давлении, в отсутствие водорода и не требует присутствия благородных металлов в составе катализатора. Эта особенность каталитических свойств

суперкислотных систем обусловливает увеличение выхода целевых продуктов и является несомненным технологическим преимуществом этих катализаторов.

Работа выполнена в рамках реализации ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры

инновационной России» на 2009-2013 годы, ГК № П478.

Литература

1. Нефедов, Б.К. Пути развития и модернизации российских НПЗ / Б.К. Нефедов // Катализ в промышленности. - 2008 - №1. - С. 33 - 40.

2. Домерг, Б. Дальнейшее развитие технологии изомеризации парафинов / Б. Домерг, Л. Ватрипон, Ж-Ф Жоли, Р. Маттеус // Нефтепереработка и нефтехимия. - 2001 - №4. - С. 15 - 27.

3. Жоров, Ю.М. Изомеризация углеводородов. Химия и технология / Ю.М. Жоров. - М.: Химия, 1983.

- 304 с.: ил.

4. Бурсиан, Н.Р. Технология изомеризации парафиновых углеводородов / Н.Р. Бурсиан. - М.: Химия, 1985. - 191 с.

5. Федоров, Г.И. Активация отработанных алюмоплатиновых катализаторов изомеризации низших парафинов / Р.И. Измайлов, А.А. Емекеев, Б.Т. Бурганов, Х.Э. Харлампиди // Вестн. КТУ - 2009. -№6. - С. 215 - 220.

6. Ахрем, И. С. Новые суперэлектрофильные комплексы для низкотемпературных превращений алка-нов и циклоалканов / И.С. Ахрем, А.В. Орлинков // Известия академии наук. Серия химическая. -1998 - №5. - С. 771 - 793.

7. Ахрем, И. С. Полигалогенметаны в сочетании с галогенидами алюминия в одностадийном синтезе карбонилсодержащих соединений из алканов и циклоалканов / И.С. Ахрем // Известия академии наук. Серия химическая. - 2003 - №12. - С. 2466 - 2486.

8. Wallace, C.H. The exchange reaction between aluminum chloride and carbon tetrachloride / C.H. Wallace // J. Am. Chem. Soc. - 1950. - Vol. 72. - P. 5275.

9. Ахрем, И. С. Полигалогенметаны в сочетании с галогенидами алюминия в одностадийном синтезе карбонилсодержащих соединений из алканов и циклоалканов / И.С. Ахрем // Известия академии наук. Серия химическая. - 2003 - №12. - С. 2466 - 2486.

10. Химия нефти и газа: Учеб. пособие для вузов / А.И. Богомолов [и др.]; под ред. В. А. Проскурякова, А.Е. Драбкина. - 2-ое изд., перераб. - Л.: Химия, 1989. - 424 с.

11. Зинуров, Р.Р. Скелетная изомеризация н-пентана в присутствии ионной жидкости на основе AlCl3 / Р.Р. Зинуров, Д.Р. Зинуров, Р.А. Ахмедьянова, А.Г. Лиакумович // Нефтехимия. — 2010.— Т. 50. -№5. — С. 386 —390.

© Р. Р. Зиннуров - асп. каф. технологии синтетического каучука КГТУ, [email protected]; Д. Р. Зиннуров -сотр. той же кафедры, [email protected]; Р. А. Ахмедьянова - д-р техн. наук, проф. той же кафедры; А. Г. Лиакумович - д-р техн. наук, проф. той же кафедры.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.