Трансалкилирование - Transalkylation

Трансалкилирование химическая реакция, включающая передачу алкильная группа от одного органическое соединение другому. Реакция используется для переноса метильных и этильных групп между бензол кольца. Это особенно ценно в нефтехимическая промышленность[1] для производства п-ксилол, стирол,[2] и другие ароматические соединения. Мотивация к использованию реакций трансалкилирования основана на разнице в производстве и спросе на бензол, толуол и ксилолы. Трансалкилирование может превратить толуол, который образуется в избытке, в бензол и ксилол, которые производятся недостаточно.[3] Цеолиты часто используются в качестве катализаторов в реакциях трансалкилирования.[4]

Диспропорционирование

Реакция толуола с образованием бензола и ксилола

Трансалкилирование, используемое в нефтехимической промышленности, часто используется для превращения толуола в бензол и ксилолы. Это достигается за счет непропорциональность реакция толуола, в которой одна молекула толуола передает свою метильную группу другой. Реакция не является селективной, и получаемый ксилол может быть орто-, мета- или пара-. Существует более высокий спрос на пара-ксилол, поэтому его часто разделяют, и смеси позволяют повторно уравновеситься, чтобы получить больше пара-продукта.[3]

Диэтилбензолы

Диэтилбензолы возникают как побочные продукты алкилирования бензола этиленом, которое проводится в очень больших масштабах. Поскольку рынок диэтилбензола ограничен, большая его часть перерабатывается путем трансалкилирования с образованием этилбензола:[1]

C6ЧАС4(C2ЧАС5)2 + C6ЧАС6 → 2 С6ЧАС5C2ЧАС5

Соотношение M / R

Трансалкилирование толуола и триметилбензол для производства ксилола. В этом примере соотношение M / R равно 2.

Этот тип реакции также можно проводить с толуолом и триметилбензол для производства ксилола. Реакция протекает через равновесие, поэтому продукт не является чистым ксилолом. Многие продукты производятся с различным количеством метильных групп. Количество, в котором производится каждый продукт, зависит от Соотношение M / R. Это отношение количества метильных групп к количеству бензольных колец во всех субстратах. Например, при диспропорционировании толуола отношение M / R равно 1. Побочные реакции, в которых образуются алканы, уменьшают количество доступных метильных групп, что снижает соотношение M / R. Это можно смягчить, добавив соединения с большим количеством метильных групп, такие как триметилбензол. Соотношение полученных продуктов зависит только от отношения M / R, поэтому разные исходные материалы могут давать одни и те же соединения посредством трансалкилирования.[3]

Цеолитные катализаторы

Реакции трансалкилирования ароматических углеводородов, метилированных от шести до десяти атомов углерода, часто проводят с добавлением газообразного водорода над твердым катализатором на основе цеолита. В промышленных процессах реактор трансалкилирования работает при повышенных температуре и давлении для достижения желаемой экономики процесса. Цеолиты представляют собой микрокристаллические твердые частицы, состоящие из тетраэдрических AlO
4 и SiO
4 строительные блоки. Эти кристаллы имеют пористую природу с характерными микропорными каналами, полостями. Цеолит известен как один из классов молекулярных сит, потому что их отверстия каналов часто составляют от 0,4 до 1,5 нанометров, как раз достаточно, чтобы молекулы могли пройти через них. Молекулы ароматических углеводородов входят в эти каналы и выходят из них с разной скоростью, также называемой диффузией. Помимо эффекта молекулярного сита цеолиты имеют слабосвязанные протоны, обусловленные их химическим составом. Это химические активные центры для реакции трансалкилирования, катализируемой кислотой.

Цеолиты разных размеров используются для трансалкилирования на разных субстратах. Например, цеолиты с размером пор 5,5 Å подходят для трансалкилирования бензола, толуола, ксилолов и триметилбензолов.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б Карл Грисбаум, Арно Бер, Дитер Биденкапп, Хайнц-Вернер Фогес, Доротея Гарбе, Кристиан Паец, Герд Коллин, Дитер Майер, Хартмут Хёке «Углеводороды» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2002 Wiley-VCH, Weinheim. Дои:10.1002 / 14356007.a13_227
  2. ^ Процесс стирола с рециклом из зоны дегидрирования В архиве 2012-03-20 на Wayback Machine
  3. ^ а б c d Цай, Цзэн-Чанг "Диспропорционирование и трансалкилирование алкилбензолов на цеолитных катализаторах". Elsevier Science, 1999 г.
  4. ^ Заявка США 20100022814 Гонсалвес де Алмейда; Хосе Луис и Берна Техеро и др., "Каталитическое трансалкилирование диалкилбензолов", опубликовано 28 января 2010 г., переуступлено Petroquimica Espanola, S.A. Petresa 
  5. ^ О, С.Х .; Seong, K.H .; Kim, Y.S .; Choi, S .; Lim, B.S .; Lee, J.H .; Woltermann, J .; Чу, Ю.Ф. (2002). «Модернизация риформинга для производства обогащенного БТК с использованием цеолитного катализатора, активированного благородными металлами». Исследования в области наук о поверхности и катализа. 142: 595–601. Дои:10.1016 / S0167-2991 (02) 80078-7. ISBN  9780444511744.

внешняя ссылка