化工工艺学 烷基化
化学技术中如何进行催化剂的烷基化研究
化学技术中如何进行催化剂的烷基化研究引言烷基化是一种重要的化学反应，在有机合成和石油工业中具有广泛的应用。
烷基化反应通过在分子中引入烷基基团，可以改变分子的性质和功能，从而实现合成有机物的目的。
催化剂在烷基化反应中起着关键作用，能够加速反应速率并提高产率。
本文将探讨化学技术中进行催化剂烷基化研究的方法和应用。
一、催化剂设计与制备催化剂的设计和制备是进行烷基化研究的基础。
在催化剂设计中，需要考虑反应底物的性质、所需产物的选择性和催化剂的可再生性等方面。
常见的烷基化催化剂包括贵金属催化剂、过渡金属催化剂和离子液体催化剂等。
合理设计和制备催化剂可以提高反应效率和产物选择性。
二、反应条件优化在进行催化剂烷基化反应研究时，合理优化反应条件是非常重要的。
反应温度、催化剂用量、反应时间和反应溶剂等因素都会对反应结果产生影响。
通过对这些条件的仔细调整和优化，可以提高反应速率、减少副反应的发生并提高产物收率。
三、反应机理解析为了深入研究催化剂的烷基化反应，理解反应机理是必不可少的。
通过实验结果和计算模拟，可以揭示反应发生的关键步骤和反应路径。
例如，对于铂催化剂进行烷基化反应研究，实验证明反应中的关键步骤是碳氢键活化和碳金属键生成。
四、催化剂的稳定性和再生性在烷基化反应中，催化剂的稳定性和再生性对于实现持续的反应很重要。
研究中需要对催化剂的寿命和再生性进行评估。
一方面，通过催化剂的结构优化可以提高催化剂的稳定性；另一方面，合适的再生方法，如溶剂萃取和脱阳离子交换等，可以提高催化剂的再生性能。
五、应用前景和挑战催化剂烷基化研究的应用前景十分广泛。
烷基化反应可以用于合成化学品、医药品和润滑油等有机物，具有重要的工业价值。
然而，催化剂烷基化研究面临一些挑战。
例如，催化剂的选择性、稳定性和成本是当前研究中的难题。
未来的研究应该致力于改进催化剂的性能，提高反应效率和选择性。
结论催化剂烷基化研究在化学技术领域具有重要的意义。
合理设计和制备催化剂、优化反应条件、理解反应机理以及探索催化剂的稳定性和再生性都是实现高效烷基化反应的关键因素。
烷基化方法
烷基化方法烷基化方法，这听起来有点像个高深莫测的化学概念，其实没那么可怕啦。
就好比做饭的时候，你要把各种食材组合起来，做出一道美味的菜肴，烷基化就是在化学世界里把不同的物质组合起来的一种方法。
烷基化在化学里的作用可大着呢。
你知道汽车要跑起来需要汽油吧？那烷基化在生产高质量汽油的过程中就扮演着重要的角色。
这就像厨师做菜的时候，某种调料放得恰到好处，菜就特别好吃，烷基化在汽油生产里用得好，汽油的性能就特别棒。
那烷基化方法具体是怎么操作的呢？其实有很多种方式。
比如说有利用酸催化的烷基化反应。
酸在这里就像一个特别厉害的媒人，它能让不同的化学物质相互认识，然后结合在一起。
不过这个酸可不是咱们平常吃的醋那种酸哦，那是专门用于化学合成的强酸，像硫酸之类的。
在这个反应过程中，各种化学物质就像一群年轻人参加一场盛大的舞会。
在酸这个媒人的作用下，带有烷基的分子就和其他合适的分子手拉手，形成了新的化合物。
还有一种是碱催化的烷基化反应。
碱在这个反应里就像一个智慧的引导者。
你看，在碱的影响下，那些化学物质就像是一群听话的孩子，按照一定的规则相互靠近，然后把烷基部分巧妙地结合到目标分子上。
这就好比一群小动物在一个聪明的首领带领下，有序地组成一个新的大家庭。
在工业生产中，烷基化方法的应用那可是相当广泛的。
除了刚才说的汽油生产，在生产塑料、橡胶这些日常用品的时候也离不开它。
塑料我们都很熟悉，从塑料袋到塑料玩具，到处都是它的身影。
如果没有烷基化方法，很多特殊性能的塑料就没办法制造出来。
这就好比盖房子没有了砖头一样，根本就没法建成高楼大厦。
但是要做好烷基化反应也不是那么容易的事儿。
它就像一场精密的手术，每一个环节都要把握得特别准确。
反应的温度啊、压力啊、反应物的比例啊，这些都像手术中的关键步骤一样，稍有差池就可能得不到想要的结果。
就像你煎鸡蛋，火大了鸡蛋就焦了，火小了鸡蛋又不熟，烷基化反应也是这个道理。
从研究的角度看，烷基化方法也一直在发展。
烷基化装置工艺流程说明
烷基化装置工艺流程说明本装置由原料加氢精制、反应、致冷压缩、流出物精制和产品分馏及化学处理等几部分组成，现分别简述如下：1．原料加氢精制自MTBE 装置来的未反应碳四馏分经凝聚脱水器（104-D-105）脱除游离水后进入碳四原料缓冲罐（104-D-101），碳四馏分由加氢反应器进料泵（104-P-101）抽出经碳四-反应器进料换热器（104-E-104）换热后，再经反应器进料加热器（104-E-101）加热到反应温度后与来自系统的氢气在静态混合器（104-M-101）中混合，混合后的碳四馏分从加氢反应器（104-R-101）底部进入反应器床层。
加氢反应是放热反应。
随混合碳四带入的硫化物是使催化剂失活的有害杂质。
催化剂失活后可用热氢气吹扫使其活化。
反应后的碳四馏分从加氢反应器顶部出来与加氢裂化液化气混合。
自液化气双脱装置过来的加氢裂化液化气进入加氢液化气缓冲罐（104-D-102），加氢裂化液化气由脱轻烃塔进料泵（104-P-102）抽出与反应器（104-R-101）顶部出来的碳四馏分混合后进入脱轻烃塔（104-C-101）。
脱轻烃塔（104-C-101）的任务是脱去碳四馏分中的碳三以下的轻组分，同时将二甲醚脱除。
脱轻烃塔是精密分馏的板式塔，塔顶压力控制在1.7MPa(g)。
塔顶排出的轻组分经脱轻烃塔顶冷凝器（104-E-103A/B）冷凝冷却后，进入脱轻烃塔回流罐（104-D-103）。
不凝气经罐顶压控阀（PIC-10401）后进入全厂燃料气管网。
冷凝液由脱轻烃塔回流泵（104-P-103）抽出，一部分做为（104-C-101）顶回流，另一部分作为液化气送出装置。
塔底抽出的碳四馏分经（104-E-104）与原料换热后再经碳四馏分冷却器（104-E-105）冷至40℃进入烷基化部分。
塔底重沸器（104-E-102）采用0.45MPa 蒸汽加热，反应器（104-R-101）进料加热器使用1.0MPa 蒸汽加热，凝结水都送至凝结水回收罐（104-D-304）回收。
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。
烷基化反应的简介
07
烷基化反应研究前沿与挑战
研究现状概述
烷基化反应类型
目前已知的烷基化反应主要包括 Friedel-Crafts 烷基化、烯烃的烷 基化、芳烃的烷基化等，每种类 型都有其特定的反应条件和机理 。
催化剂研究
催化剂在烷基化反应中起着至关 重要的作用，目前研究主要集中 在寻找高效、环保的催化剂，如 固体酸催化剂、离子液体催化剂 等。
02 03
烯烃烷基化反应数据处理
通过测定反应前后烯烃和卤代烃的含量变化来计算反应的 转化率和选择性；通过气相色谱等手段对产物进行分离和 定量分析。
羧酸烷基化反应数据处理
通过测定反应前后羧酸和卤代烃的含量变化来计算反应的 转化率和选择性；通过红外光谱、核磁共振等手段对产物 进行结构鉴定。同时，还可以通过对比实验数据，优化反 应条件，提高反应的效率和产物的纯度。
05
烷基化反应在有机合成中的应用
药物合成中的应用
1 2 3
合成药物活性成分
通过烷基化反应，可以合成具有特定药理活性的 药物分子，如抗癌药物、抗病毒药物等。
改善药物性质
烷基化反应可用于改善药物的溶解性、稳定性以 及生物利用度等性质，从而提高药物的疗效和安 全性。
药物代谢研究
烷基化反应在药物代谢研究中也有重要应用，可 以通过模拟体内代谢过程，研究药物在体内的转 化和代谢途径。
天然产物合成中的应用
合成复杂天然产物
通过烷基化反应，可以合成具有复杂结构的天然产物，如萜类、 生物碱等，这些天然产物往往具有重要的生物活性。
天然产物结构修饰
烷基化反应可用于对天然产物的结构进行修饰，从而改变其生物活 性和药理作用，为药物设计和开发提供新的思路。
合成天然产物类似物
烷基化反应工艺流程
烷基化反应工艺流程
想象一下，原油就像是一个大杂烩，里面啥都有。
但咱们需要的是高辛烷值的汽油，怎么办呢？这时候，烷基化反应就派上用场了。
它就像是一个神奇的厨师，把原油里的“食材”精心调配，做出一道道美味佳肴——高辛烷值的汽油。
烷基化反应的主角是异丁烷和丁烯（或者丙烯、戊烯这些小伙伴）。
它们就像是一对好搭档，在催化剂（硫酸或者氢氟酸）的帮助下，开始了一场化学反应的盛宴。
这催化剂就像是魔法师手里的魔法棒，轻轻一挥，就能让反应快速进行。
在这个过程中，异丁烷和丁烯在催化剂的作用下，开始“手拉手”生成烷基化油。
这烷基化油就像是汽油中的精品，具有高辛烷值，燃烧后产生的污染也小。
而且，它的敏感性好，蒸气压低，感铅性也好（就是加一点点四乙基铅，就能让汽油的辛烷值飙升）。
不过，这个过程可不是一帆风顺的。
原料得先进行预处理，把里面的有害杂质脱除干净，不然会影响催化剂的活性，还会腐蚀设备。
这就像咱们做菜前得洗菜一样，得把原料弄干净才行。
反应完成后，还得进行产品分馏和处理。
烷基化油从主分馏塔底排出，经过分馏就能得到不同沸点的产品组分。
如果需要生产航空汽油，还得再进行一次蒸馏，从塔顶分出轻烷基化油。
当然啦，这个过程中产生的废气、废液和废渣也不能乱扔，得按照环保要求进行治理。
毕竟，保护环境人人有责嘛。
烷基化反应的简介
+
（3）醇、醛和酮 ：
H 3C C CH 2 H
H 2SO4
CH
CH 3
它们都是较弱的烷化剂。醛、酮用于合成二芳基或三芳基甲烷衍生物。
醇类和卤烷烷化剂除活性上有差别外，均特别适合于小吨位的精细化学 品，在引入较复杂的烷基时使用。
★ 3．催化剂
（1）路易斯酸 主要是金属卤化物，其中常用的是AlCl3。催化活性如下： AlCl3＞ FeCl3＞SbCl5 ＞SnCl4＞ BF3＞ TiCl4 ＞ZnCl2 采用无水三氯化铝作催化剂的优点是价廉易得，催化活性好。缺点 是有大量铝盐废液生成，有时由于副反应而不适于活泼芳烃（如：酚、 胺类）的烷基化反应。 （2）质子酸 其中主要是氢氟酸、硫酸和磷酸，催化活性次序如下： HF ＞ H2SO4 ＞ P2O5 ＞ H3PO4 、阳离子交换树脂
1．C－烷基化反应：如烷基苯的制备反应：
OH + CH2 O
n
CH2 O CH2
+ RCl
AlCl3
R + HCl
2．O－烷基化反应： 如非离子表活剂壬基酚聚氧乙烯醚的制备反应：
C9H19 CH2
NaOH
C9H19
OCH2CH2OH
C9H19
O(CH2CH2) n CH2CH2OH
3．N－烷基化反应： 如染料中间体N,N－二甲基苯胺的制备反应：
3 2
3 2
伯碳正离子
+ +
H 3C CH 2
慢
H
+
快
CH 2CH 3 CH 2CH 3
+，醇和氢质子首先结合成质子化醇， + + + 然后再离解成烷基正离子和水。 CH3CH2 + HOH CH3CH2OH + H CH3CH2OH2 用卤代烷烷基化反应时，Lewis催化剂使卤烷极化，形成碳正离子（有 + 可能发生重排）。 + 重 排
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三、乙烯水合制乙醇 1. 生产方法评述 (1) 硫酸水合法
第一步是乙烯与硫酸反应生成烷基硫酸酯 ， 第二步是烷基硫酸酯通直接蒸气加热水解蒸出 醇，硫酸浓度被稀释至50%左右。 提纯费用大，污染严重，副反应多，原料消耗 高。
(2) 直接水合法
乙烯单程转化率在5%左右，选择性94%～95%， 优点是不存在治理大量废酸问题，环境污染也比 硫酸水合法小得多。缺点是转化率低，绝大多数 乙烯需循环使用。
2. 气相直接水合法工艺原理 (1) 化学反应
主反应： △Ｈ= - 40 kJ/mol
副反应： CH2=CH2+CH3CH2OH→C2H5OC2H5 CH3CH2OH⇌CH3CHO+H2
乙烯气相直接水合是可逆的、体积减少的放热 反应，↓T ↑P，对反应有利。乙烯水合的平衡 常数可由下式求得： lgKp= 2100/T - 6.195
乙醇以外的伯醇不能用水合方法制取，必须借 助于其他的合成途径。例如正丁醛经加氢可制 得正丁醇，或借羰基合成法由烯烃来制取直链 和含有侧链的伯醇。 水合不会使原料受到损失，在工业上的应用比 水解多。例如由烯烃制醇、乙炔制乙醛、环氧 乙烷制乙二醇、腈类制胺等工艺均有重要的工 业意义。
二、油脂水解制甘油和脂肪酸
水合又称水化，系指将水分子加入反应物分子 内的过程。有两种加入方式。一种是反应物与 一定数量的水分子化合，形成含水分子的物质 (称为水合物或水化物)。 如： CuSO４＋5H2O→CuSO４· 5H2O
另一种是有机化合物分子中的双键或叁键在催 化剂作用下加添水分子的过程。 如： CH2= CH2+H2O→CH3CH2OH CH≡CH+H2O→CH3CHO
1. 工艺原理
油脂是各种脂肪酸甘油酯的总称。油脂水解可 得脂肪酸和甘油，是工业上获取脂肪酸的主要 途径。
油脂水解反应分阶段进行，每阶段都为双分子 反应，即一个分子油脂和一个分子水反应生成 一个分子脂肪酸和一个分子二甘酯，一个分子 二甘酯又和一个分子水反应生成一个分子脂肪 酸和一个分子单甘酯，一个分子单甘酯再和一 个分子水反应生成一个分子脂肪酸和一个分子 甘油，完成油脂的水解反应，最终的产物是3 分子脂肪酸和1分子甘油。
(2) 氢氟酸法
操作参数的分析同硫酸法 。
4. 生产过程和工艺流程 (1) 硫酸法烷基化生产过程和工艺流程
目前应用最广的是采用卧式斯特拉科反应器和 利用反应流出物制冷的工艺流程。
(2) 氢氟酸法烷基化生产过程和工艺流程
5. 废酸的处理 (1) 硫酸法废酸的处理
硫酸法烷基化装置的酸耗每吨烷基化油大约在 77～102 kg之间，一个年产100 kt烷基化油的 装置，一年将消耗近10 kt的硫酸，产生近10 kt的废酸。废酸中虽然只有5%左右的烃类， 其余90%左右为游离硫酸，但除去这5%烃类 却并不容易。
2. 生产过程和工艺流程
发展趋势： 常压→低压→中压→高压 有触媒→无触媒 分批间歇→连续式 热压无触媒法和高温无触媒法 热压无触媒法(又称中压法)可分为间歇法和连 续法两种。
热压釜间歇水解工艺流程
热压无触媒连续水解工艺流程
高压无触媒连续水解
油脂从塔底进入，水从塔顶进入，通过分布器 使水分散成微细液滴。6.0MPa高压蒸气分别从 上、中、下三点进入水解塔，维持塔内250℃的 反应温度，油脂与水逆向接触，逐步进行水解 反应。水把甘油洗出，变成甘油水从塔釜引出， 浓度约15%左右，脂肪酸从塔顶引出。油脂从 塔底进入升到塔顶，历时1～3 h，水解率高达 98%～99%。
② 烷烯比
在酸烃乳化良好的前提下，↑烷/烯比↓副反应， 烷基化油的质量和收率↑，酸耗↓↓。但回收异 丁烷的负荷↑↑，消耗在分离、输送上的能量↑↑， 操作费用↑，设备的投资费用也↑。因此，工业 上常采用的进料烷烯比为(5～20)∶1(称外比)。 因有大量异丁烷循环，在反应器内烷/烯比可 达到(300～1000)∶1(称内比)。
(3) n(水)/n(烯)比
水/烯比过高，↓酸膜中磷酸浓度，↓催化剂活性；水/烯 比过高，消耗的蒸气量↑，冷却水用量↑，为蒸浓乙醇溶 液消耗的热量增加↑，这些都会使工厂能耗↑，生产成本 ↑。 当总压为7.0MPa，反应温度为280～290℃时，水/烯比 一般采用0.6～0.7。
(4) 循环气中乙烯浓度
① 无机酸及其盐类
磷酸、硫酸、盐酸和硼酸
磷酸盐、硫酸盐、氯化物
以多孔物质(如硅藻土、硅胶、硅酸铝、膨润土和活性 炭等)为载体的磷酸。
② 酸性氧化物 氧化铝、氧化钍、氧化钛、氧化钨、氧化铬、氧化锌 活化的氧化铝
③ 杂多酸类 硅钨酸、硼钨酸、硅硼钨酸、磷钨酸、磷钼钨酸、硅 磷酸
磷酸-硅藻土催化剂：将酸处理过的硅藻土用55%～ 65%磷酸溶液浸渍，经干燥和高温焙烧制得。催化剂 载体孔隙的表面(俗称内表面)覆盖着一层磷酸液膜， 催化水合反应就在这层液膜中进行。研究表明酸膜中 磷酸的浓度维持在75%～85%(w)对反应有利。制备时 要控制好浸渍时间，操作中要控制好水蒸气分压和反 应温度。
典型的废酸回收流程
(2) 氢氟酸法烷基化三废治理
5-4 水解和水合
一、概述
水解系指无机或有机化合物与水作用起分解反 应的过程。水中的氢原子加入一个产物中，羟 基(-OH)则加入另一个产物中。 水解是由天然物质制造有机化工产品的重要方 法。 水解又称之为羟基化，可分为纯粹水解、酸水 解、碱水解、碱熔融水解和酶水解等5种，常 用的水解剂有酸、碱和酶。
研究表明，循环气中乙烯浓度↑，乙醇空时收率↑，但 乙烯进料中有1%～2%的惰性气体(主要是甲烷和乙 烷)，它们不参与反应，为保持反应器的生产能力，需 将反应循环气少量放空。循环气中乙烯浓度↑，放空 损失↑，生产成本↑。因此，循环气中乙烯浓度宜保持 在85%～90%。
(5) 乙烯空速
↑乙烯空速，↓乙烯进入催化剂酸膜的扩散阻力，但太 高会因在酸膜表面停留时间过短，来不及进入酸膜参 与反应就离开催化剂，导致反应速度↓。工业上空速 选择在2000 h-1。
4. 乙烯气相直接水合法工艺流程
5. 水合反应器
四、环氧乙烷水合制乙二醇
1. 乙二醇生产方法综述
(1) 环氧乙烷法 反应中生成约10%的二乙二醇醚(二甘醇)和三乙二醇 醚(三甘醇)，故反应所得有用产品总产率接近100%， 生成的二甘醇用作纤维素、树胶、涂料、喷漆的溶剂 或稀释剂，三甘醇用来生产刹车液。该法生产成本高。
(2) 乙烯乙酰氧基化法
(3) 乙烯氧氯化法
CH 2 CH 2 TiCl3 H 2 O ClCH 2 CH 2 OH TiCl HCl
ClCH 2 CH 2 OH H 2 O HOCH2 CH 2 OH HCl
TiCl 2CuCl2 2CuCl TiCl3
1. 化学反应
异丁烷与烯烃的化学反应可表述如下：
副反应有裂解、叠合、异构化、歧化和缩聚等， 生成众多的低沸点和高沸点副产物。↓副反应， 常使异丁烷大大过量。
2. 催化剂 (1) 硫酸
用作烷基化催化剂的硫酸浓度为86%～96%(w)。 硫酸浓度不能太低，以保证反应的顺利进行。硫 酸浓度太高，会促使烯烃氧化。同时，在浓酸中 烷/烯比严重失调，副反应激烈，副产物增多。 为↑酸烃的接触面，在反应器内需使催化剂与作用 物处于良好的乳化状态，并适当↑酸烃比以↑烷基 化产物的收率和质量。
(2) 氢氟酸
氢氟酸对异丁烷的溶解度及溶解速度均比硫酸 大，副反应少，目的产物收率较高。氢氟酸浓 度一般保持在90%左右。在连续运转中，由于 生成有机氟化物和水，因而会↓氢氟酸的浓度， ↓催化活性，↓烷基化油质量。故催化剂需用蒸 馏法再生。
表5-3-01 硫酸法与氢氟酸法的比较
项 目 硫酸法有利的方面 氢氟酸法有利的方面
乙烯气相水合反应的平衡转化率与温度和压力的关系 （H2O/C2H4=1:1）
(2) 反应机理
a.乙烯和水分子从气相扩散到被固相载体表面吸 附的磷酸液膜上，且逐渐向液膜内部溶解； b.乙烯分子与水合氢离子中的质子形成π-络合物； c.π-络合物经过电子转移，转换为正碳离子； d.正碳离子再与水作用，形成正氧离子； e.正氧离子脱落一个质子转变为乙醇，质子与水 分子结合重又形成水合氢离子。
3. 气相直接水合法工艺条件的选择
(1) 反应温度
低温对化学平衡有利。对磷酸/硅藻土催化剂，反应温度 为250～300℃。反应受热力学控制，转化率低。反应温 度过高，不仅转化率更低，↑副反应，↑齐聚物和焦化物 等副产物。
(2) 反应压力
↑p 对热力学平衡和↑r都有利，p↑乙烯转化率和乙醇空时 收率均↑。但系统总压不宜太高。当系统中水蒸气的逸度 大于所需的磷酸水溶液的逸度，气相中的水蒸气就会溶 于磷酸中，使催化剂表面的磷酸被稀释。当反应温度为 280℃，乙烯与水的用量比为0.6时，为保持酸膜中磷酸 浓度不低于75%，系统总压应保持在7.0MPa左右。
5-3 烷基化
利用取代反应或加成反应，在有机化合 物分子中的氮、氧、碳、硅、硫、金属 等原子上引入烷基或芳烃基的反应。 烷基化剂：烯烃、卤代烷烃、卤代芳烃、 硫酸烷酯、饱和醇
一、由异丁烷和烯烃合成烷基化汽油
热烷基化 烷基化 催化烷基化
由异丁烷与烯烃经烷基化生成异构烷烃的工艺， 常用的催化剂有硫酸和氢氟酸。
2CuCl 2 HCl 1 O2 2CuCl 2 H 2 O 2
2Cu (或2 Fe 2 ) 2 H
1 O2 2Cu 2 (或2 Fe 3 ) H 2 O 2