MODERN SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIA

1. MODERN SZERVES KÉMIAI TECHNOLÓGIA 1.ELŐADÁS

2. ALKILEZÉS

3. Alkilezés • Alkilezésnek (vagy arilezésnek) nevezzük azokat a reakciókat, melyek során egy molekulára addíció vagy szubsztitúció útján alkil (vagy aril) csoportot kapcsolunk. Tágabb értelemben ide sorolhatók mindazok a folyamatok, melyekben a szubsztituens alkil, vagy aril jellegű szénatomon keresztül kapcsolódik a szubsztrátumhoz. Az alkilező reakciók csoportositása: a) az alkilezett atom minősége szerint • O-alkilezés (éterek előállítása), • N-alkilezés (aminok előállítása), • C-alkilezés (szén-szén kötés létrehozása, ipari szempontból az • aktiv metilén csoport alkilezése jelentős), • fém alkilezés (fém-szén kötés létrehozása, ipari jelentőségű a Grignard vegyületek, az aluminium-alkil vegyületek és az ólom-tetraetil előállítása jelentős). b) a reakció tipusa szerint • szubsztituciós, ilyen az alkilezési reakciók többsége • addiciós, ezek közül gyakorlati jelentőségű csupán az oxietilezés

4. Alkilező szerek Alkoholok • Főleg a metil- és etil-alkoholt használják. • Főként O- és N-alkilezést végeznek velük. • A reakciót sav katalizátor jelenlétében végzik. Metil-alkoholhoz sósavat, etil-alkoholhoz kénsavat használnak. A reakciót gyakran végzik atmoszferikusnál nagyobb nyomáson. Erre részben az elérhető magasabb hőmérséklet, részben a forrponton lévő alkohol reakcióelegyben ily-módon elérhető nagyobb koncentrációja és az ezáltal okozott sebességnövekedés miatt van szükség.

5. Alkilező szerek Alkoholok • A reakció során nincs molekula szám csökkenés, a Le Chatelier-Brown elv hatása ilyenkor nem érvényesül. • Alkoholokkal aromás halogén vegyületek is alkilezhetők, A reakciót alkálikus közegben kell végezni. (HX megkötés). Az ilyen reakciókat is gyakran végzik atmoszferikusnál nagyobb nyomáson. • Lewis sav katalizátorokkal C-alkilezés is végezhető alkoholokkal. Ezt a reakciótípust a Friedel-Crafts reakciók között tárgyaljuk.

6. Alkilező szerek Alkil-halogenidek • Fontos alkilező szerek. Reaktivitásuk a halogén elektronegativitásának növekedésekor csökken. • A fluoridok gyakorlatilag nem reakcióképesek. • A leggyorsabban és legkönnyebben a jodidok reagálnak. • Olcsó áruk miatt még is a kloridokat használják leggyakrabban. • Bromidot vagy jodidot csak akkor használnak ipari alkilezőszerként, ha a nagyobb termelékenység vagy a termék magasabb ára ezt kifizetődővé teszi. • O- N- és fém-alkilezés egyaránt végezhető velük.

7. Alkilező szerek Alkil-halogenidek • A reakció egyensúlyra vezet. • Jó termelés csak halogénmegkötő szerekkel érhető el. Amikor csak lehetséges (oldhatóság, érzékenység) vizes lúgot használnak ilyen célra. Ha vizes oldat nem használható tercier amint vagy piridint használnak. • Alacsony forráspontú alkilhalogeniddel célszerű nyomás alatt alkilezni. • A reaktivitást az alkil csoport szerkezete is befolyásolja. A halogénhez kapcsolódó szénatom rendüsége szintén befolyásolja a reakcióképességet. Az aktivitás a tercier, szekunder, primer sorrendben csökken. • Az aralkil-halogenidek közül a benzil vegyületeknek van jelentősége. A benzilezés a végtermék kialakítása mellett O ill. S atom védelmére is használatos.

8. Alkilező szerek Oxisav-észterek • Dialkil-szulfát, alkil-nitrát, alkil-foszfát, dialkil-szulfit, és dialkil-karbonát használható alkilező szerként. A vegyületek reakcióképessége a felsorolás sorrendjében csökken. • Ipari célra főként a dialkil-szulfátokat használják. Legfontosabb képviselőjük a dimetil-szulfát. Főként fenolos hidroxilok alkilezésére alkalmas. Hátránya hogy erősen mérgező. A reakciót vizes vagy vizes-alkoholos közegben végzik, amely kálium, vagy nátrium-hidroxidot is tartalmaz. Az egyik alkil csoport szobahőmérsékleten, a második 110-130 °C-on reagál.

9. Alkilező szerek Oxisav-észterek • A dialkil-szulfátokon kívül a dialkil-karbonátoknalc van jelentősége. Monoalkil-malon-észter 50-80 %-os termeléssel alakítható dialkil származékká vele. • Aromás-szulfonsavak észterei, a monoalkil-szulfátokhoz hasonló körülmények között alkileznek. Fenolos hidroxil alkilezésére használják őket. Nem mérgezőek. Semleges közegben aminok is alkilezhetők velük. Savmegkötőszer maga a termék.

10. Alkilező szerek Oxirán-gyűrűs vegyületek • Jellegzetes képviselőjük az etilén-oxid • Lúgos vagy savas közegben ahol (r = H vagy alkil) csoport vihető be velük alkoholosvagy fenolos hidroxil- vagy amino csoportra.

11. Alkilező szerek Oxirán-gyűrűs vegyületek • Poliéter lánc alakítható kivelük. Ez vízoldhatóvá lehet bizonyos vegyületeket. A reakció enyhén exoterm. Az ilyen típusú alkilezést oldószer nélkül, 140-160 °C-on végzik. A nyomás 10-15 barg. • A katalizátor - leggyakrabban kálium vagy nátrium-hidroxid - mennyisége 1 - 3 %. • Az etilén vagy butilén-oxid robbanásveszélyes vegyület. Színes fém szerkezeti anyag oxialkilezéshez nem használható, mivel ezek oxirán-gyűrűs vegyületekkel rendkívül robbanásveszélyes tulajdonságú komplex vegyületeket képezhetnek.

12. Különböző vegyületek alkilezése Hidroxil csoport alkilezése • A reakció célja éterek előállítása. • Alifás vegyületekből az alábbi módon lehet étert előállítani: a.) Két molekula alkoholból vízelvonással. • A reakció folyadék vagy gőzfázisban végezhető. • A folyadékfázisú reakciót kénsav vízelvonó szerrel végzik. • Az alkilezőszer tulajdonképpen a monoalkil-szulfát. • A reakciót, ha csak lehet, a keletkező éter forrpontja felett kell végezni. • A hőmérséklet egyrészt a reakció sebességét növeli, másrészt ilyen körülmények között a termék a reakció során elkülöníthető a reakcióelegy többi részétől. • Az alkalmazható hőmérséklet felső határa az a hőfok, ahol az alkohol olefinné alakul.

13. Különböző vegyületek alkilezése Hidroxil csoport alkilezése • Gőzfázisban a reakció Al2 O3, Al2 (SO4 )3 vagy Al3 (PO4)2 katalizátor jelenlétében végezhető. • A hőmérsékletet ilyenkor is az olefinképződés megindulása szabja meg. • Az olefinképződés a hidroxil csoporthoz kapcsolódó szénatom rendűségének a függvénye. Elsőrendű szénatomhoz kapcsolódó hidroxil csoport könnyen éterré alakítható, másodrendű alkoholokból csak rossz termeléssel lehet étert készíteni, harmadrendűekből olefin keletkezik

14. Különböző vegyületek alkilezése Hidroxil csoport alkilezése b.) Alkohol és alkil-halogenid reakciójával • Főként másod és harmadrendű alkoholok éterei és vegyes éterek állít hatók elő ezzel a módszerrel (Williamson szintézis). • A kondenzáció mellék terméke halogénhidrogén sav ezért a reakciót alkálikus közegben kell végezni. A reakciót oldatban végzik. • Polihidroxi vegyületek pl. cellulóz éterei is előállíthatok ezzel a mód szerrel. A reakcióhoz 100°C körüli hőmérséklet és - az alkilező halogén­vegyület forrpontjától függően - az ennek eléréséhez szükséges nyomás kell

15. Különböző vegyületek alkilezése Hidroxil csoport alkilezése c.) Egyéb módszerek • Alkoholos hidroxil olefinekkel addíciós reakcióban észteresíthető. • A reakciót kénsav katalizátor jelenlétében végzik. A módszer ipari jelentőség kicsi. • Fenolos hidroxil csoport dialkil-szulfáttal, monoalkil-szulfát nátriummal, toluol.-szulfonsav-észterrel vagy alkil-halogeniddel észteresithető. • A reakciót alkálikus közegben (általában Na-alkoholát) végzik. Ha a fenolos hidroxil több kondenzált gyűrűből álló rendszerhez kapcsolódik Al2O3 jelenlétében is elvégezhető a reakció.

16. Különböző vegyületek alkilezése N alkilezés • Rövidebb alkil csoportot tartalmazó aminok, alkohol és ammónia vagy amin gőzfázisú reakciójával állíthatók elő. • A reakciót a hőmérséklet emelése gyorsítja. Az alkalmazható hőmérséklet felső határa itt is az olefin képződés függvénye. A reakciót Al2O3 katalizátor jelenlétében végezzük. • Hosszabb alkilláncú aminok hasonló vegyületekből folyadékfázisú reakcióval állíthatók elő. Előfordul, hogy a kellő reakciósebesség csak atmoszferikusnál nagyobb nyomás alkalmazásával biztosítható.

17. Különböző vegyületek alkilezése N alkilezés • Dialkil-szulfátokkal is végezhető a reakció. Ezek felhasználása a gazdaságosság függvénye. • A dialkil-szulfát magasabb ára kompenzálható az olcsóbb, nagyobb térfogatú készülék használatával. • Az aromás aminok - főként anilinszármazékok - alkoholból és aromás aminból állíthatók elő alkohollal, kénsav jelenlétében (alkil-szulfát). • A reakció folyadékfázisú és gyakran autoklávban végzik. A hőmérsékletet ebben az esetben is mennél magasabban kell tartani. Értékét itt is az olefinképződés megindulása szabja meg. • Ha az alkohol kénsav jelenlétében éterré alakul, akkor az alkilezéshez sósav katalizátort alkalmaznak

18. Különböző vegyületek alkilezése C alkilezés • Gyakorlatilag aktiv metilén csoport alkilezését jelenti. • Főleg a gyógyszeripar szempontjából jelentős a ciánecetsav észtereinek és a maionsav di-észterének, dinitriljének, valamint fél-észter-fél-nitriljének ilyen jellegű reakciója. • Az alkilezőszer általában alkilhalogenid, de ritkábban használnak alkil-szulfátot és aralkil-szulfonátot is. • A reakciót bázisok jelenlétében végzik. Ezek lehetnek fém Na ill. K, de használják hidridjeiket, alkoxidjai kat és amidjaikat is. • A reakciót oldatban végzik. Az oldószer leggyakrabban alkohol. Ha ez valamilyen okból nem használható benzolt vagy észtert használnak.

19. Különböző vegyületek alkilezése C alkilezés • A CH2 csoport mindkét hidrogénjének cseréjét két lépésben kell végezni;még akkor is, ha az alkil csoportok azonosak. • Amennyiben az alkil csoportok különbözőek, először célszerű a nagyobb szénatomszámút kapcsolni a szubsztrátumra. • Ilyenkor a két alkilezett származék forrpont különbsége ; a reakció végén nagyobb, így desztillációs elválasztásuk könnyebb. • Ha az alkil csoportok szubsztrátumhoz kapcsolódó szénatomjai különböző rendűek, akkor szterikus gátlás mérséklése céljából, mindig a kisebb rendűvel kell kezdeni a reakciót

20. Különböző vegyületek alkilezése Fém alkilezés • Az alkilezőszerek alkoholok vagy alkil-halogenidek. • Fémek alkilezése gyakran tűzveszélyes folyamat. • A reakcióra általánosan jellemző szempontok nincsenek. • A termék az esetek többségének mérgező.

21. Alkilezést befolyásoló tényezők Koncentráció • Az alkilezőszer feleslege javítja a termelést. Ezt főként ott használják fel, ahol nem áll más módszer a reakció egyensúlyának eltolására. • Gyakran előfordul, hogy az olcsó alkilezőszer egyben a reakcióelegy oldószere. • A többszörös alkilezés lehetősége esetén (aminok), az elválasztási lehetőségek határozzál meg, hogy milyennek választjuk meg a koncentrációviszonyokat.Ha a termék és a kiinduló vegyületek elválasztása egyszerűbb, mint az egyszer és többször alkilezett vegyületekké akkor a koncentrációviszonyokat úgy' választják meg, hogy ne játszódhasson le túlalkilezés. • Ha az egyszer és kétszer alkilezett termékek elkülönítése a könnyebb ennek megfelelően választják meg a koncentráció viszonyokat a reakció indításakor.

22. Alkilezést befolyásoló tényezők Hőmérséklet • Az alkilezések általában endoterm folyamatok. Szobahőmérsékleten csak kis sebességgel játszódnak le. • A hőmérséklet emelésekor a reakciósebesség nő. • Ennek megfelelően a reakciók többségét (kivétel az oxietilezés) olyan maga hőmérsékleten kell végezni, amilyet a jelenlévő vegyületek stabilitása vagy az esetleg fellépő mellékreakciók lehetővé tesznek. • Kivételt képez a dimetil-szulfátos metilezés - amelyet, ha csak egy metil csoportot akarunk fel használni - szobahőmérsékleten vagy ennek közelében végeznek, • A férnek alkilezése többségében exoterm reakció. • Az oxirángyűrűs alkilezések szintén enyhén exotermek ezért ritkán végzik őket 180 °C-nál magasabb hőmérsékleten.

23. Alkilezést befolyásoló tényezők Nyomás • A molszám csökkenéssel járó reakciók esetén a nyomás növelése gyorsítja a reakciót (L’Chateliér-Brown elv). • Gyakran alkalmazzák a nyomás növelést olyan esetben is amikor nincs molszám változás. Ilyenkor részben a magasabb hőmérséklet elérése forráspont növekedés által (reakciósebesség) és részben a jobb oldékonyság biztosítása a cél.

24. Alkilezés készülékei • Alkilezéshez ritkán használnak különleges készülékeket. Általában keverős, visszafolyó hűtővel és adagoló berendezéssel felszerelt készülékek használhatók atmoszferikus nyomáson • Közönséges középnyomású autoklávokat használnak a nyomás alatt végzett reakciókhoz. • A gőzfázisú alkilezési folyamatokat általában csőköteges katalitikus reaktorokban, vagy töltetes reaktorokban végzik. • A szerkezeti anyag a közeg kémhatásától függően változó. Általában acél, vagy zománcozott készülékek használatosak.

25. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Fogalma • Friedel Crafts reakcióknak nevezzük a Lewis savakkal (AIC13, ZuCl2 , Fe Cl3, BF3, TiCl4 stb.) katalizált alkilező illetve acilező reakciókat. • A reakció szubsztrátuma valamilyen aromás karakterű vegyület, amely az úgynevezett aktív komponens Lewis savas komplexével reagált a reakció során. • A szubsztrátum szerkezete jelentős mértékben befolyásolja annak reakciókészségét. A helyettesítőt nem tartalmazó szubsztrátumok aktivitási sor­rendje a következő:

26. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Fogalma • Elsőrendű szubsztituensek növelik, másodrendűek csökkentik a szubsztrátum aktivitását. • Az elsőrendű szubtituens hatása általában erősebb, így ezek mindkét típusú szubsztituens együttes jelenléte esetén nemcsak csökkenthetik, de túl is kompenzálhatják a másodrendű szubsztituensek aktivitást mérsékelő hatását. • Az aminok, fenolos hiroxil csoportot illetve ennek étereit tartalmazó vegyületek maguk is képeznek Lewis savas komplexet, ezért jó kitermeléssel csak HF jelenlétében alkilezhetők. • A nitrobenzol annyira inaktív, hogy a reakció oldószerként is használható. • Az Friedel Crafts reakciókban használt aktív komponenseket jellemző tulajdonságait a II. táblázat mutatja.

27. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Használt aktív komponensek

28. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Használt aktív komponensek

29. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Használt aktív komponensek • A II. táblázat adataiból látható, hogy a Lewis sav az aktív komponensek többségénél a katalitikusnál nagyobb mennyiségben szükséges. Ennek az a magyarázata, hogy a molekulában jelenlévő oxigén, nitrogén- és általában a kénatom komplex formában olyan erősen megköti a Lewis savat, hogy az nem tudja katalitikus hatását kifejteni. • A katalizátorból a szubsztrátum egy moljára vonatkoztatva annyi mol felesleg szükséges, amennyi oxigén vagy nitrogénatomot a szubsztrátum és a reagens molekula együttesen • Alkohol aktív komponens esetén, a másod- illetve harmadrendű szénatomhoz kapcsolódó hidroxilcsoporttal alkotott komplex stabilitása csökken 1 mol/mol katalizátornál kevesebb is elegendő

30. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Reakció mechanizmusai • A Lewis sav típusú molekulák centrális szénatomján elektron szextett van • Ez a komplex képződés során a z aktív komponens valamelyik atomjának mobilizálható elektronpárjával oktetté egészül ki. • Emiatt az aktív komponens molekulájában pozitív centrum keletkezik, amely elektrofil reakcióval kapcsolódik a szubtrátumhoz. Ez általában szubsztitució, de olefin vagy oxirán gyűrűs komponens esetén lehet addíció is.

31. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Befolyásoló tényezők • A katalizátor tisztasága és szemcsemérete: • Ipari célokra általában AlCl3 -ot használnak. Ezt levegőtől elzárva kell tárolni (zárt dobokban), mivel nedvesség hatására HCl lehasadása közben bomlik. • Színe az FeCl3 szennyezéstől általában sárgás, de sem ez, sem a szintén előforduló TiCl4. szennyeződés nem csökkenti - sőt az utóbbi kismértékben növeli az aktivitását. • A reakcióelegy az esetek többségében heterogén. Az AlCl3 nem oldódik benne.

32. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Befolyásoló tényezők • A reakció sebessége az érintkezési felület nagyságának tehát a szemcsenagyságnak a függvénye. Túl hevesnek ígérkező reakció esetén a darabos, lassú reakció esetén a finom por formájú katalizátor használata az előnyös. • Ha az AlCl3 adagolása valamilyen dugattyús adagolóval vagy szállítócsigával történik, a túl apró szemcsék összetapadva eltömhetik az adagoló berendezést. • Ha a reakcióhoz csak katalitikus mennyiségű AlCl3 szükséges, pórusos hordozóra felvíve is használható. • Poláros oldószerrel, vagy a reaktánssal gyakran képződik oldható komplex. Ilyenkor a szemcseméret érdektelen.

33. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Befolyásoló tényezők • A hőmérséklet szerepe: • A reakció általában annyira exoterm, hogy a reakcióelegyet hűteni kell, mivel magas hőmérsékleten az aktív komponens, de gyakran a termék is kátrányosodik az AlCl3 hatására. • Ha a szubsztrátum nem elég aktív, melegíteni kell a reakcióelegyet. • A hőmérséklet ritkán haladja meg a 90-100 oC-t. • Ahőmérséklet emelésének hatására izomerizációs reakciók is lejátszódhatnak (AlCl3 hatására). Pl. n-propil-klorid-benzol reakció esetén -6°C-on n-propil-benzol, 35°C felett i-propil-benzol a főtermék. • Hőmérsékletre nem érzékeny komplex képződése esetén előfordul, hogy ennek forrpontján végzik a reakciót.

34. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Befolyásoló tényezők • Az oldószer szerepe: • Az oldószer legfontosabb szerepe a reakcióelegy homogenizálása. Erre részben a reakció sima lefolytatása (koncentráció viszonyok), másrésztaz egyenletes hőátadás miatt van szükség. • Gyakran előfordul, hogy az oldószer forrponton tartásával biztosítják a hőelvonást és a reakció számára megfelelő hőmérsékletet. • Az oldószer lehet a reakció szempontjából semleges tulajdonságú vegyület (CS2, petrol-éter, CHCl2 -CHCl2 ), nem reakcióképes, de komplexképző hatású vegyület (nitrobenzol) és lehet maga a szub-sztrátum (benzol).

35. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Befolyásoló tényezők • Szubsztrátumként is alkalmas vegyület lehet semleges tulajdonságú hígító is, ha a reakciót aktívabb szubsztrátummal végezzük(pl. naftalin szubsztrátum,benzol hígító) • A nitrobenzol komplexképző hatása mellett azért is alkalmas közege a reakciónak, mivel annak során simán, egyenletesen adja le a katalizátort. • Az oldószer a szubsztituens belépésének a helyét is befolyásolhatja. (Pl. naftalin - acetilklorid reakció esetén etilénkloridban 1-acetil-naftalin,nitrobenzolban 2-acetil-naftalin keletkezik)

36. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Befolyásoló tényezők • HCl jelenléte: • A HCl a legtöbb reakció mellékterméke. A katalizátor bomlása során szintén keletkezik. Emiatt célszerű a reakcióelegyet gyenge vákuum alatt tartva, vagy a reakcióelegy szempontjából inert gáz átbuborékoltatásával eltávolítani a reakcióelegyből. • Az olyan típusú reakciók esetén, ahol a HCl átmeneti klór vegyületek képződése miatt szükséges, a fenti módszert nem kell alkalmazni (pl. alkohol vagy olefin aktív komponens esetén).

37. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Alkalmazási lehetőségek • Aromás vegyületekre történő alkilezés során alkil csoport vihető be az alábbi aktív komponensekkel a Friedel-Crafts reakciók alkalmazásával: • Alkil halogenidek • Olefinek • Acetilén származékok

38. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Alkalmazási lehetőségek Aktív komponensek: • Alkoholok • Merkaptánok • Tiocianátok

39. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Alkalmazási lehetőségek • Aromás vegyületek dihalogénezett alkilvegyülettel vagy halogénezett alkil oldallánccal cikloalkilezhetők

40. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Alkalmazási lehetőségek • Aromás vegyületek aromás vegyületekkel és aril halogenidekkel arilezhetők. Aralkil vegyületek izomerizálhatók.

41. FRIEDEL-CRAFTSREAKCIÓK Alkalmazási lehetőségek • Acilezés savval, savkloriddal, foszgénnel, savanhidriddel, keténnel végezhető. A termék keton.

42. Izooktán előállítása alkilezéssel ELŐÁLLÍTÁS CÉLJA ÉS ELVE • Az első , ipari méretekben megvalósított alifás alkilezés, izoparaffinok alkilezését olefinekkel kénsavkatalizátor jelenlétében még 1938-ban fejlesztették ki. • Az eljárás egyszerűsége, a katalizátor olcsósága, a nyersanyagok variálhatósága és a termék jó minősége miatt az eljárást még jelenleg is használják az iparban. • Izobután, izopentén, és izohexán 97%-os kénsav jelenlétében viszonylag könnyen alkilezhető, nagy oktánszámú termékek keletkeznek, amelyek motorhajtó adalékanyagként használatosak. • Az oktánszámot a motorhajtó üzemanyagokra a n-heptán oktán számát 0-nak az izooktán oktán számát 100-nak véve úgy határozzák meg, hogy annak kopogási tulajdonsága milyen térfogatszázalék izooktán tartalmú izooktán - normál heptán elegy kopogási tulajdonságával egyezik meg.

43. Izooktán előállítása alkilezéssel Előállítás Friedel-Crafts reakcióval • Az izooktán előállítása izobután alkilezése révén izobuténnel, Friedel Crafts katalizátor, kénsav vagy HFjelenlétében történik. • Izobutén + izobután => izooktán

44. Éterek előállítása alkilezéssel ELŐÁLLÍTÁS CÉLJA ÉS ELVE • Az alkilezés célja leginkább a végtermék szempontjából lényeges tulajdonságok kialakítása. Motorhajtó adalékanyagok, Gyógyszerek, lágyítók, műanyagipari segédanyagok, oldószerek, illatanyagok, műanyagipari monomerek állíthatók elő alkilezéssel. • Kémiai adalékanyagok • teljesítmény növelés • környezetvédelmi előírások kielégítése • benzin oktánszámának javítása • szénmonoxid képződés csökkentése • kibocsátott illékony szerves anyagokVOC reaktivitásának csökkentése

45. Éterek előállítása alkilezéssel ELŐÁLLÍTÁS CÉLJA ÉS ELVE • Kiszorították az ólom tartalmú adalékanyagokat. • Legelterjedtebben alkalmazott éterek: • metil tercier butil éter (MTBE) • etil tercier butil éter (ETBE) • tercier amil metil éter (TAME)

46. Éterek előállítása alkilezéssel A TECHNOLÓGIA LEÍRÁSA • Az iparban megvalósított eljárások több változata létezik. • módosítható izobutilén vagy izoamilén reagáltatására metanollal vagy etanollal a megfelelő éterek metil tercier butil éter (MTBE), etil tercier butil éter (ETBE), vagy a tercier amil metil éter (TAME) előállítására. • Mindegyik eljárás savas ioncserélő gyanta katalizátort alkalmaz szabályozott hőmérsékleten és nyomáson. • Az exoterm reakció hőmérséklet szabályozása fontos a konverzió maximalizálása és a nem kívánatos mellékreakciók és a katalizátor deaktiválódás minimalizálására. • A reakciót általában két lépcsőben valósítják meg kis alkohol felesleggel a 99 % feletti izoolefin konverzió biztosítására. • A különböző eljárások között a reaktor konstrukciójában és a hőmérsékletszabályozás módjában van különbség.

47. Éterek előállítása alkilezéssel BETÁP ÉS TERMÉK ÁRAMOK • Izobutilén és/vagy izoamilén és metanol (vagy etanol) szükséges az MTBE (vagy ETBE) és TAME előállításához. • Az izobutilén előállítása többféle olajfinomító forrásból származik: • Fluidizációs Katalitikus Krakkoló (FCC) és kokszoló egységből származó könnyűbenzin; • a benzin gőzős krakkolásából melléktermék vagy az etilén és a propilén gyártásból származó könnyű szénhidrogének; • az izobután katalitikus dehidrogénezéséből valamint a tercier butil alkohol a propilén oxid gyártás mellékterméke

48. Éterek előállítása alkilezéssel MTBE / ETBE gyártási eljárás ETANOL / vagy ETANOL BETÁP ETBETEREMÉK

49. Éterek előállítása alkilezéssel MTBE gyártási eljárás • A betáp áramokat a primer rektor tetejére történő bevezetés előtt lehűtik. • A primer reaktorban lévő katalizátor apró gyöngy szemcsés fixágyas katalizátor. • A reakcióelegy átáramlik a katalizátor rétegen, amelyben kb. 60-90 °C és 14 barg nyomás van, fentről lefelé áramolva és a reaktor alján lép ki. • A primer rektorból kilépő reakcióelegy étert, metanolt és el nem reagált izobutilént tartalmaz, valamint kismennyiségű paraffint, amely a betápból származik. • A kilépő áram egy részét lehűtik és visszavezetik a reaktor tetejére a hőmérséklet szabályozás céljából.

50. Éterek előállítása alkilezéssel MTBE gyártási eljárás • A primer reaktorból kilépő áram másik részét bevezetik a szekunder reaktor középső részébe, a katalizátor réteg alá. • Az étert fenék termékként távolítják el a szekunder reaktorból, amelyben a nem reagált izobutilén és olefin gőzök a katalizátor rétegen felfelé áramolva éterré alakulnak. • A szekunder reaktor tetején kilépő gőzöket lehűtik és reflux kondenzátorban kondenzáltatják. • A kondenzátumból a metanolt egy vizes mosótoronyban kimossák és a keletkező vizes metanol elegyből desztillációval visszanyerik a metanolt és visszavezetik a primer reaktorba.