烷基化反应及其工艺
烷基化工艺作业安全操作规程
烷基化工艺作业安全操作章程1.烷基化引入有机化合物分子中的碳、氮、氧等原子上的反应称为烷基化反应。
涉及烷基化反应的工艺过程为烷基化工艺，可分为C-烷基化反应、N-烷基化反应、O-烷基化反应。
2.反应介质具备自然危险性，应当注意管道运输，系统开停车，升温速率，升压速率。
3.烷基化催化剂具备自然危险性，遇水剧烈反应，放出大量热量，容极易引发火灾甚至爆炸；应特别注意催化剂的安装，和定期更换。
4.烷基化反应都是在加热条件下进行，原料、催化剂、烷基化剂等原料次序颠倒、加料速度过快或者搅拌中断停止等异常现象容易引起局部剧烈反应，造成跑料，引发火灾或爆炸事故。
应特别注意必须控制反应速度。
5.烷基化反应釜内温度和压力；烷基化反应釜内搅拌速率；反应物料的流量及配比等。
6.反应物料的紧急切断系统；紧急冷却系统；安全泄放系统；可燃和有毒气体检测报警装置等。
7.将烷基化反应釜内温度和压力与釜内搅拌、烷基化物料流量、烷基化反应釜冷却水阀形成联锁关系，当烷基化反应釜内温度超标或搅拌系统发生故障时自动停止加料并紧急停车8.安全设施包括安全阀、爆破片、紧急放空阀、单向阀及紧急切断装置等。
9.应当定期检查，并经常注意低压系统压力变化，以避免高压气体窜入低压系统引起物理爆炸。
若发现低压系统压力突然升高，而原因不明时，应作紧急停车处理。
10.要经常检查合成机工作内件的运转、密封、润滑情况，如果发现撞击、震动、大量泄漏等异常现象，应快速进行处理，避免高压气体冲击发生着火和爆炸。
11. 操作人员要认真学习安全生产知识和消防安全知识，做到“三懂”、“三会”。
“三懂”是指懂得本岗位的火灾危险性；懂得预防火灾的措施；懂得扑救方法。
“三会”是指会报警；会使用灭火器材；会处置险肇事故。
烷基化工艺及硫酸烷基化反应器研究进展
2017年第36卷第5期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1573·化 工 进展烷基化工艺及硫酸烷基化反应器研究进展李明伟，李涛，任保增（郑州大学化工与能源学院，河南 郑州 450001）摘要：目前烷基化研究主要集中在新型催化剂的开发和酸烃混合过程的强化，研究开发新型烷基化反应器是突破点之一。
本文综述了国内外碳四烷基化工艺技术现状，简述了硫酸、氢氟酸、离子液体、固体酸作为催化剂的反应工艺。
回顾了碳四烷基化反应机理，指出异丁烷的氢转移是反应的控速步骤，进而提出烷基化技术改进的关键是强化异丁烷向酸相的传质，并以此指导新型反应器的设计。
文章着重介绍了硫酸法烷基化反应器，将其按照混合方式分为搅拌混合式、静态混合式、喷射混合式以及剪切混合式等。
从原料混合、产物分离和传热等方面详细介绍了几种典型的硫酸法烷基化反应器，并对各种反应器的优缺点进行了总结，便于炼油企业结合自身优势选择合理的烷基化反应器及工艺路线。
关键词：烷基化；异丁烷；反应器；混合；聚结中图分类号：TE624.4+8 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2017）05–1573–08 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017.05.003Advance of alkylation process and concentrated sulfuric acid alkylationreactorLI Mingwei ，LI Tao ，REN Baozeng（School of Chemical Engineering and Energy ，Zhengzhou University ，Zhengzhou 450001，Henan ，China ）Abstract ：At present, the research of alkylation is mainly focused on the development of new catalysts and the strengthening of acid-hydrocarbon mixing process. The development of novel liquid acid alkylation reactors is one of the breakthrough points. In this paper, the status of alkylation technology at home and abroad were reviewed. The reaction process of solid acid ，sulfuric acid ，hydrofluoric acid and ionic liquid as catalyst were introduced. The mechanism of C 4 alkylation was also reviewed. Based on the fact that the H - transfer of isobutane is the control step of the reaction, it was reported in this paper that the key of the development of alkylation is to strengthen the mass transfer of isobutane to acid phase, which is of great significance to the design of novel reactors. The reactors for concentrated sulfuric acid alkylation ，which are divided into stirred mixing type, static mixing type, injection mixing type and shear mixing type according to the different ways of mixing ，were emphatically introduced. This paper discusses several typical sulfuric acid alkylation reactors, including reactants mixing, products separation, and heat transfer. The advantages and disadvantages of various reactors are summarized ，which is convenient for refiners to choose the reasonable alkylation reactor and process route. Key words ：alkylation ；isobutane ；reactors ；mixing ；coalescence2017年1月起，全国范围提前一年供应国Ⅴ标准汽、柴油，预计2017年国内汽油需求量为1.29亿吨[1]。
烷基化工艺
烷基化工艺的反应类型包括质子酸烷基 化、路易斯酸烷基化、酶催化烷基化等。
烷基化反应的机理
质子酸烷基化反应机理
• 质子酸作为催化剂，与烷基化剂发 生质子交换，生成活性中间体。 • 活性中间体与有机化合物发生烷基 化反应，生成新的烷基化合物。
路易斯酸烷基化反应机理
• 路易斯酸作为催化剂，与烷基化剂 发生配位反应，生成活性中间体。 • 活性中间体与有机化合物发生烷基 化反应，生成新的烷基化合物。
点。
01
烷基化工艺在 石油化工、制 药、新材料等 领域有广泛的 应用，具有较 高的经济效益。
02
烷基化工艺的缺点
烷基化工艺的催化剂成本较高，且部分催化剂具有毒性。
烷基化工艺的产物分离和提纯过程较复杂，可能导致产物损失。
烷基化工艺的改进措施与发展方向
通过改进催化剂结构和性能，降低催化剂成本和毒性。 通过优化产物分离和提纯工艺，提高产物收率。 开发新型绿色烷基化工艺，提高工艺的环境友好性。
烷基化工艺的发展趋势
烷基化工艺的发展方向包括绿色烷基化 工艺的研究、新型催化剂的研究、智能 化生产技术的应用等。
烷基化工艺的发展将进一步提高工艺的 经济效益和环境友好性。
烷基化工艺在未来工业中的应用前景
01 烷基化工艺在未来工业中的应用前景广泛，包括石油化工、制药、新材料等领域。 02 烷基化工艺在未来工业中的应用将进一步提高产品的性能和价值，促进相关产业的发展。
烷基化工艺的催化剂研究
ห้องสมุดไป่ตู้
01 质子酸催化剂的研究
• 改进质子酸催化剂的结构，提高催化剂的活性和选择性。 • 通过添加助剂，改善催化剂的稳定性，延长使用寿命。
02 路易斯酸催化剂的研究
• 改进路易斯酸催化剂的结构，提高催化剂的活性和选择 性。 • 通过添加助剂，改善催化剂的稳定性，延长使用寿命。
烷基化流程简述
烷基化流程简述装置由原料加氢精制、反应、制冷压缩、流出物精制和产品分馏及化学处理等几部分组成。
原料加氢精制自MTBE来的未反应C4馏分经凝聚脱水器脱除游离水后进入原料缓冲罐，经泵抽出换热、加热到反应温度后与来自系统的氢气在静态混合器中混合，进入加氢反应器底部床层，反应物从反应器顶部出来，与加氢裂化液化气（来自双脱装置，进入缓冲罐，经泵抽出）混合进入脱轻烃塔（脱除C3以下轻组分和二甲醚）。
塔顶轻组分经冷凝器冷凝，进入回流罐，不凝气排至燃料气管网，冷凝液部分顶回流，部分作为液化气送出装置。
塔底C4馏分经换热、冷却至40℃进入烷基化部分。
反应部分烯烃与异丁烷的烷基化反应，主要是在酸催化剂的作用下，二者通过中间反应生成汽油馏分的过程。
C4馏分与脱异丁烷塔来的循环异丁烷混合经换冷至11℃，经脱水器脱除游离水（10ppm）后与闪蒸罐来的循环冷剂直接混合，温降至3℃分两路进入烷基化反应器。
反应完全的酸-烃乳化液经一上升管直接进入酸沉降器，分出的酸液循下降管返回反应器重新使用，90%浓度废酸排至废酸脱烃罐，从酸沉降器分出的烃相流经反应器内的取热管束部分汽化，汽-液混合物进入闪蒸罐。
净反应流出物经泵抽出经换热、加热至约31℃去流出物精制和产品分馏部分继续处理。
循环冷剂经泵抽出送至反应进料线与原料C4直接混合，从闪蒸罐气相空间出来的烃类气体至制冷压缩机。
制冷压缩部分从闪蒸罐来的烃类气体进入压缩机一级入口，从节能罐顶部来的气体进入二级入口，上述气体被压后进入节能罐,在其内闪蒸,富含丙烯的气体返回压缩机二级入口液体去闪蒸罐,经降压闪蒸温度降低出至抽出丙烷碱洗罐碱洗，以中和可能残留的微量酸，从罐抽出的丙烷经丙烷脱水器脱水后送出装流出物精制和产品分馏部分目的是脱除酸脂（99.2%的硫酸+12%的NaOH）。
换热后的反应流出物进入酸洗系统,与酸在酸洗混合器内进行混合后,进入流出物酸洗罐，绝大部分酸脂被吸收。
流出物烃类和酸在酸洗罐中分离，烃类流出物酸含量低于10ppm，酸则连续进入反应器作为催化剂使用。
烷化工艺流程
烷化工艺流程
《烷化工艺流程》
烷化是一种在化学工业中广泛运用的重要工艺流程，用于生产烷烃类化合物，如乙烷、丙烷等。
烷化过程通常包括烷烃与烷基化试剂进行反应，生成较长链的烷基化合物。
该过程通常应用于原油精炼和烷烃类化合物的工业生产中。
烷化工艺流程的主要步骤包括原料准备、催化剂选择、反应条件控制等。
首先，需要准备好烷烃原料和烷基化试剂，其中烷烃原料通常来自于天然气或石油提炼，而烷基化试剂则是用于引发烷化反应的重要物质。
在催化剂选择上，通常选择具有高活性和烷烃选择性的固体酸性催化剂，如氧化铝、硅铝酸等。
此外，还需要合理控制反应条件，包括温度、压力和反应物比例等参数，以确保反应的高效进行。
在实际操作中，烷化工艺流程通常采用连续式反应器进行进行，将烷烃和烷基化试剂通过反应器进行充分混合反应，产生烷基化合物。
此外，还需要对反应产物进行分离和纯化，以得到高纯度的烷基化合物。
在实际工业生产中，烷化工艺流程已经在燃料生产、润滑油生产和化学原料生产等领域得到广泛应用。
总之，《烷化工艺流程》是一项重要的化工工艺技术，对于烷烃类化合物的生产具有重要意义。
随着化工技术的不断发展和进步，相信烷化工艺流程将会在未来得到更加广泛的应用和推广。
硫酸法烷基化的工艺原理和反应系统
硫酸法烷基化的工艺原理和反应系统王欢(大庆炼化公司炼油生产二部，黑龙江 大庆 163000)摘要：烷基化技术包括很多种，其中硫酸法烷基化主要指STRATCO 硫酸法烷基化技术中流出物制冷技术，此工艺技术成熟可靠，有着酸资源丰富，价格便宜，可回收，能够连续保持活性等优点。
该工艺中硫酸腐蚀性较强，设备易腐蚀，消耗酸较大，容易产生大量的酸渣，装置需要长周期运行。
文章主要探讨硫酸法烷基化的加氢硫酸法烷基化和烷基化反应原理和主要的工艺流程。
关键词：硫酸法烷基化；工艺原理；工艺流程中图分类号：TQ111文献标志码：A文章编号：1008-4800(2021)08-0160-02DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.08.077The Process Principle and Reaction System of Sulfuric Acid AlkylationWANG Huan (Daqing Refining & Chemical Company Production Department II , Daqing 163000, China)Abstract: There are many kinds of alkylation technologies, among which sulfuric acid alkylation mainly refers to the effluentrefrigeration technology in STRATCO sulfuric acid alkylation technology. This process is mature and reliable, has the advantages of rich acid resources, low price, recyclability, and continuous activity. In this process, the sulfuric acid is more corrosive, the equipment is easy to corrode, the consumption of acid is large, and it is easy to produce a large amount of acid slag, the device needs long-term operation. This paper mainly discusses the principle and main process flow of hydrosulfuric acid alkylation and alkylation reaction of sulfuric acid alkylation.Keywords: sulfuric acid alkylation; process principle; process flow0 引言伴随时代的发展，油气生产的标准越来越为严格，在石油炼制工业产业中，通过烷基化技术的运用，可以提高汽油成分中的辛烷值和抗暴性能，从而提高汽油的整体效率，满足化工产业的发展需求。
(7)烷基化反应
OH
(CH ) SO /NaOH
COOCH3 S O N O CH3
水 -乙醇介质 , 20 C,10h
(医 药 中 间 体 )
Cl
N a 2 CO 3
Cl
+
N H2
(C H 3 O ) 2 S O 2
5 0 -6 0 C N (C H 3 ) 2
o
y=95%
27
Cl
C H 2C l +
Z nC l 2 Cl 85-90 C
o
CH2
7.2.6 醇对芳烃的C-烷化 它是弱的烷化剂，主要用于活泼芳香族衍生物的烷基化 （苯、萘、酚、芳胺等）。 在酸性催化剂作用下，温度不太高（200-250℃），醇先与芳 胺发生N－烷基化反应，温度再升高（240-300℃）烷基转移， 生成烷基芳胺。
10
7.2.7 醛、酮对芳烃的C-烷化 1）甲醛与芳环反应可制得一系列的对称二芳甲烷衍生物，而 苯甲醛则可得到一系列三芳甲烷衍生物。
11
12
13
C C l3
酸催化剂
C C l3 H 3C H 3C C H
（农药和医药中间体）
C H
O + 2
CH3 + H 2O CH3
O 浓 H 2S O 4
18
2）反应特点 胺类用醇进行的烷基化反应为亲电取代反应，胺的碱性越强，反 应越容易进行。 芳香族胺类，环上的给电子基团使芳胺易烷基化，环上的吸电子 基团使烷基化变困难。 胺类用醇的烷基化反应是连串反应和可逆反应 。
是可逆的连串反应，苯胺用甲醇N-甲基化时，K1和K2都大于200， 而且K2/ K1≈1000，所以只要用适当过量的甲醇，就可以使苯胺完 全转化为N,N-二甲基苯胺。
07-第七章-烃基化
通入环氧乙烷，经中和漂白，得到聚醚产品，其商品名为OP型乳化剂。
C8H17
OH
+
n CH2 O
CH2
NaOH
第26页，共46页。
C8H17
O(CH2CH2O)nH
用醇作O-烷基化试剂存在什么问题？
第27页，共46页。
三、N－烷基化反应（简介）
氨、脂肪胺或芳胺中氨基上的氢原子被烷基取代，或通过直接加成而在上述化 合物分子中的N原子上引入烷基的反应均称为N－烷基化反应。
第七章 烷基化 Alkylation
第1页，共46页。
第一节 概述 一、烷基化反应的简介 二、烷基化反应的类型
第2页，共46页。
一、烷基化反应的简介
1．研究作用： 可以合成塑料、医药、溶剂、合成洗涤剂、药物、染料、香料、催化剂、表面
活性剂等功能性产品。如通过C—烷基化反应可制得阴离子表面活性剂；通过O－烷
基化可制得聚乙二醇型非离子表面活性剂；通过N－烷基化合成的季铵盐是重要的阳离子表面活
性剂、相转移催化剂、杀菌剂等。
2．定义： 烷基化反应是指向有机化合物分子中的碳、氮，氧等原子上引入烃基增长碳链
（包括烷基、烯基、炔基、芳基等）的反应，其中以引入烷基最为重要。
3．可发生烷基化反应的有机物：芳烃、活泼亚甲基化合物、胺类等。
原因： 连在芳环上的卤素受到共轭效应的稳定作用，其反应活性较低，不能进 行烷基化反应。
第10页，共46页。
（2）烯烃 ：烯烃是另一类常用的活性较强的烷基化剂。
CH3
+
H3C
C H
CH2
H2SO4
CH3 CH3 CH
CH3
常用质子酸催化，工业上也有Lewis催化
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§7.1概述
一、定义
二、种类
烷基化种类
1，C－烷基化
2，N－烷基化
3，O－烷基化
C－H → C－R N－H → N－R O－H → O－R
§7.2 C－烷基化反应
一、C－烷化剂 1，卤烷卤烷 作C-烷化剂 2，烯烃
乙烯、丙稀、异丁烯；一般AlCl3作催化剂，也可用BF3、HF
H2C(H2C) 16H3C NH
H2C(H2C) 16H3C
2CH 3Cl
H2C(H2C) 16H3C H2C(H2C) 16H3C
N+
CH3 ·Cl－
CH3
3，用酯类烷化
硫酸酯（ROSO2OR）、磷酸酯、芳磺酸 酯等
沸点高，故可在常压下进行；当价格比 醇和卤代烃高 ； ArNH2 ＋ ROSO2OR → ArNHR ＋ ROSO2OH ←需要碱中和生成的酸 ArNH2 ＋ ROSO2ONa → ArNHR ＋ NaHSO4 难于进行
三氯化铝与盐酸生成络合物以后，其质子与烯烃的加成符合 马尔科夫尼科夫规则
CH3 CH
CH3
CH3 C CH3 CH3
2，卤烷的烷基化
Байду номын сангаас
3,芳烃烷基化反应的特点
（1）C－烷基化是连串反应
（2）C－烷基化反应是可逆反应烷基的转移和歧化
（3）烷基可能重排
1-氯丙烷与苯反应产物
四、烷基化反应实例
C、酮类的C－烷基化（如双砜A）
2
+ OH
O H3C C CH3
H2SO 4 或 HCl
HO
CH3
C
OH
CH3
工艺流程教材 P77-7-4
§7.3 N－烷基化反应
ArNH2 ＋ R－Z → ArNHR ＋ HR ArNHR ＋ R－Z → ArNR2 ＋ HR
特点：
1，亲电取代 －NH2，取代连接在带有孤对电子的N 原子上的H
（2）不在上述条件下，烷基进入的位置缺乏规律
三、C－烷基化反应的催化剂
路易斯酸
1，路易斯酸
质子酸
烷基铝 （AlR3）
使烷基有选择性地进入芳环氨基或羟基的邻位
四、烷基化反应历程
催化剂的作用下使烷基化剂强烈极化成 为活泼的亲电质点
亲电质点进攻芳环生成σ－络合物 脱去质子变为最终产物
1，烯烃烷基化
（4）R－X的沸点较低，反应 宜在压力下进行
如：氯甲烷的沸点：-23.7℃，氯乙烷的 沸点 13℃
Ⅱ、实例
N－烷基芳胺
6-12hr
+ NH2 C3H7Br
NHC 3H7
（2）N,N-二烷基芳胺
NaOH
+ NH2
2C2H5Cl120 - 220℃
N(C 2H5)2
（3）季铵盐
2CH 3(CH2)16CH 2OH NH 3
+ NH2
浓H 2SO4 2CH 3OH 200℃
+ NH(CH 3)2 2H2O
B、甲醚作烷化剂
2，用卤代烃作烷化剂
O2N
NH2 HO 3S
NH2
Ⅰ、特点
（1）活泼性
R越长，RX的活性越低 卤代烃的活性与C－X键的键能成反比。
RI > RBr > RCl > RF 卤素相同卤烷 作C-烷化剂
3，醇类
一般选用硫酸、氯化锌作催化剂
4，醛、酮醛、酮烷化剂§7.2 C－烷基化反应
二、芳环结构对C－烷基化的影响
1，芳环上有给电子基团
（1）烷基 （2）－NH2、－OR、—OH等
2，芳环上有吸电子基团
（1）－X、羰基、羧基等 （2）硝基（－NO2），腈基（－CN）
3，烷基进入芳环的位置
（1）低温、低浓度、弱催化剂、短时间，烷基进入的位置遵 循亲电取代反应的规律
温度再升高（240-300℃）烷基转移，生成烷基芳胺
+ NH2 C4H9OH
ZnCl 2 210℃ , 0. 8MPa
+ NHC 4H9 H2O
NHC 4H9
ZnCl 2 240℃ , 2. 2MPa
H9C4
NH2
萘与正丁醇和发烟硫酸可同时发生烷基化和磺化反应， 生成二丁基萘磺酸
B、醛类的C－烷基化
（2）规律
A、胺类用醇进行的烷基化反应为亲电取代反 应，胺的碱性越强，反应越容易进行
B、芳香族胺类，环上的给电子基团使芳胺易 烷基化 环上的吸电子基团使烷基化变困难
C、胺类用醇的烷基化反应是连串反应和可逆 反应 胺用醇的烷化反应-连串可逆反应
D、存在烷基的转移烷基的转移
（3）实例
A、在强酸存在下，芳胺与醇类的反应要求在高压 釜中进行
乙酸、氯乙醇等
酯类：硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、磷酸三甲酯、对甲
苯磺酸甲酯等
环氧化合物：环氧乙烷、环氧氯丙烷 烯烃衍生物：丙稀腈、丙烯酸、丙烯酸甲酯 醛酮：各种脂肪族和芳香族的醛酮
还原烷化
ArNH2 ＋ RCHO → Ar－N＝CHR （还原）→ ArNHCH2R
二、取代N－烷化
用醇类或醚类烷化 （1）历程
1，卤代烃的烷基化
+ C12H25Cl
AlCl 3
60 - 70℃
+ C12H25 HCl
2，烯烃的烷基化
（1）异丙苯的制备
+ H2C
CH
CH3
AlCl 3 108℃
2 - 2. 5atm
CH3 HC
CH3
（2）抗氧剂264的制备
HO
+ CH3 2 H2C
CH3浓H 2SO4 C
C(CH 3)3
HO
CH3
CH3
C(CH 3)3
3，醇、醛、酮的烷基化
醇类、醛类和酮类弱烷基化剂 烷基化过程是脱水缩合过程 主要用于活泼芳香族衍生物的烷基化
（苯、萘、酚、芳胺等） 催化剂一般为：硫酸、磷酸、HCl、三氯
化铝、氯化锌
A、醇类的C－烷基化
酸性催化剂，温度不太高（200-250℃），先N－烷基化反应
RCH 2X > R2CHX > R3CX >
CH 3X
（2）反应不可逆，为连串反应，
ArNH2 ＋ RX → ArNHR ＋ HX ArNHR ＋ RX → ArNR2 ＋ HX
+ NH2
CH 2Cl
NH CH 2
+ HCl
（3）反应中有HX产生，易与 芳胺成盐
NH 2·HCl
常用缚酸剂如：NaOH、Na2CO3、MgO、 Ca(OH)2等
2，反应活性与孤对电子的活性成正比 活性：RNH2 > ArNH2
3，反应活性也与同-NH2相连的分子有关。与－NH2 相连的分子上有供电子基的活性高。
4，由于烷基是供电基团，引入一个烷基后，第二个 H尚有反应活性，故N－烷化是串连反应
一、N－烷化剂
醇和醚：甲醇、乙醇、甲醚、乙醚、异丙醇、丁醇等 卤烷：氯甲烷、碘甲烷、氯乙烷、溴乙烷、氯苄、氯