Купить (625 RUB)
|сгенерировать QR код
Открытый доступ
Доступ платный или только для Подписчиков
Сернокислотное алкилирование изобутана олефинами в микроэмульсионной среде в присутствии соли диметилдиоктадецил аммония
https://doi.org/10.18412/1816-0387-2025-3-76-89
Аннотация
Впервые обнаружено образование микроэмульсии по типу Винзор III в системе концентрированная H2SO4 + алканы C4–C6 при добавлении четвертичной аммониевой соли – диметил-диоктадецил-аммония хлорида (C18H37)2N+(CH3)2Cl– в качестве ПАВ. Изучено влияние образования данной микроэмульсии на параметры реакции сернокислотного алкилирования изобутана (iБ) 1-бутеном (1б) и 1-пентеном (1п). Добавление всего 0,03 мас.% ПАВ по отношению к H2SO4 приводит к резкому изменению многих показателей процесса, относительно процесса с использованием чистой H2SO4: увеличению конверсии изобутана в 1,5–2 раза, выхода продуктов С8 по олефину до двух раз, ОЧИ достигает 100 пунктов. Методом ЯМР определено, что после проведения реакции алкилирования изобутана 1-бутеном в присутствии микроэмульсии количество образующихся кислоторастворимых масел (КРМ) уменьшается в 15–20 раз по сравнению с не модифицированной кислотой.
Об авторах
А. В. Никитёнок
Институт катализа СО РАН, Новосибирск
Россия
Россия
Д. П. Иванов
Институт катализа СО РАН, Новосибирск
Россия
Россия
Д. Э. Бабушкин
Институт катализа СО РАН, Новосибирск
Россия
Россия
А. О. Кузьмин
Институт катализа СО РАН, Новосибирск
Россия
Россия
Список литературы
1. Ахмадова Х.Х. и др. История, современное состояние и перспективы развития процесса алкилирования изобутана олефинами // Химическая технология. 2018. Vol. 19, № 3. P. 101–118.
2. Albright L.F. ChemInform Abstract: Updating Alkylate Gasoline Technology // ChemInform. 1998. Vol. 29, № 34.
3. Albright L.F. Present and future alkylation processes in refineries // Ind. Eng. Chem. Res. 2009. Vol. 48, № 3. P. 1409–1413.
4. Солодова Н.Л., Хасанов И.Р. Перспективные процессы алкилирования изопарафинов олефинами // Вестник Технологического Университета. 2015. Vol. 18, № 9. P. 117–121.
5. Солодова Н.Л. и др. Современные технологии производства компонентов моторных топлив. Старый Оскол: ООО «Тонкие наукоемкие технологии», 2018. 324 p.
6. Nafis D.A., Detrick K.A., Mehlberg R.L. Alkylation in Petroleum Processing // Handbook of Petroleum Processing / ed. Treese S.A., Pujadó P.R., Jones D.S.J. Cham: Springer International Publishing, 2015. P. 435–456.
7. Козин В.Г. и др. Современные Технологии Производства Компонентов Моторных Топлив. Казань: КГТУ, 2009. 324 p.
8. Магомадова М.Х., Ахмадова А.Р., Ахмадова Х.Х. Алкилат - основной компонент высокооктановых бензинов // Вестник ГГНТУ. Технические науки. 2019. Vol. XV, № 4(18). P. 49–59.
9. Солодова Н.Л., Абдуллин А.И., Емельянычева Е.А. Алкилирование изопарафинов олефинами // Вестник Казанского Технологического Университета. 2013. Vol. 16, № 18. P. 253–258.
10. Krylov V.A. et al. Sulfuric Acid Alkylation In The Presence Of Surfactants // Chem. Technol. Fuels Oils. 1990. Vol. 1. P. 19–21.
11. Albright L.F., Eckert R.E. Formation and separation of sulfuric acid/n-heptane dispersions: Applications to alkylation // Ind. Eng. Chem. Res. 2001. Vol. 40, № 19. P. 4032–4039.
12. Albright L.F. Alkylation of isobutane with C3-C5 olefins: Feedstock consumption, acid usage, and alkylate quality for different processes // Ind. Eng. Chem. Res. 2002. Vol. 41, № 23. P. 5627–5631.
13. Li K.W., Eckert R.E., Albright L.F. Alkylation of Isobutane with Light Olefins Using Sulfuric Acid. Operating Variables Affecting Both Chemical and Physical Phenomena // Ind. Eng. Chem. Process Des. Dev. 1970. Vol. 9, № 3. P. 441–446.
14. Дорогочинский А.З., Лютер А.В., Вольпова Е.Г. Сернокислотное алкилирование изопарафинов олефинами. Москва: Химия, 1970. 216 p.
15. Li L. et al. Caprolactam as a New Additive To Enhance Alkylation of Isobutane and Butene in H2SO4 // Ind. Eng. Chem. Res. 2016. Vol. 55, № 50. P. 12818–12824.
16. Chen W.-S. Solubility measurements of isobutane/alkenes in sulfuric acid: applications to alkylation // Appl. Catal. A Gen. 2003. Vol. 255, № 2. P. 231–237.
17. Huang Q. et al. Improved Catalytic Lifetime of H2SO4 for Isobutane Alkylation with Trace Amount of Ionic Liquids Buffer // Ind. Eng. Chem. Res. 2015. Vol. 54, № 5. P. 1464–1469.
18. Prochukhan K.Y. et al. New method for sulfuric acid alkylation of isoparaffins with olefins // Chem. Technol. Fuels Oils. 1999. Vol. 35, № 2. P. 65–67.
19. Ryabov V.G. et al. Promotion of sulfuric acid by surfactants in alkylation process // Chem. Technol. Fuels Oils. 1992. Vol. 28, № 10. P. 547–550.
20. Ma Z. et al. Enhanced catalytic performance of H2SO4 ‐catalyzed C4 alkylation by formyl functional [ N 1,1,1,1][ C10SO4] additive // AIChE J. 2023. Vol. 69, № 11.
21. Nicholas C.P. et al. Sulfuric acid catalyzed alkylation process: pat. US11639322B2 USA // US 11639322 B2. 2023.
22. Zheng W. et al. H2SO4-catalyzed isobutane alkylation under low temperatures promoted by long-alkyl-chain surfactant additives // AIChE J. 2021. P. e17349.
23. Zheng W. et al. Understanding interfacial behaviors of isobutane alkylation with C4 olefin catalyzed by sulfuric acid or ionic liquids // AIChE J. 2018. Vol. 64, № 3. P. 950–960.
24. Zhao Y. et al. Improvement of product distribution through enhanced mass transfer in isobutane/butene alkylation // Chem. Eng. Res. Des. 2019. Vol. 143. P. 190–200.
25. Кудинов А.В., Рябов В.Г., Углев Н.П. Механизм действия ПАВ в процессе сернокислотного алкилирования изобутана олефинами // Научно-технический вестник Поволжья : Технические науки. 2014. Vol. 2. P. 151–160.
26. Рябов В.Г. и др. Влияние присадок на межфазное натяжение и устойчивость эмульсии кислота-алкилат // Химия и технология топлив и масел. 1984. № 5. P. 38–39.
27. Brockington J.W., Bennett R.H. Alkylation process for production of motor fuels utilizing sulfuric acid catalyst with trifluoromethane sulfonic acid: pat. US3970721A USA // US3970721A. 1976.
28. Mehta S.K., Kaur G. Microemulsions: Thermodynamic and Dynamic Properties // Thermodynamics / ed. Tadashi M. Rijeka: IntechOpen, 2011.
29. Tartaro G. et al. Microemulsion Microstructure(s): A Tutorial Review // Nanomaterials. 2020. Vol. 10, № 9.
30. Mitchell D.J., Ninham B.W. Micelles, vesicles and microemulsions // J. Chem. Soc. Faraday Trans. 2. The Royal Society of Chemistry, 1981. Vol. 77, № 4. P. 601–629.
31. Sottmann T., Stubenrauch C. Phase Behaviour, Interfacial Tension and Microstructure of Microemulsions // Microemulsions. Wiley-Blackwell, 2009. P. 1–47.
32. Holmberg K. Organic Reactions in Microemulsions // European J. Org. Chem. 2007. Vol. 2007, № 5. P. 731–742.
33. Holmberg K. Organic reactions in microemulsions // Curr. Opin. Colloid Interface Sci. Elsevier, 2003. Vol. 8, № 2. P. 187–196.
34. Salager J.-L. et al. How to Attain Ultralow Interfacial Tension and Three-Phase Behavior with Surfactant Formulation for Enhanced Oil Recovery: A Review. Part 4: Robustness of the Optimum Formulation Zone Through the Insensibility to Some Variables and the Occurrence of Compl // J. Surfactants Deterg. 2017. Vol. 20, № 5. P. 987–1018.
35. Salager J.-L., Forgiarini A.M., Bullón J. How to Attain Ultralow Interfacial Tension and Three-Phase Behavior with Surfactant Formulation for Enhanced Oil Recovery: A Review. Part 1. Optimum Formulation for Simple Surfactant–Oil–Water Ternary Systems // J. Surfactants Deterg. 2013. Vol. 16, № 4. P. 449–472.
36. Salager J.-L. et al. How to Attain an Ultralow Interfacial Tension and a Three-Phase Behavior with a Surfactant Formulation for Enhanced Oil Recovery: A Review. Part 2. Performance Improvement Trends from Winsor’s Premise to Currently Proposed Inter- and Intra-Molecular Mixtu // J. Surfactants Deterg. 2013. Vol. 16, № 5. P. 631–663.
37. Salager J.-L., Forgiarini A.M., Rondón M.J. How to Attain Ultralow Interfacial Tension and Three-Phase Behavior with a Surfactant Formulation for Enhanced Oil Recovery: a Review—Part 3. Practical Procedures to Optimize the Laboratory Research According to the Current State of the Art in Surfactant // J. Surfactants Deterg. 2016. Vol. 20, № 1. P. 3–19.
38. Salager J.-L. et al. Formulation of Microemulsions // Microemulsions. Wiley-Blackwell, 2009. P. 84–121.
39. Winsor P.A. Hydrotropy, solubilisation and related emulsification processes. Parts V-VIII // Trans. Faraday Soc. The Royal Society of Chemistry, 1948. Vol. 44, № 0. P. 451–471.
40. Winsor P.A. Hydrotropy, solubilization and related emulsification processes. Part IX // Trans. Faraday Soc. The Royal Society of Chemistry, 1950. Vol. 46, № 0. P. 762–772.
41. Winsor P.A. Hydrotropy, solubilisation and related emulsification processes. Parts I-IV // Trans. Faraday Soc. The Royal Society of Chemistry, 1948. Vol. 44, № 0. P. 376–398.
42. Rico-Lattes I. et al. Organized molecular systems as reaction media // Comptes Rendus Chim. 2011. Vol. 14, № 7. P. 700–715.
43. Dwars T., Paetzold E., Oehme G. Reactions in Micellar Systems // Angew. Chemie Int. Ed. 2005. Vol. 44, № 44. P. 7174–7199.
44. Ghosh P., Hickey K.J., Jaffe S.B. Development of a Detailed Gasoline Composition-Based Octane Model // Ind. Eng. Chem. Res. 2006. Vol. 45, № 1. P. 337–345.
45. Salager J.-L. et al. Enhancing solubilization in microemulsions—State of the art and current trends // J. Surfactants Deterg. 2005. Vol. 8, № 1. P. 3–21.
46. Warr G.G. et al. Microemulsion formation and phase behavior of dialkydimethylammonium bromide surfactants // J. Phys. Chem. 1988. Vol. 92, № 3. P. 774–783.
47. Fressancourt-Collinet M. et al. Acidic three-liquid-phase microemulsion systems based on balanced catalytic surfactant for epoxidation and sulfide oxidation under mild conditions // Adv. Synth. Catal. 2013. Vol. 355, № 2–3. P. 409–420.
48. Manier M.L. et al. Identification of dimethyldioctadecylammonium ion (m/z 550.6) and related species (m/z 522.6, 494.6) as a source of contamination in mass spectrometry // J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2008. Vol. 19, № 5. P. 666–670.
49. Scarpa M.V. et al. Effect of Vesicles of Dimethyldioctadecylammonium Chloride and Phospholipids on the Rate of Decarboxylation of 6-Nitrobenzisoxazole-3-carboxylate // Langmuir. 2000. Vol. 16, № 3. P. 993–999.
50. Kranz K.E., Millard J.K. Alkylation Of Olefins Utilizing Mixtures Of Isoparaffins // US 5583275. Stratco, Inc., Leawood, Kane, 1996. № 293,049.
51. Gary J.H. et al. Petroleum Refining // Petroleum Refining. CRC Press, 2007. 741–761 p.
52. Albright L.F., Kranz K.E., Masters K.R. Alkylation of isobutane with light olefins. Yields of alkylates for different olefins // Ind. Eng. Chem. Res. 1993. Vol. 32, № 12. P. 2991–2996.
53. Albright L.F., Kranz K.E. Alkylation of isobutane with pentenes using sulfuric acid as a catalyst: chemistry and reaction mechanisms // Ind. Eng. Chem. Res. 1992. Vol. 31, № 2. P. 475–481.
54. Albright L.F. Alkylation of Isobutane with C3−C5 Olefins To Produce High-Quality Gasolines: Physicochemical Sequence of Events // Ind. Eng. Chem. Res. 2003. Vol. 42, № 19. P. 4283–4289.
55. STRATCO® Alkylation Technology [Электронный ресурс]. URL: https://elessentct.com/technologies/stratco/ (дата обращения 14.10.2024).
Рецензия
Для цитирования:
Никитёнок А.В., Иванов Д.П., Бабушкин Д.Э., Кузьмин А.О. Сернокислотное алкилирование изобутана олефинами в микроэмульсионной среде в присутствии соли диметилдиоктадецил аммония. Катализ в промышленности. 2025;25(3):76-89. https://doi.org/10.18412/1816-0387-2025-3-76-89
For citation:
Nikityonok A.V., Ivanov D.P., Babushkin D.E., Kuzmin A.O. Sulfuric acid alkylation of isobutane with olefins in a microemulsion medium in the presence of dimethyldioctadecyl ammonium salt. Kataliz v promyshlennosti. 2025;25(3):76-89. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0387-2025-3-76-89
Просмотров:
24
Послать статью по эл. почте 